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開關站后臺監(jiān)控

1.需求分析

       在城網(wǎng)中的負荷密集區(qū)，大多建有開閉所(開關站)，再從開閉所直接到用戶供電。開閉所是配電網(wǎng)底層基本的單元，電壓等級大多為10KV。對開閉所進行實時監(jiān)控，是配電網(wǎng)自動化的基本功能之一。開閉所的數(shù)字化和智能化是實現(xiàn)電網(wǎng)智能化的重要一環(huán)。

       電力供應是整個社會生產(chǎn)、人民生活的基本保證之一。提供持續(xù)不斷的電力供應服務和提高運營成本是一對相互矛盾的問題。開關站后臺監(jiān)控系統(tǒng)方案幫助電力維護部門進一步解決開關站高效維護、統(tǒng)一管理方面、遠程監(jiān)控的問題。

      電力企業(yè)為保證供電系統(tǒng)的正常運作和集中管理，已對遠程的開關站建立了“四遙”系統(tǒng)，即遙測、遙信、遙控、遙調(diào)。開關站綜合系統(tǒng)通過電力通訊網(wǎng)絡把開關站的現(xiàn)場情況，包括場景、溫度、濕度等信息集中到電力監(jiān)控中心，便于管理和指揮排除故障。

      集成化高: QTouch電力監(jiān)控系統(tǒng)具備各種連接接口，可實現(xiàn)與開關站綜合自動化系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等的連接、也可與MIS、EMS、SCADA等系統(tǒng)接口。豐富的接口（比如 Modbus、OPC、CDT、DLT645、DL104、DL103、DISA 等），可以采集不同廠家、不同協(xié)議的綜保、電表、傳感器或遠動設備的數(shù)據(jù)，所有遠動數(shù)據(jù)集中到一臺計算機上，便于分析管理；

      分布式系統(tǒng)架構(gòu)，實現(xiàn)遠程管理：采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，所有數(shù)據(jù)共享，維護成本低；支持透過網(wǎng)閘的功能；支持數(shù)據(jù)鏡像和系統(tǒng)集群冗余；純分布式的結(jié)構(gòu)平臺，系統(tǒng)擴展十分方便；數(shù)據(jù)庫支持多種數(shù)據(jù)壓縮方式；支持歷史回放，再現(xiàn)歷史，方便查找故障及事故原因；設備故障預測大大提高設備的可靠性；無限擴展的分析工具，有效提高風機的運行效率。

2.系統(tǒng)建設的目標及支持說明

       開關站后臺監(jiān)控系統(tǒng)可幫助電力部門實現(xiàn)開關站的無人值守或者少人值守，從而為推動電網(wǎng)的管理逐步向自動化、綜合化、集中化、智能化方向發(fā)展提供有力的信息技術(shù)保障。

系統(tǒng)支持說明：

        QTouch電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件是一套專業(yè)性的電力監(jiān)控組態(tài)軟件，它基于多進程、多任務 Windows XP/WIN7中文操作系統(tǒng)，用戶界面友好、豐富、方便，所有窗口和操作均為全中文漢字化，*開放的智能監(jiān)控系統(tǒng)；能與第三方通訊支持DDE方式、OPC方式、ODBC接口；支持與能源動力監(jiān)控系統(tǒng)、分級管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

3.設計依據(jù)

系統(tǒng)配置是根據(jù)業(yè)主需求及國家或行業(yè)批準發(fā)布的相關產(chǎn)品/系統(tǒng)標準而設計的。

       GB/T 2887-2011 《計算機場地通用規(guī)范》

　　GB/T 13729-2002  《遠動終端設備》

　　B50052-2009  《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》

　　DL/T 5430-2009  《無人值班變電站遠方監(jiān)控中心設計技術(shù)規(guī)程》

　　DL/T 1101-2009  《35kV——110kV變電站自動化系統(tǒng)驗收規(guī)范》

　　DL/T 634.5101-2002  《遠動設備及系統(tǒng) 第5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠動任務配套標準》

　　DL/T 634.5104-2009  《遠動設備及系統(tǒng)第5-104部分:傳輸規(guī)約采用標準傳輸協(xié)議集的IEC60870-5-101網(wǎng)絡訪問》

　　Q/GDW213-2008  《變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)工廠驗收管理規(guī)程》

　　Q/GDW214-2008  《變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場驗收管理規(guī)程》

　　GA/T 75-94《安全防范工程程序與要求》

　　GA/T 70-94《安全防范系統(tǒng)通用圖形符號》

　　GBJ232-82《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》

　　GA16796-97《安全防范報警設備安全要求和實驗方法》

4.綜合功能

　　開關站后臺監(jiān)控平臺主要實現(xiàn)以下三大綜合功能：

　　1)面向報警聯(lián)動的協(xié)同指揮調(diào)度

　　整個系統(tǒng)前端發(fā)生報警，同時傳輸至各級監(jiān)控中心，在報警點所在的地理位置高亮閃爍，進而標示出控制區(qū)，報警點會按照預先設定好的預置位定位到相應的區(qū)域。

　　2)面向資源共享的綜合指揮調(diào)度

　　監(jiān)控系統(tǒng)可匯接各種監(jiān)控資源，各平臺之間也能夠全面互動，實現(xiàn)多種跨區(qū)域各類監(jiān)控資源的有效共享，實現(xiàn)所有機構(gòu)的上下級調(diào)用和協(xié)同作戰(zhàn)，完成聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下的級聯(lián)管理、權(quán)限管理、控制管理以及應用管理等能力，為各相關職能部門和各級決策、指揮調(diào)度、qu證提供及時、可靠的信息，確保電力開關站的安全可靠性。

　　系統(tǒng)按照“數(shù)據(jù)融合、設備融合、系統(tǒng)融合”的原則，制訂基于控制機制的系統(tǒng)接口規(guī)范和XML數(shù)據(jù)交換格式，可以將客戶各類現(xiàn)有管理子系統(tǒng)、業(yè)務信息系統(tǒng)整合到平臺下，支持多種型號的多個設備，每種設備通過注冊模塊來連接上平臺，可將不同時間、不同廠商、不同硬件環(huán)境、不同軟件環(huán)境下建成的各子系統(tǒng)按照統(tǒng)一系統(tǒng)接口規(guī)范，平滑地接入平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)與第三方系統(tǒng)的無縫集成，便于客戶對原有系統(tǒng)的改造和升級。

　　3)面向網(wǎng)絡存儲的遠程指揮調(diào)度

　　武漢舜通智能提供的開關站后臺監(jiān)控系統(tǒng)是通過利用服務器目錄管理形成各級服務器的互相訪問。同時支持單點雙機熱備份、上下級互備份和支持冗余錄像，保障數(shù)據(jù)存儲安全。分布式多轉(zhuǎn)發(fā)中心架構(gòu)，zui大限度的分攤網(wǎng)絡負擔，避免網(wǎng)絡瓶頸和擁塞，配合中繼轉(zhuǎn)發(fā)模式，支持應用層路由優(yōu)化，限制無效網(wǎng)絡流量的產(chǎn)生。

　　在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上，各級管理部門的指揮中心可協(xié)同完成各類突發(fā)事件的跨區(qū)域處置；同時也將指揮中心指揮調(diào)度的功能通過專網(wǎng)或Internet延伸到各級主管的桌面，便于隨時掌握各類突發(fā)事件的信息、處置過程、處置結(jié)果，實現(xiàn)遠程指揮調(diào)度，真正實現(xiàn)指揮中心的“網(wǎng)絡化、桌面化、可視化”。

　　5.工程設計原則

　　5.1有效提高電力系統(tǒng)的監(jiān)督監(jiān)管工作

　　對整個開關站的“運、維、監(jiān)”管理，要求更為有效的提高，從而利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡資源，迫切適合建立一套遠程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控智能化的綜合平臺。

　　5.2良好的擴充性

　　考慮到工程的實際情況，在進行系統(tǒng)設計時，我們充分考慮了系統(tǒng)增容的可擴充性：系統(tǒng)設計均采用模塊化結(jié)構(gòu)，所有設備管理主機均可擴容，以后系統(tǒng)增容時，只需直接將管理設備與系統(tǒng)進行連接，不需對線路進行改造；系統(tǒng)主機均采用大容量產(chǎn)品，為將來的擴充保留充分的冗余空間和設備接口。

　　5.3系統(tǒng)的可操作性

　　設備齊全、功能完善、綜合管理、便于維護、操作簡便且易于掌握。系統(tǒng)的設計，要求在操作人員與設備之間建立起友好的界面，使操作者無論對系統(tǒng)的設置還是日常運行，通過鍵盤進行簡單的操作即可完成，即使對沒有接觸過此類設備的操作者，只需稍加培訓，即能掌握一般操作。

　　5.4系統(tǒng)的安全性

　　雷電發(fā)生時將產(chǎn)生強大的沖擊電流，如果不采取有效防御措施，極容易造成被雷電擊壞。對系統(tǒng)的防雷擊方面，我們設計采取：所有設備額外供電，配備UPS電源，防止雷擊發(fā)生時超高壓強電流通過強電系統(tǒng)破壞弱電系統(tǒng)；所有設施保證良好接地，當強電流通過時可以分散電流，室外可安裝避雷針。

　　6.1系統(tǒng)架構(gòu)

　　6.2用戶界面層

　　用戶終端提供給用戶交互操作接口，供用戶訪問系統(tǒng)。用戶界面層針對不同的用戶提供了不同的用戶應用界面。用戶界面層從功能上包括了開關站后臺監(jiān)控系統(tǒng)主界面、系統(tǒng)接線圖、現(xiàn)場布局圖 報警管理、實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、實時報表、歷史報表等幾個方面；從表現(xiàn)形式上，包括了C/S應用。

　　6.3設備接入層

　    設備接入層主要負責前端設備接入與控制，主要由以下幾種組網(wǎng)方式:

　　1)標準模式

　　適合保護安裝比較集中的場合，裝置與監(jiān)控計算機距離均不超過300米。這種組網(wǎng)方

　　簡單可靠，經(jīng)濟實用，便于擴展，是目前采用普遍的組網(wǎng)方式。

　　2)光纖星型以太網(wǎng)

　　光纖星型以太網(wǎng)適用于面積大、分散的供配電系統(tǒng)，比如大型廠區(qū)、商業(yè)廣場的智能配電系統(tǒng)，包含一個總降變電站或開閉所以及多個10kV的變電所。為了提高系統(tǒng)可靠性，站級控制層以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線都可以采用雙網(wǎng)冗余設計。

　　3)光纖環(huán)網(wǎng)

　　和光纖星型以太網(wǎng)一樣,光纖環(huán)網(wǎng)也適用于大面積的分散的配電網(wǎng)絡，尤其適用于高速公路、地鐵、隧道監(jiān)控這樣的直線型分布的智能配電系統(tǒng)。

　　7.1平臺特點

　    各個技術(shù)子系統(tǒng)完成不同范圍內(nèi)的任務，各子系統(tǒng)的信息經(jīng)過集成的鏈路，采集到開關站后臺監(jiān)控系統(tǒng)中后，由系統(tǒng)完成開關站監(jiān)視功能。監(jiān)視全市范圍內(nèi)的電力安全態(tài)勢，當發(fā)現(xiàn)異常時及時向管理中心報警與提示?？缮蟼髯岆娏芾聿块T可以看到電力安全管理相關的各種信息。

　　7.2開關站站儀器儀表狀態(tài)監(jiān)控

　　監(jiān)控裝置包括以下幾個模塊：通信模塊（通訊管理機）、遙測模塊（多功能電能表、狀態(tài)顯示儀）、遙信模塊（微機保護）、遙控模塊（微機保護）、。

　　通信模塊提供一個以太網(wǎng)接口，在主控模塊的控制下與本地監(jiān)控中心的通信服務器通信。還提供4個RS232/422/485接口，用于與其它的系統(tǒng)通信，如微機保護、狀態(tài)顯示儀、多功能電表）等。

　　遙測模塊主要采集模擬的量包括：開關站工作電流、工作電壓、相位角、有功功率、無功功率、功率因數(shù)。

　　遙信模塊主要采集開關量，主要包括電源跳閘、合閘、各種開關的通斷、設備的投入與推出、進水告警、門窗開關狀態(tài)告警、門禁系統(tǒng)告警、強行闖入告警、消防系統(tǒng)報警等等。遙信模塊還可以用來測量電網(wǎng)的頻率。遙信模塊采用光電隔離輸入，抗干擾性能好，容易接線。

　　接口模塊把系統(tǒng)融入監(jiān)控系統(tǒng)中去，用戶只要接上數(shù)字攝像頭就能工作。

　　主控模塊完成對系統(tǒng)的控制，它由一個高速的CPU zui小系統(tǒng)，系統(tǒng)有SDRAM,FLASH，采用實時多任務操作系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的采集、運算、判斷和控制;用戶可以用超級終端進行現(xiàn)場維護和設置。

　　系統(tǒng)規(guī)模：

　　提供多路的集成、32路遙信量、遙測量和遙控接口。一路以太網(wǎng)接口, 還提供4個RS232/422/485接口。采用220V交流/24V直流低功耗供電，保證在電源*喪失時內(nèi)部的系統(tǒng)在外接UPS可以維持系統(tǒng)工作2小時以上。在一條網(wǎng)絡線路被中斷后，另外一路GSM短信機會通過報警通道立即告警。

　　7.3監(jiān)控工作站

　　采用LENLOVO PC，操作系統(tǒng)采用windows server 2003或者 Win7,軟件在至少一臺單獨的計算機上24小時運行，它不單記錄，而且還同時記錄各種告警數(shù)據(jù)，開機后24小時運行。監(jiān)控軟件與圖像監(jiān)控軟件可以運行于同一臺計算機上，比如監(jiān)控工作站；圖像記錄軟件、數(shù)據(jù)記錄軟件、通信協(xié)議軟件、WEB SERVER 軟件運行于記錄工作站上。記錄工作站兩臺互相備份，保證每天24小時，每年365天，連續(xù)運行。

　　在有緊急的告警信息到來時，系統(tǒng)會立即推出告警信息的開關站的畫面，發(fā)出聲光報警，可以幫助監(jiān)控人員找出問題，及時處理。而且可以撥通當值人員的手機或短信通知值班人員。

　　各種數(shù)據(jù)和運行日志被記錄于標準的數(shù)據(jù)庫中，支持現(xiàn)有的各種辦公軟件直接生成相應的報表。也給用戶提供標準的開發(fā)接口，容易嵌入到用戶現(xiàn)有的MIS系統(tǒng)中，組成復雜應用。

　　系統(tǒng)提供接口，可以與設備管理系統(tǒng)接口，為設備管理系統(tǒng)提供原始的設備運行數(shù)據(jù)。

　　7.4監(jiān)控中心系統(tǒng)功能描述

　?。?）用戶權(quán)限登錄管理

　　(2)實時數(shù)據(jù)采集與處理

　　用就地安裝的微機保護裝置和多功能電力儀表，采集各回路的電氣參數(shù)和狀態(tài)量。采集到開關站后臺監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實時顯示在主界面圖形或者遙測界面，還可以按照要求進行統(tǒng)計分析，并由此產(chǎn)生各種報警、各種合格率的統(tǒng)計計算等

　　管理中心對每個無人值守開關站進行遙測，每十分鐘進行一次數(shù)據(jù)記錄。

　　管理中心對無人值守開關站進行遙測主要參數(shù)如下：

　?、龠b測無人值守開關站的煙感、溫感、濕度的上限參數(shù)，下限平均參數(shù)及異常報警參數(shù)與時間。

　?、谶b測無人值守開關站的主供電系統(tǒng)的交流的電壓，備用供電系統(tǒng)的電壓，交流供電流的上限參數(shù)，下限平均參數(shù)及異常報警參數(shù)時間。

　?、圻b測無人值守開關站的直流供電系統(tǒng)中電壓、電流的上限參數(shù)，下限參數(shù)及異常報警參數(shù)與時間。

　?、苓b測無人值守開關站的各種設備工作狀態(tài)。正常與否，發(fā)生報警的次數(shù)與時間。

　　(3)事件報警及時通知

　　將遙測越限、正常遙信變位、事故變位、SOE、保護信息、遙控記錄、操作記錄等信息集中統(tǒng)一管理，激發(fā)事件記錄分類別進行記錄。重要報警信息，如事故報警、保護動作等隨時彈出文字顯示、即時打印，并語音通知或者立即短信通知當值人員趕往現(xiàn)場處理。避免延誤事故或者情況處理。

　　(4)控制操作

　　遙控操作在操作對象的顯示畫面上進行，具有操作人、口令、權(quán)限和多重內(nèi)部校核功和操作員登錄等防誤操作措施，保證遙控操作的正確性?？刂萍墑e由高到低依次為就地、站內(nèi)監(jiān)控、遠方調(diào)度。三種控制級別相互閉鎖，同一時刻只允許一級控制。

　　(5) 圖形顯示功能

　　圖形顯示：包括電氣主接線圖(總畫面、分畫面)、電壓棒圖、負荷曲線圖、餅形圖、表計圖、趨勢圖和表格功能。畫面種類包括主接線圖、操作顯示、組態(tài)顯示、報警及各種表格顯示及有關打印。軟件把采集的各種數(shù)據(jù)以數(shù)字、文字、圖形和語音等用戶可以直觀理解的形式顯示在人機界面。

　　(6) 統(tǒng)計、報表和打印功能

　　本開關站后臺監(jiān)控系統(tǒng)采用先進的圖像壓縮算法，可以在計算機硬盤上長時間記錄。被存放于一個文件中。有關的信息存放在一個數(shù)據(jù)庫中，這樣用戶可以按照各種查找條件進行的查找。

　　各種告警信息也分類記錄于各種數(shù)據(jù)庫中，各種信息除了在告警的情況下必須記錄以外，每隔一個固定的可以設置的時間間隔，就記錄一次系統(tǒng)的各種信息，目的是為了生成各種日報，也是開關站運行情況的記錄。

　　系統(tǒng)還提供系統(tǒng)運行的各種日志文件。日志文件是只讀的。日志可以分類統(tǒng)計。日志文件包括的內(nèi)容：系統(tǒng)的運行與退出、監(jiān)控裝置的運行與退出、所有的撥號記錄、用戶登錄與推出、網(wǎng)絡的運行情況記錄等等。

　　報表可以導出生成日報、周報、月報、年報。能夠分類統(tǒng)計各種告警信息、遙測信息和在線打印，生成報表或數(shù)據(jù)庫，供人工分析設備的運行性能。