基于IEC61850通訊的電力機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)

■ 石家莊科林自動(dòng)化有限公司 李春海 劉彩坤 趙琦 徐華民 韓勝峰 劉暢

0 引言

隨著電力機(jī)房在國(guó)家電網(wǎng)中的地位日益重要，國(guó)家電網(wǎng)開始在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)機(jī)房、監(jiān)控中心自動(dòng)化機(jī)房建設(shè)對(duì)各系統(tǒng)運(yùn)行狀況，機(jī)房環(huán)境，電源，消防等情況進(jìn)行信息采集、分析、報(bào)警。用于幫助自動(dòng)化運(yùn)行值班人員對(duì)系統(tǒng)的告警進(jìn)行自動(dòng)分析，并以聲光、短信方式提示自動(dòng)化維護(hù)人員及時(shí)處理缺陷，提高調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、監(jiān)控中心監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行水平，保障電網(wǎng)正常運(yùn)行，減輕自動(dòng)化運(yùn)行值班人員勞動(dòng)強(qiáng)度有重要意義。

1 基于IEC 61850規(guī)范通訊的電力機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)框圖

智能通訊單元通過(guò)RS485/RS232/網(wǎng)絡(luò)等通訊方式采集電力機(jī)房的相關(guān)信息，同時(shí)也可以采用IEC61850規(guī)范與其它的智能通訊設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。將采集到的數(shù)據(jù)采用IEC101、IEC104規(guī)約發(fā)送到電力機(jī)房監(jiān)控主站系統(tǒng)。音頻視頻部分通過(guò)傳統(tǒng)的方式進(jìn)行視頻和音頻的采集、傳送與接收。

系統(tǒng)對(duì)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)機(jī)房、監(jiān)控中心自動(dòng)化機(jī)房的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、監(jiān)控中心監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行工況、關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)系統(tǒng)各種異常和故障情況的判別與報(bào)警，對(duì)歷史信息、報(bào)警記錄應(yīng)能方便地存儲(chǔ)與檢索，系統(tǒng)支持多個(gè)客戶終端的監(jiān)視、控制、報(bào)警接收和查詢，系統(tǒng)具有統(tǒng)一、完整的用戶界面和操作平臺(tái)，集中進(jìn)行各類信息的查詢和監(jiān)視，系統(tǒng)提供友好、美觀的人機(jī)交互界面，靈活的當(dāng)前或歷史數(shù)據(jù)查詢手段，豐富多樣的圖表、圖形及多媒體表現(xiàn)方式，并符合國(guó)家智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。

2 功能實(shí)現(xiàn)

2．1 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集層的功能實(shí)現(xiàn)

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集層作為系統(tǒng)最基本的部分，安裝于各電力機(jī)房監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)。主要組成部分是智能通訊單元、電力機(jī)房相關(guān)信息采集設(shè)備及音頻視頻單元等。

2．1．1 采集數(shù)據(jù)源

電力機(jī)房監(jiān)控的數(shù)據(jù)來(lái)源主要是各類信息采集設(shè)備和監(jiān)控中心監(jiān)控系統(tǒng)。

各類信息采集設(shè)備包括動(dòng)力監(jiān)測(cè)模塊、UPS電池監(jiān)測(cè)模塊、溫濕度監(jiān)測(cè)模塊、漏水監(jiān)測(cè)模塊、空調(diào)監(jiān)控模塊、消防監(jiān)測(cè)模塊、開關(guān)量監(jiān)測(cè)模塊、門禁監(jiān)測(cè)模塊和其他智能設(shè)備等等。

監(jiān)控中心監(jiān)控系統(tǒng)可以提供系統(tǒng)的運(yùn)行工況、關(guān)鍵數(shù)據(jù)等等。

2．1．2 智能通訊單元

電力機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)采用智能通訊單元，作為電力機(jī)房監(jiān)控主站系統(tǒng)與監(jiān)控設(shè)備的中間節(jié)點(diǎn)，區(qū)別于傳統(tǒng)的機(jī)房監(jiān)控模式—監(jiān)控主站系統(tǒng)直接采集監(jiān)控設(shè)備。智能通訊單元可采集機(jī)房的溫度、濕度、門磁、煙感等各種傳感器以及智能設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳送至電力機(jī)房監(jiān)控主站系統(tǒng)。并可以接受電力機(jī)房監(jiān)控主站系統(tǒng)傳送下來(lái)的控制命令對(duì)各種可控設(shè)備進(jìn)行控制。

智能通訊單元的通訊基于IEC 61850規(guī)范研發(fā)，使得電力機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)，符合了國(guó)家智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，系統(tǒng)提供了完善的接口，在與其他系統(tǒng)的集成也能滿足智能電網(wǎng)的要求。

智能通訊單元采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，多任務(wù)、模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)在開放性、擴(kuò)展性、安全性等方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

智能通訊單元通過(guò)了電科院質(zhì)檢中心四級(jí)電磁兼容檢測(cè)，可適用于在各種復(fù)雜的電磁環(huán)境下運(yùn)行。

2．2 通訊層的功能實(shí)現(xiàn)

智能通訊單元與電力機(jī)房監(jiān)控主站系統(tǒng)可以采用成熟的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)等通訊信道進(jìn)行通訊。為了滿足電力二次安全防護(hù)的要求，可以安裝縱向加密認(rèn)證裝置等安全防護(hù)設(shè)備。

2．3 系統(tǒng)主站層的功能實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)主站層是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。遵循IEC61970 CIM規(guī)范的電網(wǎng)模型，并提供遵循CIS標(biāo)準(zhǔn)的API接口和基于SVG的圖形交換，實(shí)現(xiàn)遵循相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的第三方軟件的即插即用，便于系統(tǒng)的功能擴(kuò)展和更大范圍的信息集成。系統(tǒng)內(nèi)部功能模塊化，系統(tǒng)功能如搭積木方式組建在一起，有利于系統(tǒng)功能的裁剪和擴(kuò)展。

系統(tǒng)主站層主要包括采集服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器、工作站及其他各種相關(guān)設(shè)備和軟件，相互之間通過(guò)數(shù)據(jù)線構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)連接。

采集服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集。

歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、計(jì)算數(shù)據(jù)以及相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)記憶。

應(yīng)用服務(wù)器完成各種相關(guān)的應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)機(jī)房的動(dòng)力、環(huán)境等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、分析、報(bào)警。

WEB服務(wù)器負(fù)責(zé)最終的數(shù)據(jù)展現(xiàn)，進(jìn)行WEB信息發(fā)布。通過(guò)CORBA組件技術(shù)搭建分布式數(shù)據(jù)總線，并采用SVG圖形方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的圖形化展示，并方便與其它系統(tǒng)通過(guò)SVG圖形交換方式進(jìn)行互通。WEB信息發(fā)布系統(tǒng)符合電網(wǎng)二次安全防護(hù)的要求，在安全I(xiàn)區(qū)與安全I(xiàn)II區(qū)之間布置正向物理隔離裝置，用于從內(nèi)向外的通訊，傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、圖形文件、報(bào)警信息等。

工作站負(fù)責(zé)供值班人員和維護(hù)人員進(jìn)行使用，提供人性化的人機(jī)界面。

系統(tǒng)主站層是整個(gè)系統(tǒng)的控制和管理中心。該層由數(shù)據(jù)處理層和業(yè)務(wù)管理層構(gòu)成，數(shù)據(jù)處理層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)計(jì)算，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)生成各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、歷史報(bào)表等應(yīng)用。業(yè)務(wù)管理層負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)管理流程和數(shù)據(jù)WEB信息發(fā)布。

3 結(jié)束語(yǔ)

電力機(jī)房作為國(guó)家電網(wǎng)的重要的環(huán)節(jié)之一，基于IEC 61850規(guī)范的電力機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的目的是在經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和管理水平等方面產(chǎn)生巨大的效益，更好的為國(guó)家電力服務(wù)。

1.國(guó)際電工委員會(huì)；IEC61850規(guī)范

2.國(guó)際電工委員會(huì)；IEC61970 CIM規(guī)范

3.國(guó)網(wǎng)公司調(diào)技〔2007〕22 號(hào)文件頒布的“三項(xiàng)分析制度”

4.彭明建；淺談機(jī)房環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)；電力信息化月刊基于IEC 61850通訊的電力機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)