基于組態(tài)通信系統(tǒng)的電網(wǎng)調度自動化研究

何武林（遼寧鐵道職業(yè)技術學院，遼寧 錦州 121000）

0 引 言

電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)將采集遠程終端（RTU）的實時數(shù)據(jù)，通過信道傳輸?shù)秸{度中心主站，主站依據(jù)采集的信息分析電網(wǎng)的運行情況，進而預測負荷和實現(xiàn)自動控制[1]。本文研究了一套軟硬件相結合的系統(tǒng)，將組態(tài)通信系統(tǒng)應用于電網(wǎng)調度。

1 整體方案設計

基于對鐵路變電站與鐵路負荷的認識，首先設計了通信網(wǎng)絡，將各變電站的數(shù)據(jù)信號全部傳至調度中心，通過組態(tài)軟件設計顯示和分析上傳的數(shù)據(jù)信號，使抽象的數(shù)據(jù)直觀化，利于觀察走勢并做出判斷。

2 硬件系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)采用高速雙網(wǎng)結構，以保證信息傳輸?shù)乃俾屎头€(wěn)定。集中器采用高速以太網(wǎng)交換機，既能與Internet互連或與局域網(wǎng)通信，又可向上和向下交換調度信息。

雙網(wǎng)配置可實現(xiàn)熱備份功能。網(wǎng)絡正常時，系統(tǒng)自動保持負荷平衡。當其中一網(wǎng)絡故障時，另一個網(wǎng)絡可承擔全部的通信負荷。故障網(wǎng)絡恢復后，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時更新。

硬件系統(tǒng)實現(xiàn)各類RTU信息采集與上傳，同時執(zhí)行調度中心的命令。具體的設計部分包括,如圖1所示：

（1）通過電壓互感器和電流傳感器采集電壓量、電流量及實時信息。采集的信息包括瞬時電壓、有效值電壓、瞬時電流、有效值電壓、有功值、無功值、開關位置、刀閘狀態(tài)、繼電保護狀態(tài)、電能量、時間量、設備參數(shù)、保護定值、溫度和濕度等非電量信息；

（2）將采集到的信號先轉換成模擬小信號，再轉換成能夠通信傳輸?shù)臄?shù)字量，然后調制到信息載體上；

（3）在調度中心的平臺上將接收到數(shù)字信息保存到服務器，并在調度終端將相應的信息顯示出來。

圖1 硬件設計結構

3 軟件系統(tǒng)設計

組態(tài)軟件內置了專用的驅動程序、數(shù)據(jù)庫、圖庫控件和報警機制等。該系統(tǒng)具有專業(yè)性強、自動化程度高、易使用、高性能和高可靠等特點[2]，可廣泛適用于變電站管理系統(tǒng)、各級電力調度系統(tǒng)等電力自動化系統(tǒng)[3]。

使用組態(tài)軟件建立的工程由工程瀏覽器、工程管理和畫面運行系統(tǒng)三個子系統(tǒng)組成。工程中的各個組成部分可以在工程瀏覽器中檢索到，工程瀏覽器同時可以虛擬外部設備、構造數(shù)據(jù)庫等。工程瀏覽器內部配置畫面管理系統(tǒng)，它可以創(chuàng)建新工程并對已有工程進行更新和維護。

3.1 實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理功能

狀態(tài)量處理。組態(tài)工程能夠準確定位狀態(tài)量位置，并在狀態(tài)量位置發(fā)生變化時，迅速觸發(fā)事故報警或提示報警處理，而報警原因和解除方案會實時記錄在數(shù)據(jù)庫中。

模擬量處理。每個模擬量必須先轉化為工程量，然后存入數(shù)據(jù)庫。告警狀態(tài)、事故狀態(tài)或其他狀態(tài)指示要求分別對應各自限值。模擬量的轉化量與各個限值比較，根據(jù)比較結果啟動相應狀態(tài)。模擬量超過限值或者復位時，都會啟動事故報警或預告報警處理功能。

計算功能。組態(tài)工程內置計算處理功能，方便操作人員使用。組態(tài)工程同時能處理和顯示計算結果，并對計算結果進行校驗。

歷史數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計功能。組態(tài)工程數(shù)據(jù)庫內置歷史數(shù)據(jù)模塊，模塊按照設置的周期與時間格式，將所有檢測點的實時數(shù)據(jù)記錄下來。基于數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)，組態(tài)工程提供插件生成報表和趨勢曲線。趨勢曲線和報表可以選擇以年、月、日為基準單位。同時，組態(tài)工程支持用戶按照自己的意愿定義各種不同時間間隔的累計、最大、最小和平均值等統(tǒng)計報表[4]。

3.2 控制功能

變電站站控制。操作人員使用軟件調出相關設備圖后，可以操作電氣設備，使設備按照預想的方案進行變位。

調度中心控制。調度中心使用組態(tài)工程提供的通信功能，可以實現(xiàn)與變電站相同的控制功能。變電站控制和調度中心控制可以同步更新。

3.3 雙機切換功能

正常工作時，工程內的服務器與各種裝置同時工作，互相備份。這樣的冗余設計可以確保數(shù)據(jù)的可靠性和準確性，即當一個裝置故障修復后，最新的數(shù)據(jù)會自動更新至修復設備上。

3.4 通信功能

組態(tài)工程采用多以太網(wǎng)通信，工程內置插件自動識別網(wǎng)絡的運行狀態(tài)，并根據(jù)判斷結果選擇最優(yōu)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，然后根據(jù)限值將狀態(tài)差的網(wǎng)絡以警告形式通知給操作人員，借此確保電網(wǎng)及各變電所監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠運行。

3.5 畫面顯示功能

畫面采用符合UT、UNIX操作系統(tǒng)的標準窗口顏色、大小，生成圖形畫面包括主結構接線圖、母線狀態(tài)和其他測量值的趨勢圖、曲線圖、棒圖和系統(tǒng)工況圖等。圖中的畫面名稱、設備名稱和告警提示信息等均可編輯。

3.6 報警處理

事件報警包括開關量報警和模擬量越限報警[5]。報警又分為預告報警和事故報警。當產生報警時，可自動推出報警窗口，列表顯示報警信息。在報警窗口中，可完成瀏覽、篩選和確認等操作。報警產生時，可同時進行聲光和語音等報警，可實時打印報警記錄，也可隨后打印報警信息[6]。

4 結 論

本文設計了基于組態(tài)通信系統(tǒng)的硬件平臺與軟件程序，將各個變電站聯(lián)網(wǎng)建立通信系統(tǒng)，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)間檢測量的采集預處理。調度中心可以根據(jù)數(shù)據(jù)與曲線，執(zhí)行相應的命令，大大提高了工作效率。

[1] 丁書文.變電站綜合自動化原理及應用[M].北京：中國電力出版社，2003：10-15.

[2] 電蒲堅.網(wǎng)調度自動化實時信息分析與評估系統(tǒng)的研究[J].科技創(chuàng)新導報，2017，（51）：15-16.

[3] 海 洋.電網(wǎng)調度自動化研究[J].化工管理，2017，（26）：136.

[4] 嚴盈富.監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC入門[M].北京：人民郵電出版社，2006：36-38.

[5] 呂少磊.220kV變電站智能化改造方案設計[D].濟南：山東大學，2012.

[6] 王士政.電網(wǎng)調度自動化與配網(wǎng)自動化技術[M].北京：中國水利水電出版社，2006：89-92.