19#教學(xué)培訓(xùn)實現(xiàn)3.1變電所綜合自動化3.1.1系統(tǒng)總述電力監(jiān)控與數(shù)字采集（SCADA）系統(tǒng)的作用是保證調(diào)度人員在控制中心對供電系統(tǒng)中的主變電所、牽引供電系統(tǒng)及供配電系統(tǒng)的供電設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集，直觀了解所有運行設(shè)備的工作狀況，使供電系統(tǒng)安全、可靠地經(jīng)濟運行oSCADA系統(tǒng)主要作用有以下3個方面：1）對供電系統(tǒng)安全運行狀態(tài)進行在線監(jiān)控地鐵供電系統(tǒng)正常運行時，通過調(diào)度管理人員對電網(wǎng)的電壓、潮流、負荷、設(shè)備運行狀態(tài)及工況指標的監(jiān)視和控制，保證供電質(zhì)量和用戶的用電要求。2）對供電系統(tǒng)運行實現(xiàn)經(jīng)濟調(diào)度在實現(xiàn)對供電系統(tǒng)安全監(jiān)控的基礎(chǔ)上，通過SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟調(diào)度，達到降低損耗、節(jié)約電能的目的。3）對供電系統(tǒng)運行實現(xiàn)安全分析和事故處理在系統(tǒng)發(fā)生事故之前、之后或事故時的信息進行及時采集、及時分析和處理，縮小事故范圍。提供事故處理對策和相應(yīng)的監(jiān)控手段，以使事故性地未然，及時處理事故或故障，以減少事故的損失。本方案中的應(yīng)用軟件是開放性的，用戶在遵循操作規(guī)則的前提下，可根據(jù)運營的要求，修改、增擴系統(tǒng)監(jiān)控對象和應(yīng)用畫面。用戶畫面窗口具有平滑縮放功能，縮放時畫面上的各設(shè)備動態(tài)符號相對位置保持不變，且是全圖。用戶畫面定義時具有拷貝功能，且有詢問是“相同”還是“不同”對象拷貝的功能。應(yīng)用軟件具有帶數(shù)據(jù)庫定義的圖形編輯工具。各種圖形符號在定義時具有平滑縮放功能。各種圖形符號在定義后，自動檢測電氣連接的正確性，并給出提示信息。各種記錄（操作、警報）可根據(jù)用戶要求，按站名、對象、性質(zhì)、時間等項目進行檢索。程控的定義和執(zhí)行應(yīng)包含邏輯判斷功能，只有當定義的條件滿足時，才能執(zhí)行后續(xù)操作。系統(tǒng)所有對象定義后，系統(tǒng)能自動檢測應(yīng)定義而未定義的對象所在。應(yīng)用軟件具有在線修改、增擴功能，且自動刷新控制中心所有計算機。變電所綜合自動化軟件站控主單元，采用通用性強的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。支持軟件滿足IEC1131-3的規(guī)定。配置綜合測試和診斷軟件包，可診斷所內(nèi)各種設(shè)備故障，故障標志到模塊級。維護軟件應(yīng)具有良好的開放性，支持用戶二次開發(fā)。軟件系統(tǒng)運行可靠。3.1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考慮到地鐵變電所中壓成套設(shè)備（含繼電保護裝置）、直流成套設(shè)備、低壓成套設(shè)備、配套設(shè)備（溫控箱、控制器）及排流柜、自用電源屏等，不是由一家設(shè)備廠商提供，不可能采用同一種網(wǎng)絡(luò)。為此，此變電所SCADA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用混合型，即成套電氣設(shè)備采用總線型結(jié)構(gòu)，配套電氣設(shè)備等采用星型結(jié)構(gòu)，混合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，如下圖所示。750Y開關(guān)柜圖3-1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3.1.3系統(tǒng)功能變電所綜合自動化系統(tǒng)用于變電所各種設(shè)備的控制、監(jiān)視、聯(lián)動、聯(lián)鎖、閉鎖功能，自動投切，電流、電壓、功率、電度采集功能。重要設(shè)備之間不僅利用二次回路實現(xiàn)硬線的聯(lián)動、聯(lián)鎖、閉鎖，還利用綜合自動化軟件完成上述功能，實現(xiàn)邏輯判斷、計算、繼電器等功能。系統(tǒng)功能如下所示：（1）控制信號盤主要功能1）通信功能實現(xiàn)與電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠程通信。向電力監(jiān)控系統(tǒng)控制中心主機或當?shù)鼐S護計算機傳送變電所操作、事故、預(yù)告等信息；接收電力監(jiān)

控系統(tǒng)控制中心主機或當?shù)鼐S護計算機下發(fā)的控制命令。通過變電所實訓(xùn)室內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)，完成與各間隔單元的接口功能并進行規(guī)約處理，實施對間隔單元的數(shù)據(jù)采集與控制輸出。與變電所便攜式維護計算機及人機界面的通信功能。2）集中監(jiān)控功能配置人機界面:以漢字菜單及對話框方式，實現(xiàn)人機對話及變電所實訓(xùn)室內(nèi)集中監(jiān)控管理?！鯬H**-l^f曽Fi4d!LE4■mmc￡?heif?oe個週賂址erm?4jf>-**lc*F"：■PH**-l^f曽Fi4d!LE4■mmc￡?heif?oe個週賂址erm?4jf>-**lc*F"：mikhJ|n-ETwvfmv-KJCtTMi圖3-2集中監(jiān)控人機界面FJ4IL14P.9JFiIOI鈕*ikfilfdMA控制功能:接收電力監(jiān)控系統(tǒng)控制中心主機或當?shù)鼐S護計算機的控制命令，對變電所實訓(xùn)室內(nèi)被控對象進行集中控制，遠方遙控和變電所實訓(xùn)室內(nèi)集中控制操作之間設(shè)操作切換閉鎖，同一被控設(shè)備只允許由一個遠方控制端對其實施遙控。操作分選擇－執(zhí)行兩步進行。同時，設(shè)有I/O模塊單元。3）信息顯示功能主要包括：被控對象的位置信號，各種事件信息，自檢信息及動態(tài)實時主接線圖，變電所實訓(xùn)室內(nèi)各微機保護測控單元、信息采集單元等裝置的運行工況等。信號顯示內(nèi)容有：事件時間、事件內(nèi)容（漢字顯示）等，以便于維護人員的故障查找。4）用戶畫面顯示功能能動態(tài)顯示變電所主接線畫面和接入綜合自動化系統(tǒng)的微機測控、保護單元、信息采集單元等裝置的通信工況。5）測量量集中顯示功能包括各種模擬量及脈沖量的工程值，并可對工程值轉(zhuǎn)換公式進行靈活定義。6）通道切換功能站控主單元通過主、備遠程通道與控制中心通信，兩路通信路徑互為熱備用；在故障時可以自動切換通信路徑，恢復(fù)正常工作，并有相關(guān)報警信息上送。7）時鐘同步功能可通過軟件或硬件與車站通信時鐘系統(tǒng)對時，以同控制中心電力監(jiān)控系統(tǒng)保持同步；并且可通過軟件對時，與各間隔單元設(shè)備同步，對時精度不小于1ms,同時對于I/O信號等應(yīng)附加時標上傳。8）具有看門狗、自診斷、自恢復(fù)功能及系統(tǒng)故障診斷功能。變電所實訓(xùn)室內(nèi)任何微機測控、保護單元、信息采集單元裝置、網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備、通信通道發(fā)生故障，均報警。對于牽引降壓混合變電所，實現(xiàn)直流饋線斷路器與電動隔離開關(guān)之間的軟聯(lián)鎖。在操作選擇、校核時，站控主單元按操作對象預(yù)編程的聯(lián)鎖條件進行操作閉鎖軟件判別。變電所實訓(xùn)室內(nèi)任何事故、預(yù)告信號均發(fā)音響信號，事故、預(yù)告采用不同音響，且音響在一定的時間內(nèi)自動解除，音響時間可調(diào)。盤上設(shè)置音響“投入”、“撤除”轉(zhuǎn)換開關(guān)。9）系統(tǒng)故障診斷功能變電所實訓(xùn)室內(nèi)任何監(jiān)控單元發(fā)生故障，均報警，單個監(jiān)控單元的故障，不影響整個系統(tǒng)的運行，故障標志達到模塊級。任何監(jiān)控單元的故障報警均應(yīng)在變電所和控制中心監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖上顯示并報警。3.1.4系統(tǒng)控制、監(jiān)視、測量范圍1主要控制范圍1）控制開關(guān)范圍牽引降壓混合變電所：10KV斷路器、750V直流斷路器、750V牽引網(wǎng)電動隔離開關(guān)。2）控制種類范圍繼電保護整定組轉(zhuǎn)換、自動裝置投入-撤除、開關(guān)分合閘。2主要監(jiān)視范圍0.4kV以上級所有設(shè)備（含相關(guān)0.4kV斷路器）運行信息、開關(guān)位置、事故信號和預(yù)告信號、自動裝置投入撤除信號、開關(guān)當?shù)?遠動操作位置信號、交直流裝置信號。主要測量范圍：a.10KV進出線電流b.10KV母線電壓C.10KV/750V整流機組10KV側(cè)電流、有功功率、有功電度750V母線電壓750V饋線電壓750V饋線電流750V負極總電流直流屏直流母線電壓雜散電流監(jiān)測量3.1.5電力調(diào)度中心主站系統(tǒng)其主要功能包括：遙控、數(shù)據(jù)采集處理、顯示、報警、查詢等。設(shè)備安裝在實訓(xùn)基地的調(diào)度中心培訓(xùn)位置。1、控制與操作功能1）遙控功能。在電力調(diào)度中心能夠?qū)嵱?xùn)變電站的所有可操設(shè)備進行遙控合、分操作，操作要有權(quán)限，所有操作要保存在系統(tǒng)日志。遙控操作包括單步操作、程序控制操作兩種類型。程序控制操作要包含地鐵現(xiàn)在應(yīng)用的各種程序控制操作序列和自定義序列。2）斷路器故障跳閘后的遠方復(fù)歸功能，能夠?qū)﹂]鎖的保護裝置進行遠方復(fù)歸，進行恢復(fù)送電操作。3）保護定值組管理功能。包括選擇站名、設(shè)備種類、設(shè)備名稱對其進行保護定值召喚、顯示、保存、切換、打印等。4）保護投退功能。遠方根據(jù)系統(tǒng)運行需要投入、退出某種保護功能。操作要保存在系統(tǒng)日志。5）控制閉鎖功能?，F(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)故障或不能合閘送電（如接地刀閘閉合）時，對這個設(shè)備的控制命令會被閉鎖。閉鎖條件可以自定義，投、退。6）遙控屏蔽功能。包括全站屏蔽、全線屏蔽、某一電壓等級的屏蔽，單一開關(guān)的屏蔽。解除屏蔽要有權(quán)限，主接線圖上要有標注。7）人工直數(shù)。有權(quán)限的人員可以對系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)進行人工置數(shù)，并作出標記，區(qū)別于正常數(shù)據(jù)。8）遠方維護功能?？梢赃h方對基礎(chǔ)設(shè)備采集量進行修改、人機界面更改、硬件參數(shù)配置。利用維護工具軟件可以進行系統(tǒng)軟件模塊的啟停，修改維護數(shù)據(jù)庫，圖形編輯、修改軟件配置，處理故障等。2、數(shù)據(jù)采集與處理功能1）遙信功能。包括開關(guān)、小車的位置信號；保護裝置的啟動、出口、重合等；自定義系統(tǒng)計算機節(jié)點工作狀態(tài)等。2）遙測功能。包括變電站內(nèi)各種電氣設(shè)備的運行電氣參數(shù)；數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能；計算功能；多種統(tǒng)計功能；超量程報警檢查功能等。3）數(shù)據(jù)處理打印功能。包括開關(guān)操作信息、故障信息、電流電壓曲線、超限、峰谷值等。4）SOE（時間順序）事件記錄功能?？梢园磿r間、事件源查詢記錄SOE事件。5）故障錄波數(shù)據(jù)讀取功能。6）統(tǒng)計報表功能。3、顯示功能1）人機界面顯示。2）接地狀態(tài)顯示。3）趨勢顯示。4）變電站綜合自動化系統(tǒng)狀態(tài)顯示。4、報警功能1）事件報警功能，包括綜控室緊急停電操作。2）報警事件打印功能。3）報警列表查詢和篩選功能。5、系統(tǒng)權(quán)限管理功能1）使用權(quán)限管理。2）功能權(quán)限管理。3）控制權(quán)限管理。6、歷史數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)功能能夠自動或手動將歷史數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)備份稱文件，刪除歷史數(shù)據(jù)庫已經(jīng)備份的文件。3.1.6SCADA系統(tǒng)復(fù)示終端SCADA系統(tǒng)由主站端和遠端控制單元組成。遠端控制單元完成各種數(shù)據(jù)的采集、終端命令的實現(xiàn)、信號的上送等。主站則完成整個系統(tǒng)的總控。包括數(shù)據(jù)的處理，遙控、遙信、遙測、遙調(diào)等。SCADA系統(tǒng)復(fù)示終端是能夠與SCADA系統(tǒng)主機進行通訊并遠離于主站，能夠完成SCADA系統(tǒng)監(jiān)控工作站同樣的功能的遠方工作站。SCADA系統(tǒng)復(fù)示終端部署在供電沿線的變電所、分區(qū)所以及各個檢修站，以方便相關(guān)人員在任何地方都能對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行查詢、操作，隨時看到整條線的接線畫面、各類設(shè)備的運行情況。查詢SCADA系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)。復(fù)示終端系統(tǒng)功能＞復(fù)示終端系統(tǒng)作為SCADA系統(tǒng)的附屬系統(tǒng)，可以根據(jù)實際工作的需要滿足用戶的基本要求和一些特殊要求。它的一些主要功能如下：＞復(fù)示系統(tǒng)具備SCADA系統(tǒng)工作站所提供的所有功能；A復(fù)示系統(tǒng)提供用戶優(yōu)先級別設(shè)置；A復(fù)示系統(tǒng)提供實時上網(wǎng)功能；＞復(fù)示系統(tǒng)對SCADA系統(tǒng)透明。即復(fù)示系統(tǒng)是否起用對SCADA主系統(tǒng)的運行不產(chǎn)生任何影響。SCADA主服務(wù)器具有復(fù)示終端監(jiān)控進程。隨時為復(fù)示子節(jié)點提供服務(wù)。復(fù)示終端系統(tǒng)硬件組成復(fù)示系統(tǒng)硬件分SCADA主機系統(tǒng)服務(wù)器端和遠端PC端。作為遠端PC公需要一臺普通計算機，通過以太網(wǎng)連接至主工作站，可實現(xiàn)點對多點復(fù)示。系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)如下圖所示。

SCADA系統(tǒng)復(fù)示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖3.1.6.3復(fù)示終端軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計采用C/S模式，SCADA系統(tǒng)作為服務(wù)端，向客戶端提供服務(wù)，如數(shù)據(jù)下載服務(wù)和控制信息發(fā)送等。復(fù)示節(jié)點作為客戶端，顯示被控站畫面，并根據(jù)服務(wù)端發(fā)各站狀態(tài)信息，做出相應(yīng)的處理并顯示出結(jié)果，客戶端除非有特殊權(quán)限，一般不允許控制，只作為一個實時監(jiān)視器。服務(wù)端的功能主要是后臺運行，比如對客戶端提供畫面下載，提供節(jié)點表數(shù)據(jù)下載；接收網(wǎng)絡(luò)報文，分析處理，并向客戶端提供控制服務(wù)。服務(wù)端可以與多個客戶端相連，客戶端連接服務(wù)端時需輸入用戶名及口令，這些用戶數(shù)據(jù)保存在服務(wù)端中的一個ACCESS數(shù)據(jù)庫中，程序通過DAO讀寫數(shù)據(jù)，客戶端必須通過服務(wù)端的用戶口令檢查后才能進行以后的操作。畫面數(shù)據(jù)保存在調(diào)度端系統(tǒng)后臺服務(wù)器SQLSERVER或SYBASE數(shù)據(jù)庫中，如果客戶端向服務(wù)端申請下載某個畫面或者請求菶畫面的控制狀態(tài)數(shù)據(jù)，服務(wù)端將通過ODBC去讀調(diào)度端系統(tǒng)后臺服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶端。服務(wù)端在向客戶端改善控制信息時，將監(jiān)聽和接收局域網(wǎng)上廣播的報文，然后根據(jù)報文內(nèi)容向客戶端發(fā)送控制數(shù)據(jù)包?？蛻舳朔制邆€部分：1）畫面顯示：顯示當前選擇或者撕開的畫面。顯示方式可以在縮放方式和普通顯示方式間切換。2）消息顯示1：顯示提示信息，包括你所做的操作的結(jié)果和對話信息（聊天功能）。3）消息顯示2：顯示非位置遙信的發(fā)生及恢復(fù)的提示信息。4）網(wǎng)絡(luò)操作：用戶登陸、用戶注冊、密碼修改、畫面下載（斷點續(xù)傳，重新下載），并保存下載數(shù)據(jù)到本地。5）本地文件瀏覽：可以在這里查看系統(tǒng)已經(jīng)保存在本地的下載文件，并可以看見這個文件是否下載完畢，以及最后一次下載時間，如果沒有下載完，可以打開這個文件繼續(xù)下載。每一個畫面下載后只有一個副本，系統(tǒng)只保存最后一次下載后保存的數(shù)據(jù)。6）對話（聊天）功能：系統(tǒng)提供網(wǎng)上用戶廣播交流信息的功能?？刂疲簩崿F(xiàn)接點表下載和接點表斷點和事佬功能；向服務(wù)端申請控制開始，然后接收控制數(shù)據(jù)包，處理后，將結(jié)果顯示在消息顯示窗口1或消息顯示窗口2中。系統(tǒng)服務(wù)器軟件采用異步SOCKET通訊，端口號可設(shè)，服務(wù)器地址可以選擇，所以系統(tǒng)可以構(gòu)架多個服務(wù)端，并通過ODBC支持不同數(shù)據(jù)庫。主要流程如下圖。服務(wù)器軟件流程圖網(wǎng)絡(luò)連接上后，客戶端將向服務(wù)端發(fā)送口令數(shù)據(jù)包，服務(wù)端檢查口令是否正確，如果不正確，將向客戶端發(fā)送一個錯誤包，如果通過口令檢查將發(fā)送一個確認包，并向客戶端發(fā)送一個畫面名稱和代碼包

客戶端收到這個包后，將數(shù)據(jù)分解并顯示在列表內(nèi)?？蛻舳耸盏椒?wù)端應(yīng)答包將做相應(yīng)處理并顯示提示信息。如下圖所示?？蛻舳塑浖鞒虉D3.2網(wǎng)絡(luò)化交互式演練系統(tǒng)設(shè)計方案3.2.1網(wǎng)絡(luò)化交互式演練系統(tǒng)交互式演練系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建；能夠?qū)崿F(xiàn)多學(xué)員間同時培訓(xùn)；可以在教員的監(jiān)控（或干預(yù)）下使用，也可作為獨立的演練系統(tǒng)使用。并可通過投影系統(tǒng)進行基礎(chǔ)知識的講授、學(xué)員自主學(xué)習(xí)輔導(dǎo)；難點、重點及操作演示。系統(tǒng)使用鼠標或鍵盤通過圖形化人機界面進行交互演練；將多媒體模塊、軟件方式的仿真演練模塊合理的配置在此系統(tǒng)上。配備高性能計算機設(shè)備和雙屏顯示設(shè)備，主屏顯示虛擬變電所三維環(huán)境的實時畫面，副屏顯示電路根據(jù)操作而產(chǎn)生的實時動態(tài)變化情況，便于學(xué)員更直觀的理解一次接線（主接線）和二次接線的控制原理和控制邏輯。電路原理圖的動態(tài)變化表現(xiàn)為：以紅色標示的方式在原理圖畫面上顯示電路的實時得失電情況。圖3-3示例-值班員演練臺具體操作界面類似下圖：rf\侏電寧Itl2X對話記錄2024202B204|選擇需2)”7H與對話驗2號饋錢側(cè)倒閘結(jié)束分2謔22122電動隔離開關(guān)位置21B斷路器位置在2121,2122合閘按鈕上掛“禁合”牌開始操作開始模擬操作IW26BL開始模扌以操作供電調(diào)度(1640:39)值班員命令編號1248號，批準時間9時32分助理值班員(16:40:45)[f值班員21B斷路器為分閘位置值班員〔16:41:39)[f助理值班員分21B值班員(16:41:47)[^助理值班員開始操作值班員(16:41:52)(^助理值班員開始模擬操作助理值班員(16:42:57)[f值班員分21B㈣退岀查詢電路安全運行檢查對話對話物品箱手指防護供電調(diào)度提不跳過值班員倒閘操作命令記錄|倒閘作業(yè)謝集上菇B命電檢修諸您命令助理值班員.命令內(nèi)容為：“分21B”；對話芫成以后撤消手指動作，方法為點擊鼠標右鍵.倒閘卡片圖3-4操作界面示例3.2.2系統(tǒng)概況本系統(tǒng)采用虛擬仿真軟件與實物設(shè)備相結(jié)合的方式完成城軌牽引變電所值班員的實訓(xùn)演練，系統(tǒng)培訓(xùn)架構(gòu)基于牽引供電系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)，使值班員能夠按照現(xiàn)實的關(guān)系進行協(xié)作演練、故障處理等，符合學(xué)員各自的職業(yè)環(huán)境及作業(yè)流程。具有如下特點：采用虛擬牽引變電所與實物設(shè)備相結(jié)合的方式，既可以降低投資造價，延長實物設(shè)備的使用年限又可以使學(xué)員體驗實物工作環(huán)境中的操作設(shè)備。系統(tǒng)構(gòu)建全三維虛擬化的牽引變電所模型，可以解決不可視、不可摸、不可入等危險環(huán)境的培訓(xùn)問題，演練過程安全、培訓(xùn)效率高。系統(tǒng)配備的實物設(shè)備可與虛擬牽引變電所相連，這些設(shè)備具有可操作性并實時反映電力仿真的結(jié)果。能夠使學(xué)員安全、準確、高效、直觀的了解變電所的設(shè)備構(gòu)造、標準作業(yè)流程、多用戶協(xié)同配合作業(yè)、故障處理等能力。系統(tǒng)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化綜合實訓(xùn)室，成本低，維護管理方便；設(shè)備利用率高，一次即可進行大規(guī)模的學(xué)員協(xié)作培訓(xùn)。系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)將各演練終端連在一起，由教員統(tǒng)一控制，進行故障的設(shè)置、任務(wù)下達、演練監(jiān)控、考試組織及實施等工作。3.2.3系統(tǒng)實訓(xùn)功能交接班、設(shè)備巡視、倒閘操作技能、高壓設(shè)備停電檢修作業(yè)安全技術(shù)措施設(shè)置的技能、一次事故處理的技能、電力調(diào)度技能的教學(xué)、訓(xùn)練及考核。金屬鎧裝封閉式開關(guān)柜結(jié)構(gòu)認知，實