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1、配电监控系统在变电站的应用研究摘要：变电站是电力系统的重要组成部分，起着接受电能、变换电压和分配电能的作用。变电站供电质量的高低，其安全性和稳定性对于广大电力用户来说都是非常重要的。变电站加入网络监控系统，能够全面提高变电站的技术和管理水平、降低维护成本、稳定电气设备的运行。PowerSCADA3000监控系统与电气设备完美结合，成为变电站电气整体解决方案的一部分。在电气设备正常及故障情况下对其起到监测、保护和控制。为电气设备的维护、检修和安全运行提供保障。为电力用户提供连续、稳定的电力供应，优化电网设备，达到节能增效的作用。本文以PowerSCADA3000配电监控系统在变电站的应用为例，对
2、PowerSCADA3000的网络结构配置、数据库管理、人机界面的操作和通讯管理机的使用等做了简单的介绍，还分析了监控系统运行时存在的问题和解决方法。对系统的安全性和维护管理提出了一些要求。关键词：监控系统、智能仪表、网络配置、人机界面、电磁干扰、维护管理Abstract: Substation is an important part of power system, power plays to accept, transform the role of voltage and distribution of electric energy. The quality of power su
3、pply substation, its security and stability for large power users are very important. Substation in the network monitoring system, able to comprehensively improve substation technology and management, lower maintenance costs, stable operation of electrical equipment. PowerSCADA3000 monitoring system
4、 with the perfect combination of electrical equipment, electrical substation as part of the overall solution. In the electrical equipment under normal and failure to play its monitoring, protection and control.For the power user to provide continuous, stable power supply, optimize network equipment,
5、 achieve energy efficiency. Based on the substation PowerSCADA3000 distribution monitoring system in the application of PowerSCADA3000 as an example, the network structure and database management, man-machine interface and the use of communication management, make a brief introduction to the analysi
6、s of the monitoring system, the problems and solving methods. To maintain the security of the system and puts forward some management requirements.Key words: monitoring system, intelligent instruments, network configuration, interface, electromagnetic interference, maintenance and management前言：深圳长城科
7、技变电站位于长城科技1#楼的地下室，该站从建站初就本着绿色环保理念，不占用地面空间，对周围环境无噪声和电磁辐射的污染，运行安全可靠。变电站的高压供电系统是两路10KV高压电源，一路来自高新站F14线，一路来自科技园站F11线。变电站内有十台功率1600KVA的干式风冷变压器，每一路10KV高压电源通过5列Simens高压开关馈线柜向五台变压器供电。变电站采用单母线分段的供电方式，母联断路器平时是断开的，两路高压电源之间相互备用。正常运行时，两路电源同时供电，当任何一路电源停电，母联断路器立刻合闸，由另一路电源为全站供电。该站主要是为长城科技1#楼，2#楼和3#楼各公司的生产、办公和空调冷水机组
8、的供电。其中有三台变压器是某些公司的生产专用变压器。为了合理的利用人力资源，实现变电站的自动化，全面提高变电站的技术水平、管理水平，经济效益和供电质量，使电气设备安全、可靠、稳定运行，降低运行维护成本。公司从建站初期就使用了深圳康必达控制技术有限公司的FIX电力监控软件与智能仪表组成的配电监控系统。随着运行日久，原来监控系统使用的监控机内存小，仅有128M，硬盘只有20G，不能存储大量的数据。这样，每隔半年就要把数据库里的数据拷贝备份起来，经常因为数据量过大而使监控机死机，表现在主控监控画面里相应的设备与实时数据库连接的数据丢失，无法查看到实时的数据，报警过于频繁，影响监控工作的正常运行。变电
9、站初建时只有七台变压器，后来增加了三台专用变压器和相应的高压开关柜和低压配电开关柜，另外因为负荷的变化和某些公司的搬迁原因，对一些配电开关位置的调整，原来在监控组态画面里的某些开关与其对应的实际开关位置不符。这样就希望在监控画面里对配电系统重新绘制组态画面，在实时数据库里增加一些开关变量的点数。公司决定在不改变变电站监控系统原先分散在各开关间隔层的各种智能仪表、数据采集硬件设备和网络布置的情况下，采用深圳康必达公司的PowerSCADA3000监控软件对本站的监控系统进行改造。改造的工程包含电量计费系统和配电监控系统，本文只介绍配电监控系统的部分。新的配电监控系统把原来的工控机更换成研华科技6
10、10H型工控机，内存有2G ,硬盘有250G，只做后台监控使用，另外增加两台通信管理机KBD3108A和KBD3116A分别与电量计费系统、配电监控系统联网通信。 SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）即数据采集与监控，它是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现设备的数据采集、控制、测量、参数调节以及各类信号的报警等功能。PowerSCADA软件的最基本的两个功能就是数据采集和数据管理。电力监控系统现场采集的数据不仅包括功率、电压、电流等测量数据，还包括分闸、过流和速断等操作及事故所产生
11、的SOE事件。当发生事故跳闸时，还能记录现场的故障录波数据，所以电力监控系统所需要的通信速度很高，采集的数据量是很大的。PowerSCADA能够以用户指定的速率采样数据并将数据储存在数据文件中，创建历史数据和趋势显示，并且提供贯穿整个系统的现场实时数据，所有数据文件都经历了正确处理和优化。操作人员在任何时候都能从数据文件中检索历史数据和查看现场电气设备实时运行的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数等数据。PowerSCADA通过专用报表工具软件包，可以方便的创建各种报表，如年报、月报、日报等，使得历史数据的查询、显示和打印非常方便，这样更加有效的利用设备资源和人力，提高配电监控系统的自动化
12、。变电站监控系统的设备布局和工作模式介绍一：智能监控设备的布局1：对于高压进线各种电气量的监测、数据采集和故障录波采用的是加拿大PowerMeasument Ltd.公司的高级电力监测仪表PML3720ACM；2：对于高压馈线和低压系统每个开关的三相电流、电压、有功功率、功率因数等电量测量，采用意大利DUCATI公司功能相同的智能仪表MACH96和MACH SMART来实现，其中MACH SMART智能仪表又分为带显示面板和不带显示面板的两种；3：对于所有高低压开关的分闸合闸现场实际位置状态的采集，采用工业级的西门子S7-300可编程控制器（PLC）来实现，可靠性和实时性非常高。PLC同时还负
13、责采集直流电压和每台变压器的温度，PLC采集的参量有：（1）高压侧：包括进线在内的11个回路的保护动作信号、断路器的状态、隔离开关的状态、接地开关的状态等；（2）低压侧：共130个回路的开关状态和故障状态；（3）高压柜的直流屏操作电源直流电压：是由电压变送器将采集的电压信号转换成4-20mA模拟信号送入PLC处理；（4）变压器温度的采集，是由温度监测仪表将变压器三相温度4-20mA模拟信号送入PLC。本地后台监控机光纤通信RS485网络通讯管理机KBD3108通讯管理机KBD3116以太网交换机液晶显示器变压器温度的采集高压线路监测保护主变压器监测保护PLC采集开关状态、直流屏电压及变压器温度
14、IEC104通信协议Modbus通信规约以太网中控室计算机打印机以太网开关线路数据采集智能仪表MACH表带RS485接口智能电度表红外脉冲远传电度表DLT/645通信规约（15块）（41块）（智能配电监控柜1个）Profibus现场总线（130回）Profibus-DP通信协议Profibus专用电缆图1：变电站的分散兼集中的工作模式方框图二：变电站工作模式的简介变电站内所有的高压监测仪表和低压监测仪表通信接口，全部都是RS485串行通信接口，整个系统采用分散兼集中的工作模式，如图1方框图所示。2块高压进线电力监测仪表PML3720、2块高压进线电参量测量显示的MACH96，9块变压器进线电压
15、、电流测量显示的MACHSMART(DUCAT1)，以及西门子S7-300型PLC集中安装在一个独立的监控柜上。130个MACH SMART低压数据采集智能仪表则是就地分散安装在各个低压开关柜上。如图2配电网络图所示，所有的高低压智能仪表采用RS485串口数据通信，分成8组连在不同的通信总线上，构成8条互不关联的RS485网，通过屏蔽电缆接入通讯管理机KBD3116A的RS485串口，这些接口之间的通信要符合Modbus通信规约。西门子S7-200型PLC以Profibus现场总线连接方式与外围设备连接，其与各种高低压开关智能MACH表之间的通信接口连接符合Profibus-DP现场总线通信协
16、议，与变压器温度和直流屏电压的数据采集通信接口符合Profibus-PA现场总线通信协议。为了让通信管理机对PLC采集来的数据统一进行处理，必须将Profibus通信协议转换成Modbus通信协议，以利于通信管理机的RS485接口对通信协议的连接要求。通信协议转换过程是由安装在监控机的协议转换软件来完成的。PLC的通信口用Profibus专用电缆连接到后台监控机的一个RS485串口，经协议转换后，监控机的另一个串口以Modbus通信规约接口连接方式，用屏蔽电缆与通信管理机KBD3116A的RS485串口相连接。变电站原来的FIX监控系统，是将组建成的原5条RS485网的屏蔽电缆接入插在监控机的
17、RS485通讯卡CI-134I上，PLC的Profibus专用电缆则是接入插在监控机的通讯卡CP5611上。这种PC+网卡的结构是一个低成本方案，要求监控机具有高可靠性、能长期持续运行，一旦监控机故障将导致整个系统瘫痪。电量计费系统采用带远传的智能电表与通信管理机KBD3108的通信连接要符合DLT/645电能表通信规约。两台通讯管理机与以太网交换机通信，两者之间通信的端口的连接要遵循IEC104通信规约。交换机的两条以太网线接到本地后台监控机和中控室的后台计算机两地，组建成局域网，实现对变电站现场电气设备运行状态实时的监控，中控室后台机主要是电费查询计费系统，兼本地后台机的冗余热备用。而本地
18、后台机有配电监控和电费查询两个系统。站内后台监控机只是为值班人员提供利用计算机显示画面对电气设备运行情况监视，变电站配电柜常用的一些仪表仍然保留在面板上，对开关设备控制操作仍采用现场操作的传统方式。图2：配电网络图三：智能监测仪表的介绍 1：PML3720PML3720ACM电力监控智能仪表是加拿大Power Measurement Ltd公司研制的，具有综合电力监控功能的智能仪表，是针对一回高压输电线路设计的。它集测量、控制、报警、事故记录、故障录波、分析记录、计算机网络通信等功能于一体。所谓故障录波功能，即高压进线的电量越限即可触发故障录波，记录故障状态发生前后的电流、电压波形，以便进行事
19、故的定量分析，查找故障原因。在通信方面，它有RS-485通信接口，通信速率可在300波特到192K波特之间设定。在1200m通信距离内仅需要一条通信线就可使32个PML3720ACM仪表与微机直接构成电力监控系统。图3：PML3720的正面显示和背面接线图：2：MACH SMART表MACH SMART智能仪表，自带RS485通信接口，它是将二次侧CT采集的电流和二次侧PT采集来的电压接入仪表，仪表经交流采样后将这些采集到的电气量变成数字信号，再进行计算，在其面板上显示三相电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数等电气参量。同时将这些数据通过RS485网络上传到通讯管理机。变压器进线电参量测量
20、显示的MACHSMART(DUCAT1)如图4所示，高压进线电参量测量显示的MACH96如图5所示，分散在各开关上的低压数据采集智能仪表MACH SMART如图6和图7所示。 图4：MACH SMART(DUCAT1)表 图5：MACH96表图6：带显示面板的MACH SMART表图7：不带显示面板的MACH SMART表PowerSCADA3000变电站综合自动化监控系统的介绍：PowerSCADA3000变电站综合自动化监控系统是深圳康必达控制技术有限公司在计算机、网络通讯、自动化控制技术、继电保护技术综合运用的基础上，总结原PowerSCADA2000系统近十多年的运行经验，采用最新的通
21、用组态软件技术，为电力用户在供配电方面提供先进的控制管理和监测。PowerSCADA3000监控系统与电力一，二次设备完美结合，成为电气整体解决方案的一部分。在电力系统设备正常及故障情况下对其起到监测、保护和控制，为电气设备维护、检修和安全运行提供保障。为电力用户提供连续、稳定的电力供应，优化电网设备，达到节能增效的意义。PowerSCADA3000监控系统有以下特点： 1：支持Windows2000/Vista/XP/、LINUX、UNIX系统平台和分布式专业电力SCADA组态软件平台，灵活多样的系统结构，运行环境安全稳定；2：高可靠性系统网络结构、支持网络冗余、设备冗余、服务器冗余、客户端
22、冗余等多种冗余方式，支持“N+1” 冗余结构，网络切换高于工业组态软件的水平；3：面向对象的设计思想及模块化可以灵活组态的系统功能，基于OpenGL的三维立体图形制作友好的人机界面；4：大型数据库包括实时库和历史库，实时库为分级数据库，历史库为大型商用数据库支持SQLServer/MySQL；5：系统内置高级脚本语言，方便用户二次开发系统互连的高安全性；6：支持通信接口层网络冗余和设备冗余，以提高通信网络的可靠性。支持工业OPC2.0通讯接口标准，能够在大数据量情况下的高速实时通讯。内置上百种通信规约库，具有良好的开放性，易于和其他自动化系统进行数据交换；7：支持WEB发布和OPC通信的单机接
23、口模式，在Internet/Intranet上可远程访问监控画面、报表、报警、历史查询等；8：开关的控制可选带“五防”闭锁控制或可编程逻辑控制，且软件支持在人机界面的主控画面实现对开关的模拟仿真操作，开关的故障录波和动态着色功能，使操作人员对电力系统设备带电、不带电、接地等状态信息一目了然；9：具有用户权限管理、事件告警管理、操作票管理、设备安全管理以及对趋势曲线统计分析和报表的打印；10：具备在线帮助和自诊断、事故追忆和电网管理功能，设备在线安全检测，可优化一次设备，安排检修计划； PowerSCADA3000系统的网络配置、数据库管理、主机调试和人机界面的操作一：网络配置当PowerSCA
24、DA3000监控软件在后台监控机上安装完成后，需按以下步骤对监控系统网络进行配置。运行PowerSCADA3000binNetConfig.exe，出现图8网络配置界面，在这个界面中可以完成系统中各网络节点的状态监控、信息传输、进程控制、文件维护、事项管理、消息管理、同时还实现客户/服务器数据库访问的数据传输功能。主机网络配置的步骤如下：1：在网络配置界面中配置主机节点，在“主机名” 填使用的监控机名，“A网”填本机的IP地址，保存配置。如图9所示，在此可以添加、设置和修改网络中已配置的所有节点类型、名称、IP地址、权限、查询时间、停机检测等信息；2：配置两个服务器SCADA和FERT的信息，
25、并保存。其中SCADA服务器（包括数据库服务器）用来完成数据转换、计算、事件处理、控制过程、数据存盘等工作。FERT服务器完成保护和测量等通信工作。本站是单机的监控系统，后台监控机兼具这两种服务器，同时还是监控系统的报表工作站、图形工作站和维护工作站；3：分别配置SCADA服务器和FERT服务器的启动进程，并保存；4：当具有这两种服务功能的主机启动网络模块Net.exe进入系统后，且两服务器的启动进程对应的路径配置正确时，该主机将自动按照在服务器进程表中配置的路径顺序来启动进程。图10是SCADA服务器的启动进程配置；5：保存所有的配置，重启计算机的操作系统，就完成了对网络中主机节点的网络配置
26、； 图8：网络配置界面 图9：主机节点配置 图10：SCADA服务进程配置二：数据库管理实时数据库可实现对控制系统监控，实行企业的生产管理和调度、数据分析、决策支持及远程在线浏览提供实时数据服务和多种数据管理功能。实时数据库包括现场IO数据采集更新周期的实时性和对事件处理速度的实时性，它已经成为企业信息化的基础数据平台。PowerSCADA3000监控系统采用SyBase/MYSQL数据库，此数据库具有技术稳定、高速引擎、超大容量的存储等先端技术，提高了数据存储的及时性，确保了大规模数据的存储安全。可以完全满足电力系统实时性的要求。在正常的情况下监控系统只是跟实时数据库进行数据交换，实时数据库
27、在必要时可把内存数据存储到SyBase数据库。为电力综合自动化系统和配电自动化系统的实时要求提供了坚实的技术支持。数据库管理对应的应用程序为PowerSCADA3000binDBGUI.exe,运行后，如图11所示，在数据库管理里提供了SCADA数据库的各种数据表，在此可以配置：（1） 用户主机表、用户口令表和用户权限表；（2） 主机数据采集或转发所需要的通讯规约；（3） 主机数据采集或转发所有通道的参数，通道类型0表示串口，1表示网口；（4） 系统厂站参数，其中包括安全运行天数设置，电度累计时间起始时间等（5） 系统RTU参数，本站没有RTU，不用配置；（6） 系统“四遥”参数表，“四遥”参
28、数表可以通过通信管理机支持软件PCS3000直接在导出的数据模版中配置，完成配置后再上传后台监控机. 图11：数据库管理三：主机服务器的工作进程和主机调试操作 主机服务器节点的正常运行依赖于网络的正常配置，方法是将主机服务器节点正确配置进网络系统，如上所述，并且把主机服务器节点配置为FERT类型的服务器。启动网络监控bin/net.exe和网络数据服务进程bin/datasrv.exe程序，才能运行主机的进程和调试操作。1：主机服务器的进程主要完成数据采集、各种通信规约的解释、通讯通道运行监视、通道运行状态显示等工作，该程序主要特点是具有非常高的实时性和稳定性；2：服务器进程程序是bin/fe
29、rt.exe，可以判断服务器运行是否正常，并且还可以召唤所需的参数和显示主机与服务器通信的调试报文；3：主机调试主要完成主机和智能仪表、PLC的通讯配置显示，以及主机与智能仪表通信链路的调试等功能。为了系统的安全，这些工作只能由保护类型的调度员来操作。四：人机界面的操作人机界面是值班操作人员监视、控制设备运行情况的窗口，是人与监控系统交流的重要手段。当后台监控机运行起来后，在桌面双击人机界面图标，就会在显示器上显示出当前变电站的各设备的实时运行状态和实时数据的组态画面。在画面里隐藏了与数据库和网络部分的复杂的接口，只显示利用组态工具绘制的系统接线图、开关运行遥测曲线图、电度表配置图、电度表度数
30、分配表以及根据用户所需，生成自定义的各种历史的、实时的各类统计报表，使得各种监视控制窗口和操作员权限管理、监控工作变得直观、方便和安全。对应的程序是PowerSCADAbinMain.exe。 图12 长城科技变电站配电监控系统图长城科技变电站的配电监控系统主画面如图12所示。人机界面的视图可分为信息窗口、功能窗口、实时事件窗口和最新事件窗口，其中最新事件窗口平时是隐藏的，只有发生最新的事件时，这个窗口才显示。在最新事件显示窗口中显示最新发生的未被确认的事件，可以在此窗口确认事件，也可以删除所有不太紧要的事件。信息窗口显示两路高压电源、各高压断路器、隔离开关、接地开关、变压器、电容补偿以及所有
31、低压开关的接线图，这些画面中的设备状态与其相对应的现场实际运行电气设备的运行状态是一致的，并且用动态着色直观地显示配电系统各个设备的带电、不带电或接地的电气运行状态等信息。实时事件窗口就是在接线图中实时显示各个高低压开关线路的三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、变压器的温度和直流屏电压等实时数据；功能窗口显示人机界面的功能索引，包括操作员登录、注销、打开事件窗口、遥测曲线、实时曲线、报表浏览、用户管理等操作的画面。 1：开关量信息查看与设置 在接线图的任一开关上左键点击，弹出如图13，显示开关的装置名称、开关量名称和当前值、锁定状态、工作标志等（1） 锁定：将当前开关量的状态(合为“
32、1”，分为“0”)锁定；（2） 解锁：解锁开关量的状态锁定，开关量的状态是PLC从现场采集来的；（3） 接地牌、检修牌和危险牌：开关所处的运行状态，相应的开关上应有此标志；（4） 遥控：可以对开关进行遥控操作，本站不能对任何开关进行遥控操作；（5） 报警确认：确认最新实时事件报警窗口中关于此模拟量的报警事件； 图13 开关量的查看与控制2：模拟量信息查看与设置在接线图的任一开关旁边数据上点左键，会显示该模拟量的装置名称，模拟量名称和当前值和锁定状态，遥测曲线和遥测趋势等。另外，还可以点右键，在菜单中选择设备信息，弹出设备信息窗口，可以按设备和RTU两种方式，来查看所有开关的遥测量、遥信量和电度
33、量。本站没有RTU，就没有RTU查看方式。（1） 锁定：将当前的模拟量的数值锁定为设定值；（2） 解锁：解锁模拟量的锁定数值，说明模拟量的值是智能仪表从现场采集来的；（3） 遥调：可以对变压器档位进行遥调操作，本站不能对变压器的档位进行遥调操作；（4） 遥测曲线：查看此模拟量的历史曲线，如图15所示；（5） 遥测趋势：查看此模拟量的实时曲线，如图16所示；（6） 报警确认：确认实时事件报警窗口中此模拟量的报警事件； 图14 模拟量的查看与设置 图15长城科技变电站某开关A相电流值遥测历史曲线图 图16长城科技变电站某开关A相电流值实时遥测趋势曲线图3：报表功能 系统提供Excel格式的报表制作
34、工具包，可在监控画面上采用批量输入的方法设计制作各种格式的报表框架，其中的单元格、字形、字体可灵活设定，数据库定义采用交互方式编辑，生成的数据可以修正。自动生成各种电力报表，时间是人工设定的，数据是每个表格中的表元与实时数据库里对应的数据对象连接，根据配置好的遥测参数表存盘，按一定的周期时间召唤数据库里的数据对象生成的。报表示例如图17所示。 图17长城科技变电站配电监控报表一例4：事件报警和查询 事件报警窗口可以查看、确认、打印最近发生的事件，还可以查看历史事件。窗口中告警事项按照事件顺序排列，它显示最新的实时事件。对于任何一段时间发生的事件可以按分类、分装置的方法查询，并打印出来。通信管理
35、机的作用简述 通讯管理机作为数据集中转发节点，影响着整个系统的稳定性与实时性，作用非常重要。在长城科技变电站配电监控系统中，智能仪表组成的是RS485网络，将采集的数据上传到KBD3116A通讯管理机，通信管理机将其与RS485网络之间通信的Modbus规约转换成便于以太网实现的IEC104电力通信规约，然后从以太网将数据传至后台监控机，通讯管理机有16个RS485串口和2个网口满足网络的的接口要求。在通信管理机的维护软件PCS-3000可以在新建的工程中生成管理机的配置文件及导出后台需要的信息点表数据模板，在模板中配置添加设备和添加设备点的遥测量、遥信量、遥控量和遥脉量等工作。然后在后台系统
36、中，运行DEBGUI.EXE将配置好的点表模板导入到后台，避免了信息点烦琐的添加操作过程。1：性能方面：支持快速存储转发方式和QoS服务质量，以保证网络中重要的GOOSE数据包得到实时传输；2：电磁兼容方面：必须通过静电放电抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌抗扰度等电磁干扰实验和电击、雷击等测试；3：环境温度方面：必须满足(-4085)宽范围的工作温度，存储温度也要求满足宽温条件；机械结构方面：要求必须通过专门的强振动、大冲击的承受度测试;满足特定的防尘、防潮;具备良好的散热条件。4：安全方面：通讯管理机维护软件PCS-3000必须要用户名和密码才能进入。系统的安全保障为了保障配电监控系统的
37、安全运行，系统提供必要的安全措施，防止非法用户登录，并对合法用户授予不同工作权限。如图18所示。1：系统根据用户的类型（如调度员、遥控操作员、系统维护员、值班员等）限制他们的操作权限范围；2：所有的系统操作人员根据需要被赋予某些特征，用以规定各级操作员对系统及各种作业活动的使用范围，如用户姓名、口令字、操作权限及操作范围等特性；3：操作人员只有输入正确的特性，才能进入系统，保证了系统的安全性；4：对每个操作员都有口令字控制，以限定各不同操作员的操作权限和范围，在执行操作、修改和保存时进行口令字检查，防止无关人员误操作；5：根据需要由具备修改数据权限的用户管理员负责增加或删除用户并为各类用户分配
38、相应的用户权限，以及用户口令字的设置和修改，这些操作完成后要上传实时数据库。 图18用户登录的口令和权限 PowerSCADA3000系统在变电站监控运行时存在的问题和解决方法一：RS485网络的稳定性问题：在长城科技变电站监控系统中，所用的数据采集智能仪表全部是RS485接口，多个仪表接口串接在一条数据总线上组成RS485网络，网络的外挂设备太多，会导致RS485网络的稳定性越来越差，由于RS485网络是变电站通信局域网的底层网络连接，如果网络上有一个设备有问题，可能会导致整条RS485网络出现问题。提高RS485网络的运行稳定性及可靠性至关重要，下面介绍提高RS485网络可靠性和常用的故障
39、处理方法：1：连接RS485接口设备的数据线应选用带屏蔽层的双绞线，将屏蔽层在一点可靠接地，让RS485网络上的每一个设备都必须通过一个信号回路连接到地，这样可以减少数据线上的噪声干扰；2：RS485的共模输出电压是-7V +12V，当共模电压超出这个值的范围时，接收器就会无法正常工作，甚至会烧毁仪表，解决的方法是利用DC-DC电源隔离办法将系统电源和RS485收发器的电源隔离；3：如果RS-485网络的传输距离超过100米，为了防止数据传输过程中产生回波反射信号，应在RS485网络的始端和末端接入120欧姆的终端电阻，减少反射信号的影响；4：为了加强RS485网络的负载能力，应该考虑通信距离
40、、线材品质、通信波特率和RS485接口设备的防雷保护等；5：若一条RS485网络崩溃，是因为连接RS485网络的一条双绞屏蔽线两线短路，可用万用表来测量这两条线之间的电压应该为0V，而两条线对地的共模电压大于3V，据此沿着这条RS485网络测量对地的共模电压进行下去，测出的电压值越大，距离故障点越近，反之越远；6：RS485网络连续有几个接口设备不能正常工作，是因为在它们中间有一个故障设备，可以影响临近的2 3个设备不能正常通信，方法是将每一个故障设备逐个脱离网络，若某一个故障设备脱离网络后，其它设备通信工作恢复，有故障的设备即被找出；7：若RS485网络工作基本正常，偶尔会出现通信失败，是因
41、为网络施工不合理导致系统可靠性处于临界点。解决办法是改变走线、增加中继模块或更换性能较差的智能仪表；二：监控系统抗电磁干扰问题变电站内的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两方面。对于监控系统来说外部干扰主要是交流开关的操作、扰动性负荷（非线性负荷、波动性负荷）短路故障、雷电、静电、无线电干扰等。内部干扰来自系统结构，智能MACH仪表的分散布局和多点接地造成的电位差干扰、长线传输造成波的反射、寄生振荡和尖峰信号引起的干扰等。干扰信号按其出现的方式可以分为差模干扰和共模干扰，共模干扰对系统的正常运行危害最大。一旦有电磁干扰侵入变电站配电监控系统内部，便将对系统的正常工作造成严重的影响，其干扰的后果表现
42、在以下几个方面：1：外部干扰使电网的电压和频率产生波动，直接影响到取自变电站电源供电的后台监控机和通信管理机的正常工作；2：通过电压互感器和电流互感器二次引线将浪涌电压引入模拟量输入通道，造成采集数据错误，轻则影响采样精度和计算的准确，重则可能引起保护误动，甚至破坏设备；3：干扰可能使断路器或隔离开关的辅助触点抖动，使PLC对开关的分闸、合闸状态的采集产生错误；4：当干扰侵入监控系统的数字电路后，影响后台监控机CPU的正常工作；概括起来讲，电磁干扰的来源主要有三个要素：干扰源、传播途径和对电磁敏感设备。本站的配电监控系统做了以下几种方法有效的解决了电磁干扰问题1：对为监控系统供电的电源采用电源
43、滤波器，滤除了来自电网或站用变的干扰源。建议最好是使用UPS电源；2：将监控系统屏蔽电缆的屏蔽层两端接地，明显降低了静电感应来的干扰电压；3：变电站监控系统用的机箱采用铁质材料制成的，也是一种屏蔽干扰的方法；4：屏蔽电缆在从高压设备引出到监控的通信管理机，尽量靠近接地体，减少高频干扰。5：同一根电缆包括一组电流互感器的三相电流和中性线电流，避免出现环流；6：屏蔽线之间走线尽可能减少平行布线，以便减少感应耦合；7：各断路器、隔离开关、低压开关和接地开关的辅助触点位置信号，送入PLC的输入点，PLC再用专用电缆与通信管理机通信，在PLC内部将强电信号与弱电信号隔离；8：在监控系统的软件程序方面做到
44、了对输入采样值抗干扰纠错，程序中加入对程序运算结果的核对，当软件程序“跑飞”或陷入“死循环”时有自恢复能力；三：监控系统的通讯问题 变电站对通信网络的要求是具有快速的实时响应能力、很高的可靠性、分层式结构和优良的电磁兼容性。随着监控系统的运行，经常会出现通信方面的问题，下面对几个通信问题做一些分析，1：智能仪表采集高压线路进线、变压器的高低压测和各路低压配电线路的电压、电流、有功功率、无功功率和功率因数，采集量来自测量配电线路互感器的二次回路，如果在监控画面里某开关电气参数显示错误，首先检查智能仪表的外观有无明显的故障现象，端子、接地等处是否松动：再检查智能仪表的工作电源是否正常，如果输入二次
45、回路交流电压、电流回路有故障，应进一步检查TA或仪表工作时引起回路变比、极性和相序的变化，使用钳形电流表检查二次回路，测出标准值和该开关在监控画面显示的数据相比较，判断是否仪表损坏；2：PLC采集各高压断路器、隔离开关以及低压配电开关的位置状态信号，再上传到通信管理机。如果某开关发生变位，应该优先传送，同时在监控画面弹出最新事件窗口，显示SOE事件。当某开关在监控画面里显示的合分状态与现场的实际状态不符，应检查PLC输入端子开关的位置信号线有无松动，断开开关的信号线，将PLC的开关信号线两输入端子做短接、断开假动作。模仿开关的合分，看监控画面里开关显示的状态是否与动作一致，判断PLC是否有故障
46、。如果有动作但还是相反，应在监控画面将开关图标重新组态，使其与实际的位置状态相对应。此外，监控画面有时还会弹出DW-9通信中断故障事件，等待解决。四：监控系统的可靠性问题可靠性是指监控系统内部各个子系统的部件、元器件在规定的条件下、规定的时间内完成规定功能的能力。如保护的子系统指的是开关不误动、不拒动，智能仪表和PLC与通信管理机的通信子系统通常用平均无故障间隔时间来表示。本站PowerSCADA3000做了以下三点措施，来提高系统稳定性：1：值班室内将康必达公司生产的通信管理机、以太网交换机和研华科技的后台监控机安装在一个监控柜内，如图19所示。这些设备全部选用高质量的元器件、合理的制造工艺
47、并采用屏蔽隔离技术，减少了设备的故障和出错发生的概率；2：后台监控机在工作程序执行结束的空闲时间，实时检测自身及通信管理机等通信设备运行工况，当有设备出现故障，立即闭锁该设备，防止有故障的设备在工作时发生误动作，并及时报警通知值班员尽快检修，尽快恢复设备的正常运行；3：利用中控室的电费计费系统的计算机，兼作变电站后台监控机的冗余热备，保证在变电站后台监控机退出监控系统时，仍然能对变电站电气设备不间断地在线实时监控； 后台监控机通信管理机以太网交换机 图19康必达通信管理机和研华后台监控机系统的维护管理和注意事项变电站的监控系统日常管理可总结为制度管理、运行管理、技术资料管理、设备管理和安全管理几个方面一：建议对值班运行人员的制度管理1：监控系统投入运行后，对值班人员进行系统的技术培训；2：认真负责监控系统的运行，要定期或不定期对监控系统和配电
