电力调度自动化系统中图形组态软件的设计和实现

电力资源作为这个世界上最广为利用的能源，其生产利用的有效性和自动化受到普遍关注。远程控制电力系统成了当今发展的潮流，由此，计算机自动控制系统引入电力控制当中，大大解决了安全、高效等难题。电力调控自动化系统除了对计算机硬件系统的高要求配置，对软件性能的要求也同样高。

【关键词】电力调度 自动化系统 图形组态软件

1 电力系统研究现状

我国现阶段的经济突飞猛进，离不开电力的发展。电力每年的产值越来越大，电网覆盖范围也越来越广，随之而来的是对对整个电力系统的调控监控系统的要求也水涨船高了。利用计算运行的高速能力，实现对电力系统参数的模拟化运行以检测其存在的系统缺陷，从而实现对电网的实时调度。

2 组态软件介绍

2.1 组态概念

组态这个词最早源于英文的configu ration，是指在以用户的目的为运行指标，利用计算机系统中的软件工具对系统整个的资源包括硬件和软件资源的宏观配置，按照预先设置的程序自动运行特定的算法以满足用户的要求。在DCS（集散型控制系统）出现后，组态这个概念才慢慢被生产人员所熟悉。组态软件为操作人员提供了一种简便控制工具，一种只需要采用类似搭积木简便的方法一步步实现用户目的。DCS是一套通用的控制系统，但其往往需要用户输入编码程序，这就为系统的广泛运用带来了困难，因为绝大部分用户不会与计算机交流的编码语言如C语言，一种面向对象的软件就应运而生。通过组态软件将DCS系统进行封装从而实现简便的控制功能。

2.2 组态软件

组态软件在我国还没一个权威性的定义，但是它对于自动化用居功至伟。组态软件，提供一个简洁的控制界面为用户达到控制和监控整个系统的功能。组态软件自动收集系统的相关参数和动态数据，为简洁化控制提供了基础，组态软件的各种模块化小软件能实现不同的控制功能，即使是不会编程的人员也能简单操作，实现对系统的控制和监控功能。组态软件与计算机中的并行接口相匹配，能够兼容不同硬件产家的产品，实现更加强大的功能。

3 组态软件在电力系统中的应用

3.1 组态软件系统设计

3.1.1 组态系统结构

通过面向对象的软件设计步骤，组态软件进行模块化处理，包括组态模块（通讯组态、图形组态、信息组态等）、数据库模块以及运行模块。将组态软件运用到电力自动化调控系统中也就是二次开发过程，其结果就是电力系统的相关参数记录在数据库模块中存储。组态设计完成后，就可以运行程序来对系统进行自动化控制。

3.1.2 图形组态软件

在用户交互界面，图形作为形象化语言出现大大简化了用户对电力设施的记忆，一个图形就代表了一个实际的物理对象。在电力调控系统的组态软件中，使用的组态图形设计有潮流图和一次图等。其中简要介绍一下一次图，一次图将元器件进行工具图形化，在Windows中画图程序提供许多画笔工具一样，电力组态软件就是将开关、电阻、电容、二极管等进行工具图形化，方便用户操作使用，在一次图画完使用运行时，需要反映系统的电压、电流以及功率等相关物理参数的瞬时值以及变化快慢和大小。

图形组态有类似于CAD的浮动工具栏。用户单机工具栏的对象或者在命令栏中输入快捷方式就可以选择自己想要的图形工具，在绘图区绘制完成后，可以继续选择下一个绘图工具，或者在确认绘制的系统完整后运行系统，实现对系统的模拟运行。在绘图工具栏中可供选择的图形比较多，有简单的直线、圆、曲线、矩形等，还有一些特殊的集成工具按钮、开关、位图等。绘图工具栏还支持用户自定义图形，自定义图形不仅是设计它的外在的几何参数，还应该输入它的电学特性，这些统称为电气元件的属性。

一个元器件就包含了其各种属性的集合体。在绘图组态软件中的绘图工具栏中记录的是元气件的尺寸大小的物理属性。当这些电气符号被画在绘图区的某一特定区域时，其模拟的系统的该元件也唯一确定，包括排布位置、大小颜色等图形属性，还有该元器件电压电流变化，随电流改变的特性曲线也唯一确定。

在图形组态软件中用户自定义的图形可以保留入库，方便下次调用，避免了重复开发的繁琐过程。我们使用组态软件中的图元库文件编辑器编辑自定义的图形形状。

不同的元器件自带有不同的属性方便区分和利用，自定义元器件也要编辑其物理属性，打开图元库中需要自定义的元器件的图元属性编辑器对属性进行编辑。

3.2 运行

用户绘制完电气布置图后，试运行检查错误，然后接入实际的电网中进行监控运行，得到电网中各监测点的电压、电流、电容变化数据，用户只需要点击某个单元模块的就可得到该设备的实时数据。图形组态软件可以通过颜色的变化反映系统的整个运行状况，绿色代表整个系统正常运行，当某一点的电流到达警戒值时，在计算机中表现就是出现黄色的电流警戒符号。当超过最大电流时，或者出现短路电流，软件就会出现红色的危险信号提示操作人员电网中出现了故障。当出现故障时，根据故障的不同，和操作人员提前设定的程序判定是否需要及时停止设备运行或者启用备用设备。

操作人员可以通过对实时的监控画面对下面的设备进行远程操控：

（1）机组的开关。

（2）电磁开关的开合。

（3） 发电机发电量的控制。

监控画面实时更新有三种更新方式，第一种用定时器，到设定的一段时间后，系统自动将这一时间点的数据显示在监视画面上；第二种是如果有数据变化了直接更新到画面上；第三种比较科学，将一组数据编制成队列的形式，通过不同指令适时的更新数据，避免造成数据的重复堆积。

4 结束语

组态软件在电力调度自动化系统的应用极大的加快电力的普及，其通用性、可靠性使得电力调度更加方便和清晰明了。图形组态软件功能强大，交互界面便于一般的操作人员操作，增加了监控的实时性，更加准确判断电力系统中可能的安全事故，防患于未然。

参考文献

[1]黄阳.变配电所计算机监控系统工程实例[J].智能建筑电气技术，2006，5（3）.

[2]龙志文.工控组态软件[M].重庆：重庆大学出版社，2005.

[3]夏道止.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社，2004.

[4]许志军.工业控制组态软件及应用[M].北京：机械工业出版社，2005.

作者单位

国网湖南省电力公司永州供电分公司 湖南省永州市 425000