分布式变电站电力监控系统

文　摘　探讨变电站电力监控系统的总体结构方案，详细分析监控系统软件的功能和实现过程。监控系统以分布式线路监控仪为基础，应用软件基于 Windows 95 环境，有全新的图形操作界面，实时多任务运行，符合变电站综合自动化和电网调度自动化的要求。
关键词　变电站　监控系统　变电站综合自动化　电网调度自动化
　　变电站电力监控系统能就地或向远方提供必要的运行信息，尤其是开关和保护行为的信息，使值班人员和系统调度人员把握安全控制、事故处理的主动性，同时可以提高电网的运行管理水平，减少变电、配电损失，提高供电质量。
　　随着电力工业装备技术的发展和运行管理水平的提高，国内不少变电站或厂矿配电室配置了电力监控系统，但这些监控系统一般为集中柜式，可靠性较差，维护检修不方便，人机界面不友好，数据处理能力差。因此，有必要开发新型的分布式变电站监控系统，更好地完善变电站综合自动化和电网调度自动化的功能。

1　分布式电力监控系统的基本结构

分布式电力监控系统将电力线路监控仪进行网络化组合，主机采用 IBM PC 586 兼容机或工业控制机，其基本结构如图1所示。

图1　分布式监控系统的基本结构
分布式监控系统的设备主要有：

(1)数台线路监控仪；
　　(2) 一台 IBM PC 586 微机或工业控制机；
　　(3) 一个网络通信接口；
　　(4) 一个调制解调器；
　　(5) 一台打印机(可选项)。
　　这样设计的分布式监控系统维护简单，设备通用性强，主机硬件、软件资源可以充分利用，并且易于与电网调度中心连接。

2　线路监控仪

面向线路或变压器的分布式电力线路监控仪是针对电网三相监视、测量和控制而设计的装置，它以 MCS-96 系列单片机为核心，采用液晶显示、全金属封装的结构，基本尺寸为 290×190×110 mm3，安装、维护类似电度表，使用相当方便。
　　线路监控仪的输入量为：
　　(1) 母线 PT 二次侧三相交流电压(100 V)；
　　(2) 线路 CT 二次侧两相或三相交流电流(5A)；
　　(3) 断路器位置接点；
　　(4) 继电保护信号接点或脉冲量信号，共7路；
　　(5) 变压器油温 (可选项)。
　　线路监控仪可测量几十个运行参数，具有条件控制输出、谐波分析、故障录波等功能。它可以分散安装到对应线路或变压器的开关柜上，然后用通信电缆连接到主机上；此外，也可以将它们集中安装到仪表柜上，将各条线路或各台变压器的输入量引到该柜上，并且用通信电缆连接到主机上。
　　每台线路监控仪有各自的组号和回路号，其内部参数既可由监控仪面板设置，也可通过主机软件设置。

3　监控系统的软件环境

线路监控仪采用 C 语言编制程序，主机采用中文 Windows 95 操作环境，用 Visual BASIC 4.0 语言编制程序，用 FoxPro 2.5 的数据库文件形式。

4　主机软件的主要功能模块

监控系统的主机软件以变电站电气主接线图为主界面，在主接线图上定时显示变电站各母线电压、各条线路或各台变压器的有功功率、无功功率、电流、有功电度、全站总有功功率、总无功功率、主变压器油温、电网频率等数据，以及断路器闭合或断开状态。利用 Windows 95 多任务操作系统的特点，在主机软件中可以多窗口查阅、修改变电站主变压器、线路、保护等参数档案。当继电保护动作时，可以实时弹出变位报警窗口，显示出变位的线路名称、变位事件名称、变位时间及变位瞬间的线路功率等内容。所有这些功能主要由以下的模块实现：
　　(1) 通信模块。
　　(2) 遥测遥信模块。
　　(3) 遥控遥调模块。
　　(4) 图形模块。
　　(5) 运行状况模块。它包括最大与最小值显示、谐波处理、越限与变位事件记录三个子模块。
　　(6) 系统设计模块。它主要包括下列子模块：光字牌设置、事件设置、电度表参数设置、负荷管理、系统参数设置、校时钟、值班员名单设置等。
　　(7) 系统管理模块。它主要包括下列子模块：拷贝文件、删除文件、通信通道故障查询、变位查询、停送电查询、断路器操作查询、交接班情况查询。
　　(8) 值班员交接班记录模块。
　　(9) 报表打印。
　　(10) 全站、各条线路或各台变压器历史、实时数据查阅。

5　主机软件的主要功能设计

5.1　数据通信功能
　　变电站内部的线路监控仪与主机之间的通信采用 RS 485 通信总线，通信距离可达 1 200 m，波特率可以设定为 300、600、1 200、2 400、9 600、14 400或19 200。
　　上发调度中心的通信单独使用一个通信接口，可以配接无线电台、扩频通信、音频电缆或载波等通信设备，波特率可以选为 300～19 200，规约为 MODCOM、Polling、部颁 CDT 等。
　　数据通信功能软件通过后台程序实现。在 Visual BASIC Enterprise 版中具有 MsComm 通信控件，借助该控件可以设置 PC 机串口通信的波特率和数据格式。由于该通信控件可以引发并响应 OnComm 事件，这样通信程序就能够设计成事件驱动方式，从而在接收或发出数据时不影响前台窗口程序的运行。
　　主机与线路监控仪之间的通信采用一个单独的模块。当主机向线路监控仪下发通信命令时，格式由地址和数值两部分组成，地址部分采用 Mark 模式发送，即多机通信位1状态；数值部分采用 Space 模式发送，即多机通信位0 状态。当线路监控仪向主机上报数据时，采用 Space 模式发送。这样的通信方式可使线路监控仪尽量少受与本仪器无关的通信数据的影响。
　　在主机接收线路监控仪上报遥测数据的间隔中(约 200 ms)，主机通过发出“报警取数据”专用命令(例如一个字节 H55)，使得有变位报警信号的监控仪立即上报变位报警数据。即使暂时停止数据遥测时，后台通信程序也定时向线路监控仪发出“报警取数据”专用命令。如果由于某种干扰使计算机发生“死机”现象，三分钟左右主机串口未接到“报警取数据”专用命令，则主机会自动“复位”(Reset)，重新进入监控程序。