基于组态软件控制主界面的研究

张德刚 吴楚珊

摘  要：文章通过介绍组态软件的特点及功能，同时分析智能电网控制主界面需求，利用组态软件设计其监控主界面，设计出的一种组态化开放性的智能电网监控管理系统。该监控系统能够对各个变配电站实现远程通信控制调配等功能，对各个电气设备的运行状态进行实时监测、对异常事故发出报警、对事件进行记录和打印、统计数据、整理打印报表、对电量成本进行管理并对负荷监测。

关键词：组态;控制主界面;智能电网

中图分类号：TP273 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）29-0066-02

Abstract： This paper introduces the features and functions of configuration software， analyzes the main interface requirements of intelligent grid control， designs the main interface of its monitoring using configuration software， and designs a configuration open intelligent power network monitoring and management system. The monitoring system can realize the function of "four distances" for each variable power station， monitor the running status of each electrical equipment in real time， warn of abnormal accidents， record and print events， statistic data， arrange printing reports， and manage the cost of electricity and monitor the load.

Keywords： configuration; control main interface; smart grid

前言

在计算机、网络快速发展的今天，随着控制技术、显示技术及通讯技术的嵌入，一个完善可靠的自动控制管理体系已经完全离不开过程状态监控和处理，而组态软件，具有丰富的图库、控件、报表、趋势曲线、报警等，使用户能快速构建系统监控界面，给工业生产的自动化智能监控提供一个强大的开发环境。

1 组态软件简介

组态软件，也称组态监控软件，在生产中的数据采样收集与控制监控过程中应用广泛，是处于自动化监控层的软件控制平台和开发应用环境，利用其简洁灵活的组合方式，使用者能在该软件平台上快速构建监测控制系统。组态软件通常用于工业控制中的电力控制系统，石油、化工生产，供水，造纸系统等领域。

组态软件最主要的特点是具有完善的图库，同时还有灵活性、容易学习上手，通俗易懂、通用性强等特点，组态软件以图形的形式形象可观地把智能仪器仪表、现场I/O控制设备的数据显示出来，同时依照管理操控人员的指令将相关控制数据流传输到下位机的I/O控制设备中，而对于执行机构则可进行实施控制或者参数调整，并将其数据进行存储，以供历史数据查询时使用。目前已有近几十种组态软件，本文以组态王软件为例对智能电网控制主界面进行研究[1]。

2 智能电网控制主界面需求

智能电网监控系统要求监控界面美观可靠，实时反映大厦的供用电情况，在供电不足时并可通过监控界面快速切断三级负荷或投入备用电源。同时还要求该智能电网监测控制系统具备完善的密码操控保护，不同的管理操作者拥有不同的操作权限和等级管理功能;而对应操作人员也进行等级分类，不同的操作员有不同的操作权限限制，不可跨越各自的管理岗位去干预他人，也就是说，只有当具有相关权限的操作人员输入正确密码和指令后，才能对相关控件进行操作，如分合断路器、远方复归保护信号、投切保护软压板等;同时作业人员的操作管理记录也在监测控系统中自动保存生成下来。

操控人员可通过控制主界面对用电设备进行远程控制操纵，并发出相关的控制要求和命令，等待监测控制系统自动验证其操作权益并验证正确后，才能对电网中的断路器和高低压开关进行合分闸操作。每次遥控操作，智能电网监控系统都会对具体的操作人员、时间、类型、事件等进行记录，自动产生遥控操作记录并存储下来。

该组态监控系统能对下位机进行数据采集，并将数据即时处理，系统还实时和定时地对所有的模拟量、开关量进行数据采集，对系统中所有模拟量的采集取样方式都是交流模式，这样能保证测量的及时性和高精度。另外控制系统还可以通过主控室对各个变配电所实现远程通信、控制、监测和调配， 以此实时监控电气设备的运行状态。该组态监控系统能够对各个电气设备的状态及运行情况进行实时监测、当发生异常事故会发出报警、对相关操控事件进行记录和打印、统计数据、对报表进行整理并实时打印、对电量进行管理并对监测所有负荷[2]。

3 基于组态软件的控制主界面设计

3.1 监控主界面

基于组态软件的监控主界面可以显示供配电站的中低压系统图及单线图;将中压开关控制设备的各个实时状态以及相关保护参数及时地显示出来;显示中压电量的参数曲线、读取平均电压电流曲线和峰值数据以及变化状态趋势图;同时各种数据统计报表可经过挑选打印出来;中压系统的报警故障状况，事故参数报表等也同样可经过挑选和打印。

3.2 读取各种参数及数据库查询界面

该组态控制画面可读取并配置相关的开关和各种控制设备保护参数;读取各类电参数：如U、I、S、P、Q、功率因素等。系统数据库可根据需要设定其保存一两年的所有运行记录和事故报警记录;提供控制系统中各回路的控制參数数据;为用户提供系统操作控制说明、技术文本支持等。

3.3 打印记录功能

监测控制中心配备打印机，可定时将各种故障和事故的语音报警打印出来;随时打印系统的运行日志、参数;对历史数据曲线和事件按一定的流程记录下来;对相关监控画面等也可进行打印[3]。

4 智能电网监控系统的结构

该智能电网监控系统10kV开关站监控保护装置应用施耐德Sepam继电保护设备。1#变电所内三路10kV进线和四个母联开关采用法国施耐德电气公司Sepam S40，可设反时限和定时限过电流速断、接地故障、低电压保护系统，系统的备用电源可通过PLC控制实现自投，使重要负荷供应的不会出现间断。出线回路和变压器出线回路采用法国施耐德电气公司Sepam S20，可设反时限过电流速断、接地故障保护。为变电站电力设备的安全运行提供可靠、全面且简单的解决方案，保护10kV开关设备、对其实时测量及监视控制。最重要的是该保护具有中文界面，符合我国电力运行人员及测试人员的操作习惯，当出现故障跳闸时工作人员能快速作出正确的判断，最大程度的减少由于故障所带来的一切损失。Sepam配备有很多不同功能的扩展模块，能充分实现用户的各种控制需求。Sepam通过与RS485网络的连接可以实现远程“四遥”功能。

备用电源的分段自投设备可通过软件及硬件设计实现手/自动闭锁、本地/远动控制。监控系统采用在线式的长延时UPS装置工作电源，在停电时也不影响组态监控系统的正常运行，同时也确保实时数据的采集控制順利进行。

5 结束语

基于组态软件的智能电网监控系统是一款安全可靠、可扩展性强的高、低压供配电监测控制系统，将供配电系统的各项功能重新进行优化组合而设计所推出的一种组态化、单元化的新一代智能电网监控管理系统。该智能电网监控系统通过主控室可实现“四遥”功能，大大节约了电能和人力配置，真正做到经济安全可靠。

参考文献：

[1]人力资源和社会保障部教材办公室组织编写.工业组态软件应用技术-组态王6.5[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2015：1-2.

[2]霍海锋.面向智能电网的智能电力设备技术与应用[J].电工技术，2010，8（21）：20-22.

[3]战胜.基于组态王的变电站综合监控系统设计及应用[D].华北电力大学，2014.