吳楚珊 楊娜 張艷莉

摘要：本系統(tǒng)通過分析東莞某會(huì)館大樓的變電站監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合大樓的具體情況及實(shí)際發(fā)展需求，利用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)出智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)λ械哪M量、開關(guān)量進(jìn)行實(shí)時(shí)和定時(shí)數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)變配電站的“四遙”控制，對(duì)大樓所有的電氣運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控等綜合功能。

關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件;PLC;智能電網(wǎng);監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）34-0245-02

Abstract： Through analyzing the substation monitoring system of a guild hall building in Dongguan， combining with the specific situation and actual development needs of the building， this system uses configuration software to design a smart grid monitoring system. It can collect real-time and timing data of all analog and switching values， realize the "four remote" control of each substation and distribution station， and monitor the real-time status of all electrical operation equipment in the building.

Key words：Configuration software; PLC; Smart grid; Monitoring system

現(xiàn)階段，智能的控制系統(tǒng)需要具備實(shí)時(shí)反應(yīng)下位機(jī)和中央操作系統(tǒng)，作為企業(yè)變配電站的智能操作管理系統(tǒng)，也早已納入智能電網(wǎng)的監(jiān)控管理范疇。文中所設(shè)計(jì)的基于組態(tài)軟件的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)將供配電系統(tǒng)智能型二次設(shè)備的各項(xiàng)功能重新進(jìn)行優(yōu)化組合，設(shè)計(jì)出一種智能的電力監(jiān)控管理系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠在主控室通過智能控制組態(tài)主界面對(duì)大樓的各樓層的變配電室進(jìn)行遠(yuǎn)程操作控制，對(duì)大樓所有的電氣運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

1系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)通過分析大樓各變電站的實(shí)際情況，綜合自動(dòng)化發(fā)展的需求，設(shè)計(jì)出監(jiān)控系統(tǒng)的管理方式、運(yùn)行原則，給出了監(jiān)控運(yùn)行的操作規(guī)則和運(yùn)行方式。根據(jù)負(fù)荷分布情況，將通信的智能管理設(shè)備配置到各個(gè)變配電室，使得所有通信數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到上位機(jī)。在有功功率和PLC的信號(hào)傳輸上，變壓器出線端的有功功率利用智能功率變送器將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送。同時(shí)根據(jù)大樓的供配電需求，該智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)將自動(dòng)實(shí)現(xiàn)減載，當(dāng)大樓局部供電不足時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)及時(shí)顯示提醒，下位機(jī)控制系統(tǒng)也將自動(dòng)切斷相關(guān)的三級(jí)負(fù)荷。

利用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)智能電網(wǎng)監(jiān)控界面，對(duì)整棟大樓的變配電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化檢測(cè)，在界面的設(shè)計(jì)上，主要包括用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)出智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)交互主界面、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢監(jiān)控界面、打印記錄功能、讀取各種參數(shù)的數(shù)據(jù)參數(shù)界面，并設(shè)計(jì)出合理的監(jiān)控系統(tǒng)控制方案。

在該控制系統(tǒng)中，為提高自動(dòng)控制的有效保護(hù)和快速響應(yīng)性，利用基于TCP/IP通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)光纖和RS485雙絞線雙通道傳送數(shù)據(jù)，保證通信的準(zhǔn)確性。本系統(tǒng)中裝置和儀表除了通過RS485通訊，將有關(guān)信息傳送到監(jiān)控主機(jī)外，考慮到供電系統(tǒng)可靠性的要求，各裝置和儀表也配備專用的通訊線路通道[1]。

2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該監(jiān)控系統(tǒng)能及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，對(duì)供配電系統(tǒng)中所有的變量如電壓、電流、開關(guān)變量等數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)采集，對(duì)于系統(tǒng)中的模擬量也及時(shí)采樣，保證監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)量的高精度和實(shí)時(shí)性。另外監(jiān)控系統(tǒng)也可以在大樓總監(jiān)控室內(nèi)對(duì)各層的變配電站進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)通信，及時(shí)測(cè)試和遠(yuǎn)程調(diào)配電能，真正實(shí)現(xiàn)“四遙”功能， 對(duì)大樓所有電能設(shè)備的運(yùn)行通斷狀況實(shí)時(shí)監(jiān)視控制，及時(shí)處理采集數(shù)據(jù)，報(bào)警提醒各種異常事故，同時(shí)該智能監(jiān)控系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)記錄和打印各種相關(guān)事件，統(tǒng)計(jì)并整理打印報(bào)表，智能計(jì)算管理電量成本等功能。其設(shè)計(jì)的基本思路和方法如圖1所示：

根據(jù)大樓負(fù)荷的分布情況，將智能通信管理器分別設(shè)置在各個(gè)變配電室內(nèi)，實(shí)時(shí)上傳各種通信數(shù)據(jù)。在各高低壓進(jìn)線電柜、中間聯(lián)絡(luò)柜及高低壓出線柜的各個(gè)回路中安設(shè)各種自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)視控制各線路的有功功率、無(wú)功功率、電流、電壓、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，確保各數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)穩(wěn)定性。[2]

3基于組態(tài)軟件的界面設(shè)計(jì)

3.1監(jiān)控主界面

組態(tài)監(jiān)測(cè)控制主界面可以讀取變電站中壓控制系統(tǒng)圖和單線圖;顯示線路回路中各中低壓開關(guān)的工作狀態(tài)以及保護(hù)參數(shù);顯示中壓電參量、平均及峰值曲線和變化趨勢(shì)圖;對(duì)中壓系統(tǒng)中的各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表進(jìn)行過濾、選擇相關(guān)報(bào)表并進(jìn)行打印、顯示各個(gè)系統(tǒng)的故障狀態(tài)和每個(gè)事故報(bào)表等。

監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置不同的操作監(jiān)控權(quán)限，各等級(jí)操作管理人員，不同級(jí)別的操作工作員也有著各自的密碼保護(hù)監(jiān)控功能和操作權(quán)益。具有同等或更高一級(jí)操作監(jiān)控權(quán)限的管理工作人員只有正確無(wú)誤輸入相應(yīng)的密碼命令時(shí)，才能進(jìn)入相關(guān)權(quán)限管理界面進(jìn)行管理控制，如高低壓開關(guān)的分合，斷路器的通斷，遠(yuǎn)程復(fù)位保護(hù)信號(hào)，投切變壓器，修改各實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等操作控制， 同時(shí)所有的操作在改監(jiān)控系統(tǒng)中也都能夠自動(dòng)生成相關(guān)操作記錄[3]。

在大樓主監(jiān)控室內(nèi)，管理人員可通過控制主屏幕了解各層變配電室的實(shí)時(shí)狀況，并直接進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作，通過大樓的控制主機(jī)發(fā)出操控指令，下位機(jī)自動(dòng)識(shí)別校驗(yàn)管理者的密碼和操作命令匹配成功后，才能對(duì)各個(gè)斷路器和開關(guān)進(jìn)行分合閘操作。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)也將對(duì)每次的遠(yuǎn)程控制操作記錄下來(lái)，如操作控制人員、具體的操作控制時(shí)間和相關(guān)的作業(yè)類型都記錄存盤，如圖2所示。

該智能控制界面功能強(qiáng)大，可讀取各個(gè)變配電站的中低壓系統(tǒng)圖和單線圖;同時(shí)顯示中壓開關(guān)設(shè)備的工作狀態(tài)以及保護(hù)參數(shù);顯示各種電量數(shù)據(jù)曲線和變化曲線趨勢(shì)圖;顯示各種數(shù)據(jù)報(bào)表和警報(bào)事故報(bào)表;及時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)的故障，報(bào)警狀態(tài)等。

3.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢界面

同時(shí)還可通過監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢界面，了解查詢中低壓回路的各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù);系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)保存2年的全部運(yùn)行和事故記錄;同時(shí)提供系統(tǒng)軟件的操作說明書及各類技術(shù)文檔供用戶查詢。

3.3打印記錄功能

控制中心配備相關(guān)打印機(jī)，可定時(shí)打印出各種故障和事故的語(yǔ)音報(bào)警;隨時(shí)答應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行日志、參數(shù);對(duì)歷史趨勢(shì)曲線和各種事件進(jìn)行記錄打印;對(duì)拷貝的畫面等也可進(jìn)行打印。

3.4讀取各種參數(shù)界面

該組態(tài)界面可實(shí)時(shí)顯示、讀取和設(shè)置各中低壓斷路器、各開關(guān)設(shè)備的所有保護(hù)控制參數(shù);讀取各種電參數(shù)：電流I、電壓U及各種功率等。

4結(jié)論

基于組態(tài)軟件的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠減少各級(jí)的人員設(shè)置，做到省時(shí)省力，安全高效處理各種故障報(bào)警，同時(shí)該系統(tǒng)可擴(kuò)展性的高，后期也可根據(jù)具體情況增減各種線路。該組態(tài)監(jiān)視控制系統(tǒng)還可以及時(shí)地對(duì)所有的數(shù)字量、模擬量、開關(guān)斷路器等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對(duì)各層的變配電站進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)通信，及時(shí)測(cè)試和遠(yuǎn)程調(diào)配電能等“四遙”功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控各類電氣控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)還具有異常事故報(bào)警、事件的詳細(xì)記錄與打印、報(bào)表的精確統(tǒng)計(jì)、節(jié)約電能損耗和經(jīng)濟(jì)成本、采集處理各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等功能[4]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馬國(guó)華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社出版，2001：112-166.

[2] 霍海鋒.面向智能電網(wǎng)的智能電力設(shè)備技術(shù)與應(yīng)用[J].電工技術(shù)，2010，8（21）：20-22.

[3] 田凡順.網(wǎng)際組態(tài)軟件WebAccess在配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].西安電子科技大學(xué)，2014.

[4] 戰(zhàn)勝.基于組態(tài)王的變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2014.

【通聯(lián)編輯：王力】