基于iFIX组态软件的变配电监控管理系统

基于iFIX组态软件的变配电监控管理系统

杨刚张建云

（福建省龙岩市金叶复烤有限责任公司福建省龙岩市364102）

摘要：介绍了某厂变配电监控管理系统的设计与实现方法，本系统采用了iFIX组态软件所提供的SCADA和HMI组件，对所有变配电设备进行自动化监控，实现了以测、控、管、计量于一体的自动化控制和管理系统。

关键词：变配电系统；监控管理系统；iFIX

1引言

为了降低单产能耗，提高变配电系统的科学管理水平，有必要利用现代计算机技术、网络技术、现代通信技术、智能测控技术、自动控制技术等领域的最新成果，建立企业的变配电监控与管理系统。

本系统采用iFIX组态软件，根据变配电设备的分布情况，在变配电监控管理中心设置一台变配电监控操作员站，监控全厂各个变配电室设备运行状况。变配电监控操作员站通过工业以太网与各个子站连接，构成一个整体电力综合自动化系统，完成所有变配电设备的自动化监控，以及电量消耗监测、计量、统计。

2系统结构设计

2.1系统体系结构

本系统是一个综合现代化通讯、计算机和自动控制技术和全分布式计算机监控和管理的系统，采用B/S(浏览器/服务器)和C/S（客户机/服务器）相结合的模式，设置和设计遵循实用性、集成性、可扩展性、先进性、专业性、开放性、安全性和经济性的原则。实现对企业变配电各个系统的自动控制、远程监控、集成管理，提高各系统的自动化程度、系统运行可靠性以及各系统的管理水平，减少人力资源，实现以测、控、管、计量于一体的自动化控制和管理系统。

本系统应用实时操作系统、前端数据采集系统、智能设备接入系统、非智能设备转入系统等先进技术实现全部变配电设备和监测仪表的全面监控，保障设备的稳定运行和数据的有效记录、分析。

变配电系统监控层是变配电监控与信息管理系统的基础。它由多个相对独立的功能子系统组成，这些子系统可能是按照工艺划分的，也可能是按照地理位置划分的，分别完成不同类型或区域的变配电子系统数据采集、监控与控制命令的执行。为变配电系统集中监控层提供基础数据，并完成变配电系统集中监控层发出的操作命令等。

变配电系统集中监控层是变配电监控与信息管理系统的中间层。它接收变配电子系统监控层发来的各种设备状况和变配电消耗数据，根据这些数据进行分析、处理、判断，结合变配电信息管理层（或集中监控层操作人员）下达的命令或设置的参数，发出操作命令到变配电子系统监控层，并将各种数据传送给变配电信息管理层。变配电系统集中监控层主要完成系统的集中操作与监视，系统监控操作站数量可以根据具体情况配置。

变配电信息管理层是变配电监控与信息管理系统的最高层。根据变配电系统集中监控层提供的变配电数据，进行统计、分析、预测，以及变配电计量考核等，为管理人员提供各类变配电信息的查询和决策支持；同时还可以向变配电系统集中监控层提供节能优化参考数据。

2.2系统网络架构

变配电监控管理系统的各个层次和子系统之间都是通过通信网络有机联接成一个整体，所以网络系统是整个变配电监控管理系统的骨架，其设计是否合理直接关系到系统可靠性、先进性和可扩展性等性能指标。

变配电监控管理系统由多个子系统组成，分布范围广、检测点分散，分布在全厂范围内。基于以上特点系统网络结构采用分布式结构，以光纤环网为骨干网、星型电气连接各个子系统主机（控制器），系统主机（控制器）通过现场总线或I/O方式连接个检测设备。

系统骨干网络采用西门子工业以太网交换机组成10/100M冗余光纤环网，用于连接集中监控层和变配电监控管理各子系统监控层，集中监控层的SCADA服务器、子系统监控层的控制器等以星型方式就近接入工业以太网交换机。

集中监控层操作站、工程师、信息管理层数据库服务器等通过以太网交换机与SCADA服务器连接，通过与厂级信息管理系统网络的联网支持远程客户浏览访问。

变配电子系统监控层控制器与远程I/O子站、智能检测仪表采用现场总线方式连接。

2.3软件总体结构规划

根据变配电监控管理系统的功能层次划分和系统网络结构，软件系统也可以划分为三个层次：智能控制层、实时监控层和信息管理层，通过实时数据库和历史数据库将其有机联接起来。

智能控制层：是系统的最底层，主要完成各子系统的自动控制、数据采集和通信功能。如果用户的一些子系统已经实现自动控制，软件设计的主要任务是通信接口开发；对于新上或需要改造的子系统，智能控制层软件首先要完成子系统设备的自动化控制，保证系统安全、稳定、经济运行，同时完成与监控层通信功能。

实时监控层：是系统的中间层，实现集中监控、远程操作的主要功能层。监控中心设备通过网络与智能控制子系统通信获得实时数据，监控软件以实时数据库为基础，完成整体变配电系统的实时图形监控、状态监测、趋势图、报警和安防监控。并可根据变配电信息管理层分析的结果，进行系统协调优化控制，降低变配电消耗、提高设备运行效率。

变配电信息管理层：是系统的最高层，主要完成各种变配电信息的统计、分析。软件功能包括能源计量与统计考核、经济运行分析、综合报表管理、数据查询及远程发布、设备信息管理和用户管理等。

变配电监控管理系统的数据信息流向可以设计为：

1）现场控制设备与计量设备负责采集各种变配电数据，经过数据采集层的网络传输，存入实时数据库中；

2）实时数据库作为监控管理层的数据源为变配电的集中监控应用软件提供系统实时数据；

3）集中监控软件将相关变配电信息存入历史数据库，做为变配电管理应用软件开发的数据源；

4）WEB发布软件可以在网上发布变配电监控管理系统的实时数据、历史数据和监控画面；

5）变配电监控管理系统具有与MES系统的数据接口，可以做为MES系统的一个子系统工作。

3系统功能

变配电监控管理系统采用CSU100通讯管理机和现场保护测控仪表通讯，通过IFIX监控软件，可以实现变配电系统的综合自动化监控。变配电室已有监控系统通过交换机与SCADA数据服务器通讯，实现数据交换。变配电监控管理系统主要功能如下：

1）监控对象：高压柜、变压器、低压柜、直流屏等；

2）监控内容：电流、电压、频率、有功/无功功率、功率因数、高低压断路器/隔离开关位置状态、电度等；

3）保护功能：变压器、馈线、母线、电容器等设备的电流和电压型保护；

4）遥控、遥调：遥控（分/合断路器、修改保护定值）、备用电源自动投切、电压综合无功调节、变压器经济运行，五防闭锁、工艺联锁；

5）数据采集：模拟量（电流、电压、频率、有功/无功功率、功率因数）、开关量（高低压断路器/隔离开关位置状态）、电度量等；

6）数据处理：分合闸次数统计、高低报警次数与持续时间统计、最大值、最小值统计，各回路电量统计、计量，负荷曲线显示，各类报表统计、生成，谐波计算等；

7）报警：各种越限报警、故障报警等，故障录波；

8）显示打印内容：分合闸次数统计报表，高低报警次数，持续时间统计报表，最大值、最小值统计报表和电度统计报表等。

4结语

本系统采用功能强大、界面友好的iFIX组态软件，在有效利用现有资源基础上，充分发挥变配电系统的总体优势和综合调度功能，全面掌握变配电生产、变配电消耗和变配电设备的运行状况，实现管控一体化，建立一个即能有效反映现场变配电设备的运行状况，又能提供企业综合变配电信息的系统平台，提高总体变配电监控的能力，提供辅助决策手段，为企业信息化管理提供变配电信息数据支持。

参考文献：

［1］翟天嵩刘尚争.iFIX基础教程.清华大学出版社，2013

［2］孙萍.基于iFIX的烟厂低压配电监控系统的设计.低压电器，2016