基于組態軟件控制主界面的研究

張德剛 吳楚珊

摘? 要：文章通過介紹組態軟件的特點及功能，同時分析智能電網控制主界面需求，利用組態軟件設計其監控主界面，設計出的一種組態化開放性的智能電網監控管理系統。該監控系統能夠對各個變配電站實現遠程通信控制調配等功能，對各個電氣設備的運行狀態進行實時監測、對異常事故發出報警、對事件進行記錄和打印、統計數據、整理打印報表、對電量成本進行管理并對負荷監測。

關鍵詞：組態;控制主界面;智能電網

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）29-0066-02

Abstract： This paper introduces the features and functions of configuration software， analyzes the main interface requirements of intelligent grid control， designs the main interface of its monitoring using configuration software， and designs a configuration open intelligent power network monitoring and management system. The monitoring system can realize the function of "four distances" for each variable power station， monitor the running status of each electrical equipment in real time， warn of abnormal accidents， record and print events， statistic data， arrange printing reports， and manage the cost of electricity and monitor the load.

Keywords： configuration; control main interface; smart grid

前言

在計算機、網絡快速發展的今天，隨著控制技術、顯示技術及通訊技術的嵌入，一個完善可靠的自動控制管理體系已經完全離不開過程狀態監控和處理，而組態軟件，具有豐富的圖庫、控件、報表、趨勢曲線、報警等，使用戶能快速構建系統監控界面，給工業生產的自動化智能監控提供一個強大的開發環境。

1 組態軟件簡介

組態軟件，也稱組態監控軟件，在生產中的數據采樣收集與控制監控過程中應用廣泛，是處于自動化監控層的軟件控制平臺和開發應用環境，利用其簡潔靈活的組合方式，使用者能在該軟件平臺上快速構建監測控制系統。組態軟件通常用于工業控制中的電力控制系統，石油、化工生產，供水，造紙系統等領域。

組態軟件最主要的特點是具有完善的圖庫，同時還有靈活性、容易學習上手，通俗易懂、通用性強等特點，組態軟件以圖形的形式形象可觀地把智能儀器儀表、現場I/O控制設備的數據顯示出來，同時依照管理操控人員的指令將相關控制數據流傳輸到下位機的I/O控制設備中，而對于執行機構則可進行實施控制或者參數調整，并將其數據進行存儲，以供歷史數據查詢時使用。目前已有近幾十種組態軟件，本文以組態王軟件為例對智能電網控制主界面進行研究[1]。

2 智能電網控制主界面需求

智能電網監控系統要求監控界面美觀可靠，實時反映大廈的供用電情況，在供電不足時并可通過監控界面快速切斷三級負荷或投入備用電源。同時還要求該智能電網監測控制系統具備完善的密碼操控保護，不同的管理操作者擁有不同的操作權限和等級管理功能;而對應操作人員也進行等級分類，不同的操作員有不同的操作權限限制，不可跨越各自的管理崗位去干預他人，也就是說，只有當具有相關權限的操作人員輸入正確密碼和指令后，才能對相關控件進行操作，如分合斷路器、遠方復歸保護信號、投切保護軟壓板等;同時作業人員的操作管理記錄也在監測控系統中自動保存生成下來。

操控人員可通過控制主界面對用電設備進行遠程控制操縱，并發出相關的控制要求和命令，等待監測控制系統自動驗證其操作權益并驗證正確后，才能對電網中的斷路器和高低壓開關進行合分閘操作。每次遙控操作，智能電網監控系統都會對具體的操作人員、時間、類型、事件等進行記錄，自動產生遙控操作記錄并存儲下來。

該組態監控系統能對下位機進行數據采集，并將數據即時處理，系統還實時和定時地對所有的模擬量、開關量進行數據采集，對系統中所有模擬量的采集取樣方式都是交流模式，這樣能保證測量的及時性和高精度。另外控制系統還可以通過主控室對各個變配電所實現遠程通信、控制、監測和調配， 以此實時監控電氣設備的運行狀態。該組態監控系統能夠對各個電氣設備的狀態及運行情況進行實時監測、當發生異常事故會發出報警、對相關操控事件進行記錄和打印、統計數據、對報表進行整理并實時打印、對電量進行管理并對監測所有負荷[2]。

3 基于組態軟件的控制主界面設計

3.1 監控主界面

基于組態軟件的監控主界面可以顯示供配電站的中低壓系統圖及單線圖;將中壓開關控制設備的各個實時狀態以及相關保護參數及時地顯示出來;顯示中壓電量的參數曲線、讀取平均電壓電流曲線和峰值數據以及變化狀態趨勢圖;同時各種數據統計報表可經過挑選打印出來;中壓系統的報警故障狀況，事故參數報表等也同樣可經過挑選和打印。

3.2 讀取各種參數及數據庫查詢界面

該組態控制畫面可讀取并配置相關的開關和各種控制設備保護參數;讀取各類電參數：如U、I、S、P、Q、功率因素等。系統數據庫可根據需要設定其保存一兩年的所有運行記錄和事故報警記錄;提供控制系統中各回路的控制參數數據;為用戶提供系統操作控制說明、技術文本支持等。

3.3 打印記錄功能

監測控制中心配備打印機，可定時將各種故障和事故的語音報警打印出來;隨時打印系統的運行日志、參數;對歷史數據曲線和事件按一定的流程記錄下來;對相關監控畫面等也可進行打印[3]。

4 智能電網監控系統的結構

該智能電網監控系統10kV開關站監控保護裝置應用施耐德Sepam繼電保護設備。1#變電所內三路10kV進線和四個母聯開關采用法國施耐德電氣公司Sepam S40，可設反時限和定時限過電流速斷、接地故障、低電壓保護系統，系統的備用電源可通過PLC控制實現自投，使重要負荷供應的不會出現間斷。出線回路和變壓器出線回路采用法國施耐德電氣公司Sepam S20，可設反時限過電流速斷、接地故障保護。為變電站電力設備的安全運行提供可靠、全面且簡單的解決方案，保護10kV開關設備、對其實時測量及監視控制。最重要的是該保護具有中文界面，符合我國電力運行人員及測試人員的操作習慣，當出現故障跳閘時工作人員能快速作出正確的判斷，最大程度的減少由于故障所帶來的一切損失。Sepam配備有很多不同功能的擴展模塊，能充分實現用戶的各種控制需求。Sepam通過與RS485網絡的連接可以實現遠程“四遙”功能。

備用電源的分段自投設備可通過軟件及硬件設計實現手/自動閉鎖、本地/遠動控制。監控系統采用在線式的長延時UPS裝置工作電源，在停電時也不影響組態監控系統的正常運行，同時也確保實時數據的采集控制順利進行。

5 結束語

基于組態軟件的智能電網監控系統是一款安全可靠、可擴展性強的高、低壓供配電監測控制系統，將供配電系統的各項功能重新進行優化組合而設計所推出的一種組態化、單元化的新一代智能電網監控管理系統。該智能電網監控系統通過主控室可實現“四遙”功能，大大節約了電能和人力配置，真正做到經濟安全可靠。

參考文獻：

[1]人力資源和社會保障部教材辦公室組織編寫.工業組態軟件應用技術-組態王6.5[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2015：1-2.

[2]霍海鋒.面向智能電網的智能電力設備技術與應用[J].電工技術，2010，8（21）：20-22.

[3]戰勝.基于組態王的變電站綜合監控系統設計及應用[D].華北電力大學，2014.