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開關站后臺監控

1.需求分析

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

       電力供應是整個社會生產、人民生活的基本保證之一。提供持續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。開關站后臺監控系統方案幫助電力維護部門進一步解決開關站高效維護、統一管理方面、遠程監控的問題。

      電力企業為保證供電系統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，即遙測、遙信、遙控、遙調。開關站綜合系統通過電力通訊網絡把開關站的現場情況，包括場景、溫度、濕度等信息集中到電力監控中心，便于管理和指揮排除故障。

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

      分布式系統架構，實現遠程管理：采用統一的數據平臺，所有數據共享，維護成本低；支持透過網閘的功能；支持數據鏡像和系統集群冗余；純分布式的結構平臺，系統擴展十分方便；數據庫支持多種數據壓縮方式；支持歷史回放，再現歷史，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.系統建設的目標及支持說明

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

系統支持說明：

        QTouch電力監控系統軟件是一套專業性的電力監控組態軟件，它基于多進程、多任務 Windows XP/WIN7中文操作系統，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，*開放的智能監控系統；能與第三方通訊支持DDE方式、OPC方式、ODBC接口；支持與能源動力監控系統、分級管理系統的數據交換。

3.設計依據

系統配置是根據業主需求及國家或行業批準發布的相關產品/系統標準而設計的。

       GB/T 2887-2011 《計算機場地通用規范》

　　GB/T 13729-2002  《遠動終端設備》

　　B50052-2009  《供配電系統設計規范》

　　DL/T 5430-2009  《無人值班變電站遠方監控中心設計技術規程》

　　DL/T 1101-2009  《35kV——110kV變電站自動化系統驗收規范》

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

　　DL/T 634.5104-2009  《遠動設備及系統第5-104部分:傳輸規約采用標準傳輸協議集的IEC60870-5-101網絡訪問》

　　Q/GDW213-2008  《變電站計算機監控系統工廠驗收管理規程》

　　Q/GDW214-2008  《變電站計算機監控系統現場驗收管理規程》

　　GA/T 75-94《安全防范工程程序與要求》

　　GA/T 70-94《安全防范系統通用圖形符號》

　　GBJ232-82《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》

　　GA16796-97《安全防范報警設備安全要求和實驗方法》

4.綜合功能

　　開關站后臺監控平臺主要實現以下三大綜合功能：

　　1)面向報警聯動的協同指揮調度

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

　　2)面向資源共享的綜合指揮調度

　　監控系統可匯接各種監控資源，各平臺之間也能夠全面互動，實現多種跨區域各類監控資源的有效共享，實現所有機構的上下級調用和協同作戰，完成聯網狀態下的級聯管理、權限管理、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。

　　系統按照“數據融合、設備融合、系統融合”的原則，制訂基于控制機制的系統接口規范和XML數據交換格式，可以將客戶各類現有管理子系統、業務信息系統整合到平臺下，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、不同硬件環境、不同軟件環境下建成的各子系統按照統一系統接口規范，平滑地接入平臺系統，實現與第三方系統的無縫集成，便于客戶對原有系統的改造和升級。

　　3)面向網絡存儲的遠程指揮調度

　　武漢舜通智能提供的開關站后臺監控系統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，保障數據存儲安全。分布式多轉發中心架構，zui大限度的分攤網絡負擔，避免網絡瓶頸和擁塞，配合中繼轉發模式，支持應用層路由優化，限制無效網絡流量的產生。

　　在局域網和廣域網上，各級管理部門的指揮中心可協同完成各類突發事件的跨區域處置；同時也將指揮中心指揮調度的功能通過專網或Internet延伸到各級主管的桌面，便于隨時掌握各類突發事件的信息、處置過程、處置結果，實現遠程指揮調度，真正實現指揮中心的“網絡化、桌面化、可視化”。

　　5.工程設計原則

　　5.1有效提高電力系統的監督監管工作

　　對整個開關站的“運、維、監”管理，要求更為有效的提高，從而利用現有的網絡資源，迫切適合建立一套遠程聯網監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，在進行系統設計時，我們充分考慮了系統增容的可擴充性：系統設計均采用模塊化結構，所有設備管理主機均可擴容，以后系統增容時，只需直接將管理設備與系統進行連接，不需對線路進行改造；系統主機均采用大容量產品，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系統的安全性

　　雷電發生時將產生強大的沖擊電流，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，防止雷擊發生時超高壓強電流通過強電系統破壞弱電系統；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系統架構

　　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。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控系統主界面、系統接線圖、現場布局圖 報警管理、實時數據、歷史數據、實時報表、歷史報表等幾個方面；從表現形式上，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方式:

　　1)標準模式

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

　　簡單可靠，經濟實用，便于擴展，是目前采用普遍的組網方式。

　　2)光纖星型以太網

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

　　3)光纖環網

　　和光纖星型以太網一樣,光纖環網也適用于大面積的分散的配電網絡，尤其適用于高速公路、地鐵、隧道監控這樣的直線型分布的智能配電系統。

　　7.1平臺特點

　    各個技術子系統完成不同范圍內的任務，各子系統的信息經過集成的鏈路，采集到開關站后臺監控系統中后，由系統完成開關站監視功能。監視全市范圍內的電力安全態勢，當發現異常時及時向管理中心報警與提示。可上傳讓電力管理部門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監控

　　監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接口，在主控模塊的控制下與本地監控中心的通信服務器通信。還提供4個RS232/422/485接口，用于與其它的系統通信，如微機保護、狀態顯示儀、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。

　　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、門窗開關狀態告警、門禁系統告警、強行闖入告警、消防系統報警等等。遙信模塊還可以用來測量電網的頻率。遙信模塊采用光電隔離輸入，抗干擾性能好，容易接線。

　　接口模塊把系統融入監控系統中去，用戶只要接上數字攝像頭就能工作。

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

　　系統規模：

　　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*喪失時內部的系統在外接UPS可以維持系統工作2小時以上。在一條網絡線路被中斷后，另外一路GSM短信機會通過報警通道立即告警。

　　7.3監控工作站

　　采用LENLOVO PC，操作系統采用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據，開機后24小時運行。監控軟件與圖像監控軟件可以運行于同一臺計算機上，比如監控工作站；圖像記錄軟件、數據記錄軟件、通信協議軟件、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，連續運行。

　　在有緊急的告警信息到來時，系統會立即推出告警信息的開關站的畫面，發出聲光報警，可以幫助監控人員找出問題，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。

　　各種數據和運行日志被記錄于標準的數據庫中，支持現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接口，容易嵌入到用戶現有的MIS系統中，組成復雜應用。

　　系統提供接口，可以與設備管理系統接口，為設備管理系統提供原始的設備運行數據。

　　7.4監控中心系統功能描述

　　（1）用戶權限登錄管理

　　(2)實時數據采集與處理

　　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和狀態量。采集到開關站后臺監控系統的數據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計分析，并由此產生各種報警、各種合格率的統計計算等

　　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據記錄。

　　管理中心對無人值守開關站進行遙測主要參數如下：

　　①遙測無人值守開關站的煙感、溫感、濕度的上限參數，下限平均參數及異常報警參數與時間。

　　②遙測無人值守開關站的主供電系統的交流的電壓，備用供電系統的電壓，交流供電流的上限參數，下限平均參數及異常報警參數時間。

　　③遙測無人值守開關站的直流供電系統中電壓、電流的上限參數，下限參數及異常報警參數與時間。

　　④遙測無人值守開關站的各種設備工作狀態。正常與否，發生報警的次數與時間。

　　(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一管理，激發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、權限和多重內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。控制級別由高到低依次為就地、站內監控、遠方調度。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據以數字、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) 統計、報表和打印功能

　　本開關站后臺監控系統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據庫中，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據庫中，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。

　　系統還提供系統運行的各種日志文件。日志文件是只讀的。日志可以分類統計。日志文件包括的內容：系統的運行與退出、監控裝置的運行與退出、所有的撥號記錄、用戶登錄與推出、網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。能夠分類統計各種告警信息、遙測信息和在線打印，生成報表或數據庫，供人工分析設備的運行性能。