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 沈  宇

1  引言
隨著計算機軟硬件技術及通信技術的飛速發展，電力系統中的發電廠、變電站、電網調度等自動化監控領域都在加快應用新技術的步伐。許多電力監控系統都希望利用組態軟件提高監控水平，整合擴展監控內容。根據電力生產的特點，自動化系統對數據采集的實時性和監控的可靠性有著很高的要求，所以采用的組態軟件首先必須有很好的實時性與可靠性。此外，提高監控系統的開發、應用效能和增強現場運行的易用性，以及及時的現場服務，也是自動化發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監控組態軟件（以下簡稱“力控組態軟件”）在以上幾方面的特點，選擇將其作為電力功角監測系統的后臺監
管平臺，實踐證明，基本達到了預期應用效果，現將其應用情況作以簡單介紹。
2  力控組態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量。實時測量功角，一方面調度員能實時監視系統母線電壓（或發電機內電勢）和功角變化，及時發出調度令；另一方面，系統分析人員可以提取電網動態參數用于對電網離線分析計算模型進行校核等。因此，電力功角監測裝置及其相關系統的開發、研制和廣泛應用可以為電網的安全穩定運行提供有效的保障。
2.2  項目實施方案
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，采用以太網連接。設計每一后臺管理機可同時接收多個現場功角監測裝置PMU的上傳數據，并對實時數據進行初步判斷、處理和分析。此外，SPMS軟件平臺具有網絡瀏覽、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

項目目前已進入現場試運階段，前置機端分別安裝在河北省姜家營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研究院。通訊方式采用電力專用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，近期完成高速網絡通信方式，并擴展軟件平臺的功能。
2.3  力控組態軟件應用方法
(1)  監測內容

圖2  監測點的設置畫面

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

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