变电站计算机监控系统的应用

变电站计算机监控系统的应用

基于计算机网络技术和技术的自动化，stc自动化已发展起来。我国的变电站自动化工作大约从20世纪90年代开始，从技术合理性及减少设备重复配置、简化维护工作量等方面考虑，保护、控制、测量相结合是发展趋势。本文描述的系统就是一个保护、控制、测量相结合的现代化的新型变电站计算机监控系统。1软硬件平台对比本系统以WindowsNT为操作系统平台，采用以太总线网结构和星型连线方式，结合分布式结构和客户/服务器模式，使得软硬件平台可以根据用户需要灵活配置。1.1小型太系统线网本系统由数据服务器、WEB服务器、前置机、各类工作站、打印机和其它客户机组成一个小型以太总线网，同时采用星型连线，既简化了网络结构，便于系统扩容，又提高了系统的可靠性，不会因为一个节点出现故障或一段接线断开而影响到整个网络。其拓扑结构如图1所示。1.2技术方面的应用系统以PC机为硬件平台。90年代以来，为了适应客户/服务器系统平台的需要，PC机的综合性能较之以往有了很大提高，包括可支持多CPU、提供强大的数据吞吐能力、保护能力及网络接口能力，增强了机器配置能力，而且PC服务器则具备更强的数据存储、文件及外设共享、网络管理等功能，专门适合在局域网中应用的需要。另外，从网络技术的发展趋势看，PC机在客户/服务器模式中的应用最广，可配置的系统软件和工具软件更丰富，可拥有的应用软件也更多，因此本系统的硬件平台全部由PC机组成。1.3客户/服务器模式整个系统软件采用面向对象和模块化的设计方法以及分布式结构与客户/服务器模式相结合的设计思想，具有功能丰富、强大、灵活等特点，大致可分为三类：⑴操作系统软件；⑵数据库管理软件；⑶变电站监控系统功能应用软件。图2给出了系统软件的层次结构图。1.3.1开发植物恶意软件本系统以Windows2000Server中文版作为系统软件的操作平台，个别客户机由于特殊需要还选用中文版WindowsXPProfessional操作系统。1.3.2数据库管理系统通过分析、比较各类数据库管理系统的主要性能后，本系统选用的是Microsoft公司的SQLServer2000数据库管理系统。由于MSSQLServer是目前最流行的关系数据库管理系统之一，具备网络环境下的客户/服务器结构，支持客户/服务器计算模式和目前最常用的数据库查询语言——SQL。该查询语言特别适合在客户/服务器环境下工作，其数据的安全性好，可靠性高，管理功能强大，故而可以很好地完成管理历史数据和实时数据的任务。1.3.3监控系统的开发本系统的变电站监控系统功能应用软件由以下六部分组成：(1)前置机信息处理程序，(2)历史数据管理程序，(3)调度员界面程序，(4)图形编辑程序，(5)报表程序，(6)浏览器程序。其中前置机信息处理程序充当的是“服务器”，其他应用程序则作为客户端程序，从而构成了典型的客户/服务器结构。在SCADA系统中，客户端应用程序主要是向服务器程序请求实时数据信息，如查询并显示实时数据、曲线、棒图等，由服务器处理这些请求，并通过网络将结果发布到各个客户端，从而实现了客户/服务器计算模式。在上述软件中，除了报表子系统的前台界面采用MicrosoftExcel2000开发，报表子系统的后台服务程序、表管理程序和包括数据修补等功能在内的几个小模块采用VisualBasic6.0开发外，整个系统软件的核心部分全部采用VisualC++6.0开发。由于这些软件开发工具以及前面提到的商用关系型数据库管理系统SQLServer2000都是目前最流行的软件开发工具，且均为Microsoft公司的产品，彼此间接口性能良好，因此由它们开发出来的程序，较之由其他软件工具开发的程序，在同为Microsoft公司推出的Windows操作系统平台（如WindowsXP,Windows2000Server）上运行时，能获得最全面的功能支持。如通过Windows的API接口函数、动态数据交换技术（DDE）和动态链接库（DLL）等，使上述软件程序无须更改任何代码即可移植在Windows操作系统上运行。图3给出了系统的软件流程总框图。2系统功能的特点下面主要介绍本系统在传统的变电站计算机监控系统功能的基础上所增加的功能。2.1计算机测控系统的构成说明(1）变电站五防功能含防止误分、合断路器，防止带负荷分、合隔离开关，防止带电挂（合）接地线（接地开关），防止带接地线（接地开关）合断路器（隔离开关），防止误入带电间隔。(2）变电站五防系统由三层构成，分别是站控层防误、间隔层测控单元防误以及单元电气闭锁。所有操作均经防误闭锁，并有出错报警和判断信息输出。站控层实现面向全站设备的综合操作闭锁功能；间隔层测控单元防误实现本单元所控制的设备的的操作闭锁功能；单元电气闭锁实现对本间隔电动操作的隔离开关和接地开关的防误操作。(3）间隔层测控单元间具备直接通讯功能，且不依赖站控层设备。测控单元间联锁逻辑需要的信号由其它测控装置准确快速传送，测控单元充分考虑通信中断以及逻辑关联的测控装置检修时的防误功能的安全实现。(4）站控层防误系统即微机五防系统，由五防主机、电脑编码器（含电脑钥匙）、电脑锁具三大部分组成。微机五防系统既可与主机共用一台计算机，也可单独设立一台微机五防工作站。微机五防系统满足如下基本功能要求：◆具备五防数据库组态、五防接线图绘制、五防权限设置功能，操作票编辑、执行、管理功能，工作票管理功能。◆对自动化系统的防误闭锁功能：具有所有设备的防误操作规则，并充分应用自动化系统中电气设备的闭锁功能实现防误闭锁。自动化系统遥控经过五防规则校验，如果不满足五防规则，列出五防规则校验结果报告，指出哪些规则不满足，禁止遥控；如果满足五防规则，监控后台下发遥控命令到装置。◆程序的编制力求简单、可靠、实用，并具有自动校验功能，必须有效防止“走空程”（操作过程中漏项），并具备当自动化系统控制失灵时解除闭锁的应急措施。(5）微机五防系统须采用与自动化系统一体化模式，它是指在逻辑意义上微机五防系统与自动化系统融为一体。◆微机五防系统与自动化系统具有统一的数据总线，五防模块与自动化系统的其他应用模块一样从同一个实时库获得数据；◆微机五防系统与自动化系统具有统一的数据库组态，五防数据直接从自动化系统数据中挑选测点，编辑五防属性，如合分规则，操作术语等；◆微机五防系统与自动化系统具有统一的画面编辑，可以直接采用自动化系统的画面作为五防的画面，不用重新制作。(6）微机五防系统还符合DL/T687-1999中的相关要求。2.2设计参数及功能(1）继电保护工作站能实现对保护信息、故障录波文件、开关变位信息的应用处理和储存，对保护装置的日常运行进行监测，定期校核保护装置定值，并能将保护信息和故障录波文件按照各级调度中心信息定制的要求，及时、完整地上传至各级调度中心。(2）继电保护工作站提供以下功能◆自动监测工作站软、硬件工作情况，具备“看门狗”功能,自动恢复被挂起的进程，硬件故障时给出告警信息并上传主站；自动监视工作站与保护及录波装置之间的通信通道，通道中断时给出告警信息并上送主站。◆按照各级调度中心要求收集变电站一、二次设备基本信息及其关联关系，形成保护配置图后上传至各级调度中心。信息中包括保护装置的程序版本、故障录波装置的容量（模拟量输入数、开关量输入数）、故障录波装置的输入量（模拟量及开关量通道）名称等。◆提供简便的运行维护工具以实现保护装置的“挂牌”，修改和维护工作站运行参数，并且能够方便地对工作站储存的历史数据进行检索。◆继电保护工作站的事件告警和信息能够分级、分类显示。◆继电保护工作站能从继电保护装置取得如下信息：保护装置的当前定制区号及各区定制、保护装置采集到的模拟量、保护开入变位及异常告警、保护动作信息、保护装置录波文件。原则上要求能够取到的信息与保护装置调试口可送出的信息相一致。◆继电保护工作站能从故障录波装置取得如下信息：录波简报、录波文件列表以及录波文件。可以将取到的录波文件转换为标准的COMTRADE99格式。◆录波文件提供“保留”标志，此类录波文件永久保留，不能被定期清除。◆具备定值校核功能，可以按照设定的周期从保护装置取得运行定值并与工作站中储存的定值进行比对，出现不对应情况时作为一个事件上送主站，同时上送两份不对应定值。◆具备一定的信息预处理功能。事故后在规定时间内综合个点保护和录波器的报文形成故障报告，报告包括事故简题、故障时间、故障设备、测距结果、保护动作情况、开关量动作清单、相关录波文件列表等。◆在子站系统的设计中，须预留专门模块用于包括子站系统软、硬件升级记录，站内保护信息点表等工程文档的储存，作为子站的一个功能专门集中存放。◆具备完善的数据库管理功能，可以灵活地按照各种要求和格式形成报表。(3）继电保护工作站的性能指标◆可同时接入装置台数不小于255，接入单元支持分散安装；◆可同时转发调度数≥5，并能按照各级调度中心不同的信息定制要求实现信息转发；◆所有存储设备容量至少留有30%的备用容量，当磁盘容量小于15%时给出告警信息；◆工作站的存储容量不小于120G或可配置网络存储设备；◆保护事件：由保护装置到子站时间≤5s，子站到主站≤5s；故障简报：子站到主站≤10s；查询响应时间：保护定值，一般情况下≤5s，极端情况下≤30s；模拟量及开入状态≤10；保护录波子站到主站时间（600K以内）≤5s;◆系统可用率≥99%，CPU负荷率正常情况下≤25%，大批量数据处理情况下≤50%；网络负荷率正常情况下平均负荷≤5%，电网事故情况下≤10%。3计算机监控系统◆模拟量测量综合误差≤0.5%；◆电网频率测量误差≤0.005Hz;◆站内事件顺序记录分辨率（SOE）≤2ms;◆遥测信息响应时间（从I/O输入端至远动工作站出口）≤3s;◆遥信变化响应时间（从I/O输入端至远动工作站出口）≤2s;◆控制命令从生成到输出的时间≤1s◆遥控动作成功率≥99.99%；◆事故时遥信年正确动作率≥99%；◆系统平均故障间隔时间（MTBF）≥20000h（其中I/O单元模件MTBF≥50000h）;◆间隔级测控单元平均无故障间隔时间≥40000h;◆各工作站的CPU平均负荷率：正常时（任意30min内）≤30%，电力系统故障（10s内）≤50%；◆监控系统网络平均负荷率：正常时（任意30min内）≤30%，电力系统故障（10s内）≤50%；◆模数转换分辨率≥14位；◆非电气量变送器输出4～20mA或0～5V;◆历史