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隨著以太網通信速率的提高、全雙工通信、交換技術的發展,為以太網的通信確定性的解決提供了技術基礎,從而消除了以太網直接應用于工業現場設備間通信的主要障礙,為以太網直接應用于工業現場設備間通信提供了技術可能。
近20年來工業測控系統發展的趨勢是:分散控制和集中管理、標準化和開放性。工業測控系統從傳統的集中測量控制系統轉向網絡化的集散控制系統。隨著現場總線技術高速發展和標準化程度不斷提高,以現場總線技術為基礎的開放型集散測控系統現場總線測控系統得到了廣泛的應用。同時,以太網的應用也迅速向工業測控系統滲透,在工業自動化應用中異軍突起。這種趨勢的出現與計算機技術、信息技術、網絡通信技術的高速發展相關。現代工業系統信息交換的需求也已經從管理層內部迅速覆蓋到控制、現場設備等各個層次,連接上層網絡和現場總線的通信設備成為工廠自動化系統中的關鍵設備之一。
以太網因其結構簡單、投資經濟、使用方便等優點將不斷深入地應用到工業現場,在現場總線控制網絡中,將價廉物美的Ethernet設備應用到現場控制網絡已成為必然趨勢。
Internet在人們生活與工作中的應用越來越廣泛,其上承載的業務除了目前的多媒體、電信、公用信息服務外,將來還會包括越來越多的電子商務、企業Intranet信息服務等業務。研究開發本系統的目的就是適應這種趨勢,突破目前電網自動化管理系統的封閉局面,在Internet各處均可用瀏覽器監控電網運行動態情況。以便于將電網監控與數據采集系統、負荷控制系統以及電網生產管理系統等組合為一體,在自動化水平、電網運營管理和經濟與人力投入等方面獲得較高的性能價格比。同時Internet上各種新技術的出現與應用也使這種設想成為可能,其中基于組件對象模型和Windows應用編程接口的ActiveX技術尤其引人注目。
治安卡口本系統的實現主要是基于這種技術的、系統的應用功能有:電網運行動態監視、電網事故綜合分析、輔助服務質量監視、低頻振蕩監視與分析、傳輸功率實時監視、狀態估計性能提高,功角、電壓和頻率安全穩定在線分析,預防控制在線決策,緊急控制預決策,事故分析和處理決策支持等。為了完成這些功能,設計的系統總體結構如圖1所示。
基于web的電網遠程監控系統可以多點進行數據采集、數據分析和數據顯示。通過計算機網絡技術,可以對相關設備及數據進行遠程監控,在Internet各處均可用瀏覽器監控電網運行動態情況符合電力工業控制網絡的發展趨勢。
遠程終端單元RTU可對電網中的三相電壓、三相電流等重要參數進行監測,并能存儲這些參數。所獲得的數據通過服務器進行發布到客戶端。用戶可通過瀏覽器直接遠程訪問系統中的數據,相關管理人員可實行電網遠程動態監控。
RTU安裝在電網的各個分布點,用于對電網參數進行長期監測,通過以太網接口將相應分布點的電網參數傳送到監控中心。整個電網動態監控及信息管理系統具有以下功能:
(1)可對三相電壓、三相電流進行實時測量,并及時計算電壓、電流的有效值、電壓電流三相不平衡、有功功率、無功功率等重要參數;
(2)可記錄相關重要事件、故障發生時及時準確的警;
(3)對參數進行計算分析,并對這些信息進行有效的評價,為決策提供重要參考;
(4)具有開關量輸入輸出能力,可以實現各種開關控制;
(5)具有遠程通信接口,服務于更高層的企業信息分析管理系統;
(6)具有良好人機交互界面,便于對電網運行狀況的了解提供幫助。
為了實現以上功能,要求該系統具有以下性能:
(1)能夠高速運行,并且安全穩定、操作簡單,便于維護和擴展;
(2)為支持大的計算和復雜算法,必須具備較強大的數字信號處理能力,要求能夠準確快速處理相關數據;
(3)系統功能覆蓋了從底層任務執行到高層應用,需要具有充足的資源空間;
(4)具備過程通信能力,便于客戶端的用戶訪問, 與運行管理監控中心相連,可以圖形化的實時顯示數據。
電網遠程監控系統采用三層結構:電網監控層、運行管理監控中心層和Internet層。
(1)電網監控層:RTU連接到供電電網中,監視三相交流電網中所有的重要參數。RTU能夠不間斷的獲取供電電網中的相一零電壓、相一相電壓等參數,并可以將這些數據及時傳送到運行管理監控中心層。
(2)運行管理監控中心層:監控中心通過以太網與RTU連接,接收RTU從電網獲取的各項參數。監控中心運行監控軟件,并通過人機交互界面,將采集的參數以可視化的方式展示出來。通過監測畫面的切換,進行在線數據查詢、狀態查詢、數據查詢、數據存儲等操作。
(3)Internet層:運行管理監控中心運行數據庫,可將采集的電網參數通過Web方式進行發布。通過各種瀏覽器便可訪問采集到的各項數據,實現電網遠程監控。
電網監控系統的處理過程其實就是數據采集、數據傳遞和數據處理的過程,其中對于數據的處理難免要用到數據庫。數據庫就是將數據用計算機處理后加以保存,通過規則的排列順序及分類,使得可以快速的提取或維護數據。數據庫為電力系統監視和運行控制計算提供正確的依據,數據庫在系統中發揮著重要的作用。
本系統數據庫設計包括:輸入模擬量、輸出模擬量、輸入輸出開關量、控制信息等的存儲,過時的歷史數據的刪除操作由程序按時間自動進行刪除,不需人工干預,保證了有足夠的磁盤空間存儲最新的歷史數據。