一、系統(tǒng)概述
1.1 概述
RKS3001 變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)，是電力監(jiān)控專業(yè)軟件，英文簡稱 RC-WebScada。系統(tǒng)集成變電站的數(shù)據(jù)采集、顯示、控 制、監(jiān)視、通信等多種功能于一體，是實現(xiàn)變電站電力后臺監(jiān)控的專業(yè)平臺系統(tǒng)。適用于 110kV 以下電壓等級的變配電站。 為了適應(yīng)電力系統(tǒng)使用設(shè)備多，縱向橫向聯(lián)系緊密，擴(kuò)建、組建頻繁等特點，RKS3001 變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件全部 采用面向?qū)ο蟮姆椒ê湍K化的設(shè)計原則，融合了最新的計算機(jī)編程技術(shù)，在嚴(yán)格滿足可靠性和實時性要求的基礎(chǔ)上，更 在系統(tǒng)的組態(tài)靈活性、擴(kuò)展性、可用性、維護(hù)性、操作性等方面做了新的突破。 RKS3001 變電站電力后臺監(jiān)控系統(tǒng)采用開放式的工作平臺，為多窗口多任務(wù)系統(tǒng)，人機(jī)交互界面友好，畫面美觀簡潔， 符合電力系統(tǒng)的專業(yè)風(fēng)格和操作習(xí)慣。高質(zhì)量的畫面顯示和人性化的菜單與工具條設(shè)計，使操作更加方便快捷，工作更加 輕松。
1.2 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計
本系統(tǒng)向下需要對接各類智能設(shè)備，對上需要與其它系統(tǒng)對接或相互集成。為確保對接與集成的順利實施，平臺所 有接口和服務(wù)均嚴(yán)格按照行業(yè)、國內(nèi)、國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計實現(xiàn)。
1.3 跨平臺設(shè)計
RKS3001 電力監(jiān)控系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)和云計算相關(guān)技術(shù)的結(jié)合，構(gòu)建集成變電站本地監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能為一體的系 統(tǒng)平臺。由于涉及到接入或集成其他各種監(jiān)控管理平臺，因此，系統(tǒng)構(gòu)架是按跨平臺設(shè)計的。RKS3001 系統(tǒng)采用 B/S 構(gòu) 架。服務(wù)器端采用跨平臺服務(wù)框架，客戶訪問端支持主流瀏覽器和操作系統(tǒng)。
1.4 云化設(shè)計
RKS3001 系統(tǒng)設(shè)計時預(yù)留單個變配電站的擴(kuò)建增容，也考慮多個變配電站的集中監(jiān)控，以及多地多變配電站的平臺 化監(jiān)控管理，因此，系統(tǒng)的演進(jìn)和部署運(yùn)營的規(guī)?？捎尚〉酱蟆⒐δ懿粩嘣鰪?qiáng)。系統(tǒng)能夠根據(jù)監(jiān)控管理的現(xiàn)場設(shè)備的數(shù) 量動態(tài)調(diào)度計算、存儲等相關(guān)資源，同時提供上層應(yīng)用開發(fā)的平臺服務(wù)和運(yùn)行管理環(huán)境。 應(yīng)用層內(nèi)部的系統(tǒng)架構(gòu)采用 SOA 架構(gòu)，具有良好的可擴(kuò)展性。當(dāng)數(shù)據(jù)接入量大或者訪問用戶數(shù)大的時候，可以通過部署多 個應(yīng)用實例來提高系統(tǒng)服務(wù)能力。同時可根據(jù)用戶的使用要求，靈活配置運(yùn)行的服務(wù)組件。
二、適用范圍
適用于各行業(yè) 110kV 以下電壓等級的用戶端變電站、配電室的運(yùn)行監(jiān)視和控制管理。
辦公/商業(yè)樓宇（市政辦公、商務(wù)辦公、商場等）；
科教文衛(wèi)/旅游建筑（文化教育、科研、醫(yī)療、體育、會展、賓館、娛樂等）；
通信行業(yè)（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等）；
交通運(yùn)輸業(yè)（機(jī)場、車站、碼頭、道路交通等）；
廠礦企業(yè)（石油、化工、煤炭、冶金、建材、電子、機(jī)械等）;
新能源建筑（光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等）。
三、系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)完全遵循物聯(lián)網(wǎng)分層分布式物理體系，即設(shè)備感知層（間隔層）、站內(nèi)通訊層、本地站控層、云平臺和云端客 戶應(yīng)用層，構(gòu)建而成為完全一體化的智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)。
3.1 設(shè)備感知層
主要用于變配電站設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、信號采集和控制、監(jiān)視。設(shè)備層由高低壓配電監(jiān)控中所需的各種保護(hù)測控裝置、 智能儀表、測溫探測器及其他智能終端組成。
3.2 站內(nèi)通訊層
主要用于現(xiàn)場設(shè)備與系統(tǒng)后臺以及遠(yuǎn)程云平臺之間的信號轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞。通訊層由通訊管理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、通訊 線纜等設(shè)備組成。
3.3 變電站本地站控層
系統(tǒng)采用計算技術(shù)架構(gòu)，由監(jiān)控主機(jī)或多個數(shù)據(jù)服務(wù)器組成，實時進(jìn)行變電站本地的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、計算與分 析，及本地的應(yīng)用、操作與顯示等。
3.3 云平臺與云端客戶應(yīng)用層
利用互聯(lián)網(wǎng)和云空間技術(shù)，將變電站本地監(jiān)控上傳到云平臺的云數(shù)據(jù)服務(wù)器和云Web服務(wù)器。云端客戶應(yīng)用層采用跨平臺技 術(shù)，通過客戶PC瀏覽器和手機(jī)APP 即可訪問，不需要再單獨安裝客戶端專業(yè)軟件，為客戶提供遠(yuǎn)程訪問、監(jiān)控、管理與運(yùn)維等云端 服務(wù)。
3.4 系統(tǒng)構(gòu)架示意圖如下
四、系統(tǒng)功能
RKS3001 變電站監(jiān)控系統(tǒng)軟件具有完善的功能和很強(qiáng)的可擴(kuò)展性、兼容性，其主要功能包括：單元組態(tài)的配置、圖形 圖片的編輯、實時數(shù)據(jù)的采集、通訊協(xié)議的解釋、歷史數(shù)據(jù)庫的生成和管理、報表和曲線圖的生成、定值修改、故障錄波、 EXCEL 報表數(shù)據(jù)存儲等。各功能模塊說明如下：
4.1 實時數(shù)據(jù)采集
該模塊可以采集變電站運(yùn)行過程中的各類實時數(shù)據(jù)，供后臺監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行使用，它們包括：
母線電壓、系統(tǒng)頻率；
進(jìn)線、饋線電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、正反向電度、斷路器動作次數(shù)統(tǒng)計；
主變高低壓側(cè)電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電度、溫度、檔位高低壓側(cè)斷路器動作次數(shù)統(tǒng)計；
電容回路電流、無功功率、電度、斷路器動作次數(shù)統(tǒng)計；
站用變電壓、電流；
直流系統(tǒng)運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)；
變電站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；
斷路器位置、斷路器儲能、刀閘位置、手車位置、控制開關(guān)位置、變壓器本體、有載瓦斯、變壓器壓力、PT、CT 等各種一次設(shè)備信號；
保護(hù)定值、保護(hù)測量值、保護(hù)事件、保護(hù)自診斷信息。
這四種類型數(shù)據(jù)，系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行實時采集：
1）遙測量：電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、主變溫度與檔位等；
2）遙信量：斷路器位置、斷路器儲能、刀閘位置、主變本體及有載瓦斯、變壓器壓力、事故總信號；
3）累計量：脈沖電度量、數(shù)字電度量、計算電度量、斷路器動作次數(shù)；
4）保護(hù)數(shù)據(jù)：保護(hù)定值、保護(hù)測量值、保護(hù)事件、保護(hù)自診斷信息。
4.2 實時數(shù)據(jù)處理
越限監(jiān)視和報警處理
1）越上、下限報警；
2）多級報警方式：顯示報警畫面、聲音、報警值閃爍；
3）告警抑制；
4）告警閉鎖和解除；
5）設(shè)置越限值死區(qū),防止在越限值附近頻繁報警；
遙信監(jiān)視和處理
1）遙信信息實時監(jiān)視；
2）遙信變位報警：顯示報警畫面、聲音、報警指示閃爍；
3）根據(jù)保護(hù)事件區(qū)分是事故跳閘還是人工拉閘；
4）保護(hù)測控設(shè)備保護(hù)定值自動診斷，定值出錯發(fā)出告警信息；
運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和計算
1）電壓合格率 根據(jù)用戶規(guī)定的母線電壓上、下限值每兩秒采樣一次，統(tǒng)計出越上限、下限時間，合格時間，最后給出電壓合格 率，其計算公式為：電壓合格率=合格時間*100%/（越上限時間+越下限時間+合格時間）；
2）斷路器動作次數(shù) 手動合閘次數(shù)； 手動跳閘次數(shù)； 遙控合閘次數(shù)； 遙控跳閘次數(shù)； 保護(hù)跳閘次數(shù)； 合閘次數(shù)統(tǒng)計； 跳閘次數(shù)統(tǒng)計；
3）有歷史記錄以來模擬量的最大值、最小值和平均值；
4）主變分接頭升檔次數(shù)和降檔次數(shù)。
4.3 操作控制
斷路器及刀閘的分合控制；
投入或切除電容器；
變壓器分接頭調(diào)節(jié)；
保護(hù)定值遠(yuǎn)方修改。
4.4 運(yùn)行記錄
遙測越限記錄：越限起止時間、越限設(shè)備和越限值；
遙信變位記錄：變位斷路器名稱,變位狀態(tài),變位時間；
SOE 事件記錄：SOE 事件名稱、SOE 發(fā)生時間、保護(hù)動作值；
操作記錄：
1）遙控記錄：斷路器控制、刀閘控制、操作時間、操作性質(zhì)、操作人；投入或切除電容器；
2）遙調(diào)記錄：變壓器名稱、操作時間、操作性質(zhì)、操作人；
3）保護(hù)定值修改：保護(hù)定值組名稱、修改時間、修改人、修改結(jié)果；
4）系統(tǒng)維護(hù)：進(jìn)入系統(tǒng)菜單名稱、時間、管理人員名字；
5）軟件系統(tǒng)啟動和結(jié)束記錄：系統(tǒng)進(jìn)入時間、系統(tǒng)自動退出時間、系統(tǒng)人工退出時間和操作人；
6）值班記錄：值班開始時間、值班結(jié)束時間、值班人員；
7）變位記錄：各種變位事件記錄名稱、時間；
8）故障記錄：記錄系統(tǒng)故障名稱、時間。
4.5 報表和歷史數(shù)據(jù)
? 根據(jù)用戶需求建立歷史數(shù)據(jù)庫
1）遙測量歷史數(shù)據(jù)：保存時間、保存數(shù)據(jù)、最小值、最大值、平均值、越上限次數(shù)、時間、越下限次數(shù)、時間；
2）遙信量歷史數(shù)據(jù)：保存時間、保存狀態(tài)、狀態(tài) 0 次數(shù)、時間、狀態(tài) 1 次數(shù)、時間；
3）累計量歷史數(shù)據(jù)：保存時間、保存數(shù)據(jù)、峰值(電度)、谷值(電度)；
? 根據(jù)用戶需求，設(shè)計了報表生成器，由用戶進(jìn)行報表設(shè)計
1）日報表：各種遙測量的整點記錄數(shù)值記錄；峰、谷值，平均值；
2）月報表：每日指定時刻的指定數(shù)值(當(dāng)前值、平均值、最大值、最小值等)；
3）特殊報表： 開關(guān)動作次數(shù)統(tǒng)計表； 操作記錄表； SOE 記錄表； 變位記錄表； 告警記錄表；
? 報表操作可分為報表樣式設(shè)計、報表變量設(shè)定、報表數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、報表顯示和報表打印等，具體的設(shè)計說明如下：
1）報表打印幅面的設(shè)定和修改；
2）報表標(biāo)題的設(shè)定和修改；
3）報表單元格行列數(shù)目設(shè)定和修改；
4）報表單元格尺寸的設(shè)定和修改；
5）報表單元格變量的鏈接和修改；
6）變量的設(shè)定和修改，即設(shè)定何種報表數(shù)據(jù)如何從歷史數(shù)據(jù)庫中獲得；
7）只需簡單的命令操作，即可按照用戶要求定義所需報表變量；
8）報表以圖片文件格式保存，定制和修改方便，操作歷史數(shù)據(jù)實時性好；
9）編輯完成后保存退出，只需點擊主控程序面板的日期工具條，相關(guān)報表可立即顯示；
10）主控程序面板的打印按鈕，即可打印選定報表。
4.6 棒圖和曲線圖 通過棒圖和曲線圖這兩種圖形工具，用戶可以更直觀和形象地了解模擬量數(shù)據(jù)的變化情況。
? 用棒圖和曲線圖顯示的模擬量數(shù)據(jù)種類：電壓、電流、有功功率、無功功率、電度、功率因數(shù)、系統(tǒng)周波、溫度。
? 顯示模式：當(dāng)前數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)顯示。
? 顯示方式：
1）棒圖方式：一般用來顯示采樣周期較長的模擬量數(shù)據(jù)，如果同時觀察該數(shù)據(jù)的包絡(luò)線，采用棒圖的方式較好；
2）曲線圖方式：一般用來顯示采樣周期較短的數(shù)據(jù)；
3）棒圖方式與曲線圖方式，這兩種顯示方式均要求該數(shù)據(jù)必須有歷史記錄，用戶在單元組態(tài)可選擇數(shù)據(jù)是否需 要保存。
4.7 遠(yuǎn)動通訊規(guī)約
與遠(yuǎn)方調(diào)度通訊采用部頒 CDT 規(guī)約，也可以采用 Modbus 規(guī)約、IEC61850 規(guī)約等國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。
4.8 GPS/BD 衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)
變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)安裝的微機(jī)繼電保護(hù)裝置、安全自動裝置、遠(yuǎn)動裝置、微機(jī)監(jiān)控主機(jī)，以及故障錄波器、事件記 錄儀等，在采用 GPS/BD 衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)統(tǒng)一時間后，有助于分析電力系統(tǒng)故障與操作時各種裝置動作情況及系統(tǒng)行為，搞清 事故的起因與發(fā)展過程。 GPS/BD 衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)是保證監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行、提高運(yùn)行水平的一個重要措施。
4.9 定值設(shè)置與修改
系統(tǒng)設(shè)有定值設(shè)置與修改菜單，通過定值菜單，可以查看保護(hù)裝置的保護(hù)定值，通過授權(quán)管理，可以設(shè)置與修改保護(hù) 裝置定值。
4.10 故障錄波
電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，不可避免地會出現(xiàn)雷電、短路、接地及不可預(yù)測的因素導(dǎo)致的各類故障。這些故障具有突發(fā)性強(qiáng)、 維持時間短、復(fù)雜程度高、破壞力大的特點，因而使得事后對事故原因分析、查找變得尤為困難。 系統(tǒng)對保護(hù)裝置采集的電力故障進(jìn)行自動記錄與分析，為電力系統(tǒng)故障的分析和評估提供數(shù)據(jù)來源和依據(jù)。 用戶能夠選擇、查詢打開故障錄波數(shù)據(jù)，并以波形的方式顯示，能夠?qū)︼@示的波形進(jìn)行必要的操作。包括錄波通道的 選擇及其波形顯示屬性設(shè)置、錄波信息和錄波采樣數(shù)據(jù)的顯示、錄波數(shù)據(jù)的備份、故障波形的打印功能、波形曲線的幅值。 另外，考慮到主機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件系統(tǒng)，故障波形再現(xiàn)及分析功能模塊應(yīng)盡量減少對系統(tǒng)體系的影響，便于系統(tǒng)的維護(hù) 和升級，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4.11 EXCEL 報表數(shù)據(jù)存儲
各種類型的報表圖片對電力控制系統(tǒng)中的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，為能夠滿足用戶要求，將報表圖片中顯示的重要運(yùn)行數(shù) 據(jù)按照一定的要求打印，通過將報表數(shù)據(jù)按照一定的格式存入 Excel 中，實現(xiàn)了用戶對報表圖片打印的需求。同時，打印 出來的 Excel 數(shù)據(jù)報表美觀、簡潔。
4.12 RC-WebScada 云平臺的客戶端登錄界面
打開 IE 瀏覽器,輸入安裝配置時的網(wǎng)址及訪問端口號(如 http://101.42.52.91:8001/)，進(jìn)入用戶登錄界面。
4.12.1 云端查看實時數(shù)據(jù)、報表與曲線
輸入用戶名及密碼，登錄進(jìn)入變配站主頁界面。主頁包含主界線圖實時電力數(shù)據(jù)查看，實時日月年報表及功率曲線。
4.12.2 遠(yuǎn)程遙控
在實時主接線圖包含遠(yuǎn)程遙控，用戶雙擊遙控按鈕，在彈出的權(quán)限驗證框里輸入對應(yīng)的權(quán)限及密碼，進(jìn)行局域網(wǎng)或互 聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程遙控，遙控成功后會彈出對應(yīng)遙控執(zhí)行成功消息框
4.12.3 遠(yuǎn)程報表查看及打印
電力監(jiān)控下主要包含電力數(shù)據(jù)及運(yùn)行常規(guī)的報表查看及打印，選擇對應(yīng)的查詢模板和查詢?nèi)掌谧詣硬樵儗?yīng)的電力數(shù) 據(jù)及報表自動生成如下圖：
歷史數(shù)據(jù)主要包含歷史日月年報表和對應(yīng)的曲線圖可查看實時值、最大值最小值平均值并形成對應(yīng)的曲線和報表。
五、設(shè)備選型
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