工廠供配電調(diào)度SCADA系統(tǒng)研究與設(shè)計

摘 要：工廠的供配電系統(tǒng)能夠協(xié)助電力調(diào)度管理部門實時查看電網(wǎng)當(dāng)前狀態(tài)，并結(jié)合工廠用電實際進(jìn)行配電網(wǎng)設(shè)備的設(shè)置與調(diào)整，從而保證車間和生產(chǎn)現(xiàn)場的安全可靠供電。文章結(jié)合工廠生產(chǎn)實際，在分析電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)以實時監(jiān)控功能的基礎(chǔ)上，為其設(shè)計供配電調(diào)度SCADA系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：工廠供配電；電力調(diào)度；SCADA系統(tǒng)

1 引言

工廠的供配電系統(tǒng)是工廠能源的分配系統(tǒng)，其主要功能是把來自電網(wǎng)公司的電能通過降壓處理之后，再將其合理分配至各個生產(chǎn)車間等部門，因而是電力系統(tǒng)的重要組成部分。當(dāng)前，不少大型的工廠由于用電量巨大，已經(jīng)擁有或正在籌建自備電廠實現(xiàn)企業(yè)供電的自給自足，因此綜自系統(tǒng)的設(shè)計和部署是當(dāng)前不少企業(yè)重點建設(shè)的項目。而綜自系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）能夠協(xié)助電力調(diào)度管理部門實時查看電網(wǎng)當(dāng)前狀態(tài)，并結(jié)合工廠用電實際進(jìn)行配電網(wǎng)設(shè)備的設(shè)置與調(diào)整，從而保證車間和生產(chǎn)現(xiàn)場的安全可靠供電。一旦有電力事故或者障礙發(fā)生，SCADA系統(tǒng)還能第一時間獲取設(shè)備各類數(shù)據(jù)信息，并依照事故預(yù)案及時對事故進(jìn)行處理，并保留處理數(shù)據(jù)供日后分析，從而使工廠生產(chǎn)部門的供電可靠性極大提升，停電時間盡量縮短。SCADA系統(tǒng)是以計算機(jī)為基礎(chǔ)的DCS與電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)，本文結(jié)合工廠生產(chǎn)實際，在分析電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)以實時監(jiān)控功能的基礎(chǔ)上，為其設(shè)計供配電調(diào)度SCADA系統(tǒng)，本文的成果有利于提升工廠電網(wǎng)的可靠性，實現(xiàn)生產(chǎn)安全。

2 系統(tǒng)需求分析

一般中型工廠的電源進(jìn)線電壓是6-10kV，而一些大型工廠則擁有66KV的設(shè)備以及380V進(jìn)線等，通過SCADA實現(xiàn)供配電的監(jiān)控與管理。系統(tǒng)所需達(dá)到的目標(biāo)包括：

（1）能夠監(jiān)控和管理全廠所有電壓等級的設(shè)備和進(jìn)線，能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)端操作，對饋線開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)遙控功能，包括推進(jìn)、拉出等；（2）能夠?qū)S電力主變實現(xiàn)遠(yuǎn)程有載電壓調(diào)節(jié)；（3）引入綜合保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)，支持通用的數(shù)據(jù)通訊接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和下載；（4）能夠管理電氣智能設(shè)備，與之通過統(tǒng)一配置的接口進(jìn)行數(shù)據(jù)集傳輸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和上傳；（5）能夠?qū)崿F(xiàn)對智能配電裝置的管理，如無功補(bǔ)償器、UPS不間斷電源等，與之通過統(tǒng)一配置的接口進(jìn)行數(shù)據(jù)集傳輸；（6）能夠與工廠供配電的在線監(jiān)測裝置進(jìn)行通訊，包括氣溫氣壓監(jiān)測、變壓器油溫監(jiān)測等。

3 SCADA系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 體系結(jié)構(gòu)的選擇

本系統(tǒng)是基于J2EE框架進(jìn)行開發(fā)和實現(xiàn)的，其優(yōu)勢包括：（1）成功分離了網(wǎng)頁內(nèi)容的產(chǎn)生與網(wǎng)頁內(nèi)容的顯示，在JSP標(biāo)準(zhǔn)的支持之下，網(wǎng)絡(luò)頁面的制作者能夠通過超文本傳輸協(xié)議與XML來對所制作的最終網(wǎng)頁進(jìn)行設(shè)計。（2）支持重用群組件，在JSP環(huán)境中所開發(fā)的各類頁面，都具備可重用的屬性，而且還支持系統(tǒng)的跨平臺開發(fā)，這樣的屬性就很容易實現(xiàn)信息系統(tǒng)所要求的一些復(fù)雜程度較高的各類處理。由于將組件作為開發(fā)的最小模塊進(jìn)行操作，系統(tǒng)的開發(fā)過程被加速。（3）引入標(biāo)識，對網(wǎng)頁的制作過程進(jìn)行簡化，JSP環(huán)境把一些常用的功能都進(jìn)行了封裝，這些功能所支持的，都是進(jìn)行動態(tài)內(nèi)容制作的時候必須的，從而使開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)的擴(kuò)展性更強(qiáng)。

3.2 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計與執(zhí)行流程

為實現(xiàn)對工廠配電系統(tǒng)設(shè)備與裝置的模擬量、信號量、遙測量、遙調(diào)量的監(jiān)控和操作，在系統(tǒng)框架設(shè)計中，引入了分層化的設(shè)計模式，分層的具體依據(jù)是結(jié)合信息系統(tǒng)的具體功能來劃分的，對于不一樣的操作與不一樣的處理，將其分配到不一樣的層次中來處理，在信息系統(tǒng)具體的開發(fā)過程中，為了使層次之間能夠彼此保持更大程度的獨立性，不同的層次與層次間，僅僅以接口來進(jìn)行通信，凡屬于下一級的層次，均具備為了滿足上層調(diào)用而設(shè)置的接口。系統(tǒng)架構(gòu)中不同層次（數(shù)據(jù)層、中間件層、應(yīng)用層）的功能設(shè)計闡述如下：

在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層，通過RTU進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的采集，這些信息包括工廠配電系統(tǒng)設(shè)備與裝置的表計、傳感器、控制器等。如果發(fā)現(xiàn)其中的告警信息，數(shù)據(jù)層會優(yōu)先將其傳遞給告警功能模塊。數(shù)據(jù)封裝的方法有兩種，一是能夠被以靜態(tài)模式進(jìn)行綁定，二是可以在UDDI被發(fā)現(xiàn)，再直接實現(xiàn)對其的調(diào)用，有時候也可以通過編排到系統(tǒng)的組合服務(wù)而實現(xiàn)。

在系統(tǒng)的中間件層，主要實現(xiàn)工廠配電網(wǎng)絡(luò)的告警信息、實時查詢、遙測遙控等功能。中間件層的設(shè)計也是信息平臺的核心部分。業(yè)務(wù)層的設(shè)計決定了一個信息系統(tǒng)是否具備健壯性、靈活性。通過實時監(jiān)控各類變量是否超過了閾值來判定是否產(chǎn)生告警信息，通過SOAP協(xié)議獲取SCADA中所需的數(shù)據(jù)信息。同時，接收來自用戶的操作信息，并將其翻譯成控制指令，實現(xiàn)設(shè)備的遙測和遙控。

4 結(jié)束語

本文所涉及的系統(tǒng)具有比較強(qiáng)的適應(yīng)性，可以應(yīng)用于擁有自備電廠的大型企業(yè)，系統(tǒng)運行狀態(tài)非常穩(wěn)定，能夠充分滿足生產(chǎn)車間的電力供應(yīng)與管理需要，同時SCADA還可以通過工廠內(nèi)部的以太網(wǎng)實現(xiàn)與辦公自動化系統(tǒng)以及安全管理系統(tǒng)等連接，實現(xiàn)遠(yuǎn)程的調(diào)用與管理，有助于提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，具有比較好的理論價值與實踐意義。

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