变电站计算机监控系统.pdf

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1、 筮 皇 墨I Te c h n olog y&E n g i n e e r i n g Ca s e s 变 电站 计算机监控系统 l 中国建筑标准设计研究 院 宋晓梅 I 南 京 迪 玛 斯 电气 有 限 公 司 陆解 谊 范 存 海 I 摘要】目前国内变电站采用的计算机监控系统主要是站 内监控 以远动(R T U)为数据采集和控制的基础，相 应的设备也是以电网调度自动化为基础，保护相对独立；但是随着变 电站 自动化的发展，另一种主张站 内监 控以保护为数据采集和控制的基础，将保护与控制、测量结合在一起的变 电站计算机监控系统正在成为一种 发展趋势。本文描述的就是后一种实施方法的新型变

2、电站监控系统。I 关键词】变电站 监控系统 变电站五防 继 电保护工作站 变电站 自动化是在计算机技 术和 网络通信技 术 的基础上 发展起 来的。我 国的 变电站 自动化工 作 大约从 2 0世 纪 9 0年代开始，从技 术合理性及 减 少设备 重 复 配置、简化维护 工作 量等 方 面考 虑，保 护、控 制、测 量 相 结合 是 发展 趋 势。本 文 描 述 的 系统 就 是 一 个 保 护、控 制、测 量 相 结 合 的 现代化 的新型 变电站 计算机监控 系统。1 系统平台和结构 本 系统 以Wi n d o ws N T为操 作系统平台 采 用以太总线网结构和星型连线方 式 结合分布

3、式 结构和客户 服务器模式 使得软硬件平台可 以 根 据用户需要灵活配置。1 1系统 网络结构 本系统 由数据服务器 WE B 务器 前 置机 各 类工作 站 打 印机和其 它客 户机 组成一个小型 以太总线 网 同时采用星型连 线 既简化 了网络 结构 便于 系统扩 容 又提 高 了系统的可靠性 不 会 因为一个节点出现故 障或一段接线 断开而影响 到整个 网络。其拓扑结构 如图 1 所示。8 8 智 能建 筑与 城市 信 息 2 0 0 6 年 第6期 总 第1 1 5 期 数据服 务器 数据服 务器 工作站 工 作站 网络 打印 机 1 2 系统的硬件平台 系统 以P C机为硬件平台。9

4、 0年代 以来 为 了适应客 户 服 务器 系统平 台的需要，P C 机 的综 合性 能较 之 以往 有 了很大 提 高 包 括可支 持 多 C P U 提 供强大 的数据 吞吐能 力 保护能 力及 网 络接 口能力 增强 了机器配置能 力 而且P c 服务 器则具备 更强的数据存储 文件 及外设共享 网 络 管理等 功能 专 门适合 在局 域 网 中应 用的 需 要。另外 从 网络技术 的发展 趋势看 P C机在客 户 服务 器模式 中的应 用最广 可配 置的系统软 件和 工具软 件更 丰 富，可 拥有 的应 用软 件 也更 维普资讯 http:/ 多 因此本系统 的硬 件平台全部 由 P

5、C机组成。1 3 系统软件平台及结构 整个系统软件采用面向对象和模块化的设计 方法 以及分 布式结构与客户 服务器模式相 结合 的设计 思想 具有功能丰 富 强大 灵活 等特 点 大致可分为 三类：(1)操作 系统软件；(2)数据库 管理 软件：(3)变 电站监控系统功能应 用软件。图 2给 出了系统软件 的层次结构 图。变电 站 监控系 统功能 软件 MS S Q L S e r v e r MS O f c e，MS V C H，J AV A 操 作系 统软件(W i n d o w s N T S e r v e r W o r k s t a t i o n)1 3 1操作系统 本系统

6、 以 Wi n d o ws 2 0 0 0 S e r v e r 中文版作为 系统软件 的操作平 台 个别客 户机 由于特殊 需要 还选用 中文版Wi n d o ws X P P r o f e s s i o n a l 操作系统。1 3 2 数据库管理软件 通过分析 比较各 类数据库管理 系统 的主要性 能后 本系统选 用的是 Mi c r o s o f t 公司的 S Q L S e r v e r 2 0 0 0 数据库管理系统 由于M S S Q L S e r v er是 目前最 流行的关系数据库管理系统之一 具备网络环境下 的客 户 服务器结构 支持客 户 服务器计算模式

7、 和 目前最 常用的数据库查询语言 S Q L。该查询 语言特别适合在客户 服务器环境下工作 其数据 的安全性好，可靠性高，管理功能强大，故而可 以 很好地完成管理历史数据和实时数据的任务。1 3 3 变电站监控系统功能应用软件 本系统 的变电站监控系统功能应 用软件 由以 下六部分 组成：前置 机信息处理程序 历史 数据管理 程序，调度 员界面程序，图形 编辑 程序 报表程序 浏览器程序。其中前置机 信息 处理程 序充当的是 服务器”其他 应用程序 则作为客 户端程序 从而构成 了典型 的客 户服 务器 结构。在 S C AD A系统 中 客 户端 应用程 序主 要是 向服 务器程序 请求实

8、时数据信息 如查询并 显示实时数 据 曲线 棒图等 由服务器处理这 些请 求 并通过 网络 将结果发布 到各个客 户端 从而实现 了客 户 服务 器计算模 式。在上述软件 中除了报 表子系统的前台界面 采用Mi c r o s o f t E x c e l 2 O 开发 报表子系统的后 台 服务程序 表管理程序和包括数据修补等功能在内 的几个小模块采 用 V i s u a l B a s i c 6 O 开发外 整个 系统软件的核心部分全部 采用Vi s u a l C+6 0开 发。由于这些软件开发工具以及前面提到的商用关 系型数据库管理系统 s Q L S e r v e r 2 0

9、都是 目前最 流行 的软件开发 工具 且均为 Mi c r o s o f t公司的产 品 彼此间接 口性能良好 因此 由它们开发出来的 程序 较之 由其他软件工具开发的程序 在 同为 Mi c r o s o f t 公 司推 出的 Wi n d o ws 操作 系统平台(如 W i n d o ws XPWi n d o ws 2 0 S e r v e r)上运行时 能获得最全面 的功能支持。如通过 Wi n d o ws 的A P I 接 口函数 动态数据交换技术(D E E)和动态链接 库(D L L)等 使上述软件程序无须更改任何代码 即可移植在 Wi n d o w s 操作系统

10、上运行。图 3 给 出了 系统的软件流程总框 图。2 系统功能特点 下面主要介绍本系统在传统的变 电站计算机 监控 系统功能的基础上所增加 的功 能。2 1变 电站五防(1)变 电站 五防功能含防止误分 合断路器 防止带负荷分、合隔离开关 防止带 电挂(合)接 地线(接地 开关)防止带接地线(接地开关)合 n t e l l ig e n t B u i ld in g&C i ty I n f o r m a t i o n 2 0 0 6 6 N o 1 1 5 8 9 维普资讯 http:/ 筮 墨l Te c h n ol o g y&E n g i n e e r i n g Ca

11、s e s 断路器(隔离 开关)，防止误入带 电间隔。(2)变电站五防系统 由三层构成，分别是站控 层防误、间隔层测控单元防误 以及单元电气 闭锁。所有操作均经防误闭锁，并有出错报警和判断信息 输出。站控层实现面 向全站设 备的综合操作 闭锁功 能 间隔层测控单元防误实现本单元所控制 的设备 的的操作闭锁功能 单元电气闭锁实现对本间隔电 动操作 的隔离开关和接地开关的防误操作。(3)间隔层 测控单元 间具备 直接通讯功能，且不依赖站控层设备。测控单元间联锁逻辑需要 的信号 由其 它测控装置准确快速传送，测控单元 充分考虑通信 中断以及逻辑关联的测控装 置检修 时 的防误功能 的安全实现。(4)

12、站控层 防误 系统 即微机五 防系统 由五 防主机、电脑编码器(含 电脑钥匙)、电脑锁具三 大部分组成。微机 五防系统既可与主机共 用一 台 计算机，也可单独设立一台微机五 防工作站。微 机五防系统满足如下基本功能 要求：具备五防数据库组态、五防接线 图绘制、五防权限设置功 能，操作 票编辑、执行、管理功 能，工作票管理功能。对 自动化系统的 防误 闭锁功能：具有所 有设备的防误操作规则，并充分应 用自动化系统 中电气设备 的闭锁功能 实现 防误闭锁。自动化系 统遥 控经 过五 防规 则校验，如 果不满 足五 防规 则，列 出五防规则校验结果报告，指 出哪些规则 不满足，禁止遥控；如果满足五防

13、规则，监控后 台下发遥控命令到装置。程序 的编制 力求 简单 可靠 实用，并 具有 自动校验功 能，必须有效防止 走空程”(操 作过程 中漏项)，并具 备 当 自动 化系统 控制失 灵 时解除 闭锁 的应急措施。(5)微机五防系统须采 用与 自动化系统一体 化模式，它是指在逻辑意义上微机五 防系统 与 自 动化系统融为一体。微机 五防系统与 自动化系统具有统一 的 数据总线，五防模块与 自动化 系统 的其他 应用模 块一样从 同一个 实时库 获得数据；微机五防系统与 自动化 系统具有统一的数 9 0 智 能建 筑与 城市 信息 2 0 0 6 年 第6期 总 第1 1 5 期 据库组态，五防数

14、据直接从 自动化系统数据 中挑 选测点，编辑五防属性，如合分规则，操作术语等 微机五防 系统 与 自动化系统具 有统一的 画面编辑，可 以直接采 用 自动化系统 的画面作为 五防 的画面，不 用重新 制作。(6)微机 五防系统还符合D L T 6 8 7 1 9 9 9 中 的相 关要 求。2 2 继电保护工作站功能(1)继 电保护工作站能实现对保护信息、故 障录 波文件、开关 变位信息 的应用处理和储 存，对保 护装置的 日常运行进行监测，定 期校核 保护 装置定值，并能将保护信 息和 故障录波文件按照 各级 调度中心信息定制的要求，及时、完整地上 传至 各级调度 中心。(2)继 电保护工作

15、站提供 以下功 能 自动监测 工作 站软、硬件工作情况，具 备 看 门狗”功能，自动恢 复被挂起 的进程 硬件 故 障时给 出告警信息并上传主站；自动监视 工作 站 与保护及 录波装置之 间的通信通道，通道 中断 时给 出告警信息并上送主站。按照各 级调度 中心要 求收 集变 电站一 二次设 备基 本信息及其关联关系，形 成保护配置 图后 上传至各级调度 中心。信 息中包括保护装置 的程 序版 本 故 障录波装置的容量(模拟量输入 数 开关量输入数)故障录波装置 的输入量(模 拟量及开关量通道)名称等。提供简便的运行维护工具 以实现保护装置 的 挂牌”，修 改和维护 工作站运行参数，并且能 够

16、方便地对 工作站储存的历史数据进行检索。继 电保护 工作站的事件 告警和信息能够 分 级、分 类显示。继电保护工作站能从继电保护装置取得如下 信息：保护装置的当前定制区号及各 区定制保护 装置采集到的模拟量 保护开入变位及异常告警 保 护动作信息保护装置录波文件。原则上要求能够 取到的信息与保护装置调试 口可送 出的信息相一致。继 电保 护工作站能从故 障录波装置取得 如下信息：录波简报 录波文件列表以及录波文 维普资讯 http:/ 件。可 以 将 取 到 的 录 波 文 件 转 换 为 标 准 的 C O MT R A D E 9 9格 式。录波文件提供”保 留”标 志，此类录 波 文件

17、永久保 留，不能被定 期清 除。具备定值校核 功能，可以按照设定 的周 期从保护装置取得运行定值 并与工作站 中储存 的 定值 进行比对，出现不 对应情 况时作 为一个 事件 上送主站，同时上送两份 不对应定值。具备一定 的信 息预处理功能。事故 后在 规定 时间内综合个点保 护和 录波器的报文形成故 障报 告，报告包括事故简题，故障时 间 故 障设 备，测距结果 保护动作情况 开关量 动作 清单 相关录波文件列表等。在子站 系统 的设计 中，须预 留专门模块 用于包括子站系统软 硬 件升级记录，站内保护 信息点表等工程文档 的储存，作为子站的一个功 能专 门集 中存放。具备 完善的数据库管理

18、 功能，可以灵活 地按照各种要求和格式形成报表。(3)继 电保护工作站 的性 能指标 可 同时接入 装置台数不小于2 5 5，接入单 元支持分散安装；可 同时转 发调度数 5，并能按照各级调 度 中心不 同的信息定制要 求实现信 息转发；所有 存储设 备容量至少留有 3 O 的备 用 容量，当磁盘容量小 于 1 5 时给 出告警信息：工作 站的存储容量不 J、于 1 2 0 G或可配置 网络存储设备；保护事件：由保护装置 到子站 时间 5 s，子站到主站 5 s；故障 简报：子站 到主站 1 0 s；查询响应时 间：保护定值，一般情 况下 5 s，极 端情况下 3 0 s；模拟量及开入状 态

19、1 0；保 护 录波子站 到主站时间(6 0 0 K以内)5 s；系统可用率9 9 ，C P U负荷率正常情况下 2 5 ，大批量数据处理情况下5 0：网络负荷率 正常情况下平均负荷 5 ，电网事故 隋况下l o 。3 系统性能指标 模拟量测量综合误 差 0 5 电网频率测量 误差 0 O 0 5 H z；站 内事件顺序 记录分辨率(S O E)2 ms：遥测信 息响应 时间(从 Io输入端至远动 工作站 出口)3 s；遥信 变化响应时 间(从 I o 输入端至远动 工作站 出口)2 s 控 制命令从生成到输 出的时间 1 S：画面实时数据更新 周期模拟量 3 s；画面实时数据更新 周期开 关

20、量 2 s j 控 制操 作正确率 一1 0 0 ；遥控 动作成功率 9 9 9 9 ：遥 测合格率 9 8 j 事故时遥信年正确动作率 9 9 ；系统可 用率 9 9 8 ；系统平均故障 间隔时间(MT B F)2 0 0 0 0 h (其中 I o单元模件 MT B F 5 0 0 0 0 h)；间隔级测控 单元平均无故 障间隔时 间 4 0 0 0 0 h；各工作站的c P U平均负荷率：正常时(任意 3 O mf n 内)3 0 ，电力系统故障(1 o s 内)5 o；监控 系统网络平均负荷率：正常时(任意 3 0 ml n 内)3 O ，电力系统故障(1。s 内)5 0；模数转换分辨

21、率 1 4位；G P S对 时精度 1 ms：非 电气量 变送 器输 出4 2 0 m A或O 5 V：历史 曲线 采样间隔：1 3 0 mi n，可 调：历 史 曲线 日报、月报储存 时间 1 年；事故追忆，事故前：1 mi n：事故后：2 min。随着计 算机 技术 的迅 速发 展，变 电站监控 系统计算 机智能 化程度越 来越高，高 可靠性，高 效率，省 时、节能，功能先进 的无人 职守变 电站 计算机监控 系统 已成为现代供 电电力管理的必然 趋 势。参考文献 1 李 苇 5 0 0 k V 变电站 计算 机 监控 系统 的 设 计【J】电力 系统 自动化，2 0 0 1 2 聂 志伟 等 网络 化 数 字 保 护 信 息 系统 设 计【J】电力 系统 自动化，2 0 0 0 回 n t e l li g e n t B u i ld i n g&C i ty I n f o r m a t i o n 2 0 0 6 6 N o 1 1 5 9 1 维普资讯 http:/