1、概述
光伏發電子站項目計算機監控管理系統,根據本項目設計單位提出的技術要求及招標
規范,南京暢洋科技有限公司特地為該項目給貴公司提供以下詳細技術方案,來完成貴公司
托付的重任,敬請有關領導指教。
本次計算機監控系統主要是完成對并網的發電量、電能質量、并網情況的監測與管理
等方面的功能 。主要監測對象有匯流箱、逆變器、交直流配電柜、變壓器、直流系統等設
備,準確記錄發電量、監視所有設備運行狀態等等并網系統中的有關信息。

 

2、系統結構
根據設計技術規范及對該項目的初步了解,并結合我們豐富的工程經驗,制作光伏發
電子站項目計算機監控管理系統結構圖如下:

如圖所示,光伏子站子站項目計算機監控管理系統采用分層分布的結構設計,包括主控
層、網絡層、現場設備層;采用雙機雙網通訊管理增加系統可靠性,現場設備層采用雙絞線
串接至通訊管理機,電能質量及電能表的特殊要求,建議采用光纖直接跟網絡層通訊。

 

2.1、主控層
主控層系統采用基于 Client/Server(客戶機/服務器)模式的分布式網絡結構,該系統
采用標準化、網絡化、功能分布的體系結構,且有高度的可靠性和維護方便性,系統具備軟、
硬件的擴充能力,支持系統結構的擴展和功能的升級。可以根據系統的規模和特殊需求,充
分優化網絡各節點資源和均衡網絡負擔,并便于系統的分階段實施。Client/Server 模式將數
據處理工作分配給服務器端,而將人機界面部分集中至客戶端,充分利用網絡系統中各部分
的優勢,實現了信息資源的高度共享,大大提高了整個系統的性能。整個系統擺脫了對具體
硬件平臺的依賴,配置十分方便、靈活,系統的擴充和升級方便。
微機上可以編寫相當復雜的規約轉換軟件,不同設備層之間通過通信網絡進行數據信號
的傳輸,監控主機接收現場控制層傳來的數據,顯示現場電氣運行實時狀態圖、測控參數表

及事故信號、預告信號等信息,完成站區所有設備的遙測、遙控、遙調、遙信功能。

 

2.2、通信管理層
通信管理層采用智能通信管理器實現數據采集處理和存儲,將現場設備采集的信息傳送
給后臺監控主機,并將監控主機下達的遙控、遙調命令傳送給相應的現場裝置。與后臺監控
系統通過以太網互連。此外智能通訊管理器還預留與當地調度部門的通信接口,按調度部門
通信規約實現調度遠動功能。考慮監控室與配電房的實際距離,為提高通訊質量,通訊層采
用光纖傳輸。


2.3、現場設備層
本系統整體的可靠性主要取決于現場需接入系統的設備本身的可靠性和系統結構的可
靠性,保護裝置及NCIS9000 監控裝置本身具有數據和事件的存儲和記憶功能,不依賴于
系統通信方式。通信連接采用屏蔽雙絞線。
本項目我公司提供的系統保護、監控裝置是在國內大型企業、冶金、化工、石油、電
力系統成功運行多年的MRP 系列保護監控裝置, MRP 系列裝置全部采用全金屬外殼,防
腐蝕,抗干擾,密封性非常好,防護等級為IP54,工作溫度在-40℃-+80℃。

 

2.4、第三方設備及遠動
各種帶通信接口的裝置,如逆變器、匯流箱、直流電源、變壓器溫控儀、關口表等第三
方設備均可接入本計算機監控系統,系統可經各種通道和各種國標規約實現遠動功能,針對
企業特點可以以太網方式與企業的監控中心互聯。


3、系統設備配置及選型

3.1、設備配置
1、公用測控裝置
選配暢洋科技 MRP8692A 公用測控裝置1 臺,具體功能如下:

高精度全電量測量:Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、3U0,Ia、Ib、Ic、IN 、P、Q、
CosΦ、f、相角等。

雙向四象限電能:包括0.5 級的有功電能、無功電能和視在電能。

三相電壓、電流角度分析。

精度:U、I 0.5%,P、Q、kWh 0.5%。

連續記錄512 個SOE 事件,最小時間分辨率為1ms。

配38 路開關量輸入(DI1~DI38)。

配8 個繼電器輸出(DO1~DO8)。

采用大液晶顯示屏(128×64 點陣),可以同時顯示4 行漢字或字符,操作方便直觀,
人機界面友好。

1個RS-485 口,IEC103 規約,通信速率達19200bps。 

 

3.2、第三方設備
第三方設備如直流屏、逆變器、匯流箱、變壓器溫控儀、關口表等。在這里要指出的是:
這些第三方設備可以通過該設備廠家提供RS-485 通訊接口和標準國標規約,通過屏蔽雙絞
線和帶通信功能的防雷隔離器接入到智能通訊管理器。(說明:需要接入的第三方設備需帶
有標準的RS-485 或RS-232 通訊口并且提供標準通訊規約的資料。)

 

3.3、組屏及設備清單

 

4、系統的主要功能

本計算機監控系統,以MRP系列微機保護監控裝置等高品質產品為基礎元件,在
Windows XP或Windows7專業版操作系統平臺上,采用我公司自主開發的NCIS9000系統軟
件,全中文Windows界面,界面友好、簡潔,操作簡便,人機對話功能強,軟件可在線升
級。監控系統功能嚴格遵循電力系統行業標準,也支持特殊的功能模塊,同時可為用戶開發
專用設備接入軟件。該系統已用于我公司承接的大量工程中,經受了各種考驗,受到用戶的
好評。


整個體系結構采用具有分布式計算能力的客戶/服務器結構,開發過程應充分利用服務
器及客戶機的計算能力,分散計算,綜合、平衡使用硬件及網絡資源,提高系統吞吐效率、
改善性能,以求得使用效率的最大化。暢洋科技NCIS9000采用分布式組態軟件開發技術,
多線程處理、調度通訊的控制流程、功能便于擴展。本監控系統的功能幾乎涵蓋了綜合自動
化的各個方面,從數據采集、記錄、越限報警、事故追憶與分析,到繼電保護工作狀、態的
監視與控制、故障錄波、遙控與遙控閉鎖、遠動、通信,都可在一套軟件環境中實現,可大
大提高供用電系統的自動化程度,提高生產率。綜合概括來說,本計算機監控系統功能主要
有以下幾個方:

 

4.1、實時數據采集

支持多種通訊協議

V,I,P,Q,Cosφ,kWh,kVarh,f,溫度量,時間等各種實時數據

開關和隔離刀閘狀態、保護信號和接點狀態等各種狀態量,1ms 分辨率

圖形CAD 提供實時主接線圖、趨勢曲線、設備運行狀態等顯示

系統主接線圖及報表等,可上下,左右移動

負荷曲線圖:曲線上方有指定點的數值顯示,曲線可左右移動顯示。

電壓曲線圖:可自行定義220kV、35kV、10kV 等各級,并在曲線圖的上下方顯示極值

監控中心可隨時調用任一監測點的任一條被監測線路的實時數據,實時顯示并存貯被監
測的所有電能質量參數數據、實時波形、頻譜曲線。

實時數據的采集和歷史數據的采集可同時進行;

可向各監測點發送指令并能對各監測點的參數進行遠程控制(如:修改現場參數、系統
配置等);

各監測點可向監測中心定時發送監測數據;統計結果能任意時段進行統計,方便的實現
分日統計,周統計,月統計,季度統計,年統計;

可自動讀取現場監控裝置所保存的數據。

三相電壓電流不平衡度

電壓偏差、頻率偏差

電壓電流的零序、正序、負序分量以及相角,接地電流監測

電網V、I 、P、Q、F、功率因數、kWh、kVARh、需量測量

電壓電流、總諧波含量等電能質量測量參數的最大值和最小值

提供圖形工具,在系統接線圖上直接顯示各回路電能指標的實時數據

 

4.2、記錄和事故報警

電能質量超標記錄、超標時間記錄、超標同時起動電網其它參數記錄

電壓上沖下陷、短時電壓中斷以及其它電能質量超標的波形記錄

 V、I、P、Q、CosΦ、f、諧波、Kw、KVar、KVA 等的上上限、上限、下限、下下限等
幾個限值,測量值越限時發出報警(聲、光)或控制信號

事件報警、起動波形記錄、起動包絡線記錄
分類記錄報警事件的日期和時間

控制操作記錄、系統設置記錄、通信故障記錄

諧波監視結果帶時標自動存入數據庫長期保存,并可隨時打印輸出所選擇的諧波分析數
據。

1ms 順序事件記錄(SOE)

上位機設定V、I、P、Q、Cosφ、f 的限值,各監測電量的越限報警

開關量變位報警

報警事件啟動事故追憶

控制操作記錄、保護動作記錄、趨勢曲線記錄、系統設置記錄、通信故障等記錄

保護動作、保護告警可采用不同等級的報警方式,包括報警點閃爍、自動推畫面、語音
及聲音報警方式。

 

4.3、統計曲線

形成任意時段的下列圖形,并可局部放大:

基波電壓、基波電流(日)變化曲線;

電壓、電流總畸變率日變化曲線;

電壓、電流各次諧波(2-50 次)日變化曲線;

電壓電流各次諧波實時波形、頻譜圖;

電壓、電流三相不平衡度日變化曲線;

功率(包括諧波)日變化曲線;

電網頻率日變化曲線;

電流等效負序分量日變化曲線;

各種參數任意時段的變化趨勢。

曲線可自動進行刷新。自動刷新不需要人工干預

 

4.4、統計分析、報表、打印

根據監測需要,設定屏幕輸出或打印輸出各種電能質量監測數據的長期趨勢曲線或棒
圖,時間間隔可設定為秒、分鐘、小時、日。趨勢曲線或棒圖包含全電量、各次
諧波、諧波畸變率;

報表的輸出能夠按照日、周、月、季度、年及任意時段統計的數據結果來輸出,所有的
報表都應能夠以EXCEL、JPG 等格式存儲、編輯;

基波及諧波電壓、電流報表;

基波及諧波功率報表(任選5 次):包括有功功率、無功功率、視在功率、諧波功率、
功率方向;

電壓三相不平衡度報表;

系統頻率報表;

電壓偏差、電壓合格率報表;

諧波電壓、電流,系統頻率、電壓偏差、電壓合格率統計報表,包括95%概率值,最
大值、最小值、平均值、超標次數;

電能質量綜合報表;

95%概率大值統計報表

所有可靠性和SARFI 指數統計值報表以及趨勢圖

定時打印和召喚打打印

實時數據庫和歷史數據庫保留三年以上記錄

用戶可自定義報表格式和類型:提供了靈活的圖形界面報表生成工具,利用報表可查詢
任意時刻的數據記錄,報表中可以根據查詢的數據組合成曲線圖、棒圖、餅圖等
分析圖表,更直觀地表現結果。報表工具還具有自動統計的功能。

 

4.5、監控顯示

采用多畫面形式提供正常的運行監測,調用各種數據、報表及運行狀態圖、參數圖、電
能數據分析等畫面

報警事件窗口具有事件過濾功能,自定義事件信息用于推出事故畫面

采用先進的TTS 語音合成技術,進行事件報警,也可根據不同的事件等級自定義報警
聲音

全組態的圖形工具提供了多達幾十種的電力系統圖元,強大的功能使得在極短的時間內
完成圖形繪制成為可能

 

4.6、網絡功能和系統聯接

支持各種方式的網絡互聯,本系統還可作為一個子系統接入大型局域網絡系統中

 

4.7、設定與控制(預留可選擇)

諧波及電能質量超標條件下的電能量統計:可直接參與不合格電能量的考核

無功控制、自動投切補償電容器組

需量報警和需量控制

開關和隔離刀閘狀態、保護信號和接點狀態等各種狀態量,1ms 分辨率

圖形CAD 提供實時主接線圖、趨勢曲線、設備運行狀態等顯示

系統主接線圖及報表等,可上下,左右移動

負荷曲線圖:曲線上方有指定點的數值顯示,曲線可左右移動顯示

電壓曲線圖:可自行定義220kV、35kV、10kV 等各級電壓,并在曲線圖的上下方顯示
極值

 

4.8、歷史數據查詢和運行管理統計信息

利用NCIS9000 的歷史數據查詢工具可以查詢系統運行以來保存在數據庫中的任何歷
史數據。NCIS9000 另帶多種運行管理統計工具,如設備運行小時統計、開關動作次數統
計、工作票工作助手工具等等。

 

4.9、事故追憶顯示:

可調用多個故障變量故障前后的變化情況,使于分析事故原因。

 

4.10、遙測、遙信、遙控、遙調四遙遠動功能

支持CDT、IEC104、IEC101,IEC61850 等多種遠動規約,按照電力部門的運行
要求與電力調度中心通信

通過鍵盤、鼠標即可執行對站內斷路器的控制調節

多級口令,各項操作均有確認信息,經確認方能動作

具有擴展與MIS 系統聯網并傳送系統主要運行狀態和主要參數的功能

具有與DCS 等數據傳輸交換的功能

 

4.11、系統自診斷及自恢復

具有在線自診斷功能,并能報警

數據庫維護、數據庫數據完全備份和恢復

系統功能維護和崩潰后快速恢復功能

 

4.12、系統安全性

系統具有完善的安全和權限管理功能,系統可設置和管理100 個操作員的名稱和密碼,
且每人可設不同權限;裝置本身也具有8 位密碼,255 級權限,通訊規約的采用CRC 校驗、
網絡采用IP 加密認證;能夠為不同級別的操作人員提供不同的操作權取。所有操作自動記
錄在工作日志數據庫中。 系統軟件設置支持多種權限分區和密級設置,為系統管理員、工
程師、一般值班操作人員等提供分級密碼,并對所有操作自動進行帶時標事件記錄,可建立
良好的反事故措施。

 

4.13、在線維護功能

系統具有在線維護功能,經授權的用戶可以在線進行以下修改或設備:
1、 畫面報表的在線編輯修改;
2 、前景數據的畫面報表的在線編輯修改;
3 、數據庫部分內容的在線修改;
4 、部分運行參數及限值的在線設置、狀態修改;
5 、報警限值設置和修改;
6 、設備參數設置和修改;
7、 報表格式設計和修改;
8、 增加、刪除操作員,修改操作員密碼。

 

5、系統的主要性能指標

5.1、系統的可用性
系統的設計充分考慮了在整個工程環境中的不同因素,以保證在現場安裝調試后立即適
用并進入穩定可靠運行,系統年可用率大于99.9%。

 

5.2、系統的可維護性

系統的硬件、軟件設備便于維護,各部件都具有自檢和聯機診斷校驗的能力。軟件有備
份,便于工程師安裝啟動,應用程序易于擴充,數據庫存取為用戶程序留有接口并提供二次
開發的數據庫資料,支持其他大型數據庫(如SQL Server),可以向以太網數據庫服務器傳
送實時數據,便于用戶自行編制的程序加入系統中運行。

 

5.3、系統的可靠性

系統在工程現場運行具有很高的可靠性,其平均無故障時間 MTBF≥50000 小時。裝置
平均修復時間≤0.5 小時,有效使用壽命≥20 年,年可用率≥99.98%。

 

5.4、系統的容錯能力

軟、硬件設備具有良好的容錯能力,當各軟、硬件功能與數據采集處理系統的通訊出錯,
以及當運行人員或工程師在操作過程中發生一般性錯誤時,均不影響系統的正常運行。對意
外情況引起的故障,系統具備恢復能力。

 

5.5、系統的安全性
正常情況下,硬件和軟件設備的運行均不會危及變電站的安全穩定運行和工作人員的安
全。


5.6、系統的抗電磁干擾能力
系統具有足夠的抗電磁干擾能力,符合 IEC 標準,確保在變電站中的穩定運行。


5.7、系統響應時限指標
熱備用主備機響應時間<10ms
遙控響應時間<2s
遙信響應時間<2s
報警響應時間<1s
遙測變化傳送時間<2s
事故推出畫面時間<2s
畫面調出響應時間<1s
電氣模擬量采集周期<1s
開關量采集周期<1s
SOE 事件順序記錄分辨率(站內) <1ms