沈  宇

1  引言
隨著(zhù)計算機軟硬件技術(shù)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統中的發(fā)電廠(chǎng)、變電站、電網(wǎng)調度等自動(dòng)化監控領(lǐng)域都在加快應用新技術(shù)的步伐。許多電力監控系統都希望利用組態(tài)軟件提高監控水平，整合擴展監控內容。根據電力生產(chǎn)的特點(diǎn)，自動(dòng)化系統對數據采集的實(shí)時(shí)性和監控的可靠性有著(zhù)很高的要求，所以采用的組態(tài)軟件首先必須有很好的實(shí)時(shí)性與可靠性。此外，提高監控系統的開(kāi)發(fā)、應用效能和增強現場(chǎng)運行的易用性，以及及時(shí)的現場(chǎng)服務(wù)，也是自動(dòng)化發(fā)展中需要考慮的重要因素。據此，設計人員綜合考慮了三維力控公司的力控^®2.6監控組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“力控組態(tài)軟件”）在以上幾方面的特點(diǎn)，選擇將其作為電力功角監測系統的后臺監
管平臺，實(shí)踐證明，基本達到了預期應用效果，現將其應用情況作以簡(jiǎn)單介紹。
2  力控組態(tài)軟件在電力功角監測系統項目中的應用
2.1  項目背景介紹
電力系統功角是反映系統穩定性最主要的狀態(tài)量。實(shí)時(shí)測量功角，一方面調度員能實(shí)時(shí)監視系統母線(xiàn)電壓（或發(fā)電機內電勢）和功角變化，及時(shí)發(fā)出調度令；另一方面，系統分析人員可以提取電網(wǎng)動(dòng)態(tài)參數用于對電網(wǎng)離線(xiàn)分析計算模型進(jìn)行校核等。因此，電力功角監測裝置及其相關(guān)系統的開(kāi)發(fā)、研制和廣泛應用可以為電網(wǎng)的安全穩定運行提供有效的保障。
2.2  項目實(shí)施方案
電力功角監測系統結構如圖1所示。系統的后臺管理機利用力控組態(tài)軟件形成SPMS軟件平臺。歷史數據庫可分布在多臺后臺管理機上，采用以太網(wǎng)連接。設計每一后臺管理機可同時(shí)接收多個(gè)現場(chǎng)功角監測裝置PMU的上傳數據，并對實(shí)時(shí)數據進(jìn)行初步判斷、處理和分析。此外，SPMS軟件平臺具有網(wǎng)絡(luò )瀏覽、高級分析應用數據接口等功能。

圖1  電力功角監測系統結構框圖

項目目前已進(jìn)入現場(chǎng)試運階段，前置機端分別安裝在河北省姜家營(yíng)500kV變電站、韓城220kV變電站和徐莊220kV變電站，后臺管理機暫放置在華北電力科學(xué)研究院。通訊方式采用電力專(zhuān)用MODEM，暫定通信波特率9600bps，數據包接收間隔100毫秒。此項目目前正在與華北電力集團調度局、三維力控公司通力合作，近期完成高速網(wǎng)絡(luò )通信方式，并擴展軟件平臺的功能。
2.3  力控組態(tài)軟件應用方法
(1)  監測內容

圖2  監測點(diǎn)的設置畫(huà)面

本項目中需要采集各變電站或發(fā)電廠(chǎng)的母線(xiàn)電壓（1~2組/廠(chǎng)站）、頻率、流過(guò)主要線(xiàn)路或變壓器的潮流（8組/廠(chǎng)站）以及各個(gè)現場(chǎng)的GPS時(shí)鐘等。所有數據可以方便地在組態(tài)環(huán)境中應用“實(shí)時(shí)數據庫→數據庫組態(tài)”完成相應量值的定義。此外根據監測處理的需要，還自定義了定值點(diǎn)等多種點(diǎn)類(lèi)型。監測點(diǎn)的設置如圖2所示。
(2)  數據采集
①  數據采集間隔保持100毫秒，驅動(dòng)程序與數據庫處理程序的數據交互采用多線(xiàn)程自動(dòng)完成。經(jīng)過(guò)多次的RTDS數字模型試驗，力控組態(tài)軟件保證了在多站端同時(shí)通訊時(shí)的穩定性和快速性。
②  由于通道故障或裝置異常等原因未接收到站端數據時(shí)，可以使用“提取數據”功能，通過(guò)通訊驅動(dòng)執行取數據命令，并由驅動(dòng)程序將補充數據插入到歷史數據庫的相應時(shí)標位置。
(3)  數據處理
①  在應用程序初始化程序段中，使用力控組態(tài)軟件中提供的間接變量對所有模擬量和狀態(tài)量作了二次定義，以便于在數據計算應用中做數據替換或循環(huán)操作。
②  在“數據改變動(dòng)作”等動(dòng)作腳本的應用中，使用力控組態(tài)軟件內置的過(guò)程語(yǔ)句編輯了多種邏輯分析模塊，以最簡(jiǎn)便的方式實(shí)現了核心邏輯判斷。動(dòng)作腳本編制如圖3所示。

圖3  動(dòng)作腳本編制畫(huà)面
③  故障、報警以及各種操作事件，如模擬量的幅值越限、狀態(tài)量的變位、計算出的功角差變化、通訊設備異常等，可以通過(guò)“報警記錄工具”或“數據表控件”以不同形式記錄下來(lái)。
(4)  畫(huà)面顯示
動(dòng)態(tài)畫(huà)面顯示是組態(tài)軟件的優(yōu)勢。
①  在力控組態(tài)軟件中繪制電氣接線(xiàn)圖或流程圖，使用“工具箱”并結合“動(dòng)畫(huà)連接”功能，可以在極短的時(shí)間內完成圖形繪制、顏色定義、數據輸出、動(dòng)畫(huà)效果、操作連接以及相應的邏輯功能設定。
②  該項目編制了四個(gè)信息顯示子窗口，可以任意切換顯示多廠(chǎng)站模擬量的實(shí)時(shí)趨勢曲線(xiàn)、功角差盤(pán)表信息、廠(chǎng)站潮流信息及裝置狀態(tài)信息等內容。還編制了歷史趨勢曲線(xiàn)分析窗口，可以同時(shí)查詢(xún)、分析多個(gè)廠(chǎng)站的功角差歷史狀態(tài)，從而以最直觀(guān)的方式進(jìn)行分析工作。
③  通過(guò)力控組態(tài)軟件提供的多種繪圖工具和控件編制了一個(gè)管理信息組合窗口，如圖4所示，用以動(dòng)態(tài)設置定值、廠(chǎng)站線(xiàn)路名稱(chēng)、測量基站、設備信息、使用權限、校對時(shí)鐘及管理信息等內容。