变电站综合自动化系统POWERSCADA报表设计

薛洪剑，李海军，赵 汉，杨清林，贲艳英

（中国-阿拉伯化肥有限公司，河北秦皇岛 066000）

0 引言

变电站综合自动化系统应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集与监视控制系统）是以计算机技术为基础的DCS与电力自动化监控系统[1]。

1 现状

作为复合肥生产型企业，中国-阿拉伯化肥有限公司（简称“中阿公司”）有两座变电站，每一座变电站都建成了一套变电站综合自动化系统，基于设备集成服务供应商的POWERSCADA系统，实现对重要设备状态及用电量的实时监测和自动抄录功能。根据工艺车间生产重点大功率设备列表，编制电度数据报表。利用报表数据库初始数据，计算出各班组生产用电能数据，比较班组生产耗能数据，优选低耗生产方法并加以推广，最终降低产品单位电耗。

2 系统配置

为了降低成本，根据监测对象和规模，公司选用了单机单网架构的SCADA系统架构（图1）。若不计设备构建成本，还可以组建为下面两种架构的SCADA系统，依次是双机双网系统（图2），和光纤冗余环网系统（图3）。

图3 光纤冗余环网系统

监控主机：DELL（E5400双核2.2 G/2 G/160 G/DVD刻录/网卡/19"）计算机一台，实现供配电系统的四遥功能及其它高级功能（故障录波、定值读写、运行日志、自动抄表、历史曲线、历史查询等）。

监控软件：POWER SCADA 3000电力系统自动化软件一套，保证监控系统的安全可靠运行。

通信管理层：8口通信管理机一台，完成数据采集、规约转换及地间隔层的配置。

现场控制层：主要包含10 kV的施耐德微机保护装置、低压配电室的智能仪表、东方电子电度表等设备。

3 POWER SCADA监控组态软件

它是以Windows XP系统为操作系统平台，全中文Windows界面。组态软件可安全可靠的监控供配电系统的运行，具有“四遥”功能，大大提高供电系统的运行质量和管理水平。

4 数据自动采集

SCADA系统具有数据自动采集功能，可将设备用电度数进行整点时刻读取和存储。通过制作的电度报表进行电度采集和计算，配套打印机可以定期打印电度日报表。

5 用户报表系统

报表工具采用Excel报表系统，自动调取后台数据库数据，自动快速生成电力报表。系统后台通过定时访问监测终端（如电度表），将电能有功功率等底数数据存放在后台数据库内。为了清晰演示报表编制过程，以二期总电度日报表为例（图4）。报表是实际报表的节选。

图4 二期总电度日报表（节选）

上述日报表由PC系统安装的Excel软件生成，各组成部分的含义是：

（1）文本单元，显示输入的是文本。

（2）计算公式，第一个字符“=”，可参阅Excel公式的表示方法。H列表示对应时刻的电度值相加生成和值。

（3）数据单元，用来表示数据库中的数据。第一个字符是“#”，数据单元由三部分组成，用逗号分开。如上述日报表单元格内字符串“#hDdZD,0,ZAHF2_YM37_WP”，用来对应于数据库中的一个数值。第一部分（hDdZD）是“电度整点值”；第二部分（0）表示时间“0:00”；第三部分（ZAHF2_YM37_WP）是表示监测对象对应的具体变量。

（4）日期单元，用来显示报表日期，以字符串“#TIME”开始。在实例中，“#TIME%Y年%M月%D日”显示为报表查询日期。用户通过监控软件报表访问功能可以选择报表模板和日期，刷新读取数据库内容，即可生成对应日期的报表。

当然，SCADA系统报表可以显示的数据对象还有很多，报表代码命名规则见表1。

表1 报表代码命名规则

6 报表编制要求

电力监控系统数据存放在POWER SCADA系统后台数据库内，操作人员可以自由选择报表起始日期和数据模板。以起始日期为基点，表格会调取日报表和月报表所有数据，自动生成的数据报表可以另存为Excel文件，用于共享或报批使用。可根据公司生产部管理人员提出的具体要求，对SCADA系统报表加以定制化编制。

编制生产电度日报表时，需要将某日的整点电度表底数都显示出来，然后调用Excel软件表格计算功能，得出每个班次（8 h）的电能消耗值，合计即为每天24 h的生产用电能耗。

同样编制生产电度月报表时，报表以起始日期作为基点，以选定的月报表表格模板，调用数据库内基点（含）后续31 d设备整点电度表底数。利用Excel表格数据公式计算功能，得出每个班次月度的电能消耗值，合计即为查询日期之后31 d的生产用电能耗。

7 日报表编制实例

生产系统采用的是四班三倒制，四个班次分为A、B、C、D班。以公司班次排列日期对照表为例，见表2。

日报表通过导入报表模板，修正采集数据对象，以报表日期为基点将当天的三班次的整点电度表底数显示在报表内。利用Excel软件数据计算和汇总功能，得出三班次的电能消耗量，见图4二期总电度日报表（节选）。

图4第2行“日期”（单元格B2）即为操作人员指定的报表日期，报表表格数据（单元格C4至G7）都是数据库内该日期对应底数数据，由系统软件从数据库内提取显示出来，如图5所示。

图5 报表模板电度底数功能代码含义

以“造粒主电机”（单元格C列）数据为例，报表模板将系统数据库内电度表底数读取到报表内，即“0：00”、“8:00”、“16：00””、“24:00”4个整点时刻电度表底数。数据表“C8”至“C10”对应的是3个班次时段耗电量，计算公式就是两个时刻电度表底数值之差。

数据表“H8”至“H10”对应的是“大夜”班次时段生产总耗电量，计算公式是工艺二车间该时间段所有设备耗电量相加。

数据表“C11”至“G11”对应的是24 h相关设备的独立耗电量，计算公式是每个设备3个班次耗电量相加。

数据表“H11”对应的是工艺二车间设备24 h时段耗电量，计算公式是所有设备24 h耗电量相加。

难点一，生产班组班次时间段划分不是以整点值来统计电耗数据，每个班次都需提前半小时来将电耗数据上报以完成交接工作。但POWER SCADA系统软件只能整点值进行数据读取和存储，这是系统功能所限，无法满足上述工作需求。

查询相关技术资料，后台数据存储时间值与Windows系统时间是对应的，即系统软件是根据Windows系统时间来触发数据的读取和存储。

解决方案是，首先关闭Windows系统时间自动更新选项，第二步将系统时间由8：00整调整为8：30，这样后台软件自动提前0.5 h进行数据读取和存储，满足工艺管理需求，如图6所示。

图6 PC系统时间调整

难点二是自动显示当日三班次对应组别，对应数据见表2。解决方法是，利用Excel的函数来自动显示班次组别，规律是同一班次组别都是以8 d为一个周期循环往复，变量是日报表设定的当日日期。

表2 班次排列日期对照

以表1单元格B8“大夜”班次显示为例，已知单元格“B2”内容是报表日期“2010-10-9”，要求单元格B8自动显示“C班”，编制函数班组组别计算公式如图7所示。

图7 班组组别计算公式

8 月报表编制实例

电度月报表要求自报表查询起始日期开始，自动生成后续31 d设备耗电量，其他要求同日报表。月报表系统数据库功能代码含义如图8所示：

图8 月报表系统数据库功能代码含义

以Excel报表查询起始日期开始，系统软件自动提取31 d的报表电度底数数据，计算每天各班次用电能耗数据，生成月度报表。

9 结语

POWER SCADA系统报表模板必须与具体管理要求相结合，基于生产设备电度计量网络或监控设备网络，利用系统后台软件自动生成报表，实现生产数据实时可查询，海量数据精准查询，为后期信息化与大数据分析奠定基础[2]。