一種SCADA系統的電力拓撲設計方案

李寅 褚紅健 王聲柱

摘 要：文章提供了一種指示電力網絡中的線路是否有電壓的設計方案。此方案在南京國電南自軌道交通工程有限公司SCADA監控系統中實現了電力網絡的動態拓撲功能，能夠準確、實時地更新電流在畫面中的顯示。擁有任意數目進線及出線的電力網絡均可實現動態拓撲。本方案應用于SCADA分布式平臺，能夠應用在SCADA分布式平臺的各個專業技術領域，涵蓋軌道交通、電力監控、水利監控、油氣化工等自動化工業控制行業。

關鍵詞：SCADA系統;動態拓撲;電力網絡

1 拓撲機制

監控與數據采集（Supervisory Control And Data Acquisitionl，SCADA）系統是集計算機、網絡、通信、傳感等技術于一體的工業自動控制系統[1]。SCADA系統在人機界面設計方面，有研究者提出需要采取以人為本的人機界面設計思想[2]。SCADA系統中的電力動態拓撲著色功能即是人機界面以人為本的很好體現。

網絡拓撲分析主要以開關及進線為研究對象，開關和進線狀態為分變合和合變分，不帶電到帶電和帶電到不帶電，因此要關注帶電設備的連接點的狀態，對其進行拓撲分析[3]。動態拓撲著色計算模塊對斷路器或開關的變位做出反應，當網絡中的某個設備變位時，此模塊將更新在數據庫中所對應的對象狀態，并更新畫面中的線路帶電狀態。動態拓撲計算主要是通過FlowControl對象與FlowTransport對象來實現的，依賴于南京國電南自軌道交通工程有限公司SCADA系統的wg_flow_application 進程。

假設：某電力網絡由斷路器、隔離開關、母線等組成，在該司監控系統中簡易示意如圖1所示。圖1中斷路器及隔離開關為淺灰色時表示現場設備處于斷開狀態，為黑色時表示現場設備處于閉合狀態;當進線、出線、母線為虛線時表示該線路無電壓，當進線、出線、母線為實線時表示該線路有電壓。

2 實現過程

在該司SCADA系統中設計線路對象為FlowTransport，設計斷路器及隔離開關對象FlowControl。在FlowControl對象中定義了Upstream Link（上游鏈接）屬性與DownstreamLink（下游鏈接）屬性，用于在實際工程中配置該對象的上游鏈接對象與下游鏈接對象（由工程人員根據實際工程進行配置）;Configuration Status 屬性用于指示該對象的配置狀態（由SCADA系統判斷并自動寫入）。FlowTransport對象中定義了Configuration Status屬性與Status屬性，分別用來指示該對象的配置狀態與線路帶電情況（由SCADA系統判斷并自動寫入）。

3 實例演示

（1）根據以上設計內容，在該司SCADA監控系統人機界面中設計某簡易接線圖如圖1所示，并配置好相應FlowTransport對象與FlowControl對象。

（2）閉合101斷路器，則101斷路器允許電流通過，101-OUT線路帶電，SCADA系統中該圖自動顯示101-OUT線路為實線，如圖2所示。

（3）閉合隔離開關1011，該隔離開關允許電流通過，則1011，1021，103段的母線帶電，SCADA系統中該圖自動顯示該段母線為實線。

（4）閉合隔離開關1021，該隔離開關允許電流通過，則102-OUT線路帶電，SCADA系統中該圖自動顯示102-OUT線路為實線。

（5）閉合103斷路器，該斷路器允許電流通過，則103-饋線線路帶電，SCADA系統中該圖自動顯示103-饋線線路為實線，如圖3所示。

4 總結

本電力系統拓撲方案設計運用于該公司SCADA監控系統軟件平臺中，能夠準確指示線路帶電情況，延時短、界面友好。目前，該系統已成功應用于南京地鐵、沈陽地鐵、武漢地鐵、淮安有軌電車等多條城市軌道交通綜合監控系統中，并深受用戶好評。

[參考文獻]

[1]王達宗，馬增良. SCADA系統冗余模式下數據同步的實現模型[J].計算機應用，2005（5）：87-92.

[2]李天科.以人為本的人機界面設計思想[J].計算機工程與設計，2005（5）：1228-1229.

[3]楊豐萍，傅華.基于Batik及SVG的監控畫面的圖模庫一體化平臺設計[J].華東交通大學學報，2010（5）：39.

（編輯 姚 鑫）