变配电计算机监控管理系统的应用

摘要：本文结合工程实例对变配电站计算机监控管理系统的构成、内容及特点进行了叙述，并再现了实时检测、远程控制、事故报警及故障分析等功能的实现。

关键词： 变配电 监控 自动化

1概述

变配电站是电力系统组成的一个重要环节，是电力网中线路的重要连接部分，其作用是变换电压、汇集和分配电能。变配电站能否正常运行关系到电力系统的稳定和安全，因此对变电站进行监控和管理具有十分重要的意义。

计算机信息网络是电力工业信息化的基础。计算机技术引入电力领域，一方面使许多输配电装置有了智能功能，另一方面也使各保护监测、智能电器装置及系统之间实现与中央监控系统双向通信、联网，形成完整的智能化监控、保护与信息网络系统，提高了供配电系统自动化程度。变配电站计算机监控管理系统是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合，将配电网在正常及事故情况下的监测、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起。由此，变配电管理系统（DMS）的应用日趋重要。

变配电站计算机监控管理系统能对系统各种运行开关量状态和电量参数进行实时采集和显示，改进供电质量，力求供电最为安全、可靠、方便、灵活，经济性好，使变配电管理更为有效，从而改善供电质量，提高服务水平，减少运行费用。

2 系统概述

变配电计算机监控管理系统由带有通讯接口的采集控制模块：多功能电力综合仪表、开关量采集模块、电流量采集模块、模拟量采集模块、继电器控制输出模块、现场管理机、24V直流电源以及中央管理机等组成。中央管理机是本系统的集中管理中心。一般安置在有人值班的总值班室内，用于整个变配电系统的实时状态显示、参数统计、数据分析、历史记录、故障报警、控制、报表打印等。

通常变配电计算机监控管理系统采用分布式结构，其保护监测装置分散就地安装于开关柜上或直接是智能化型开关电器，通过标准通信接口进入监控系统。这种保护监测装置或智能开关电器在就地能独立完成其保护和测量功能而不依赖于通信网络，计算机可以通过通信网络采集各种保护、监测装置或智能化电器的数据，实现实时处理功能。变配电计算机监控管理系统通常由如下部分组成：

远程数据终端（RTU）：在监控系统中作为现场设备与系统的通信接口，智能化的RTU还可用于存储与处理数据，执行计算，分析配电网的性能以及监视电能质量。

系统监控站：主要负责对远程数据终端通过网络上传来的数据进行实时计算处理、保存、并根据用户需要生成各类报表。同时监控站还能根据授权处理操作人员的请求，远程起、停现场设备等。

管理中心：如果在一个大型的建筑群体中，那么分布在各个区域的系统监控站可以通过专用通信网络，将信息数据进行集中监控、处理。系统可以对采集的数据进行分类保存、归档、统计、调用等数据操作。系统具有实时数据采集、一次接线图（高、低压系统）显示与操作、参数设置、遥控闭锁操作、事件报警/记录、曲线/棒图、报表打印、电能分类管理、故障智能分析、智能声光报警、负荷分析、用电质量分析、信息管理等功能。

3 实际应用

上海浦东国际机场35KV中心电力监控管理系统是上海浦东国际机场电力调度的重要实现场所，负责整个浦东国际机场的电力调配工作，是整个浦东国际机场电力调配的中心。机场一期工程中，设有航飞站和航翔站两座35KV中心变电所，二期工程新建了海天路站35KV中心变电所，每座中心变电站均设有独立的变电站计算机综合自动化监控系统（SCADA），同时在海天路站变电所设有机场电力调度中心，负责对中心变电所进行中央调度。

机场35KV中心电力计算机监控管理系统采用分层分布式结构，包括调度层、就地监控层和现地设备层三层，采用三级控制模式：调度层——机场电力调度中心；控制层——变电所就地监控系统；现场设备层——现场监控设备、各种电力仪表。系统构成图如图１：

1） 现场设备层：
变电站SCADA系统的监控和测量范围包括主变压器、35KV高压柜、10KV高压柜、所用变、直流电源、UPS不间断电源和电容器柜。各控制保护单元分设在每个开关柜上，所有的控制、保护、测量、报警等信号均在就地单元内处理成数据信号后，传输至前置处理机。各就地单元即使故障，仍可独立完成本柜的监测保护功能，其监测的信息可反映在开关柜的面板上。

2） 控制层：

变电所就地监控系统集保护、测量、控制、远传等功能为一体，采用微机化产品，并充分利用微机的数字通信的优势将变电站的二次设备（包括测量、信号、控制、保护、自动装置和远动装置等）经过功能组合而形成的标准化、模块化、网络化、功能化的计算机监控系统。选用GE Fanuc公司PACSystems系列控制器作为PLC控制站的主控设备，PLC的CPU与I/O模块之间通过GeniusBUS连接。PLC和微电脑型继电保护装置通过Modbus通讯协议连接。为提高系统控制可靠性和时效性，每个开关柜上断路器分/合闸的控制与分/合闸状态信号、故障信号通过电缆直接与PLC开关量输入/输出模块连接。

系统可以实时监控电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、有功电度、无功电度、视在电度、功率因数、频率等模拟量信号及断路器的分合闸、手车工作位置、高温报警信号、超高温跳闸信号、断路器故障信号、事故跳闸信号、综合保护器的故障等开关量信号。在画面设计时，充分考虑到采集的数据量大，内容多的特点，设计成以主接线图为主配合以各个分功能画面为辅的人机界面。因此画面内容丰富，包括多种显示组件如开关状态、小车位置、电压数字表及棒图显示、电流趋势图、历史曲线图。当变配电系统的各开关出现过载跳闸、短路故障跳闸等事故跳闸时，计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路开关名称、事故类别，以方便电力管理更快、更有效地去安排任务，及时的去解决发生的报警故障，在最短的时间内排除故障，以保证系统的安全运行。

3） 调度层：

机场电力调度中心采用星型的工业以太网架构。通过光纤以太网与航飞站和航翔站高压变电所就地计算机监控系统通讯。系统配置历史数据库管理系统，将所监测并统计的各种电量参数、各断路器或开关的状态变化时间、报警故障类别、操作人员代码和时间等数据储存于系统硬盘，以便对整个变配电系统的运行情况进行分析。系统可以对采集的数据进行分类保存、归档、统计、调用等数据操作。

中心报表系统可以根据实际输入信号，编制出日、月、年报表。系统可以根据用户要求按照对象、性质、时间等项止进行检索，以便进行查询和故障分析。系统可以根据一天用电负荷情况自动生成负荷列表、用电量曲线以及电能棒图等，电力管理可以根据列表、曲线或是棒图来均衡每一个小时用电量，以达到负载利用最高。系统可以统计和打印所监控的所有电流值、电压值、功率值、功率因数值以及这些参数一天24小时变化曲线；统计和打印各断路器运行状态变化时间及故障报警时间和类别；统计和打印各断路器的操作时间及操作人员代码；统计和打印有功电度、无功电度的一天24小时内单位小时用电量及电量棒图。

4、结束语

变配电站计算机监控系统，促进了无人值班变电站的实现，可以利用远动技术使电网调度迅速而准确地获得变电站运行的实时信息，完整地掌握变电站的实时运行状态，及时发现变电站运行的故障并做出相应的决策和处理，同时可以使值班管理人员根据变配电系统的运行情况进行负荷分析、合理调度、远控合分闸、躲峰填谷，把握安全控制、事故处理的主动性，减少和避免误操作、误判断，缩短事故停电时间，实现对变配电系统的现代化运行管理。

总之，变配电站计算机监控系统具有可靠性高、抗干扰能力强、实时性好及维护简单等特点。随着计算机技术的迅速发展，变配电站的计算机化进程越来越快，变配电站计算机监控及无人值守已成为当今电气自动化领域的发展趋势其发展势头方兴未艾。

参考文献：

1） 变电站综合自动化技术 黄益庄 出版日期 2000.03 中国电力出版社
2） GE FANUC自动化PACSystems系统介绍 GE FANUC 2003年