全厂电气自动化实时监控系统SCADA

摘 要：介绍了SCADA系统的定义，详细阐述了抚顺石化百万吨乙烯项目中所使用的实时监控系统SCADA的功能和特点，以及系统所存在的缺点，最后提出改进意见。

关键词：监控 采集 报警

一、SCADA系统定义

SCADA（Supervisor Control And Data Acquisition）系统，即监测监控及数据采集系统。它可以实时采集现场数据，对工业现场进行本地或远程的自动控制，对工艺流程进行全面、实时的监视，并为生产、调度和管理提供必要的数据。SCADA系统主要应用于水利、石油、供电等行业中，用于地理环境恶劣无人值守的环境下进行远程控制。

二、系统运行环境

抚顺石化百万吨乙烯项目的供电系统是以南、北二个66kV总变电所为中心，其66kV系统配电装置采用GIS六氟化硫（SF6）组合电器双母线接线型式，南区总变11个间隔，北区总变10个间隔；南、北区总变电所各设置四台66/6.3kV，31.5MVA双绕组有载调压电力变压器，正常情况下四台主变压器分列运行，每台主变各带该组母线全部负荷的50%；在南、北总变电所内采用66/10kV双绕组无励磁调压电力变压器3台，为聚丙烯装置、线形低密度聚乙烯装置、高密度聚乙烯装置大功率电动机供电。南区总变10kV大电动机配电装置接线为单母线分段形式，北区总变10kV大电动机配电装置接线采用单元接线形式；6kV系统为两组单母线分段接线型式，分别以6KV双回路放射方式向各生产装置供电，从南区总变6KV系统配出6个化工装置配变电所（分别为乙烯装置、丁二烯联合装置、聚丙烯装置、线性低密度聚乙烯装置、第一循环水场及厂前区变电所），从北区总变6KV系统配出5个化工装置配变电所（分别为第二循环水场、空分空压装置、丁苯橡胶装置、高密度聚乙烯装置、罐区变电所），每一回路均可承担该装置100%的负荷。4组6kV并联补偿电容器分别接于6kV母线的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段母线上。总变6kV系统为中性点经消弧线圈接地方式，并采用四台带二次负荷的接地变压器作为南、北总变电所的所用电源；由南总变院内的发电机提供一路6kV电源到南区总变电所设置应急电源配电中心，该中心向乙烯装置、火炬系统等提供应急电源。

百万吨乙烯项目的全厂电气自动化监控系统，是建立以化工南区总变为全厂电气自动化监控系统的总站，所有装置区6/10KV变电所、南区总变和北区总变的间隔层为系统子站的全厂电气系统自动化运行、监控、管理系统；南区总变做为全厂有人值守的总变电所，担负着全厂电气系统运行、监控、维护管理等职责，是全厂的供电中心；北区总变做为全厂电气系统的重要组成部分，采取系统远端资源共享的技术，可将总站系统延伸至北区总变，设置一些必要的工作站单元。全厂电气自动化监控系统以实时监控系统（SCADA）为主，并包括实时运行管理系统（含保护信息管理）、DTS仿真培训系统、操作票专家系统、WEB浏览、PAS高级应用、微机五防系统和视频监视系统等功能，可同时实现与全厂生产调度中心及上级管理部门的信息上传功能。

三、“SCADA”所具备的功能和特点

我通过一年多以来在大乙烯南北总变的工作实践以及同厂家调试人员的学习交流当中对全厂电气自动化监控系统有了深入的认识和了解，下面将大乙烯全厂电气自动化监控系统的重要组成部分“SCADA”所具备的功能和特点总结如下：

1.数据采集功能及数据采集类型

系统接收子站远动设备上传的遥信、遥测等实时数据，数据类型有：

模拟量：包括频率、电压、电流、电度量、有功功率、无功功率、温度、功率因数等。

数字量：包括计算机输出的控制命令。

状态量：包括断路器位置、隔离开关位置、事故总信号、有载调压变压器抽头位置，保护及自动装置信号、上/下行通道故障信号。

事件顺序记录、保护装置发送的信息。

2.数据处理功能

a.遥信处理：对每个遥信量进行定义，用汉字和数字表示开关、刀闸等设备名称。根据事故总信号或保护动作信号，区分开关事故跳闸或正常变位，具备遥信与保护对应关系表。可人工设置开关、刀闸状态，并有相应的设置标志。当现场开关检修、试验时，可在操作员工作站上设挂牌标志。标牌用不同的形式、颜色来表示不同的状态。此时也屏蔽了对应设备的变位、保护动作信号、以及遥控操作。遥信的状态锁定/解除。对小车开关用不同的显示方式直观地区分不同的状态，如试验位置、工作位置等。

b.遥测处理：遥测值工程量变换，变换系数在线修改。遥测量两级越限报警。

遥测值归零处理。遥测越限时间自动统计，包括越上限、越下限、合格时间等。

c.事件顺序记录（SOE）处理：系统具有事件顺序记录处理功能，以毫秒级分辨率记录厂站的开关、继电保护动作时间顺序并存档。事件顺序记录的内容主要包括厂站名、开关名称、动作时间、事件内容等。对历史SOE记录可以多种检索方式在画面上查看或打印。

3.远方控制操作与校验功能

a.系统具有批次及单点遥控、遥调功能，对系统中的下列设备进行远方控制及调节。包括：断路器操作；有载调压变压器的抽头调整；保护装置软压板的投、退；保护信号复归操作。

b.遥控操作在操作对象的显示画面上进行，具有操作校验功能，并具有遥控操作闭锁功能，并能实现遥控操作双位监督功能。

c.具有操作票生成，由软件实现五防操作闭锁功能，可根据电力系统操作规程设定闭锁条件，防止系统误操作。

d.具有操作人、口令、权限和多重内部校核功能，对操作进行自动记录存档，记录包括操作人、时间、内容、结果等，且内容只能由系统管理员进行修改。

e.与五防工作站配置的软件进行双重校核并自动配合。

4.历史数据存储功能

系统可按设定的周期存储各类模拟量等历史数据，按顺序存储历史事项，用数据库存储数据。历史数据可打印输出、磁盘转存以及曲线显示；历史数据应能以WORD、EXCEL等文件格式输出。

5.系统可显示画面的种类

厂站主接线图

厂区地理图

系统结构图

曲线图（负荷、电压、电流等曲线）

实时数据表格

报表（运行、日报、月报、年报）

报警一览表及报警详细内容

遥测点表及遥测点操作一览表（包括测点退出、禁止报警、禁止遥控、挂牌等）

控制系统运行状态显示（包括子站远动通道状态）

实时数据库所有对象的任何字段均可上画面显示， 如：对象名、越限值、通道状态等。系统主机CPU负荷、主机磁盘占用率、网络状态等。

事故及报警，具体为：

a.报警信息：系统具有完善的报警功能，具有智能语音报警。

变电站设备运行报警信息：包括开关变位、刀闸变位、保护信号动作/恢复、遥测越限、直流系统异常、通信电源异常信息等。

系统异常报警信息：包括通道异常/切换报警、主机状态报警信息、系统进程报警信息、服务器切换信息等。

b.能区分一般报警信息和事故报警信息，不同的报警用不同的报警形式和方法。报警方法有报警窗提示、报警条显示、音响报警、事故推画面、自动聚焦事故跳闸开关、事故开关闪烁等，也可选择上述各种报警方法的组合。所有报警均记录并可以多种检索方式查看或打印。

6.系统报表功能

修改报表，报表的格式可以任意设定，报表的数据不受限制，可以是采集的遥测量、存档的历史数据；在报表中对电度量进行尖、峰、谷、平分时段统计，对月、年最大、最小电量及发生时间等统计，还统计了本日、本月、本年的电量。所有报表均可以随时查看或打印。

7.系统运行管理功能

a.权限功能及设置：系统应提供管理员级、操作员级、浏览人员三个等级权限。

管理员级（维护工程师）：具备设置其他级别用户的权限和口令，具有全部的管理功能、权限修改数据库、修改画面等权限。

操作员级：具备遥控、遥调、挂牌（接地牌、检修牌等）等功能权限。

浏览人员：仅能查看画面数据、查看历史数据、打印报表等功能权限。

b.操作权限：系统可在不同的工作站上对每位操作人员设置不同的权限，并对每个人设置不同的口令。操作前进行注册登录，如果输入口令错误3次以上系统将锁定该用户，必须由系统管理员进行解锁后该用户方能继续使用。口令和权限也只有系统管理人员才能修改。

c.继电保护定值管理：提供电气系统内所有继电保护定值查看、修改等。

d.故障信息管理：对子站系统保护装置的故障录波文件进行管理、波形显示和分析。

四、除上述功能之外，SCADA系统也存在着一些问题和缺点

1.对开关状态人工置位后在厂站主接线图上显示并不明显，如忘记其恢复成正常状态将会使其他操作人员无法对此开关进行相应的操作。

2.报警信息的内容表述不够明确，有些报警信息的含义与我们对其理解存在很大偏差，容易造成误解或完全不理解报警含义的情况。

3.子站端RTU采用问答式远动规约，由于需要询问，因此对数据的采集速度较慢。而且数据较多时出错几率大，时常出现误报警的现象。

五、结语

SCADA在大乙烯全厂电气自动化监控系统的应用提供了我变电所运行人员的工作效率，也满足了无人值守变电所的要求。针对人工置位和报警信息的问题需要厂家进行置位标示设置和报警信息简化的调整，而通讯规约应该采用传输数据更为快速可靠的循环式远动规约。相信在我们全体同仁的共同努力下，SCADA系统并将在大乙烯发挥出最大效力。

参考文献

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