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開關(guān)站后臺(tái)監(jiān)控

1.需求分析

       在城網(wǎng)中的負(fù)荷密集區(qū)，大多建有開閉所(開關(guān)站)，再從開閉所直接到用戶供電。開閉所是配電網(wǎng)底層基本的單元，電壓等級(jí)大多為10KV。對(duì)開閉所進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，是配電網(wǎng)自動(dòng)化的基本功能之一。開閉所的數(shù)字化和智能化是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化的重要一環(huán)。

       電力供應(yīng)是整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)、人民生活的基本保證之一。提供持續(xù)不斷的電力供應(yīng)服務(wù)和提高運(yùn)營(yíng)成本是一對(duì)相互矛盾的問題。開關(guān)站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)方案幫助電力維護(hù)部門進(jìn)一步解決開關(guān)站高效維護(hù)、統(tǒng)一管理方面、遠(yuǎn)程監(jiān)控的問題。

      電力企業(yè)為保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)作和集中管理，已對(duì)遠(yuǎn)程的開關(guān)站建立了“四遙”系統(tǒng)，即遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)。開關(guān)站綜合系統(tǒng)通過電力通訊網(wǎng)絡(luò)把開關(guān)站的現(xiàn)場(chǎng)情況，包括場(chǎng)景、溫度、濕度等信息集中到電力監(jiān)控中心，便于管理和指揮排除故障。

      集成化高: QTouch電力監(jiān)控系統(tǒng)具備各種連接接口，可實(shí)現(xiàn)與開關(guān)站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等的連接、也可與MIS、EMS、SCADA等系統(tǒng)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(xié)議的綜保、電表、傳感器或遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，所有遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)集中到一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，便于分析管理；

      分布式系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理：采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，所有數(shù)據(jù)共享，維護(hù)成本低；支持透過網(wǎng)閘的功能；支持?jǐn)?shù)據(jù)鏡像和系統(tǒng)集群冗余；純分布式的結(jié)構(gòu)平臺(tái)，系統(tǒng)擴(kuò)展十分方便；數(shù)據(jù)庫支持多種數(shù)據(jù)壓縮方式；支持歷史回放，再現(xiàn)歷史，方便查找故障及事故原因；設(shè)備故障預(yù)測(cè)大大提高設(shè)備的可靠性；無限擴(kuò)展的分析工具，有效提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。

2.系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)及支持說明

       開關(guān)站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)可幫助電力部門實(shí)現(xiàn)開關(guān)站的無人值守或者少人值守，從而為推動(dòng)電網(wǎng)的管理逐步向自動(dòng)化、綜合化、集中化、智能化方向發(fā)展提供有力的信息技術(shù)保障。

系統(tǒng)支持說明：

        QTouch電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件是一套專業(yè)性的電力監(jiān)控組態(tài)軟件，它基于多進(jìn)程、多任務(wù) Windows XP/WIN7中文操作系統(tǒng)，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(jiān)控系統(tǒng)；能與第三方通訊支持DDE方式、OPC方式、ODBC接口；支持與能源動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)、分級(jí)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

3.設(shè)計(jì)依據(jù)

系統(tǒng)配置是根據(jù)業(yè)主需求及國家或行業(yè)批準(zhǔn)發(fā)布的相關(guān)產(chǎn)品/系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的。

       GB/T 2887-2011 《計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范》

　　GB/T 13729-2002  《遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備》

　　B50052-2009  《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》

　　DL/T 5430-2009  《無人值班變電站遠(yuǎn)方監(jiān)控中心設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》

　　DL/T 1101-2009  《35kV——110kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)驗(yàn)收規(guī)范》

　　DL/T 634.5101-2002  《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng) 第5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)》

　　DL/T 634.5104-2009  《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)第5-104部分:傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議集的IEC60870-5-101網(wǎng)絡(luò)訪問》

　　Q/GDW213-2008  《變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工廠驗(yàn)收管理規(guī)程》

　　Q/GDW214-2008  《變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收管理規(guī)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(tǒng)通用圖形符號(hào)》

　　GBJ232-82《電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》

　　GA16796-97《安全防范報(bào)警設(shè)備安全要求和實(shí)驗(yàn)方法》

4.綜合功能

　　開關(guān)站后臺(tái)監(jiān)控平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)以下三大綜合功能：

　　1)面向報(bào)警聯(lián)動(dòng)的協(xié)同指揮調(diào)度

　　整個(gè)系統(tǒng)前端發(fā)生報(bào)警，同時(shí)傳輸至各級(jí)監(jiān)控中心，在報(bào)警點(diǎn)所在的地理位置高亮閃爍，進(jìn)而標(biāo)示出控制區(qū)，報(bào)警點(diǎn)會(huì)按照預(yù)先設(shè)定好的預(yù)置位定位到相應(yīng)的區(qū)域。

　　2)面向資源共享的綜合指揮調(diào)度

　　監(jiān)控系統(tǒng)可匯接各種監(jiān)控資源，各平臺(tái)之間也能夠全面互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多種跨區(qū)域各類監(jiān)控資源的有效共享，實(shí)現(xiàn)所有機(jī)構(gòu)的上下級(jí)調(diào)用和協(xié)同作戰(zhàn)，完成聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下的級(jí)聯(lián)管理、權(quán)限管理、控制管理以及應(yīng)用管理等能力，為各相關(guān)職能部門和各級(jí)決策、指揮調(diào)度、qu證提供及時(shí)、可靠的信息，確保電力開關(guān)站的安全可靠性。

　　系統(tǒng)按照“數(shù)據(jù)融合、設(shè)備融合、系統(tǒng)融合”的原則，制訂基于控制機(jī)制的系統(tǒng)接口規(guī)范和XML數(shù)據(jù)交換格式，可以將客戶各類現(xiàn)有管理子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)整合到平臺(tái)下，支持多種型號(hào)的多個(gè)設(shè)備，每種設(shè)備通過注冊(cè)模塊來連接上平臺(tái)，可將不同時(shí)間、不同廠商、不同硬件環(huán)境、不同軟件環(huán)境下建成的各子系統(tǒng)按照統(tǒng)一系統(tǒng)接口規(guī)范，平滑地接入平臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與第三方系統(tǒng)的無縫集成，便于客戶對(duì)原有系統(tǒng)的改造和升級(jí)。

　　3)面向網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的遠(yuǎn)程指揮調(diào)度

　　武漢舜通智能提供的開關(guān)站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)是通過利用服務(wù)器目錄管理形成各級(jí)服務(wù)器的互相訪問。同時(shí)支持單點(diǎn)雙機(jī)熱備份、上下級(jí)互備份和支持冗余錄像，保障數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全。分布式多轉(zhuǎn)發(fā)中心架構(gòu)，zui大限度的分?jǐn)偩W(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，避免網(wǎng)絡(luò)瓶頸和擁塞，配合中繼轉(zhuǎn)發(fā)模式，支持應(yīng)用層路由優(yōu)化，限制無效網(wǎng)絡(luò)流量的產(chǎn)生。

　　在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上，各級(jí)管理部門的指揮中心可協(xié)同完成各類突發(fā)事件的跨區(qū)域處置；同時(shí)也將指揮中心指揮調(diào)度的功能通過專網(wǎng)或Internet延伸到各級(jí)主管的桌面，便于隨時(shí)掌握各類突發(fā)事件的信息、處置過程、處置結(jié)果，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指揮調(diào)度，真正實(shí)現(xiàn)指揮中心的“網(wǎng)絡(luò)化、桌面化、可視化”。

　　5.工程設(shè)計(jì)原則

　　5.1有效提高電力系統(tǒng)的監(jiān)督監(jiān)管工作

　　對(duì)整個(gè)開關(guān)站的“運(yùn)、維、監(jiān)”管理，要求更為有效的提高，從而利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，迫切適合建立一套遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控智能化的綜合平臺(tái)。

　　5.2良好的擴(kuò)充性

　　考慮到工程的實(shí)際情況，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，我們充分考慮了系統(tǒng)增容的可擴(kuò)充性：系統(tǒng)設(shè)計(jì)均采用模塊化結(jié)構(gòu)，所有設(shè)備管理主機(jī)均可擴(kuò)容，以后系統(tǒng)增容時(shí)，只需直接將管理設(shè)備與系統(tǒng)進(jìn)行連接，不需對(duì)線路進(jìn)行改造；系統(tǒng)主機(jī)均采用大容量產(chǎn)品，為將來的擴(kuò)充保留充分的冗余空間和設(shè)備接口。

　　5.3系統(tǒng)的可操作性

　　設(shè)備齊全、功能完善、綜合管理、便于維護(hù)、操作簡(jiǎn)便且易于掌握。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要求在操作人員與設(shè)備之間建立起友好的界面，使操作者無論對(duì)系統(tǒng)的設(shè)置還是日常運(yùn)行，通過鍵盤進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作即可完成，即使對(duì)沒有接觸過此類設(shè)備的操作者，只需稍加培訓(xùn)，即能掌握一般操作。

　　5.4系統(tǒng)的安全性

　　雷電發(fā)生時(shí)將產(chǎn)生強(qiáng)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(duì)系統(tǒng)的防雷擊方面，我們?cè)O(shè)計(jì)采取：所有設(shè)備額外供電，配備UPS電源，防止雷擊發(fā)生時(shí)超高壓強(qiáng)電流通過強(qiáng)電系統(tǒng)破壞弱電系統(tǒng)；所有設(shè)施保證良好接地，當(dāng)強(qiáng)電流通過時(shí)可以分散電流，室外可安裝避雷針。

　　6.1系統(tǒng)架構(gòu)

　　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(tǒng)。用戶界面層針對(duì)不同的用戶提供了不同的用戶應(yīng)用界面。用戶界面層從功能上包括了開關(guān)站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)主界面、系統(tǒng)接線圖、現(xiàn)場(chǎng)布局圖 報(bào)警管理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)報(bào)表、歷史報(bào)表等幾個(gè)方面；從表現(xiàn)形式上，包括了C/S應(yīng)用。

　　6.3設(shè)備接入層

　    設(shè)備接入層主要負(fù)責(zé)前端設(shè)備接入與控制，主要由以下幾種組網(wǎng)方式:

　　1)標(biāo)準(zhǔn)模式

　　適合保護(hù)安裝比較集中的場(chǎng)合，裝置與監(jiān)控計(jì)算機(jī)距離均不超過300米。這種組網(wǎng)方

　　簡(jiǎn)單可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，便于擴(kuò)展，是目前采用普遍的組網(wǎng)方式。

　　2)光纖星型以太網(wǎng)

　　光纖星型以太網(wǎng)適用于面積大、分散的供配電系統(tǒng)，比如大型廠區(qū)、商業(yè)廣場(chǎng)的智能配電系統(tǒng)，包含一個(gè)總降變電站或開閉所以及多個(gè)10kV的變電所。為了提高系統(tǒng)可靠性，站級(jí)控制層以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線都可以采用雙網(wǎng)冗余設(shè)計(jì)。

　　3)光纖環(huán)網(wǎng)

　　和光纖星型以太網(wǎng)一樣,光纖環(huán)網(wǎng)也適用于大面積的分散的配電網(wǎng)絡(luò)，尤其適用于高速公路、地鐵、隧道監(jiān)控這樣的直線型分布的智能配電系統(tǒng)。

　　7.1平臺(tái)特點(diǎn)

　    各個(gè)技術(shù)子系統(tǒng)完成不同范圍內(nèi)的任務(wù)，各子系統(tǒng)的信息經(jīng)過集成的鏈路，采集到開關(guān)站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中后，由系統(tǒng)完成開關(guān)站監(jiān)視功能。監(jiān)視全市范圍內(nèi)的電力安全態(tài)勢(shì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)向管理中心報(bào)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(guān)的各種信息。

　　7.2開關(guān)站站儀器儀表狀態(tài)監(jiān)控

　　監(jiān)控裝置包括以下幾個(gè)模塊：通信模塊（通訊管理機(jī)）、遙測(cè)模塊（多功能電能表、狀態(tài)顯示儀）、遙信模塊（微機(jī)保護(hù)）、遙控模塊（微機(jī)保護(hù)）、。

　　通信模塊提供一個(gè)以太網(wǎng)接口，在主控模塊的控制下與本地監(jiān)控中心的通信服務(wù)器通信。還提供4個(gè)RS232/422/485接口，用于與其它的系統(tǒng)通信，如微機(jī)保護(hù)、狀態(tài)顯示儀、多功能電表）等。

　　遙測(cè)模塊主要采集模擬的量包括：開關(guān)站工作電流、工作電壓、相位角、有功功率、無功功率、功率因數(shù)。

　　遙信模塊主要采集開關(guān)量，主要包括電源跳閘、合閘、各種開關(guān)的通斷、設(shè)備的投入與推出、進(jìn)水告警、門窗開關(guān)狀態(tài)告警、門禁系統(tǒng)告警、強(qiáng)行闖入告警、消防系統(tǒng)報(bào)警等等。遙信模塊還可以用來測(cè)量電網(wǎng)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(tǒng)融入監(jiān)控系統(tǒng)中去，用戶只要接上數(shù)字?jǐn)z像頭就能工作。

　　主控模塊完成對(duì)系統(tǒng)的控制，它由一個(gè)高速的CPU zui小系統(tǒng)，系統(tǒng)有SDRAM,FLASH，采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算、判斷和控制;用戶可以用超級(jí)終端進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和設(shè)置。

　　系統(tǒng)規(guī)模：

　　提供多路的集成、32路遙信量、遙測(cè)量和遙控接口。一路以太網(wǎng)接口, 還提供4個(gè)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(shí)內(nèi)部的系統(tǒng)在外接UPS可以維持系統(tǒng)工作2小時(shí)以上。在一條網(wǎng)絡(luò)線路被中斷后，另外一路GSM短信機(jī)會(huì)通過報(bào)警通道立即告警。

　　7.3監(jiān)控工作站

　　采用LENLOVO PC，操作系統(tǒng)采用windows server 2003或者 Win7,軟件在至少一臺(tái)單獨(dú)的計(jì)算機(jī)上24小時(shí)運(yùn)行，它不單記錄，而且還同時(shí)記錄各種告警數(shù)據(jù)，開機(jī)后24小時(shí)運(yùn)行。監(jiān)控軟件與圖像監(jiān)控軟件可以運(yùn)行于同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，比如監(jiān)控工作站；圖像記錄軟件、數(shù)據(jù)記錄軟件、通信協(xié)議軟件、WEB SERVER 軟件運(yùn)行于記錄工作站上。記錄工作站兩臺(tái)互相備份，保證每天24小時(shí)，每年365天，連續(xù)運(yùn)行。

　　在有緊急的告警信息到來時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立即推出告警信息的開關(guān)站的畫面，發(fā)出聲光報(bào)警，可以幫助監(jiān)控人員找出問題，及時(shí)處理。而且可以撥通當(dāng)值人員的手機(jī)或短信通知值班人員。

　　各種數(shù)據(jù)和運(yùn)行日志被記錄于標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫中，支持現(xiàn)有的各種辦公軟件直接生成相應(yīng)的報(bào)表。也給用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)接口，容易嵌入到用戶現(xiàn)有的MIS系統(tǒng)中，組成復(fù)雜應(yīng)用。

　　系統(tǒng)提供接口，可以與設(shè)備管理系統(tǒng)接口，為設(shè)備管理系統(tǒng)提供原始的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。

　　7.4監(jiān)控中心系統(tǒng)功能描述

　?。?）用戶權(quán)限登錄管理

　　(2)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理

　　用就地安裝的微機(jī)保護(hù)裝置和多功能電力儀表，采集各回路的電氣參數(shù)和狀態(tài)量。采集到開關(guān)站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在主界面圖形或者遙測(cè)界面，還可以按照要求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并由此產(chǎn)生各種報(bào)警、各種合格率的統(tǒng)計(jì)計(jì)算等

　　管理中心對(duì)每個(gè)無人值守開關(guān)站進(jìn)行遙測(cè)，每十分鐘進(jìn)行一次數(shù)據(jù)記錄。

　　管理中心對(duì)無人值守開關(guān)站進(jìn)行遙測(cè)主要參數(shù)如下：

　　①遙測(cè)無人值守開關(guān)站的煙感、溫感、濕度的上限參數(shù)，下限平均參數(shù)及異常報(bào)警參數(shù)與時(shí)間。

　?、谶b測(cè)無人值守開關(guān)站的主供電系統(tǒng)的交流的電壓，備用供電系統(tǒng)的電壓，交流供電流的上限參數(shù)，下限平均參數(shù)及異常報(bào)警參數(shù)時(shí)間。

　　③遙測(cè)無人值守開關(guān)站的直流供電系統(tǒng)中電壓、電流的上限參數(shù)，下限參數(shù)及異常報(bào)警參數(shù)與時(shí)間。

　　④遙測(cè)無人值守開關(guān)站的各種設(shè)備工作狀態(tài)。正常與否，發(fā)生報(bào)警的次數(shù)與時(shí)間。

　　(3)事件報(bào)警及時(shí)通知

　　將遙測(cè)越限、正常遙信變位、事故變位、SOE、保護(hù)信息、遙控記錄、操作記錄等信息集中統(tǒng)一管理，激發(fā)事件記錄分類別進(jìn)行記錄。重要報(bào)警信息，如事故報(bào)警、保護(hù)動(dòng)作等隨時(shí)彈出文字顯示、即時(shí)打印，并語音通知或者立即短信通知當(dāng)值人員趕往現(xiàn)場(chǎng)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(duì)象的顯示畫面上進(jìn)行，具有操作人、口令、權(quán)限和多重內(nèi)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?？刂萍?jí)別由高到低依次為就地、站內(nèi)監(jiān)控、遠(yuǎn)方調(diào)度。三種控制級(jí)別相互閉鎖，同一時(shí)刻只允許一級(jí)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(fù)荷曲線圖、餅形圖、表計(jì)圖、趨勢(shì)圖和表格功能。畫面種類包括主接線圖、操作顯示、組態(tài)顯示、報(bào)警及各種表格顯示及有關(guān)打印。軟件把采集的各種數(shù)據(jù)以數(shù)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(jī)界面。

　　(6) 統(tǒng)計(jì)、報(bào)表和打印功能

　　本開關(guān)站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的圖像壓縮算法，可以在計(jì)算機(jī)硬盤上長(zhǎng)時(shí)間記錄。被存放于一個(gè)文件中。有關(guān)的信息存放在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中，這樣用戶可以按照各種查找條件進(jìn)行的查找。

　　各種告警信息也分類記錄于各種數(shù)據(jù)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(gè)固定的可以設(shè)置的時(shí)間間隔，就記錄一次系統(tǒng)的各種信息，目的是為了生成各種日?qǐng)?bào)，也是開關(guān)站運(yùn)行情況的記錄。

　　系統(tǒng)還提供系統(tǒng)運(yùn)行的各種日志文件。日志文件是只讀的。日志可以分類統(tǒng)計(jì)。日志文件包括的內(nèi)容：系統(tǒng)的運(yùn)行與退出、監(jiān)控裝置的運(yùn)行與退出、所有的撥號(hào)記錄、用戶登錄與推出、網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況記錄等等。

　　報(bào)表可以導(dǎo)出生成日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)、年報(bào)。能夠分類統(tǒng)計(jì)各種告警信息、遙測(cè)信息和在線打印，生成報(bào)表或數(shù)據(jù)庫，供人工分析設(shè)備的運(yùn)行性能。