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(jiǎn)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(shí)現(xiàn)變電站電力后臺(tái)監(jiān)控的專業(yè)平臺(tái)系統(tǒng)。適用于 110kV 以下電壓等級(jí)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(diǎn)，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(jì)原則，融合了最新的計(jì)算機(jī)編程技術(shù)，在嚴(yán)格滿足可靠性和實(shí)時(shí)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(tái)監(jiān)控系統(tǒng)采用開放式的工作平臺(tái)，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(jiǎn)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(jì)，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(jì)
本系統(tǒng)向下需要對(duì)接各類智能設(shè)備，對(duì)上需要與其它系統(tǒng)對(duì)接或相互集成。為確保對(duì)接與集成的順利實(shí)施，平臺(tái)所 有接口和服務(wù)均嚴(yán)格按照行業(yè)、國(guó)內(nèi)、國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。
1.3 跨平臺(tái)設(shè)計(jì)
RKS3001 電力監(jiān)控系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)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(tái)。由于涉及到接入或集成其他各種監(jiān)控管理平臺(tái)，因此，系統(tǒng)構(gòu)架是按跨平臺(tái)設(shè)計(jì)的。RKS3001 系統(tǒng)采用 B/S 構(gòu) 架。服務(wù)器端采用跨平臺(tái)服務(wù)框架，客戶訪問(wèn)端支持主流瀏覽器和操作系統(tǒng)。
1.4 云化設(shè)計(jì)
RKS3001 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留單個(gè)變配電站的擴(kuò)建增容，也考慮多個(gè)變配電站的集中監(jiān)控，以及多地多變配電站的平臺(tái) 化監(jiān)控管理，因此，系統(tǒng)的演進(jìn)和部署運(yùn)營(yíng)的規(guī)?？捎尚〉酱?、功能不斷增強(qiáng)。系統(tǒng)能夠根據(jù)監(jiān)控管理的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù) 量動(dòng)態(tài)調(diào)度計(jì)算、存儲(chǔ)等相關(guān)資源，同時(shí)提供上層應(yīng)用開發(fā)的平臺(tái)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(wèn)用戶數(shù)大的時(shí)候，可以通過(guò)部署多 個(gè)應(yīng)用實(shí)例來(lái)提高系統(tǒng)服務(wù)能力。同時(shí)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(jí)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(chǎng)等）；
科教文衛(wèi)/旅游建筑（文化教育、科研、醫(yī)療、體育、會(huì)展、賓館、娛樂(lè)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(chǎng)、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(tái)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(hào)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(cè)控裝置、 智能儀表、測(cè)溫探測(cè)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(chǎng)設(shè)備與系統(tǒng)后臺(tái)以及遠(yuǎn)程云平臺(tái)之間的信號(hào)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(jì)算技術(shù)架構(gòu)，由監(jiān)控主機(jī)或多個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器組成，實(shí)時(shí)進(jìn)行變電站本地的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算與分 析，及本地的應(yīng)用、操作與顯示等。
3.3 云平臺(tái)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(tái)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(tái)技 術(shù)，通過(guò)客戶PC瀏覽器和手機(jī)APP 即可訪問(wèn)，不需要再單獨(dú)安裝客戶端專業(yè)軟件，為客戶提供遠(yuǎn)程訪問(wèn)、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：?jiǎn)卧M態(tài)的配置、圖形 圖片的編輯、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、通訊協(xié)議的解釋、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的生成和管理、報(bào)表和曲線圖的生成、定值修改、故障錄波、 EXCEL 報(bào)表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。各功能模塊說(shuō)明如下：
4.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集
該模塊可以采集變電站運(yùn)行過(guò)程中的各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，供后臺(tái)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(wú)功功率、功率因數(shù)、正反向電度、斷路器動(dòng)作次數(shù)統(tǒng)計(jì)；
主變高低壓側(cè)電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、電度、溫度、檔位高低壓側(cè)斷路器動(dòng)作次數(shù)統(tǒng)計(jì)；
電容回路電流、無(wú)功功率、電度、斷路器動(dòng)作次數(shù)統(tǒng)計(jì)；
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(chǔ)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(hào)；
保護(hù)定值、保護(hù)測(cè)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(chǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)采集：
1）遙測(cè)量：電壓、電流、有功功率、無(wú)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(chǔ)能、刀閘位置、主變本體及有載瓦斯、變壓器壓力、事故總信號(hào)；
3）累計(jì)量：脈沖電度量、數(shù)字電度量、計(jì)算電度量、斷路器動(dòng)作次數(shù)；
4）保護(hù)數(shù)據(jù)：保護(hù)定值、保護(hù)測(cè)量值、保護(hù)事件、保護(hù)自診斷信息。
4.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理
越限監(jiān)視和報(bào)警處理
1）越上、下限報(bào)警；
2）多級(jí)報(bào)警方式：顯示報(bào)警畫面、聲音、報(bào)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(bào)警；
遙信監(jiān)視和處理
1）遙信信息實(shí)時(shí)監(jiān)視；
2）遙信變位報(bào)警：顯示報(bào)警畫面、聲音、報(bào)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(cè)控設(shè)備保護(hù)定值自動(dòng)診斷，定值出錯(cuò)發(fā)出告警信息；
運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)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?jī)擅氩蓸右淮危y(tǒng)計(jì)出越上限、下限時(shí)間，合格時(shí)間，最后給出電壓合格 率，其計(jì)算公式為：電壓合格率=合格時(shí)間*100%/（越上限時(shí)間+越下限時(shí)間+合格時(shí)間）；
2）斷路器動(dòng)作次數(shù) 手動(dòng)合閘次數(shù)； 手動(dòng)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(jì)； 跳閘次數(shù)統(tǒng)計(jì)；
3）有歷史記錄以來(lái)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(cè)越限記錄：越限起止時(shí)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(shí)間；
SOE 事件記錄：SOE 事件名稱、SOE 發(fā)生時(shí)間、保護(hù)動(dòng)作值；
操作記錄：
1）遙控記錄：斷路器控制、刀閘控制、操作時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間、管理人員名字；
5）軟件系統(tǒng)啟動(dòng)和結(jié)束記錄：系統(tǒng)進(jìn)入時(shí)間、系統(tǒng)自動(dòng)退出時(shí)間、系統(tǒng)人工退出時(shí)間和操作人；
6）值班記錄：值班開始時(shí)間、值班結(jié)束時(shí)間、值班人員；
7）變位記錄：各種變位事件記錄名稱、時(shí)間；
8）故障記錄：記錄系統(tǒng)故障名稱、時(shí)間。
4.5 報(bào)表和歷史數(shù)據(jù)
? 根據(jù)用戶需求建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)
1）遙測(cè)量歷史數(shù)據(jù)：保存時(shí)間、保存數(shù)據(jù)、最小值、最大值、平均值、越上限次數(shù)、時(shí)間、越下限次數(shù)、時(shí)間；
2）遙信量歷史數(shù)據(jù)：保存時(shí)間、保存狀態(tài)、狀態(tài) 0 次數(shù)、時(shí)間、狀態(tài) 1 次數(shù)、時(shí)間；
3）累計(jì)量歷史數(shù)據(jù)：保存時(shí)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(jì)了報(bào)表生成器，由用戶進(jìn)行報(bào)表設(shè)計(jì)
1）日?qǐng)?bào)表：各種遙測(cè)量的整點(diǎn)記錄數(shù)值記錄；峰、谷值，平均值；
2）月報(bào)表：每日指定時(shí)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(bào)表： 開關(guān)動(dòng)作次數(shù)統(tǒng)計(jì)表； 操作記錄表； SOE 記錄表； 變位記錄表； 告警記錄表；
? 報(bào)表操作可分為報(bào)表樣式設(shè)計(jì)、報(bào)表變量設(shè)定、報(bào)表數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、報(bào)表顯示和報(bào)表打印等，具體的設(shè)計(jì)說(shuō)明如下：
1）報(bào)表打印幅面的設(shè)定和修改；
2）報(bào)表標(biāo)題的設(shè)定和修改；
3）報(bào)表單元格行列數(shù)目設(shè)定和修改；
4）報(bào)表單元格尺寸的設(shè)定和修改；
5）報(bào)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(bào)表數(shù)據(jù)如何從歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得；
7）只需簡(jiǎn)單的命令操作，即可按照用戶要求定義所需報(bào)表變量；
8）報(bào)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(shí)時(shí)性好；
9）編輯完成后保存退出，只需點(diǎn)擊主控程序面板的日期工具條，相關(guān)報(bào)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(bào)表。
4.6 棒圖和曲線圖 通過(guò)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(wú)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(lái)顯示采樣周期較長(zhǎng)的模擬量數(shù)據(jù)，如果同時(shí)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(lái)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(dòng)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。
4.8 GPS/BD 衛(wèi)星時(shí)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(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)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(shí)鐘系統(tǒng)統(tǒng)一時(shí)間后，有助于分析電力系統(tǒng)故障與操作時(shí)各種裝置動(dòng)作情況及系統(tǒng)行為，搞清 事故的起因與發(fā)展過(guò)程。 GPS/BD 衛(wèi)星時(shí)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(gè)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(guò)定值菜單，可以查看保護(hù)裝置的保護(hù)定值，通過(guò)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(huì)出現(xiàn)雷電、短路、接地及不可預(yù)測(cè)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(shí)間短、復(fù)雜程度高、破壞力大的特點(diǎn)，因而使得事后對(duì)事故原因分析、查找變得尤為困難。 系統(tǒng)對(duì)保護(hù)裝置采集的電力故障進(jìn)行自動(dòng)記錄與分析，為電力系統(tǒng)故障的分析和評(píng)估提供數(shù)據(jù)來(lái)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(duì)系統(tǒng)體系的影響，便于系統(tǒng)的維護(hù) 和升級(jí)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4.11 EXCEL 報(bào)表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
各種類型的報(bào)表圖片對(duì)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(bào)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(guò)將報(bào)表數(shù)據(jù)按照一定的格式存入 Excel 中，實(shí)現(xiàn)了用戶對(duì)報(bào)表圖片打印的需求。同時(shí)，打印 出來(lái)的 Excel 數(shù)據(jù)報(bào)表美觀、簡(jiǎn)潔。
4.12 RC-WebScada 云平臺(tái)的客戶端登錄界面
打開 IE 瀏覽器,輸入安裝配置時(shí)的網(wǎng)址及訪問(wèn)端口號(hào)(如 http://101.42.52.91:8001/)，進(jìn)入用戶登錄界面。
4.12.1 云端查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)表與曲線
輸入用戶名及密碼，登錄進(jìn)入變配站主頁(yè)界面。主頁(yè)包含主界線圖實(shí)時(shí)電力數(shù)據(jù)查看，實(shí)時(shí)日月年報(bào)表及功率曲線。
4.12.2 遠(yuǎn)程遙控
在實(shí)時(shí)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(yàn)證框里輸入對(duì)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(huì)彈出對(duì)應(yīng)遙控執(zhí)行成功消息框
4.12.3 遠(yuǎn)程報(bào)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(bào)表查看及打印，選擇對(duì)應(yīng)的查詢模板和查詢?nèi)掌谧詣?dòng)查詢對(duì)應(yīng)的電力數(shù) 據(jù)及報(bào)表自動(dòng)生成如下圖：
歷史數(shù)據(jù)主要包含歷史日月年報(bào)表和對(duì)應(yīng)的曲線圖可查看實(shí)時(shí)值、最大值最小值平均值并形成對(duì)應(yīng)的曲線和報(bào)表。
五、設(shè)備選型
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