DF1800V8系统介绍

DF1800V8集控站·大中型变电站

综合防误监控系统

产 品 介 绍

烟台东方电子信息产业股份有限公司

电力调度自动化事业部

2005年3月

目 录

1. 系统概述 ............................................................................................................................................ 3

1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5.

概述 .................................................................................................................................... 3 系统层次结构 .................................................................................................................... 4 系统软硬件配置 ................................................................................................................ 5 系统结构示意图 ................................................................................................................ 6 系统的先进性 .................................................................................................................... 8 1.5.1. 1.5.2. 1.5.3. 1.5.4. 1.5.5. 1.5.6. 1.5.7. 1.5.8. 1.5.9.

多应用系统一体化支持 ............................................................................................ 8 全分布式多服务器冗余网络构架 ............................................................................ 8 分层全开放系统设计 ................................................................................................ 9 先进图形显示技术的采用 ...................................................................................... 10 丰富的功能自定义工具 .......................................................................................... 10 强大的网络互连特性 .............................................................................................. 11 绘图自动建模建库 .................................................................................................. 12 绘图助理 .................................................................................................................. 12 分层分控思想 .......................................................................................................... 13

1.5.10. 面向间隔对象的设计 .............................................................................................. 13 1.6.

系统主要技术指标 .......................................................................................................... 13 1.6.1. 1.6.2. 1.6.3. 1.6.4.

系统容量 .................................................................................................................. 13 技术指标 .................................................................................................................. 14 可靠性指标 .............................................................................................................. 14 系统安全性指标 ...................................................................................................... 15

2. 综合实时监控(SCADA).................................................................................................................. 17

2.1.

数据采集和处理功能 ...................................................................................................... 17 2.1.1. 2.1.2. 2.1.3. 2.1.4. 2.2.

监视功能 .................................................................................................................. 17 数据采集功能 .......................................................................................................... 18 转发功能 .................................................................................................................. 19 数据处理功能 .......................................................................................................... 19

人机交互功能 .................................................................................................................. 20

1

2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 2.8. 2.9. 2.10. 2.11. 2.12. 2.13. 2.14. 2.15.

遥控和操作闭锁 .............................................................................................................. 21 事项及事故处理 .............................................................................................................. 22 事件顺序记录(SOE) ........................................................................................................ 22 事故追忆及反演功能 ...................................................................................................... 22 系统时钟同步功能 .......................................................................................................... 23 用户可自定义运算功能 .................................................................................................. 23 报表打印功能 .................................................................................................................. 24 安全功能 .......................................................................................................................... 24 网络拓扑和动态着色 ...................................................................................................... 25 典型操作票自定义维护功能 .......................................................................................... 25 运行人员系统操作培训功能 .......................................................................................... 25 系统及设备故障处理指导功能 ...................................................................................... 25 运行值班日志的自动记录及管理 .................................................................................. 26

3. 保护信息管理(SPIM) ...................................................................................................................... 27 4. WEB实时浏览 ................................................................................................................................ 28 5. 电压无功优化控制(VQC) ............................................................................................................... 29

5.1. 5.2. 5.3.

控制策略 .......................................................................................................................... 29 变压器分接头调整应能遵循以下要求 .......................................................................... 30 电容器组的投切操作应能满足以下条件和要求 .......................................................... 30

6. 远程图像监控和保安报警功能(VSAS) ......................................................................................... 32 7. 实时运行管理系统(SMIS) .............................................................................................................. 33

7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 7.5. 7.6. 7.7.

运行管理： ...................................................................................................................... 33 操作管理 .......................................................................................................................... 33 检修管理 .......................................................................................................................... 34 继电保护管理 .................................................................................................................. 34 设备管理 .......................................................................................................................... 34 生产管理 .......................................................................................................................... 35 两票的远方传输 .............................................................................................................. 35

8. 智能操作票及预演培训(OTS) ........................................................................................................ 36

8.1.

概述 .................................................................................................................................. 36

2

8.2. 系统功能 .......................................................................................................................... 36 8.2.1. 8.2.2. 8.2.3. 8.2.4. 8.2.5. 8.2.6. 8.2.7.

智能生成倒闸操作票 .............................................................................................. 36 图形化单步生成操作票 .......................................................................................... 37 模拟演示 .................................................................................................................. 37 培训练习 .................................................................................................................. 37 典型操作票自定义维护 .......................................................................................... 37 操作票的自动传输 .................................................................................................. 38 操作票管理 .............................................................................................................. 38

8.3. 系统特点和性能指标 ...................................................................................................... 38

9. 值班员仿真培训(STS) .................................................................................................................... 40

9.1.

STS软件系统概述 .......................................................................................................... 40 9.1.1. 9.1.2. 9.1.3. 9.1.4. 9.2. 9.3. 9.4. 9.5.

变电站培训仿真基本结构 ...................................................................................... 40 计算机系统软件 ...................................................................................................... 41 支撑平台软件 .......................................................................................................... 41 变电站仿真软件 ...................................................................................................... 41

变电站仿真系统的功能 .................................................................................................. 42 人机界面MMI ................................................................................................................ 43 电力系统模拟PSM ......................................................................................................... 44 电力网络模型 .................................................................................................................. 44 9.5.1. 9.5.2.

电力设备模型 .......................................................................................................... 44 电力系统计算 .......................................................................................................... 45

3

DF1800V8集控站·大中型变电站综合防误监控系统介绍 1. 系统概述

1.1. 概述

DF1800V8是针对集控站、大中型变电站的特点开发的一套综合防误监控系统。它是集实时监控(SCADA)、实时运行管理(SMIS)、智能倒闸操作票及预演培训(OTS)、值班员仿真培训(STS)、五防闭锁(WFBS)、变电站微机保护信息管理（SPIM）、电压无功控制（VQC）、远程图像监控和保安报警（VSAS）、WEB实时浏览、智能故障诊断及决策(TFDS)等应用于一体的计算机监控系统。

DF1800V8计算机监控系统全面面向电力系统设计，总结了我公司十几年的调度计算机监控系统及大中型变电站·集控站监控系统的开发经验，并充分考虑了大中型变电站、集控站自动化系统的不断增长的需求变化。软件支撑平台全面建立在开放的国际工业标准基础上，采用通用商业数据库，支持从支撑平台至功能层的开放，并且能适于不同程度的拓展要求，为系统扩展和第三方系统的互连提供了方便。

DF1800V8利用当代最先进的计算机、网络、控制技术，严格按照软件工程规范及ISO9002的要求设计开发而成，产品融技术先进性与实用性于一体。

技术先进性主要指开放性，DF1800V8的开放体系不仅建立在软硬件支撑平台层，而且运用了软件中间件技术将开放的体系构架延伸到应用平台层甚至用户层，开放的技术使产品更可靠、维护升级更方便、使其与其它系统的互操作更容易、让用户在选型时更自由，有效地消除了依赖性。

技术实用性主要指贴近用户的实际需求设计开发，DF1800V8的跨平台技术、图模一体化技

术、OPENGL图形技术、绘图助理技术（精确连接；自动断线）、分层分控技术、按间隔监控等技术特点都是经过了深入地调研、丰富的工程实践后，总结形成的。

DF1800V8面向集控站，是国内最早的一体化集控站自动化产品，它充分分析了无人值守变电站的集中管理理念，面向集控站设计开发，产品定位明确、特点鲜明、现场丰富。

一般而言，调度、集控站、变电站它们处在运行管理的不同级别上，集控站位于管理层次的

中间位置有其特殊的要求，主要特点表现在采集信息量的数量、类型和控制的方式策略以及运行管理模式上，DF1800v8集控站计算机监控系统总结了集控站的特殊性要求，不仅采集变电站本体的设备状况信息和电网运行参数信息，同时能够做到采集信息的数量和类型极大化扩展，在控制方式上不仅支持集中控制模式同时支持分层分布式控制模式，具有针对集控站特点的挂牌闭锁机制和防误机制。

DF1800V8集控站自动化运行现场十分丰富，充分展示了它的技术先进性、实用性和可靠性。 DF1800V8 也是面向大中型变电站理想的当地监控产品，它功能丰富，图形表现能力强大，保护信息管理与SCADA的无缝结合技术以及基于一套源代码的跨平台解决方案，使其在变电站

3

烟台东方电子信息产业股份有限公司

DF1800V8集控站·大中型变电站综合防误监控系统介绍 当地监控产品中保持了领先的地位。

1.2. 系统层次结构

DF1800V8组成分为以下四个层次：

 第一层：硬件平台层

系统支持各种服务器、工作站、PC机及各种标准网络设备  第二层：操作系统平台

操作系统是应用软件与底层硬件的桥梁，本系统支持各种版本的UNIX操作系统与WINDOWS NT/2000;

 第三层：应用平台层

它包括人机界面、分布式运行管理、数据库操作等中间件接口，应用平台为本系统的应用软件以及与其它系统的互联互通提供了通用的应用接口，使系统的功能扩展更加方便，使企业内部的信息和数据交流具有了可靠的、安全的、高效的统一平台，并使系统的移植、升级和维护的费用大大减少，为电力企业网集成总线（UIB）的建立奠定了坚实的基础。

 第四层：应用软件层

该层包括丰富应用软件模块包括：综合监控（SCADA）、操作票生成与模拟预演（OTS）、值班员仿真培训（STS）、电站实时信息管理（SMIS）、变电站保护信息管理（SPIM）、实时Internet浏览（WEB）、五防闭锁（WFBS）、电压无功控制（VQC）、智能故障诊断及决策(TFDS) 、远程图像监控和保安报警（VSAS）等。

系统采用全分布式体系结构，把各个功能模块分配到系统的各个网络节点上，保证了系统的可扩充性。系统的网络结构为：系统主网采用双局域网结构（分流冗余机制），所有计算机均连接到两个以太网上。

系统主网采用分流/冗余的双网机制。该网连接的节点可以有前置机工作站、实时库和历史库服务器、SCADA工作站、SMIS工作站、OTS/WFBS工作站、STS工作站、保护信息管理工作站

SCADA OTS STS SMIS SPIM WEB WFBS VQC TFDS VSAS 人机界面

分布式运行管理

Unix/Motif、Windows NT/2000 各种服务器、工作站、PC机及网络

数据库

烟台东方电子信息产业股份有限公司

4

DF1800V8集控站·大中型变电站综合防误监控系统介绍 以及其它工作站（WEB浏览服务器、维护工程师工作站、通讯工作站、报表工作站、遥视工作站）等。当两个通信节点间的两个网的状态发生变化时，系统将根据变化后的网络状态重新设置其通信路径。

数据采集部分通信方式可采用双通道冗余方式，支持网络交换机、路由、终端服务器等多种数据采集互连方案；支持串口规约、网络（IP报文）规约方式；在通讯通道上支持网络(光纤、双绞线、同轴电缆等)、专线、载波、微波等多种通信接入方式，保证数据采集通信的可靠性，最大限度地减少由于网络拥挤而产生的通信延迟。

1.3. 系统软硬件配置

DF1800V8系统在软硬件的选择上严格遵循可靠性、先进性、通用性和实用性的原则，系统的软硬件配置完全符合国际工业标准和国家电力工业标准，这样使得DF1800V8系统能够紧密的跟踪国际最新的硬件设备和最新的软件产品。本系统的操作系统和硬件配置为：

 硬件平台: 各种服务器、工作站、PC机及各种标准网络设备;  操作系统内核：POSIX/UNIX操作系统, Windows NT/2000;  网络环境：遵循ISO-OSI七层网络参考模型、TCP/IP;

 窗口：X-WINDOW系统；OSI/MOTIF; Windows 95/98/NT/2000;  图形: OpenGL, X-WINDOW系统, Windows 95/98/NT;  语言：C, C++及C语言系列,FORTRAN，PowerBuilder 5.0;

 数据库: 关系型/SQL/CLIENT-SERVER体系结构, DB2、ORACLE、 Microsoft SQL

或SYBASE等。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

5

DF1800V8集控站·大中型变电站综合防误监控系统介绍

1.4. 系统结构示意图

DF1800V8 集控站计算机监控系统组成示意图

数据库服务器*2 前置/SCADA服务器*2 操作员工作站*2 工程师工作站 保护信息管理工作站

以太网1 以太网2 终端服务器 打印服务器 防 火 墙 以太/光纤收发器 数字切换/MODEM 板 以太/E1转换器 路由器 RTU 其它网段的访问 以串口方式接入受控站信息

以网络方式接入受控站信息

烟台东方电子信息产业股份有限公司

6

DF1800V8集控站·大中型变电站综合防误监控系统介绍

DF1800V8变电站计算机监控系统组成示意图（全以太网方案）

调度、集控站 PSTN 微机五防工作站 监控主机 其它网段的访问 MODEM 路由器 针式打印机 以太网1 以太网2

测控 模块 测控 模块 测控 模块 测控 模块 远动工作站1 MODEM / 数字切换 远动工作站2 以太/现场总线网关 测控 模块 主变部分及 公共部分 测控 模块 保护信息管理工作站 现场总线网上的测控模块 各种保护设备 串口扩展装置 220kV部分 110kV部分

烟台东方电子信息产业股份有限公司

7

DF1800V8集控站·大中型变电站综合防误监控系统介绍

DF1800V8 SS变电站计算机监控系统组成示意图（以太网+现场总线方案）

串口

监控主机 微机五防工作站 保护信息管理工作站 扩展装置 各种其它网段的访问 GPS卫星钟 保护设备 路由器 以太网1 以太网2

与调度、集控中心通信 主处理器单元 切换及MODEM主处理器单元 卫星钟扩展装置 各种智能设备 现场总线网

测控 测控 测控 测控 测控 测控 模块 模块 模块 模块 模块 模块

烟台东方电子信息产业股份有限公司

8

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 1.5. 系统的先进性 1.5.1. 多应用系统一体化支持

DF1800V8计算机监控系统包含了丰富的应用系统，不仅具有针对大中型变电站、集控站的特点而开发的综合实时监控系统(SCADA)，而且还开发了大中型变电站和集控站的实时运行管理(SMIS)、智能倒闸操作票及预演培训(OTS)、值班员仿真培训(STS)、防误闭锁(WFBS)、变电站微机保护信息管理（SPIM）、电压无功控制（VQC）、远程图像监控和保安报警（VSAS）、WEB实时浏览、智能故障诊断及决策(TFDS)等应用，并且对其它厂商的应用系统提供了开放的一体化方案应用支持。

开放式软件支撑平台是一体化系统的基础，它为分布在网络各节点应用提供一致的运行环境和资源管理，并保证系统灵活的可扩性。

DF1800V8是规模可伸缩的系统，适用于大中型变电站和集控站。系统支持各种硬软件平台组合：如，SUN Sparc工作站 和 Solaris操作系统；Compaq工作站 和 Compaq Unix操作系统结合；Alpha工作站 和 WindowsNT结合；Intel系列工作站、PC服务器、PC微机 和 WindowsNT/2000。可以同时跨Unix和Windows操作系统平台，显示了极强的可移植性和应用的适应性。

1.5.2. 全分布式多服务器冗余网络构架

 全分布式软硬件支撑环境

系统主网可采用双局域网结构（双网冗余热备用）全分布式体系结构，不仅在硬件支持上可以采用全分布式的环境，而且还可以把各个功能模块分配到系统的各个网络节点上，访问方式如同使用本机资源一样，保证了系统的可扩充性。系统采用了资源优化的实时库客户/服务器机制。实时库的客户/服务器机制具有以下明显优势：

A.客户机为了监视一幅画面，不必装有所有厂站的全部数据；客户机为了监视一幅画面，更加不必进行全套SCADA处理；每台客户机的实时库配置应该至少小于或等于实时服务器；

B.客户机网络通信带宽需求低，网络刷新数据按需提供，系统主网熟数据网段数据流量降至最低；客户机的网络通信仅限于来自服务器的一幅画面数据；这样极低的通信需求，支持客户机连接于各种广域串口网，如：远程工作站。

实时库的客户/服务器机制具有以下先进技术的支持：  节点透明的实时库分布式访问；

 通用软总线（含SQL）接口，提供规范开放的访问服务；  支持延伸至本局域网之外的客户机透明访问；  客户机一幅画面的数据可来自不同节点的各种实时库；

烟台东方电子信息产业股份有限公司

8

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍  过死区传送的优化机制，将数据刷新流量降至最低；  支持功能分布的多类型服务器多客户方式

多服务器体系结构的采用实现了真正的功能分布。大型计算机监控系统从集中式到节点分布式，从节点分布式到客户/服务器体系结构，每一步台阶都是技术发展的必然。客户/服务器体系结构的先进性在于其保有集中式服务器强大的服务处理能力，又具有节点分布式系统的优点，将对服务器的共享有效地延拓至所有网络节点。

系统全分布的总体设计的大型计算机监控系统具有如下特征:  系统功能按需分布；功能任务多种组合方式；

 系统配置的可伸缩性，以便支持不同投资和应用规模的需求；

 系统硬件配置组合分步实施，软件功能模块可在配置少时相对集中，配置增加

时相对分散组态。

 各网络节点机资源配置基本均等。

DF1800V8是严格按照客户/服务器体系结构来实现的。支持多种服务器方式，如：SCADA实时数据服务器，历史数据服务器，描述库服务器，其它应用服务器或第三方应用系统服务器等，在系统中可分布在各个的节点上，也可组合在一起驻留在一个节点上。如历史数据服务器和描述库服务器，它们可分别为不同的客户端功能模块提供服务，也可为同一客户端功能模块服务。电子报表节点在制表时是描述库服务器的客户，在打印表格时又成为历史数据服务器的客户。MMI节点往往在执行各种丰富多样的功能任务时，不时变换着成为几乎所有服务器的客户。

 支持同类型服务器多配置热冷备用方式

系统服务器时刻监视网络和各节点计算机的安全报文，从而保证双网络可以进行无扰动切换。对数据库的修改，无论来自应用程序的访问，还是来自任何工作站上用人机交互访问界面修改数据库，系统均自动维护主数据库和备用数据库的一致性。

1.5.3. 分层全开放系统设计

开放性是东方电子公司在90年代初就特别强调的系统设计思想。到目前为止，我们的系统开放设计走过了从系统软硬件环境的开放，到软件支撑平台的开放，最后到应用功能的开放。

系统运行软硬件环境符合开放的工业标准。操作系统采用成熟的符合国际工业标准的实时、多用户、多任务纯WINDOWS NT/2000和POSIX/UNIX操作系统；网络通讯协议采用严格遵循国际通讯标准的TCP/IP等协议；图形界面采用业内最为规范和开放的WINDOWS风格，并增强了跨平台3D图形开发OpenGL技术；数据库采用开放式标准的分布体系结构Open Client/Server客户/服务器模式，系统的数据通讯采用标准商用多路串口卡（节点模式）、网络通讯/终端服务器（网络模式）、路由器和交换机模式，系统的设计强调各个环节的全部开放。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

9

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 软件支撑平台从整个系统的角度（而非功能模块）定义了若干层，规范了明确的接口，在相应的层面上有平台级的通用层面，有具体针对应用功能的接口规范。它包含了网络、数据库、人机界面、系统应用的核心技术。它不仅仅带给系统一个坚实的应用内核，同时也为系统的拓展提供了良好的接口规范。

系统将软件支撑平台的开放持续延拓至应用功能层。也就是说，应用功能不开放，环境及软件支撑平台的开放将只体现在系统开发级，如移植、集成和二次开发，开放没有达到用户层。在本系统中，即使增加某些功能需要增加特殊的数据库表或对象属性域来支持，用户也可以不修改原系统的任何程序，自己增加所需要的功能。应用总是在发展，功能需求没有穷尽，开放的用户功能可扩充性是系统持续发展的解决方案，这也是用户选择监控系统的一个新思路。以往，开发厂家和客户都碰到过临时增加应用功能，系统健壮性受到严重威胁的情况，厂家在增加功能时，需要改动系统核心数据结构，按分层开放设计思想实现的DF1800V8系统，使厂家和用户共享系统开放性的成果。

1.5.4. 先进图形显示技术的采用

 在业内率先采用了三维高级图形OpenGL技术，跨平台图形环境；  客户化动画设计支持技术；  数据库所有对象可上图形画面；

 全网图形库自动保证在线和离线节点的一致性维护。

1.5.5. 丰富的功能自定义工具

 DB自定义及浏览工具

用户可为系统已有库表或新增库表自行定义喜爱的维护界面。DB界面自定义工具的设计能力全面灵活，并且使用简单，几分钟即可完成一个表的界面。设计工具具有如下主要功能：

 二维表窗口布局定义  窗口页面设计  层次布局定义

 字段交互方式定义：键盘字符，菜单，是/否选择等。  数据库表模式及列模式定义 支持数据库扩展，包括：  增加新表  增加新列

 用户高级计算和控制语言

 支持灵活的功能扩展，

 处理能力可与通用高级编程语言媲美；

烟台东方电子信息产业股份有限公司

10

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍  处理对象直接针对监控对象和电力对象，简化编程；  鼠标操作的交互编程界面，编程友好；

 与今后发展接轨，支持各种全自动的遥控遥调序列控制；  系统任务配置管理工具

系统任务配置管理工具用来配置管理已有或新增系统任务。分布式系统配置模型存储在数据库中，每个节点都有一个拷贝，局域网上的新增节点能自动得到一个最新拷贝。 每个节点上的拷贝必须时刻保持一致，以保证分布式系统的正确运行状态。分布式任务的控制（切换，启动， 停止）由系统在线管理自动进行，或由系统任务配置管理工具人工请求进行。

任务自动启动支持多种方式：  守护  定时  实时间隔

系统监视工具，监视对象有：  节点  任务  网络  主/备机  报文

1.5.6. 强大的网络互连特性

本系统的设计已考虑将其作为快速发展的电力企业网的重要成员及与其它成员互连的各种网络互连通讯构架模式。

本系统的分层开放设计模式重要性之一在于，在对实时DB与历史DB的包装下，所有外层的（网络及节点）数据通信接口均为逻辑应用接口，具有统一的接口模式。客户端亦具有应用层上的统一的请求接口模式、SQL访问接口模式。这样对外部的系统网络互连通讯均体现应用级的所见即所得的开放效应。

 数采网互连及系统内通讯

 支持与各种串口规约的RTU的通讯，也支持各种网络在TCP/IP走各种规约的

方式；

 对各节点主机与各任务工作站的网络数据收发；  各类网络互连通信接口（网络/串行通信）

 支持通过交换机、路由器、终端服务器与网调、省调、地调、变电站等进行计

算机网络通信的功能。

 由WEB服务器作为网络路由，实现与各种MIS系统的双向数据通信。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

11

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍  通道上支持网络（光纤、细缆、粗缆、双绞线）、电话拨号网络(专线)、载波、

无线网(微波)等多种通讯接入方式。

 与其它局域网的互连

通过交换机、路由器、网关方式与其它局域网的互连。包括与微机保护系统、电能量计费系统、SMIS系统及其它功能子系统等

 与广域网互连

 X.25、PPP、SLIP配置成远程工作站的方式；  WEB浏览方式；  远程诊断和维护方式。  转发通信服务

应用于与模拟屏、大屏幕投影系统、MIS系统、信息主干网、下级操作系统，以及上级调度系统等电力企业网上各类应用的数据转发通信。其特点是：

 统一的Microsoft SQL或SYBASE参数库/表定义、修改模式；

 自定义通信级：是采用全数据通信或部分数据通信；是采用数据串行通信或网

络通信机制；各通讯组的目的地址；

 统一的客户通信进程，可分布运行于网上任一节点。

1.5.7. 绘图自动建模建库

只要把系统的一次主接线图作好，就可以根据电力设备之间的连接关系把系统的网络模型建立好，作图和建库是同步进行的，这样既可以提高工作效率，有可以减少参数输入中的错误，图形上每一个图元都是动态的，都同数据库联系在一起的，全部一次主接线图生成完后，可以在线完成拓扑着色，每个电力设备的带电与否可以通过电力设备的颜色加以区分， ● 以绘图为先导，自动实现电力设备建库，并自动标注量测；

● 通过图元几何连接，自动建立电力设备之间的电气连接关系，并以图形或列表显示

连接合理性；

● 一体化的数据库，包含SCADA库，EMS/DTS库，设备管理库和智能操作票库；

1.5.8. 绘图助理

图模一体化的绘图包对于电力对象，提供下列自动助理功能； （a）精确连接

在人工绘图中，当绘制的电力设备连接不好时，如连接线不正、连接线出头或有缝隙，绘图包将自动判断出并予以光滑连接。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

12

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 （b）自动断线

在电力设备绘图中，由于开关和刀闸之间的连线需分段绘制，使电力设备的绘图比传统的SCADA图大为烦琐。本系统自动断线功能保证用户用传统方法绘制电力设备图；即，绘图包自动将用户绘制的整条线在开关和刀闸处断开，大大简化电力设备图绘制。

1.5.9. 分层分控思想

分层分控模式的出现是电力市场发展的必然结果，它采用集中管理，区域控制的策略来建设集控群系统，信息全部集中到总控系统，同时相应的信息分布冗余存储在每个分控站当中，控制操作主要由分控层来进行，实现多个变电站、集控站之间的协制和优化分配控制。

1.5.10. 面向间隔对象的设计

采用面向电力间隔的设计，每一个间隔里包含属于这个间隔所有图形、遥测、遥信、报警、事项等信息量。操作间隔内设备只能在此间隔的间隔图内实现。这种设计使值班人员可以全面的研究某一间隔，可以方便地查看间隔的全量（而不受其他间隔的影响）而采取相应的措施。面向间隔的设计是面向对象设计的进一步延伸。

1.6. 系统主要技术指标

本系统是按可伸所缩要求设计的, 采集和数据库的容量在设计上无, 仅取决于客户所购置的设备的容量和能力。

1.6.1. 系统容量

 遥信  遥测  电度  遥控  计算点

不限 不限 不限 不限 不限 不限 不限 不限 不限 不限

13

 事故追忆  SOE  画面  曲线

 采集RTU个数

烟台东方电子信息产业股份有限公司

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍  串口采集通信波特率 通常大于9600

1.6.2. 技术指标

 主备切换时间

< 25秒

热备用主备机切换时间

< 10毫秒

 系统时钟同步精确度

稳定性: < +1.0E-6 (25+5 C) 时间基准

:

< +1毫秒

 SOE分辨率

站内: < 2毫秒 站间:

< 10毫秒

 遥测量

综合误差 < 1.5% 遥测合格率

> 99.9%

重要遥测传送时间

≤3 S

 开关量

遥信变位传送时间 < 2 S 遥控, 遥调传送时间 < 3 S 遥信正确率

100 %

遥控, 遥调正确率 100%

遥控拒动率

0%

 屏幕显示

画面调用响应时间 :

90%画面

≤1.5s 其它

≤ 2s

分辨率

1280 x 1024 >= 256色

汉字显示(包括矢量字库)

国标一,二级字库  以太网误码率

< 10E-5  模拟屏数据更新周期

<3s

1.6.3. 可靠性指标

 平均无故障运行时间MTBF

. 计算机监控系统 >25000小时 . 主机(含磁盘) >50000小时 . 操作员工作站

>40000小时 . 其它计算机设备

>30000小时

烟台东方电子信息产业股份有限公司

14

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍  可维护平均修复时间MTTR <1小时  计算机监控系统可利用率

>99.9%

1.6.4. 系统安全性指标

烟台东方电子信息产业股份有限公司

15

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 CPU负载(运行标准软件)

正常状态下 < 30% 事故情况下10秒钟

< 60% 在任一个5分钟内，磁盘的平均使用率

<40%

烟台东方电子信息产业股份有限公司

16





DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 2. 综合实时监控(SCADA)

综合实时监控(SCADA)是其它应用系统的重要基础, 它为整个自动化综合监控提供数据来源和监视控制操作的手段。它的基础地位和重要性要求其具备强大的处理能力、高安全性和可用性。因此，本系统的关键节点（任务）均可采用冗余配置（如数据采集，数据处理和实时库服务器，历史数据库服务器）。系统具有硬件设备和软件任务模块的运行自监视功能，能够自动通过热备用切换等机制保证基本系统的正常运行。

2.1. 数据采集和处理功能

系统可采用PC机或工作站作为前置数采硬件平台，可通过点对点的串口方式接入受控站或RTU/LCU数据，也可通过网络方式（支持在TCP/IP协议层之上实现各种规约报文）直接接入受控站或RTU/LCU数据；具备较强的数采通讯和处理能力。

2.1.1. 监视功能

 系统配置画面可直观显示系统各模块运行状态和网络通讯状态，如用图形方式显示

自动化系统各设备的配置和连接，并应用不同的颜色或动画表示出设备状态的变化，如设备处于脱机或联机，通过通道处于故障或正常等；  各厂站通讯原码监视，显示报文格式数据；

显示有三种方式  通讯内存信息  按循环规约方式  按问答规约方式

 对数据采集子系统配置库进行管理，如：插入、删除、修改、显示；  由Sybase数据库下载到数采节点的通道参数和厂站参数；  以厂站为单位分类组织的远动信息监视：遥测、遥信、电度；  厂站的SOE数据和通道事项；  通道状态监视；  RTU配置

SCI配置：板类型、死区值等。 N4F配置：模块地址，压缩因子等

 召唤Sybase数据库数采节点的所有参数或某项参数；

烟台东方电子信息产业股份有限公司

17

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 2.1.2. 数据采集功能

数据采集功能是SCADA系统与电力系统对象的直接接口。它通过与RTU(LCU)设备的通讯实现对电网实时运行信息采集，将实时数据提供给各应用子系统的实时数据库，并按照应用子系统所下达的命令实现对远方站或本变电站的调节和控制功能。数据采集作为系统数据源的关键地位，要求其具有高度的可靠性和强大的信息处理能力。

本系统具有多种数据采集方式：可采用通讯服务器和终端服务器作为数采通讯部件，与数采子系统通过串口连接；也可采用路由器或网络交换机作为数采通讯部件，在TCP/IP协议层之上实现各种远动规约。

本系统采用多种通讯部件互为备用和相结合的方式，通讯服务器不仅支持RS232等基本串口标准，还全面支持TCP/IP，PPP，SLIP等，保证了通讯部件技术的先进性；网络互连部件为各网络系统提供快速及可靠的连接，主要的网络互连部件有：网桥、路由器和交换机。

本系统还可采用数据采集网的方式，网络构架除系统主网外，提供了数据采集网方式，用来连接数采子系统节点机与通讯服务器。这种方案一方面将采集数据与主网隔离，避免了主网的数据通讯拥挤，另外也大大的增强了采集数据通讯传输带宽，保证了通讯的实时性。

主要的通讯功能有：

 支持各种类型通讯规约的RTU通讯（包括CDT、Polling方式常用规约，如部颁CDT

规约、SC1801、DNP3.0、IEC870-5-101、u4F等）；支持网络路由和交换机方式，在TCP/IP协议上走各种通讯规约的方式。

 支持全双工方式通讯，传输速率300，600，1200，2400，4800，9600bps可选；支

持网络交换机通讯数据采集，传输速率10Mbps/100Mbps；支持网络路由数据采集，传输速率19.2kbps、2Mbps等；

 高速数字通道的传输速率在系统设计上无，主要取决于所购置的采集通讯服务

器部件的技术指标。

 能够接收处理不同格式的遥测量，遥信量，电度量，并处理为系统要求的统一格式。  能够接收处理RTU/LCU记录的SOE事件信息。  能实现对RTU/LCU的遥控、遥调等下行信息。

 可以单通道或双通道方式收发同一RTU/LCU数据，双通道工作时，可各自使用不

同通信模式（数字或模拟通信），并能根据通道状态判优切换主/备通道。  支持一点多址方式通讯。

 后台数据库通过逻辑站的概念，支持远方站重组。例如：多台RTU传送同一厂站

的信息时，可将这几个RTU的信息，组成一个逻辑站，在多级站传输情况下，可将某中间站传来的本来属于多个厂站的信息分离成多个逻辑站。  可接收同步/异步通道信号。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

18

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍  具有对通讯过程监视诊断，统计通道停运时间。  能在线关闭和打开指定通道，可动态复位通讯口。  具有与GPS时钟接口。

 以厂站为单位分类组织实时数据：

遥测量（模拟量）：带符号二进制数。 遥信量（数据量）。 电度量 （脉冲累计量）。

事件顺序记录 （SOE）：在数采库内循环记录。

数采子系统冗余配置，热备用方式工作，由系统运行管理监视其运行状态，支持手动或自动切换功能。

2.1.3. 转发功能

系统接收到的数据在很多情况下要部分向上级调度、MIS网等转发。本系统提供多种转发方式，可以设的转发工作站，可以设置为通道转发，也可设置为网络转发。对转发哪些数据、转发到什么地方、转发速率等均可任意设置。

2.1.4. 数据处理功能

 遥信处理

 变压器档位遥信信号转变为遥测量上屏，仪表/数值多种画面显示；

 旁路替代处理，当线路检修旁路带路时：操作员可通过对检修线路进行带路操

作，将旁路有功，无功等代替检修线路的值；  开关量人工置数及挂接地线；  开关动次数统计；

 对检修和不可用状态的开关进行屏蔽（告警和遥控操作）；

 根据事故总信号是否动作，对开关作出事故跳闸或人工拉闸的告警，在没有事

故总信号时，可根据相关保护等进行判断。开关事故调闸到指定次数，给出需要检修的提示。

 遥测处理

 数字滤波，规定数据的最大合法值和最小合法值，当数据超出范围时，

视为不合格数据被滤掉；

 零飘处理：规定数据的零值范围，当数据处于该范围内时，视为零值；  跳变滤波，规定数据的相邻两桢的最大跳变量，当数据一次跳变超量时视为不

合格数据被滤掉；

 YC在开关分时归零处理，线路开关断开时，系统可自动判断线路YC值合理性，

将其归零；

19

烟台东方电子信息产业股份有限公司

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍  各类虚拟点计算/统计/控制；  模拟量人工置数；

 完成连续模拟量输出记录，遥测类曲线；  电量处理

 接收并处理RTU发送的实测脉冲计数值；

 对有关有功、无功功率进行积分累计生成电度量值。包括送电、受电累计；  调度员人工设置电度量值；

 能按峰、谷、平时段处理电度量, 峰谷时段可定义选择；  日总供电量、网供电量和网损计算；

 对累计的各种时段的电量进行日、月、年统计计算；  对累计的各种时段的电量按不同费率进行电费的计算；  统计计算功能

 系统及各厂站有功功率总加、无功功率总加、电度量总加；  电压合格率、频率越限时间累计计算；

 采用触发机制，完成日、月、年负荷峰谷值、平均值和负荷率计算；  利用实测值计算出用户需要的各种值, 如功率因数, 发电出力, 用电负荷, 交换

功率等；

 能实时计算总加负荷的超欠情况, 并计算超欠值占计划值的百分比, 用电负荷

指标可任意设置时段；

 安全天数自动计算功能(仅输入安全天数起始日期, 即可显示显示当前安全天

数)；

 能正确统计RTU月停运时间， 停运次数及动作率；  能正确统计遥控, 遥调次数和动作率；  根据用户提供的各种公式进行计算；

 电容器的投切率计算：根据计算公式实现对电容器的日、月、年的投切率；

2.2. 人机交互功能

统一的X窗口/MOTIF或Windows风格。  可显示画面类型：

厂站接线图、网络潮流图、负荷曲线图、频率曲线图、系统总控、I、P、Q、V曲线图(历史/实时)、动态棒图、全网系统图窗、棒图越限域对比色彩刷新、实时/历史数据报表、事项追忆重演曲线图、地理位置图、系统配置图、系统工况图、主机资源图（CPU负荷、磁盘使用率等）、通道工况图、实时事项弹出、报表修改、用户自定义各类画面等；

国家标准一,二级字库汉字、多种矢量汉字；  显示内容

烟台东方电子信息产业股份有限公司

20

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍  遥测、遥信（开关、刀闸、保护信号、变压器挡位信号等）、电度量、频率、

系统实时或置入的数据和状态、计算处理量（功率总加，电度量总加，峰、谷、平电电量累计值。计划负荷与实际负荷的差值、功率因数，奖罚电量等），时间等；

 全开放显示对象： 实时数据库所有对象的任何字段均可上画面显示, 如: 越限

值, 对象名, 开关跳闸次数, 主机CPU负荷, 主机磁盘占用率, 网络状态，通道状态及用户增加的任何字段；

 显示图素类型

 各种静态图素;

 常用电力对象动态图素: YC, YX , KWH, 潮流等, YC量显示位数可定义;  开放式动态图素设计: 本系统支持的每一种静态图素或图片, 都可由用户设计

为动态图素。动态图素可按用户的设计以颜色，大小， 位置， 旋转角度，改换图片，改换字串等多种方式表达动态数据的值。

 操作类型

 调图方式有热点、菜单、图名三种;  各显示器可显示不同的画面;  可以在线进行报表数据修改;

 可以在线修改实时数据库和历史数据库;  能进行用电计划负荷的设置与修改;  模拟屏不下位操作。

操作员执行的所有操作都严格受到权限的控制，没有相应操作权限的操作员无法执行相应的操作。系统提供的主要调度员操作有：挂牌操作、挂接地线、拉闸开始、拉闸结束、限电开始、限电结束、选择检修区、检修开始、检修结束、停止告警、恢复告警、代路操作、遥控操作、升降操作、批量遥控、保电开始、保电结束、人工置数、人工变位、设置清除、保护装置投切、保护定值整定。

2.3. 遥控和操作闭锁

 可对各厂站RTU接入的断路器及隔离开关正确控制；  可对有载调压变压器分接头调节；

 可对其他可控点进行控制（隔离开关，高频自发信起动，距离保护闭锁复归等）；  控制时综合检查各种防误条件，具有严格的防误闭锁功能；  遥控和遥调具备操作坐席、操作员权限设置；

 操作使用对话框进行，安全可靠。每个操作步骤可自定义时限；  控制功能可增加异坐席（如主调度席）认可机构；  每个操作步骤系统自动记录；

烟台东方电子信息产业股份有限公司

21

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍  高级用户控制语言定义的控制序列命令，用户可根据具体需要定义用户控制过程来

控制遥控过程，控制序列可人工执行。

2.4. 事项及事故处理

 系统具有完善的报警机制，事故时可自动调图、事项打印、声光或语音报警等；  可根据RTU发送的事故总信号，保护信号和相应的模拟量，或线路有关刀闸状态

区别事故信息与正常变位信息，可保存事故信息并随时打印存档；

 具有事故预告信号，无人值守变电站各类信号（如油温，UPS失电，保护信号，等）

的处理功能，能对这类信号的异常情况进行监视；

 电话自动拨号告警，系统可根据设置，由某类异常信号触发拨号报警；  事项实时打印功能；  报警确认功能。

系统出现报警信息后，调度员需进行人工确认，以表示以发现该报警，确认后的报警不在显示，确认人的姓名、及确认时间等系统自动记录。

2.5. 事件顺序记录(SOE)

事件顺序记录以毫秒级时标记录线路开关或继电保护的动作, 它们由厂站设备形成, 传送至主站。主站将接收到的事件顺序记录保存在历史事件库中。本系统提供的历史事件浏览工具可用来按照时间顺序显示或打印事件顺序记录， 供调度人员按照设备动作的顺序分析系统的事故。

2.6. 事故追忆及反演功能

对开关跳闸等事故，系统提供追忆功能，事故追忆功能在电力系统发生事故后启动，事故追忆信息是调度员分析事故前后电网状态的有效方法。

 系统事故状态的存储和记录 本系统存储和记录以下数据：  采集数据的快照断面  趋势数据  状态变化的数据

追忆时间为事故前后共12分钟，事故前或后各多长时间用户可随意定义。追忆按照实际发生的触发条件记录存储。追忆对象支持整个电力系统实时状态。

 事故追忆的启动 追忆启动源：

烟台东方电子信息产业股份有限公司

22

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍  追忆启动条件（触发条件）支持任意个YC和YX对象组成的复杂算术及逻辑条

件；

 调度员的命令。  事故重演

事故重演的人机界面支持用户下列定义：  选择事故画面；  选择事故触发条件；

 设定重演的速度（快放或慢放）；  设定重演的起始时间；

 随时暂停正在进行的事故重演，并可继续进行，或重新开始其他事故重演； 选择事故分析对象按时间段打印。

2.7. 系统时钟同步功能

系统的监控和管理部分可接受全球卫星定位系统(GPS)的标准授时信号，系统具有时钟同步网络传输校正措施，可保证时钟同步率达到精确度要求，当GPS故障时，可利用与调度中心的时钟同步来校正。

  

GPS时钟系统对时; 系统全网时钟同步; 数采机按周期与RTU对时;

2.8. 用户可自定义运算功能

不论我们现在的应用程序的功能如何的多而全，我们也无法包容用户未来所有的需求。随着用户业务和需求的扩展，用户需要在原有的系统上增加新的功能，而又不影响原有系统的运行。因此，我们提供强大的面向用户的高级计算处理环境，使用户方便地任意增加新的功能。不用考虑运行环境、各个程序之间的联系，只需考虑所要增加的新功能本身。高级计算处理环境提供的语言是一种功能强大的、直观的高级表达，它所计算处理的对象直接选自实时数据库， 使增加新功能变成了一种轻松的工作。利用用户控制语言，用户可自定义运算过程，对系统中所出现的所有实际点和虚拟点进行相关处理计算，该语言强大的处理功能使得复杂的用户计算显得异常简单和灵活。

高级计算处理环境提供的语言主要包括以下主要功能：  加、减、乘、除、幂运算  三角函数、LOG函数  逻辑运算、位操作  系统时钟  条件判断

烟台东方电子信息产业股份有限公司

23

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍  循环语句  自定义过程调用  返回语句  函数调用  数据库操作语句 用户变量启动方式有：  间隔  定时  事件

2.9. 报表打印功能

 报表生成

 可生成各种格式灵活的报表, 并可在表中插图, 如曲线, 棒图, 饼图及其它图形;  具有灵活的报表处理功能, 可进行表格内的各种数算, 运算公式可在线设

置和修改;

 可在报表上对报表数据进行修改。由电子表格计算出的量，当分量改变时，计

算后的量也相应改变。

 报表打印

 定点打印日、月报表、操作记录，打印时间可调整设定。  召唤打印实时和历史报表  事项打印

 实时打印各种电网事项和系统事项  召唤打印历史事项（分时段、分类）。  其他

 实时和召唤打印各种操作记录（分时段、分类）。  管理信息图表  各类统计表  具有拷屏功能

2.10. 安全功能

 工作模式

所有的系统操作员能根据需要被赋予某些特性。这些特性规定操作员对系统中各种业务活动的使用范围，如用户名、口令字、用户组、节点名、操作权及操作范围等。使用统一的Microsoft SQL或SYBASE DB表GUI风格定义的操作员权限表和实时事项表。权限表中对操作员的操作权限以及实时事项表中该用户要求的实时事项信息/报警选择进行实际定义。

24

烟台东方电子信息产业股份有限公司

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 操作权限特性：改历史数据、存图、改参数、置YC、置YX、控盘、控RTU、光字牌、安全级等；实时事项信息/报警选择特性：YX、YC、保护、操作、系统等：

 模式1可执行所有操作  模式2调度操作  模式3系统管理  模式4无修改权操作  模式5自行定义  安全功能

 操作员在坐席上的登录需要身份认证。

 操作员的任何操作（遥控、人工置数、修改数据参数、修改历史数据等）均要

经过人员与坐席的双重权限认证。  系统对每一个重要操作均可形成操作记录。

2.11. 网络拓扑和动态着色

网络拓扑作为电网分析软件的基础， 其程序存在于 EMS/DTS/DMS 等诸应用软件中。本系统在 SCADA 中纳入网络拓扑程序。 它建立电力系统的网络模型，并根据 SCADA 系统采集的遥信， 对网络进行分析。 判断设备的电气连接状态。网络动态着色根据网络拓扑得出的设备状态信息，以各种颜色直观地显示出设备的电气连接状态（带电或不带电，连接岛）。

2.12. 典型操作票自定义维护功能

系统提供了典型票定义的方式。用户可将电力系统常用的操作相对规范操作票定义为典型票，每次生成操作票时，将典型票调出，捎加修改，即可生成一张正式的操作票，系统提供的典型票输入工具，灵活，操作简单，只需少量键盘操作即可将典型票输入。

2.13. 运行人员系统操作培训功能

系统提供一完善的培训环境，用户可在此进行各种模拟操作（例如查看实时数据、挂接地符、遥控、遥调等操作）而不对系统正常运行造成任何影响。模拟操作界面效果完全类似与实际操作，但象遥控等信息并不下发至变电站。

2.14. 系统及设备故障处理指导功能

系统运行中由于人为误操作、意外事故等种种原因会引起系统运行出现运行故障，本系统提供了完善的故障处理指导功能，用户根据系统提示和相关的帮助信息，可较容易发现故障点和故障原因。对快速解决问题，保证系统安全、可靠运行提供良好的保障。除此之外，

烟台东方电子信息产业股份有限公司

25

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 对(变)电站设备运行故障也能给出一定故障原因分析和一定的故障处理方法，指导内容和方式可以自定义维护。

2.15. 运行值班日志的自动记录及管理

提供一个可定义的和可裁减的运行值班日志的自动记录及管理模块，运行人员可在少量输入文字或不输入文字的情况下，完成正副值班记录和各种管理功能。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

26

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 3. 保护信息管理(SPIM)

系统可集中处理和监视保护设备信息，可以直接接收或通过保护通讯管理机接收各种微机保护装置的保护动作信号、重合闸信号、保护运行监视信号、保护定值及组别、事件报告、故障录波等保护信息，并可将上述信息转发给实时监控SCADA。

可以在一次接线图上查看保护定值、测量值等信息，并可根据需要进行定值修改（必须有相应的权限），提供各种上传方式将保护信息送到上级管理部门，可用图形表示各变电站中的各套保护设备的投切情况、整定值、压板位置等信息。

保护设备的信息管理可以通过设立专用保护管理工作站实现，并可以配置单独的保护信息采集网，信息的采集、处理以及各种操作均在管理工作站上实现，并可将相关信息转发给SCADA系统或直接上传给上级保护管理部门。

保护信息也可以直接由SCADA系统采集并将相关信息显示在SCADA的人机界面中，并通过SCADA的人机界面实现对保护设备的各种操作， SCADA系统也可以将保护信息按照远动规约的格式上传到上级集控中心或调度部门。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

27

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 4. WEB实时浏览

本系统中可配置WEB服务器提供WEB主页实时画面公布。（包括MIS网）上的客户机采用通用的Internet 浏览方式调用实时画面；这种方式使得上的人机工作站上无须任何专用程序支持，并且实时画面的修改更新均由WEB服务器在实时网上自动得到同步更新，真正实现免维护。

Web浏览子系统具有以下功能：

 图形显示功能： 实时接线图、曲线、棒图、表图、趋势曲线的实时监测显示。  数据动态查询功能：设备参数、遥测遥信属性、历史事项的查询；  报警事项的实时显示；

 前置机界面的WEB显示：远程通道收发数据监视；  拓扑着色；

 完整全面的图形操作功能；

 用户自定义WEB调图列表（类似于资源管理器）。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

28

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 5. 电压无功优化控制(VQC)

按照系统的电压情况和电容器、电抗器、有载调压变压器分接头、静止无功补偿器、调相机的配置情况。自动调整系统的电压水平和无功潮流的分布，达到稳定电压和把无功功率的潮流分布控制在预先规定的范围之内的目的。

5.1. 控制策略

根据变电站当前的运行方式，利用实时监测的电压和无功两个判别量构成变电站综合自动控制策略，综合逻辑判据是基于给出的固定电压和固定无功的上下限特性把电压和无功平面分割为9个控制区，如下图所示。

Q下限 U Q上限

5 4 3 U上限 6 9 2 U下限 7 8 1 Q

图 固定电压和无功边界特性的控制分割区

根据实时电压和无功在电压和无功控制平面上所处位置建立相应的控制逻辑规则。其中电压上下限由该变电站运行要求所规定，装置应把电压（U）控制在上下限之间（为合格范围），无功（Q）的上下限之差应大于一组电容器的容量，调节策略见表1。

表一 固定电压和无功边界特性的控制分 割区和基本控制策略

烟台东方电子信息产业股份有限公司

29

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 分割 区号 1 电压和无功状态 基本控制策略 电压越下限 无功越上限 先投电容器 如电压越上 限则降压 2 3 电压合格 无功越上限 电压越上限 无功越上限 投电容器 先降压，如无功仍越上限投电容器 4 5 电压越上限 电压越上限 无功越下限 分接头下调，降压 先切电容器，如电压仍越下限则升压 切电容器 6 7 8 9

电压合格 无功越下限 电压越下限 无功越下限 电压越下限 电压和无功均在要求范围 先升压，如无功仍越下限，切电容器 分接头上调，升压 无需调节 5.2. 变压器分接头调整应能遵循以下要求

(1)多台主变压器并列运行时必须保证同步调档，且并列运行的各主变压器必须处于同一档位时才能参加调档，并列运行的主变压器调档时必须同时升降。

(2)确保有载调压分级进行，每次只能调一档，前后两次调档应有一定的延时。 (3)档位上下限应有限位措施。

(4)人工闭锁或主变压器保护动作后应闭锁调档。

(5)调档命令发出后要进行校验，发现拒动或滑档应闭锁调档机构。 (6)变压器过负荷时应自动闭锁调压功能。

5.3. 电容器组的投切操作应能满足以下条件和要求

(1)电容器组的投切应实行轮换原则，即保证最先投入者最先切除，最先切除的最先投

烟台东方电子信息产业股份有限公司

30

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 入。

(2)电容器组轮换投切应考虑运行方式的影响，当多台主变压器既有关联又有性时，应各自投入本身所带的电容器组。

(3)人工投切的电容器组也应参加排队。

(4)变电站低压母线电压过高或过低时应闭锁电容器组的投切。 (5)电容器检修或保护动作时应将电容器组投切闭锁。 电压无功综合控制的闭锁

为了使电压无功综合控制装置能够做到安全、可靠地运行，除了考虑它的控制条件外，还应考虑它的控制条件，即在某种条件下，应能闭锁电压无功综合控制装置，使其不致动作。这些操作包括：

(1)主变压器发生故障或事故。 (2)电容器故障。

(3)补偿电容本身或回路装置发生故障或事故，则应闭锁相应电容器组的控制回路。 (4)主变压器或电力电容正常退出操作时，闭锁该台主变压器或电力电容器控制装置。 (5)每次发出动作命令后进行校验，若装置拒动则应闭锁。 (6)母线电压太低时应闭锁调压功能。

(7)变压器档位已到达上下限、主变压器分接头日调节次数已达上限、电容器日投切次数已达上限、上一次动作后延时未到时均应将闭锁。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

31

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 6. 远程图像监控和保安报警功能(VSAS)

随着电力系统通信网络的全面改造，各变电站采用高科技手段实施\"五遥\"（遥测、遥信、遥控、遥调、遥视）监控的技术基础已经逐步建立。通过在电力调度中心、集控中心建立全功能（\"五遥\"）监控中心，可以对各变电站、通讯站的有关数据、环境参量、图像进行监视和控制，实时、直接地了解和掌握各个变电站、通讯站的全面情况，并及时对发生的情况做出反应。

对于集控中心的调度人员而言，经常要对各个变电站开关进行遥控操作，但实际命令是否执行下去、执行的是否正确、开关拒不执行的原因往往很难判断，这时候对与该开关以及其相关量的“遥视”信息进行分析就能帮助调度员很快作出判断。“遥视”功能还能在变电站发生事故时，自动启停录象设备，实现事故时图像的自动记忆，捕捉现场发生事故过程的相关记录，以获得分析事故的所需的宝贵资料。图像监控系统还可以同防火保安等设备互动，并设有报警联动措施，真正实现变电站的无人值班。

我公司自行开发研制的变电站遥视警戒系统构筑在DF1800V8通用平台之上，与其它应用子系统一体化设计，实现了无缝结合，该系统采用嵌入式网络视频服务器，对前端音视频数据和监控数据采集编码，并将编码后的数据通过IP报文传输到网络客户端。网络客户端接收编码后的音视频数据和监控数据，并进行监控、存储、管理。

变电站遥视警戒系统为实现变电站的无人值守，推动电网管理逐步向自动化、综合化、集中化、智能化方向发展提供了有力的技术保障。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

32

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 7. 实时运行管理系统(SMIS)

变电站的日常管理比较烦杂，按全国通用的变电站管理规定及变电站管理职能部门的管理要求，变电站信息管理系统一般包含如下管理模块：

7.1. 运行管理：

 运行记录

 变电所的系统运行方式

 继电保护自动装置及仪表的运行变更情况  设备异常﹑事故及缺陷处理情况

 设备检修试验情况﹑安全措施布置和工作票执行情况  设备命令及上级有关运行方面的指示  调度命令记录  接地线装拆记录

 设备巡视管理（巡视、闭灯巡视、高峰巡视）  交管理。

 口头电话命令与设备停役申请部分

 按下令时间﹑下令人﹑接令人﹑设备名称﹑停电范围﹑检修内容﹑检修时间

﹑执行情况填写口头电话命令中的设备检修申请部分

 按下令时间﹑下令人﹑接令人﹑内容﹑执行情况填写口头电话命令中的其它

部分

 根据口头电话命令记录生成设备停役申请记录；在口头电话命令填写完后自动

调出设备停役申请记录界面供值班人员填写“申请人”“接受人”栏  能方便调用申请记录（按设备和编号），供填写批准和许可栏  上述记录按时打印并可提供给运行日志

7.2. 操作管理

 停电申请管理  调度操作命令管理  操作票与预演管理。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

33

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 7.3. 检修管理

 一种工作票管理（开票、许可、变动、延期、终结、作废）  二种工作票管理（开票、终结、作废）  双票统计和设备检修管理。

7.4. 继电保护管理

 保护定值管理  保护配置表格供查询  保护定值单供查询  保护规程供查询  断路器故障跳闸管理  高频保护交换信号管理

 继电保护及自动装置调试记录管理  保护与自动装置可靠性统计

7.5. 设备管理

 设备台帐管理  设备评级管理

每季度生成一次设备评级报表，并统计一类设备百分比、二类设备百分比、三类设备百分比及完好率等指标  设备可靠性管理  设备缺陷管理

 缺陷登记：编号、设备名称（编号）、缺陷分类（编号）、发现日期、发现者、缺陷

内容、处理意见、处理日期、处理者、处理方法、检修记录（编号）、验收人  可按缺陷类型进行统计。  统计消缺率。

 可按按设备名称(编号)﹑处理与否来查询缺陷记录  提供给运行日志，并提供给设备台帐的设备简历部分  主变分接头动作管理  避雷器动作管理  工具器管理  图纸资料管理

烟台东方电子信息产业股份有限公司

34

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 7.6. 生产管理

职工档案管理、值班人员轮换管理、劳动考勤管理、人员培训管理及文书管理（上级通知、本站通知、安全通报）。

7.7. 两票的远方传输

系统可实现调令、工作票的远方传输功能。借助于调制解调器和公用电话线，可以在远方发调令和开工作票，实现信息的双向传输，极大地方便距离点之间的信息交流。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

35

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 8. 智能操作票及预演培训(OTS)

8.1. 概述

电气倒闸操作是电力生产过程中经常进行的工作。倒闸操作是否正确，直接影响电力生产的安全性和可靠性。电力系统因倒闸操作失误，造成重大人身、设备事故者屡见不鲜。为此，电力工业部颁布条例规定，在进行倒闸操作之前，首先要由运行人员开出倒闸操作票，经过班组长、值长、专工、所长（厂长）等审核签字，然后先在值班室内模拟盘上进行模拟预演，正确无误方可去现场操作。

“智能操作票及预演培训系统”正好比是让运行人员吃“定心丸”，它充分利用现代计算机强大的图形化界面功能和电力系统资深调度员丰富的运行经验，运行人员只需进行简单的鼠标操作就可开出操作票，还可进行操作票模拟预演和仿真培训，在生成操作票和预演培训过程中提供防误判断功能，能够发现错误的和不合理的操作，减少误操作导致的难以用数字计算的电网效益的损失。试运行后开票时间可以缩短到5分钟左右，且出票率和正确率均可达99%以上。能够按调度的日常管理规定对生成的操作票进行显示、审查、存取、分类、编号及自动打印。它既可以使专业运行人员从繁重的开票工作中解脱出来，集中精力研究电网安全、经济运行中更深层次的问题。又能培训年轻运行人员，有力辅佐年轻运行人员的调度工作。镇定调度员的情绪，缓解其压力，使之精心调度，有利于电网的安全稳定。

本系统既可以和电力调度自动化系统、变电站综合自动化系统、电厂综合自动化系统和配电网自动化系统配套使用，以多种方式生成操作票和进行仿真培训，又可自成系立使用。

8.2. 系统功能

8.2.1. 智能生成倒闸操作票

倒闸操作票是运行单位根据调度下达的综合令操作票或逐项令操作票的要求，按照有关规程填写的操作票。票中必须填写检查项目、操作项目，并单独列项按序编号。一般禁止用综合令操作票或逐项令操作票代替现场倒闸操作票。

倒闸操作票容纳了电力系统所有主要的接线方式，适用于绝大多数地区电网。对于具有不同操作规定的地区，用户可自定义专家规则和操作术语。

智能生成倒闸操作票就是模拟值班调度员的思维方法，学会运用并自觉积累值班调度员的经验，遵循电网倒闸操作规程，充分考虑倒闸操作的五防要求，由计算机依据操作任务和电网的实际状态自动生成准确无误的操作票。保护的投退可以类似与开关的开合由用户任意

烟台东方电子信息产业股份有限公司

36

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 设置，也可依据默认值进行投退。保护压板号同保护装置自动关联。

8.2.2. 图形化单步生成操作票

“图形化单步生成操作票”系统是在图形界面下由用户用鼠标顺序点取操作对象，系统根据用户点取的对象自动生成相应的操作内容。系统根据内部提供的防误规则随时跟踪用户操作，错误操作以文字和声音两种形式提示用户，并锁住当前点取的操作对象，使操作无效。错误信息定位到元件级。单步生成过程提供集合操作功能，即允许选中母线、主变等设备并对其操作，操作确认后相关的开关、刀闸等状态自动做相应改变，不必逐个对开关刀闸进行操作。

“单步生成操作票”模块既用于操作票生成，同时也是操作票仿真培训的核心模块。

8.2.3. 模拟演示

电力开关倒闸模拟演示就是对一张给定的操作票，系统建立一个演示环境，将操作设备和相关的一、二次网络元件及它们在操作前的状态，显示在屏幕上，将操作票的任务和内容，以文字方式在信息窗口中逐项显示。操作票内容每显示一行，在操作厂站的主接线图上将开关、刀闸、地刀和保护操作票的内容进行闪烁和变位，产生一个直观的操作过程，用以提醒调度员。对不同变电站的操作可自动调出相应站的主接线图。

从另一个角度上说，对操作票的模拟演示相当于调度员对操作票的审查。但比起调度员单独对票面进行审查的效果更好，因为它不仅有文字说明，还有操作设备的主接线图，以及操作元件的动作过程信息，演示的速度可以由操作人员自选确定，只有演示完当前内容，才会进行下一步的演示，对防止误操作有着积极的意义。

8.2.4. 培训练习

培训练习功能是综合应用系统的图形和推理方面的基本功能，建立一个调度员进行模拟操作的界面，再进行一些比较和画面的模拟，从而实现了帮助调度员进行练习的功能。

本功能提供两种培训练习方法：历史票培训方法和任意票培训方法。历史票培训方法是通过查询找到一张历史库中存在的操作票，然后依据所提示的操作任务，用鼠标在主接线图上选择合适的开关、刀闸、地刀和保护的状态，操作与库中一致，则在信息窗口显示正确的操作票，否则给出错误提示；任意票培训方法类似与单步生成操作票的方法，用户可根据自己选择的操作任务，用鼠标在主接线图上选择合适的开关、刀闸、地刀和保护的状态，符合五防要求则显示正确的操作票步骤，否则给出不符合五防的原因。

8.2.5. 典型操作票自定义维护

典型票是许多早期操作票软件生成票的主要方式，也是比智能生成和单步控制生成更简单的一种方式。它无须定义复杂的拓扑关系，也不需要严密完善的推理过程。虽然简单，但

烟台东方电子信息产业股份有限公司

37

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 由于它向用户开放的权力更大，因而更容易满足现场需要。

本系统的典型票生成方式突破了以往的文本编辑模式，通过自动生成和单步模式生成的操作票都可以保存为典型票，极大地减少了使用者的键盘输入工作量。定义好的票以数据库表的形式存储于服务器上。这样更能保证系统的安全性、一致性和易维护性。

本系统基于典型票的操作票编辑方式也更灵活。提供与操作票编辑环境一致的界面，允许用户对典型票项进行修改、删除、插入、顺序调整等

8.2.6. 操作票的自动传输

系统设计了操作票远程传送功能，操作票生成正确无误后，可以在菜单中选相应的命令，将其通过电话线往下发到变电站、集控站、变电工区和地县调等下级部门，并自动弹出相应画面，提示操作票已接收完毕。变电站等下级部门接收到操作票后，可按照与调度端相同格式将其打印出。通过操作票的直接传送，使得下票非常快速和准确，可避免种种人为失误，为操作票正确执行创造良好的条件。

8.2.7. 操作票管理

操作票生成后，自动进入票编辑、审查界面，供审查和校正。既保证了操作票的正确性，又保留了审查操作票的要求。系统提供插入、删除、修改、移位等功能，便于用户对操作票中错误的操作步骤、不规范的术语等进行修改，对操作票的准确性、规范性进行确认。为减少键盘输入工作，提供常用术语自定义维护、分类管理等。

操作票管理模块非常严格而灵活，它继承了传统的操作票格式，生成的操作票字体整齐、票面美观。除能够对生成的操作票进行显示、查询、存取、分类、编号及自动打印，还可根据操作票的执行情况做新票、历史票、已执行、作废、部分已执行等标记，具有操作票的历史记录和统计查询功能，符合运行值班部门的日常管理规定。

8.3. 系统特点和性能指标

 它采用与电网SCADA系统相同的图形结构、实时数据库和部分相同的历史数据库。

该系统通过网络、实时数据库及历史数据库与SCADA系统交换信息和数据，符合客户-服务器体系结构模式。与SCADA平台实现无缝连接，提供多种开票方式，既可使拟写的操作票与实时系统状态保持一致，也保留了离线拟写操作票功能；可自成系立运行。

 全图形开票方式，一般只需鼠标操作即可出票；  融进资深调度员的经验，具有严格的防误措施；

 系统包含电网所有常用接线方式，具有扩展能力，电网需要增加新变电站或新设备

时只要在参数库中增加相应的设置即可，能适应电网发展的需要；  系统稳定后，出票率和正确率均达到99%，时间在5分钟以内；

烟台东方电子信息产业股份有限公司

38

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍  开完票后可进行模拟预演；具有方便的操作员培训功能；

 操作票的远程自动传输和下发，以提示变电站运行人员上级调度有“操作命令”下

来，并可当地打印；

 具有单步生成操作票功能和典型操作票自定义维护功能；

 操作票可存成文本文件和Sybase数据库等多种方式。利用Sybase数据库进行历史

票管理，具有操作票审查、分类、编号、做记号、查询、统计和打印，符合调度室的日常管理规定；

 该操作票专家系统应能根据运行方式安排和电网实际运行情况正确编写各种类型

的操作票，并符合调度员的操作惯例，确实起到代替调度员手工开票的作用。  是一种矢量化操作票，当生成的操作票做“已执行”标记后，所涉及的开关、刀闸、

地刀、保护可作为SCADA的虚遥信写入实时库。  具有与本公司五防设备接口的多种规约支持。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

39

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 9. 值班员仿真培训(STS)

变电站培训仿真系统（Substation Training Simulation system）简称STS，是集变电站运行人员培训，变电站运行校核，变电站操作预演等多种功能于一体的仿真系统。STS是70年代计算机仿真技术在变电站中的应用，从它的出现开始就给变电站的人员培训和变电站的安全、经济运行带来了可观的效益。随着计算机技术的飞速发展，STS也得到了更为长足的发展，到90年代，STS已经具有了成熟的体系和十分完备的功能。下面是一个典型STS系统的硬件构成：

CRT磁带机主计算机系统打印机终端I/O物理仿真设备以太网工程师站PC多媒体WWW浏览服务器图 6.1 STS系统硬件组成

根据实际变电站对STS的需求，硬件配置可以进行适当的调整。

9.1. STS软件系统概述

软件系统是变电站培训仿真系统的核心。

9.1.1. 变电站培训仿真基本结构

人机界面MMI电力系统仿真模块事件管理模块 图 6.2 STS体系结构烟台东方电子信息产业股份有限公司

40

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 9.1.2. 计算机系统软件

 操作系统  实用软件包  高级语言  网络通讯协议  图形标准

9.1.3. 支撑平台软件

 图形管理软件

 负责图形的生成，版本管理，图形和数据库的连接等。  数据库管理软件

 提供电力系统仿真所需的静态参数，管理仿真的历史数据和实时数据。  调试工具

 在系统开发与维护时对系统各个参数变量进行监视、设置等。  通讯管理软件

 负责仿真软件系统和外部设备进行数据通讯

9.1.4. 变电站仿真软件

 人机界面MMI

人机界面MMI（MAN-MACHINE-INTERFACE）用来控制、监视变电站仿真器的运行。

 仿真器运行控制命令区。包括仿真器的启动、停止、单步、冻结、初始化、快照、

录象、重放等功能。

 图形显示区。能显示变电站的一次电气主接线、二次系统配置、一次模拟控制面

板、二次模拟柜面板、直流模拟盘等，以及控制在图形上的操作。

 仿真系统运行参数曲线实时显示区。能实时显示变电站运行参数的某时间段的走

势。

 仿真器运行参数值的实时查询和修改(其他文献上的“超控”)区。  事件设置区。能对仿真器设置各种事件如故障，操作等  历史事件和当前事件查询、删除、修改区。  报表管理和棒图、饼图查询区。  发电计划，负荷趋势设置区。

 行控制命令输入及命令文件导入区。能以专家的命令的方式对仿真器进行控制，

命令形式可以是行方式，也可以是命令文件方式。

 电力系统模拟PSM

41

烟台东方电子信息产业股份有限公司

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 它模拟电力系统网络以及各种设备的静态和动态特性，用以再现变电站的各种电力行为。

 电力系统一次系统计算。它要进行潮流计算，故障计算，暂态计算等。  电力系统二次系统计算。它进行继电保护计算和二次电源管理。  一次系统和二次系统的操作仿真。  事件管理模块软件

负责在MMI和PSM之间以及PSM内部接收、分发各种事件。

9.2. 变电站仿真系统的功能

变电站仿真系统作为一种利用模型对变电站系统进行试验、研究和培训人员的工具，它具有可控、安全、经济、节约时间和允许多次重复等突出的优点。同时变电站仿真系统具有非常完备的功能。  正常状态模拟。

 仿真系统能够实时地、连续地、长时间的模拟真实变电站的运行。仿真系统能够

计算真实变电站的各种运行工况下的运行参数，如母线电压、线路功率等。并在相应的仪表、CRT等设备上实时的输出和显示。

 故障和异常状态模拟。

 仿真系统能够模拟变电站系统运行中的异常和故障，系统能正确的计算异常和故

障发生的动态过程及结果。并且由软件实现的自动控制系统和继电保护系统能够正确的动作，同时能够通过声音、灯光、图像等方式进行报警和相应的信号输出。

 故障设置。

 在仿真系统中，可以通过图形界面的方式或者专家方式人为的设置各种事件和故

障，以供受训者根据事故现象在仿真系统平台上进行各种操作使系统恢复到正常，达到提高运行人员异常和事故状态下正确判断和处理故障的能力，从而实现培训运行人员的目的。

 误操作模拟。

 如果要实现变电站的运行方式切换，则根据人为开出的操作票或智能操作票系统

开出的操作票（如果和变电站仿真系统集成的话），运行人员可以预先在仿真系统中进行一系列的操作，当发生误操作时，根据当前仿真系统对误操作的设置：如果误操作闭锁，则系统使此操作无效并发出有误操作的信号；如果误操作没有闭锁，则仿真系统正确的反应误操作后给系统带来的后果，使运行人员对误操作有深刻的反面认识。达到在实际系统操作中尽量的减少甚至消除误操作。

 仿真系统运行控制。

 仿真系统还提供冻结、单步执行、快照、重放等多项培训功能。能够反复清晰地

显示事件发生的过程，进行事故反演，从而可以制定实际变电站中处理事故的措

烟台东方电子信息产业股份有限公司

42

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 施及反事故对策。

 人为设置潮流。

 仿真系统中还能人为的制定联络线功率输送计划以及负荷曲线，通过各种发电和

负荷的配置，改变变电站系统的潮流分布，从而可以达到对实际变电站内的设备以及整个变电站系统进行研究、评价、改进及参数优化等等。

 曲线及报表管理。

 仿真系统能实时显示变电站运行过程曲线，并提供报表管理和打印等功能。

9.3. 人机界面MMI

人机界面是变电站仿真系统和用户之间交流的渠道。它的主要功能有：  控制仿真器运行功能

 仿真器的初始化工况装入。它可以从两种方式装入：一种是重新进行一次潮流计

算，初始化各个节点和支路功率。一种是装入先前的快照断面。  仿真器的启动、停止、单步运行、暂停。

 仿真器运行时的快照、录象，以及仿真运行的回放。  图形显示和操作功能

 显示变电站一次主接线，继电保护系统配置图、一次模拟控制面板图、继电保护

模拟柜面板图、直流模拟盘图。

 显示图形中的可操作的设备均能用鼠标进行操作。  图形具有漫游，移动，放大、缩小、定位功能。

 图形上可以查询变电站设备的各种信息。如设备参数、型号，保护等名称，整定

等。

 图形上能够显示动态计算的各个电量如母线电压、频率，线路的有功、无功等。  图形能根据电压等级自动着色，故障设备进行变色警告。  运行工况参数的查询修改功能

 显示各电压、电流、功率的实时运行曲线。  实时显示各电压、电流、功率的值。  实时设置改变运行参数的值。  事件设置、查询、修改功能

 事件是按时间顺序排列的一系列对仿真器的操作和控制任务。事件产生有三种方

式：变电站图形上的操作，事件设置表和命令方式。  在事件设置表中进行选择设置各种操作、故障等事件。

 在历史事件列表和当前事件列表中查看事件，能对当前事件进行修改，并可以删

除历史和当前事件。

 输入命令行或导入命令文件进行事件设置。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

43

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍  发电机和负荷调节

 制定联络线的输送功率计划。  制定出线负荷计划。  越限与事故报警

 开关操作。  刀闸误操作  保护动作。

 母线电压过高、过低。  线路过负荷。

 变压器运行参数越限。如过负荷，温度过高，瓦斯过高等  频率越限。

 发电机运行参数越限。低频，过速，过流等。  刀闸误操作的闭锁和开启

 误操作闭锁。这样外界的误操作的操作任务将被屏蔽，并给出误操作的警告。  误操作开启。外界的任何误操作将都按计划进行，对系统造成的影响将通过系统

运行状态的变化显示出来。

 报表管理，棒图饼图的查询

 报表的生成，修改，打印等。

 负荷水平，负荷分布的棒图、饼图查询。  发电机功率的棒图、饼图查询。

9.4. 电力系统模拟PSM

电力系统模拟就是对变电站的设备进行数学抽象，用数学模型方法再现变电站系统的电力特性和行为。它要建立变电站电力设备的模型和变电站电力网络的模型以及变电站二次设备模型。其中设备模型又分静态模型和动态模型。模型建立后则进行电力系统计算，这包括电力系统的潮流计算，电力系统的暂态计算和故障计算。

9.5. 电力网络模型

电力网络模型一般有两种，一是节点阻抗矩阵，一是节点导纳矩阵。节点导纳矩阵得到广泛的应用。

9.5.1. 电力设备模型

电力系统设备有母线，线路，开关，刀闸，变压器、电容器、电抗器、发电机、负荷、调相机、PT、CT等等。一般在进行电力系统计算时，除非是特别的要求都不考虑电力系统设备的电磁暂态过程，从而很多设备的模型都能在达到仿真精度的范围内得到简化。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

44

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍  线路

线路有单回线和双回线。单回线路一般采用某段单位长度等效为集中阻抗来等效整段线路。某单位长度的阻抗用“”型电路来等效。双回线路在正序电路中没有互感，采用和单回线路相同的等效方式。双回线间的零序则采用四端口模型。

 变压器

变压器分两端变压器、三端变压器。两端模型一般采用“”型等值电路，三端变压器也可以采用“”型等值，较为准确的模型是采用三阶的满矩阵模拟。

 发电机

发电机的经典描述是PARK方程，在PARK方程的基础是简化后的模型有三阶模型，四阶模型，五阶模型以及更高阶模型。一般三阶模型能够满足仿真需要

 负荷模型

负荷模型分为静态模型和动态模型，静态模型有恒阻抗、恒电流、恒功率模型。动态模型分机理模型和非机理模型。机理模型有考虑机械暂态过程的负荷模型、考虑机电暂态的负荷模型、考虑电磁暂态的负荷模型。非机理模型分指数等模型，一般不采用。典型负荷模型是采用静态模型和动态模型相结合的综合负荷模型。

 其他设备

调相机可以采用同发电机一样的模型。开关刀闸等模型用小阻抗来等效。电容、电抗简单的用其自身阻抗代替。

9.5.2. 电力系统计算

电力系统计算包括电力系统一次计算和继电保护计算。

9.5.2.1. 潮流计算

有了网络的导纳矩阵和系统的发电计划和负荷曲线就可以进行系统的潮流计算。变电站仿真中的潮流计算并不用来进行动态潮流计算，它是作为一个为动态计算来给定初始计算状态的一次计算过程。此潮流计算的发电机和负荷的功率基本上是相平衡的。小的不平衡的功率将由平衡机组来承担。

潮流计算方法主要有高斯(GUASS)迭代法，牛顿—拉夫逊(NEWTON-RAPHSON) 即N-R解法以及SCOTT提出的快速分解法等，高斯迭代法计算原理简单，但算法的收敛性不是很好；N-R法是解非线性方程组的一种基本方法，它结合TINNEY提出的稀疏矩阵技术和节点优化编号技术，是它成为了电力系统潮流计算的优秀的算法。

潮流计算的输出是：  节点的电压幅值

 节点相对平衡节点的角度。

45

烟台东方电子信息产业股份有限公司

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 9.5.2.2. 暂态计算

暂态计算以潮流计算后的电网状态为起点，实时的计算电网受到各种扰动后整个系统电压、频率、功率的变化过程。暂态计算能实时的再现电力系统的各种动态过程。整个系统的初始一般为额定频率，频率变化的计算在暂态计算中进行，这涉及到采用的频率模型。

电力系统的暂态计算包括两个方面的计算，既微分方程和代数方程如下：

f(x,y,t)x

g(x,y,t)0x为状态量，y为非状态量或输出量。因此暂态计算就要进行上述的微分方程和代数方程的求解。微分方程的解法一般有显式方法如欧拉法，改进欧拉法，四阶等，隐式方法主要是隐式梯形法。

代数方程和微分方程计算可以采取交替迭代计算法和联立求解法。

常用的方法是：采用四阶的龙格库塔法来求解微分方程，微分方程和代数方程的同时计算采用交替迭代求解。

暂态计算的输出是：  每台等效发电机的功角  每台发电机的输出功率

 每台发电机的机端电压幅值和角度  每台发电机的转速

 系统中每个节点的电压幅值和角度  系统中每个节点的频率  每个等效负荷的吸收功率。

9.5.2.3. 故障计算

故障计算对人为设置的各种对称和不对称故障，以及外界操作引起的故障进行计算，它是非正常工况计算，要进行正序、负序、零序的序计算或三相的相计算。

故障计算有两种方法，第一种是传统的修改原网络，增加计算节点的方法，这种方法需要修改原网络，计算量较大，且在多重故障时，计算起来特别的复杂甚至有时是不可计算的。第二种方法是规范化的所谓的补偿法，基本的思想是将故障线路从原未发生故障的网络中出来，计算时不需要改动原网络。在进行故障计算模拟时应采用规范化的补偿法。

故障计算的输出是：

 每个节点的正序、负序、零序电压，即每个节点的三相电压。  每条计算支路的正序、负序、零序电流，即每个节点的三相电流。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

46

DF1800集控站·大中型变电站计算机监控系统介绍 9.5.2.4. 继电保护仿真

继电保护仿真再现各种保护设备在电网中发生故障时保护的动作情况。

继电保护仿真一般采用定值判断法和逻辑法相结合。继电保护仿真的种类繁多，根据具体的保护决定采用的方法。

继电保护计算的输出是：  跳闸命令  信号，报警

9.5.2.5. 其他控制装置仿真

这些控制装置包括同期装置，后备设备自投切等等，这些装置根据它们各自的启动条件进行动作。

烟台东方电子信息产业股份有限公司

47