计算机监控系统 11页

构架数字电网创建精确控制PowerNet计算机监控系统HMI和SCADA系统的全面解决方案广东普瑞电力控制系统设备有限公司GDEPRIPowerControlSystems&Equipments，LTDTEL:(020)85570649/(020)85570651FAX:(020)8555390511PowerNetV5.10\n构架数字电网创建精确控制PowerNet计算机监控系统HMI和SCADA系统的全面解决方案1概述PowerNet系统的任务，主要完成变电站的运行监视、操作控制和维护管理工作，其功能包括数据采集与处理、图形数据显示、报警处理、历史数据归档和检索、趋势显示、报表生成和打印、操作控制等。根据变电站实际运行需要，还可以选择提供五防闭锁和操作票控制功能、自动无功电压控制（VQC）、事故追忆等应用软件。PowerNet系统系统采用了国际上先进的计算机技术。该系统包括一台或多台服务器、工作站、打印机、网络通信集成器或交换机等设备。系统采用分布式体系结构，系统的不同模块可分布运行于网络的任意一台计算机上，支持双机冗余、双网冗余等。PowerNet计算机监控系统是以WindowsNTServer为平台，采用分布式客户机/服务器（client/server）体系架构模式，数据库服务器采用大型数据库MSSQL_Server2000的一套专门面向电力系统和工业应用的HMI和SCADA系统。PowerNet系统的实时数据库管理系统具有快速的响应速度，能很好地满足电力系统实时性的要求；其完善的数据库定义、查询工具和良好的用户界面，使用户能够灵活方便地对数据库进行离线或在线的修改、扩展和定义。PowerNet历史数据库采用面向对象的SQL_Server数据库管理系统，其强大的功能和快速的数据处理能力，使得用户在数据查询、报表制作、资源共享及其它各种应用中更加快捷、实用。同时提供API接口，使用户能在自己开发的应用快速访问实时数据。PowerNet系统具有友好的人机界面和完善的图形数据处理功能，其操作方式灵活、简单，全中文界面的图形处理系统，使得操作人员可以在屏幕上实现图形的任意缩放、平移、导航及各种监视、操作、修改和定义功能。PowerNet采用Windows98、WindowsNT/2000/XP系统平台并遵循开放性的标准，其硬软件可以方便地进行升级和扩展。该系统强大的网络通信能力和完备的通信协议库，使得PowerNet能与其它MIS、EMS、DMS等系统的进行连接并实现资源共享。2系统特点-PowerNet系统通过提供数据采集及处理、监视及控制等特性，可实现在站内、远方的移动操作控制和图形数据显示报警、数据处理以及对各类连接到变电站监控制系统的设备进行组态和管理等功能。按照用户的要求，还可以提供五防闭锁、无功电压控制、操作票系统、事故追忆等功能。-PowerNet系统运行于的Windows2000操作系统，其具有的占先式、多任务和多线程的优点，可提供事件驱动处理能力，达到高性能及高可靠性。11PowerNetV5.10\n构架数字电网创建精确控制-PowerNet系统采用的客户机/服务器（Client/Server）分布式体系结构，针对服务器端的数据处理和客户端的数据、图形应用分别进行优化，相同的配置可以获得更高的性能。全部的数据库均采用Client/Server体系结构，彻底解决了数据一致性的问题。-PowerNet系统的硬件为单网或双网配置，可采用光纤或双绞线为传输介质。采用双网、双机、双电源的冗余配置的系统，在发生故障时可进行自动切换，保障系统的不间断运行。应用软件功能模块可以安装在多个节点机上，实现系统功能的热备用，提高了系统的可靠性。-PowerNet系统的开放式结构，使其可以与通用应用软件和用户应用程序相结合。它可以按开放系统的标准提供Ethernet、ISDN、ATM、X.25等通信接口，它支持TCP/IP/DNP、IEC-60870-5-101/104等通信协议，可以通过局域网或广域网与各级电力公司的调度自动化系统和信息管理系统联接，实现统一的企业管理信息系统。-PowerNet系统具有远程维护和远程诊断功能，可实现异地对系统进行维护、调试、故障排除等。1应用功能1.1数据采集与处理功能1.1.1实时数据采集及处理功能通过间隔单元，PowerNet系统采集来自CT、PT、配电装置保护、直流系统、所用电系统等生产过程的模拟量、数字量、脉冲量及温度量等，对所采集的输入量进行数字滤波、有效性检查、工程转换、故障判断、信号接点抖动消除、电度计算等加工，从而产生可供使用的电流、电压、有功功率、无功功率、电度、功率因数等各种实时数据，供数据库更新。4.1.2历史数据处理及趋势分析功能l所有的实时数据，电能数据都可选择为历史数据进行记录，历史数据的保留时间是可选的，一般大于两年。l对历史数据进行日，月检索，以趋势图的方式显示且进行分析，并可对历史数据记录库的数据进行库操作。l对任意历史记录数据进行日，月统计，指明该数据在某日、某月的最大值、最小值及出现的时间。l保留告警事件（开关变位、线路越限、电压越限、周波越限）、保留SOE事件，保留时间可以任意选择，最少一年。可以按日、月检索，并可对所有保留的事件进行回放、打印。l对历史数据库一年中任意一天的数据进行浏览、回顾打印。历史数据的存取简单方便，可在MIS11PowerNetV5.10\n构架数字电网创建精确控制系统顺利存取。新系统将原由系统的历史数据、事件记录完整地转换过去，以便检索。系统管理人员可以方便地在智能终端在线或离线利用数据库应用程序来重新生成数据库。l遥控流水记录。对于遥控流水记录，指明操作员、操作对象、执行结果等信息。1.1.1电能采集及处理功能l能处理RTU脉冲电量、系统积分电量以及通过FAXMODEM接收电量采集终端的电量数据。l按每5分钟、15分钟、1小时时段对电能进行累计。l对电能任5分钟时段的电能进行检索，修正。l对电能的存档数据可曲线、棒图等显示。l电能日、月报，显示、打印。l按用户具体要求，提供电能分时计费处理。1.2计算及统计功能PowerNet系统对实时数据进行统计、分析、计算，例如通过计算产生电压合格率、有功、无功、电流、总负荷、功率因数、电量日/月/年最大值/最小值及时间、日期、负荷率、电能分段累计值、数字输入状态逻辑运算值等，设备正常/异常变位次数并加以区分等，并提供一些标准计算函数，用来产生用户可定义的虚拟测点进行平均值、积分值和其它计算统计。PowerNet系统提供的计算及统计功能如下：l功率总加、电能总加计算。l24小时（5分钟时段、小时段）最大、最小、平均；月最大、最小、平均；年最大、最小、平均值（及其出现的时间）。l日高峰电能、低谷电能、腰荷电能、总电能；月高峰、低谷电能、总电能；年高峰、低谷电能、总电能及分时电能记费。l负荷率计算、cosΦ计算、高峰、低谷月合格率统计、低谷、高峰平均值（用户可以自行定义某一时间并进行修改）电流、比率计算。l电压、线路、周波异常告警持续时间统计及电压合格率统计。l供电可靠功率统计（照明保证率）。l电容器投切率统计（可用率统计）。l开关跳闸次数统计（按保护动作分类统计）。l500KV、200KV、35KV、10KV线路均方根电流及供电时间、供电量（有日、月数据），均方根电流值小数点保留两位。l关口平衡计算。其它辅助计算等。1.3图形处理功能PowerNet11PowerNetV5.10\n构架数字电网创建精确控制系统人机系统画面所显示的图形可以无级嵌套缩放、平移；当图形太大时，导航功能可以快速定位到某一点。回放功能可以以事件记录作为触发条件，去显示历史某一时刻的工况及状态。与工业电视（摄像）图像系统的链接，使无人操作变电站的功能得到了进一步的加强。l行政地理图、系统主接线图显示，可缩放、平移，并有设备运行工况及数据显示。MDI环境设计的多画面同时在一屏幕显示。l厂站主接线图的显示状态包括：负荷数据显示；开关、刀闸状态显示；潮流动态显示；母线带电及挂牌显示；报警状态闪烁显示及告警音响。画面调用及告警画面自动切换。调用各设备的额定参数描述及动态参数状态。l各个工作站使用各自的主画面（工程师、调度、远动、用电、三电、生技、计划）。能建立和定义各自的主画面以及画面索引。l趋势图及棒状图显示，一坐标多曲线及可变的时间跨度，可以显示历史趋势及实时趋势，并可组合周波、计划。曲线上标有最大值，最小值，平均值，峰谷差等，计划曲线能带状显示（带宽度百分比可设定）。并能根据电力市场考核要求进行修改。l数字显示方式多种多样，可以有数字式、指针式、棒状图等，遥控方式可以选择返校执行式或直接执行式且可选择是否口令执行。遥调执行可选择直接设定值、步动设定值、标尺滑动设定值。l可以监视系统运行。监视各工作站运行状况及系统RTU目前运行状态。l显示一览表，指明各厂站RTU遥测、遥信、电能的状态。能够定义各厂站的参数属性。l显示各厂站的未复归信号状态表。1.1报警处理功能PowerNet系统的报警处理分二种方式：一种是事故报警，另一种是预告报警。事故报警包括非操作引起的断路器跳闸和保护装置的动作信号；预告报警包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量越限/复限、计算机站控系统的各部件、间隔层单元的状态异常等。1.1.14.4.1事故报警-事故状态发生时，公用事故报警器立即发出音响报警，在CRT画面上用颜色改变和闪烁表示该设备变位，同时显示红色报警条文，打印机打印报警条文，数据转发装置向远方控制中心发送报警信息。-事故报警通过手动或自动方式确认，每次确认一次报警，自动确认事件可调，报警一旦确认，声音、闪光立即停止，报警条文颜色消失。声音、闪光停止，向远方控制中心发送信息，报警信息保存。-第一次事故报警发生阶段，若发生第二次报警，同样处理，不覆盖第一次。-报警装置可在任何时间进行手动试验，试验信息不予传送、记录。-报警处理可在工作站上予以定义或退出，这种改变可以查询，并予以打印记录。所有事件存入数据库保存，存档时间可以设定，一般不少于一年。-对于开关变位、线路、电压、周波及其他异常状态进行报警，可以选择优先等级以及相应的声音，均能在各显示工作站上推出告警窗口及语句，并伴有语音警告，并指明对象，性质。-11PowerNetV5.10\n构架数字电网创建精确控制对于开关变位事件则推出相应主站画面，其跳闸开关闪烁，同时打印机记录相应的告警事件，线路、电压、周波、关口潮流的越限告警，提示并记录越限值、当前值及越限时间。1.1.14.4.2预告报警预告报警发生时，其处理方式除与事故报警处理相同外，音响和提供信息颜色应区别于事故报警，并可有选择地向远方发送信息。1.2打印记录功能PowerNet系统的打印记录功能是指计算机站控系统通过打印机将各种要求的信息按制定的格式输出到打印纸上。其打印记录的内容包括：l报表打印：24小时发电报表（负荷、总加、电压、周波）；24小时发电曲线（有最大、最小、平均、峰谷差）；电能日报，月报；根据历史数据记录用户定制的各种报表。l召唤打印：各画面拷贝；通道运行误码率，RTU运行月报；对历史数据记录库中的任一天、任一月数据进行检索打印；l即时打印：各厂站开关、继电保护动作实时记录；各种越限记录；遥控操作记录；通道运行记录。1.3事件顺序记录功能PowerNet系统可对变电站发生的所有事件，包括开关设备的状态变化、预告信号、事故总信号、继电保护动作信号等，以毫秒级记录下来的先后顺序进行记录和相应处理，以便对整个电网运行状况进行分析，从而提高电力系统运行的可靠性。事件顺序报告文件的内容包括信号名称、动作时间和信号状态（分、合）。对检出的上述事件具备以下处理：-简报在CRT报警信息区显示最新事件。-实时改变画面的画块颜色图符。-发出事故和故障两种颜色图符。-按事件性质分类登录在相应一览表中。-提供人工认可和复归手段，事故调整自动推出画面。-某些事件产生时，启动相关的事故追忆记录。保留全部事件24小时。当天的事件超出一览表存储容量时循环存放。重要事件存盘。11PowerNetV5.10\n构架数字电网创建精确控制1.1数据通信及转发功能PowerNet系统的通信工作站可处理通过以太网连接的和通过串行通道连接的控制系统、RTU、自动装置、数字型继电保护设备，智能电表、SCADA/EMS/DMS系统、MIS系统等，可以处理的通信协议包括：⑴网络通信协议：TCP/IP/DNP，IEC870-5-104。⑵串行行通信协议：DNP，IEC870-5-101/103，ModBus,CDT,SC1801等。在网络通信中，可以选择双主网（数采和保护）、双网冗余、单网的结构。该系统提供的数据通信及转发功能包括：-对于厂站RTU的数据类型，包括遥信、遥控、遥测、遥调、电能、计划数据、虚拟遥测、虚拟遥信、有载调压开关、设备等的属性及指标可在线集成定义，每站处理容量只受规约的限制。-记录、统计各厂站的通信中断时间、误码率、运行率，且具备告警功能。设置及记录安全运行天数。-向上级调度的转发功能，转发数据定义简单、方便，于修改。-接收上级调度通过FAXMODEM下发负荷计划值、关口值、遥信等实时数据，据预定参数自动生成本地区计划值。-系统并根据用户要求，提供上下行主备通道的自动切换，且主备通道可选不同的波特率，数采工作站可自适应。1.2控制和操作闭锁功能1.2.1操作控制和后备手动控制功能1.2.1.1操作控制功能操作控制是指运行人员在主控制室工作站调出操作相关的设备图后，通过操作键盘或鼠标，就可对需要控制的电气设备发出操作指令，实现对设备运行状态的变位控制。PowerNet系统提供必要的操作步骤和足够的软、硬件校核功能，可以确保操作的合法性、合理性、安全性和正确性。纳入控制的设备包括：-变电站内的所有断路器的分闸和合闸。-变电站内隔离开关的分闸和合闸。1.2.1.2后备手动控制功能当计算机监控系统站级控制层停运时，在就地单元中对变电站站内所有断路器实现一对一的手动控制。11PowerNetV5.10\n构架数字电网创建精确控制上述二种控制方式中，前者属于计算机操作，它与后备手动控制的切换依靠控制柜（间隔层单元）上的切换开关进行。当切换到后备手动控制时，计算机对控制不产生任何作用；当切换到计算机操作时，后备手动控制不产生任何作用。计算机对一台设备同一时刻只能执行一条控制命令，当同时接收到一条以上命令或预操作命令不一致时，将拒绝执行，并给出错信息。每个对象只允许以一种方式进行控制。1.1.1自动电压控制（VQC）功能无功电压的控制和调节是变电站控制电能质量和保证系统稳定的一个重要技术措施。通过对电力系统无功设备投切控制、变压器分接头的调节保证用户电压在规定范围内，是电力系统自动装置的主要任务之一。PowerNet系统提供的无功电压控制软件，可以有效地对变电站的无功电压进行监视，并通过对调节变压器有载调压开关和投退电容器、电抗器实现对无功电压的自动控制。PowerNet系统的自动电压、无功控制方式，其间隔层的相关数据采集、控制均由间隔层测控装置实现。变电站集中自动电压、无功控制根据变电站的规模及用户的不同要求，可提供以下三种方法实现：-通过在系统后台独立设置的一体化工控机的专用工作站实现，此工作站与监控网络相连，通过网络实现对无功补偿设备的投切等控制。-将无功电压控制功能嵌入到监控主单元GD200实现。-在间隔层由GD25多功能智能电子装置实现。当作为无人值守的变电站运行时，在GD200上运行的VQC功能是最可靠的运行方式。1.1.2操作闭锁功能监控系统的操作闭锁，根据闭锁对象的不同可分为三个层次：l变电站层的操作闭锁所有涉及到变电站整体功能的操作闭锁，均由变电站的PowerNet系统来完成，如变电站无功电压控制闭锁，母线操作闭锁，变压器带负荷投切操作闭锁等。l单元控制系统间的操作闭锁单元控制系统之间需要实现的操作闭锁，由单元系统通过变电站通信网络实现操作闭锁。此操作闭锁的实现独立于整个系统，如两条同杆架设线路间的操作闭锁由对应两套单元控制系统（设备）之间实现，对于安全可靠的操作闭锁这是唯一的实现方式。l单元控制系统内部的操作闭锁单元控制系统内部需要实现的操作闭锁，由单元系统内部实现操作闭锁，如出线断路器和刀闸的连锁操作等。变电站监控系统提供的三层操作闭锁方案，可以确保整个变电站的操作闭锁控制的严密性，不会出现由于某台设备的退出导致操作闭锁出现差错，这对变电站来说是至关重要的。变电站监控系统还可以提供采用锁定型继电器实现的硬闭锁条件，实现五防闭锁功能。该系统提供的操作闭锁功能，可以确保变电站的每一项控制操作都是在安全和准确的条件下进行，这是电网安全运行的基本保证。11PowerNetV5.10\n构架数字电网创建精确控制1.1综合管理功能变电站监控系统的综合更弄管理功能，是主要指操作票和一些设备档案的编制和调用。PowerNet系统提供的综合管理功能包括：l安全措施以口令和工作站权限加以双重保护，正确记录操作人、监护人、操作时间以及操作结果等，以便查证。l遥控、遥调做到操作简单，提示信息准确、明了，遥控操作对象能够条件闭锁。l多媒体语音告警，对开关、保护、刀闸等信号按优先等级处理。l对综合自动化变电站的保护报文处理及定值管理功能。l电子操作票的制作及监督执行功能。l向管理网（MIS）提供实时数据，并能与管理网互联，充分发挥其网络作用，达到资源共享。l管理网上的工作站均能切换到实时网，了解实时生产信息便于领导决策。l支持Ethernet计算机局域网及Internet通讯。1.2专家系统功能PowerNet系统提供的变电站运行辅助专家系统的功能包括：-运行操作指导：能对蹈袭典型的设备异常或事故提出指导意见，编制设备运行技术统计表，并推出相应的操作指导画面。-事故分析检索：对突发事件进行分类检索，并尽可能提供相关分析和事故处理意见，以及对典型事故的事故指导画面。-在线设备分析：对主要设备的运行记录和历史记录数据进行分析，提出设备安全报告和检修计划。-自动操作票：根据运行要求自动开列操作票。-仿真培训：提供电气系统有关布置、接线、运行及维护等方面的模拟，通过相应的操作培训画面对运行人员进行离线操作培训。-性能计算及经济分析。1.3在线维护功能维护功能是指变电站负责管理计算机监控系统的工程师通过工作站对该系统进行诊断、管理、维护、扩充等工作。PowerNet系统提供的在线维护功能包括：l各种类型的画面在线编辑功能。l数据库在线生成功能。l各种数字显示方式及动态曲线定义。l各种运行参数及限额在线设置、状态的修改。l设备额定及运行参数的在线设定。lRTU厂站数据的在线定义。lRTU厂站的遥控、遥调设定。11PowerNetV5.10\n构架数字电网创建精确控制l检修、接地标法动态挂接、撤消。l转发信息的定义。l系统日期，时间的设定。l子系统集成平台对已有用电、财务、生技、物资等各子系统，提供集成平台，并完成界面设计。15.PowerNet系统的主要性能指标1.15.1系统精度指标测量量精度：优于0.5%电能量精度：优于1%SOE分辨率：±1ms遥信正确率：>99%控制正确率：>99.99%调节正确率：>99.9%GPS时钟误差：<1msCRT显示分辨率：1280×1024CRT颜色分辨率：256以上1.25.2系统实时性指标CRT画面调用时间：≤2秒开关量变位更新数据库及画面刷新时间：≤1秒模拟量越限、复限数据库及画面刷新时间：≤1秒系统全数据扫描周期：0.5~255秒，用户可调。遥控命令响应时间：<3秒遥调命令响应时间：<3秒网络速率：10Mbps/100Mbps网络出错率：＜10^-121.35.3环境条件环境温度：-5℃～+40℃相对湿度：≤95％(无凝露)电源:AC220V(±20%),50Hz。11PowerNetV5.10\n构架数字电网创建精确控制1.15.4系统可靠性指标系统可用率：99.98％CPU负荷率：正常＜30％故障＜50％MTBF:＞30000小时系统使用寿命：15年11PowerNetV5.10