基于組態通信系統的電網調度自動化研究

何武林（遼寧鐵道職業技術學院，遼寧 錦州 121000）

0 引 言

電網調度自動化系統將采集遠程終端（RTU）的實時數據，通過信道傳輸到調度中心主站，主站依據采集的信息分析電網的運行情況，進而預測負荷和實現自動控制[1]。本文研究了一套軟硬件相結合的系統，將組態通信系統應用于電網調度。

1 整體方案設計

基于對鐵路變電站與鐵路負荷的認識，首先設計了通信網絡，將各變電站的數據信號全部傳至調度中心，通過組態軟件設計顯示和分析上傳的數據信號，使抽象的數據直觀化，利于觀察走勢并做出判斷。

2 硬件系統設計

本系統采用高速雙網結構，以保證信息傳輸的速率和穩定。集中器采用高速以太網交換機，既能與Internet互連或與局域網通信，又可向上和向下交換調度信息。

雙網配置可實現熱備份功能。網絡正常時，系統自動保持負荷平衡。當其中一網絡故障時，另一個網絡可承擔全部的通信負荷。故障網絡恢復后，即可實現數據的實時更新。

硬件系統實現各類RTU信息采集與上傳，同時執行調度中心的命令。具體的設計部分包括,如圖1所示：

（1）通過電壓互感器和電流傳感器采集電壓量、電流量及實時信息。采集的信息包括瞬時電壓、有效值電壓、瞬時電流、有效值電壓、有功值、無功值、開關位置、刀閘狀態、繼電保護狀態、電能量、時間量、設備參數、保護定值、溫度和濕度等非電量信息；

（2）將采集到的信號先轉換成模擬小信號，再轉換成能夠通信傳輸的數字量，然后調制到信息載體上；

（3）在調度中心的平臺上將接收到數字信息保存到服務器，并在調度終端將相應的信息顯示出來。

圖1 硬件設計結構

3 軟件系統設計

組態軟件內置了專用的驅動程序、數據庫、圖庫控件和報警機制等。該系統具有專業性強、自動化程度高、易使用、高性能和高可靠等特點[2]，可廣泛適用于變電站管理系統、各級電力調度系統等電力自動化系統[3]。

使用組態軟件建立的工程由工程瀏覽器、工程管理和畫面運行系統三個子系統組成。工程中的各個組成部分可以在工程瀏覽器中檢索到，工程瀏覽器同時可以虛擬外部設備、構造數據庫等。工程瀏覽器內部配置畫面管理系統，它可以創建新工程并對已有工程進行更新和維護。

3.1 實現數據處理功能

狀態量處理。組態工程能夠準確定位狀態量位置，并在狀態量位置發生變化時，迅速觸發事故報警或提示報警處理，而報警原因和解除方案會實時記錄在數據庫中。

模擬量處理。每個模擬量必須先轉化為工程量，然后存入數據庫。告警狀態、事故狀態或其他狀態指示要求分別對應各自限值。模擬量的轉化量與各個限值比較，根據比較結果啟動相應狀態。模擬量超過限值或者復位時，都會啟動事故報警或預告報警處理功能。

計算功能。組態工程內置計算處理功能，方便操作人員使用。組態工程同時能處理和顯示計算結果，并對計算結果進行校驗。

歷史數據處理與統計功能。組態工程數據庫內置歷史數據模塊，模塊按照設置的周期與時間格式，將所有檢測點的實時數據記錄下來。基于數據庫存儲的數據，組態工程提供插件生成報表和趨勢曲線。趨勢曲線和報表可以選擇以年、月、日為基準單位。同時，組態工程支持用戶按照自己的意愿定義各種不同時間間隔的累計、最大、最小和平均值等統計報表[4]。

3.2 控制功能

變電站站控制。操作人員使用軟件調出相關設備圖后，可以操作電氣設備，使設備按照預想的方案進行變位。

調度中心控制。調度中心使用組態工程提供的通信功能，可以實現與變電站相同的控制功能。變電站控制和調度中心控制可以同步更新。

3.3 雙機切換功能

正常工作時，工程內的服務器與各種裝置同時工作，互相備份。這樣的冗余設計可以確保數據的可靠性和準確性，即當一個裝置故障修復后，最新的數據會自動更新至修復設備上。

3.4 通信功能

組態工程采用多以太網通信，工程內置插件自動識別網絡的運行狀態，并根據判斷結果選擇最優的數據傳輸網絡，然后根據限值將狀態差的網絡以警告形式通知給操作人員，借此確保電網及各變電所監控系統的安全可靠運行。

3.5 畫面顯示功能

畫面采用符合UT、UNIX操作系統的標準窗口顏色、大小，生成圖形畫面包括主結構接線圖、母線狀態和其他測量值的趨勢圖、曲線圖、棒圖和系統工況圖等。圖中的畫面名稱、設備名稱和告警提示信息等均可編輯。

3.6 報警處理

事件報警包括開關量報警和模擬量越限報警[5]。報警又分為預告報警和事故報警。當產生報警時，可自動推出報警窗口，列表顯示報警信息。在報警窗口中，可完成瀏覽、篩選和確認等操作。報警產生時，可同時進行聲光和語音等報警，可實時打印報警記錄，也可隨后打印報警信息[6]。

4 結 論

本文設計了基于組態通信系統的硬件平臺與軟件程序，將各個變電站聯網建立通信系統，實現了整個系統間檢測量的采集預處理。調度中心可以根據數據與曲線，執行相應的命令，大大提高了工作效率。

[1] 丁書文.變電站綜合自動化原理及應用[M].北京：中國電力出版社，2003：10-15.

[2] 電蒲堅.網調度自動化實時信息分析與評估系統的研究[J].科技創新導報，2017，（51）：15-16.

[3] 海 洋.電網調度自動化研究[J].化工管理，2017，（26）：136.

[4] 嚴盈富.監控組態軟件與PLC入門[M].北京：人民郵電出版社，2006：36-38.

[5] 呂少磊.220kV變電站智能化改造方案設計[D].濟南：山東大學，2012.

[6] 王士政.電網調度自動化與配網自動化技術[M].北京：中國水利水電出版社，2006：89-92.