摘 要:: 本文介绍SIEMENS公司基于工业自动化控制系统WINCC上开发的用于变电站电力自动化监控系统的开发利用.该系统是在WINCC的基础上进行二次开发的,结合ODK开发组件, 并利用第三方软件进行数据库处理,结构采用服务器\客户机的结构, 服务器冗余结构, 根据WINCC的系统的特性, 实现用事故催画面, 人工置数,系统操作挂牌,二级密码校验, 事故追忆,很大程度上满足了目前电力行业对监控系统的要求。

　　关键词: HMI(Human Machine Interface(人机界面)”，即人(操作员)和机器(过程)之间的界面);

　　变电站自动化;电力自动化监控系统;

　　前言:近二十年来，电力企业积极推进行业的信息化建设，用信息化推动电力工业现代化发展。计算机技术和信息技术在电力工程设计、建设、生产、调度、经营、管理、科研等领域都得到了广泛应用。电网调度自动化、继电保护自动化、厂站自动监视与控制计算机化、电力工程计算机辅助设计，办公自动化、财务管理、电力营销、物资设备管理、人才培训等各类应用系统纷纷建立起来。按四级构筑的国家电力信息网络、电力数据网覆盖全国。信息化推动着电力工业化的发展,提高了电力行业产业水平，电力工业现代化又促进电力信息化向更高水平迈进。

　　当前新时期电力信息化系统发展的技术具有以下几个特点：

　　（1）由于电力机构变化，各电力企业调整或重新建立了信息化领导小组以及信息管理机构，加强对企业信息化建设的领导和管理，信息系统建设逐步规范。

　　（2）信息化项目建设更趋向于实用性、安全性、效益性、科学性，注重提高信息系统投入的实际使用效果和在生产与管理中的效益。

　　（3）整合企业各应用系统，积极建设企业的统一平台，实现系统的集成和信息资源的共享。

　　（4）企业的信息系统安全普遍得到重视，安全项目的投入相对加大。如何高效的从各个发电厂传输和配送电能至各个用户历来是电力公司成败与否的关键, 也是各大电力自动化研发单位的重点所在.一方面需要保证电力的可靠性和电能的质量,另一方面有面临如何最大限度提高系统效率的巨大挑战.目前普遍采用的EMS/SCADA主站能够实时的获取变电站信息是可靠的配送电系统的关键所在.网络信息共享，实时画面监控和完备的数据仓库应用将是电力自动化发展的方向。

　　本文介绍的电力监控系统很好的实现了电力监控领域的技术要求,本文简单介绍该系统的一些功能及设计理念.

　　1. 电力监控系统的开发基础 - WINCC ：

　　WinCC是一个在Microsoft Windows 2000和Windows XP下使用的强大的HMI系统。自动化过程(AS)保持对过程的实际控制,一方面影响WinCC和操作员之间的通讯，另一方面影响WinCC和自动化系统之间的通讯。作为SIEMENS同一家族中的主打产品，WINCC 应用到以SIEMNES保护为主的电力自动化系统中具有先天上的巨大优势。

　　集成用户管理:使用WinCC用户管理器，可以分配和控制组态和运行时的访问权限。你还可作为系统管理员，随时(包括在运行)建立最多128个用户组(每组最多包含128个单独的用户)，并为他们分配相应的访问WinCC功能的权限。所有操作员工作站都包括在用户管理范围内，例如Web Navigator客户机。

　　图形系统: WinCC的图形系统可处理运行时在屏幕上的所有输入和输出。你可使用WinCC图形设计器来生成用于厂站可视化和操作的图形。

　　操作:通过锁定未经授权的访问，可保护过程、归档和WinCC避免未经授权的操作员输入。WinCC可记录各种变量输入，并带有日期、时钟时间、用户名以及新、旧值之间的比较。

　　消息系统:借助报警和消息，使停机时间最短SIMATIC WinCC 不仅可以获取过程消息和本地事件，而且还能将这些消息和本地事件，而且还能将这些信息存储在循环归档系统中，然后在需要时，通过过滤或分类加以利用。消息可从某个位导出，亦可以直接来自自动化系统的一个报警消息帧，或者是超出极限条件时的模拟量报警。你还可对消息进行组态，以便使用户对它作出响应。

　　归档系统:消息和测量值的高性能归档已经获得的值保存在过程值归档中。除了过程值外，WinCC还能对消息进行归档。归档是在高性能的Microsoft SQL Server 2000数据库内完成的

　　报表和记录系统:WinCC有一个集成的记录系统，可用它打印来自WinCC或其它应用程序的数据,为了以表格或图形方式显示从其它应用程序来的数据，你也可开发自己的ReportProvider”产生具有自我特色的报表系统。

　　2. 开发后的系统功能

　　在wincc 系统的基础上,结合ODK开发组件包而诞生的新一代电力自动化监控系统不仅满足变电站控制系统所提出的所有要求，同时满足长期的远景要求。下面我们来看看新一代监控系统的功能。

　　2.1.一般功能：画面显示，报警即时通知，系统信息实时显示等

　　监控系统具有与其他监控系统所共有的监控功能, 如可以按照实际的线路连接图实时显示相关监控信息,显示线路中刀闸，断路器的状态，变压器的档位和线路特定的电气数据等。在系统发生跳闸等故障时，监控系统能够迅速准确的显示故障发生的位置，并弹出报警信息告知值班人员。对于系统的状态信息通过不同的颜色和符号相配合显示不同的系统状态

　　点击工具栏上的按钮可以在监控系统内进行监控画面的切换浏览，以实现在同一画面窗口进行监控线路切换。

　　从一次接线图上可以看到主要的接线情况,并且可以显示相关的电气实时监控参数.

　　2.2. 后台画面联闭锁功能

　　 提供联闭锁逻辑功能，即对具有联闭锁功能的开关信号进行遥控等处理时，要求满足逻辑关系（如刀闸位置，状态等）的操作才能进行。

　　2.3.事故追忆功能

　　该功能实现事故发生时，自动记录事故发生前一分钟，后五分钟的事故相关测量值的数据记录，并以文本文件的格式进行存盘，可以通过监控画面的事故追忆窗口显示模拟量数值和相关操作记录。点击事故追忆按钮进入事故追忆窗口，该功能实现事故发生时，自动记录事故发生前1分钟，后5分钟的事故相关测量值的数据记录，并以文本文件的格式进行存盘，可以通过监控画面的事故追忆窗口显示模拟量数值和相关操作记录并以表格方式显示.

　　2.4.光字牌功能

　　在线路发生动作后，监控屏幕会在相关的监控画面上以不同的闪烁信号表示，以提示值班人员进行相关的处理操作. 通过模拟可以演示各种保护动作。并可以将信号进行复归。

　　2.5.操作事件记录列表

　　点击操作列表按钮进入操作记录画面，该画面显示所有在监控系统上所进行的操作，包括操作时间，操作类型，操作人员和操作结果等相关信息。点击事件列表按钮进入事件发生记录画面，该画面主要显示系统所发生的事件记录

　　2.6.报警列表功能

　　点击报警列表按钮进入报警记录画面，该画面主要显示系统所发生的报警记录

　　3. 主要监控系统功能设计思想简介:

　　3.1. 多级登录,系统操作功能

　　鉴于目前的监控系统的实地操作情况，系统提供以下新功能。在操作一个开关时，可以根据自定义是否需要,输入操作人员的密码，同一台机器的操作人员账户和密码、监护人员和密码的输入，不同台机器的操作人员密码和监护人员密码的输入，开关编号的输入。所有登录信息都将记入事件列表。

　　3.1.1根据定义确定是否需要输入操作人员密码

　　在操作人员操作开关时，当其点击开关时，可以根据事先定义是否需要输入操作人员的账户和密码并检查其相应账户是否有操作相应开关的权利，如没有则不允许操作此开关。

　　3.1.2同一台机器的操作人员账户和密码，监护人员的账户和密码的输入

　　在操作人员操作开关时，可以根据事先定义是否需要输入操作人员的账户和密码及监控人员的账户和密码，如果有任一账户的密码不合或权限不合则不允许操作此开关。

　　3.2.3监控网络结构中不同机器的操作人员账户和密码和监护人员账户和密码的输入

　　系统提供不同台机器的操作人员账户和密码及监护人员账户和密码的输入，其主要过程如下描述。操作人员在一台机器上试图操作一个开关，在其输入其账户和密码之后，点击某一按钮，将其账户名称及其与操作的开关名称及欲对开关进行的相应操作传输到另外一台机器上，另一台机器弹出一窗口报告监护人员相关信息，由监控人员审核后输入自己的账户和密码允许或否决操作人员操作，并将此信息传输回操作人员机器。当操作人员机器收到此条允许操作的信息之后，方允许操作人员操作。其中的延时时间可以自定义。此功能的实现可以通过附加程序的方式实现。

　　以上所有事件必须记入事件列表已被将来查询。

　　3.2. 挂牌系统--以实现对线路进行各种形式的挂牌操作，保证线路检修时的安全。3.2.1挂牌功能在系统中的使用

　　有以下两种使用方案，1，在系统的运行画面中，点击鼠标右键弹出菜单，可以选择所需的挂牌操作，然后将其放入项防治的地方；2，在系统运行画面中，在想挂牌的地方点击相应的开关或者刀闸，弹出窗口，选择相应的牌即可，所选的牌将自动的挂在所选的开关或者刀闸之上。如想取消某一个刀闸，则鼠标右键点击相应的牌，选择取消挂牌即可。

　　3.2.2挂牌功能的附加功能

　　在挂完牌后，它可屏蔽附近的所有除取消挂牌的操作，如10*20像素的区域，不允许对此区域内的任何开关，刀闸进行操作。以免造成误操作。

　　3.2.3挂牌的同步性

　　在一台机器上挂牌之后，它应能通知网上的机器在相同位置挂上相同的牌，如取消挂牌，它也应能通知其他机器在相同位置上取消相应的牌。但此功能适用于Server-Client架构的机器。

　　3.2.4挂牌信息的编辑

　　可以通过自定义的方式输入想要输入的牌或者固定某些种类的牌，如果是后者，必须具有以下种类的牌，“有人工作”，“高压”，“接地”，“禁止”，“检修”，“试验”。

　　3.3. 曲线

　　3.3.1日曲线的浏览

　　能够在系统的运行画面中通过打开画面或者是应用程序的方式观看当日曲线，即从当日的0时0分到23时59分的曲线，而当日尚未过完的时间部分曲线应当显示为0。

　　3.3.2历史曲线

　　能方便的调出历史曲线，并将不同日期的曲线在一个坐标系下显示出来，并以不同颜色加以区分。

　　3.3.3限值的显示

　　应当能够显示相应遥测量的上下限值，最少应当能够显示两条限值，最好可以显示4条限值。3.3.4计划值的显示

　　系统应当能够显示此条曲线的当日计划值，此功能不被列入最高优先级，可以在第二步时完成。

　　3.4. 故障推画面功能

　　监控系统应当能够在现场发生故障之后将相应的画面推出，工作流程如下所述。现场发生故障，系统通过判断送上事故总信号，系统在事故总信号发上来之后的前三秒与后三秒之间如发现有开关跳闸，则判断此次跳闸为事故跳闸。然后可以通过查找预先定义的数据库在运行系统中将相应的画面显示出来。

　　结束语: 在最近几年中，电力系统中的发电和配电环节一直在经历着巨大的变革。革新的周期不断地缩短，而针对市场的管制则在加速减少。用于监视电力系统中供电设备及供电过程的系统必须要考虑到这些变化。随着电网规模和复杂程度的不断提高，变电站监视控制的要求也越来越强烈。计算机技术和数字通信技术的飞速发展，实现变电站的综合远方监视控制已成为变电站自动化的发展趋势。通过变电站自动化系统可以提高变电站远方集中监视控制水平、减少人为误操作，提高变电站和电网的运行可靠性。以SIEMENS产品为主的电力自动化系统也将根据时代发展的要求,不断完善自身功能,在谋求市场经济利润的同时,为构建合理,和谐的社会而贡献自己的力量. （来源：西门子电力自动化有限公司）