2024年3月31日发(作者:)
CBZ-8000变电站自动化SCADA系统提纲
1.目前国内变电站监控软件的现状
国内监控软件主要存在两种开发模式,一种是基于监控组态软件的二次开发,
应用比较广泛的监控组态软件有:WondWare的InTouch、西门子公司的WinCC、
以色列的WIZCON、美国Interlution公司的Fix等。另外一种模式是自主开发的专
用监控软件。由于监控系统软件技术紧跟计算机软件工业的发展趋势,计算机应用
技术的快速发展导致软件的升级换代周期较短。因此,选择具有自主版权的监控系
统软件开发模式应是我们的最好选择。
当前,国内大多厂家变电站监控系统还处于一个孤立的自动化系统。分层设
计、构件化、标准化、开放化等思想未能在这些系统中得到很好的体现。系统随应
用发展可拓性较差,应用系统与支撑平台的相容性较差,系统的网络互联应用接口
开放性较差,以及人机一体化GUI交互友好性(上层开放性)较差。
作为一个成功的系统设计,除了将保证系统可靠性及主要功能的实现作为系统
的主要设计目标外,还应具有以软件工程思想为指导的综合设计优势,这样可保证
技术的持续先进性。即不仅注重下层(系统支撑层)的开放性,更应注重中层(中
间数据服务层)及上层(图形、数据组态工具)的开放性,特别强调以中间层开放
驱动上层开放,从而以更大开放的综合自由度满足电网自动化不断增长的应用需求
及电力企业网的建设需要。
2.CBZ-8000监控软件设计思想
按照通用监控软件平台的设计思想
构造一个通用的监控软件平台,通过它可以构造出不同的厂站监控系统,如:
变电站监控系统、厂用电监控系统、电铁监控系统、水电监控系统等。通过对
监控平台的持续升级来保证基于平台的各类监控系统技术的持续先进性。
按照CMM的软件设计模式
在系统开发过程中,严格遵循CMM的开发模式,持续不断地改进软件的设计
质量,通过科学化的软件开发管理和测试确保实现设计目标。
充分遵循软件分层设计的思想
监控系统设计多层结构充分体现系统分层的思想,各层之间通过通用开放性接
口互连,减少层与层之间的耦合性。这种分层设计的思想使得我们开发电力系
统自动化软件中间件产品成为可能。同时,这种分层结构也使得中间件产品具
有灵活而广阔的使用领域。系统应用层与中间支撑层的分开可以使应用层能够
充分利用中间支撑层提供的各种支撑工具构建不同的应用系统。
数据库系统设计采用面向电力系统设备对象的思想
数据库设计按照厂站、间隔、装置等设备的描述方式构造数据库系统,使得用
户在使用、维护时非常容易理解
目前正在研究基于IEC61970和IEC61850的对象模型,采用IEC61970和
IEC61850标准描述电力系统和电力设备以构造下一代系统数据库,并设计基于
标准的XML的数据建模工具。
完全开放化的数据访问设计
数据库系统是SCADA系统的核心,其性能及可靠性直接关系到整个监控系
统。设计采用商业历史数据库与自行设计的实时数据库相结合的方式,实现内
存库和磁盘库的无缝结合。并提供标准、开放的访问接口,特别方便系统其它
层以及其他系统访问监控系统的数据库。
先进的与其他系统的互联实现信息共享的方案
中间支撑层提供开放的Web Service服务和标准XML的数据描述方法,其他系
统用户可以通过标准IE浏览器访问监控系统和获取监控系统的各类信息,实现
与其它自动化、MIS系统的信息共享,从而从根本上解决“信息孤岛”问题。
3.CBZ-8000监控软件体系结构
CBZ-8000监控系统的分层设计思想
系统应用层
GUI层
WEB Service 层
应用支撑层
数据服务层
平台
操作系统层(WIN2k/.NET)
数据服务层:对SCADA系统的实时数据库和历史数据库进行管理,并保持数据的一
致性;同时提供分布式访问接口,并与标准数据访问接口兼容,以提供其它模块或其
他系统对SCADA系统的数据库的访问。
应用支撑层:提供构造监控系统的一系列支撑工具软件,包括数据建模工具、图形报
表建模工具、网络管理监视工具等。
WEB Service层:向外界提供WEB服务,并支持以标准的XML的数据描述方法,完
成与其它系统的数据交换,实现跨平台的系统互联,同时可以实现基于WEB的远程诊
断和远程维护,确保系统的可靠性。
GUI层:通过监控系统的图形软件提供的人机界面完成各种人机交互过程,可以针对
不同的监控系统定制不同的人机界面。
系统应用层:完成各种监控应用,对于变电站监控主要包括实时监视、异常报警、控
制操作、统计计算、报表打印、系统管理等基本应用及网络拓扑着色、VQC、小电流
接地选线、变电站状态监视、事故处理专家系统、变电站仿真培训等高级应用。
4.CBZ-8000监控软件主要技术特点
◆ 采用数据库中间件和通讯中间件技术
通过数据库中间件,系统可以采用目前国际流行的所有商业数据库作为历史数据
库,而无需更改系统程序。通过通讯中间件,可以方便实现通讯规约的加入,避免新
的通讯规约的加入引起程序结构的改变,或原有软件的不可用。最大限度的保护用户
的投资。
◆ 系统自诊断与自恢复
系统具有自诊断功能,对整个系统的硬件和软件运行状况实时监视。关键进程由
于某种原因死锁或终止运行,系统的自恢复功能,能杀死失控和死锁程序并自动恢复
到原来的正常状态。
◆ 完整的变电站微机防误闭锁功能
系统软件提供站控层防止开关误操作功能。系统除了提供防误代理接口可与多个
厂家的专用防误闭锁系统进行通信,共同完成全站的防误闭锁功能外,还提供软件闭
锁功能,用户可以灵活设置闭锁条件完成控制操作的防误闭锁功能。
◆ 先进的双机、双网切换机制
监控系统设计采用完全冗余的双服务器主机热备用工作方式,可以确保任意一台主机
故障时的无扰切换,保证数据服务的可靠性。
双机切换机制如下:系统正常时,主备服务器均保持与间隔层设备的正常通信和实时
数据处理,但只有主服务器向各客户机发送信息,保证数据的唯一性,备用服务器处
于侦听状态,随时监视主服务器的工作状态,一旦主机故障,则备用服务器立即切换
成为主机,接替主机的工作向客户传送数据。由于备用服务器平时是处于完全热备的
状态,主备机的切换不会造成任何数据的丢失,是一种无扰切换。
系统支持站控层和间隔层的双网互为备用。并采用硬件与软件互相配合的方式实现双
网切换。站控层采用硬件方式完成双网切换。间隔层双网采用标准的IEC104规约完成
主备网络的在线切换。
◆ 无前置通信技术
传统后台系统由于通讯限制,采用前置机读取间隔层设备数据,再由前置机把解
释后的数据发送到后台,前置机无可避免地成为通讯瓶颈。本系统技术建立在分布式
网络化的通讯机制之上,采用高稳定性的服务器作为数据管理核心,比建立在前置机
技术上的后台系统前进了一大步。
◆ 功能强大操作方便易学的图形、报表生成系统
除了提供供能强大的编辑、排版、组态工具外,图表系统还提供模版库、实体类库
的概念,更加方便用户快速生成各类图形、报表。
◆ 先进的基于WEB的远程诊断技术
通过系统中间层WEB Service服务和基于标准XML的数据描述方法,可以实现基
于WEB的远程诊断和远程维护,确保系统的可靠性。
◆ 监控系统内嵌VQC和小电流接地选线功能
通过监控系统软件实现全站的VQC和小电流接地选线和试调功能。
◆ 监控系统同时具备集控站功能
可作为区域控制中心,实现区域内厂站的无人和少人职守。
◆ 系统模块化设计配置灵活、易于扩展、平滑升级
系统设计采用客户/服务器结构,模块化的设计能够使系统规模方便地从最小配置
的所有功能(包括与继保工程师站)集成在一台计算机的单机系统,发展到具有数台
服务器和工作站的网络式群集系统。并可通过对整个监控软件平台的持续平滑升级保
证监控系统技术及性能的长期领先。
5.CBZ-8000监控系统主要性能指标
◆系统设计容量:目前支持:250个装置。
◆双机切换时间 < 10 S ,双网切换时间 < 15 S
◆事故追忆点数:事故前3分钟后5分钟共128点
◆监控系统主机正常负荷率低于30%,事故时低于50%。网络正常时负荷率低于
20%,事故时低于40%。
◆画面切换时间不大于1 s动态画面响应时间不大于2 s。
◆系统可用率不小于99.9%
◆站控层平均故障间隔时间(MTBF)不小于20000 h。
6.CBZ-8000监控软件主要功能
◆
数据采集与处理
实时采集模拟量,开关量,数字量、温度量、脉冲量以及各类保护信息。对实时数
据进行统计、分析、计算,例如通过计算产生电压合格率、有功、无功、电流、总负
荷、功率因数、电量日/月/年最大值/最小值及出现的时间、日期、负荷率、电能分时段
累计值、数字输入状态量逻辑运算值等,设备正常/异常变位次数,统计计算支持丰富
的表达式。
◆
报警处理
报警处理分为事故报警和预告报警方式。前者包括非操作引起的断路器跳闸和保护
装置动作信号。后者包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量越限/复限、计算机站
控系统的各个部件、间隔层单元的状态异常等。报警输出支持音响和语音,可由用户
灵活设置,同时启动事项打印输出功能。
重要的遥信变位、保护动作发生时,系统自动启动相关的测量数据的记录,供系统
将来进行事故追忆,系统可追忆事故前3分钟后5分钟共128点全站各个间隔的测量
数据,并提供曲线、表格两种形式任意选择想要查看的事故追忆数据。
◆
控制功能
具备就地/主站/远方,三级控制,带必要的安全检查和防误闭锁。完成对开关、刀
闸的控制;对主变分接头的调节;保护功能压板的投退;信号复归以及设备的启停等
控制功能。 监控系统在站控层提供两种防误闭锁功能,一种是与专用微机防误系统配
合完成全站的防误闭锁功能;另一种是系统内嵌的软件防误闭锁功能,用户可通过友
好的软件闭锁逻辑定义工具完成站控层闭锁逻辑的设计,两种功能可以配合使用,共
同完成站控层的防误闭锁。
◆
时钟同步功能
采用GPS卫星同步时钟保证全系统具有统一的标准时钟。监控系统支持通过远动进
行网络校时和接受GPS硬时钟对时两种方式。在站控层不配置远动主站时,可以设置
为通过监控接受GPS校时,再由监控定时对全站装置设备进行网络校时以保证全站的
时钟统一。
◆
画面显示和打印
提供功能强大、使用简洁的图形系统,可将系统信息以各类图形画面、曲线、趋势
图等多种形式表示,支持画面的漫游、无级缩放等操作,并支持实时报警在线打印以
及图形在线打印。
◆
报表功能
系统提供功能强大、灵活自如的报表编辑工具。所见即所得,并可自动生成。能够
满足各类用户的需求,并提供典型报表模板,以方便用户使用。支持定时和召唤打印
两种方式,定时时间及打印输出报表可由用户任意设置。
◆
WEB发布功能
软件内部实现基于XML和JAVA的WEB信息发布功能,无需安装IIS服务程序。
MIS用户可以直接通过浏览器浏览变电站实时信息。
◆
电压无功控制 VQC
电压无功综合控制VQC是根据电压和功率因数(无功)越限情况,将控制策略化
分为19个区域,每个区域依据不同的调节方式,采取相应的控制策略。适用于各种电
压等级的变电站,可同时控制1~3台有载调压变压器的分接头和1~48组无功补偿电
容器或电抗器的投切,在保证电压质量的前提下尽量减小供电网络的线路损耗。
◆
小电流接地选线
根据馈线保护装置上送的各条线路的零序基波分量的幅值和方向进行综合分析,确
定单相接地线路,并可根据用户需要对接地线路进行试调选线以消除单相接地故障。同
时监控系统提供接地选线后的自动试跳功能,可由用户根据需要决定是否投入此功能。
◆
网络拓扑分析功能
主要实现网络动态拓扑着色,用不同颜色识别停电区域。在网络拓扑分析基础上完
成事故反演功能。


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