监控组态软件在电力功角监测系统中的应用

摘　要：介绍了力控监控组态软件在电力功角监测系统中实现后台数据接收、分析处理及显示等功能的应用情况,并展望了其在电力行业中的应用前景,同时也提出了一些电力应用方面的建议。

　　关键词：力控；组态；监控；功角

　　分类号：TP311；TP277　文献标识码：B

　　文章编号：1003-0492(2003)01-0016-02

　　作者简介：沈宇(1973-)，男，北京人，工程师，大学本科(在读工程硕士)，1995年毕业于东北电力学院，现任华北电力科学研究院电力系统研究所工程师，主要从事电力系统自动化和继电保护等方面的应用研究工作。

　　作者单位：沈宇（华北电力科学研究院，北京，100045）

一.前言

　　随着计算机以及通信技术的飞速发展，电力系统中的发电厂、变电站、电网调度等二次监控领域都希望利用组态软件提高监控水平、整合扩展监控内容。

　　根据电力生产的特点，自动化系统对数据采集的实时性和监控的可靠性有着很高的要求，所以采用的组态软件必须有很好的实时性与可靠性。

　　我们选择力控组态软件就是依据上述的要求而做出的选择。与三维力控一年多的合作也证明了国产组态软件在电力监控领域是完全可以胜任的。

　　提高监控系统的开发、应用效能和增强现场运行的易用性，也是自动化发展中需要考虑的重要因素。

二.电力监控系统的现状

　　1. 系统结构

　　分布式监控

　　分层分布式监控

　　集中监控

　　分散就地监控

　　2.系统功能

　　数据采集：包括模拟量、状态量、脉冲量、保护信息、统一时钟等的采集。

　　数据处理：包括告警判断、统计计算、逻辑分析、事件记录、事故追忆等。

　　画面显示：包括电气接线、趋势曲线、日常报表、各类报告、设备配置等。

　　控制操作：包括操作票机制、五防机制、操作方法等。

　　系统管理：包括运行记录、设备信息、管理信息等。

　　Internet/Intranet上的Web浏览及远程诊断功能。

　　在线修改维护。

　　数据接口：利用电力通用规约与其他应用系统（包括向上一级自动化系统）进行数据交换。

三.电力监控系统的发展趋势

　　今后电力监控系统中将会包容更多的业务类型，电力信息化应用、调度自动化、电力市场应用、安全稳定监控等多方面应用也会进一步得到扩充加强。例如，充分利用高速网络的通信手段后，监控系统中采集的常规数据需要确保传输时延约≤500毫秒，部分命令数据只允许几十毫秒的时延。

四.力控组态在“功角监测系统”项目中的应用

　　1．项目背景简介

　　电力系统功角是反映系统稳定性最主要的状态量。实时测量功角，一方面调度员能实时监视系统母线电压和功角变化，及时发调度令；另一方面，分析人员可以提取电网动态参数用于对电网离线分析计算模型进行校核等。为此，我们研制了功角监测装置及相关系统。

　　2．项目实施方案

　　功角监测系统的后台管理机利用力控组态形成SPMS软件平台，历史数据库可分布在多台后台管理机上，采用以太网连接。设计单一后台管理机可同时接收8个现场功角监测装置PMU的上传数据，并对实时数据进行初步判断、处理和分析。此外，SPMS软件平台具有网络浏览、高级分析应用数据接口等功能。

　　3．项目实施情况

　　前置机端分别安装在河北省姜家营500kV变电站、韩城220kV变电站和徐庄220kV变电站，后台管理机暂放置在我院。通讯方式采用电力专用MODEM，通信波特率9600，数据包接收间隔100毫秒。目前我们正在与华北电力集团调度局通力合作，近期完成高速网络通信方式，并扩展软件平台的功能。

系统配置结构图

　　4．力控组态的具体应用

　　4.1 监测内容

　　本项目中需要采集各变电站或发电厂的母线电压（1~2组/厂站）、频率、流过主要线路或变压器的潮流（8组/厂站）、以及各个现场的就地GPS时标等。所有数据可以方便地在组态环境中应用“实时数据库→数据库组态”完成相应量值的定义。其中根据监测处理的需要，我们还自定义了多种点类型，应用十分方便。

可自定义的数据库点结构

　　4.2 数据采集

　　数据采集间隔保持100毫秒，驱动程序与数据库处理程序的数据交互采用多线程自动完成。通过我们多次的RTDS数字模型试验，力控组态保证了在多站端同时通讯时的稳定性和快速性。

　　我们编制了“提取数据”的功能，在由于某些原因未接收到站端数据时，通过通讯驱动执行取数命令，并由驱动程序将补充数据插入到历史数据库的相应时标位置。

　　历史数据提取

　　4.3 数据处理

　　在应用程序初始化中，我们利用力控组态中提供的间接变量对所有模拟量和状态量作了再定义，这样便于在数据计算应用中替换数据或做循环等操作。

　　我们使用了许多条件判断，如模拟量的幅值越限、状态量的变位、计算出的功角差变化、通讯设备异常等，能够应用“报警记录工具”或“数据表控件”以不同形式记录下来故障、告警以及各种操作事件。

异常状态处理

告警查询

　　在“数据改变动作”等动作脚本的应用中，我们使用力控组态程序内置的过程语句编辑了许多逻辑分析模块，以最容易的方式实现了核心逻辑判断。

　　4.4 画面显示

　　动态画面显示总是组态软件的优势。

　　在软件中绘制电气接线图、流程图，使用“工具箱”并结合 “动画连接”功能，就可以在极短的时间里完成图形绘制、颜色定义、数据输出、动画效果、操作连接以及相应的逻辑功能设定。

　　我们编制了四个子窗口，任意切换显示多厂站模拟量的实时趋势曲线、盘表信息、数据信息等；还编制了历史趋势曲线分析窗口，用以查询分析数据的历史状态，并可以在同一趋势曲线图中绘制多条曲线以及数据的叠加曲线，从而以最直观的方式进行分析工作。

　　利用“工具箱→子图精灵→万用报表”轻松地编制了日常负荷的定时报表；利用“历史追忆控件”与“历史趋势曲线”相结合，可以在查看曲线的同时查询到具有准确现场时标的历史数据。

　　通过力控组态中提供的多种绘图工具和控件编制了一个组合窗口，用以动态设置定值、厂站线路名称、测量基站、设备信息、使用权限、校对时钟、管理信息等内容。