基于SCADA的通信站環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

摘要：電力系統(tǒng)通信和安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)被人們稱為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的三大支柱，是電力系統(tǒng)不可缺少的重要基礎(chǔ)設(shè)施。

關(guān)鍵詞：SCADA 通信站 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng) 研究與應(yīng)用

1 通信站環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)工程

通信站環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要包括機(jī)房環(huán)境及動(dòng)力設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)兩部分。電力通信網(wǎng)目前通信站一般都位于變電所內(nèi)，除了地調(diào)中心通信機(jī)房有人值班外，其他通信站均為無人值守通信站。實(shí)施這些通信站的通信電源乃至整個(gè)機(jī)房環(huán)境監(jiān)控是很有必要的。

1.1 通信機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)量范圍

1.1.1 機(jī)房溫／濕度。

1.1.2 智能動(dòng)力設(shè)備(配電屏、整流設(shè)備、蓄電池組)要求采集如下信息：①交流配電：三相交流輸入電壓、故障告警；交流輸入故障(過壓、欠壓、缺相)。②直流配電：直流母線總電壓；直流輸出過壓／欠壓；壓限告警。③整流單元：輸出總電壓、總電流；整流模塊故障總告警。④蓄電池組：電池組總電壓。⑤載波設(shè)備總告警。⑥通信機(jī)房消防報(bào)警由變電站統(tǒng)一考慮。

1.1.3 無通信機(jī)房的110kv變電站，動(dòng)力監(jiān)測(cè)基本要求：①交流配電：三相交流輸入電壓、故障告警；交流輸入故障(過壓、欠壓、缺相)。②直流配電：直流母線總電壓；直流輸出過壓／欠壓；壓限告警。③整流單元：輸出總電壓、總電流；整流模塊故障總告警。④蓄電池組：電池組總電壓。⑤載波設(shè)備總告警。

1.2 變電站端監(jiān)測(cè)顯示要求上述通信機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)信號(hào)(遙信、遙測(cè)和開關(guān)量等)在變電站要求畫面顯示，告警畫面變色閃動(dòng)、聲音告警。聲音告警確認(rèn)后可人工屏蔽。

1.3 地調(diào)端監(jiān)測(cè)顯示要求各供電局所轄的變電站的無人值班通信機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)信號(hào)要求送到本局調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，開通供電局地調(diào)端通信中心機(jī)房登錄Web服務(wù)器的權(quán)限，以瀏覽方式監(jiān)視通信機(jī)房動(dòng)力環(huán)境狀態(tài)，其畫面要求具備聲、光告警。

1.4 省網(wǎng)通信調(diào)度監(jiān)測(cè)顯示要求220kV及以上變電站通信機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)信號(hào)要求送到中調(diào)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，通信調(diào)度員通過登錄中調(diào)DMIS的Web服務(wù)器，瀏覽各通信機(jī)房動(dòng)力環(huán)境狀態(tài)和告警信息。

1.5 通信機(jī)房閉路監(jiān)視要求在通信機(jī)房安裝攝像頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)房的閉路監(jiān)視。并將監(jiān)視信號(hào)接入變電站閉路監(jiān)視系統(tǒng)。同時(shí)可對(duì)異常／事故前狀態(tài)及異常，事故時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行錄像。并將監(jiān)視信號(hào)接入地調(diào)監(jiān)控中心監(jiān)視系統(tǒng)，由地調(diào)監(jiān)控中心監(jiān)視。

2 通信機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施

該系統(tǒng)按功能共分三個(gè)子系統(tǒng)：前端信號(hào)采集系統(tǒng)、監(jiān)控子站和監(jiān)控服務(wù)器系統(tǒng)。

2.1 前端信號(hào)采集系統(tǒng)前端信號(hào)采集系統(tǒng)主要硬件是紅外一體化攝像機(jī)、溫濕度傳感器、交流電壓變送器、直流電壓變送器組成。

2.2 監(jiān)控子站在通信機(jī)房的19機(jī)柜里安裝一臺(tái)硬盤錄像機(jī)，用于把通信機(jī)房?jī)?nèi)攝像頭的模擬信號(hào)處理為數(shù)字信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成E1信號(hào)接口，通過河池通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

2.3 監(jiān)控服務(wù)器系統(tǒng)(通過SCADA系統(tǒng)完成)

2.3.1 主站端硬件系統(tǒng)：利用調(diào)度中心現(xiàn)有的SCADA數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、音箱、以太網(wǎng)光纖收發(fā)器。

2.3.2 主站端軟件系統(tǒng)：利用調(diào)度中心現(xiàn)有監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、操作系統(tǒng)軟件、殺毒軟件。界面的開發(fā)任務(wù)由SCADA系統(tǒng)廠家完成。

3 設(shè)備主要功能和技術(shù)參數(shù)

3.1 主站端

3.1.1 主站端硬件系統(tǒng)：利用調(diào)度中心現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、音箱、以太網(wǎng)光纖收發(fā)器。

3.1.2 主站端軟件系統(tǒng)：利用調(diào)度中心現(xiàn)有監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、操作系統(tǒng)軟件、殺毒軟件。界面的開發(fā)任務(wù)由SCADA系統(tǒng)廠家完成。

3.1.3 主站端功能介紹：①以形象直觀的圖形界面方式實(shí)時(shí)顯示本LSC所轄范圍內(nèi)各基站監(jiān)控對(duì)象的分布狀況、工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)。②提供整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成模擬瀏覽圖，能夠快速進(jìn)入所選擇的基站，瀏覽基站監(jiān)控信息。③監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的顯示可按端局和按設(shè)備類別支持多種列表顯示方式。④自診斷功能，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)本身設(shè)備的故障及時(shí)監(jiān)測(cè)并能發(fā)出告警。⑤信息打印功能具有：a出現(xiàn)告警立即打印；b根據(jù)管理需要定時(shí)打印；c屏幕拷貝打印。⑥實(shí)時(shí)接收各通站動(dòng)力設(shè)備和機(jī)房環(huán)境的告警信息，具有以下告警功能：a分級(jí)告警功能顯示；b緊急告警；c重要告警；d一般告警：e告警提示；f告警確認(rèn)；g告警分類顯示：h告警查詢。⑦具有統(tǒng)計(jì)功能，能生成以下各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表及曲線圖：a日、月、年告警統(tǒng)計(jì)表lb日、月、年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表；c每天的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)或曲線：d監(jiān)控中心中的告警數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等能保存一年以上。⑧安全管理功能：a用戶和用戶組管理功能，這些功能包括增加、刪除、查詢和修改等，此功能只能由授權(quán)的用戶實(shí)施。b用戶的權(quán)限配置和管理功能，對(duì)用戶的權(quán)限級(jí)別可以進(jìn)行配置。 c系統(tǒng)操作權(quán)限的劃分和配置功能。當(dāng)操作人員取得相應(yīng)權(quán)限時(shí)，可進(jìn)行相應(yīng)操作。對(duì)用戶實(shí)施的操作進(jìn)行鑒權(quán)的功能，保證具有權(quán)限的用戶才能實(shí)施相應(yīng)的操作。同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)有設(shè)備操作記錄，設(shè)備操作記錄包括操作人員工號(hào)、被操作設(shè)備名稱、操作內(nèi)容、操作時(shí)間等。⑨相關(guān)的控制機(jī)制，對(duì)于監(jiān)控對(duì)象的接入以及監(jiān)控設(shè)備的接入進(jìn)行安全管理。⑩系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)功能。⑾報(bào)表管理功能：a用戶利用監(jiān)控系統(tǒng)提供的工具軟件，生成并打印出各種統(tǒng)計(jì)資料、交接班日志、派修工單、機(jī)歷卡及曲線圖等。b提供歷史告警紀(jì)錄日、月、年及自定義時(shí)段的報(bào)表和相關(guān)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。c提供按照告警級(jí)別、告警類型、設(shè)備類型等條件統(tǒng)計(jì)的歷史告警次數(shù)或告警歷時(shí)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。d提供任意遙測(cè)量或遙測(cè)量組合自定義時(shí)段的歷史數(shù)據(jù)曲線分析數(shù)據(jù)。e提供運(yùn)行狀態(tài)量曲線分析數(shù)據(jù)。f提供系統(tǒng)操作紀(jì)錄輸出報(bào)表。g提供登退錄系統(tǒng)輸出報(bào)表。h提供系統(tǒng)交接班日志管理輸出報(bào)表；i提供自定義打印輸出報(bào)表功能。⑿顯示功能：系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示和刷新監(jiān)控范圍內(nèi)所有局站、設(shè)備以及全部監(jiān)控點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)、所處狀態(tài)、配置屬性。

提供可在線定制的組態(tài)頁面顯示綜合性的局站或設(shè)備群組的監(jiān)控信息。同時(shí)提供詳細(xì)資料頁面顯示任意設(shè)備的監(jiān)控信息。

對(duì)監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行分層次、分類型的顯示與管理。監(jiān)控對(duì)象狀態(tài)(告警、故障權(quán)限等)顯示醒目清晰，可在指定的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行流程圖上通過逐層擴(kuò)展，最后將故障定位在監(jiān)控對(duì)象上。

界面能夠按照需要及時(shí)詳細(xì)的提示和統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)發(fā)生的任何告警和事件。

3.2 分站端

3.2.1 分站端硬件系統(tǒng)：監(jiān)控主機(jī)、溫濕度傳感器、直流電壓變送器、交流電壓變送器。

3.2.2 分站端功能介紹：①周期性地采集各監(jiān)控模塊的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和發(fā)送。②隨時(shí)接收并快速響應(yīng)來自監(jiān)控主站的數(shù)據(jù)查詢和控制命令，并將控制命令下發(fā)給監(jiān)控模塊。③收集故障告警信息，告警優(yōu)先主動(dòng)上報(bào)。④能進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)，具備接入計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)操作的功能。⑤具有保存告警信息及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)值至少2天的能力。⑥具有本地控制優(yōu)先的功能，可屏蔽監(jiān)控中心發(fā)出的遙控命令并以適當(dāng)方式通知監(jiān)控中心此時(shí)所處的控制狀態(tài)。⑦具有告警過濾和屏蔽功能。

5 結(jié)語

目前，結(jié)合電力系統(tǒng)通信網(wǎng)的實(shí)際情況，利用電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)(SCADA)即可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)對(duì)電力通信站的監(jiān)控功能，通過SCADA系統(tǒng)提供的信息接收處理與轉(zhuǎn)發(fā)方式實(shí)現(xiàn)通信站機(jī)房環(huán)境的遠(yuǎn)程集中監(jiān)視和管控，確保電力系統(tǒng)通信設(shè)備設(shè)施的安全穩(wěn)定運(yùn)行。