智能变电站监控系统设计_谢明博.pdf

第 25 卷第 3 期2023 年 6 月辽宁科技学院学报JOUNAL OF LIAONING INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYVol 25No 3Jun2023文章编号:1008 3723(2023)03 031 03doi:10 3969/j issn 1008 3723 2023 03 008智能变电站监控系统设计谢明博，李润生，金琦，韩朋钰(辽宁科技学院 电气与自动化工程学院，辽宁 本溪 117004)摘要:智能变电站是智能电网中的一个重要环节。为保障智能电网的可靠、安全、智能、经济与环保地运行，需要对智能变电站的智能监控系统进行深入分析和设计。针对变电站监控的需求，文章利用组态王 6 55 设计整个监控系统的总体结构、监控目标和网络结构，建立一个完整的监控平台，并进行系统参数的设置，完成智能变电站监控系统的设计。关键词:变电站;监控系统;组态王中图分类号:TP391文献标识码:A0引言智能变电站监控系统按照数字化、网络化的基本要求，通过系统集成实现信息的输入、存储和输出，实现操作、控制、监视、分析和管理等功能。该设计为了保证系统安全运行设定了用户管理系统，并利用组态软件对整体主接线图进行设计绘制，改造中加入并联电容器组，进行分块化设计，加入其他功能界面，并以此与主接线图中的器件和线路进行连接，实现主变压器电压电流监控，最后将报警系统与通讯系统连接，可以远程报警和传输信号，最终该设计系统使得变电站运行变得更加的可靠。1基于组态王监控主站的设计该变电站监控系统主要利用组态王软件进行系统构建的。首先，该软件具有强大易用的绘图编辑功能，能够提供效果更加逼真且能够体现工业现场复杂情况的画面。通过在图库中选定好相关图形，对其进行双击可在新建的画面中绘制，如图 1 所示，在该图库界面右侧画面绘制的计算机图形和电力图形。其次，拥有灵活快捷的菜单，按下鼠标右键得到上下相关的快捷菜单，此指令方式要比普通的菜单指令更容易操作，大大提高了应用开发者的实际工作效率;最后，它拥有更为强大和更为优秀的扩展功能，组态王 6 55 支持各种视频端采集控制设备，利用其扩展功能进一步加强对变电站各个设备环境信号进行实时监控，并可通过采集控件直接把现场的收稿日期:2023 03 08基金项目:2023 年辽宁科技学院大学生创新创业训练计划项目“新型变电站监控系统的设计与实现”(20231143091)作者简介:谢明博(2003 )，男，湖南邵阳人，辽宁科技学院电气与自动化工程学院学生通讯作者:李润生(1972 )，男，辽宁本溪人，辽宁科技学院电气与自动化工程学院副教授，硕士 研究方向:电气及其智能控制实时图像在监控系统运行画面上进行远程播放1。图 1人机界面图形的绘制2供配电系统的结构设计2 1系统总体结构设计智能变电站内智能联动总体可分为主设备监控系统与辅控子系统/视频监控系统联动、辅控子系统间及其辅控子系统/视频监控系统间联动两大类。一般分为现场采集层、通信网络层和监控管理层三个主要层次，并且通过对集中式、集中分布式、分层分布式这三种结构体系进行横向对比，结合实际情况考虑，最后选择如图 2 所示的分层分布式结构作为整个体系结构。图 2变电站供配电系统分层分布式系统图变电站之间的分级分布，是将变电站的综合自动化系统分成两个层次，即间隔层和站控层。间隔层是根据开关的操作时间来划分的，具有测量、控制、继电保护等多个应用领域，而站控层的内部是一个综合控制、监控、测量和管理的综合控制中心，根据系统变电站单元本身设备的总容量规模特点要求辽宁科技学院学报第 25 卷和本系统的重要负荷的复杂程度需要而选择的由其中至少有一台设备或者有多台的专用控制微机设备组成。一般控制室的这种拓扑式结构的好处在于如果出现局部故障时，不会直接影响其他系统模块的正常工作与运行，方便系统扩展和日常维护，同时随着中国智能网络结构体系的逐步建立发展，在此网络架构基础上，可以加入网络层，基本可分为三层，即变电站层、间隔层和网络层2。2 2主接线图的设计该智能变电站建立了一个相对独立的保护和监测的自动化系统，并实现了综合的保护监测。系统主接线的设计:首先，打开图库，开始调用各种电气器件对系统进行设计与做图，画出两个母线，每个母线各有一个 PT，在母线进行预试时，必须停止工作，这时 I 母的保护仍在工作(由于有低压闭锁作用)，如果保护失压则会出现误动作，这时必须用 II 母 PT来保持两个母线的保护电压;其次，绘制 10 kV 低压端的输电线路，通过与并联电容器组相连接，实现对线路的无功补偿，同时为了给电容器组的内部故障提供保护，应在主接线上增加一个放电线圈，以使电容器群能够快速地将被切断的电荷排出;最后，在变电站线路上设置一个低压放电线圈，这也是一项重要的技术和安全措施，它能更好地防止电容器组重新放电合闸时的起动。由于电容器中还含有大量的电荷，因此会出现二次合闸过电压、短路等危害装置自身的安全问题，可以确保检修作业人员的操作安全3。该主接线图带有二次保护绕组，可分别起到供电力线路一次监控、监测和二次过电压保护等作用，其主接线图如图 3 所示。图 3变电站监控系统主接线图2 3定义变量对于设定好的档位，需要先对其进行升和压降的工作变量进行定义，所以新建一个 IO 变量，变量名称即为档位，而连接设备参数则选择 PLC1，寄存器和数据类型分别为 INCEA17、SHOT，读写属性设为只读，这样变压器档位就会默认从 0 开始，可以手动增加到 17;此外，还需要再增加一个 IO 变量来记录温度变化，变量名称为温度，连接设备可选择PLC1，利用该 PLC 后期可以直接作为一个虚拟的设备来与组态计算机王进行远程通讯，寄存器和数据类型分别为 INCEA30、SHOT，读写属性也默认为只读，这样温度记录的变量会从 0 到 30，具体如下图 4 所示。图 4IO 变量参数的设定3上位机监控系统的设计3 1报警存储采用组态王技术，通过 ODBC 界面保存数据，同时提供 KVADODBGrid 控件，实现了对历史警报的条件查询，并能打印出相应的查询结果。这个关联的资料库可能是 Access 或 SQLServer。首先，进行定义变量 IO，然后设定报警组。双击框图，设置增加报警组，分为电流警报和电压警报，当变量警报窗口定义完毕，建立一个“实时报警”视窗，使用工具箱内的警报控件，在屏幕上完成报警视窗，在此视窗上双击报警设定视窗，将其报警窗口参数设定为“alarm”即可。根据对报警窗口功能的需要我们可以灵活的选择配置，具体的配置方式可以直接参考配置手册或组态王的帮助，但是要注意报警窗口的名称填写，如果该报警的窗口里面没有显示名字，那么说明这个报警的窗口设置为无效设置，然后加入切换画面，退出系统默认的命令语言，告警的窗口设置定义完成后，如果这时输入了操作系统，当警告事件发生时，告警窗口信息就会直接出现显示在告警的窗口名称中4。值得注意的是，报警窗口中显示出的报警信息是存在于用户计算机的系统内存中。如果组态王自动退出程序而同时进入到操作系统，这说明系统原有的告警系统不存在，即不保存历史告警信息5。3 2历史报警信息查询第一步在工程中新建画面“报警信息查询”，第二步在插入控件中选择 KVADODBGrid 控件，接着双击控件进行命名和属性配置，对于数据链接的选择，选择之前定义的数据源，然后进行数据库和数据源的连接，最后还需要创建日历控件，保证每次报警数据都按日期储存起来，通过查阅资料，编写脚本程序，“以下为程序码的编辑图”，将这个脚本程序连接到按钮上，同时加入打印功能，使系统能够对查询23第 25 卷第 3 期2023 年 6 月辽宁科技学院学报JOUNAL OF LIAONING INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYVol 25No 3Jun2023结果进行打印。3 3通讯机制该智能变电站监控系统是基于工业以太网和光纤建立的通信层，使采集到的数据迅速进行传输，使监控系统实现了对变电站的设备和环境进行监控，数据进行采集。组态王将提供一个有大量设备驱动程序，用来作为连接其和外部的系统设备之间实时的远程系统设备通信接口。在实际系统开发运行整个过程期间，组态王还可以在内部的驱动装置界面与其外部的驱动装置之间进行交换，其中包含了它们之间的相关数据文档信息以及通过彼此传送的相关数据消息或指令。组态王系统提供的驱动程序对象通常采用 Ac-tiveX 技术，每一驱动都是一个 COM 对象，这种方式使驱动和组态王构成一个完整的系统，从而将有利于进一步保证整个系统运行时的使用安全可靠性和高效率，因此，组态中王还可以与其他常用类型的工业 I/O 串行总线控制设备直接进行计算机串口控制通讯，本文设计采用 PC 作为一类主站的控制器，二类主站实现数据读写、系统配置和故障诊断等6。4结语智能变电站监控系统基于组态软件对主体部分进行设计，模拟了一种新型监控系统。实现了变电站在该智能系统下正常运行，对变电站状态进行实时监视和预警。发出预警后可以对设备的状态进行确认，在保证电网安全运行的时候，及时排除故障，大大提高了工作效率，实现了由“人操”转变为“机操”，减轻了人员工作压力。在当今科学技术飞速发展的新时代，相信变电站监控系统在未来一定会日渐蓬勃发展。参考文献:1 刘介才 工厂供电 第六版 M 北京:机械工业出版社，2015:45 60 2 盛海华，王德林，马伟，等 基于大数据的继电保护智能运行管控体系探索 J 电力系统保护与控制，2019(22):168 175 3 徐洪彦 基于 PID 电力设备防误控制系统的设计与研究 D 成都:电子科技大学，2012 4 张巧霞，王广民，李江林 变电站远程运维平台的设计与实现 J 电力系统保护与控制，2019，47(10):165 173 5 周元强，陈刚，费益军，等 面向智能运检管理的变电站三维实时监测展示系统开发与应用 J 电网与清洁能源，2018，34(12):41 47 6 伍太萍，程正，叶忠海，等 变电站集中监控数据智能分析研究 J 自动化与仪器仪表，2018(4):42 45Design of Intelligent Substation Monitoring SystemXIE Mingbo，LI unsheng，JIN Qi，HAN Pengyu(School of Electrical and Automation Engineering，Liaoning Institute of Science and Technology，Benxi Liaoning 117004，China)Abstract:Intelligent substation is an important link in smart grid In order to ensure a reliable，safe，intelligent，economical，and en-vironmentally friendly operation of the smart grid，it is necessary to conduct in depth analysis and design of the intelligent monitoringsystem for smart substations In order to meet the needs of substation monitoring，this paper uses KingView 6 55 for designing the over-all structure，monitoring objectives，and network structure of the entire monitoring system After setting system parameters and comple-ting the design of intelligent substation monitoring system，an entire platform is finally builtKey words:Substation monitoring system;Kingview;emote monitoring(上接第 70 页)参考文献:1郭雨琪 民办高校教学秘书工作现状及发展路径 J 办公室业务，2022，385(8):105 106 2古丽 提升高职院校教学秘书管理工作效率刍议 J 科教导刊，2022，482(14):13 15 3黄昕 高校教学秘书的工作困境与激励手段优化 J 湖北开放职业学院学报，2022，35(21):168 169+172 4王茵 信息化背景下高校教学秘书工作探究 J 互联网周刊，2023，779(5):86 88 5杨俊萍 探析教学秘书在高校教学管理工作中的作用 J 创新创业理论研究与实践，2022，5(23):127 129 6彭友倩 教学秘书视域下高校教学管理工作的方法探讨 J 大学，2022，565(19):59 62 7黄昕 高校教学秘书工作中存在的问题及解决对策研究 J 开封文化艺术职业学院学报，2022，42(1):93 95