开关站后台监控

1.需求分析

       在城网中的负荷密集区，大多建有开闭所(开关站)，再从开闭所直接到用户供电。开闭所是配电网底层基本的单元，电压等级大多为10KV。对开闭所进行实时监控，是配电网自动化的基本功能之一。开闭所的数字化和智能化是实现电网智能化的重要一环。

       电力供应是整个社会生产、人民生活的基本保证之一。提供持续不断的电力供应服务和提高运营成本是一对相互矛盾的问题。开关站后台监控系统方案帮助电力维护部门进一步解决开关站高效维护、统一管理方面、远程监控的问题。

      电力企业为保证供电系统的正常运作和集中管理，已对远程的开关站建立了“四遥”系统，即遥测、遥信、遥控、遥调。开关站综合系统通过电力通讯网络把开关站的现场情况，包括场景、温度、湿度等信息集中到电力监控中心，便于管理和指挥排除故障。

      集成化高: QTouch电力监控系统具备各种连接接口，可实现与开关站综合自动化系统、消防系统等的连接、也可与MIS、EMS、SCADA等系统接口。丰富的接口（比如 Modbus、OPC、CDT、DLT645、DL104、DL103、DISA 等），可以采集不同厂家、不同协议的综保、电表、传感器或远动设备的数据，所有远动数据集中到一台计算机上，便于分析管理；

      分布式系统架构，实现远程管理：采用统一的数据平台，所有数据共享，维护成本低；支持透过网闸的功能；支持数据镜像和系统集群冗余；纯分布式的结构平台，系统扩展十分方便；数据库支持多种数据压缩方式；支持历史回放，再现历史，方便查找故障及事故原因；设备故障预测大大提高设备的可靠性；无限扩展的分析工具，有效提高风机的运行效率。

2.系统建设的目标及支持说明

       开关站后台监控系统可帮助电力部门实现开关站的无人值守或者少人值守，从而为推动电网的管理逐步向自动化、综合化、集中化、智能化方向发展提供有力的信息技术保障。

系统支持说明：

        QTouch电力监控系统软件是一套专业性的电力监控组态软件，它基于多进程、多任务 Windows XP/WIN7中文操作系统，用户界面友好、丰富、方便，所有窗口和操作均为全中文汉字化，*开放的智能监控系统；能与第三方通讯支持DDE方式、OPC方式、ODBC接口；支持与能源动力监控系统、分级管理系统的数据交换。

3.设计依据

系统配置是根据业主需求及国家或行业批准发布的相关产品/系统标准而设计的。

       GB/T 2887-2011 《计算机场地通用规范》

　　GB/T 13729-2002  《远动终端设备》

　　B50052-2009  《供配电系统设计规范》

　　DL/T 5430-2009  《无人值班变电站远方监控中心设计技术规程》

　　DL/T 1101-2009  《35kV——110kV变电站自动化系统验收规范》

　　DL/T 634.5101-2002  《远动设备及系统 第5-101部分:传输规约基本远动任务配套标准》

　　DL/T 634.5104-2009  《远动设备及系统第5-104部分:传输规约采用标准传输协议集的IEC60870-5-101网络访问》

　　Q/GDW213-2008  《变电站计算机监控系统工厂验收管理规程》

　　Q/GDW214-2008  《变电站计算机监控系统现场验收管理规程》

　　GA/T 75-94《安全防范工程程序与要求》

　　GA/T 70-94《安全防范系统通用图形符号》

　　GBJ232-82《电气装置安装工程施工及验收规范》

　　GA16796-97《安全防范报警设备安全要求和实验方法》

4.综合功能

　　开关站后台监控平台主要实现以下三大综合功能：

　　1)面向报警联动的协同指挥调度

　　整个系统前端发生报警，同时传输至各级监控中心，在报警点所在的地理位置高亮闪烁，进而标示出控制区，报警点会按照预先设定好的预置位定位到相应的区域。

　　2)面向资源共享的综合指挥调度

　　监控系统可汇接各种监控资源，各平台之间也能够全面互动，实现多种跨区域各类监控资源的有效共享，实现所有机构的上下级调用和协同作战，完成联网状态下的级联管理、权限管理、控制管理以及应用管理等能力，为各相关职能部门和各级决策、指挥调度、qu证提供及时、可靠的信息，确保电力开关站的安全可靠性。

　　系统按照“数据融合、设备融合、系统融合”的原则，制订基于控制机制的系统接口规范和XML数据交换格式，可以将客户各类现有管理子系统、业务信息系统整合到平台下，支持多种型号的多个设备，每种设备通过注册模块来连接上平台，可将不同时间、不同厂商、不同硬件环境、不同软件环境下建成的各子系统按照统一系统接口规范，平滑地接入平台系统，实现与第三方系统的无缝集成，便于客户对原有系统的改造和升级。

　　3)面向网络存储的远程指挥调度

　　武汉舜通智能提供的开关站后台监控系统是通过利用服务器目录管理形成各级服务器的互相访问。同时支持单点双机热备份、上下级互备份和支持冗余录像，保障数据存储安全。分布式多转发中心架构，zui大限度的分摊网络负担，避免网络瓶颈和拥塞，配合中继转发模式，支持应用层路由优化，限制无效网络流量的产生。

　　在局域网和广域网上，各级管理部门的指挥中心可协同完成各类突发事件的跨区域处置；同时也将指挥中心指挥调度的功能通过专网或Internet延伸到各级主管的桌面，便于随时掌握各类突发事件的信息、处置过程、处置结果，实现远程指挥调度，真正实现指挥中心的“网络化、桌面化、可视化”。

　　5.工程设计原则

　　5.1有效提高电力系统的监督监管工作

　　对整个开关站的“运、维、监”管理，要求更为有效的提高，从而利用现有的网络资源，迫切适合建立一套远程联网监控智能化的综合平台。

　　5.2良好的扩充性

　　考虑到工程的实际情况，在进行系统设计时，我们充分考虑了系统增容的可扩充性：系统设计均采用模块化结构，所有设备管理主机均可扩容，以后系统增容时，只需直接将管理设备与系统进行连接，不需对线路进行改造；系统主机均采用大容量产品，为将来的扩充保留充分的冗余空间和设备接口。

　　5.3系统的可操作性

　　设备齐全、功能完善、综合管理、便于维护、操作简便且易于掌握。系统的设计，要求在操作人员与设备之间建立起友好的界面，使操作者无论对系统的设置还是日常运行，通过键盘进行简单的操作即可完成，即使对没有接触过此类设备的操作者，只需稍加培训，即能掌握一般操作。

　　5.4系统的安全性

　　雷电发生时将产生强大的冲击电流，如果不采取有效防御措施，极容易造成被雷电击坏。对系统的防雷击方面，我们设计采取：所有设备额外供电，配备UPS电源，防止雷击发生时超高压强电流通过强电系统破坏弱电系统；所有设施保证良好接地，当强电流通过时可以分散电流，室外可安装避雷针。

　　6.1系统架构

　　6.2用户界面层

　　用户终端提供给用户交互操作接口，供用户访问系统。用户界面层针对不同的用户提供了不同的用户应用界面。用户界面层从功能上包括了开关站后台监控系统主界面、系统接线图、现场布局图 报警管理、实时数据、历史数据、实时报表、历史报表等几个方面；从表现形式上，包括了C/S应用。

　　6.3设备接入层

　    设备接入层主要负责前端设备接入与控制，主要由以下几种组网方式:

　　1)标准模式

　　适合保护安装比较集中的场合，装置与监控计算机距离均不超过300米。这种组网方

　　简单可靠，经济实用，便于扩展，是目前采用普遍的组网方式。

　　2)光纤星型以太网

　　光纤星型以太网适用于面积大、分散的供配电系统，比如大型厂区、商业广场的智能配电系统，包含一个总降变电站或开闭所以及多个10kV的变电所。为了提高系统可靠性，站级控制层以太网和现场总线都可以采用双网冗余设计。

　　3)光纤环网

　　和光纤星型以太网一样,光纤环网也适用于大面积的分散的配电网络，尤其适用于高速公路、地铁、隧道监控这样的直线型分布的智能配电系统。

　　7.1平台特点

　    各个技术子系统完成不同范围内的任务，各子系统的信息经过集成的链路，采集到开关站后台监控系统中后，由系统完成开关站监视功能。监视全市范围内的电力安全态势，当发现异常时及时向管理中心报警与提示。可上传让电力管理部门可以看到电力安全管理相关的各种信息。

　　7.2开关站站仪器仪表状态监控

　　监控装置包括以下几个模块：通信模块（通讯管理机）、遥测模块（多功能电能表、状态显示仪）、遥信模块（微机保护）、遥控模块（微机保护）、。

　　通信模块提供一个以太网接口，在主控模块的控制下与本地监控中心的通信服务器通信。还提供4个RS232/422/485接口，用于与其它的系统通信，如微机保护、状态显示仪、多功能电表）等。

　　遥测模块主要采集模拟的量包括：开关站工作电流、工作电压、相位角、有功功率、无功功率、功率因数。

　　遥信模块主要采集开关量，主要包括电源跳闸、合闸、各种开关的通断、设备的投入与推出、进水告警、门窗开关状态告警、门禁系统告警、强行闯入告警、消防系统报警等等。遥信模块还可以用来测量电网的频率。遥信模块采用光电隔离输入，抗干扰性能好，容易接线。

　　接口模块把系统融入监控系统中去，用户只要接上数字摄像头就能工作。

　　主控模块完成对系统的控制，它由一个高速的CPU zui小系统，系统有SDRAM,FLASH，采用实时多任务操作系统，完成数据的采集、运算、判断和控制;用户可以用超级终端进行现场维护和设置。

　　系统规模：

　　提供多路的集成、32路遥信量、遥测量和遥控接口。一路以太网接口, 还提供4个RS232/422/485接口。采用220V交流/24V直流低功耗供电，保证在电源*丧失时内部的系统在外接UPS可以维持系统工作2小时以上。在一条网络线路被中断后，另外一路GSM短信机会通过报警通道立即告警。

　　7.3监控工作站

　　采用LENLOVO PC，操作系统采用windows server 2003或者 Win7,软件在至少一台单独的计算机上24小时运行，它不单记录，而且还同时记录各种告警数据，开机后24小时运行。监控软件与图像监控软件可以运行于同一台计算机上，比如监控工作站；图像记录软件、数据记录软件、通信协议软件、WEB SERVER 软件运行于记录工作站上。记录工作站两台互相备份，保证每天24小时，每年365天，连续运行。

　　在有紧急的告警信息到来时，系统会立即推出告警信息的开关站的画面，发出声光报警，可以帮助监控人员找出问题，及时处理。而且可以拨通当值人员的手机或短信通知值班人员。

　　各种数据和运行日志被记录于标准的数据库中，支持现有的各种办公软件直接生成相应的报表。也给用户提供标准的开发接口，容易嵌入到用户现有的MIS系统中，组成复杂应用。

　　系统提供接口，可以与设备管理系统接口，为设备管理系统提供原始的设备运行数据。

　　7.4监控中心系统功能描述

　　（1）用户权限登录管理

　　(2)实时数据采集与处理

　　用就地安装的微机保护装置和多功能电力仪表，采集各回路的电气参数和状态量。采集到开关站后台监控系统的数据实时显示在主界面图形或者遥测界面，还可以按照要求进行统计分析，并由此产生各种报警、各种合格率的统计计算等

　　管理中心对每个无人值守开关站进行遥测，每十分钟进行一次数据记录。

　　管理中心对无人值守开关站进行遥测主要参数如下：

　　①遥测无人值守开关站的烟感、温感、湿度的上限参数，下限平均参数及异常报警参数与时间。

　　②遥测无人值守开关站的主供电系统的交流的电压，备用供电系统的电压，交流供电流的上限参数，下限平均参数及异常报警参数时间。

　　③遥测无人值守开关站的直流供电系统中电压、电流的上限参数，下限参数及异常报警参数与时间。

　　④遥测无人值守开关站的各种设备工作状态。正常与否，发生报警的次数与时间。

　　(3)事件报警及时通知

　　将遥测越限、正常遥信变位、事故变位、SOE、保护信息、遥控记录、操作记录等信息集中统一管理，激发事件记录分类别进行记录。重要报警信息，如事故报警、保护动作等随时弹出文字显示、即时打印，并语音通知或者立即短信通知当值人员赶往现场处理。避免延误事故或者情况处理。

　　(4)控制操作

　　遥控操作在操作对象的显示画面上进行，具有操作人、口令、权限和多重内部校核功和操作员登录等防误操作措施，保证遥控操作的正确性。控制级别由高到低依次为就地、站内监控、远方调度。三种控制级别相互闭锁，同一时刻只允许一级控制。

　　(5) 图形显示功能

　　图形显示：包括电气主接线图(总画面、分画面)、电压棒图、负荷曲线图、饼形图、表计图、趋势图和表格功能。画面种类包括主接线图、操作显示、组态显示、报警及各种表格显示及有关打印。软件把采集的各种数据以数字、文字、图形和语音等用户可以直观理解的形式显示在人机界面。

　　(6) 统计、报表和打印功能

　　本开关站后台监控系统采用先进的图像压缩算法，可以在计算机硬盘上长时间记录。被存放于一个文件中。有关的信息存放在一个数据库中，这样用户可以按照各种查找条件进行的查找。

　　各种告警信息也分类记录于各种数据库中，各种信息除了在告警的情况下必须记录以外，每隔一个固定的可以设置的时间间隔，就记录一次系统的各种信息，目的是为了生成各种日报，也是开关站运行情况的记录。

　　系统还提供系统运行的各种日志文件。日志文件是只读的。日志可以分类统计。日志文件包括的内容：系统的运行与退出、监控装置的运行与退出、所有的拨号记录、用户登录与推出、网络的运行情况记录等等。

　　报表可以导出生成日报、周报、月报、年报。能够分类统计各种告警信息、遥测信息和在线打印，生成报表或数据库，供人工分析设备的运行性能。