电力电气通用监控组网解决方案.doc

电力电气通用监控组网解决方案本解决方案中站控系统软件采用北京三维力控科技有限公司的力控pNetPower电力电气监控软件实现，在下文中简称力控。力控电力电气监控组态软件pNetPowerTM6.0结合了通用组态软件和电力专业技术，是使用先进的计算机软件编程技术开发的专业电力系统自动化的组态软件，适用于变电站综合自动化、电厂电气监控（ECS）、企业供配电自动化、水电站综合自动化及楼宇配电自动化等后台监控系统。力控电力电气监控组态软件pNetPowerTM6.0也可以广泛应用于工业企业各电压等级的变配电室和市政建设、智能大厦、水利、环保、港口等领域的智能变配电系统，是工矿企业进行仪电一体化的综合管理平台，并且可以和GIS（地理信息系统）/MIS（电力企业管理信息系统）/CIS（用户信息系统）等进行完美的结合。系统不仅拥有一个专业的、稳定可靠的、完善的电力SCADA平台(四遥数据采集与处理、数据的二次实时统计分析计算、事件报警实时/历史记录、专业报表、打印管理、监控界面、实时历史负荷曲线/棒图、用户权限管理、电力操作习惯(遥控、遥调、复归、闭锁等)、双网结构支持等等)，且拥有专业的实时及历史数据库的定义及表达工具,支持面向变电站一次间隔(回路)对象的实时数据库建模。系统具有多种独立的功能模块，如保护设备定值在线管理、事件报警管理、电能量实时采集管理、录波数据管理、操作票、数据转发管理、关系数据接口模块，支持基于EXCEL插件的运行、生产报表等，这些特色将为您定制客户化的电力监控系统提供极大的便利。系统的数据采集及转发模块内置多种行业和国际标准规约，如：IEC870-5-101/102/103/104规约，CDT规约，SC1801规约，Modbus/Jbus（RTU/ASCII/TCP）规约，部颁多功能电度表规约、CANBus规约、LonWorks规约等，配置操作简单。控制现场I/O通讯接口Web ServerInternet/Intranet应用关系数据库（DBMS）ODBC接口 SOE事件规约采集规约接口电力设备DCS PLC 其它软件网络通讯接口TCP/IP，拔号网络等分布节点1实时数据库FCS仪表 界面系统Draw&View数据库内核历史数据处理统计数据处理实时数据处理报 警 处 理网络通讯事件、SOE处理数据转发处理运算、脚本分布节点2分布节点n系统结构图1）pNetPower软件架构图一 控制方式各站控级自控系统具有下面的控制方式： 就地手动地控制通过综保装置操作； 中控室集中控制通过站控软件系统操作；综保装置和站控软件中均有“远方/就地”切换按钮，控制逻辑如下：当就地开关柜上方式转换开关切至“远方” 时，才能由中控室站控软件控制； 只有当就地开关柜上及中控室的站控软件方式转换开关均切至“远方” 时， 才能由调度中心远方控制。二 数据采集和监视1）数据采集和处理站控软件的通讯调度程序IOServer周期性采集各现地单元的实时数据；站控软件自带实时历史数据库，实现对实时、历史数据的处理、保存。图2）数据采集调度程序图3）面向间隔的实时历史数据库数据采集模块和数据处理模块部分主要技术指标实现如下：（1） 数据更新（RTU传送速率600波特） 重要遥测更新周期2S 一般遥测更新周起3S 次要遥测更新周期4S 全系统实时数据扫描周期3S（2） 事故时遥信变位传送周期（1：64）3S（3） 事故推出画面时间3S（4） 事故顺序记录（SOE）站间分辨率20ms（5） 遥控遥调命令传送时间1S（6） 电能量广播冻结和读出量值周期1min（7） 画面调用实时响应时间1S（8） 画面实时数据刷新周期2S（9） 模拟屏数据刷新周期 遥信变位1S 重要遥测3S 次要遥测5S（10） 遥信处理正确率：99.9%（11） 遥控（调）正确率：100%力控软件支持以MBE、CDT、IEC60870-101, IEC60870-104等多种规约向与调度中心建立通讯连接。2）运行监视和事件报警状态变化监视分为两类： 一类为自动状态变化，由自动控制或保护装置动作而导致的状态变化； 另一类为受控状态变化,由 计算机监控系统的命令所引起的状态变化；这两种状态变化均可通过站控软件的通讯模块捕获，在数据库进行存储，并且在人机界面模块以多种形式显示。趋势分析和越限检查：站控软件能接受各 LCU 的越限报警信号，响应 LCU 确认后上送的模拟量越限、梯度越限、开关量状变和监控系统自诊 断故障等各种信息,开关事故变位,自动推出相应画面和事故处理指导，画面闪光和变色，显示屏上发出不对位信号，打印事故追忆记录。图4）报警组态画面站控软件中提供了实时分析曲线和历时分析曲线，可以对数据提供多种有效的分析手段。每屏可以同时显示10条趋势曲线，且曲线可由操作人员进行分析选择，例如为曲线给定颜色、设定时间标度，可以在对历史库中保存的所有数据进行回溯。操作员工作站能进行在线趋势显示，例如在起动过程中水泵和 电动机温度时间趋势监视。趋势数据包括温度变化率和显示各轴 瓦之间的温差值。3） 过程监视：本部分分布在PLC和站控软件两级进行实现：plc接入监控机组开、停机过程，并在站控软件同时以动画形式展现；在站控软件显示过程的主要 操作步骤，当发生过程阻滞时，在站控软件上显示阻滞原因,PLC系统根据控制逻辑将机组自动 转换到安全状态或停机。4）监控系统异常监视，并进行报警处理。报警方式采用多媒体声光报警。报警信息由值班人员进行确认处理。所有报警信息均进入历史库保存，方便报警查询和事故追忆。5）事故和报警报告pNetPower6.0有完善的符合电力行业习惯的报警组态工具，具备多媒体功能，具有语言编辑和图像显示功能。报警方式可实现最新报警退报警窗口、设备或数据闪烁、事故推画面、语音报警等。报警数据的存储分类为报警总表、遥信变位记录、遥测越限、顺序事件记录（SOE）等，用户可利用系统提供的工具方便的进行分类检索和打印。模拟量报警越限报警分为上限、下限、上上限、下下限，报警内容为报警条文、参数值及报警时间等内容。遥信量报警及SOE遥信报警根据遥信分类和报警级别等，可自定义各种触发动作，如驱动音响、推报警窗口、自动调画面、变位闪烁灯。 报警人机系统（实时）报警窗口显示（有最新报警行）、数据闪烁、事故推画面、语音报警、打印输出等。以根据报警的类别设定不同的报警方式。报警人机系统（历史）报警模块设置了方便的历史报警查询功能，从时间段上分为当天报警查询和任意时间查询，也可根据不同的字段，进行关键字查询。a）事故和报警处理事件和报警应按日期和时间顺序列表的形式出现，采用毫秒级时间标签。所有报警事件例如过流、速断、遥信变位等均能进行记，并根据规定产生报警报告。事件在人机界面按事件发生的顺序排列，确认后进入确认库。所有的事件和报警均应能以一个事件表、报警表和系统列表的方式显示在操作员操作台上的显示器上。 操作员可以获得储存在操作员工作站数据库内至少一年以内的事件和报警。事件表可以包括 10000个新的事件，它们的一半可以是警报。 每个事件打印输出应占有一行,这一行包括日期、时间、信号描述、信 号状态和/或越限情况。这里日期应按年、月、日给出，时间应按时、 分、秒、毫秒给出。信号描述是指信号名称，状态和/或模拟量限值的一串文本。报警表包括 1000 个昀新的报警量。报警量被操作员确认和报警 条件消失后应从报警表中撤消。未被确认的报警将发出一种特殊颜色 的闪光指示，该报警经确认后，则转为稳态显示，直至报警条件消失。 报警被确认是通过操作员的键盘和鼠标来实现的。可用两级报警优先 权, 并用下列颜色指示:红色: 高级优先, 如：跳闸或主设备故障；黄色: 低级优先, 要求运行人员予以关注；报警应按发生时间顺序打印出来。当操作人员已知道所有状态变 化和报警状态变化，以及系统的异常状态已被清除，报警报告应予撤 除。报警报告应包括系统在非正常条件下的全部报警状态和模拟量输 入以及正常条件下的全部未得到操作员答复的变化量。图5）报警组态画面系统列表应指出计算机监控系统的报警和事件，如果系统已发生 了故障，应在显示屏幕上指示出故障信息。操作员应能通过键盘沟通 系统获得详细的信息。系统报警应通过键盘确认。操作员工作站应昀多能显示昀新 20 帧事件、报警和系统列表。操 作员应能通过键盘逐页翻屏选择所要观察的一页。操作员应能在事件、报警和系统列表发生时手动或自动打印，报警打印机采用针式打印机，支持逐行打印功能。20事故或故障发生时，在每个操作员工作站上将发出音响报警，同 时还向音响报警装置发出相关的信号以便发出音响报 警。SOE 数据采集站控计算机监控系统应能采集储存在各 LCU 内的事件顺序记录 (SOE)。 在 LCU 储存的 SOE 信息中，记录着带有时标的事件状态变化。 这些事件顺序记录将被储存站控级计算机内以备今后调阅和分析使 用。操作员可 以根据时间选择显示和打印任意或所有 LCU 的事件顺序 记录。图6）SOE和报警系统扰动量的采集站控级计算机能采集储存在各现地控制单元内的扰动量。操作 员可以有选择地显示和打印这些量供分析使用。每一个扰动量对应一 个特别的故障状态， 扰动量应包括下列的一些特性：在系统始终存储事故发生前 15 个采样点和事故后15 个采样点的 主要参数及数据采样值。事故追忆值为 110kV 主变有功和无功功率、 三个线电压、三相电流及频率；主变零序电流和主变温度；水泵电机 三相电压、三相电流、一个线电压和有功功率、无功功率。 机组流量， 机组温度，调压井水位等。开始记录扰动量的条件：当 110kV 线路故障、主变故障或水泵电 机故障以及水泵电机线圈温度过高等。d) 开关跳闸报警当保护装置动作开关跳闸时，站控软件在接收到该跳闸信 号后，立即弹出开关开关跳闸报警画面，同时显示出包含有该开关的泵站的系统主接线图，给出相应的音响告警和报警信号。画面上显示出报警信号和该开关的辅助接点的位置状态。三 人机联系及操作要求1）概述人机接口支持操作员工作站、计算机监控系统之间的交互操作， 接口操作通常应利用鼠标通过诸如窗口、工具栏、对话框、图标等方 式来完成，同时，还应提供通过标准功能键盘或特殊功能键盘来实现 相同操作的功能。利用pNetPower6.0的图形制作系统，可方便的制作精美的人机系统。如：全厂电气主接线图、分区及单元接线图、通讯网络图、光字牌图、实时曲线及趋势曲线、历史曲线、棒图(电压和负荷监视)、报警图(实时/历史)、表格显示(如设备运行参数表、各种报表等)、报告显示、系统配置及运行工况图等等。图7）人机界面图图7）人机界面图例pNetPower提供了内置的曲线、饼图、棒图等组件，这些组件功能强大，且与pNetPower内置的脚本系统及pNetPower提供的二次开发接口有良好的兼容，这些手段可使您方便的制作配置各种分析方案。图8）饼图与曲线分析工具图9）实时趋势图2）汉字功能力控软件具有简体中文、繁体中文和英文三个语言版本。完全支持使用汉字进行开发、应用以及打印屏幕显示、报告和 报警等信息，该汉字应符合中华人民共和国 1 级和 2 级汉字字库标准。 该功能允许将汉字以任意顺序和英文字母或数字混合使用，并可 完全以汉字或英文的形式产生屏幕画面、报告以及报警信息。3) 用户访问用户权限管理用户管理兼容了工业自动化及电力系统变电站的特点，即支持按数据分类进行操作权限管理，又支持按功能模块分类操作的权限管理功能。比如用户可将现场的20个遥控分为两组A、B，用户张三、李四均分配遥控权限，但张三分配了AB两区的全部权限，李四只分配A区权限。图10）用户权限管理对计算机系统的访问授权采用用户授权、指定安全区指定工作站权限和规定用 户组等方式来控制。对于用户授权，在进入计算机系统时，要求输入用户身份及口令，当用户成功登录后，对计算机系统的访问将被限制 在一个或多个预定的权限区域内，它限定了该工作站对计算机系统数 据库的访问范围。而工作站的执行功能应由指定的用户组来限制。 在 下一次登录前，应执行退出操作。提供用以指定用户身份、口令、权限区域和用户组的授权功能， 还应为所有用户提供通过一个进入指令来修改其自身口令的功能。访问控制至少可指定8个用户组，并支持用户组增加。组数量不设上限。4) 功能根据泵站设备工作操控流程设计为监控界面系统(主控界面、配电系统界面 、单机组界面、综合参量界面)，操控流程（配电系统、机组系统、综合监控），日志系统、报警系统、保护系统、数据存贮系统、数据网络发布系统，逻辑参量修正系统、控制输出系统，查询系统，安全维护系统，报表系统。A） 监控界面系统监控界面系统为人机交互的主界面环境，它以WINDOWS窗口为主体划分为系统菜单栏、工具栏、主监控显示区、系统状态栏。下图是力控软件在尊村引黄灌区的界面图：图11）用pNetPower实现的尊村引黄系统B) 系统菜单栏系统菜单栏包括：系统设置、界面切换、参量设置、日志管理、报表、设备操控、数据管理、网络管理、系统菜单栏包涵全系统的功能管理，如图所示。 图12）菜单设计草案C) 主监控显示区主监控显示区以泵站电气线路连接图为背景标示各参量数据，点击各动态组件可查看动态细节图. 示意图如下：图13）主监控画面布局草图.D) 快捷工具按钮 快捷工具按钮是为日常操作设置的一些按钮。E) 系统状态栏 显示系统当前的工作状态，如时间、发送速率，模块信息、采样等，操控员。F) 组态软件操控流程 组态软件操控流程分为系统流程，初始化流程、配送电流程、故障保护机制，相关参量测控流程，查询流程，数据存贮与发布流程。 组态软件软件系统在主构架驱动下分层次、按模块，完全根据系统消息状态来自动进行有关流程处理。所有控制操作都应通过选择系统图表或图形显示上的目标或从相 关的弹出菜单 （对话框） 上选择有关控制命令来执行。通过软功能键或通过调度员特殊功能键盘，都可实现计算机系统 的任意或所有操作，如报警确认、生成报表、发出控制命令、插入意 见、提供标签、送出信息、要求趋势显示、交互执行应用程序功能以 及重新配置计算机系统等。人机接口可在屏幕上提供不同的颜色、符号和指示（如闪动的颜 色），以表示正常和非正常情况。所采用的颜色、符号以及指示信号至 少应能区别输水线路上不同的元件和设备。表示系统各元件的颜色、符号、指示信号均能够自动设定。用户既能够对一个独立的调度员记录进行诸如进入、存储、恢复、 修改、删除等操作，也同样能够对计算机系统所附的自由格式的记录 进行相同的操作。不论是通过键盘还是鼠标执行的多步骤操作，都有时间限制。 如果系统或用户在预先规定的时间内没有对下一个逻辑步骤作出反 应，该过程应被复位，并且应对这种超时情况产生一个报警。如果调 度员没有紧跟下一步骤，工作站的屏幕显示器应出现一个指导信息，这时，如果用户开始执行另一个不相关的指令，前一个已完成部分步 骤的操作将被自动取消。图14）遥控操作界面图15）遥控配置界面5) 窗口环境用户接口应支持同时在屏幕上进行重叠或平铺的多窗口显示。这些窗口可由用户选择，并能够移动和缩放，以满足用户不断变化的需要。每个窗口在其外边都有一个边界或窗口框，并提供下列元素： 标题区域，用以识别窗口内的显示内容； 最大化按钮，用以将窗口增大至覆盖整个显示屏； 最小化按钮，用以将窗口减小至一个图标； 再生尺寸功能，用以改变窗口的初始大小； 窗口菜单按钮，用以显示该窗口支持的一系列的控制操作；每个操作台上的一个窗口应作为活动窗口，允许用户通过它与系统进行交互操作，而其它所有窗口仍应继续显示并刷新，通过点击另一个窗口边界内的任意区域，可激活该窗口，窗口的边界应改变颜色，以表明该窗口为活动窗口，活动窗口应显示在其它重叠窗口的顶部。窗口接口至少包括以下特性： 菜单栏，位于显示窗口的顶端，紧靠标题栏的下部，它包含进入下拉菜单的按钮； 下拉菜单，用于起动功能、进入显示、处理屏幕信息； 工具栏，位于菜单栏下部，包含一些经常使用功能的便捷键； 弹出菜单，包含一组从可控显示元件 （如：断路器、水泵、进水闸门）进入的控制按钮； 控制按钮，按钮上带有文字或图形标签，以指示选择该按钮时所执行的何种操作； 水平或垂直滚动条；6) TFT显示屏计算机系统通过各种类型的 TFT 显示画面来支持用户对系统功 能进行交互操作，这些画面不仅应包括全局显示， 还包括图形、表格 以及棒图显示。pNetPower6.0提供了三种报表工具：pNetPower内置报表组件、专业电力报表、基于Excel的报表工具，可方便用户制作任意复杂的报表系统。图14）报表系统1图15）报表系统2主要画面及表格如下: 泵站的主接线； 各类曲线； 各类棒图； 正常操作及事故操作指导； 泵站厂房布置图； 主机及其附属设备系统图； 泵站公用系统图； 其它运行需要的图； 操作记录统计表； 事故和故障统计表； 继电保护整定值及其修改表； 越限和变位报警报表； 事件顺序记录报表； 日、 月、年生产报表； 设备运行状态统计报表； 历史报表；7) 数据属性和设备标志码当与某数据相关的性能出现异常时，该数据将显示在 CRT 屏