变电站监控系统设计浅析

摘要：文章分析了变电站的实际工作特点，在满足变电站的各种需求的基础上，对变电站的系统功能进行了设计，其中包括数据采集功能、安全监控功能、事件记录功能、操作功能、报警门限设定功能。并对监控系统的总体结构进行了设计，包括系统硬件结构设计、系统软件结构设计。

关键词：变电站；监控系统；数据库数据采集；报警装置

中图分类号：TP336　文献标识码：A　文章编号：101)9-2374(2011)01-0121-02

1　监控系统主要功能

变电站自动化的主要功能就是在主控端与被控端之间完成四遥控能，具体为遥控、遥测、遥信、遥调。遥控主要是指监控计算机发出一些控制类命令，比如一些刀闸的切合，断路器的断开与吸合。它是指一些离散的信息。遥测是指被控设备向监控主机提供现场的电流电压功率等模拟量信息。遥信是指被控端详主机提供一些设备的报警之类的信息。遥调是指监控主机对被控设备进行一些参数的调整。本监控系统主要功能如下：

(1)　数据采集：下位机传上来的数据…可以大体分为两类。一类为模拟量信息，主要对应现场的电压电流等等。另一类为现场的开关量，对应于现场报警信息等。

(2)　安全监控：对变电站的运行工况与设备状态进行监控，当设备发生故障时，监控主机可以凭借计算机的多媒体功能实现声光报警功能。同时还可以将事故信息进行打印记录和存储。

(3)　事件记录：事件记录包括刀闸开合记录和故障时间类型记录。

(4)　控制操作：可对断路器，隔离开关的开合进行操作。

(5)　报警门限设定，主要是根据上级调度中心的要就改变报警门限值。

2　监控系统总体结构

随着大规模集成电路的普及，计算机监控也走进各大中小型变电站。变电站监控系统结构简单，骨干清晰，一目了然。图1为监控系统总体结构图。

从图1中可以清晰的看到一个小规模变电站可以分为上位机控制层，中间通讯线路层和最底层现场保护与设备层。各层之间层次清楚，分工明确，相互合作，各司其职，相互沟通，完成监控。上位机层由一台监控主机，一台打印机和一个中小型数据库构成。

中间通讯层为通讯的链路层，一般为双绞线、光缆、电缆等。现场保护层包括电量变送器，开关量采集单元，各种具体的保护装置等。这套监控系统以计算机为基本装置，实现对整个过程的直接调节监控，现场的各保护装置通过电量变送器将现场信息反馈给中央主机，中央主机将这些信息以图形文字等形式显示在屏幕上，实现动态跟踪现场情况。

中央主机装有监控主程序，是整个监控系统的控制核心，主要完成两类任务。第一类，与下位机通讯类，这类里面主要包含与下位机的访问，下位机对上位机的访问的应答，这些应答的信号里含有很多信息，大体分为状态信息，反应下位机的工作状态，数据信息，反应现场的各种数据，当然这些数据是数量。具体细节将在下位机一章中给予明确的阐述i第二类，上位机类。这类里面主要完成对下位机传上来的数据进行分类整理、存储、打印、形成各种报表，并以图形的生动的形式直观的反映给监控室的工作人员，同时也有一些辅助功能。

3　监控系统硬件

变电站上位机层面的硬件最主要有监控主机、打印机、数据库等。系统下位机现场保护层的硬件结构主要有数据采集卡。采集卡完成现场的实时数据采集，并完成部分数据处理，上位机通过预先规定好的协议，可以向下位机传达各种控制命令，同时将下位机传上来的各种数据分类处理并存储到数据库中。中央主机一般安放在中央监控室内，并配有相对齐全的办公自动化设备，它将根据上层调度中心或本监控室的工作人员的命令完成数据的接收、显示和打印，并可以在权限许可的情况下，通过中央监控主机对现场的断路器、隔离刀闸、变压器等进行人工操作和越限报警定值的修改。

通讯层面的硬件主要是物理层的连接线，如果采用无线连接数据传输模式，则无线电波或是卫星电波将是它的主要传递载体。如果采用有线连接数据传输模式，目前常见的普通载体为的双绞线、光缆、通讯电缆等。不同的传输模式，其通讯速度是不一样的，有线通讯常见通讯方式有RS232，485，CAN总线等方式。本设计为R$232通讯方式。采用带屏蔽的三芯电缆。

下位机现场保护层硬件主要是采集板，实现上下位机的通讯。通过它，上位机可以向下位机发出控制命令，下位机响应控制命令后，通过它将现场的实时数据传给上位机。采集单元主要完成的任务是将现场的电压、电流、有功、无功、频率、电能等参数和各个开关状态，通过电量变送器发送给上位机。上位机监控软件实时显示这些信息，操作人员通过屏幕可以了解到现场数据。采集到的数据可以自动保存到数据库中以备后来参阅。现在变电站的下位机一般都具有采集外加保护功能251，本次设计的下位机只有采集功能。

4　监控系统软件

软件的运行需要一个稳定的运行环境，要求系统软件具有良好的安全性和稳定性。鉴于此程序设计时通常采用结构上独立，每个模块单独完成专一的任务。模块之间的通讯目前也有成熟的技术，常见的有COM编程。基于模块化的编程思想，把本软件的功能分块划分设计，所以采用分层分块的软件结构。这样的模块化设计的程序，使得程序安全，易于扩展，调试方便，易于修改，维护方便。本设计的上位机软件结构如图2所示，

从图2可以清晰的看到软件分为上中下三层，分别对应为系统软件层、支持软件层、应用软件层三个部分。三者之间相互协调，互相访问，完成监控功能。

参考文献

[1]赵祖康.电力自动化设备[J].2000,20(I).

[2]杨奇逊，等微型机继电保护基础(第2版)[M]北京：中国电力出版社,2005