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案例頻道沈 宇
1 引言
隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠、變電站、電網(wǎng)調(diào)度等自動化監(jiān)控領(lǐng)域都在加快應(yīng)用新技術(shù)的步伐。許多電力監(jiān)控系統(tǒng)都希望利用組態(tài)軟件提高監(jiān)控水平，整合擴(kuò)展監(jiān)控內(nèi)容。根據(jù)電力生產(chǎn)的特點(diǎn)，自動化系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和監(jiān)控的可靠性有著很高的要求，所以采用的組態(tài)軟件首先必須有很好的實(shí)時(shí)性與可靠性。此外，提高監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)、應(yīng)用效能和增強(qiáng)現(xiàn)場運(yùn)行的易用性，以及及時(shí)的現(xiàn)場服務(wù)，也是自動化發(fā)展中需要考慮的重要因素。據(jù)此，設(shè)計(jì)人員綜合考慮了三維力控公司的力控®2.6監(jiān)控組態(tài)軟件（以下簡稱“力控組態(tài)軟件”）在以上幾方面的特點(diǎn)，選擇將其作為電力功角監(jiān)測系統(tǒng)的后臺監(jiān)
管平臺，實(shí)踐證明，基本達(dá)到了預(yù)期應(yīng)用效果，現(xiàn)將其應(yīng)用情況作以簡單介紹。
2 力控組態(tài)軟件在電力功角監(jiān)測系統(tǒng)項(xiàng)目中的應(yīng)用
2.1 項(xiàng)目背景介紹
電力系統(tǒng)功角是反映系統(tǒng)穩(wěn)定性最主要的狀態(tài)量。實(shí)時(shí)測量功角，一方面調(diào)度員能實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)母線電壓（或發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢）和功角變化，及時(shí)發(fā)出調(diào)度令；另一方面，系統(tǒng)分析人員可以提取電網(wǎng)動態(tài)參數(shù)用于對電網(wǎng)離線分析計(jì)算模型進(jìn)行校核等。因此，電力功角監(jiān)測裝置及其相關(guān)系統(tǒng)的開發(fā)、研制和廣泛應(yīng)用可以為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有效的保障。
2.2 項(xiàng)目實(shí)施方案
電力功角監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)的后臺管理機(jī)利用力控組態(tài)軟件形成SPMS軟件平臺。歷史數(shù)據(jù)庫可分布在多臺后臺管理機(jī)上，采用以太網(wǎng)連接。設(shè)計(jì)每一后臺管理機(jī)可同時(shí)接收多個現(xiàn)場功角監(jiān)測裝置PMU的上傳數(shù)據(jù)，并對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步判斷、處理和分析。此外，SPMS軟件平臺具有網(wǎng)絡(luò)瀏覽、高級分析應(yīng)用數(shù)據(jù)接口等功能。
圖1 電力功角監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
項(xiàng)目目前已進(jìn)入現(xiàn)場試運(yùn)階段，前置機(jī)端分別安裝在河北省姜家營500kV變電站、韓城220kV變電站和徐莊220kV變電站，后臺管理機(jī)暫放置在華北電力科學(xué)研究院。通訊方式采用電力專用MODEM，暫定通信波特率9600bps，數(shù)據(jù)包接收間隔100毫秒。此項(xiàng)目目前正在與華北電力集團(tuán)調(diào)度局、三維力控公司通力合作，近期完成高速網(wǎng)絡(luò)通信方式，并擴(kuò)展軟件平臺的功能。
2.3 力控組態(tài)軟件應(yīng)用方法
(1) 監(jiān)測內(nèi)容
圖2 監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)置畫面
本項(xiàng)目中需要采集各變電站或發(fā)電廠的母線電壓（1~2組/廠站）、頻率、流過主要線路或變壓器的潮流（8組/廠站）以及各個現(xiàn)場的GPS時(shí)鐘等。所有數(shù)據(jù)可以方便地在組態(tài)環(huán)境中應(yīng)用“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫→數(shù)據(jù)庫組態(tài)”完成相應(yīng)量值的定義。此外根據(jù)監(jiān)測處理的需要，還自定義了定值點(diǎn)等多種點(diǎn)類型。監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)置如圖2所示。
(2) 數(shù)據(jù)采集
① 數(shù)據(jù)采集間隔保持100毫秒，驅(qū)動程序與數(shù)據(jù)庫處理程序的數(shù)據(jù)交互采用多線程自動完成。經(jīng)過多次的RTDS數(shù)字模型試驗(yàn)，力控組態(tài)軟件保證了在多站端同時(shí)通訊時(shí)的穩(wěn)定性和快速性。
② 由于通道故障或裝置異常等原因未接收到站端數(shù)據(jù)時(shí)，可以使用“提取數(shù)據(jù)”功能，通過通訊驅(qū)動執(zhí)行取數(shù)據(jù)命令，并由驅(qū)動程序?qū)⒀a(bǔ)充數(shù)據(jù)插入到歷史數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)時(shí)標(biāo)位置。
(3) 數(shù)據(jù)處理
① 在應(yīng)用程序初始化程序段中，使用力控組態(tài)軟件中提供的間接變量對所有模擬量和狀態(tài)量作了二次定義，以便于在數(shù)據(jù)計(jì)算應(yīng)用中做數(shù)據(jù)替換或循環(huán)操作。
② 在“數(shù)據(jù)改變動作”等動作腳本的應(yīng)用中，使用力控組態(tài)軟件內(nèi)置的過程語句編輯了多種邏輯分析模塊，以最簡便的方式實(shí)現(xiàn)了核心邏輯判斷。動作腳本編制如圖3所示。
圖3 動作腳本編制畫面
③ 故障、報(bào)警以及各種操作事件，如模擬量的幅值越限、狀態(tài)量的變位、計(jì)算出的功角差變化、通訊設(shè)備異常等，可以通過“報(bào)警記錄工具”或“數(shù)據(jù)表控件”以不同形式記錄下來。
(4) 畫面顯示
動態(tài)畫面顯示是組態(tài)軟件的優(yōu)勢。
① 在力控組態(tài)軟件中繪制電氣接線圖或流程圖，使用“工具箱”并結(jié)合“動畫連接”功能，可以在極短的時(shí)間內(nèi)完成圖形繪制、顏色定義、數(shù)據(jù)輸出、動畫效果、操作連接以及相應(yīng)的邏輯功能設(shè)定。
② 該項(xiàng)目編制了四個信息顯示子窗口，可以任意切換顯示多廠站模擬量的實(shí)時(shí)趨勢曲線、功角差盤表信息、廠站潮流信息及裝置狀態(tài)信息等內(nèi)容。還編制了歷史趨勢曲線分析窗口，可以同時(shí)查詢、分析多個廠站的功角差歷史狀態(tài)，從而以最直觀的方式進(jìn)行分析工作。
③ 通過力控組態(tài)軟件提供的多種繪圖工具和控件編制了一個管理信息組合窗口，如圖4所示，用以動態(tài)設(shè)置定值、廠站線路名稱、測量基站、設(shè)備信息、使用權(quán)限、校對時(shí)鐘及管理信息等內(nèi)容。
(5) Web瀏覽
由于Internet/Intranet的廣泛應(yīng)用，可以將處理后的功角監(jiān)測信息通過Web形式發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上，為電網(wǎng)運(yùn)行管理人員提供共享的參考信息。通過力控組態(tài)軟件中的“DrawCom控件”和“Web發(fā)布”功能非常方便地實(shí)現(xiàn)了Web瀏覽。
3 力控組態(tài)軟件在電力應(yīng)用中的前景及建議
本文講述的應(yīng)用案例僅是電力應(yīng)用中的一個前沿分支，尚處在起步階段，仍有大量的技術(shù)內(nèi)容需要充實(shí)，但可以肯定該項(xiàng)目中所體現(xiàn)的技術(shù)是電力自動化發(fā)展的重要組成部分。目前，力控組態(tài)軟件內(nèi)部處理性能較以往有了很大的提高，而且在網(wǎng)絡(luò)分布應(yīng)用上又有著傳統(tǒng)的優(yōu)勢，已經(jīng)為電力監(jiān)控應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。但需要指出的是，作為監(jiān)控軟件平臺必須具備與多種電力專用設(shè)備無縫連接的能力。目前電力自動化管理部門已要求全面實(shí)施設(shè)備通信連接規(guī)范化，因此，當(dāng)前力控組態(tài)軟件需要盡快開發(fā)完善電力專用的通訊功能模塊，用以適應(yīng)IEC870-5、DNP3.0、CDT、SC1801等規(guī)約的要求。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號