文　摘　探討變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)方案，詳細(xì)分析監(jiān)控系統(tǒng)軟件的功能和實(shí)現(xiàn)過程。監(jiān)控系統(tǒng)以分布式線路監(jiān)控儀為基礎(chǔ)，應(yīng)用軟件基于 Windows 95 環(huán)境，有全新的圖形操作界面，實(shí)時(shí)多任務(wù)運(yùn)行，符合變電站綜合自動(dòng)化和電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的要求。
關(guān)鍵詞　變電站　監(jiān)控系統(tǒng)　變電站綜合自動(dòng)化　電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化
　　變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)能就地或向遠(yuǎn)方提供必要的運(yùn)行信息，尤其是開關(guān)和保護(hù)行為的信息，使值班人員和系統(tǒng)調(diào)度人員把握安全控制、事故處理的主動(dòng)性，同時(shí)可以提高電網(wǎng)的運(yùn)行管理水平，減少變電、配電損失，提高供電質(zhì)量。
　　隨著電力工業(yè)裝備技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)行管理水平的提高，國內(nèi)不少變電站或廠礦配電室配置了電力監(jiān)控系統(tǒng)，但這些監(jiān)控系統(tǒng)一般為集中柜式，可靠性較差，維護(hù)檢修不方便，人機(jī)界面不友好，數(shù)據(jù)處理能力差。因此，有必要開發(fā)新型的分布式變電站監(jiān)控系統(tǒng)，更好地完善變電站綜合自動(dòng)化和電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的功能。

1　分布式電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

　　分布式電力監(jiān)控系統(tǒng)將電力線路監(jiān)控儀進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化組合，主機(jī)采用 IBM PC 586 兼容機(jī)或工業(yè)控制機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。
 

圖1　分布式監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
分布式監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備主要有：

　　(1)數(shù)臺(tái)線路監(jiān)控儀；
　　(2) 一臺(tái) IBM PC 586 微機(jī)或工業(yè)控制機(jī)；
　　(3) 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信接口；
　　(4) 一個(gè)調(diào)制解調(diào)器；
　　(5) 一臺(tái)打印機(jī)(可選項(xiàng))。
　　這樣設(shè)計(jì)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)維護(hù)簡單，設(shè)備通用性強(qiáng)，主機(jī)硬件、軟件資源可以充分利用，并且易于與電網(wǎng)調(diào)度中心連接。

2　線路監(jiān)控儀

　　面向線路或變壓器的分布式電力線路監(jiān)控儀是針對(duì)電網(wǎng)三相監(jiān)視、測量和控制而設(shè)計(jì)的裝置，它以 MCS-96 系列單片機(jī)為核心，采用液晶顯示、全金屬封裝的結(jié)構(gòu)，基本尺寸為 290×190×110 mm3，安裝、維護(hù)類似電度表，使用相當(dāng)方便。
　　線路監(jiān)控儀的輸入量為：
　　(1) 母線 PT 二次側(cè)三相交流電壓(100 V)；
　　(2) 線路 CT 二次側(cè)兩相或三相交流電流(5A)；
　　(3) 斷路器位置接點(diǎn)；
　　(4) 繼電保護(hù)信號(hào)接點(diǎn)或脈沖量信號(hào)，共7路；
　　(5) 變壓器油溫 (可選項(xiàng))。
　　線路監(jiān)控儀可測量幾十個(gè)運(yùn)行參數(shù)，具有條件控制輸出、諧波分析、故障錄波等功能。它可以分散安裝到對(duì)應(yīng)線路或變壓器的開關(guān)柜上，然后用通信電纜連接到主機(jī)上；此外，也可以將它們集中安裝到儀表柜上，將各條線路或各臺(tái)變壓器的輸入量引到該柜上，并且用通信電纜連接到主機(jī)上。
　　每臺(tái)線路監(jiān)控儀有各自的組號(hào)和回路號(hào)，其內(nèi)部參數(shù)既可由監(jiān)控儀面板設(shè)置，也可通過主機(jī)軟件設(shè)置。

3　監(jiān)控系統(tǒng)的軟件環(huán)境

　　線路監(jiān)控儀采用 C 語言編制程序，主機(jī)采用中文 Windows 95 操作環(huán)境，用 Visual BASIC 4.0 語言編制程序，用 FoxPro 2.5 的數(shù)據(jù)庫文件形式。

4　主機(jī)軟件的主要功能模塊

　　監(jiān)控系統(tǒng)的主機(jī)軟件以變電站電氣主接線圖為主界面，在主接線圖上定時(shí)顯示變電站各母線電壓、各條線路或各臺(tái)變壓器的有功功率、無功功率、電流、有功電度、全站總有功功率、總無功功率、主變壓器油溫、電網(wǎng)頻率等數(shù)據(jù)，以及斷路器閉合或斷開狀態(tài)。利用 Windows 95 多任務(wù)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)，在主機(jī)軟件中可以多窗口查閱、修改變電站主變壓器、線路、保護(hù)等參數(shù)檔案。當(dāng)繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)，可以實(shí)時(shí)彈出變位報(bào)警窗口，顯示出變位的線路名稱、變位事件名稱、變位時(shí)間及變位瞬間的線路功率等內(nèi)容。所有這些功能主要由以下的模塊實(shí)現(xiàn)：
　　(1) 通信模塊。
　　(2) 遙測遙信模塊。
　　(3) 遙控遙調(diào)模塊。
　　(4) 圖形模塊。
　　(5) 運(yùn)行狀況模塊。它包括最大與最小值顯示、諧波處理、越限與變位事件記錄三個(gè)子模塊。
　　(6) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊。它主要包括下列子模塊：光字牌設(shè)置、事件設(shè)置、電度表參數(shù)設(shè)置、負(fù)荷管理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、校時(shí)鐘、值班員名單設(shè)置等。
　　(7) 系統(tǒng)管理模塊。它主要包括下列子模塊：拷貝文件、刪除文件、通信通道故障查詢、變位查詢、停送電查詢、斷路器操作查詢、交接班情況查詢。
　　(8) 值班員交接班記錄模塊。
　　(9) 報(bào)表打印。
　　(10) 全站、各條線路或各臺(tái)變壓器歷史、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查閱。

5　主機(jī)軟件的主要功能設(shè)計(jì)

5.1　數(shù)據(jù)通信功能
　　變電站內(nèi)部的線路監(jiān)控儀與主機(jī)之間的通信采用 RS 485 通信總線，通信距離可達(dá) 1 200 m，波特率可以設(shè)定為 300、600、1 200、2 400、9 600、14 400或19 200。
　　上發(fā)調(diào)度中心的通信單獨(dú)使用一個(gè)通信接口，可以配接無線電臺(tái)、擴(kuò)頻通信、音頻電纜或載波等通信設(shè)備，波特率可以選為 300～19 200，規(guī)約為 MODCOM、Polling、部頒 CDT 等。
　　數(shù)據(jù)通信功能軟件通過后臺(tái)程序?qū)崿F(xiàn)。在 Visual BASIC Enterprise 版中具有 MsComm 通信控件，借助該控件可以設(shè)置 PC 機(jī)串口通信的波特率和數(shù)據(jù)格式。由于該通信控件可以引發(fā)并響應(yīng) OnComm 事件，這樣通信程序就能夠設(shè)計(jì)成事件驅(qū)動(dòng)方式，從而在接收或發(fā)出數(shù)據(jù)時(shí)不影響前臺(tái)窗口程序的運(yùn)行。
　　主機(jī)與線路監(jiān)控儀之間的通信采用一個(gè)單獨(dú)的模塊。當(dāng)主機(jī)向線路監(jiān)控儀下發(fā)通信命令時(shí)，格式由地址和數(shù)值兩部分組成，地址部分采用 Mark 模式發(fā)送，即多機(jī)通信位1狀態(tài)；數(shù)值部分采用 Space 模式發(fā)送，即多機(jī)通信位0 狀態(tài)。當(dāng)線路監(jiān)控儀向主機(jī)上報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)，采用 Space 模式發(fā)送。這樣的通信方式可使線路監(jiān)控儀盡量少受與本儀器無關(guān)的通信數(shù)據(jù)的影響。
　　在主機(jī)接收線路監(jiān)控儀上報(bào)遙測數(shù)據(jù)的間隔中(約 200 ms)，主機(jī)通過發(fā)出“報(bào)警取數(shù)據(jù)”專用命令(例如一個(gè)字節(jié) H55)，使得有變位報(bào)警信號(hào)的監(jiān)控儀立即上報(bào)變位報(bào)警數(shù)據(jù)。即使暫時(shí)停止數(shù)據(jù)遙測時(shí)，后臺(tái)通信程序也定時(shí)向線路監(jiān)控儀發(fā)出“報(bào)警取數(shù)據(jù)”專用命令。如果由于某種干擾使計(jì)算機(jī)發(fā)生“死機(jī)”現(xiàn)象，三分鐘左右主機(jī)串口未接到“報(bào)警取數(shù)據(jù)”專用命令，則主機(jī)會(huì)自動(dòng)“復(fù)位”(Reset)，重新進(jìn)入監(jiān)控程序。

5.2　遙控遙調(diào)

　　變電站值班人員首先用鼠標(biāo)器點(diǎn)擊“遙控遙調(diào)”菜單項(xiàng)，然后就可以在主機(jī)屏幕的電氣主接線圖上選擇相應(yīng)的斷路器進(jìn)行閉合或斷開的操作。每次合、斷操作時(shí)，會(huì)自動(dòng)彈出遙控窗口，詢問回路密碼和操作人代碼，并提示該斷路器的線路號(hào)、線路名稱及狀態(tài)，以避免誤操作。
　　值班人員還可以在電氣主接線圖上選擇相應(yīng)的有載調(diào)壓變壓器，將分接頭進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

5.3　數(shù)據(jù)處理與記錄

　　由于電力部門管理工作中普遍采用 FoxPro 數(shù)據(jù)庫，因此在主機(jī)中所有數(shù)據(jù)記錄文件都采用 FoxPro 2.5 的“.DBF”文件形式。數(shù)據(jù)文件的結(jié)構(gòu)(例如：字段數(shù)、字段名稱、字段寬度、字段類型等)已事先確定，通過 Visual BASIC 與 FoxPro 2.5 的接口，在主程序中可以直接調(diào)用、修改、增添“.DBF”文件的記錄。這些“.DBF”文件也可以直接在其它工作中使用。
　　為滿足變電站運(yùn)行管理、繼電保護(hù)分析、電網(wǎng)調(diào)度中心、電網(wǎng)規(guī)劃的需要，主機(jī)軟件中主要有下列一些數(shù)據(jù)處理與記錄：
　　(1) 各條線路或者各臺(tái)主變壓器的有功功率、無功功率、電流、功率因數(shù)、有功電度、無功電度的定時(shí)記錄，并統(tǒng)計(jì)出這些數(shù)據(jù)日最大值、最小值及相應(yīng)時(shí)間，由此可進(jìn)行主變壓器高峰及低谷負(fù)荷時(shí)的負(fù)荷率分析。
　　(2) 各條母線電壓定時(shí)記錄，并統(tǒng)計(jì)出日最大值、最小值、平均值及相應(yīng)時(shí)間，各條母線電壓越限值和相應(yīng)時(shí)間，由此可計(jì)算各條母線的日、月、年電壓合格率。
　　(3) 開關(guān)變位瞬間前16個(gè)周波 (每周波10個(gè)點(diǎn))的電壓、電流數(shù)據(jù)。
　　(4) 拉閘限電、斷路器故障跳閘次數(shù)的日、月、年統(tǒng)計(jì)。
　　(5) 主變壓器油溫的定時(shí)記錄和越限運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)。
　　(6) 進(jìn)行諧波分析，給出諧波分量大小及總諧波畸變率。

5.4　報(bào)表、圖形打印

　　歷史或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)表格、曲線圖、立體棒圖和立體餅圖，既可以定時(shí)自動(dòng)打印，也可以隨時(shí)召換打印。
　　對(duì)于統(tǒng)計(jì)報(bào)表，可以在線地修改表格格式及所聯(lián)系的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。

5.5　內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置

　　監(jiān)控系統(tǒng)的所有內(nèi)部參數(shù)都可以在主機(jī)屏幕上通過相關(guān)窗口修改、設(shè)定。主要的內(nèi)部參數(shù)包括：
　　(1) 各條線路或各臺(tái)變壓器開關(guān)量、保護(hù)信號(hào)的定義。
　　(2) 各條線路 CT 、PT 變比大小。
　　(3) 各條線路的編號(hào)、名稱、密碼。
　　(4) 各條線路24小時(shí)分時(shí)電度費(fèi)率。
　　(5) 各條線路12 類模擬量越限報(bào)警信號(hào)及限值大小。
　　(6) 各條線路 24 個(gè)小時(shí)計(jì)劃負(fù)荷。通過設(shè)置24個(gè)小時(shí)分時(shí)負(fù)荷極大值和動(dòng)作延遲時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的負(fù)荷管理。此項(xiàng)功能也可設(shè)定為“禁用”。
　　(7) 除所測線路的斷路器外，線路監(jiān)控儀還可遙控另外一組斷路器的線路號(hào)。這樣設(shè)定以后，每一臺(tái)線路監(jiān)控儀就可以同時(shí)遙控兩組斷路器。

5.6　多媒體功能

　　利用 Windows 95 的多媒體環(huán)境，可以將一些必要的信息錄音為“.WAV”文件，然后通過調(diào)用這些文件，用語音報(bào)出主變壓器油溫、變位報(bào)警的線路名稱、線路號(hào)、變位事件名稱等內(nèi)容。
　　這樣，可以更好地提醒變電站值班人員的注意。

6　結(jié)論

　　分布式變電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備通用，維護(hù)、安裝簡單，可靠性高，功能較齊全，用戶使用方便。經(jīng)河北、內(nèi)蒙、北京等地的多個(gè)變電站和廠礦配電室使用，本文所述的監(jiān)控系統(tǒng)收到了良好效果。監(jiān)控系統(tǒng)的主機(jī)軟件在增加站碼數(shù)據(jù)后，也可以擴(kuò)充為電網(wǎng)調(diào)度中心的調(diào)度自動(dòng)化軟件。隨著應(yīng)用功能不斷開發(fā)和完善， Windows 95 環(huán)境下開發(fā)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)軟件必將會(huì)在變電站綜合自動(dòng)化中起到更大的作用。