基于組態(tài)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(tài)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(tài)軟件設計其監(jiān)控主界面，設計出的一種組態(tài)化開放性的智能電網監(jiān)控管理系統(tǒng)。該監(jiān)控系統(tǒng)能夠對各個變配電站實現(xiàn)遠程通信控制調配等功能，對各個電氣設備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測、對異常事故發(fā)出報警、對事件進行記錄和打印、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、整理打印報表、對電量成本進行管理并對負荷監(jiān)測。

關鍵詞：組態(tài);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(fā)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(tài)監(jiān)控和處理，而組態(tài)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(tǒng)監(jiān)控界面，給工業(yè)生產的自動化智能監(jiān)控提供一個強大的開發(fā)環(huán)境。

1 組態(tài)軟件簡介

組態(tài)軟件，也稱組態(tài)監(jiān)控軟件，在生產中的數(shù)據(jù)采樣收集與控制監(jiān)控過程中應用廣泛，是處于自動化監(jiān)控層的軟件控制平臺和開發(fā)應用環(huán)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(jiān)測控制系統(tǒng)。組態(tài)軟件通常用于工業(yè)控制中的電力控制系統(tǒng)，石油、化工生產，供水，造紙系統(tǒng)等領域。

組態(tài)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(tài)軟件以圖形的形式形象可觀地把智能儀器儀表、現(xiàn)場I/O控制設備的數(shù)據(jù)顯示出來，同時依照管理操控人員的指令將相關控制數(shù)據(jù)流傳輸?shù)较挛粰C的I/O控制設備中，而對于執(zhí)行機構則可進行實施控制或者參數(shù)調整，并將其數(shù)據(jù)進行存儲，以供歷史數(shù)據(jù)查詢時使用。目前已有近幾十種組態(tài)軟件，本文以組態(tài)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(jiān)控系統(tǒng)要求監(jiān)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(jiān)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(jiān)測控制系統(tǒng)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(yè)人員的操作管理記錄也在監(jiān)測控系統(tǒng)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(fā)出相關的控制要求和命令，等待監(jiān)測控制系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)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(tài)監(jiān)控系統(tǒng)能對下位機進行數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)即時處理，系統(tǒng)還實時和定時地對所有的模擬量、開關量進行數(shù)據(jù)采集，對系統(tǒng)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(tǒng)還可以通過主控室對各個變配電所實現(xiàn)遠程通信、控制、監(jiān)測和調配， 以此實時監(jiān)控電氣設備的運行狀態(tài)。該組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)能夠對各個電氣設備的狀態(tài)及運行情況進行實時監(jiān)測、當發(fā)生異常事故會發(fā)出報警、對相關操控事件進行記錄和打印、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、對報表進行整理并實時打印、對電量進行管理并對監(jiān)測所有負荷[2]。

3 基于組態(tài)軟件的控制主界面設計

3.1 監(jiān)控主界面

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

3.2 讀取各種參數(shù)及數(shù)據(jù)庫查詢界面

該組態(tài)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(shù);讀取各類電參數(shù)：如U、I、S、P、Q、功率因素等。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可根據(jù)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(tǒng)中各回路的控制參數(shù)數(shù)據(jù);為用戶提供系統(tǒng)操作控制說明、技術文本支持等。

3.3 打印記錄功能

監(jiān)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(tǒng)的運行日志、參數(shù);對歷史數(shù)據(jù)曲線和事件按一定的流程記錄下來;對相關監(jiān)控畫面等也可進行打印[3]。

4 智能電網監(jiān)控系統(tǒng)的結構

該智能電網監(jiān)控系統(tǒng)10kV開關站監(jiān)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(lián)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(tǒng)，系統(tǒng)的備用電源可通過PLC控制實現(xiàn)自投，使重要負荷供應的不會出現(xiàn)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(jiān)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(xiàn)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(xiàn)用戶的各種控制需求。Sepam通過與RS485網絡的連接可以實現(xiàn)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(xiàn)手/自動閉鎖、本地/遠動控制。監(jiān)控系統(tǒng)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(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行，同時也確保實時數(shù)據(jù)的采集控制順利進行。

5 結束語

基于組態(tài)軟件的智能電網監(jiān)控系統(tǒng)是一款安全可靠、可擴展性強的高、低壓供配電監(jiān)測控制系統(tǒng)，將供配電系統(tǒng)的各項功能重新進行優(yōu)化組合而設計所推出的一種組態(tài)化、單元化的新一代智能電網監(jiān)控管理系統(tǒng)。該智能電網監(jiān)控系統(tǒng)通過主控室可實現(xiàn)“四遙”功能，大大節(jié)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(yè)組態(tài)軟件應用技術-組態(tài)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(zhàn)勝.基于組態(tài)王的變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)設計及應用[D].華北電力大學，2014.