综合自动化系统

    随着科学技术的不断发展，计算机已渗透到了世界每个角落。电力系统也不可避免地进入了微机控制时代，变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，已成为当前电力系统发展的趋势。变电站的运行正从早期的常规保护．人工控制发展到现在的无人值守，远动控制和系统综合自动化。变电站综合自动化系统以其简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站监控项目中获得成功的应用。

关键词：

微机控制  综合自动化

目         录

第一章 绪论  ……………………………………………………………………5

     1.1研究意义………………………………………………………………5

     1.2研究现状………………………………………………………………6

1.3研究内容及要求 ……………………………………………………7

第二章 系统概述…………………………………………………………………8

2.1计算机监控系统的工作条件………………………………………8

   2.1.1环境 ……………………………………………………………8

            2.1.2电源 ……………………………………………………………8

            2.1.3额定值 …………………………………………………………8

 2.1.4接地 ……………………………………………………………8

   2.1.5装置的温度特性………………………………………………8

   2.1.6 抗干扰能力……………………………………………………8

   2.1.7 直流正常工作电源 …………………………………………9

   2.1.8 交流正常工作电源 …………………………………………9

 2.1.9汉化 ………………………………………………………………9

2.1.10 故障影响 ………………………………………………………9

2.2系统结构 ………………………………………………………………9

   2.2.1 概述………………………………………………………………9

   2.2.2 站级监控层……………………………………………………11

   2.2.3 间隔级监控层…………………………………………………11

  第三章 MicroSCADA系统  …………………………………………………13

3.1 Microscada系统概述 …………………………………………………13

3.2 站控层数据采集模式 …………………………………………………14

   3.2.1 设备简介………………………………………………………14

   3.2.2 后台数据采集 ………………………………………………15

   3.2.3 远动数据采集 ………………………………………………18

   3.2.4 电力数据网 …………………………………………………19

3.3 Microscada系统的基本功能  ………………………………………19

   3.3.1 界面组成………………………………………………………19

   3.3.2 数据监视与控制操作………………………………………20

   3.3.3 告警列表………………………………………………………20

   3.3.4 事件列表………………………………………………………21

   3.3.5 防误功能………………………………………………………21

   3.3.6 用户管理………………………………………………………21

            3.3.7 事故推画面……………………………………………………21

   3.3.8 运行报表、趋势图 …………………………………………21

   3.3.9 故障录波………………………………………………………22

   3.3.10峰值负荷报警 ………………………………………………22

3.4 Microscada系统使用介绍……………………………………………22

   3.4.1 操作使用模式 ………………………………………………22

   3.4.2 操作权限………………………………………………………22

   3.4.3 监控单元图形示例 …………………………………………22

3.5 系统的启动与关闭…………………………………………………23

   3.5.1 系统的启动与登陆…………………………………………23

   3.5.2 系统的关闭 …………………………………………………24

3.6 主要功能 ……………………………………………………………24

   3.6.1 主画面…………………………………………………………24

   3.6.2 事件列表………………………………………………………25

   3.6.3 报警列表………………………………………………………29

   3.6.4 遥测报表………………………………………………………30

   3.6.5 全所总光子……………………………………………………32

   3.6.6 全所工况………………………………………………………33

   3.6.7 数据总召唤……………………………………………………33

   3.6.8 事故信号推画面功能 ………………………………………33

   3.6.9 故障录波………………………………………………………34

   3.6.10峰值负荷告警 ………………………………………………34

3.7 用户管理………………………………………………………………36

   3.7.1 用户密码的更改 ……………………………………………36

   3.7.2 增加、删除用户 ……………………………………………38

第四章 CWCOM200使用介绍  ……………………………………………39

4.1概述 ……………………………………………………………………39

4.2系统特点 ………………………………………………………………39

4.3 COM200操作说明……………………………………………………40

   4.3.1 界面简述………………………………………………………40

   4.3.2 系统配置………………………………………………………40

   4.3.3 线路 ……………………………………………………………42

   4.3.4 设备 ……………………………………………………………43

第五章 系统容量及规模 ……………………………………………………45

  5.1 工程概况……………………………………………………………………45

     5.1.1 间隔数量……………………………………………………………45

     5.1.2 各电压等级的接线型式…………………………………………45

     5.1.3 系统规模表…………………………………………………………45

  5.2 主设备清单 ………………………………………………………………47

      5.3设备位置分布表 …………………………………………………………49

参考文献 ………………………………………………………………………………53

第1章  绪  论

1.1 概述

1.1.1  研究意义

毕业设计是大学三年教学中的重要一环，是培养学生综合素质，实践能力，综合知识运用能力的重要途径。毕业设计是大学学习生活的最后一环，是我们成教毕业生在毕业前接受的最后一项课题任务，也是我们学生素质与工程实践能力培养效果的全面检验。为我们学生跨出学校，走向社会工作岗位作更好的准备。通过毕业设计，可以培养同学分析问题、解决问题的能力，进而提高设计创新、综合应用能力，为现在或今后的工作打下扎实的基础。毕业设计也是对教学工作的一个总体检验，从中可以发现教学中存在的问题，特别在知识结构、课程内容的合理性、先进性等方面的问题。毕业设计是学生对所学知识理论和实践经验的检验与总结，能够培养和提高设计者分析问题和解决问题的能力，使学生学习并掌握科学研究、工程设计和撰写技术报告的基本方法。毕业设计是学生对学校所学知识的全面总结和综合应用，虽然我们成教生大都已经参加已经工作好几年，但是在工作中真正要设计一个系统的机会还是很少，况且还是单独一个人设计，制作，出报告。这次也比设计给了我们一个很好的平台，给自己一次展现的多年工作和学习的成果的机会。

    变电所综合自动化系统是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电所领域的综合应用。通过《220kV变电所综合自动化系统》这一课题的设计，使我们能综合运用已学过的电子线路、微机技术、自动控制技术、测量检测技术等方面的专业基础知识，来处理实际工程问题。并通过查阅资料、考察现场等调研过程来获取信息，进行加工整理，构造可能达到预期目标的各种方案，提出对各种问题的解决方法。从而培养学生的自学能力以及设计、分析、构造和处理具体技术问题的能力。

1.1.2  研究现状

变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。

如今变电站综合自动化已成为热门话题，研究单位和产品也越来越多，国内具有代表性的公司和产品有：北京四方公司的CSC 2000系列综合自动化系统，南京南瑞集团公司的BSJ2200计算机监控系统，南京南瑞继电保护电气有限公司的RCS一9000系列综合自动化系统，国电南自PS 6000系列综合自动化系统、武汉国测GCSIA变电站综合自动化系统、许继电气公司的CBZ一8000系列综合自动化系统。国外具有代表性的公司和产品有：瑞典ABB的MicroSCADA自动化系统等。现在的变电站自动化系统将站内间隔层设备（包括微机继电保护及自动装置、测控、直流系统等）以互联的方式与主机实现数据交换与处理，从而构成一种服务于电网安全与监测控制，全分散、全数字化和可操作的自动控制系统。

    本系统站控层用的软件工具是瑞典ABB公司开发的用于变电站自动化系统的MicroSCADA和COM500，COM500作为前置机，它是整个系统数据采集的核心，MicroSCADA用于后台监控；间隔层测控装置用的主要是芬兰ABB公司生产的是REF54_系列和瑞典ABB公司生产的REC561等自动化产品，远动装置用的是浙江创维自动化工程有限公司自主研发CWCOM200。 

1.3  研究内容及要求

1.3.1   设计题目：220kV临海变电所综合自动化系统

1.3.2   设计内容及要求

（1）定制整个系统信息表；

（2）系统自动化部分的数据库配置；

（3）设计合理的系统网络拓扑图；

（4）确定合理的设计方案，确定整个系统的结构；

（5）220kV变电所综合自动化系统一次接线图的设计；

（6）选择前置机，后台，远动机和测控和保护装置等设备的型号；

（7）完成毕业设计说明书1份。

第二章  系统概述

2.1计算机监控系统的工作条件

2.1.1环境

海拔高度：        ≤1000m

相对湿度：        ≤95％（相对湿度为95％时，环境温度25℃，设备内应无结露。）

大气压力：        80~110kPa

最高环境温度：＋50℃

最低环境温度：－15℃

最大日温差：    20℃

抗地震能力：    水平加速度：    0.2g

垂直加速度：    0.1g

装置安装于无屏蔽机房

2.1.2电源

交流电压：        220V±20%

直流电压：        220V DC(-20%～+15%，直流电源纹波系数小于5%)

频率：            50Hz±0.5Hz

2.1.3额定值

额定交流电压：           220V

额定直流电压：           220V DC

额定频率：               50Hz

CT二次侧额定电流：    5A

PT二次侧额定电压：    100V、100/V

所用电母线电压输入： 0~450V

变送器输出：            4~20mA

2.1.4接地

计算机监控系统不设置单独的接地网，接地线与变电所主接地网连接。变电所主接地网的工频接地电阻≤1Ω。

2.1.5装置的温度特性

环境温度在－5℃～＋45℃时，装置应能满足规范书所规定的精度，环境温度在－15℃～＋50℃时，装置应能正确工作，不误动不拒动。

2.1.6在雷电过电压、一次回路操作、开关场故障及其它强电干扰作用下，在二次回路操作干扰下，所有设备均不应误动作，并应该能在静电、高频、强磁场干扰的环境中工作，而不降低精度和处理能力。考虑的措施由卖方确定，如光电隔离、高共模抑制比、接地和屏蔽等，卖方应提供这些技术的详细说明，并应遵守IEC255-22-1～4、IEC61000-4-2～5标准所规定的下列试验标准：

耐冲击电压试验：5kV，1.2/50s冲击波；

绝缘强度试验：2kV/50Hz，1min；

高频干扰试验：Ⅲ级；

快速瞬变干扰：Ⅲ级；

辐射电磁场：Ⅲ级；

静电：Ⅲ级。

2.1.7 单元测控装置电源采用220V DC，各装置应具有直流快速小开关保护，并与装置安装在同一面柜上。应对监控屏上的整个直流回路进行监视，当在该直流回路中任何一处发生断线或短路故障时，都应发告警信号。

直流电源电压在80～115％额定值范围内变化，直流电源波纹系数≤5％时，装置应正确工作。

拉合直流电源以及插拔熔丝发生重复击穿火花时，装置不应误动作。直流电源回路出现各种异常情况（如短路、断线、接地等）时装置不应误动作。

各装置的逻辑回路应由的直流/直流变换器供电，在直流电源电压缓慢上升或电压上升到80%时，装置的直流变换电源应能可靠自起动。

2.1.8当交流电源电压在80％～120％额定值范围内，谐波含量不大于5％时，设备应能正常工作。

2.1.9所有面对操作员的人机界面均应汉化。

2.1.10计算机监控系统中任一设备故障时，均不应影响其他设备的正常运行工作；站级控制层发生故障而停运时，不能影响间隔级控制层设备的正常运行工作。装置中任一元件损坏时，装置不应误动作。

2.2系统结构

2.2.1  概述

计算机监控系统采用分散分层分布式系统。计算机监控系统分为二层：站级监控层和间隔级监控层，间隔级监控层将采集和处理后的数据信号，经网络传输到站级监控层。各单元测控装置相互，互不影响，功能上不依赖于站控计算机。站级监控层网络采用10M/100M自适应的双重化以太网。

网络结构按分布式开放系统配置。

网络通信介质：室外部分采用铠装光缆，室内部分采用软光缆。

系统软硬件产品采用标准化、模块化的冗余配置。

220kV临海变监控系统改造规模为：两台主变，3个电压等级。220kV部分为五条线路、两段母设、及母联、旁路间隔测控， 110kV部分为六条线路、两段母设、及母联、旁路间隔测控及两个接地变的测控，主变部分为三侧及本体测控，35kV部分的母设及母联都采用REF系列装置。其余的35kV部分为南瑞RCS系列保护测控装置的通信接入改造。所有的间隔设备已投入运行。我们的监控系统完成全站的测控，监视和综合保护功能。该系统是采用我们公司220kV变电站计算机监控系统的典型方案，间隔层由LON现场总线把测控装置REC、REF装置连接成网络，35kV部分通过现场484总线方式，通过两台冗余的前置机转发给后台主机实现站级监控。同时两台公用信息工作站采用CWCOM200系统，每台配置8个RS485通信接口与保护装置、直流系统、直流绝缘检测装置、直流电池巡检装置等通信，两台REC561公用测控装置采集保护及公用设备的硬接点信号。并且还安装了CWCOM200的微机版实现和远动的通讯。目前接入的远动主站有集控主站、地调和省调及电力数据网。

下面分间隔层和后台作个介绍。

2.2.2  站级监控层

站级监控层包括2台主机兼人机工作站、1台工程师工作站、1套以常规远动通道与各调度中心通信的远动数据处理及通信装置、1套电力数据网络通信服务器、1台可读写光盘驱动器以及1套卫星时钟接收和时钟同步系统。

两台前置机是主备冗余hot-standby方式。当工作机（应用状态为Hot）出现故障时，备用机的应用状态会自动升为Hot，而故障机的应用状态则降为Cold。我们通常将应用状态为Hot的计算机称为主机，而把应用状态为Cold的计算机称为备机，在主备机都正常运行的情况下，主机会实时的把数据映射（Shadowing）到备机，使主备机的数据库一致。

后台机采用双Hot模式，工作时互相运行但又同时获取信息，数据通过MicroSCADA的数据镜像（Mirroring）功能从前置主机中获取。

远方终端单元设备，即我们常说的RTU，常用的有RTU560和CWCOM200，是将前置机的数据通过规约转换发送到网络控制中心。

前置机与站控层的后台主机以及与远动的通讯都是网络TCP/IP来实现的。后台机数据通过MicroSCADA数据镜像功能从前置主机中实时获取。远动设备与前置主机的通讯一般采用IEC-104规约，然后再将数据转发给远动主站。

前置机是整个变电所信息的汇集，起着核心的作用。该系统的网络拓扑图见附件图。

2.2.3  间隔级监控层

MicroSCADA系统间隔层的智能设备与前置机的通讯一般有两种方式：LON总线和SPA总线。LON总线是一种对等的总线，即系统中的智能设备可以互相通讯。LON总线的结构是星型结构，整个系统通过星型耦合器RER111将间隔层的智能设备连接起来相互通讯。SPA总线是异步串形通讯规约，支持一个master和多个slave的通讯，SPA总线的结构是环行：鉴于通讯速度的考虑，一个环内原则上不多于5个智能设备，环通过专用设备SPA-ZC22来连接。在220kV计算机监控系统中，间隔层的智能设备一般采用LON总线方式，因为它较SPA总线而言更加可靠，有更好的实时性。

另一方面，公用信息管理机通过RS232/RS485串口，一般采用IEC 60870-5-103规约接收保护设备的公用信息，并将数据转发给前置机。公用信息管理机与前置机的通讯是通过MicroSCADA系统自带的CPI规约实现的。

间隔级监控层主要由测控保护装置和前置采集子系统组成。测控保护装置均采用相对集中组屏。每台主变设置1面测控屏，屏上安装主变的各侧测控单元。其他220kV、110kV测控装置应按每两个电气单元组一面屏的原则。35kV测控保护装置按每四个电气单元组一面屏的原则。

测控保护装置按电气单元即线路、母联、母设等对象进行一对一配置，并保留电气单元测控容量扩充的需要。单元测控装置的数据分别直接传送给站级监控层中的主机、远动数据处理及通信装置和电力数据网络通信服务器。

间隔级监控层包含公用信息工作站配置8个RS485通信接口与买方提供的保护信息收集柜、直流系统、直流绝缘检测装置、直流电池巡检装置、小电流接地选线装置等通信。计算机监控系统的公用信息工作站应组屏。

站级监控层设备的交直流逆变电源装置单独组屏，并配置足够数量的总开关及出线开关。

第三章  MicroSCADA系统

3.1  MicroSCADA系统概述

整个变电站的监控可分为以下三层：1、间隔层；2、站控层；3、调度层。而MicroSCADA系统就是站控层的主系统，它囊括了整个监控系统的数据流量，更是衔接着间隔层和调度层的系统平台。见图3.1：

图3.1  变电站监控系统结构

而整个MicroSCADA系统按功能划分的话，可划分为二大功能模块：通讯和人机操作界面二大模块。对于站控层，通讯是其主要的功能模块，它承接着间隔层、第三方装置以及远方调度的通讯；而人机界面是基于通讯构架，提供给运行人员实际操作使用的终端应用，简称为后台监控系统。本章节将重点介绍人机界面这一模块的操作使用以及维护。 

3.2  站控层数据采集模式

3.2.1  设备简介

 首先我们可以对后台监控系统的数据来源建立概念，从而建立整个结构的初步模型。

这里先对下面所要提到的设备作下名词解释：

●LONWORKS 网络

LONWORKS网络是点对点的总线型网络结构。

LONTALK规约是LONWORKS网络的通讯协议。该规约为控制网络通讯而设计，控制网络的特点是高速数据传送、短报文、点对点通讯等。以光纤为通讯媒介，最高速度可达1.25Mbits/s。

LON网络连接不同的保护和控制系统，上层系统可接收测量值、状态及事件等消息，可读及写整定值，及其它定值数据。

其中，所有连接到网络的设备都可以互相通讯，每个节点由子网和节点号定义(最多有255子网，每个子网最多有127个节点)。这就是我们现在广泛应用的单元互相通讯以实现间隔层闭锁的功能。

LON网络耦合的设备，就是RER111。

●星型耦合器RER111

对于每个装置，RER111指派了一对通讯口，即发送与接收。其通讯的光纤物理距离最大为1000米。

同时，RER111还可分层安装。从设备发出的消息最多可经过3个星型耦合器到达另外一个设备，如果超过3个星型耦合器，需要将星型耦合器分层安装。见图1.2: 

图 3.2  RER111耦合结构

●LON卡

LON卡为LONWORKS网络中的一种设备，硬件采用PCI板卡设计，通过PCI总线兼容于PC机，其通讯接口为一对发送与接收的光纤口。可单独连接至装置或者RER111。在接入LONWORKS网络时，PC机可以通过LON卡对该LONWORKS网络中的每个节点的模块进行请求。

●SPA-ZC22和SPA环网

        SPA环网是以SPA规约为数据采集模式组建成的环状总线型结构，终端聚合于SPA-ZC22，SPA-ZC22是光信号转成串口信号的装置，即以光纤为通讯载体向装置采集数据，采集的终端输入为一对收发光纤口，输出为串口模式。

3.2.2  后台数据采集

间隔层中的REF、REC等类型装置以LON或SPA模式光纤组网，LON光纤耦合到RER111星型耦合器上，SPA环聚合于SPA-ZC22。这样，间隔层的数据采集已经完成。那么数据通过什么样的方式传递到后台界面呢？传递方式分为直接采集和网络镜像二种：

1、屏柜上的前置机安装LON卡通过一对收发口连接到RER111光耦合器上或者串口连接到SPA-ZC22进行数据采集，然后，数据通过前置机和后台所做的数据镜像配置，实时、同步的将数据通过网络传递给后台界面。该模式被220kV变电所广泛采用。

2、后台PC机安装LON卡，同样，光纤连接到RER111上，直接从光集线器上读取数据显示于后台界面。SPA环网原理相同，用串口连接即可。

这样我们可以简化成表3.1：

表 3.1  数据采集模式

图3.3  模式图例

图3.4  网络镜像实例

该模式中用于数据采集的前置机采用主备机模式，主机为运行状态，备机为待命状态。前置机中运行MicroSCADA的COM500通讯程序。

同时，主备双机各安装二块LON卡，不同的LON卡连接到不同的RER111上，多台RER111之间则通过级联或者路由卡进行通讯。

对于后台的网络通讯，采用双网容错模式组网，网卡通过软件容错，共用一个IP地址，双网卡中一块为运行，另一块为待命，当运行的网卡出现网络中断或者硬件错误时，待命的网卡自动承接网络通讯，转为运行状态。

另外，后台双机可相互。前置机中的运行主机向后台双机实时、同步的发送数据。后台主机运行MicroSCADA的SYS500图形显示程序。

前置机中结合双LON卡以及双以太网，确保了数据有较高的安全性。任一层次中的单一设备出现通讯问题时，都不会导致数据的盲点。

逐层分析，前置机虚拟为网络结构中的数据终端，向同一个网络结构中请求数据的不同模块发送数据，包括下节要提到的远动主机以及数据网的数据请求。

另外，当第三方厂家的装置信号需要接入时，网络中的公用信息机通过RS485串口将公用信息机收集到的数据通过网络传送到前置机。

因此，前置机在整个站控层的通讯中，起了核心作用，所有请求或者上传的数据流都将通过前置机，而后再传递给后台界面或者远方调度层。

3.2.3  远动数据

远动数据在站控层中有其的设备，目前使用的有RTU560和CWCOM200这二种装置，本系统采用CWCOM200，我们在这里统称为远动装置。远动装置通过网络与前置机组网，并通过特定的网络规约（如IEC-104网络通讯规约）与前置机中的COM500通讯模块建立主从关系的连接，从而得到现场数据并临时缓存于装置中，即远动主机数据源。其模型可见图3.5：

图3.5  远动数据源

前置主机同时向二台远动装置发送数据，保持数据库的一致性，而远动装置则可根据远方主站要求，或收发，或互为主备。

远方数据的传送是在特定的通讯规约基础上（如IEC-101），通过调制解调器即Modem，将信号调制转换成音频信号，远方主站再将音频信号解调成数字信号的过程。整个主站数据采集过程可见图例3.6。

图3.6  远动数据采集过程

3.2.4   电力数据网

电力数据网在站控层中类似于一个的后台PC机，其数据采集的原理与后台机相同，是通过网络数据镜像从前置机读取数据。但目前也有通过CWCOM200转发的模式应用于工程，这样电力数据网简化成远动装置中的一条从规约通讯，数据源为远动装置的缓存数据库，通过路由器传送至省数据网终端。

3.3   MicroSCADA系统的基本功能

站级测控采用各种通讯协议与装置通讯，并通过装置对现场设备进行控制操作和数据采集监视的平台。其功能由人机界面实现。主要功能如下：

3.3.1  界面组成

由全站主接线图、各电压等级总接线图、分间隔图以及其它模块图组成监控系统。如图3.7:

图2.8  监控系统界面

                  图2.8  监控系统主画面

图3.7

3.3.2   数据监视与控制操作

人机界面以间隔为显示单位，画面集合实时数据监视和控制操作功能模块。其中数据监视包括各间隔的遥测模拟量、遥脉数字量、刀闸位置状态、信号告警状态、装置工况等。

控制操作包括刀闸位置的遥控操作、遥调命令、压板投退命令、保护定值召唤操作。

操作需输入用户和密码进行确认。

3.3.3   告警列表

监控系统能对遥信动作、模拟量越限、刀闸位置变化、事故跳闸进行告警处理。在画面中告警栏显示具体告警内容的同时，另用告警音提示运行人员，在告警画面进行纪录。不同级别的告警内容可分级设定，支持语音告警。

3.3.4  事件列表

监控系统中提供事件列表的功能，事件列表记录了监控系统所有的动作事件，其另一重要功能是事故的追忆，运行人员可以使用事件过滤器，输入查询条件，即可追忆某个间隔的事故过程中发生的动作记录。支持

3.3.5  防误功能

控制模块根据闭锁情况模拟防误功能，当闭锁逻辑不满足操作时，操作界面灰化，无法进行操作，同时提供闭锁列表，显示闭锁原因。

3.3.6  用户管理

系统提供不同用户不同等级的操作权限。管理员用户有添加/删除用户、修改维护密码的权限。

用户交须更换用户登录。

3.3.7  事故推画面

事故信号是整个系统最为重要的告警信号，所以监控系统提供事故推画面功能，当某个间隔发生事故跳闸，人机界面会即时跳转到该分间隔的监控画面，第一时间判断事故原因。

3.3.8  运行报表、趋势图

系统可根据各站的要求对不同模拟量提供运行报表，可分为日报表、周报表、月报表、年报表。同时各种报表能满足多种时间间隔记录的要求，可按每十五分钟制记录或每小时制记录。另外，根据运行报表数据监控系统衍生了趋势图，用坐标和曲线直观的标明各间隔的模拟量趋向。

3.3.9  故障录波

用于观察继电保护装置在监测到电力事故时的电力波形，以及负载设备在某状态时期内的电力波形变化。在后台监控画面中提供直观波形。

3.3.11  峰值负荷报警

针对线路所带的负荷峰值，系统提供峰值负荷设置界面，运行人员可根据不同主变档位、不同时间段（冬、夏令时）来设置各条线路的负荷。当越限时，系统告警，并在事件列表中进行记录。

3.4  MicroSCADA使用介绍

3.4.1  操作使用模式 

220kV变电所的后台监控系统一般采用双HOT运行的模式，即两台主机互相运行且显示同步的信息。但是，为了防止操作冲突，原则上应分为主备机，且日常的操作都要求在主机上进行，备机平时只作为监视用途，只有当主机停机或故障的时候才可在备机进行操作。

3.4.2  操作权限

对于MicroSCADA后台监控系统来讲，提供给用户的共有四种操作权限：

●View (0) = 浏览权限，只能浏览，不能控制；

●Control (1) = 操作员权限，可以控制和浏览。值班员拥有操作员权限；

●Engineering (2) = 工程师权限，除了操作员权限外，还可以修改数据库和系统配置。值长拥有工程师权限；

●System manager (5) = 系统管理员权限，可以进行任何操作，包括管理他人的密码。系统工程师以及变电所所长（若有必要）拥有此权限。

3.4.3  监控单元图形示例

(1) 常见颜色指示

绿色——为正常状态的指示颜色； 

红色——为报警状态的指示颜色；

粉色——为装置未连接等通讯异常状态的显示颜色；

褐色——刀闸被闭锁状态的显示颜色。

(2) 监控基本图形

监控系统中除了光字以及测量信号，监控画面的刀闸状态用几个基本图形进行指示：

1、断路器：    分位；     合位     闭锁

2、闸刀：      分位；     合位     闭锁

其它类型请参照监控系统的工具栏中的“帮助” “显示图素”。

(3) 信号报警指示类型

报警信号的颜色指示有不同含义。主要分为四种：

●红闪：信号报警，在无自动复归无确认的情况下显示红闪；

●绿闪：信号报警，自动复归但无确认的情况下显示绿闪。其中有一种特殊，是事故信号，也就是说即使出现自动复归的情况但光字牌仍显示红闪，确认后恢复静态绿色（重要信号的保持功能）；

●静态红色：确认后仍处于报警状态的信号；

●静态绿色：正常状态。

3.5  监控系统的启动与关闭

3.5.1   监控系统的启动与登录

计算机正常启动后会弹出登录对话框（如图所示），值班人员只要输入用户名和密码即可进入MicroSCADA系统。如图2.9:

图3.8 系统登录画面

同时历史事件会对用户的登录情况做出记录,包括退出登录以及密码错误等信息。如图2.10：

图2.10 登录纪录

在监控软件启动后系统有部分时标更新的信号做报警处理并伴有警铃，这只要在报警栏对其确认即可，同时，在主界面上有“停止语音报警”的功能按钮能停止启动时队列中报警铃声。

如果需要新开一个监视窗口，只需双击桌面上的图标即会弹出新的登入界面。

3.5.2   监控系统的关闭

如果需要关闭监控系统，请按以下步骤操作：

●当前画面为登录界面，只需直接点退出即可。

●当前画面为操作界面，点击画面左上“主菜单”，选择“结束对话期”，在弹出的确认窗口里选择“是”进行确认。

3.6  系统主要功能

3.6.1  主界面

在用户登录后会出现监控系统的主界面，值班员可以通过主界面进行各个功能模块的操作和使用，主界面上除了工具栏和系统当前时间外，在界面的右上方分别有四个功能按钮，从左到右顺序依次是：1、打印；2、事件列表；3、警铃消除；4、报警列表。最后一个红色实心圆表示是否存在报警信号，如果闪动则说明存在报警信号。如图3.9：

图3.9 主界面

另外，通过主界面上的连接按钮，用户可以打开不同的画面。一次总图和按照电压等级区分的一次接线图只作监视用途，不能进行操作。用户可以通过点击相应的按钮进入各间隔的分图，且刀闸的遥控操作以及各间隔遥信、遥测的查询均可以在分图里实现。

3.6.2  事件列表

事件列表里记录了后台操作的所有信息，并以天为单位将事件信息保存在数据库中，监控人员可以通过各种查询功能查找相关的历史记录，是追溯事故原因的主要环境，对于监控人员非常重要。

进入事件列表画面可以通过点击主画面右上角的按钮实现。

显示信息列的定义依次为：日期、时间、对象ID、对象说明、状态说明。所有的列信息的组合就是一条完整的事件记录。如图3.10：

图3.10 事件列表

另外，为了查找以及区分信号类型，事件列表对信号的告警状态做了特别的标注，即在历史事件信息的头部会标注红色的 * ，复归状态不做标注。如图3.11 所示：

图3.11 报警状态

除了星形标注外，事件列表中还有“?”标注的历史事件，出现这种标注的历史事件，一般情况为某些信号时标更新但其实际状态不变的情况下写入事件列表，事件列表做出“已改变”的记录，当以后读取这个记录时系统产生“?”标注，表示不确定。

同时在事件列表页中设有多个功能按钮方便我们对事件进行操作：

事件查询过滤器。过滤器的作用就是有针对性的查找历史事件，监控人员可以按不同时间段、不同间隔、不同的设备进行分类查询。点击后将出现以下画面，如图2.14所示：

图3.12 过滤器

其中，凹陷为选中状态。在使用时间过滤时，应先把时间的上下限激活，时间下限为起始时间，如要查6月2日前三天的信息，时间下限应为5月31号，而相应的时间上限为6月2日。具体时间的输入请点击“编辑”。另外请注意事件列表页面下方的“滚动间隔”，该属性规定了时间过滤的最大范围，如图3.13：

图3.13滚动间隔

用户可在事件列表的标尺（）中设定滚动间隔，最大为10天。

另外，选中总查询后下面的查询条件就被灰化。比如在已填写时间上下限后，选择总查询，那么出来的结果将是这一时间段的所有间隔的历史信息；当激活分查询时即可输入自定义的查询条件：第一个条件（Substation）为站点名称，即变电所的名称;第二个条件（Bay）和第三个条件（Device）分别为间隔名称和刀闸等设备名称，都可以根据下拉菜单进行选择；“功能”和“报警等级”类同。我们通常把信号的报警等级分为如下几级：事故信号等级为1级；一般保护和遥信信号为3级；开关闸刀位置告警为4级。另外，还有2、5、6、7四个保留级别，可以根据实际需要使用。

刷新。用户通过这个按钮进行“更新”与“冻结”状态的转换。当用户在查看历史事件列表时，如果事件列表的页面状态是处于“更新”状态，即图3.14:

图3.14 列表状态

该提示位于事件列表页的底端。那么当有新的告警信号出现的时候，用户查看的当前界面会自动跳转到显示最新的告警信号信息的界面。相反，如果处于“冻结”状态则仍保持原有界面，同时提示行提示“检测到新事件，请切换至更新模式”。

标尺设置。用户可以通过这个按钮对事件列表显示信息的格式进行设置。一般为默认。

标注。用户可以通过这个按钮对现有的事件信息进行标注。标注后这条事件记录的头部会出现一个“！”，表示此条历史记录有标注信息。使用步骤：点击按钮      选中事件      输入标注     “ESC”退出即可。

打印。点击后根据提示框输入打印条件进行事件列表的打印。

翻页。依次为“至最后一页”、“上一页”、“下一页”。

日期更改。首尾二个分别为“前一天”、“后一天”；中间的“D”在点击后可以输入具体日期。

排序。此按钮会对相同的“对象ID”以及“对象说明”进行归类排序。

帮助。

3.6.3  报警列表

报警列表是事件列表的子集，作用是记录和显示报警信号，不记录系统其他信息。

进入报警列表画面可以通过点击主画面右上角的按钮实现。

报警页面共分为“尚存报警”和“瞬间故障报警”两栏。“瞬间故障报警”指的是未确认之前已经复归的报警信号，而不是人们通常所理解的马上复归的报警信号。

画面如图3.15所示：

图3.15 告警列表

在尚存报警栏中，红色表示尚未确认的报警，白色表示已确认但仍处于报警状态的信号；在瞬间报警栏中绿色表示尚未确认的报警，确认后自动消去。当信号出现告警状态，首先应以红色出现在尚存报警栏，经确认后以白色出现在尚存报警栏，信号复归后自动消失；但如果在确认前信号已经复归，则信号将出现在“瞬间故障报警”栏中，“瞬间故障报警”栏中的信号经确认后将不再提醒。报警在没有任何确认的情况下，会全部记录在报警列表中，包括尚存报警和瞬间故障报警。（另：事件列表也同时做出记录）

报警列表的功能按钮大致与事件列表一致，其中多出二个星状的报警确认按钮：的作用是确认报警栏中的全部报警信号； 的作用是确认当前页的告警信号。

3.6.4  遥测报表

遥测报表为监控系统提供给后台运行人员，来查询某间隔遥测值历史纪录的功能模块。可先从主界面进入遥测报表引导画面，然后用户可以根据不同的遥测对象和统计时间来选择需要进入的报表画面，图3.16：

图3.16 遥测报表入口

下面以一个典型报表为例进行说明。如进入电流日报表后将出现以下画面，图3.17：

图3.17 遥测报表

左边为时间段，日报表为24小时表示，月报表为30天表示；在右上方的下拉菜单中可以选择其它电流日报表。报表的取值原则是一小时中的最大值写入日报表；一天的最大值写入月报表。要查询历史报表请用左上角的日期设置按钮。另外，点击可查看遥测趋势图。

3.6.5  全所总光字

如图2.20所示的例子：

图3.18 全所总光字

在全所总光字的监控画面里，集合了所有间隔（保护和测控）的信号指示，其功能含义是：当某个间隔中存在信号告警，其间隔按钮前的指示灯呈红色闪动状态，这时用户即可以点击按钮进入相应分间隔监控图获取更为详细的情况。这个监控显示画面是起实时告警提示作用，当信号得到值班员确认后，相应间隔的指示灯即恢复绿色，指示灯不与信号实际状态相关联。其中如果出现粉色则表示装置未连接。全所总光字画面为运行人员提供了一个非常直观、快捷的监控以及操作的环境。

3.6.6  系统工况

系统工况图表示的是各电压等级测控装置的通讯状态，是运行人员判断故障原因另一依据。如图3.19所示：

图3.19 系统工况

工况图中有具体装置的名称以及相应的通讯状态，如：一般绿色表示通讯正常，红色为通讯中断。

3.6.7  数据总召唤

这个功能按钮是对测控装置发信号总召唤命令，一般在后台开机或者前置主机重启的情况下使用，以加快信号上传速度。运行人员亦可在分间隔的“远方”/“就地”的指示牌中点击，然后选择“其他”中的“更新数据过程”，这样监控系统就对该间隔进行单间隔的数据召唤。

3.6.8  事故信号推画面功能

当某个间隔出现事故信号时，如果当前的监控画面不是该间隔，那么系统就会在第一时间把画面切换到出现事故信号的这个分间隔，有利于运行人员了解更详细的情况。其中，当监控画面处于以下的界面时，事故信号不跳画面：1、事件列表；2、告警列表；3、报表；4、进行刀闸遥控操作时。

3.6.9  故障录波

故障录波功能是用于观察继电保护装置在监测到电力事故时的电力波形，以及负载设备在某状态时期内的电力波形变化。在后台监控画面中提供直观波形。

用户可以从后台监控系统工具栏的“选项”中，点击“故障录波报告浏览”，将会出现以下画面，如图3.23所示：

图3.23 故障录波浏览

3.6.10  峰值负荷报警

针对线路所带的负荷峰值，系统提供峰值负荷设置界面，运行人员可根据不同主变档位、不同时间段（冬、夏令时）来设置各条线路的负荷。当越限时，系统告警，并在事件列表中进行记录。

在进入分间隔画面后点击“遥测对象”模块，将出现如下画面，如图3.24：

图3.24 测量对话框

点击菜单中的“其他”按钮，将出现测量对象报警限置的编辑对话框，用户可将定值单中的相应告警上限数值输入，在该间隔的某个设定测量对象越限时，系统将以语音方式提示用户，并红色闪动当前数值，如图3.25：

图3.25 报警编辑框

3.7  用户管理

3.7.1  用户密码的修改

用户本人可对密码进行修改，步骤如下：在本人登录到监控画面后，在左上方的工具栏中选择“选项”，出现下拉菜单后，选择“用户管理”，选择后出现以下画面，如图3.20：

图3.20用户管理界面

在用户里即显示当前登录的用户名，在管理等级里标明了该用户的权限。用户可以选择“工具”菜单，再选择“修改密码”，图3.21所示：

图3.21 修改密码

该用户只要输入旧密码和新密码确认即可，请保存后退出用户管理。

注：系统管理员以外的用户只能修改自己的密码。

3.7.2  增加用户、删除用户、新设密码（保留权限）

这个功能只提供给用户管理级别的用户，进行运行人员的用户名管理，增加或者删除。同样，更换登录用户，管理员以高权限的用户名登录后进入“用户管理”，在“工具”菜单中有“增加用户”，“删除用户”选项。增加用户中，管理员再输入新用户名，可以从其他用户中复制权限做为新用户的权限。保存退出即可。

注：用户名必须采用字母开头。如图3.22:

图3.22 新增用户

当运行人员遗忘密码时，请向管理员申请新设密码。管理员的步骤如下：删除该用户名—>增加用户，用户名可以和删除的相同—>复制权限保存—>管理员以新增用户名登录监控系统—>进入用户管理—>选择修改密码，因新用户，不需要输入旧密码，直接输入新设密码，保存退出即可。

第四章  CWCOM200使用介绍

4.1  概述

CWCOM-200是浙江创维自动化工程有限公司为变电所监控系统内规约转换而设计的。它的主要功能是按各类设备的规约收集信息，然后把信息传送到监控系统或远方主站中。目前支持的规约有：

●IEC60870-5-104 主规约

●IEC60870-5-101 非平衡主规约

●DISA从规约

●CDT 从规约

●IEC60870-5-101 非平衡从规约(2002)

●IEC60870-5-104从规约(2002)

●IEC60870-5-103主规约

●南自设备网络103主规约

●南瑞保护管理机网络103主规约等等

4.2  系统特点

●本系统采用面向对象的设计方法，模块化的框架结构，便于增加新的规约及应用。

●主系统以服务方式运行，操作系统一启动，系统就开始运行，退出监视配置程序，系统仍旧在运行。

4.3  CWCAP200操作说明

4.3.1  界面简述

    CWCAP200是CWCOM200的配置工具，安装完毕后选择开始->程序->CWCOM200->配置工具即可运行CWCAP200，系统以无操作员方式进入主界面。

图4.1

菜单功能介绍：

文件 --- 该主菜单下主要有三项功能：打开（或 新建）工程、下载配置文件、退出系统。

功能 --- 该主菜单下主要功能：规约定义，这个功能仅开放给特殊的用户。

查看 --- 该主菜单下的功能（工具栏、状态栏）用于显示/隐藏工具栏和状态栏。

工具 --- 该主菜单下主要功能：TCP/IP地址设置、启动Manual Server、下载更新程序，这个功能仅开放给特殊的用户。

帮助 --- 该主菜单下主要功能：关于CWCAP200，描述软件版本等信息。

主界面工具栏中的快捷键，从左到右依次为：新建工程、打开工程、存盘、剪贴、复制、粘贴、打印、下装、上传、帮助等功能。

4.3.2  系统配置

该功能完成系统线路、应用、信号的配置。选择“文件—打开工程”，或工具栏中的打开工程图标，选择对应的工程，即进入应用参数配置界面。

界面左面为配置树，右面为配置树中每一节点的配置的说明、参数。

配置树的结构如下：

图4.2

配置步骤如下：

●先配置（增加）一条物理线路，即增加一个规约

●在该线路下，增加连接在此线路上的设备（应用站点）

●在该设备（应用站点）下添加信号类型（遥信、遥测、遥脉、遥控、遥调）

●在该信号类型下增加信号点

4.3.3  线路

增加线路：在配置界面左面窗口中，选中“配置树”，按鼠标右键，弹出“新增线路”菜单，按下此菜单，系统弹出选择线路窗口如下:

图4.3

选择线路所要的规约，按确认键，则在配置树下就新增了一条线路，如图所示。

图4.4

在界面的右面的线路配置中，一般分为二页，第一页为“线路参数”，输入线路名称，根据规约的不同进行参数配置即可；第二页为设备列表，列出了此规约管理的所有设备。

线路类别分为二类，一类为从设备采集数据的，一类为从本系统中取数据的。

本系统中，所有从规约属于后一类，主规约均属于前一类。

4.3.4  设备

选中应用站点所在的线路，按鼠标右键，弹出如下菜单：

选中“删除线路”则删除选中的线路及其属下的站点、信号。

选择“新增设备”，如果是主规约，则系统新增加一条设备，如果是从规约，则只能在已有的设备里选择，如下所示：

图4.5

选择后出现在线路的设备列表里，如下所示： 

图4.6

第五章  系统容量及规模

5.1  工程概况

5.1.1  间隔数量   

表6.1

表6.2

5.1.3  系统规模表

表6.3

1)全所各断路器、隔离开关及接地刀闸采用双位置信号。

2)告警量指所有线路、主变压器、母线、母联、电容器等单元的保护和重合闸的告警信号；主变压器本体及断路器操作机构等设备的告警信号和有载分接头位置信号；自动装置动作及告警信号。

3)开关量输出指断路器、电动隔离开关/中性点闸刀、高频保护复归的控制输出；闭锁开关量输出指电动隔离开关的闭锁输出。

4)各级母线测控装置应具有母设电压互感器切换功能。220kV、110kV母设电压互感器切换功能应具有保护测量回路二次电压切换功能和并列功能；35kV母设电压互感器切换功能应具有保护测量及计量回路二次电压切换功能和并列功能，并应具有的零序电压监视功能。

5.2  主设备清单

表6.4

1  电力系统自动化（第二版） 作者：王葵  孙莹 编著      出版社：中国电力出版社

2  电力系统继电保护         作者：霍利民               出版社：中国电力出版社

3  供配电技术               作者：江文 许慧中          出版社：机械工业出版社

4  电力系统自动装置         作者：许正亚               出版社：水利电力出版社

5  电力工程电气设计手册     作者：西北电力设计院       出版社：水利电力出版社

6  MicroSCADA说明书

7  REF系列测控保护装置说明书