方案背景

随着电力行业和自动控制技术的日益发展,电力远程集控系统也越来越成熟。电力远程集控系统,结合电动化控制,能够实现用户各变电站数据信息集中呈现，集中管理，为电力系统安全稳定运行提供了综合监控平台。

该系统将各配电室每台设备正常运行时的状态输入系统,然后由单台设备拓展到厂内所有设备,最后设备运行状态通过信息通道传递到集控室。当某台设备出现故障，集控中心发现该设备正常运行下的状态发生改变,从而知道事故故障原因在于何处,进而对其事故进行分析维修:如果是小事故，可以通过状态维修进行自动维修;如果是大事故,则组织人员力量进行抢修,达到快速抢修恢复生产的目的。

2  方案介绍

2.1 电力集控系统简介

电力集控系统指在厂站及变电站内实现控制、保护、信号、测量等功能的系统，应用自动控制技术、计算机及网络通信技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制、微机保护和进行运行操作、信息远传和综合协调的自动化系统。电力集控系统是电力系统安全稳定运行的重要保证，厂站及变电站实现自动化的核心是监控系统的自动化，电力集控系统是以计算机和网络技术为核心，通过将厂站及变电所原有的控制、仪表、信号、远动等二次系统重新组合、互连、计算机化而形成的一个系统。

满足一体化监控系统对调度及其他主站应用的支撑设备，对功能进行重新设计，覆盖了原有厂站功能，满足各集控站对厂站及变电站内信息的查询和浏览需求。

满足厂站及变电站全景数据的分类处理和集中存储需求，并经由消息总线向监控主机、数据通信网关机和综合应用服务器提供数据的查询、更新事务管理及多用户存取控制等服务。

接收在线监测、计量、电源、消防、安防、环境监测等信息采集装置（系统）的数据，进行综合分析和统一展示，对外提供在线监测分析结果以及辅助应用监视与控制功能。

2.2 电力集控系统架构

各受控站采集的各开关柜及设备状态信息通过通信管理机将数据上传至交换机，各受控站交换机通过光纤组成环形自愈网络与集控站相连，集控站配置服务器实现SCADA,数据库等功能，另外集控站可设置监控、操作、维护工作站，构成整个集控系统。

为信电力集控系统支持多种模式：

l 集中控制模式

此模式一般适用于系统规模不大、通道可靠性高的用电企业。不需要独立服务器，配置少，投资规模小。数据流全面集中在调度系统中。

l 分级管理模式

此模式一般适用于企业规模较大、管辖的受控站较多的场景。数据流向清晰，信息进行了分层处理，减轻了调度主站的压力。

l 分层分控管理模式

此模式一般适用于系统规模很大、管辖的受控站较多的企业。数据流向清晰，通道利用率非常高，所有变电站由两级控制。地位对等的集控站之间可以通过总控系统实现数据的交流。并且各个层次的系统:变电站、分控集控站、总控集控站功能职责明确。

2.3 系统主要功能

◆  数据采集

按电气间隔分布式或集中式配置综合测控装置及保护装置，电力集控系统自动完成模拟量、数字量、脉冲量、保护定值、故障动作信息以及GPS时钟信号等数据的采集工作。

◆  数据处理

  a) 模拟量处理

☆ 工程值计算

模拟量的工程值将使用偏移量和系数对原始值进行计算。

☆ 模拟量允许标记

  对模拟量进行处理时允许用户设定以下功能标志：扫描、报警、遥调、绝对值和语音报警。

☆ 历史存储

可以对各种模拟量进行以下几种有效计算和存储。

工程值日最大、日最小、日平均等日统计值

工程值月最大、月最小、月平均等月统计值

日负荷率、月负荷率等有功统计值

日正常时间、日越上限时间、日越下限时间等电压日统计值

月正常时间、月越上限时间、月越下限时间等电压月统计值  

日合格率、日越上限率、日越下限率、月合格率、月越上限率、月越下限率

☆ 人工置数

允许用户进行人工置数，此时系统不接收来自RTU 的该点数据。用户可手工键入数据并显示在画面上。同时该点的颜色将按照用户指定的颜色来显示。

☆ 报警设置

   设置预警限，预警限可以防止模拟量工程值在限值附近波动时产生大量报警信息。当越限模拟量的工程值回落到报警限和预警限之间时，模拟量并不立即恢复正常；只有当模拟量的工程值回落到预警限之内时，模拟量才恢复正常。

设置报警限，当模拟量的工程值落到报警限之外时，产生遥测越限报警。

☆ 模拟量的有效范围设定

设置有效值，当模拟量的工程值落到有效值范围之外时，认为模拟量处于停止状态。

b) 数字量处理

☆ 实时描述变电站的运行状态，显示变电站的开关状态、刀闸状态、主变分接头位置及保护动作信号、预告信号等。

☆ 状态变化时迅速发出报警，处理后的信息送数据库、人机界面、打印系统和模拟屏。

☆ 可进行以下人工操作：遥控封锁和允许；遥信状态设置；检修标志设置，如接地符、检修符、安全栅栏；屏蔽过频率的遥信动作。

以上操作反映在图形上有明确的图符及颜色标志。

☆ 双位遥信：对重要的信息（如开关、刀闸位置等）采用双位置接点（一副常开接点，一副常闭接点），并在软件和硬件上判断其合法性。

c) 脉冲量处理

☆ 可人工设置电度底数，进行电度量的标度变换。

☆ 可计算周期内的电量，并实时保存上个周期的脉冲值。

☆ 系统可设定峰、谷、平负荷时段，并计算各时段电量超欠用值，计算结果记入实时和历史库。无脉冲量的点，可采取积分方式或分电度计算方式计算电量，积分时间可调。  

◆  控制操作功能

   具备就地监控后台远方调度三级控制，优先顺序为：就地最高，监控后台次之，远方调度最低。为确保控制的正确性，系统提供延时控制、监护操作、返校检查等功能。

   可进行的遥控操作有：

☆ 调节有载调压变压器分接头。

☆ 电容器、电抗器的远方投切。

☆ 模拟量输出（遥调）。

☆ 能完成保护设备定值的接收、传送、修改等功能。

☆ 设置装置软压板。

 控制各电气间隔的断路器、电动隔离刀闸的分闸/合闸操作。控制操作可由站控层实现，也可由间隔层测控终端通过手动操作完成。

◆  报警及事件记录功能

 将遥测越限、遥信变位、事故处理、SOE、保护信息、遥控信息、操作信息等集中统一管理，分类记录并处理。

◆  历史数据记录功能

 定时地将处理后的数据存储入历史库中，可供趋势分析及统计计算。

◆  安全管理

 电力集控系统用户安全管理采用组策略，权限的划分是按组别进行的。系统提供了默认的三个组：管理员、操作员和维护人员，并赋予默认的权限，用户可根据自身特定要求添加组并赋予权限。系统将各种操作细化为权限管理，并配有安全有效的权限核查功能，使得必须具有相应权限的用户才能进行相关操作，并形成操作记录供日后查询。

◆  设备信息管理

☆ 利用与保护设备的通信，可将有关该设备的定值进行上行召唤和下行设置处理。在进行下行设置处理时，进行安全性检查，并将操作情况记录存档。

☆ 根据时间区段进行保护事件查询，可分为动作报告信息表、异常告警信息表和保护故障信息表。

☆ 以表格形式显示保护压板信息和保护遥测量信息。

☆ 控制微机保护的投入、退出、复归以及软压板的投退。

◆  系统自诊断和自恢复

系统具有自诊断功能，可对整个系统中的软件运行状况实时监视，监视对象可灵活配置。当某一被监视进程由于某种原因死锁或退出运行，系统的自恢复功能可以结束死锁进程并自动恢复到原来的正常状态。

◆  GPS时钟同步

采用GPS卫星同步时钟保证整个系统具有统一的标准时钟。电力集控系统支持通过远动进行网络校时和接收GPS硬对时两种方式。

◆  图形显示和打印

电力集控系统提供了功能强大、使用简捷的图形系统。支持：

☆ 图形的漫游、无极缩放、导航。

☆ 系统信息图形表现形式多样，如接线图、配置图、工况图、潮流图、曲线图、棒图等。

☆ 可根据电力系统接线原理进行图形系统与数据库的关联。

☆ 打印包括整点记录、日报表、月报表、年报表等。

☆ 事件驱动可输出遥测越限、遥控操作、遥信变位、事件记录、事故追忆等。

◆  发送短信功能

◆  数据转发功能

◆  各种保护功能

2.4 系统亮点

2.4.1 标准化

1) 系统采用面向对象的、组件化的分层、分布设计思想设计，支持多种硬件平台，多种主流操作系统；

2) 全面遵循IEC 61970/61968标准，具备图模库一体化功能，实现电力系统模型的标准化开发，真正实现SCADA等多种电力应用业务在开放软件平台基础之上的集成；

2.4.2 高可靠性

1) 系统提供保证数据安全的措施，重要的设备、软件功能和数据具有冗余备份，任何冗余服务器切换时保证信息不丢失，并为系统故障的隔离和排除提供快捷的技术手段；

2) 系统的重要单元或单元的重要部件为冗余配置，保证整个系统功能的可用性不受单个故障的影响；

3) 系统的主要服务器均采用冗余的双服务器配置方式，当一台发生故障，其功能自动由另外一台代替，保证系统的正常运行；

4) 系统能够隔离故障，切除故障应不影响其它各节点的正常运行，并保证故障恢复过程快速而平稳；

5) 系统所选的硬件设备符合现代工业标准，在国内计算机领域占主流的标准产品，所有设备具有可靠的质量保证和完善的售后服务保证；

6) 应用软件的开发应遵循软件工程的方法，经过充分测试，程序运行稳定可靠，系统软件平台应选择可靠和安全的版本；

7) 具有方便可靠的备份与恢复手段。

2.4.3 高一致性

1) 所有应用的人机界面应保持一致；

2) 系统能将所接变电站内远动数据和监控系统图形导入到系统，确保主站内各子站主解线图与子站监控系统一致，确保数据导入的完整性、安全性；

3) 所有节点上的图形、模型和数据保持一致。

2.4.4 高开放性

1) 具备在多种硬件和多种操作系统的混合平台上正确运行的能力；不同硬件平台可集群，解除硬件升级与更换的限制；

2) 提供标准统一接口，支持用户应用软件程序的开发，方便与其它系统互连或集成，能提供以下开放式接口：

n 标准的数据库访问接口；

n 标准的电力远动规约接口；

n 基于标准的图形用户编辑、生成工具及访问接口；

n 标准的网络通信应用层协议、应用基本函数及调用接口。

3) 提供应用级的开发应用接口，增加的应用可纳入系统平台的统一管理；

4) 提供方便的跨平台编译和程序分发工具；

5) 系统具有良好的可扩展性，可以根据电网的不断发展，逐步扩展，能平滑进行软件、硬件升级；

6) 系统功能采用模块化设计，能不断增加新的功能模块，以满足电网监控与运行管理不断发展的要求；

7) 系统采用集群化采集、分布式应用。前置服务器采用集群方式，数据流向集中，但应用服务器能承载分布式应用，满足分布式扩展需要；

2.4.5 一体化设计

1) 系统采用统一成熟的支撑平台：充分考虑调度自动化系统软件的开放性、可扩展性、可移植性、易维护性、可靠性和安全性的要求；

2) 图模库一体化：充分考虑各种不同的应用不同需求，实现各应用的图模库一体化，满足系统方便建模的要求；

3) 图形格式和界面风格统一：系统采用相似的图形格式和界面风格，以及统一的专业应用工具模块，便于操作和维护；

4) 系统提供统一的显示操作界面，实现各功能的统一界面显示和维护，实现后续第三方功能的统一界面显示和操作的集成；

5) 系统体系结构能灵活配置，可以支持各种调度模式，满足信息分流、分层分区监控等各种应用需求。

2.4.6 应用平台化

系统平台充分考虑各种标准，能够将各公共应用以公共服务的形式实现，为其他各种具体的应用和第三方应用提供相应的服务（如配电仿真自动化系统等），包括但不限于以下几部分内容：

1) 统一的模型服务：系统建模考虑各不同应用系统的需要，在统一建模的基础上，能够为各不同应用提供各自不同要求的用户模型。系统模型还支持动态扩展的功能，模型的动态扩展不影响系统已经建立的模型；

2) 统一的数据服务：系统能够在遵循相关标准要求的基础上，为系统中各不同的应用提供统一标准的数据服务，以方便实现数据的共享，为应用的综合和扩充提供数据服务支持；

3) 统一的图形服务：系统提供标准的图形服务，能够实现系统中不同应用以及不同系统之间的图形共享；

4) 统一的参数服务：系统平台应对系统运行所需的各种参数实现统一的设置管理服务，此参数管理服务能够实现灵活的动态扩充，以方便后续应用扩展；

5) 统一的报警服务：对整个系统中，提供统一的报警平台服务，各不同应用以及子系统产生的报警信息。

6) 统一的曲线服务：系统提供统一的实时/历史曲线显示、曲线查询服务，对各不同应用的数据均可通过此统一的曲线服务实现相关数据的监视和查看；

7) 统一报表服务：系统中各不同应用的数据均能通过此统一报表服务实现灵活的定制。

3 产品简介

3.1 通讯管理单元

3.1.1 通讯管理单元简介

WXDK-500系列通讯管理单元低压配电系统的一个重要组成部分，它主要用于低压配电自动化系统现场的信息收集,并集中送往当地后台或远方调度主站,同时将后台或主站命令传递给各测控装置,实现当地或远程控制。能够完成与间隔层设备数据交换、规约处理、中央信号转换等功能。

3.1.2 主要功能要求

能够接收各模块上传的保护、遥信、遥测和电能量等信息。

a）实现和管理电机保护装置的通信；
b）实现和管理各种测控装置、智能电能表通信；
c）实现和管理与后台主计算机系统通信；
d）实现和管理远动通信,与集控中心通信；
e）各设备,装置通信状态检查和监视；

1) 主要特点

WXDK-500采用嵌入式工业网络处理器，高性能硬软件体系保证了装置具备强大稳定的数据处理能力。

最多可提供6个以太网接口（支持IEC103/IEC104/CDT等网络协议）、10个串口（5路RS485其中COM1口RS485/DP/CAN可选，COM2～COM5口RS485/DP/RS232可选），通过modbus /串口CDT等规约进行通讯。

高可靠设计，充分考虑了元器件及接插件接触的可靠性，装置耐冲击和震动，适用于强电磁干扰环境，可在-25～+60℃ 环境温度下正常工作，绝缘耐压以及抗干扰等指标符合IEC 国际标准。

3.1.3 通讯管理单元技术参数

1、电气参数

电源：AC/DC220 V

频率：50 Hz

功耗：整机不大于8 W

2、通信端口

 A、以太网接口

路数： 1路、6路

速率： 10/100M

通信介质： 标准8芯双绞网线

支持协议：CDT、Modbus、XT9702、IEC103、IEC104等          

B、串口通信接口

     路数：5路

     通信方式： RS485/DP x 5/(CAN x 1 + RS232 x 4),

    通信速率：速率  2400bps， 4800bps， 9600bps

    通信介质： 屏蔽双绞电缆

    支持协议： Modbus、DP、串口CDT、串口IEC103/IEC101等

3、绝缘性能

绝缘电阻：没有电气联系的回路之间，用开路电压为500V的测试仪器测定其绝缘电阻应不小于100MΩ

4、机械性能

A、 工作条件：能承受严酷等级为I 级的振动响应，冲击响应检验

B、运输条件：能承受严酷等级为I 级的振动耐久，冲击耐久及碰撞检验

5、抗电磁干扰性能

A、 高频干扰

按GB/T 13729-1992中3.8的规定，在正常试验大气条件下，装置处于正常工作状态时，在交流电源回路，施加输入频率为1MHz±0.1MHz的干扰信号（信号为衰减振荡波，包络线在3～6周期后衰减到峰值的50％，干扰信号的重复率400次／s），取共模2.5kV，串模1kV，装置能正常工作。

B、 静电放电干扰

装置能承受GB/T 15153.1-1998表13中规定的严酷等级为III级，即接触放电试验电压为6kV的静电放电电压。在正常工作条件下，在操作人员可接触到的外壳和操作点上，施加静电放电电压，正负极性放电各10次，每次放电间隔不小于1s，装置能正常工作，但在试验期间允许出现指示器给出的暂时错误信息。

C、 快速瞬变干扰

按GB/T 15153.1-1998表12中规定的严酷等级为3级，对装置施加快速瞬变脉冲群干扰电压为2.0 kV(p)，装置能正常工作，但在试验期间允许出现指示器给出的暂时错误信息。

6、系统结构

本系统为分层分布式结构，其结构图如图所示。

                     系统结构图

3.2 手机应用APP

我公司手机APP（智能终端软件）和Web发布平台是互联网+在工业领域的应用开发，其全方位应用于我公司的工业综合自动化系统、智能建筑配电系统、配电自动化配电管理系统等系统产品。将各类型变电站后台系统的PC机终端与系统软件对接手机终端和手机APP软件，以固定与移动的方式监测与控制，给客户带来管理的便利，在使用维护上节省人力，节约成本。

  用户可以实时便捷的远程运维相应的供配电系统，可以在APP上对供配电系统的信息进行查询，现场SOE等报警能够实时推送到APP端供用户及时发现并解决问题，进行数据存储和分析，利用实时或历史数据绘制折线图饼状图等帮助用户更清晰的了解配电系统。

4 总结

对于企业生产来说，机电设备没有主次之分，可能核心设备正常运行，但偏远岗位的一台小设备发生故障,有可能会影响整个生产流程,造成企业无法正常运行。通过集控中心大屏幕显示系统，所有设备运行状态一目了然,哪台设备出现了故障,系统检测出现故障报警信号,能够准确及时的进行故障维护,保障生产正常。通过设备运行数据统计，可能预测设备故障,降低设备故障率,提高经济效益。如有需要，亦可通过远程电动化控制,远程遥控设备开闭，从而节约人力,不用每台设备都安排岗位操作员工,降低人工消耗，进一步提高经济效益。