浅析黄延高速隧道供电监控系统

　   1.概述
　　西部大通道包(头)北(海)线陕西境黄陵至延安高速公路，全线监控系统含隧道22座(单洞)，其中在道南、汉寨、四号沟、山神庙、新窑沟设五处隧道管理站。本文以新窑沟隧道管理站为例介绍黄延告诉隧道配电自动化监控系统。

　　黄延高速隧道箱变供电监控系统由设于新窑沟管理站和延安的控制中心的调度端、监控终端及通信网络组成。山狼岔隧道10／0，4kV两个箱式变电站、新窑沟隧道两个10／0.4kV箱式变电站、枣园隧道三个10／0.4kV箱式变电站等监控终端均纳入黄延高速隧道箱变供电监控系统。10／0.4kV箱式变电站设电力监控终端，对高压环网进线单元、变压器、低压回路等进行测控。

　　1.1　系统构成
　　黄延高速隧道箱变供电监控系统总体上满足了供电系统生产过程的需求，即提高了供电质量；同时又注重了计算机系统的利用率，实现数据资源开放、信息共享，充分发挥计算机管理的潜能。结构划分四个部分(也称四个层次)。

第一层，以局域网为数据传输平台的主系统，包括信息服务器、数据枢纽机、中心监控站、工作站、交换机和其他数据表现设备，完成实时数据的检测处理、实时信息发布以及对设备的运行控制；

第二层，主系统到监控设备(RTU)以及监控设备到主系统的双向数据通道，称为数据传输信道。数据传输信道可支持多种形式，如无线、有线、载波、微波、光缆、GPRS网络或CDMA网络等。出于控制的需要和用户现实情况的考虑，数据传输信道通常满足实用性、稳定性、安全性、可实施性；

第三层，供电所现场的监控设备(RTU)，完成数据采集(包括状态量、模拟量和数字量等)、供电线路的分闸、合闸控制以及有载调压的控制。供电线路的分、合控制执行来自主系统的操作命令；有载调压的控制则是在一定控制要求下完成对输出电压的连续调节；

第四层，数据传感器和执行机构，对于电力控制系统一般采用高精度交流采样设备(CT、PT)和算法完成对电流、电压、有功、无功、周波以及力率的采集；执行机构执行命令，完成控制动作。

　　1.2　传输构成
　　黄延高速隧道箱变供电监控系统监控中心局域网由冗余交换以太网构成。数据传输率不低于100M，采用TCP／IP协议和c／s结构。SCADA系统设置冗余的系统服务器支持全系统工作。设置电力调度总站(SCADA操作员站)，并可设置工程师维护工作站。中心设备可采用I+N冗余方式，当一台计算机故障时，系统中任意一台计算机都可以作为他的备用，只要中心有一台计算机设备正常工作，系统就能实现正常的自动化监控。

　　2　监控中心系统功能

　　1、遥控
　　电力监控中心对接入系统的任何一个可遥控的对象进行合、分遥控。遥控方式分为单步选点、多步标准控制序列。

　　A)单步选点——操作员调出被控对象所在画面，满足闭锁关系条件下选择被控对象进行操作。
　　B)多步标准控制序列
　　同一变电站或多个变电站的多个受控对象按照一定的安全连锁关系定义为一个顺序操作序列。顺控配置可编辑当顺控执行过程中检测出安全连锁关系不满足继续执行的条件时，顺控中断。操作员调出顺序控制序列画面，选择被控序列进行操作。顺序操作一旦被启动执行，将自动地按照控制序列执行，不需人工干预。
　　C)选线——多个变电所的单步选点式或多步选站式操作可以定义为一个选线式操作，操作员调出选线控制画面，选择被选线进行操作。

　　2、遥信功能
　　遥信分为位置状态遥信和保护遥信。位置状态遥信分为单位置遥信和双位置遥信，保护遥信为单位置遥信。
　　位置状态遥信包括各种开关、刀闸、接触器的台、分状态，开关手车的工作、试验位置状态，温度检测设备的过限与否等。
　　保护遥信分为事故遥信和预告遥信。事故遥信指设备停电、停运的事故信号，预告遥信指不影响设备继续运行的故障信号。

　　3、遥测功能
　　各变电站内测量对象的交流相／线电压、交流电流，有功、无功功率，有功、无功电度，功率因数，直流电压，直流电流，变压器温度等电气量送至监控系统。
　　遥测以循环方式(CDT)进行采集。系统对遥测信号可进行量程检查，超量程报警。在数据库中为遥测信号可设置下限值，如果在下限值范围内时可嵌位成零。

　　4、操作员强制(人工置数)和禁止处理
　　具有权限的操作员可以通过操作命令人工设置遥信点的状态和遥测点的数值。
　　当系统无法采集到某个设备(如开关、刀闸等)的状态或采集到的数据不可信时，用户可以将该设备置于人工置数状态，然后人工修改它的值，此时，该设备的数据不再更新。

　　5、系统权限管理
　　系统权限可分多个级别(至少六级)，系统管理员可通过权限管理模块为各级操作人员灵活配置功能权限，并设口令字用以对每一位进入系统的人员进行严格的登录，清楚地分辨、记录进入系统和进行操作的人员，以确定访问者的管理范围。

　　6、图形画面
　　现场设备的运行状态，各种遥测、遥信数据，都可以通过各种图形直观地展示给用户，并根据数据库的变化自动刷新。

       7、信息处理和显示
　　各被控站上位监控单元将各种不同类型的信息实时地传递到监控中心，实现调度指挥中心通过显示装置对各被控变电站供电设备运行状态的监视。模拟开关状态的显示颜色可根据用户要求定义。

　　8、报警
　　系统设备发生故障或异常时自动发出报警信号，报警信号进入报警表并可以在画面显示装置或者操作员工作站显示。
　　报警信号类型包含声音报警(音量可调)、语音报警(音量可调)、文字报警、打印报警、推画面报警、等几种方式。

　　9、数据处理
　　系统提供将数据库中的数据进行算术及逻辑运算的功能，其结果可存入实时数据库和历史数据库中，形成新的数据点。

　　10、供电系统运行情况的数据归档和统计报表功能
　　分门别类保存操作信息、报警信息，以进行查询和故障分析；实现测量数据的日报、月报、年报的统计报表并可进行分析。系统可根据调度人员的要求，建立各种档案报表，采用自动或手动方式录入数据。

　　11、打印功能
　　所有报表、报警、图形等都可以通过监控中心任一台操作员站在网络打印机上打印出来。

　　12、在线帮助使用功能
　　系统附设在线帮助使用功能，在线帮助功能能够引导用户一步一步进行各种操作、画面组态、报表组态等。

　　13、信息查询
　　用户可设定时间和项目在系统中查询各种历史信息。查询方式和类型包括以下方式：数据查询方式，曲线方式，数值方式，记录查询方式，报警信息查询等。

　　3　监控中心设置

　　1、延安监控中心建立监控中心，设置数据存、储维护服务器一台，完成数据通讯、数据分发、信息储存等任务的调度和管理。

　　2、设置两台监控工作站为监控调度的局域网平台。

　　3、中心监控系统配置一台激光A3打印机，以打印输出图形画面、实时数据报表、历史数据报表以及数据曲线等(在需要的时候)。

　　4、为使用方便系统留有即插即用端口，以备在需要时临时加入网络工作。

　　5、新窑沟管理站建立监控系统站，设置监控系统工作站一台。

　　4　结论

　　该系统是一套融合现代电网最新控制技术、计算机网络通信技术、计算机图形处理技术、嵌入型实时操作系统和数据库系统技术、专家系统技术的电力控制系统，黄延高速公路通过采用这套电力监控系统实现了对收费站配电房供电系统运行情况的远程监控和无人值守，为高速公路的收费系统、监控系统和通信系统提供了安全、稳定的电力保障。