⑴ 什么是变电站微机监控系统的操作监控

1、变电站微机监控系统概念
变配电所是电力系统组成的一个重要环节，是电力网中线路的重要连接部分，其作用是变换电压、汇集和分配电能。变配电所能否正常运行关系到电力系统的稳定和安全，因此对变电所进行监控和保护具有十分重要的意义。
变电所计算机监控技术是利用现代自动化技术、电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合，将配电网在正常及事故情况下的监测、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起。完成调度端遥测、遥信、遥控、遥调四遥功能。改进供电质量，力求供电最为安全、可靠、方便、灵活，经济，变配电管理更为有效，从而改善供电质量，提高服务水平，减少运行费用。
近年来，变电所计算机监控技术得到了迅速的发展，但为更好的保证计算机监控系统性能的安全可靠、运行稳定，还应提高变电所的抗电磁干扰能力。

2、系统构成
变配电所计算机监控系统由带有通讯接口的采集控制模块：多功能电力综合仪表、开关量采集模块、电流量采集模块、模拟量采集模块、继电器控制输出模块、现场管理机、24V直流电源以及中央管理机等组成。中央管理机是本系统的集中管理中心。一般安置在有人值班的总值班室内，用于整个变配电系统的实时状态显示、参数统计、数据分析、历史记录、故障报警、控制、报表打印等。

3、系统内容
3.1 变配电所计算机监控系统的硬件部分
对35kV以下的高压中心配电站主进、出线、母联可采用电力综合仪表来实现遥测、遥信、遥控功能。该仪表与CT、PT直接相连，采集高精度交流信号，经过离散数学计算，即可测量出各个回路电量参数(测量精度为0.5％)，该仪表具有八路开关量输入，四路继电器输出，同时带有自检功能，可与综合继电保护装置配合使用。
（1）将CT、PT直接接入电力综合仪表测量回路中，即可测量出该回路的电量参数。实现该回路的“遥测”；

（2）该仪表的八路开关量输人分别采集该柜中断路器的分合闸状态、手车工作位置、电机储能状态以及接地刀闸位置，同时对综合继电保护装置中的故障跳闸信号和内部故障进行采集、分析，给予报警，并显示该回路的故障类型。实现该回路的“遥信”；
（3）该仪表的继电器输出分别接至断路器的分、合闸线圈上，实现断路器的远程控制，即断路器的“遥控”。
在0.4kV低压主进、母联同样采用电力综合仪表来实现“三遥”功能。该仪表与CT、母线直接相连，采集高精度交流信号，测量该回路的实际电量，实现遥测，同时对主进、母联开关的断路器合、分闸状态，框架式开关的位置以及故障报警等开关量实现遥信，并对断路器实现远程遥控。
3.1.1 遥信
利用开关量采集输入模块采集各出线回路开关分合闸状态、开关故障报警信号、失压报警信号、过压报警信号以及框架式开关的位置，并对变压器的风机状态、高温、超高温信号等开关量实现监控，一个单独模块一般可采集16路开关状态。
3.1.2遥测
（1）通过电流量输人采集模块采集各出线回路的各相电流，单个模块可采集16回路电流。每一个回路可以由电流量输入模块采集该回路的电流，并根据测量的实际电压、功率因数等来计算该回路的实际用电量。
（2）通过模拟量输入模块采集变压器的温度信号、湿度信号以及液位信号等模拟量信号(各个模拟量信号需有4—20mA或0—5V输出)。
3.1.3遥控
通过继电器控制输出模块分别对低压各出线回路(带有电动操作机构、失压脱扣器的开关)实现开关的远程分、合闸功能。
现场管理机在本系统中位于中央管理机与各模块之间，作为一级底层控制单元，增加系统的可靠性。其功能是：进行现场调试，利用现场管理机动性对各模块进行现场参数整定，独立完成现场显示工作，并将信号整理后通过通讯线（ILS485）发送给中央管理机，同时接受中央管理机所下达的命令。可作为中央管理机的备用机，具有显示功能、自检功能。
3.2 变配电所计算机监控系统的软件部分

变配电所计算机监控系统所安装的监控软件是基于Windows环境下的电力系统专用组态软件，能够运行在MicrosoftWindowsNT、2000、XP平台上。给用户提供的是全中文界面，简洁的画面设计、灵活的组态方式，高性能DDE驱动程序，支持诸多工控产品，并遵循开放式数据库联接(ODBC)标准。允许通过第三方，如Microsoft Access，SQL Server等访问本系统数据库。
3.2.1监控系统的的基本功能要求：
微机的监控系统是用户掌握和控制设备运行状况的主要途径，特别是保护设备的可靠性的提高已经简化了人机接口和就地控制的功能，所以更应具有性能安全可靠、运行稳定、功能完善、人机界面友好、便以扩展、扩容、修改和增加新的功能、接口简单，重新安装和运行维护方便，最好能是各设备厂家可以统一使用的适用于不同通讯方式的监控系统。
3.2.2 监控系统基本功能
（1）显示功能
显示变配电站实际开关柜体图、一次系统图，并在一次系统图上显示各开关的分、合状态；
显示各配电回路的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度、频率以及功率因数等电量参数；
显示各开关的分、合状态和事故报警类别等；
显示各回路电量参数的实时曲线图；
显示变压器的运行状态以及高温、超高温报警及瓦斯保护；
显示其他工艺设备的运行状态及故障情况。
（2）报警功能
状态报警：当变配电系统的开关出现过载跳闸、短路故障跳闸以及综合继电保护装置内部故障时，计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称、事故类别。
超限报警：当变配电系统的各电量参数出现超过额定值时或其他工艺设备超限运行时，计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称。
三相不平衡系数报警：当变、配电系统的三相电流或三相电压值出现不平衡时(可自定义范围)，计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称。
（3）控制功能
在变配电站总值班室中央管理机处，可以通过鼠标器控制各种高、低压开关(带有电动操作机构或者带有交流接触器)的合闸和分闸；同时也可实现电气闭锁功能，以防止具有闭锁回路的开关误操作；

在中央管理机处鼠标下达操作命令时具有密码识别功能，只有操作人员输入正确密码时才可下达操作命令。
（4）统计和打印功能
统计和打印所监控的所有电流值、电压值、功率值、频率值、功率因数值以及这些参数一天24小时变化曲线；
统计和打印各断路器运行状态变化时间及故障报警时间和类别；
统计和打印各断路器的操作时间及操作人员代码；
统计和打印有功电度、无功电度的一天24小时内单位小时用电量及电量图，同时具有峰谷计费功能。
（5）历史记录
值班室计算机软件能将所监测并统计的各种电量参数、各断路器或开关的状态变化时间、报警故障类别、操作人员代码和时间、开关机时间等永久保存，以便对整个变、配电系统的运行情况进行分析。
（6）通讯功能
系统内部遵循KS485通讯协议。与上位机通讯遵循RS485或TCP／IP通讯协议。
（7）自检功能
系统应具有完善的自诊断功能。当系统发生故障时，诊断功能将提供详细的故障信息，以便及时排除故障。

4、系统特点
4.1 变配电所计算机监控系统的末端数据采集与控制单元直接安装于开关柜内，采用交流采样直接从电流互感器或电压互感器取交流0-5A电流信号或交流0-100V电压信号(380／220V低压系统直接取交流0-220V或0-380V电压信号)，不再需要各种电量变送器，开关柜上各种测量仪表可以取消，外部电缆只有一根通信电缆与供电电源电缆，设计与施工简单。
4.2 虽然智能化开关和智能开关柜本身已经具备监控功能，只要设计一根通信电缆引至值班室中央管理机，就可以实现集中监测与远方调度。但由于各厂家的通讯协议不统一，实现联网较困难，开关柜内的继电保护、信号与控制回路仍保留。因此，如何统一通讯协议，是系统未来发展方向，这样系统将更加简单。

4.3 变配电所计算机监控系统对高次谐波的监控、记录和保护有待于完善。
4.4 应用新技术，一次断路器设备无油化，二次控制元件无触点集成模块化，提高了设备运行可靠性，减少了设备维修工作。
4.5 变电所负荷调整、电压调节及电量报表等工作都由调度直接完成，改变了过去那种调度下令，变电运行人员接令执行操作的繁琐环节，降低了变电所运行误操作事故的发生。
4.6 调度可直接监视变电设备运行情况，发生故障能及时、准确地提供原始数据，为事故处理提供方便。

⑵ 变电站后台监控系统

实现对35KV变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。实现对电网运行的实时监控，使值班人员和系统调度人员通过管理平台及时把握系统的运行状态和事故处理的主动性，另外配套的手机客户端软件实现了移动终端功能，可随时随地查看或管理电网，提高电网的自动化管理水平、供电质量。为达到这一目的，满足电网运行对变电站后台监控系统的要求，变电站综合电力自动化系统体系由“数据采集和控制”、“继电保护”、“直流电源系统”三大块构成变电站自动化基础。与变电站传统电磁式二次系统相比，在体系结构上，电力自动化系统增添了“变电站主计算机系统”和“通信控制管理”两部分。

变电站后台监控系统基本特点

■分布：间隔层以站内一次设备（如变压器、电机、线路等）为间隔对象，面向对象，综合分析电站对信息的采集控制要求，分布式配置小型化、高可靠性的微机保护和测控单元装置。各间隔单元相对独立，通过可选择的RS485、CAN、以太网等网络互联。在功能分配上，凡可以在本间隔单元就地完成的功能，不依赖通信网络，即使网络瘫痪也不影响保护迅速切除故障。由于采用保护、测控一体化小型化设计，屏柜的数量较传统设计大为减少。

■分层：该系统分间隔层和站控层两层，层与层之间相对独立，通过具有冗余结构的前置层（通讯管理机）设备连接通信。间隔层设备包括保护设备、数据采集、控制设备及指示显示部分等。站控层设备包括工控机、综合自动化监控软件，可组单机网络，也可组多机热备用网络。站控层通过通信管理机与间隔层通信，实现站级协调、优化控制和当地监控；同时实现与远方调度中心的通信。既可完成RTU四遥和远程接入功能，也可直接进入上一级调度网络。

■可靠性：间隔层各种保护测控装置的主功能完全独立于通讯网络，独立地保护电网安全运行；各装置均有大屏汉字液晶显示，不间断显示装置运行工况，保证了通讯网中断或后台死机情况下，运行人员依然可监视；保留了简易的强电控制功能，在各单元设置了独立于装置软件的分合按钮功能和就地、远方操作转换，作为后备操作或检修操作手段，保证了网络中断后台死机，甚至装置故障时，运行人员依然可以操作，同时保证了本级操作时，其它级处于闭锁状态，符合分层操作控制要求；保留了强电中央事故和告警接点，启动事故音响和预告音响，保证了通讯中断后台死机甚至装置本身故障的情况下运行人员还可以就地人工操作。

■灵活性：系列化的面向对象的间隔保护测控装置，对于任何具有不同规模、不同一次接线、不同要求的电站均可实现电站综合自动化，这些产品象搭积木一样配置在一根网络通讯线上，并可以根据一次系统的变化，任意增、减或改变系统中的单元装置以达到改造或扩建的目的。

■分散：系统对35KV及以下电压等级的二次保护和监控单元设备，可选择就地分散安装在开关柜上，做到地理位置上的分散。对于无人值班的35KV及以下电站，根据用户需要，站控层的设备也可移到调度中心或集控站，电站内不设当地监控而只留接口，当维护人员进入电站时，使用便携机即可替代后台机。这样的分层、分布和分散式系统与集中式系统相比，具有明显优点:提高了系统可告性，任一部分设备有故障时，只影响局部；站内减少了二次电缆和屏柜，节省了投资，也简化了施工与维护；提高了系统可扩展性和灵活性，既适用于新建电站，也适用于老站改造；运行维护方便。

■开放性：系统可以实现各种微机保护、自动装置的通信管理；实现各种测控装置、智能电能表的通信管理；实现厂站智能辅助设备，如直流电源通信等的通信管理；实现与厂站主计算机系统的通信交互；以及实现与远动调度、集控中心的数据筛选、处理、转发等。支持多种通信接口（以太网、RS232、RS485、RS422、CAN等）和通信规约（如IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、IEC60870-5-103、部颁CDT、HostZF、XT9702、SC1801、μ4F、IEC61850等）。通过GPS，自动接受对时和统一系统时间。各设备、装置通信状态检查和监视、记录。内部数据的再加工处理，逻辑生成，转发信息的编辑、合成。通过网络，远程维护和监测。可配置双机冗余工作方式，通信通道监视和自动切换。

变电站后台监控系统的主要结构

以一个变电站实现综合自动化为例，整个变电站电力后台系统分为两个部分：站控层与现地层。

◇站控层
由通信保护管理器、MODEM等构成，负责完成整个变电站的控制和监视以及远程维护。所有模拟量、数据量、开关量、脉冲量的实时采集、处理，按照通信规约的要求，上传给各个上级调度端，并对间隔层的设备进行管理和下发各种命令。

◇现地层
按站内一次设备(一台主变、多条线路等)分布式配置。保护全部采用微机保护，保护测控装置全部集中在主控制室内。各保护单元相对独立，能独立完成其保护功能，并通过通讯接口向监控系统传送保护信息。

⑶ 智能变配电监控系统的系统功能

1）友好的人机交互界面（HMI）
标准的变配电系统具有CAD一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况；庞大的系统具有多画面切换及画面导航的功能；分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可直观显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能。主要电参量直接显示于人机交互界面并实时刷新。
2）用户管理
本软件可对不同级别的用户赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。如对某重要回路的合/分闸操作，需操作员级用户输入操作口令外，还需工程师级用户输入确认口令后方可完成该操作。
3）数据采集处理
Acrel-2000智能变配电监控系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态（包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、温度、开关位置、设备运行状态等），将采集到的数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示（总系统功率、负荷最大值、功率因数上下限等），并对重要的信息量进行数据库存储。
4）趋势曲线分析
系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析界面，通过调用相关回路实时曲线界面分析该回路当前的负荷运行状况。如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析。
5）报表管理
系统具有标准的电能报表格式并可根据用户需求设计符合其需要的报表格式，系统可自动统计。可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表、操作记录报表等，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的日、月、季、年度报表，根据复费率的时段及费率的设定值生成电能的费率报表，查询打印的起点、间隔等参数可自行设置；系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。
6）事件记录和故障报警
系统对所有用户操作、开关变位、参量越限及其它用户实际需求的事件均具有详细的记录功能，包括事件发生的时间位置，当前值班人员事件是否确认等信息，对开关变位、参量越限等信息还具有声音报警功能，同时自动对运行设备发送控制指令或提示值班人员迅速排除故障。
7）五遥功能
Acrel-2000智能变配电监控系统不仅能实现常规的“遥信”、“遥控”、“遥测”、“遥调”功能，还可以实现“遥设”功能。
遥信：实时对开关运行状态、保护工作等开关量进行监视。计算机实时显示和自动报警。
遥控：通过计算机屏幕选择相应的站号、开关号、合/分闸等信息，并在屏幕上将选择的开关状态反馈出来，确认后执行，实时记录操作时间、类型、合开关号等。
遥测：通过计算机实时对系统电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、超限报警、频率进行不断地采集、分析、处理、记录、显示曲线、棒图，自动生成报表。
遥调：用于有载变压器的调压升/降。
遥设：用于远方修改分散继电保护装置的定值、控制字；以及调整各种仪表的工作状态。