方案背景

隨著電力行業和自動控制技術的日益發展,電力遠程集控系統也越來越成熟。電力遠程集控系統,結合電動化控制,能夠實現用戶各變電站數據信息集中呈現，集中管理，為電力系統安全穩定運行提供了綜合監控平臺。

該系統將各配電室每臺設備正常運行時的狀態輸入系統,然后由單臺設備拓展到廠內所有設備,最后設備運行狀態通過信息通道傳遞到集控室。當某臺設備出現故障，集控中心發現該設備正常運行下的狀態發生改變,從而知道事故故障原因在于何處,進而對其事故進行分析維修:如果是小事故，可以通過狀態維修進行自動維修;如果是大事故,則組織人員力量進行搶修,達到快速搶修恢復生產的目的。

2  方案介紹

2.1 電力集控系統簡介

電力集控系統指在廠站及變電站內實現控制、保護、信號、測量等功能的系統，應用自動控制技術、計算機及網絡通信技術，實現對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監視、測量、自動控制、微機保護和進行運行操作、信息遠傳和綜合協調的自動化系統。電力集控系統是電力系統安全穩定運行的重要保證，廠站及變電站實現自動化的核心是監控系統的自動化，電力集控系統是以計算機和網絡技術為核心，通過將廠站及變電所原有的控制、儀表、信號、遠動等二次系統重新組合、互連、計算機化而形成的一個系統。

滿足一體化監控系統對調度及其他主站應用的支撐設備，對功能進行重新設計，覆蓋了原有廠站功能，滿足各集控站對廠站及變電站內信息的查詢和瀏覽需求。

滿足廠站及變電站全景數據的分類處理和集中存儲需求，并經由消息總線向監控主機、數據通信網關機和綜合應用服務器提供數據的查詢、更新事務管理及多用戶存取控制等服務。

接收在線監測、計量、電源、消防、安防、環境監測等信息采集裝置（系統）的數據，進行綜合分析和統一展示，對外提供在線監測分析結果以及輔助應用監視與控制功能。

2.2 電力集控系統架構

各受控站采集的各開關柜及設備狀態信息通過通信管理機將數據上傳至交換機，各受控站交換機通過光纖組成環形自愈網絡與集控站相連，集控站配置服務器實現SCADA,數據庫等功能，另外集控站可設置監控、操作、維護工作站，構成整個集控系統。

為信電力集控系統支持多種模式：

l 集中控制模式

此模式一般適用于系統規模不大、通道可靠性高的用電企業。不需要獨立服務器，配置少，投資規模小。數據流全面集中在調度系統中。

l 分級管理模式

此模式一般適用于企業規模較大、管轄的受控站較多的場景。數據流向清晰，信息進行了分層處理，減輕了調度主站的壓力。

l 分層分控管理模式

此模式一般適用于系統規模很大、管轄的受控站較多的企業。數據流向清晰，通道利用率非常高，所有變電站由兩級控制。地位對等的集控站之間可以通過總控系統實現數據的交流。并且各個層次的系統:變電站、分控集控站、總控集控站功能職責明確。

2.3 系統主要功能

◆  數據采集

按電氣間隔分布式或集中式配置綜合測控裝置及保護裝置，電力集控系統自動完成模擬量、數字量、脈沖量、保護定值、故障動作信息以及GPS時鐘信號等數據的采集工作。

◆  數據處理

  a) 模擬量處理

☆ 工程值計算

模擬量的工程值將使用偏移量和系數對原始值進行計算。

☆ 模擬量允許標記

  對模擬量進行處理時允許用戶設定以下功能標志：掃描、報警、遙調、絕對值和語音報警。

☆ 歷史存儲

可以對各種模擬量進行以下幾種有效計算和存儲。

工程值日最大、日最小、日平均等日統計值

工程值月最大、月最小、月平均等月統計值

日負荷率、月負荷率等有功統計值

日正常時間、日越上限時間、日越下限時間等電壓日統計值

月正常時間、月越上限時間、月越下限時間等電壓月統計值  

日合格率、日越上限率、日越下限率、月合格率、月越上限率、月越下限率

☆ 人工置數

允許用戶進行人工置數，此時系統不接收來自RTU 的該點數據。用戶可手工鍵入數據并顯示在畫面上。同時該點的顏色將按照用戶指定的顏色來顯示。

☆ 報警設置

   設置預警限，預警限可以防止模擬量工程值在限值附近波動時產生大量報警信息。當越限模擬量的工程值回落到報警限和預警限之間時，模擬量并不立即恢復正常；只有當模擬量的工程值回落到預警限之內時，模擬量才恢復正常。

設置報警限，當模擬量的工程值落到報警限之外時，產生遙測越限報警。

☆ 模擬量的有效范圍設定

設置有效值，當模擬量的工程值落到有效值范圍之外時，認為模擬量處于停止狀態。

b) 數字量處理

☆ 實時描述變電站的運行狀態，顯示變電站的開關狀態、刀閘狀態、主變分接頭位置及保護動作信號、預告信號等。

☆ 狀態變化時迅速發出報警，處理后的信息送數據庫、人機界面、打印系統和模擬屏。

☆ 可進行以下人工操作：遙控封鎖和允許；遙信狀態設置；檢修標志設置，如接地符、檢修符、安全柵欄；屏蔽過頻率的遙信動作。

以上操作反映在圖形上有明確的圖符及顏色標志。

☆ 雙位遙信：對重要的信息（如開關、刀閘位置等）采用雙位置接點（一副常開接點，一副常閉接點），并在軟件和硬件上判斷其合法性。

c) 脈沖量處理

☆ 可人工設置電度底數，進行電度量的標度變換。

☆ 可計算周期內的電量，并實時保存上個周期的脈沖值。

☆ 系統可設定峰、谷、平負荷時段，并計算各時段電量超欠用值，計算結果記入實時和歷史庫。無脈沖量的點，可采取積分方式或分電度計算方式計算電量，積分時間可調。  

◆  控制操作功能

   具備就地監控后臺遠方調度三級控制，優先順序為：就地最高，監控后臺次之，遠方調度最低。為確?？刂频恼_性，系統提供延時控制、監護操作、返校檢查等功能。

   可進行的遙控操作有：

☆ 調節有載調壓變壓器分接頭。

☆ 電容器、電抗器的遠方投切。

☆ 模擬量輸出（遙調）。

☆ 能完成保護設備定值的接收、傳送、修改等功能。

☆ 設置裝置軟壓板。

 控制各電氣間隔的斷路器、電動隔離刀閘的分閘/合閘操作?？刂撇僮骺捎烧究貙訉崿F，也可由間隔層測控終端通過手動操作完成。

◆  報警及事件記錄功能

 將遙測越限、遙信變位、事故處理、SOE、保護信息、遙控信息、操作信息等集中統一管理，分類記錄并處理。

◆  歷史數據記錄功能

 定時地將處理后的數據存儲入歷史庫中，可供趨勢分析及統計計算。

◆  安全管理

 電力集控系統用戶安全管理采用組策略，權限的劃分是按組別進行的。系統提供了默認的三個組：管理員、操作員和維護人員，并賦予默認的權限，用戶可根據自身特定要求添加組并賦予權限。系統將各種操作細化為權限管理，并配有安全有效的權限核查功能，使得必須具有相應權限的用戶才能進行相關操作，并形成操作記錄供日后查詢。

◆  設備信息管理

☆ 利用與保護設備的通信，可將有關該設備的定值進行上行召喚和下行設置處理。在進行下行設置處理時，進行安全性檢查，并將操作情況記錄存檔。

☆ 根據時間區段進行保護事件查詢，可分為動作報告信息表、異常告警信息表和保護故障信息表。

☆ 以表格形式顯示保護壓板信息和保護遙測量信息。

☆ 控制微機保護的投入、退出、復歸以及軟壓板的投退。

◆  系統自診斷和自恢復

系統具有自診斷功能，可對整個系統中的軟件運行狀況實時監視，監視對象可靈活配置。當某一被監視進程由于某種原因死鎖或退出運行，系統的自恢復功能可以結束死鎖進程并自動恢復到原來的正常狀態。

◆  GPS時鐘同步

采用GPS衛星同步時鐘保證整個系統具有統一的標準時鐘。電力集控系統支持通過遠動進行網絡校時和接收GPS硬對時兩種方式。

◆  圖形顯示和打印

電力集控系統提供了功能強大、使用簡捷的圖形系統。支持：

☆ 圖形的漫游、無極縮放、導航。

☆ 系統信息圖形表現形式多樣，如接線圖、配置圖、工況圖、潮流圖、曲線圖、棒圖等。

☆ 可根據電力系統接線原理進行圖形系統與數據庫的關聯。

☆ 打印包括整點記錄、日報表、月報表、年報表等。

☆ 事件驅動可輸出遙測越限、遙控操作、遙信變位、事件記錄、事故追憶等。

◆  發送短信功能

◆  數據轉發功能

◆  各種保護功能

2.4 系統亮點

2.4.1 標準化

1) 系統采用面向對象的、組件化的分層、分布設計思想設計，支持多種硬件平臺，多種主流操作系統；

2) 全面遵循IEC 61970/61968標準，具備圖模庫一體化功能，實現電力系統模型的標準化開發，真正實現SCADA等多種電力應用業務在開放軟件平臺基礎之上的集成；

2.4.2 高可靠性

1) 系統提供保證數據安全的措施，重要的設備、軟件功能和數據具有冗余備份，任何冗余服務器切換時保證信息不丟失，并為系統故障的隔離和排除提供快捷的技術手段；

2) 系統的重要單元或單元的重要部件為冗余配置，保證整個系統功能的可用性不受單個故障的影響；

3) 系統的主要服務器均采用冗余的雙服務器配置方式，當一臺發生故障，其功能自動由另外一臺代替，保證系統的正常運行；

4) 系統能夠隔離故障，切除故障應不影響其它各節點的正常運行，并保證故障恢復過程快速而平穩；

5) 系統所選的硬件設備符合現代工業標準，在國內計算機領域占主流的標準產品，所有設備具有可靠的質量保證和完善的售后服務保證；

6) 應用軟件的開發應遵循軟件工程的方法，經過充分測試，程序運行穩定可靠，系統軟件平臺應選擇可靠和安全的版本；

7) 具有方便可靠的備份與恢復手段。

2.4.3 高一致性

1) 所有應用的人機界面應保持一致；

2) 系統能將所接變電站內遠動數據和監控系統圖形導入到系統，確保主站內各子站主解線圖與子站監控系統一致，確保數據導入的完整性、安全性；

3) 所有節點上的圖形、模型和數據保持一致。

2.4.4 高開放性

1) 具備在多種硬件和多種操作系統的混合平臺上正確運行的能力；不同硬件平臺可集群，解除硬件升級與更換的限制；

2) 提供標準統一接口，支持用戶應用軟件程序的開發，方便與其它系統互連或集成，能提供以下開放式接口：

n 標準的數據庫訪問接口；

n 標準的電力遠動規約接口；

n 基于標準的圖形用戶編輯、生成工具及訪問接口；

n 標準的網絡通信應用層協議、應用基本函數及調用接口。

3) 提供應用級的開發應用接口，增加的應用可納入系統平臺的統一管理；

4) 提供方便的跨平臺編譯和程序分發工具；

5) 系統具有良好的可擴展性，可以根據電網的不斷發展，逐步擴展，能平滑進行軟件、硬件升級；

6) 系統功能采用模塊化設計，能不斷增加新的功能模塊，以滿足電網監控與運行管理不斷發展的要求；

7) 系統采用集群化采集、分布式應用。前置服務器采用集群方式，數據流向集中，但應用服務器能承載分布式應用，滿足分布式擴展需要；

2.4.5 一體化設計

1) 系統采用統一成熟的支撐平臺：充分考慮調度自動化系統軟件的開放性、可擴展性、可移植性、易維護性、可靠性和安全性的要求；

2) 圖模庫一體化：充分考慮各種不同的應用不同需求，實現各應用的圖模庫一體化，滿足系統方便建模的要求；

3) 圖形格式和界面風格統一：系統采用相似的圖形格式和界面風格，以及統一的專業應用工具模塊，便于操作和維護；

4) 系統提供統一的顯示操作界面，實現各功能的統一界面顯示和維護，實現后續第三方功能的統一界面顯示和操作的集成；

5) 系統體系結構能靈活配置，可以支持各種調度模式，滿足信息分流、分層分區監控等各種應用需求。

2.4.6 應用平臺化

系統平臺充分考慮各種標準，能夠將各公共應用以公共服務的形式實現，為其他各種具體的應用和第三方應用提供相應的服務（如配電仿真自動化系統等），包括但不限于以下幾部分內容：

1) 統一的模型服務：系統建?？紤]各不同應用系統的需要，在統一建模的基礎上，能夠為各不同應用提供各自不同要求的用戶模型。系統模型還支持動態擴展的功能，模型的動態擴展不影響系統已經建立的模型；

2) 統一的數據服務：系統能夠在遵循相關標準要求的基礎上，為系統中各不同的應用提供統一標準的數據服務，以方便實現數據的共享，為應用的綜合和擴充提供數據服務支持；

3) 統一的圖形服務：系統提供標準的圖形服務，能夠實現系統中不同應用以及不同系統之間的圖形共享；

4) 統一的參數服務：系統平臺應對系統運行所需的各種參數實現統一的設置管理服務，此參數管理服務能夠實現靈活的動態擴充，以方便后續應用擴展；

5) 統一的報警服務：對整個系統中，提供統一的報警平臺服務，各不同應用以及子系統產生的報警信息。

6) 統一的曲線服務：系統提供統一的實時/歷史曲線顯示、曲線查詢服務，對各不同應用的數據均可通過此統一的曲線服務實現相關數據的監視和查看；

7) 統一報表服務：系統中各不同應用的數據均能通過此統一報表服務實現靈活的定制。

3 產品簡介

3.1 通訊管理單元

3.1.1 通訊管理單元簡介

WXDK-500系列通訊管理單元低壓配電系統的一個重要組成部分，它主要用于低壓配電自動化系統現場的信息收集,并集中送往當地后臺或遠方調度主站,同時將后臺或主站命令傳遞給各測控裝置,實現當地或遠程控制。能夠完成與間隔層設備數據交換、規約處理、中央信號轉換等功能。

3.1.2 主要功能要求

能夠接收各模塊上傳的保護、遙信、遙測和電能量等信息。

a）實現和管理電機保護裝置的通信；
b）實現和管理各種測控裝置、智能電能表通信；
c）實現和管理與后臺主計算機系統通信；
d）實現和管理遠動通信,與集控中心通信；
e）各設備,裝置通信狀態檢查和監視；

1) 主要特點

WXDK-500采用嵌入式工業網絡處理器，高性能硬軟件體系保證了裝置具備強大穩定的數據處理能力。

最多可提供6個以太網接口（支持IEC103/IEC104/CDT等網絡協議）、10個串口（5路RS485其中COM1口RS485/DP/CAN可選，COM2～COM5口RS485/DP/RS232可選），通過modbus /串口CDT等規約進行通訊。

高可靠設計，充分考慮了元器件及接插件接觸的可靠性，裝置耐沖擊和震動，適用于強電磁干擾環境，可在-25～+60℃ 環境溫度下正常工作，絕緣耐壓以及抗干擾等指標符合IEC 國際標準。

3.1.3 通訊管理單元技術參數

1、電氣參數

電源：AC/DC220 V

頻率：50 Hz

功耗：整機不大于8 W

2、通信端口

 A、以太網接口

路數： 1路、6路

速率： 10/100M

通信介質： 標準8芯雙絞網線

支持協議：CDT、Modbus、XT9702、IEC103、IEC104等          

B、串口通信接口

     路數：5路

     通信方式： RS485/DP x 5/(CAN x 1 + RS232 x 4),

    通信速率：速率  2400bps， 4800bps， 9600bps

    通信介質： 屏蔽雙絞電纜

    支持協議： Modbus、DP、串口CDT、串口IEC103/IEC101等

3、絕緣性能

絕緣電阻：沒有電氣聯系的回路之間，用開路電壓為500V的測試儀器測定其絕緣電阻應不小于100MΩ

4、機械性能

A、 工作條件：能承受嚴酷等級為I 級的振動響應，沖擊響應檢驗

B、運輸條件：能承受嚴酷等級為I 級的振動耐久，沖擊耐久及碰撞檢驗

5、抗電磁干擾性能

A、 高頻干擾

按GB/T 13729-1992中3.8的規定，在正常試驗大氣條件下，裝置處于正常工作狀態時，在交流電源回路，施加輸入頻率為1MHz±0.1MHz的干擾信號（信號為衰減振蕩波，包絡線在3～6周期后衰減到峰值的50％，干擾信號的重復率400次／s），取共模2.5kV，串模1kV，裝置能正常工作。

B、 靜電放電干擾

裝置能承受GB/T 15153.1-1998表13中規定的嚴酷等級為III級，即接觸放電試驗電壓為6kV的靜電放電電壓。在正常工作條件下，在操作人員可接觸到的外殼和操作點上，施加靜電放電電壓，正負極性放電各10次，每次放電間隔不小于1s，裝置能正常工作，但在試驗期間允許出現指示器給出的暫時錯誤信息。

C、 快速瞬變干擾

按GB/T 15153.1-1998表12中規定的嚴酷等級為3級，對裝置施加快速瞬變脈沖群干擾電壓為2.0 kV(p)，裝置能正常工作，但在試驗期間允許出現指示器給出的暫時錯誤信息。

6、系統結構

本系統為分層分布式結構，其結構圖如圖所示。

                     系統結構圖

3.2 手機應用APP

我公司手機APP（智能終端軟件）和Web發布平臺是互聯網+在工業領域的應用開發，其全方位應用于我公司的工業綜合自動化系統、智能建筑配電系統、配電自動化配電管理系統等系統產品。將各類型變電站后臺系統的PC機終端與系統軟件對接手機終端和手機APP軟件，以固定與移動的方式監測與控制，給客戶帶來管理的便利，在使用維護上節省人力，節約成本。

  用戶可以實時便捷的遠程運維相應的供配電系統，可以在APP上對供配電系統的信息進行查詢，現場SOE等報警能夠實時推送到APP端供用戶及時發現并解決問題，進行數據存儲和分析，利用實時或歷史數據繪制折線圖餅狀圖等幫助用戶更清晰的了解配電系統。

4 總結

對于企業生產來說，機電設備沒有主次之分，可能核心設備正常運行，但偏遠崗位的一臺小設備發生故障,有可能會影響整個生產流程,造成企業無法正常運行。通過集控中心大屏幕顯示系統，所有設備運行狀態一目了然,哪臺設備出現了故障,系統檢測出現故障報警信號,能夠準確及時的進行故障維護,保障生產正常。通過設備運行數據統計，可能預測設備故障,降低設備故障率,提高經濟效益。如有需要，亦可通過遠程電動化控制,遠程遙控設備開閉，從而節約人力,不用每臺設備都安排崗位操作員工,降低人工消耗，進一步提高經濟效益。