关于35kV变电站电力综合自动化后台监控系统的研究分析

安科瑞 华楠

摘要：35 kV 变电站的日常运维需要大量的人力物力，而集测量、控制、保护及通信等功能于一身的综合自动化管理系统正是解决运维资源严重不足现状的出路，故依据变电站监控的企业需求，文章开发了3 层结构的35 kV 变电站综合自动化后台监控系统。针对不同生产厂家硬件设备管理监控的需求，35 kV 变电站综合自动化后台监控系统可以对规约进行现场实时添加， 从而简化变电站二次接线并切实降低运维成本，具有推广和应用价值。

 

1.35 kV变电站综合自动化后台监控系统的需求

1）35 kV 变电站实时运行信息的采集、监控及处理。诸如电度量、状态量等35 kV 变电站实时运行信息可以经各种硬件装置被采集，然后数字化后在实时数据库进行存储。此外，系统利用面向对象、全部开放及灵活组态的方式来实时显示主接线图、潮流图、直流系统图等图形中的相关数据（如开关状态、标示牌状态），并实现数据分析、故障追忆、故障预警、装置定值管理、运行快照及公式管理等功能。

（2）控制、操作和闭锁。35 kV 变电站综合自动化后台监控系统具有断路器、开关、变压器接头的调控和信号复位功能， 一旦发生故障将对相关装置进行闭锁，对参数进行遥控修改并对等级权限进行管理，从而确保各操作间的良好衔接性。

（3）日常管理及图形的分析处理。系统可以对操作票 / 工作票的历史票和标准票、交接班记录、标准日报 / 月报 / 年报自由报表进行管理，对故障信息、操作记录、统计报表、历史记录等数据进行查询和打印。同时，用户可以根据需要从系统中选择相应的曲线、棒图组态分析工具，以便更直观地实现各类数据的分析处理。

（4）良好的人机交互。通过35 kV 变电站综合自动化后台监控系统，值班人员可以随时掌握变电站的的运行情况（包括包括实时参数、主接线、各种开关的运行状态、电压、电流、功率，各种报表和曲线，报警界面及事故记录等），一旦发现故障将可以实时妥善地进行处理。

2.35 kV变电站综合自动化后台监控系统的详细设计

系统的设计原则和总体架构

35 kV 变电站综合自动化后台监控系统在设计时要遵循如下原则。

（1）系统的可靠性和稳定性。由于系统的工作环境并不是一成不变的，因此在设计时要对系统的电磁兼容性、故障诊断与处理、软硬件的冗余度等问题进行考虑，确保系统能够稳定可靠的运行。

（2）系统使用和维护的简便性。系统的人机交互界面要良好，操作人员通过简单的操作就能够实现所需功能，并且系统的维护要简便。此外，系统要具备良好的故障诊断与处理程序，以便系统发生故障时能够及时被发现和处理。

（3）系统功能的模块化。由于系统所要实现的功能比较复杂，因此在设计时可以采取模块化的方式，将特定的功能交由不同模块来完成，然后将这些功能各异的模块组合成完整的系统。

35 kV 变电站综合自动化后台监控系统从层次上可以分为现场控制级、监控级、管理级3 层，现场控制级用于直接与现场各类装置相连，执行诸如运行数据采集等操作 ；监控级用于监视系统的各个单元，并管理系统的所有信息，主要包括：优化控制、协调控制、系统运行监控 ；管理级计算机位于整个自动化系统的顶端，通常具有很强大的处理能力。

35 kV 变电站综合自动化后台监控系统的总体架构如图1 所示，整个系统由应用服务器模块、系统主控模块、监控服务模块、后台数据库模块、通用报表工具模块、通用图形分析工具模块及通信管理模块等几个部分构成，各部分具有如下联系 ：作为整个系统的启动模块，监控服务模块实施对系统主控模块、应用服务器模块及监控服务模块的再启动，并通过通信管理模块来对这3 个模块进行实时监控 ；由监控服务模块再启动后，系统主控模块通过通用图形分析工具模块来实现各类图形画面的再编辑，并且通过通信管理模块将下行命令进行发送 ；由监控服务模块再启动后，系统主控模块通过通用图形分析工具模块来实现实时数据和历史数据的图形方式分析打印，并可以自定义、显示和编辑用户所需的各类报表 ；通过应用服务器模块，系统主控模块、通用报表工具模块、通用图形分析工具模块及通信管理模块可以对后台数据库模块进行访问以获取所需数据。

系统的工作模块

35 kV 变电站综合自动化后台监控系统的工作模块具体如下。

（1）当处于正常监控运行时，系统执行如下功能，将现场采集到的各类实时数据经下位机及保护测控单元传输通信管理模块，对接收到的现场实时数据进行相应的处理，处理后的数据经通信管理模块存储到后台数据库模块，各类数据以图形的形式展示给现场运行人员，便于现场运行人员对35 kV变电站的运行状况进行方位掌握。如果需要，各类数据可以经报表打印模块完成定时打印日报表和月报表。

（2）当有需要时，经管理员发布的命令通过通信管理模块与下位机取得联系，从而执行各类设备的远程操控。

（3）当发生故障时，现场运行人员会从图形显示模块中获得相应的报警信息，以便及时对故障进行处理，确保系统的平稳运行。

35 kV 变电站综合自动化后台监控系统的数据源是各类现场实时数据，这意味着下位机及保护测控单元的数据采集、通信管理模块的数据传输、后台数据库的数据存储等是系统运行的基础。

基于角色的权限设置

当不同用户登录到35 kV 变电站综合自动化后台监控系统时，因用户角色的差异，系统将显示不同的功能菜单界面，这样确保用户只能访问具备权限的功能。例如当一个用户角色改变时，管理员只需去掉用户当前角色并加入新角色，这会提高系统的处理效率且实现技术比较简单，由管理员执行即可。而系统在设计时，对用户的管理将使用户控件控制用户权限， 它的基本思想是 ：根据 RBAC（角色访问控制）的基本原理， 给用户分配一个角色，每个角色对应一些权限值，显示网页时， 根据权限值动态加载用户控件。

 

3.安科瑞变电站综合自动化系统产品介绍与选型

 

系统功能
 

（1）实时监测
 

Acrel-1000变电站综合自动化系统，以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。

 

2）报警处理
 

监控系统具有事故报警功能。事故报警包括非正常操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号；预告报警包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量或温度量越限等。

1） 事故报警。事故状态方式时，事故报警立即发出音响报警（报警音量任意调节），操作员工作站的显示画面上用颜色改变并闪烁表示该设备变位，同时弹窗显示红色报警条文，报警分为实时报警和历史报警，历史报警条文具备选择查询并打印的功能。

事故报警通过手动，每次确认一次报警。报警一旦确认，声音、闪光即停止。

次事故报警发生阶段，允许下一个报警信号进入，即次报警不覆盖上一次的报警内容。报警处理具备在主计算机上予以定义或退出的功能。

2） 对每一测量值（包括计算量值），由用户序列设置四种规定的运行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分别定义作为预告报警和事故报警。

3） 开关事故跳闸到指定次数或开关拉闸到指定次数，推出报警信息，提示用户检修。

4）报警方式。

报警方式具有多种表现形式，包括弹窗、画面闪烁、声光报警器、语音、短信、电话等但不限于以上几种方式，用户根据自己的需要添加或修改报警信息。

 

3）调节与控制
 

操作员对需要控制的电气设备进行控制操作。监控系统具有操作监护功能，允许监护人员在操作员工作站上实施监护，避免误操作。

操作控制分为四级：

一级控制，设备就地检修控制。具有优先级的控制权。当操作人员将就地设备的远方/就地切换开关放在就地位置时，将闭锁所有其他控制功能，只进行现场操作。

二级控制，间隔层后备控制。其与第三级控制的切换在间隔层完成。

三级控制，站控层控制。该级控制在操作员工作站上完成，具有远方/站控层的切换。

四级控制，远方控制，优先级。

原则上间隔层控制和设备就地控制作为后备操作或检修操作手段。为防止误操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即选择、返校、执行，并在站级层设置操作员、监护员口令及线路代码，以确保操作的安全性和正确性。对任何操作方式，保证只有在上一次操作步骤完成后，才进行下一步操作。同一时间只允许一种控制方式。

纳入控制的设备有：35kV及以下断路器；35kV及以下隔离开关及带电动机构的接地开关；站用电380V断路器；主变压器分接头；继电保护装置的远方复归及远方投退连接片。

定时控制。操作员对需要控制的电气设备进行定时控制操作，设定启动和关闭时间，完成定时控制。

监控系统的控制输出。控制输出的接点为无源接点，接点的容量对直流为110V（220V）、5A，对交流为220V、5A。

 

 

 

4）用户权限管理
 

系统设置了用户权限管理功能，通过用户权限管理能够防止未经授权的操作系统可以定义不同操作权限的权限组（如管理员、维护员、值班员组等），在每个权限组里添加用户名和密码，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

 

系统硬件配置

4.结束语

本文针对35 kV 变电站需要实现综合自动化管理的现实情况，以能实现控制、保护、测量、通信等功能相结合的综合系统为出发点，依据国家相关标准和变电站企业需求，开发了3 层结构的后台监控系统，该系统响应速度快，数据传输可靠，控制精度高，并且易于管理，具有较高的技术水平和商业推广价值。