基于组态通信系统的电网调度自动化研究

何武林（辽宁铁道职业技术学院，辽宁 锦州 121000）

0 引 言

电网调度自动化系统将采集远程终端（RTU）的实时数据，通过信道传输到调度中心主站，主站依据采集的信息分析电网的运行情况，进而预测负荷和实现自动控制[1]。本文研究了一套软硬件相结合的系统，将组态通信系统应用于电网调度。

1 整体方案设计

基于对铁路变电站与铁路负荷的认识，首先设计了通信网络，将各变电站的数据信号全部传至调度中心，通过组态软件设计显示和分析上传的数据信号，使抽象的数据直观化，利于观察走势并做出判断。

2 硬件系统设计

本系统采用高速双网结构，以保证信息传输的速率和稳定。集中器采用高速以太网交换机，既能与Internet互连或与局域网通信，又可向上和向下交换调度信息。

双网配置可实现热备份功能。网络正常时，系统自动保持负荷平衡。当其中一网络故障时，另一个网络可承担全部的通信负荷。故障网络恢复后，即可实现数据的实时更新。

硬件系统实现各类RTU信息采集与上传，同时执行调度中心的命令。具体的设计部分包括,如图1所示：

（1）通过电压互感器和电流传感器采集电压量、电流量及实时信息。采集的信息包括瞬时电压、有效值电压、瞬时电流、有效值电压、有功值、无功值、开关位置、刀闸状态、继电保护状态、电能量、时间量、设备参数、保护定值、温度和湿度等非电量信息；

（2）将采集到的信号先转换成模拟小信号，再转换成能够通信传输的数字量，然后调制到信息载体上；

（3）在调度中心的平台上将接收到数字信息保存到服务器，并在调度终端将相应的信息显示出来。

图1 硬件设计结构

3 软件系统设计

组态软件内置了专用的驱动程序、数据库、图库控件和报警机制等。该系统具有专业性强、自动化程度高、易使用、高性能和高可靠等特点[2]，可广泛适用于变电站管理系统、各级电力调度系统等电力自动化系统[3]。

使用组态软件建立的工程由工程浏览器、工程管理和画面运行系统三个子系统组成。工程中的各个组成部分可以在工程浏览器中检索到，工程浏览器同时可以虚拟外部设备、构造数据库等。工程浏览器内部配置画面管理系统，它可以创建新工程并对已有工程进行更新和维护。

3.1 实现数据处理功能

状态量处理。组态工程能够准确定位状态量位置，并在状态量位置发生变化时，迅速触发事故报警或提示报警处理，而报警原因和解除方案会实时记录在数据库中。

模拟量处理。每个模拟量必须先转化为工程量，然后存入数据库。告警状态、事故状态或其他状态指示要求分别对应各自限值。模拟量的转化量与各个限值比较，根据比较结果启动相应状态。模拟量超过限值或者复位时，都会启动事故报警或预告报警处理功能。

计算功能。组态工程内置计算处理功能，方便操作人员使用。组态工程同时能处理和显示计算结果，并对计算结果进行校验。

历史数据处理与统计功能。组态工程数据库内置历史数据模块，模块按照设置的周期与时间格式，将所有检测点的实时数据记录下来。基于数据库存储的数据，组态工程提供插件生成报表和趋势曲线。趋势曲线和报表可以选择以年、月、日为基准单位。同时，组态工程支持用户按照自己的意愿定义各种不同时间间隔的累计、最大、最小和平均值等统计报表[4]。

3.2 控制功能

变电站站控制。操作人员使用软件调出相关设备图后，可以操作电气设备，使设备按照预想的方案进行变位。

调度中心控制。调度中心使用组态工程提供的通信功能，可以实现与变电站相同的控制功能。变电站控制和调度中心控制可以同步更新。

3.3 双机切换功能

正常工作时，工程内的服务器与各种装置同时工作，互相备份。这样的冗余设计可以确保数据的可靠性和准确性，即当一个装置故障修复后，最新的数据会自动更新至修复设备上。

3.4 通信功能

组态工程采用多以太网通信，工程内置插件自动识别网络的运行状态，并根据判断结果选择最优的数据传输网络，然后根据限值将状态差的网络以警告形式通知给操作人员，借此确保电网及各变电所监控系统的安全可靠运行。

3.5 画面显示功能

画面采用符合UT、UNIX操作系统的标准窗口颜色、大小，生成图形画面包括主结构接线图、母线状态和其他测量值的趋势图、曲线图、棒图和系统工况图等。图中的画面名称、设备名称和告警提示信息等均可编辑。

3.6 报警处理

事件报警包括开关量报警和模拟量越限报警[5]。报警又分为预告报警和事故报警。当产生报警时，可自动推出报警窗口，列表显示报警信息。在报警窗口中，可完成浏览、筛选和确认等操作。报警产生时，可同时进行声光和语音等报警，可实时打印报警记录，也可随后打印报警信息[6]。

4 结 论

本文设计了基于组态通信系统的硬件平台与软件程序，将各个变电站联网建立通信系统，实现了整个系统间检测量的采集预处理。调度中心可以根据数据与曲线，执行相应的命令，大大提高了工作效率。

[1] 丁书文.变电站综合自动化原理及应用[M].北京：中国电力出版社，2003：10-15.

[2] 电蒲坚.网调度自动化实时信息分析与评估系统的研究[J].科技创新导报，2017，（51）：15-16.

[3] 海 洋.电网调度自动化研究[J].化工管理，2017，（26）：136.

[4] 严盈富.监控组态软件与PLC入门[M].北京：人民邮电出版社，2006：36-38.

[5] 吕少磊.220kV变电站智能化改造方案设计[D].济南：山东大学，2012.

[6] 王士政.电网调度自动化与配网自动化技术[M].北京：中国水利水电出版社，2006：89-92.