揚子石油化工股份有限公司化工廠（以下簡稱化工廠）電力系統原來在1#總降和2#總降各有一套專用監控軟件，它們的功能和信息共享能力都不理想。現在為了滿足全廠集中監控，以及向電調轉發信息的要求，對原有系統進行了改造。針對電力系統運行和生產運行的需要，自主設計了部分組態畫面，對過去許多想知道卻無法觀察到的數據進行了監控。對各類報警信息，采取分類音響報警，便于值班人員分辨。監控組態軟件的投用，給化工廠電力系統的穩定運行及事故分析處理都帶來許多有利的因素。 監控組態的概念 “組態”的概念是伴隨著集散控制系統的出現才開始被廣大的生產過程自動化技術人員所熟知的。隨著它的快速發展，實時數據庫、實時控制、SCADA、通信及聯網、開放數據接口、對I／O設備的廣泛支持已經成為它的主要內容。 直到現在，每個DCS廠家的組態軟件仍是專用的（即與硬件相關的），不可相互替代。從2O世紀8O年代末開始，由于個人計算機的普及，國內開始有人研究如何利用PC進行工業監控，同時開始出現基于PC總線的A／D、D／A、計數器、DIO等各類I／O板卡。 目前，多數組態軟件都是在Windows 3.1或3.2操作系統下逐漸成熟起來的，國外少數組態軟件可以在OS／2或Unix環境下運行。目前絕大多數組態軟件都運行在Windows98／NT環境下。較理想的環境是Windows NT或Windows2000操作系統，因為其內核是原來的VMS的變種，可靠性和實時性都好于Windows 98。 組態軟件的發展與成長和網絡技術的發展與普及密不可分。曾有一段時期，各DCS廠商的底層網絡都是專用的，現在則使用國際標準協議，這在很大程度上促進了組態軟件的應用。總線技術的成熟更加促進了組態軟件的應用。應該說總線是一種特殊的網絡技術，其核心內容一是工業應用，二是完成從模擬方式到數字方式的轉變，使信息和供電同在一根雙線電纜上傳輸，還要滿足許多技術指標。 隨著技術的發展，監控組態軟件將會不斷被賦予新的內容。 化工廠的監控組態系統主要使用485總線和Modbus Rtu通訊協議。 化工廠電力監控系統的構成 電力監控系統的硬件構成 化工廠電力監控系統網絡聯結圖如圖1所示。 化工廠的監控系統采用前臺機作為I／O通訊服務器，后臺機作為監控報警設備的監控模式。 [align=center] 圖1 化工廠電力監控系統網絡連結示意[/align] 1#總降的前臺I／O通訊機負責與綜合電力保護繼電器以485總線進行通訊。所有的設備都使用Modbus通信協議。后臺監控機通過LAN網與前臺I／O通訊機通信，讀取各綜保繼電器的電壓、電流等遙測量，以及開關、保護狀態等遙信量。所有的網絡連結通過1臺交換機集聯起來。1#總降的網絡通過連在交換機上的光纖收發器與2#總降的網絡相連。 2#總降的前臺I／O通訊機接受來自原南瑞數據采集系統轉發的信息，以及南京自動化研究所微機繼電保護器發出的保護信息。 乙醛變電所的微機既是I／O通訊機也負責監控的顯示。它直接通過自帶的RS232接口加上232／485轉換器與乙醛變電所內的PLC直接通訊，通過讀取PI C內寄存器的值來監控低壓開關的狀態。 2#總降內有1臺微機，作為化工廠電力系統總監控機。它通過網絡讀取各變電所I／O通訊機的變量信息，在組態畫面顯示出全廠的電力系統的狀態。 為了能使廠局域網內的用戶都能看見化工廠電力系統的狀況，在2#總降設置了1臺Web服務器。該服務器安置了2塊網卡，1塊與電力系統監控網相連，l塊與廠局域網相連接。該Web服務器將從I／O通訊機上讀取的信息轉化為Web頁面，在廠局域網內的用戶都可以通過http：//10.109.48.234訪問到該服務器上，了解各變電所的配電狀況。 電力監控系統的軟件構成及工作原理 化工廠電力監控系統使用的軟件為南京力導公司在“組態王”基礎上開發的“SJ-200”。監控軟件通過與綜合保護繼電器、PLC等I／O設備進行通訊獲取信息。輸入輸出的數值存放在I／O設備的寄存器中，寄存器通過其地址進行引用。大多數I／O設備提供與其他設備或計算機進行通訊的通訊端口或數據通道，監控軟件通過這些通訊通道讀寫I／O設備的寄存器，采集到的數據可用于進一步的監控，不需要讀寫I／O設備的寄存器。監控軟件提供了一種數據定義方法，定義了I／O變量后，可直接使用變量名用于系統控制、操作顯示、趨勢分析、數據記錄和報警顯示。 運行報警和事件記錄是控制軟件必不可少的功能，當變量的數值或數值的變化異常時，將產生報警，以便操作者采取必要的措施。監控軟件提供強有力的報警和事件系統，并且操作方法簡單。監控軟件中的報警和事件主要包括變量報警事件、操作事件、用戶登錄事件和工作站事件。通過這些報警和事件，用戶可以方便地監視和查看系統的報警、操作和各個工作站的運行情況。當報警和事件發生時，監控軟件把這些事于內存中的緩沖區中，報警和事件在緩沖區中是以先進先出的隊列形式存儲，所以只有最近的報警和事件在內存中。當緩沖區達到一定數目或記錄定時時間到時，系統自動將報警和事件信息寫到報警存儲文件、打印機或數據庫中（請注意：要先定義是否存儲到文件、數據庫或直接輸出到打印機）。報警和事件在報警窗中會按照設置的過濾條件實時顯示出來。 Touchvew是組態王軟件的實時運行環境，用于顯示畫面開發系統中建立的動畫圖形畫面，并負責數據庫與I／O服務程序（數據采集組件）的數據交換。它通過實時數據庫管理從一組工業控制對象采集到的各種數據，并把數據的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成報警、歷史記錄、趨勢曲線等監視功能，并可生成歷史數據文件。 改造后化工廠電力監控系統的優越性 原電力監控系統的功能 原電力監控軟件由微機繼電保護設備廠家提供，具有基本的設備開關量、模擬量的顯示功能，以及一個故障信息報警窗口。該系統為此類微機保護繼電器的專用監控軟件，能夠實現對單獨變電所電力系統的基本監控功能。 改造后監控系統的新功能 （1）歷史報警記錄查詢功能使故障過程再現 過去的監控報警信息報出的信息是按時間順序簡單排列，對各類信息沒有分類選擇性。改造后的監控軟件中既可以顯示當前的報警，也可以顯示歷史的報警事件。同時對每一個變量的報警，可以規定報警的報警類型。信息還可以用文件的形式進行歷史記錄或實時打印報警信息。可以通過選擇起始時間和終止時間以及報警類型調取設備的歷史事件記錄，對事故的過程分析有更準確的依據。歷史報警查詢畫面如圖2。 [align=center] 圖2 電機歷史報警查詢畫面[/align] （2）通過故障錄波分析故障時的狀態 電力繼電保護使用綜合保護繼電器后，具有了自動故障錄波的功能。此次監控改造在監控軟件設置了讀取故障錄波的功能。利用故障錄波軟件讀取綜合保護繼電器錄下的故障前后幾十個周波的跳閘電流、電壓波形，分析繼保動作的準確性。對于電機啟動時過流保護動作狀態以及“晃電”時BZT（備自投）動作的過程分析，都有了過去不可能獲取的準確依據。 （3）利用歷史曲線分析電機運行狀況 原監控系統信息采集方式采用的是查詢式，沒有實時數據，因而無法顯示歷史曲線。改造后的系統具有實時和歷史數據庫，能夠顯示長達3個月的歷史曲線。通過觀察歷史曲線，電機在運行中如果在負荷變化不大的情況下電流（溫度） 發生明顯變化，就必須分析原因。在電機本體或者軸承發生損毀前解決故障。通過觀察電機電流的歷史曲線了解電機運行的狀況和趨勢。 （4） 電機累計運行時間的記錄 維修規程上要求電機運行一定時間后下線檢修一次。監控軟件上記錄的累計運行時間是安排檢修周期的準確依據。改造后通過新增的組態畫面可以看到電機累計運行的時間，電機檢修后通過系統管理員按鈕對此數據清零。 （5） 通過邏輯狀態顯示來查找二次回路故障 過去的監控系統能夠反映儀表信號的有無，但對綜保繼電器內許多開關、狀態量無法監視。改造后增加了一些組態畫面，實現了許多狀態量的顯示。在二次回路出現故障時，通過分合閘邏輯圖中各控制點的狀態來綜合分析、查找二次回路的故障點。可以通過各邏輯狀態的顯示，了解HA301高低速電機合閘邏輯中控制點的狀態（深色為“1”，淺色為“O”）。當電機無法合閘時。可以利用此組態畫面分析是那個條件尚未滿足。 （6）電力系統信息的集中監控和發布 過去在各變電所的監控系統都是“各自為政”，各類通訊協議的系統無法實現數據共享。這不符合未來電氣值班人員精簡和系統集中監控的發展趨勢。此次改造建立了各變電所之間的光纖網絡連接，為信息共享做好了物理平臺。軟件系統的改造使各變電所的微機成為I／O信息服務器，通過集中監控微機的軟件，讀取各處的信息量，實現2#總降監控機對全廠電力系統的集中監控。改造后的軟件具有Web信息發布的功能，過去調度只有聽取電氣值班人員匯報，現在可以通過http://10.109.48.234了解到全廠電力系統狀況，這對電力系統事故狀態下的調度指揮也很有益處。 新監控系統的優越性 新監控系統的優越性如下。 （1） 新電力監控系統具有完善的監控功能，對過去許多想知道卻無法觀察到的數據進行了監控。由于此次監控系統采用的是功能強大的監控組態軟件，可以利用組態畫面中的控制語句以及大量的控件實現監控軟件的“智能化”，使各類監控信息自動按照需求來顯示和報警，這更便于對故障的快速判斷和查找。 （2） 過去的監控軟件數據很“專用”，想實現各變電所的數據共享很困難。新電力監控系統的軟件在數據共享和網絡通訊方面功能很完善，很容易實現電力系統的信息集中監控、以及電力系統擴容改造后新系統和老系統的信息共享。同時新監控軟件具有Web信息發布的功能，使沒有安裝監控軟件的電腦也能通過網頁監控到電力系統的狀況，在很少的投資下增大了監控者的范圍。 電力監控系統出現的問題和改進措施 電力監控系統投運半年以來也出現了如下一些問題。 （1） 1#號總降的監控系統出現過2次死機，分析其可能是由于軟件還存在部分bug，后聯系廠家對軟件升級，消除一些已發現的bug，同時健全監控管理體制，提高值班人員的責任心，發現死機及時重新啟動系統。 （2） 由于現在的監控系統采用了龐大的實時數據，微機的工作負擔很重，部分信息刷新太慢，后通過調整通訊參數，提高微機的配置，加快了對I／O設備訪問速度，使信息刷新速度提高。 （3） 監控系統投運后，由于電氣設備都已處在運行狀態，無法進行全面校驗，故還存在部分狀態、報警信息錯誤。待條件允許時校驗，更改錯誤的組態內容。 （4） 監控系統的微機硬盤由于監控軟件對硬盤過多、過頻數據讀寫，曾發生損壞。為此做好易損硬件的備品配件和軟件的備份。 結語 電力監控系統減少了電力設備狀態監視對人力依賴，降低了人力的成本，提高了經濟效益。為電力系統的生產運行和管理提供了科學、準確的依據。同時由于監控組態軟件是個新興的事物，對它的認識還有很多不足的地方。監控系統的施工、驗收、管理方面的工作還都在摸索階段。但隨著電力設備、監控組態軟件的不斷改進、更新，監控組態軟件在電力系統中將具有更廣闊的應用前景。