1、前 言隨著我國信息化技術的發(fā)展及安全穩(wěn)定性要求的提高。在10KV配電系統(tǒng)中，采用智能信息化監(jiān)控系統(tǒng)能在系統(tǒng)穩(wěn)定及安全問題上起到舉足輕重的作用。目前，10KV配電系統(tǒng)應用的戶外高壓開關（負荷）設備基本為手動，操作時間長、勞動強度大、管理難度高，由于其本體質量問題或在惡劣的氣候環(huán)境下，操作時存在一定的危險。針對此現(xiàn)狀，有些變電站采用紅外線或高頻無線電密碼技術就地遙控高壓開關，但缺點是控制距離僅僅一百米之內(nèi)，且僅限于高壓開關單一的分、合閘功能操作；有些地方用電力載波或用自設電臺的專用頻率遠程遙控高壓開關，但因外界干擾多，維護工作量大，實際運行可靠性低。近些年來正在試驗推廣的布設光纜傳輸網(wǎng)絡、配置饋線

2、自動化遠程終端控制器等10KV配電自動化工程，由于投入資金大、建設周期長、存在問題多而進退維谷。本文探討基于MCGS的10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)的設計，以解決此類生產(chǎn)運行問題，提高10KV配電系統(tǒng)的智能化程度。MCGS( Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控和數(shù)據(jù)釆集的軟件平臺工具，具有豐富的設置項目，使用方式靈活，功能強大。作為一種用戶無需改變運行程序原代碼的軟件平臺工具，為實現(xiàn)工業(yè)控制免去了大量煩瑣的編程工作， 在各個工控領域逐步展示了其獨特的優(yōu)勢并日漸成熟。近年來，工控組

3、態(tài)軟件被逐漸應用到煤礦等監(jiān)控系統(tǒng)中，收到了良好的效果。MCGS是國內(nèi)比較流行且運行比較可靠的幾種工控組態(tài)軟件之一。正因為操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能和高可靠性等特點，在自動化領域有著廣泛的應用。目 錄前 言1摘要3第一章 緒言411 10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)簡介412 10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展情況413 10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢6第二章 MCGS簡介721MCGS的定義722MCGS的發(fā)展階段723MCGS的整體結構824MCGS的軟件結構8241組態(tài)過程8242主要功能9第三章 實驗研究1031基于MCGS的10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)的目的1032基于MCGS的10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)

4、的基本功能1133基于MCGS的10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求1334設計基本概況1435基于MCGS的10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)設計過程1536基于MCGS的10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)設計總結與展望21參考文獻22摘要變電站中，供配電監(jiān)控系統(tǒng)是整個變電站的命脈，它對變電站內(nèi)各用電設備進行集中監(jiān)視和管理。變電站供配電監(jiān)控系統(tǒng)是利用計算機技術、通訊技術、傳感器技術等對電力設備正常運行及故障運行進行監(jiān)測、保護、控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有自動化程度高，可靠性高、可操作性強和擴展性強等特點，能適應各種變電站對配電設備的要求。本文就某10KV配電系統(tǒng)一段進行監(jiān)控。將MCGS組態(tài)軟件應用到配電監(jiān)控系統(tǒng)中，利用MCGS組態(tài)

5、軟件功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的突出特點。通過與其他相關的硬件設備結合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設備。關鍵詞 MCGS組態(tài)軟件；動態(tài)化；定義數(shù)據(jù)對象；數(shù)據(jù)收集；動態(tài)顯示第一章 緒言11 10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)簡介電力監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控柜和監(jiān)控計算機兩大部分組成。監(jiān)控柜中裝有各種變配電設備的監(jiān)測單元和控制系統(tǒng)電源等，它通過二次信號線與低壓柜等設備相連，對低壓配電柜中所有的框架斷路器的運行/故障狀態(tài)進行實時監(jiān)測，并采集這些設備的電壓、電流等電參數(shù)；監(jiān)控計算機既是人機對話的界面，又對監(jiān)測的中低壓設備信息和數(shù)據(jù)進行存儲、管理和處理。 根據(jù)各設備的不同功能，電力監(jiān)控

6、系統(tǒng)具備的基本功能有如下幾種：一、電力監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測功能（1）對變壓器的監(jiān)測：通過現(xiàn)場總線采用通訊方式，電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測變壓器溫控器輸出的溫度信號、超溫報警信號、故障報警信號等。（2）對變電室內(nèi)EPS的監(jiān)測：通過現(xiàn)場總線采用通訊方式，電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測EPS巡檢儀采集的市電輸入電壓信號、EPS輸出電流信號、市電頻率、逆變器故障報警信號、電池欠壓保護信號、充電器狀態(tài)信號、主電及充電報警信號等。（3）對10kV配電柜的監(jiān)測：監(jiān)測進線柜和饋出柜的三相線電壓、三相電流、零序電壓、零序電流、頻率、功率因數(shù)、有功電度、無功電度、斷路器狀態(tài)、手車工作位置、手車試驗位置、彈簧儲能、接地刀狀態(tài)、遠方/就地信號、超

7、溫報警信號、過流保護動作信號、速斷保護動作等；二、電力監(jiān)控管理系統(tǒng)的優(yōu)點如下（1）節(jié)能效果顯著；（2）自動記錄運行參數(shù)、故障報警和操作內(nèi)容；（3）智能化程度高，可無人或少人值守，節(jié)省人工；12 10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展情況國際上現(xiàn)流行的供配電監(jiān)控管理系統(tǒng)和配電自動化主要是針對中低壓系統(tǒng)而言的(稱為饋線自動化)。供配電管理自動化是一個信息收集和處理的系統(tǒng)，將現(xiàn)代計算機技術和通信技術應用在供配電系統(tǒng)監(jiān)視和控制上。20世紀80年代，日本已經(jīng)完成了計算機系統(tǒng)與供配電設備相配合的供配電自動化系統(tǒng)，并投入運行于主要城市的供配電網(wǎng)絡上。20世紀90年代，韓國也完成了局部供配電系統(tǒng)的饋線自動化，建立了自

8、己的供配網(wǎng)自動化實驗網(wǎng)絡。供配電管理自動化是近幾年發(fā)展起來的新興技術，歐美和日本等發(fā)達工業(yè)國家也下大力氣推廣該技術，而我國這一技術才剛剛起步。目前，我國的供配電網(wǎng)還很落后。近幾年，一些地區(qū)發(fā)生電網(wǎng)事故導致重要用戶停電，其主要原因是:電網(wǎng)結構薄弱、可靠性低、自動化程度低以及管理不善。加強電網(wǎng)建設、配電網(wǎng)建設，強化輸電網(wǎng)是當務之急。因此，對供配電系統(tǒng)設備的改造監(jiān)控和實現(xiàn)供配電自動化成為急待解決的問題。 近幾年來，在變電站繼電保護中已經(jīng)用可編程控制器(PLC)代替了傳統(tǒng)的繼電器，實現(xiàn)了利用PLC構成自動重合閘裝置的控制系統(tǒng)，可以克服傳統(tǒng)控制方式的不足，并且具有連線簡單，工作可靠，便于調(diào)試、調(diào)整和維護

9、，還可以和計算機聯(lián)網(wǎng)進行遠程集中控制等優(yōu)點，提高了系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)的控制功能更加完善，控制精度進一步提高。在目前的很多自控系統(tǒng)中，常常選用PLC作為現(xiàn)場級的控制設備，用于數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)判別和輸出控制，而在系統(tǒng)上位機上利用工控組態(tài)軟件來完成工業(yè)流程及控制參數(shù)的顯示，實現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控和管理等功能，具有實施性好，速度快，可靠性高，運行穩(wěn)定，調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點。組態(tài)軟件的人機界面友好而直觀，而且具有一定的靈活性，易于擴充，整個系統(tǒng)運行平穩(wěn)，安全可靠。這種監(jiān)控系統(tǒng)充分利用了微型機和PLC各自的特點，實現(xiàn)了優(yōu)勢互補，得到了廣泛的應用。此外，從目前國際上低壓配電行業(yè)的發(fā)展來看，各主要公司SIEMENS, ABB

10、,SCHNEIDER等都己經(jīng)開發(fā)或使用了基于各種現(xiàn)場總線的配電系統(tǒng)，并己采用技術合基于PLC的供配電監(jiān)控系統(tǒng)的研究作、合資等手段介紹到我國并得到應用。我國清華大學、浙江大學中控公司、沈陽自動化研究所和上海工業(yè)自動化儀表所等也進入到該領域，在現(xiàn)場總線技術的應用方面取得了一些進展。13 10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢變電站中，供配電監(jiān)控系統(tǒng)是整個變電站的命脈，它對變電站內(nèi)各用電設備進行集中監(jiān)視和管理。變電站供配電監(jiān)控系統(tǒng)是利用計算機技術、通訊技術、傳感器技術等對電力設備正常運行及故障運行進行監(jiān)測、保護、控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有自動化程度高，可靠性高、可操作性強和擴展性強等特點，能適應各種變電站對配電設

11、備的要求。將PLC應用于監(jiān)控系統(tǒng)中，構建基于MCGS的組態(tài)軟件的智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過將供配電系統(tǒng)中各運行參數(shù)實時采集到組態(tài)軟件對應變量中由組態(tài)軟件統(tǒng)一管理，給出系統(tǒng)各用電設備的運行狀態(tài)、用電負荷狀況及故障分析，并根據(jù)系統(tǒng)設置和一定的控制算法，通過向執(zhí)行機構發(fā)出控制調(diào)節(jié)信號或連鎖信號，保證系統(tǒng)的正常運行，具有自動化程度較高、運行穩(wěn)定、性能可靠、維護方便等特點，真正實現(xiàn)了統(tǒng)一管理，大大提高了變電站供配電監(jiān)控系統(tǒng)的自動化水平。隨著大型供配電站的發(fā)展，智能樓宇的興起，以及工業(yè)自動化水平的提高，智能化供配電系統(tǒng)需求量必將大大增加。從國內(nèi)外產(chǎn)品來看，智能型供配電系統(tǒng)將會向著以下幾個方面發(fā)展:功能更強，可靠性

12、更高，系統(tǒng)更完善。隨著PLC技術的不斷完善，監(jiān)控技術的不斷發(fā)展，以及其他相關技術的不斷進步，智能化供配電系統(tǒng)將會向著更智能，更快捷，更人性化的方向發(fā)展。因此，供配電監(jiān)控系統(tǒng)必將走向供配電的綜合自動化:功能上的綜合化、運行管理的智能化、結構上的計算機化、操作監(jiān)視的屏幕化。供配電系統(tǒng)的綜合自動化同智能樓宇系統(tǒng)(BAS)、企業(yè)資源計劃(ERP)融合在一起，達到良好管理，這己成為一種必然的趨勢和發(fā)展方向。第二章 MCGS簡介21MCGS的定義MCGS(Monitor and Control Generated System，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng))是北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于Wind

13、ows平臺的，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp等操作系統(tǒng)。MCGS組態(tài)軟件具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的突出特點。通過與其他相關的硬件設備結合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設備。用戶只需要通過簡單的模塊化組態(tài)就可構造自己的應用系統(tǒng)，如可以靈活組態(tài)各種智能儀表、數(shù)據(jù)采集模塊，無紙記錄儀、無人值守的現(xiàn)場采集站、人機界面等專用設備。22MCGS的發(fā)展階段MCGS組態(tài)軟件已經(jīng)成功抓住組態(tài)軟件發(fā)展的兩方面趨勢。往小

14、型化方面發(fā)展，MCGS有已經(jīng)很成熟的、在嵌入式軟件市場占據(jù)壟斷地位的MCGS嵌入版組態(tài)軟件，它可以使大量的工業(yè)控制設備或生產(chǎn)設備具有更多的自動化功能，大大的提高產(chǎn)品和生產(chǎn)的自動化程度，促使國家工業(yè)自動化程度迅速提高，因此擁有更多發(fā)展機會、市場容量更大；在大型化方面，MCGS有已經(jīng)廣泛使用的、在技術上占絕對優(yōu)勢的MCGS網(wǎng)絡版組態(tài)軟件，它主要和現(xiàn)有的大型平臺軟件結合，把工業(yè)控制領域的相關數(shù)據(jù)和信息進行交換，保證其真正價值。實際上，MCGS通用版組態(tài)軟件、MCGS網(wǎng)絡版組態(tài)軟件和MCGS嵌入版組態(tài)軟件三大產(chǎn)品風格相同，功能各異，三個產(chǎn)品完美結合，融為一體，形成了整個工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中完整的產(chǎn)品體系結構

15、，完成了工業(yè)現(xiàn)場的從設備采集、工作站數(shù)據(jù)處理和控制到上極位網(wǎng)絡管理和Web瀏覽的所有功能，是企業(yè)實現(xiàn)管控一體化的理想選擇。MCGS在自動化組態(tài)軟件中的發(fā)展趨勢是在中國自動化軟件中無論是從技術水平，銷售業(yè)績上，市場知名度上長期保持領先。目前MCGS的嵌入版在國內(nèi)市場上處于絕對領先地位，比其他的廠家嵌入式組態(tài)軟件至少領先一年的時間，MCGS的嵌入式應用解決方案深受用戶好評，得到很多大型的工控硬件廠家，尤其是臺灣硬件廠家的大力支持。MCGS網(wǎng)絡版也在國內(nèi)長期占據(jù)絕對優(yōu)勢產(chǎn)品，由于采用先進的Web瀏覽技術，易開發(fā)，免維護的眾多優(yōu)點，一直是眾多用戶熱烈追尋的產(chǎn)品，也是眾多同行廠家的長期奮斗目標。23MC

16、GS的整體結構MCGS軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分，組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，用戶可以利用它設計和開發(fā)自己的應用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結果是一個數(shù)據(jù)庫文件，即組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫。運行環(huán)境是一個獨立的運行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態(tài)設計的目標和功能，組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境互相獨立，又密切相關。24MCGS的軟件結構MCGS軟件系統(tǒng)由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略組成，每一部分分別進行組態(tài)，完成不同的工作。 主控窗口:是工程的主窗口，負責調(diào)度和管理這些窗口的打開或關閉。設備窗口:是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采

17、集和控制輸出設備;注冊設備驅動程序:定義連接與驅動設備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口:主要用于設置工程中人機交互的界面，如系統(tǒng)流程圖、曲線圖、動畫等。實時數(shù)據(jù)庫:是工程各個部分數(shù)據(jù)交換和處理的中心，它將MCGS工程的各個部分連成有機的整體。241組態(tài)過程用MCGS對自動監(jiān)控系統(tǒng)進行應用軟件系統(tǒng)的組態(tài)，其具體的組態(tài)過程簡述如下：（1）系統(tǒng)菜單和系統(tǒng)參數(shù)組態(tài)。在MCGS的“主控窗口”中，按自動測控系統(tǒng)的要求，對其系統(tǒng)菜單和系統(tǒng)參數(shù)進行定義和設置。（2）設備構建的組態(tài)。按此自動監(jiān)控系統(tǒng)中的硬件配置情況，在MCGS的“設備窗口”中對A/D卡、D/A 卡、卡進行設置和組態(tài)。（3）用戶界面的組態(tài)。提供了豐富的繪圖

18、控件，可完成各種圖形（如儀表盤、反應器、閥等）的設計。按系統(tǒng)要求和工藝流程的特點，在的“用戶窗口”中的工具進行系統(tǒng)主控界面的設計組態(tài)。（4）實時數(shù)據(jù)對象的組態(tài)。按自動測控系統(tǒng)的要求，在的“實時數(shù)據(jù)庫窗口”中分別對有關的數(shù)據(jù)和變量進行定義和屬性設置。（5）運行策略的組態(tài)。在“運行策略”窗口中，可分別對系統(tǒng)的“啟動策略”、“循環(huán)策略”、“存盤策略”、“報警策略”等進行設置和組態(tài)。在完成上述各項組態(tài)設置后，即可生成一個自動測控應用軟件系統(tǒng)。242主要功能（1）數(shù)據(jù)采集。通過板卡的設備驅動程序與硬件進行數(shù)據(jù)交換，采樣周期1000MS，并將采集的數(shù)據(jù)實時存盤記錄下來。（2）動態(tài)顯示。主界面顯示控制流程，

19、用動態(tài)流動塊顯示監(jiān)控流程，并對相關參數(shù)的測量值實時顯示，刷新周期。也可對控制參數(shù)進行實時設定。（3）實時計算。利用提供的常用的數(shù)學函數(shù)和算術、邏輯運算模塊，并用編寫用戶策略，實現(xiàn)了監(jiān)控功能。（4）用戶可以將采集數(shù)據(jù)、運算結果、控制輸出、時間日期等內(nèi)容實時存盤記錄下來，并可對存盤數(shù)據(jù)庫進行查詢、排序、指定時間間隔提取和報表打印等，同時可與數(shù)據(jù)庫相連，利用豐富的資源來擴充的功能。（5）報警功能?？筛鶕?jù)電流、電壓等（上限、下限值）產(chǎn)生揚聲器報警和報警記錄，可實時打印報警記錄。（6）過程控制。整個系統(tǒng)是開放性的，通過自行編寫相關控制算法的動態(tài)鏈接庫在策略構建中加入自己的功能模塊，來實現(xiàn)過程的自動控制。

20、第三章 實驗研究31基于MCGS的10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)的目的一、實現(xiàn)運行監(jiān)視功能主要包括變電所正常運行時的各種信息和事故狀態(tài)下的自動報警，所內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)能對設備異常和事故進行分類，設定等級。當設備狀態(tài)發(fā)生變化時推出相應畫面。事故時，事故設備標識閃光直至運行人員確認，可方便地設置每個測點的越限值、極限值，越限時發(fā)出聲光報警并推出相應畫面。二、具有事故順序記錄和事故追憶功能對斷路器、隔離開關和繼電保護動作發(fā)生次序進行排列，產(chǎn)生事故順序報告。三、運行管理功能可進行自診斷，在線統(tǒng)計和制表打印，按用戶要求繪制各種圖表，定時記錄變電站運行的各種數(shù)據(jù)，采集電能量，按不同時段進行電能累加和統(tǒng)計，最后將其制表打印

21、。通過控制低壓側電容器的投切來控制無功功率。四、遠動功能 在站控層設置遠動終端，按雙通道考慮?？蓮挠嬎銠C網(wǎng)絡上直接獲得所內(nèi)全部運行數(shù)據(jù)，可與調(diào)度端的EMS主站進行通信，將其所需的各個遙測、遙信和電能信息傳給調(diào)度端，同時也可接收調(diào)度端發(fā)來的各種信息，并具有通道監(jiān)視功能。五、運行管理功能 記錄設備的各種參數(shù)，檢修維護情況，運行人員的各種操作記錄，繼電保護定值的管理，操作票的開列。（1）具有良好的人機界面，可在線編輯各種畫面和表格。（2）具有系統(tǒng)自診斷功能。（3）有遠方維護和遠方診斷功能。六、供配電監(jiān)控系統(tǒng)的參數(shù)采集供配電監(jiān)控系統(tǒng)包括兩種類型的參數(shù):模擬量和開關量。模擬量指包含具體數(shù)值?？梢粤炕臄?shù)

22、據(jù)，開關量指僅包含狀態(tài)的數(shù)據(jù)，可用于邏輯判斷。（1）各主要設備的模擬量有:主變壓器:各側電流、有功功率、無功功率、線圈溫度、油溫;站用變壓器:低壓側電流、低壓側電壓;線路:電流、有功功率、無功功率:母線:電壓、頻率;分段/母聯(lián):電流;靜態(tài)補償裝置:電流、無功功率;直流系統(tǒng):蓄電池正反向電流、蓄電池電壓、充電器進線電流和電壓、直流母線電壓、直流系統(tǒng)正對地電壓、直流系統(tǒng)負對地電壓。（2）各主要設備的開關量有:所有高壓斷路器位置(雙位);所有隔離開關(雙位)、接地刀閘位置;380V斷路器位置;重要的380V電動機斷路器位置;直流主回路開關位置;保護動作總信號;重合閘動作信號;備自投動作信號;變電站事

23、故總信號;就地/遠方轉換開關位置;斷路器操動機構異常信號;控制回路斷線信號;保護報警信號;保護裝置故障信號;本體設備異常信號;自動裝置異常信號;直流系統(tǒng)異常信號;火災報警裝置故障信號。32基于MCGS的10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能一、電力監(jiān)控基本功能電力監(jiān)控系統(tǒng)充分運用現(xiàn)代電子技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術、控制技術及現(xiàn)場總線技術的最新發(fā)展，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理和分散數(shù)據(jù)采集，通過遙測、遙信、遙控、遙調(diào)及電能質量監(jiān)視、歷史數(shù)據(jù)分析等高級功能，使用戶的電力系統(tǒng)透明化，是一套提高電力系統(tǒng)安全性、可靠性和經(jīng)濟性的智能系統(tǒng)。它有以下幾個基本功能：（1）數(shù)據(jù)采集。包括模擬量的采集、開關量的采集和電能

24、計量。電力監(jiān)控系統(tǒng)需采集的模擬量有各段母線電壓、線路電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因素、頻率等。對模擬量的采集，有直流采樣和交流采樣兩種方式。直流采樣是將交流電壓、電流等信號經(jīng)變送器轉換為合適于A/D轉換器輸入電平的直流信號；交流采樣則是指輸入給A/D轉換器后經(jīng)互感器轉換為與線路電壓、電流成比例關系的交流電壓、電流信號。（2）開關量的采集。配電監(jiān)控系統(tǒng)需采集的開關量有斷路器狀態(tài)、隔離開關狀態(tài)、接地刀閘狀態(tài)、斷電保護動作信號、運行報警信號、同期監(jiān)測狀態(tài)等。（3）電能計量。電能計量是指對有功電能和無功電能的采集。傳統(tǒng)方法是采用機械式的電能表，由電能表盤轉動的圈數(shù)來反映電能的大小。這類機械式電

25、能表無法與計算機直接接口。電力監(jiān)控系統(tǒng)中對電能的采集有兩種方式：電脈沖計量法和軟件計算法。電能脈沖計量法采用脈沖電能表或機電一體電能儀表。電能表轉盤每轉一圈輸出一或兩個脈沖，用脈沖數(shù)代替轉盤轉動的圈數(shù)，計算機對輸出脈沖進行計數(shù)，再乘以系數(shù)，便得到電能量。軟件計算方法是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)利用交流采樣得到的電流、電壓值，通過軟件計算出有功電能和無功電能。（4）事件順序記錄。事件順序記錄包括斷路器合閘/分閘記錄和保護動作順序記錄。微機保護或監(jiān)控系統(tǒng)采集環(huán)節(jié)必須有足夠內(nèi)存，能夠存放足夠數(shù)量和足夠長時間段的事件順序記錄，確保當后臺監(jiān)控系統(tǒng)或遠方集中控制主戰(zhàn)通信中斷時，不丟失事件信息。（5）故障記錄。記錄繼電保

26、護動作前后與故障有關的電流量和母線電壓等。記錄時間段一般考慮保護啟動前2個電壓周期和保護動作后10個電壓周期一級保護動作和重合閘等全過程情況。（6）遠程操作。操作人員可通過計算機對斷路器和隔離開關進行分、合閘操作。為防止計算機系統(tǒng)故障時無法操作被控設備，在設計時應保留人工直接分、合閘手段。斷路器應具有閉鎖功能。（7）安全監(jiān)視。監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中，對采集的電流、電壓等模擬量要不斷進行越限監(jiān)視，如發(fā)生越限，立即發(fā)出報警信號，同時記錄和顯示越限時間和越限值。另外，還需監(jiān)視保護裝置及自控裝置工作是否正常等。（8）數(shù)據(jù)處理。包括對數(shù)據(jù)分析及記錄存儲，方便用戶查詢，并能以報表形式輸出。（9）電能質量監(jiān)視

27、。導致電力設備故障或誤操作的電壓、電流或頻率的靜態(tài)偏差和動態(tài)擾動統(tǒng)稱電能質量問題。具體表現(xiàn)為：電壓、頻率有效值的變化；電壓波動和閃變、電壓暫降、短時中斷和三相電壓不平衡等。二、監(jiān)控組態(tài)軟件的基本功能監(jiān)控組態(tài)軟件是指具有組態(tài)功能，面向數(shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，能生成目標應用系統(tǒng)的應用軟件。通過監(jiān)控組態(tài)軟件的使用，可以使操作人員方便、直觀獲取現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，并適時下達控制指令，達到實際監(jiān)控目的。其基本功能如下：（1）繪圖功能。包括繪制位圖、元圖、按鈕、編輯框、滑動條等。各種對象均具有隱藏/顯示、操作級別、圖層等屬性。（2）編輯功能。具有對畫圖對象的拷貝、粘貼等功能，能對對象進行旋轉、移動、對齊等操作。（3

28、）身份校驗功能。在程序啟動和退出時分別進行用戶的登陸和退出；用戶在監(jiān)控組態(tài)程序中的某些操作（如：修改文件、刪除文件等）需要進行權限校驗，防止某些用戶非法操作。（4）實時/歷史曲線功能。顯示實時曲線和歷史曲線，是用戶更加方便地了解現(xiàn)場數(shù)據(jù)的變化情況。（5）報表功能。將指定的各種數(shù)據(jù)信息進行匯總，按預定格式輸出到打印機或保存為文件，報表格式組態(tài)靈活，操作方便。（6）OPC接口功能。電力監(jiān)控系統(tǒng)作為變電站自動化等系統(tǒng)的子系統(tǒng)，應提供OPC借口，使上級系統(tǒng)能夠方便的通過OPC接口與電力監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，讀寫OPC數(shù)據(jù)項。（7）報警功能。實現(xiàn)報警的組態(tài)，包括選擇報警服務器、報警數(shù)據(jù)源、報警顯示方式等

29、，還要實現(xiàn)動態(tài)報警確認功能。33基于MCGS的10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求一、圖形界面設計MCGS提供豐富的繪圖控件，可完成各種圖像（如儀表盤、柜）的設計，用戶可以設計自己的圖形界面。因此在監(jiān)控系統(tǒng)上機位的主要界面設計為：數(shù)據(jù)顯示主界面（包括模擬量窗口、數(shù)字量窗口、控制量窗口等）、報警窗口、實時曲線窗口、歷史曲線窗口和系統(tǒng)登陸窗口。各界面之間可以互相切換。二、數(shù)據(jù)結構設計MCGS數(shù)據(jù)庫管理功能強大,可通過各種內(nèi)部函數(shù)、運算符、腳本程序對實時釆集的數(shù)據(jù)進行處理,并提供數(shù)據(jù)瀏覽、各種曲線、報表等功能構件,對存盤數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行查詢、排序、運算等操作，同時可以掛接外部數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)ODBC接口和OL

30、E 實時調(diào)用,可以和SQL Server等數(shù)據(jù)庫相連。三、功能模塊開發(fā)MCGS已經(jīng)承擔了許多功能模塊的開發(fā)(如歷史曲線等)，只需輕松組態(tài)，無須煩瑣編程。剩下的主要是數(shù)據(jù)處理模塊的開發(fā)，程序開發(fā)人員需要對不同類型的釆集數(shù)據(jù)進行不同的處理，使用VB或 VC+ +編制成DLL,供MCGS調(diào)用。至此,一個基于MCGS組態(tài)軟件的10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)基本完成。本監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)先進的控制理論，釆用先進、方便、實用的工控組態(tài)軟件MCGS,很好地完成了監(jiān)控系統(tǒng)工程，有效地提高了監(jiān)控系統(tǒng)的效率和安全性,同時具有以下特點：（1）用戶界面友好便利,MCGS的動畫、曲線及 各種圖形使數(shù)據(jù)顯示直觀形象；（2）由于SQL

31、 Server的使用，可以享受數(shù)據(jù)共享；（3）系統(tǒng)生成迅速，可擴展性增強。34設計基本概況基于10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)由配變管理主站、監(jiān)控終端、數(shù)據(jù)通道組成，可以實現(xiàn)終端電器設備的遙測、遙控及電氣量的數(shù)據(jù)采集。一、執(zhí)行終端執(zhí)行終端設有單片機、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、開關控制器等。執(zhí)行終端的工作電源采用電壓變換器加直流蓄電池的供電模式。電壓變換器利用電容、電感諧振原理，從10KV高壓側直接獲取穩(wěn)定的直流電源為直流蓄電池充電，作為各類10KV高壓開關（負荷）設備的工作電源。在無外界電源狀態(tài)下也能工作72小時，可靠性高。電壓變換器作為電氣量測量裝置，還可以獲取執(zhí)行終端處的電壓、電流等電氣量。開關控制器位

32、于高壓開關和CPU模塊間，對高壓開關實時控制，并可查詢高壓開關狀態(tài)。其上有分合信號的輸入口和執(zhí)行后高壓開關分合的狀態(tài)信號輸出口，還包括驅動高壓開關開合的傳動結構。二、管理控制系統(tǒng)系統(tǒng)控制操作界面開關群體與實際狀態(tài)一致，直觀、形象。系統(tǒng)控制軟件的控制程序嚴謹有序，可以實現(xiàn)現(xiàn)場執(zhí)行終端“拒動、擅動、跳閘、缺相、脫網(wǎng)”等異常情況的自動報警等功能，還具有電氣量數(shù)據(jù)存儲功能，可生成日報表、月報表。三、安裝調(diào)試在供電所內(nèi)建立專用監(jiān)控室（覆蓋范圍較大時可以建在調(diào)度室）。在相關10KV配電線路高壓開關（負荷）上安裝調(diào)試，并對其技術指標和要求進行測試與驗證，對存在的問題進行必要的修正和完善。四、培訓管理組織監(jiān)控

33、系統(tǒng)操作人員培訓，熟悉系統(tǒng)運行和控制程序執(zhí)行流程。結合電力生產(chǎn)實際制定相應安全操作規(guī)程，電氣操作符合相關要求，保證系統(tǒng)的安全可靠。35基于MCGS的10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)設計過程在基于MCGS的10KV配電監(jiān)控系統(tǒng)設計上，我以某10KV配電一次系統(tǒng)一段為監(jiān)控目標，著重在線路電流、電壓監(jiān)測與變壓器油溫監(jiān)測。第一次自學MCGS軟件，在監(jiān)控范圍及設計全面性方面還有一定不足，現(xiàn)將整個設計思路及流程介紹如下：一、搭建工作平臺裝載并運行MCGS組態(tài)軟件6.2通用版及MCGS運行環(huán)境。新建工程，在主控窗口動畫組態(tài)畫出監(jiān)控線路主要結構。圖3.1監(jiān)控系統(tǒng)演示圖由于MCGS的工具真實性較強，為增加監(jiān)控的直觀性和簡便

34、性，在原有結構圖的基礎上進行豐富，設立了表計和報警指示燈。圖3.2設立報警裝置演示圖二、進行動態(tài)化，定義數(shù)據(jù)對象定義數(shù)據(jù)對象表3.1對象名稱類 型注 釋斷路器開 關 型控制斷路器“接通”、“斷開”的變量熔斷器1開 關 型控制熔斷器1“接通”、“斷開”的變量電 流數(shù) 值 型斷路器位置處電流，用來控制斷路器的變化電 流1數(shù) 值 型熔斷器位置處電流，用來控制熔斷器的變化電 壓數(shù) 值 型斷路器位置處電壓，用來控制斷路器的變化油 溫1數(shù) 值 型三相變壓器位置處油溫，用來控制變壓器的變化油 溫2數(shù) 值 型二相變壓器位置處油溫，用來控制變壓器的變化電流上限數(shù) 值 型用來在運行環(huán)境下設定斷路器的上限報警值電壓

35、上限數(shù) 值 型用來在運行環(huán)境下設定斷路器的上限報警值電壓下限數(shù) 值 型用來在運行環(huán)境下設定斷路器的下限報警值電流1上限數(shù) 值 型用來在運行環(huán)境下熔斷器1的上限報警值電流組組 對 象用于歷史數(shù)據(jù)、歷史曲線、報表輸出等功能構件電壓組組 對 象用于歷史數(shù)據(jù)、歷史曲線、報表輸出等功能構件油溫組組 對 象用于歷史數(shù)據(jù)、歷史曲線、報表輸出等功能構件在定義數(shù)據(jù)對象之后進行動畫連接，編寫控制流程，并與斷路器和報警指示燈連接圖3.3設置動態(tài)報警值程序設計思路及程序語句1、當“電流”值達到145安培時，就要把斷路器斷開；2、當“電壓”大于11KV時，就要把斷路器斷開；3、當“電流1”值達到145安培時，就要實施報

36、警；4、當“電壓”小于9KV時，就要把斷路器斷開；5、當“油溫1”大于80攝氏度時，就要實施報警；6、當“油溫2”大于80攝氏度時，就要實施報警；IF 電流145 THEN 斷路器=1ELSE 斷路器=0IF電壓911and THEN斷路器=1ELSE 斷路器=0ENDIFIF 電流180 THEN 報警器2=1ELSE 報警器2=0ENDIFIF 油溫280 THEN 報警器3=1ELSE 報警器3=0ENDIF!SetAlmValue(電流,電流上限,3)!SetAlmValue(電壓,電壓下限,2)!SetAlmValue(電流1,電流1上限,3)!SetAlmValue(電壓,電壓上限

37、,3)!SetAlmValue(油溫1,油溫1上限,3)!SetAlmValue(油溫2,油溫2上限,3)圖3.4編寫邏輯程序圖三、定義報警在前面做好了動態(tài)程序設計及連接之后，本系統(tǒng)關鍵點是在于能對所監(jiān)控的系統(tǒng)進行報警處理。針對所監(jiān)控的對象不同，只制作了電流、電壓、油溫三個報警顯示界面。更加直觀了解情況。圖3.5監(jiān)控數(shù)據(jù)即時演示圖四、數(shù)據(jù)收集與查詢本系統(tǒng)不僅可以直觀通過動畫組態(tài)（報警燈、數(shù)據(jù)顯示欄等）了解情況，更為重要的是提供了數(shù)據(jù)查詢：實時報表（折線圖）、歷史數(shù)據(jù)報表。而且會對數(shù)據(jù)予以自動存檔，方便用戶利用“存盤數(shù)據(jù)瀏覽”提高監(jiān)控效率和可靠性。圖3.6數(shù)據(jù)顯示圖圖3.7參數(shù)設定五、安全機制工業(yè)過程控制中，應該盡量避免由于現(xiàn)場人為的誤操作所引發(fā)的故障或事故，而某些誤操作所帶來的后果有可能是致命性的。為了防止這類事故的發(fā)生，MCGS組態(tài)軟件具有一套完善的安全機制，嚴格限制各類操作的權限，使不具備操作資格的人員無法進行操作，從而避免了現(xiàn)場操作的任意性和無序狀態(tài)，防止因誤操作干擾系統(tǒng)的正常運行，甚至導致系統(tǒng)癱瘓，造成不必要的損失。MCGS組態(tài)軟件的安全管理機制和Window