SCADA-NT電力監(jiān)控軟件的應(yīng)用

1、SCADA-NT電力監(jiān)控軟件的應(yīng)用甘肅省廣播電影電視局 冀 斌1 概述基于Windows NT/ Windows 98/ Windows2000的SCADA-NT集成化保護監(jiān)控系統(tǒng)處于整個電力自動化系統(tǒng)的站級控制層。為了適應(yīng)電力系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)備多、縱向橫向聯(lián)系緊密、擴建組建頻繁等特點，SCADA-NT監(jiān)控系統(tǒng)從分析、設(shè)計到具體編程，全部采用面向?qū)ο蠓椒?，融合了最新的計算機編程技術(shù)，在滿足嚴(yán)格的可靠性、實時性要求基礎(chǔ)上，更在系統(tǒng)的可組態(tài)性、可擴展性、可用性、可維護性等方面有新的突破。使用SCADA-NT監(jiān)控系統(tǒng)可以加快應(yīng)用開發(fā)的速度，減少開發(fā)成本，降低項目實施和運行周期維護的費用，使您可以真正做到“

2、人與設(shè)備的有機結(jié)合”。SCADA-NT集成化保護監(jiān)控系統(tǒng)在站級控制層采用客戶機/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)， DataServer（數(shù)據(jù)服務(wù)器）是整個SCADA系統(tǒng)應(yīng)用級的服務(wù)器，完成通信管理、實時數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、通信轉(zhuǎn)發(fā)等各種重要任務(wù)；HMI（人機接口軟件）、SysEdit（系統(tǒng)組態(tài)軟件）、PicEdit（圖片組態(tài)軟件）、 CtlEdit（自動化控制組態(tài)軟件）是SCADA系統(tǒng)應(yīng)用級的客戶機，完成人機界面和各種系統(tǒng)維護功能。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計使得SCADA-NT監(jiān)控系統(tǒng)具有很強的擴展性，可以將它配置成從單節(jié)點到多個節(jié)點不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即在廠站級構(gòu)成各工作站之間能共享信息和透明訪問的高速局域網(wǎng)，在系統(tǒng)級構(gòu)

3、成不同地理跨度的廣域網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程維護系統(tǒng)。 1.1 SCADA-NT的主要特點² 系統(tǒng)由精簡化內(nèi)核和各種擴展的功能模塊組成，各功能模塊能獨立裝入或卸出，并可靈活組合，特別適合于當(dāng)今電力系統(tǒng)快速發(fā)展的需要，同時增強了系統(tǒng)的擴展性及同其它系統(tǒng)的互連能力；² 系統(tǒng)采用了網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計，客戶機軟件和服務(wù)器軟件既可在同一臺計算機上運行，也可通過局域網(wǎng)、遠(yuǎn)程網(wǎng)進行運行，這種設(shè)計使系統(tǒng)可組建成各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和地理跨度的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)各計算機之間信息共享及互操作，支持遠(yuǎn)程維護和遠(yuǎn)程診斷；² 電網(wǎng)在線監(jiān)控，包括遙測、遙信、遙控、遙調(diào)和SOE帶時標(biāo)事件記錄，支持保護定值整定、保護投退、

4、設(shè)備參數(shù)配置和實時波形分析、故障錄波分析等各種強大的功能；² 靈活設(shè)定模擬量、開關(guān)量、電度、保護定值、SOE事件等對象的各種參數(shù)，便于工程安裝、調(diào)試，便于用戶維護和升級；² 提供各種能動態(tài)連接數(shù)據(jù)和操作的可視化圖形元件，用于設(shè)計出具有生氣和個性化的人機界面，使運行人員能直觀地得到電網(wǎng)運行工況和執(zhí)行各種控制、操作命令；² 提供無編程報表設(shè)計功能，用戶能輕松地設(shè)計和修改各種符合電力系統(tǒng)設(shè)計要求的統(tǒng)計報表，包括各種日報表、月報表，用戶想要的各種數(shù)據(jù)信息，SCADA-NT監(jiān)控系統(tǒng)均能以完整、美觀的報表方式提供；² 提供電氣工程圖紙設(shè)計和管理功能，使用戶免去了繁雜

5、的工程圖紙管理工作和現(xiàn)場找圖紙的困難；² 兼容Windows的操作風(fēng)格，全中文提示，“傻瓜式”操作，降低了對運行操作人員的要求；² 聲音報警、自動推出事件報警窗口和自動推出故障相關(guān)畫面，及時通知運行人員發(fā)生的各種異常告警、故障事件；² 多級縮放、漫游各顯示畫面，畫面之間的切換快捷流暢，使運行人員能快速、準(zhǔn)確的獲知當(dāng)前的運行工況；² 用戶定制菜單、工具條，能嵌入其它的應(yīng)用程序，是一個完整可靠、可擴展的計算機應(yīng)用軟件；² 通信狀態(tài)監(jiān)測、通信報文監(jiān)測、通信異常報警，這些強大的通信自檢功能，有力的保證了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性；² 變電站運行優(yōu)化控制

6、，如綜合電壓無功控制、過負(fù)荷控制、經(jīng)濟運行控制及各種控制連鎖，為變電站的運行、管理上等級提供了技術(shù)保障； ² 高性能、高可靠性的歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，數(shù)據(jù)記錄間隔5分鐘、15分鐘、30分鐘、1小時可靈活設(shè)定； ² 屏幕硬拷貝和統(tǒng)計報表、工程圖紙的高質(zhì)量打印，是SCAD-NT監(jiān)控系統(tǒng)的重要特色；² 時鐘同步功能，保證與SCADA-NT系統(tǒng)連接的各智能化設(shè)備間時差<5ms，為事故分析和診斷提供依據(jù)；² 提供與國內(nèi)外著名廠家的智能化設(shè)備通信的各種軟硬件通信功能模塊和協(xié)議模塊；² 提供CDT、DNP3.0等遠(yuǎn)程通信功能模塊與上一級調(diào)度系統(tǒng)通訊，提供開放

7、的二次開發(fā)接口和技術(shù)文檔；1.2 SCADA-NT主要功能1）常用功能模塊n 通信設(shè)備驅(qū)動功能模塊n 通信協(xié)議解釋功能模塊n 專業(yè)圖形元件功能模塊n 可視化人機界面功能模塊n 實時數(shù)據(jù)庫功能模塊n 自動化控制功能模塊系統(tǒng)提供各種常用的功能模塊，用戶僅僅應(yīng)用這些模塊就能快速構(gòu)建出一個比較完善的工程，而無須自己定制。2）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組態(tài)通信子系統(tǒng)采用設(shè)備驅(qū)動（通信口）與協(xié)議解釋（單元）分層的設(shè)計原則，它們之間有標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口，因此增強了系統(tǒng)的可組態(tài)性和可擴展性。為了適合各種應(yīng)用環(huán)境，系統(tǒng)提供了豐富的通信設(shè)備驅(qū)動模塊和協(xié)議解釋模塊，用戶只要根據(jù)實際的網(wǎng)絡(luò)連接，建立相應(yīng)的通信口和單元，并用鼠標(biāo)拖拉方法將它

8、們關(guān)聯(lián)起來，就完成了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計，十分方便快捷。先進的設(shè)計思想可保證SCADA-NT 能十分方便的與國內(nèi)外其他智能化產(chǎn)品實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和控制。3）運行參數(shù)設(shè)定數(shù)據(jù)子系統(tǒng)管理整個系統(tǒng)所有的應(yīng)用信息，包括模擬量、開關(guān)量、電度、保護定值、SOE事件和各種類型的操作，他們的參數(shù)可由用戶設(shè)定，如模擬量的上下限、高低報警值、零位漂移、比例縮放、工程單位、精度、閥值、是否產(chǎn)生越限報警事件，開關(guān)量是否接收反轉(zhuǎn)，操作的安全級別等，這些可視化設(shè)定功能便于工程安裝、調(diào)試。4）手工置數(shù)正常運行時，數(shù)據(jù)隨現(xiàn)場信號的變化而自動刷新，但系統(tǒng)同時提供對各數(shù)據(jù)進行人工設(shè)定固定數(shù)值的功能，即手工置數(shù)，當(dāng)該數(shù)據(jù)處于手工置數(shù)狀態(tài)時，將

9、不接受通信子系統(tǒng)對它的更新，這在調(diào)試自動控制和一些特定場合十分有用。電度類數(shù)據(jù)通過手工置數(shù)的方式設(shè)定和修改底碼。5）峰、平、谷時段設(shè)定系統(tǒng)提供對24小時內(nèi)每隔15分鐘的電力負(fù)荷峰、平、谷的設(shè)定，用于電度的分時段累計和一些與負(fù)荷類型相關(guān)的自動化控制中，如綜合電壓無功控制、負(fù)荷控制等。6）人機界面設(shè)計靈活快捷的人機界面設(shè)計是SCADA-NT監(jiān)控系統(tǒng)的一大特色，專用的人機界面設(shè)計工具PicEdit (圖片組態(tài)軟件)提供了這種強大功能，兼容Windows的操作風(fēng)格，對象化的圖形元件設(shè)計，靈活的鼠標(biāo)拖拉功能及各種有效的編輯方案，都經(jīng)過了仔細(xì)考慮和精心設(shè)計，使用戶應(yīng)用該軟件輕松自如，效率極高。7）屏幕圖片

10、屏幕圖片主要用于設(shè)計各種顯示實時數(shù)據(jù)的界面，通常包含各種能跟蹤數(shù)據(jù)動態(tài)變化、觸發(fā)操作、切換圖片等功能的圖形元件。屏幕圖片可根據(jù)需要設(shè)計成各種用途的界面，如一次系統(tǒng)圖、潮流分布圖、虛擬儀表盤、中央信號屏、集中操作屏、屏面布置圖、地理信息圖、巡檢線路圖、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖等各種各樣具有生氣和人性化的圖片，內(nèi)容分富，色彩美觀，令人耳目一新。8）統(tǒng)計報表統(tǒng)計報表類圖片主要用于設(shè)計日報、月報、年報，其中的無編程報表設(shè)計功能，使沒有編程經(jīng)驗的人也可設(shè)計出各種復(fù)雜的、滿足電力系統(tǒng)要求的報表，如每天的自動抄表，分合閘次數(shù)統(tǒng)計報表，高低報警次數(shù)，持續(xù)時間統(tǒng)計報表，日負(fù)荷曲線，最大值、最小值、平均值統(tǒng)計報表和電度統(tǒng)計報表

11、。9）打印功能系統(tǒng)提供強大的打印功能，屏幕圖片以屏幕硬拷貝的方式打印，各統(tǒng)計報表和工程圖紙以最佳打印機分辨率的方式打印，以得到最好的打印效果。系統(tǒng)中各種設(shè)定的參數(shù)都支持打印輸出，以備存檔查閱和系統(tǒng)重建。10）歷史數(shù)據(jù)庫SCADA-NT監(jiān)控系統(tǒng)采用快速定位的二進制歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，存取速度快，性能穩(wěn)定，長期運行不會產(chǎn)生磁盤碎片和存儲容量不足，十分適用于實時工控環(huán)境。同時，系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫功能模塊，用于同其它異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（如Oracle、Sybase、SQL Server等）互聯(lián)。11）事件顯示、自動報警系統(tǒng)提供專用的事件記錄窗口用于顯示數(shù)據(jù)子系統(tǒng)中發(fā)生的各種事件，不同性質(zhì)的事件用不同顏色加以區(qū)分，

12、使人一目了然。當(dāng)發(fā)生的事件符合報警條件時，將自動推出報警窗口，發(fā)出聲音報警，以引起運行人員的注意。 系統(tǒng)提供自動推畫面功能，根據(jù)實際運行需要，可設(shè)定模擬量越限、開關(guān)量變位自動推畫面，當(dāng)這些條件中的任一個發(fā)生時，自動將屏幕切換到相關(guān)畫面，以便運行人員快速處理異常情況。12）安全管理系統(tǒng)提供完善的安全管理機制，所有與安全相關(guān)的操作由系統(tǒng)進行分項，針對不同的操作人員，系統(tǒng)管理員可授予給他不同的分項，有該分項授權(quán)的操作人員才可進行相關(guān)的操作。13）二次開發(fā)接口系統(tǒng)提供開放的二次開發(fā)接口，具有基本VC編程的技術(shù)人員，即可輕松開發(fā)出自己專用的各種功能模塊，并能無縫掛接到SCADA-NT系統(tǒng)中。1.3 主要

13、性能指標(biāo) n 模擬量綜合誤差<0.5% 事件記錄正，確率100% n 事件記錄（SOE）分辨率5ms 遙控正確率：不小于100% n 開關(guān)量：不作限定 脈沖量：不作限定 n 遙控點：不作限定 遙調(diào)點：不作限定 n 計算量：不作限定 系統(tǒng)畫面：不作限定 n 大部分畫面調(diào)用時間：<1S 報表最大調(diào)用時間：<3S n 模擬量實時刷新時間：<2S 開關(guān)量實時刷新時間：<1S n 遙信變位上傳時間：<1S 故障信號上傳時間：<1S n 控制及調(diào)節(jié)命令傳送時間<1S 平均無故障時間：>100000小時 n 系統(tǒng)可用率：>99.99% 2 SCAD

14、A-NT組成與結(jié)構(gòu)SCADA-NT軟件包由數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件（DataSever）、系統(tǒng)組態(tài)軟件（SysEdit）、圖片組態(tài)軟件（PicEdit）、人機接口軟件（HMI）四部分組成。其中數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件是SCADA-NT系統(tǒng)的主執(zhí)行程序，主要完成數(shù)據(jù)接收和通信轉(zhuǎn)發(fā)功能，為其他軟件提供實時和歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)組態(tài)軟件用于對SCADA-NT系統(tǒng)的通信配置，運行參數(shù)設(shè)定和系統(tǒng)的管理設(shè)置。圖片組態(tài)軟件用于對SCADA-NT系統(tǒng)的運行畫面編輯。人機接口軟件實現(xiàn)SCADA-NT系統(tǒng)的畫面監(jiān)控功能。3 SCADA-NT的網(wǎng)絡(luò)組建SCADA-NT采用了最先進的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計,所有客戶機和服務(wù)器軟件既可在同一臺計算機上運行，

15、也可通過局域網(wǎng)、遠(yuǎn)程網(wǎng)進行運行，這種設(shè)計使整個系統(tǒng)可組建成各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和地理跨度的網(wǎng)絡(luò),以實現(xiàn)各計算機之間信息共享和互操作,同時支持遠(yuǎn)程維護和診斷，可構(gòu)成無人值班變電所。3.1 SCADA-NT單機運行當(dāng)現(xiàn)場控制設(shè)備較少，客戶機與服務(wù)器可共用一臺計算機，即一臺計算機既運行服務(wù)器軟件（Server），同時又運行人機接口軟件（HMI）。3.2 SCADA-NT多機運行當(dāng)現(xiàn)場控制設(shè)備較多，且需要與其他系統(tǒng)互連時，為保證通訊可靠性，客戶機與服務(wù)器應(yīng)分開。服務(wù)器建議使用高性能、高可靠性工控機。4 采用多機運行的優(yōu)點1、 數(shù)據(jù)服務(wù)器更專注于處理通訊和數(shù)據(jù)存儲功能2、 避免由于操作失誤造成計算機死機，影響數(shù)

16、據(jù)傳送3、 軟件運行速度更快，提高了網(wǎng)絡(luò)功能 3.3 SCADA-NT遠(yuǎn)程維護SCADA-NT具有遠(yuǎn)程維護功能，通過IntelNet網(wǎng)絡(luò)可隨時隨地了解系統(tǒng)運行狀況，并能修改系統(tǒng)運行參數(shù)。4 數(shù)據(jù)服務(wù)器數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件是SCADA-NT系統(tǒng)的主執(zhí)行程序，主要完成數(shù)據(jù)接收和通信轉(zhuǎn)發(fā)功能，為其他軟件提供實時和歷史數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件中，可查看到設(shè)備的通信狀態(tài)，監(jiān)視設(shè)備的通信報文，各種實時運行信息和歷史記錄數(shù)據(jù)，完成對各種電力設(shè)備的通信數(shù)據(jù)管理，是實現(xiàn)“人與設(shè)備的有機結(jié)合”的基礎(chǔ)。 由于數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件是一個要求長期運行的高性能、高可靠性的實時監(jiān)控軟件，因此我們對主控軟件進行了精心設(shè)計和嚴(yán)格測試，精簡化

17、內(nèi)核更是十分穩(wěn)定，完全滿足電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計要求。 主界面如下：通信報文監(jiān)視窗口畫面如下：5 系統(tǒng)組態(tài)系統(tǒng)組態(tài)是隨SCADA-NT系統(tǒng)一起發(fā)行的重要組件，是項目開始的第一步。在這里將完成通信口、單元的創(chuàng)建及配置，模擬量、開關(guān)量、電度、保護定值、SOE事件、操作等成員的運行參數(shù)設(shè)定和系統(tǒng)的管理設(shè)置，包括：時鐘管理、事件管理、口令管理、數(shù)據(jù)庫管理、負(fù)荷時段管理、值班員表、HMI菜單和HMI自動推畫面等功能，本軟件采用可視化設(shè)計方法，鼠標(biāo)拖拉操作風(fēng)格，使原本復(fù)雜難懂的系統(tǒng)管理任務(wù)變得十分輕松自如。 5.1 系統(tǒng)組態(tài)軟件的工作環(huán)境界面由標(biāo)題欄、菜單欄、快捷工具條、工作面板、顯示區(qū)五部分組成 5.

18、2報警設(shè)置當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生各種故障、告警、變位，系統(tǒng)操作等情況時，為引起運行人員的注意，可通過事件管理器設(shè)置聲音報警、彈出報警窗口，同時可選擇保存事件，便于事后查詢。 5.3負(fù)荷時段管理負(fù)荷時段管理功能主要是為配電的能量管理所設(shè)計，通過負(fù)荷時段的設(shè)置，可統(tǒng)計峰、谷、平的各時段的用電量，結(jié)合各時段的費率，可制作各種報表，并為用戶用電結(jié)構(gòu)的調(diào)整提供了重要的依據(jù)。 5.3值班員輪班管理該功能主要是為了實現(xiàn)對值班員的有效管理，通過設(shè)置輪班起始時間、輪班順序和每班時間間隔，系統(tǒng)自動推算當(dāng)前的值班員，并能將其所有的操作保存到數(shù)據(jù)庫中，以備查詢。5.4HMI菜單管理通過該功能，用戶可為人機接口軟件（HMI）的常用

19、工具菜單下定制常用的應(yīng)用程序，如計算器、記事本等，這樣用戶就可在不退出HMI的情況下直接調(diào)用其他常用的軟件。5.5HMI自動推畫面用戶如果需要在出現(xiàn)故障、告警和開關(guān)變位時自動推出相關(guān)畫面，可通過該功能進行設(shè)置。6 圖片組態(tài)軟件圖片組態(tài)軟件是隨SCADA-NT系統(tǒng)一起發(fā)行的重要組件，是專用的人機界面設(shè)計工具，許多實時界面、統(tǒng)計報表及工程圖紙的設(shè)計工作將在這里完成。本軟件采用可視化的設(shè)計方法，兼容Windows 的操作風(fēng)格，對象化的圖形元件設(shè)計，靈活的鼠標(biāo)拖拉功能及各種有效的編輯方案，都經(jīng)過仔細(xì)考慮和精心設(shè)計，使用戶應(yīng)用該軟件輕松自如，效率極高。 6.1 圖片組態(tài)軟件的工作環(huán)境界面由標(biāo)題欄、菜單欄

20、、快捷工具條、工作面板、顯示區(qū)五部分組成6.2整體設(shè)計制作監(jiān)控畫面主要是為了在人機接口軟件中使用，系統(tǒng)畫面設(shè)置的好壞直接影響到用戶的使用。因此在設(shè)計系統(tǒng)畫面前，必須要注意以下幾點：1、用戶的需求在設(shè)計畫面之前，對用戶的需求必須有一定的了解，這樣設(shè)計出來的監(jiān)控畫面才能滿足用戶的要求，一般的系統(tǒng)，可根據(jù)經(jīng)驗為用戶設(shè)計，用戶對監(jiān)控畫面的一般要求主要有：顯示一次運行畫面，動態(tài)顯示重要的開關(guān)狀態(tài)，運行日報表，信號模擬屏，負(fù)荷曲線等。2、操作方便設(shè)計的人機界面要讓用戶操作方便，簡單明了。3、結(jié)構(gòu)合理人機接口軟件的結(jié)構(gòu)由圖片組態(tài)軟件的圖片結(jié)構(gòu)決定，系統(tǒng)的圖片文件目錄由用戶自己設(shè)置。其中一級目錄可在人機接口軟件（HMI）的菜單欄上自動生成菜單，目錄下的圖片文件顯示在相應(yīng)的菜單下。主要用于用戶經(jīng)常瀏覽的主畫面，如一次接線圖、統(tǒng)計報表、負(fù)荷曲線等二級目錄下的圖片文件不在人機接口軟件（HMI）中直接顯示，必須通過一級目錄下的圖片調(diào)用，方可顯示，主要用于各種分畫面，如各單元的