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1  引言
    配電自動化是對配電網(wǎng)上的設(shè)備進行遠程實時監(jiān)控、協(xié)調(diào)以及控制的集成系統(tǒng)。目前的系統(tǒng)設(shè)計大多面向微處理器，難以構(gòu)建開放的硬件體系結(jié)構(gòu)，用不同編成語言在不同平臺上開發(fā)完成，缺乏開放性，重用性和互操作性，為了打破傳統(tǒng)plc產(chǎn)品互不兼容的局限性，提出利用軟plc技術(shù)，采用面向現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)以及開放的以太網(wǎng)通信接口來實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化的遙測、遙信、遙調(diào)、遙控、遙視功能。

2  配電自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
    根據(jù)《電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的設(shè)計規(guī)程》和《地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)規(guī)范》，配電自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般分為三個層次：配電控制中心、站控終端層和配電自動化終端層(監(jiān)控終端、監(jiān)測終端、其他終端)。配電控制中心層采用pc工業(yè)控制計算機作為配電中心主站，從整體上實現(xiàn)配電網(wǎng)的監(jiān)測和控制，分析配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，諧調(diào)配電子網(wǎng)之間的關(guān)系，對整個網(wǎng)絡(luò)進行有效的管理，使其處于最優(yōu)的運行狀態(tài)，它作為人機交互的窗口，可完成各種圖形顯示、系統(tǒng)維護設(shè)備管理、報表打印等功能，并具有可控裝置和控制可調(diào)功能。由于配電網(wǎng)中監(jiān)控設(shè)備點多面廣，如變電站、開閉所、變壓器、靜止無功補償設(shè)備、開關(guān)房/柜、斷路器等別控設(shè)備，不可能把所有的站端監(jiān)控設(shè)備直接連接到配電自動化中心主站上，必須增設(shè)站控終端，這里選擇softplc公司的softplc作為站控制端，軟plc通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)rtu和ftu現(xiàn)場設(shè)備與配電控制中心主站層直接通訊，每個站控制端作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，通過internet網(wǎng)有機的連接在一起，瀏覽rtu和ftu采集的各種現(xiàn)場信息，基于tcp/ip協(xié)議，將信號傳輸?shù)街髡痉?wù)器上，同樣主站服務(wù)器傳輸下來控制指令，經(jīng)站控制端處理后，輸出到被控對象的執(zhí)行機構(gòu)。該系統(tǒng)各個層次通過配電自動化通信系統(tǒng)internet將它們有機的連接起來，形成1個整體，完成配電網(wǎng)的監(jiān)控和管理，如圖1所示。

圖1  配電自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3  系統(tǒng)設(shè)計
    配電自動化管理系統(tǒng)是對電網(wǎng)進行在線和離線的智能化監(jiān)控與管理，是配電網(wǎng)運行于安全、可靠、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)、高效的最優(yōu)狀態(tài)，它是我國配電網(wǎng)改造的重要組成部分。為實現(xiàn)實時監(jiān)控與管理功能，必須解決“五遙”問題。
3.1 遙測
    使用網(wǎng)絡(luò)型電力監(jiān)測智能前端實現(xiàn)遙測。電力監(jiān)測智能前端系統(tǒng)是用于實時測量變壓器的有功和無功功率、線路的有功功率、母線的電壓和線路的電流等配電網(wǎng)重要的電參量系統(tǒng)，主要由模擬部分、信號處理部分、人機接口部分以及通訊接口部分組成，具有精度高、實時性強、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，其擴充的遠程數(shù)據(jù)傳輸功能包括485傳輸和基于tcp/ip協(xié)議的udp網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包傳輸，如圖2所示。

圖2  配電網(wǎng)電能監(jiān)控結(jié)構(gòu)圖

3.2 遙信、遙調(diào)、遙控
    使用softplc實現(xiàn)遙信、遙調(diào)、遙控。軟plc系統(tǒng)(站控制端)由開發(fā)系統(tǒng)和運行系統(tǒng)組成。軟plc的運行系統(tǒng)是軟plc的核心，能夠完成輸入處理、程序執(zhí)行、輸出刷新的工作，亦即實現(xiàn)硬件plc的掃描周期，具有豐富的控制模塊、開放的控制算法接口、實時在線監(jiān)測功能，并具有強大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持tcp/ip網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)plc遠程監(jiān)控，在線修改，如圖3所示。

圖3  軟plc的運行系統(tǒng)

    配電終端與站控制端采用rs485總線，modbus協(xié)議通訊；站控制端(軟plc)采集被控對象如變壓器、無功補償設(shè)備、開關(guān)房/所的模擬量和開關(guān)量，并通過tcp/ip協(xié)議，將信號傳送到internet上，由配電控制中心主站監(jiān)控系統(tǒng)運行狀況，下達控制指令，經(jīng)過站控制端softplc處理后，輸出模擬量或開關(guān)量實現(xiàn)對被控設(shè)備的執(zhí)行機構(gòu)的控制。
    利用softplc的離散輸入點來實現(xiàn)遙信、用softplc離散輸出點來實現(xiàn)遙控、用模擬采樣輸入來實現(xiàn)遙測、用模擬輸出功能來實現(xiàn)配電網(wǎng)的遙調(diào)，調(diào)節(jié)如升或降有載調(diào)壓裝置、靜止無功補償設(shè)備的電壓電流相角等。
    將遙視監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻數(shù)據(jù)融入配電自動化中，就形成了遙測、遙信、遙調(diào)、遙控、遙視為內(nèi)容的“五遙”監(jiān)控，實現(xiàn)在操作界面上，發(fā)出遙控命令時，同時可以觀測到隔離開關(guān)等設(shè)備的實時情況，同時系統(tǒng)能在一臺監(jiān)視器屏幕上同時實時顯示多個變電站圖像，具備圖像監(jiān)視、遠程控制、對講報警的監(jiān)控功能。

4  系統(tǒng)軟件
    系統(tǒng)的配電中心主站采用中文工控組態(tài)軟件mcgs(monitor and control generated system)設(shè)計，mcgs是一套基于bbbbbbs平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可穩(wěn)定運行于microsoft bbbbbbs 95/98/me/nt/2000等操作系統(tǒng)，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出等功能，使生成的系統(tǒng)圖文并貌，穩(wěn)定可靠運行。
    系統(tǒng)站控制端的軟件采用turbo c設(shè)計，采用模塊化的設(shè)計方法，實時數(shù)據(jù)庫為核心，對現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)采集、處理、運算以及控制功能成功能塊的形式，該系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)以及各功能塊參數(shù)都存在實時數(shù)據(jù)庫中，各功能塊通過實時數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù)。主站與站終端之間采用modbus協(xié)議交換數(shù)據(jù)。

5  結(jié)束語
    本文的創(chuàng)新點是提出一種基于軟plc的分層式配電自動化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的實時監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案，完好的實現(xiàn)了信息處理、故障定位、負荷管理、遠方抄表、以及gis等“五遙”功能， 這樣的軟plc可以放到嵌入式系統(tǒng)上運行，打破傳統(tǒng)產(chǎn)品互不兼容的局限性，不但具有開放性、可擴展性的優(yōu)點，利用軟plc具有的強大的網(wǎng)絡(luò)功能實現(xiàn)遠程控制，實現(xiàn)了控制與監(jiān)控一體化。