基于组态软件的智能电网监控系统

吴楚珊 杨娜 张艳莉

摘要：本系统通过分析东莞某会馆大楼的变电站监控系统，结合大楼的具体情况及实际发展需求，利用组态软件设计出智能电网监控系统，能够对所有的模拟量、开关量进行实时和定时数据采集，实现对各个变配电站的“四遥”控制，对大楼所有的电气运行设备的实时状态进行监控等综合功能。

关键词：组态软件;PLC;智能电网;监控系统

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）34-0245-02

Abstract： Through analyzing the substation monitoring system of a guild hall building in Dongguan， combining with the specific situation and actual development needs of the building， this system uses configuration software to design a smart grid monitoring system. It can collect real-time and timing data of all analog and switching values， realize the "four remote" control of each substation and distribution station， and monitor the real-time status of all electrical operation equipment in the building.

Key words：Configuration software; PLC; Smart grid; Monitoring system

現阶段，智能的控制系统需要具备实时反应下位机和中央操作系统，作为企业变配电站的智能操作管理系统，也早已纳入智能电网的监控管理范畴。文中所设计的基于组态软件的智能电网监控系统将供配电系统智能型二次设备的各项功能重新进行优化组合，设计出一种智能的电力监控管理系统。系统能够在主控室通过智能控制组态主界面对大楼的各楼层的变配电室进行远程操作控制，对大楼所有的电气运行设备的实时状态进行监控。

1系统功能

本系统通过分析大楼各变电站的实际情况，综合自动化发展的需求，设计出监控系统的管理方式、运行原则，给出了监控运行的操作规则和运行方式。根据负荷分布情况，将通信的智能管理设备配置到各个变配电室，使得所有通信数据实时上传到上位机。在有功功率和PLC的信号传输上，变压器出线端的有功功率利用智能功率变送器将实时检测到的数据进行传送。同时根据大楼的供配电需求，该智能电网控制系统将自动实现减载，当大楼局部供电不足时，监控系统将会及时显示提醒，下位机控制系统也将自动切断相关的三级负荷。

利用组态软件设计智能电网监控界面，对整栋大楼的变配电站综合监控系统进行优化检测，在界面的设计上，主要包括用组态软件设计出智能电网监控系统的人机交互主界面、系统数据库查询监控界面、打印记录功能、读取各种参数的数据参数界面，并设计出合理的监控系统控制方案。

在该控制系统中，为提高自动控制的有效保护和快速响应性，利用基于TCP/IP通信协议的网络光纤和RS485双绞线双通道传送数据，保证通信的准确性。本系统中装置和仪表除了通过RS485通讯，将有关信息传送到监控主机外，考虑到供电系统可靠性的要求，各装置和仪表也配备专用的通讯线路通道[1]。

2总体结构设计

该监控系统能及时对数据进行采集和处理，对供配电系统中所有的变量如电压、电流、开关变量等数据进行定时采集，对于系统中的模拟量也及时采样，保证监控系统测量的高精度和实时性。另外监控系统也可以在大楼总监控室内对各层的变配电站进行远程监控，实时通信，及时测试和远程调配电能，真正实现“四遥”功能， 对大楼所有电能设备的运行通断状况实时监视控制，及时处理采集数据，报警提醒各种异常事故，同时该智能监控系统也会自动记录和打印各种相关事件，统计并整理打印报表，智能计算管理电量成本等功能。其设计的基本思路和方法如图1所示：

根据大楼负荷的分布情况，将智能通信管理器分别设置在各个变配电室内，实时上传各种通信数据。在各高低压进线电柜、中间联络柜及高低压出线柜的各个回路中安设各种自动监控设备装置，实时监视控制各线路的有功功率、无功功率、电流、电压、功率因数等数据，确保各数据的实时稳定性。[2]

3基于组态软件的界面设计

3.1监控主界面

组态监测控制主界面可以读取变电站中压控制系统图和单线图;显示线路回路中各中低压开关的工作状态以及保护参数;显示中压电参量、平均及峰值曲线和变化趋势图;对中压系统中的各种统计报表进行过滤、选择相关报表并进行打印、显示各个系统的故障状态和每个事故报表等。

监控系统设置不同的操作监控权限，各等级操作管理人员，不同级别的操作工作员也有着各自的密码保护监控功能和操作权益。具有同等或更高一级操作监控权限的管理工作人员只有正确无误输入相应的密码命令时，才能进入相关权限管理界面进行管理控制，如高低压开关的分合，断路器的通断，远程复位保护信号，投切变压器，修改各实时数据等操作控制， 同时所有的操作在改监控系统中也都能够自动生成相关操作记录[3]。

在大楼主监控室内，管理人员可通过控制主屏幕了解各层变配电室的实时状况，并直接进行远程控制操作，通过大楼的控制主机发出操控指令，下位机自动识别校验管理者的密码和操作命令匹配成功后，才能对各个断路器和开关进行分合闸操作。同时监控系统也将对每次的远程控制操作记录下来，如操作控制人员、具体的操作控制时间和相关的作业类型都记录存盘，如图2所示。

该智能控制界面功能强大，可读取各个变配电站的中低压系统图和单线图;同时显示中压开关设备的工作状态以及保护参数;显示各种电量数据曲线和变化曲线趋势图;显示各种数据报表和警报事故报表;及时反应系统的故障，报警状态等。

3.2系统数据库查询界面

同时还可通过监控系统的数据库查询界面，了解查询中低压回路的各项数据参数;系统数据库保存2年的全部运行和事故记录;同时提供系统软件的操作说明书及各类技术文档供用户查询。

3.3打印记录功能

控制中心配备相关打印机，可定时打印出各种故障和事故的语音报警;随时答应系统的运行日志、参数;对历史趋势曲线和各种事件进行记录打印;对拷贝的画面等也可进行打印。

3.4读取各种参数界面

该组态界面可实时显示、读取和设置各中低压断路器、各开关设备的所有保护控制参数;读取各种电参数：电流I、电压U及各种功率等。

4结论

基于组态软件的智能电网监控系统能够减少各级的人员设置，做到省时省力，安全高效处理各种故障报警，同时该系统可扩展性的高，后期也可根据具体情况增减各种线路。该组态监视控制系统还可以及时地对所有的数字量、模拟量、开关断路器等进行数据采集，对各层的变配电站进行远程监控，实时通信，及时测试和远程调配电能等“四遥”功能，实时监控各类电气控制设备的运行状态，同时还具有异常事故报警、事件的详细记录与打印、报表的精确统计、节约电能损耗和经济成本、采集处理各种监测数据等功能[4]。

参考文献：

[1] 马国华.监控组态软件及其应用[M].北京：清华大学出版社出版，2001：112-166.

[2] 霍海锋.面向智能电网的智能电力设备技术与应用[J].电工技术，2010，8（21）：20-22.

[3] 田凡顺.网际组态软件WebAccess在配电网监控系统中的应用[D].西安电子科技大学，2014.

[4] 战胜.基于组态王的变电站综合监控系统设计及应用[D].华北电力大学，2014.

【通联编辑：王力】