1、概述
光伏发电子站项目计算机监控管理系统,根据本项目设计单位提出的技术要求及招标
规范,南京畅洋科技有限公司特地为该项目给贵公司提供以下详细技术方案,来完成贵公司
托付的重任,敬请有关领导指教。
本次计算机监控系统主要是完成对并网的发电量、电能质量、并网情况的监测与管理
等方面的功能 。主要监测对象有汇流箱、逆变器、交直流配电柜、变压器、直流系统等设
备,准确记录发电量、监视所有设备运行状态等等并网系统中的有关信息。

 

2、系统结构
根据设计技术规范及对该项目的初步了解,并结合我们丰富的工程经验,制作光伏发
电子站项目计算机监控管理系统结构图如下:

如图所示,光伏子站子站项目计算机监控管理系统采用分层分布的结构设计,包括主控
层、网络层、现场设备层;采用双机双网通讯管理增加系统可靠性,现场设备层采用双绞线
串接至通讯管理机,电能质量及电能表的特殊要求,建议采用光纤直接跟网络层通讯。

 

2.1、主控层
主控层系统采用基于 Client/Server(客户机/服务器)模式的分布式网络结构,该系统
采用标准化、网络化、功能分布的体系结构,且有高度的可靠性和维护方便性,系统具备软、
硬件的扩充能力,支持系统结构的扩展和功能的升级。可以根据系统的规模和特殊需求,充
分优化网络各节点资源和均衡网络负担,并便于系统的分阶段实施。Client/Server 模式将数
据处理工作分配给服务器端,而将人机界面部分集中至客户端,充分利用网络系统中各部分
的优势,实现了信息资源的高度共享,大大提高了整个系统的性能。整个系统摆脱了对具体
硬件平台的依赖,配置十分方便、灵活,系统的扩充和升级方便。
微机上可以编写相当复杂的规约转换软件,不同设备层之间通过通信网络进行数据信号
的传输,监控主机接收现场控制层传来的数据,显示现场电气运行实时状态图、测控参数表

及事故信号、预告信号等信息,完成站区所有设备的遥测、遥控、遥调、遥信功能。

 

2.2、通信管理层
通信管理层采用智能通信管理器实现数据采集处理和存储,将现场设备采集的信息传送
给后台监控主机,并将监控主机下达的遥控、遥调命令传送给相应的现场装置。与后台监控
系统通过以太网互连。此外智能通讯管理器还预留与当地调度部门的通信接口,按调度部门
通信规约实现调度远动功能。考虑监控室与配电房的实际距离,为提高通讯质量,通讯层采
用光纤传输。


2.3、现场设备层
本系统整体的可靠性主要取决于现场需接入系统的设备本身的可靠性和系统结构的可
靠性,保护装置及NCIS9000 监控装置本身具有数据和事件的存储和记忆功能,不依赖于
系统通信方式。通信连接采用屏蔽双绞线。
本项目我公司提供的系统保护、监控装置是在国内大型企业、冶金、化工、石油、电
力系统成功运行多年的MRP 系列保护监控装置, MRP 系列装置全部采用全金属外壳,防
腐蚀,抗干扰,密封性非常好,防护等级为IP54,工作温度在-40℃-+80℃。

 

2.4、第三方设备及远动
各种带通信接口的装置,如逆变器、汇流箱、直流电源、变压器温控仪、关口表等第三
方设备均可接入本计算机监控系统,系统可经各种通道和各种国标规约实现远动功能,针对
企业特点可以以太网方式与企业的监控中心互联。


3、系统设备配置及选型

3.1、设备配置
1、公用测控装置
选配畅洋科技 MRP8692A 公用测控装置1 台,具体功能如下:

高精度全电量测量:Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、3U0,Ia、Ib、Ic、IN 、P、Q、
CosΦ、f、相角等。

双向四象限电能:包括0.5 级的有功电能、无功电能和视在电能。

三相电压、电流角度分析。

精度:U、I 0.5%,P、Q、kWh 0.5%。

连续记录512 个SOE 事件,最小时间分辨率为1ms。

配38 路开关量输入(DI1~DI38)。

配8 个继电器输出(DO1~DO8)。

采用大液晶显示屏(128×64 点阵),可以同时显示4 行汉字或字符,操作方便直观,
人机界面友好。

1个RS-485 口,IEC103 规约,通信速率达19200bps。 

 

3.2、第三方设备
第三方设备如直流屏、逆变器、汇流箱、变压器温控仪、关口表等。在这里要指出的是:
这些第三方设备可以通过该设备厂家提供RS-485 通讯接口和标准国标规约,通过屏蔽双绞
线和带通信功能的防雷隔离器接入到智能通讯管理器。(说明:需要接入的第三方设备需带
有标准的RS-485 或RS-232 通讯口并且提供标准通讯规约的资料。)

 

3.3、组屏及设备清单

 

4、系统的主要功能

本计算机监控系统,以MRP系列微机保护监控装置等高品质产品为基础元件,在
Windows XP或Windows7专业版操作系统平台上,采用我公司自主开发的NCIS9000系统软
件,全中文Windows界面,界面友好、简洁,操作简便,人机对话功能强,软件可在线升
级。监控系统功能严格遵循电力系统行业标准,也支持特殊的功能模块,同时可为用户开发
专用设备接入软件。该系统已用于我公司承接的大量工程中,经受了各种考验,受到用户的
好评。


整个体系结构采用具有分布式计算能力的客户/服务器结构,开发过程应充分利用服务
器及客户机的计算能力,分散计算,综合、平衡使用硬件及网络资源,提高系统吞吐效率、
改善性能,以求得使用效率的最大化。畅洋科技NCIS9000采用分布式组态软件开发技术,
多线程处理、调度通讯的控制流程、功能便于扩展。本监控系统的功能几乎涵盖了综合自动
化的各个方面,从数据采集、记录、越限报警、事故追忆与分析,到继电保护工作状、态的
监视与控制、故障录波、遥控与遥控闭锁、远动、通信,都可在一套软件环境中实现,可大
大提高供用电系统的自动化程度,提高生产率。综合概括来说,本计算机监控系统功能主要
有以下几个方:

 

4.1、实时数据采集

支持多种通讯协议

V,I,P,Q,Cosφ,kWh,kVarh,f,温度量,时间等各种实时数据

开关和隔离刀闸状态、保护信号和接点状态等各种状态量,1ms 分辨率

图形CAD 提供实时主接线图、趋势曲线、设备运行状态等显示

系统主接线图及报表等,可上下,左右移动

负荷曲线图:曲线上方有指定点的数值显示,曲线可左右移动显示。

电压曲线图:可自行定义220kV、35kV、10kV 等各级,并在曲线图的上下方显示极值

监控中心可随时调用任一监测点的任一条被监测线路的实时数据,实时显示并存贮被监
测的所有电能质量参数数据、实时波形、频谱曲线。

实时数据的采集和历史数据的采集可同时进行;

可向各监测点发送指令并能对各监测点的参数进行远程控制(如:修改现场参数、系统
配置等);

各监测点可向监测中心定时发送监测数据;统计结果能任意时段进行统计,方便的实现
分日统计,周统计,月统计,季度统计,年统计;

可自动读取现场监控装置所保存的数据。

三相电压电流不平衡度

电压偏差、频率偏差

电压电流的零序、正序、负序分量以及相角,接地电流监测

电网V、I 、P、Q、F、功率因数、kWh、kVARh、需量测量

电压电流、总谐波含量等电能质量测量参数的最大值和最小值

提供图形工具,在系统接线图上直接显示各回路电能指标的实时数据

 

4.2、记录和事故报警

电能质量超标记录、超标时间记录、超标同时起动电网其它参数记录

电压上冲下陷、短时电压中断以及其它电能质量超标的波形记录

 V、I、P、Q、CosΦ、f、谐波、Kw、KVar、KVA 等的上上限、上限、下限、下下限等
几个限值,测量值越限时发出报警(声、光)或控制信号

事件报警、起动波形记录、起动包络线记录
分类记录报警事件的日期和时间

控制操作记录、系统设置记录、通信故障记录

谐波监视结果带时标自动存入数据库长期保存,并可随时打印输出所选择的谐波分析数
据。

1ms 顺序事件记录(SOE)

上位机设定V、I、P、Q、Cosφ、f 的限值,各监测电量的越限报警

开关量变位报警

报警事件启动事故追忆

控制操作记录、保护动作记录、趋势曲线记录、系统设置记录、通信故障等记录

保护动作、保护告警可采用不同等级的报警方式,包括报警点闪烁、自动推画面、语音
及声音报警方式。

 

4.3、统计曲线

形成任意时段的下列图形,并可局部放大:

基波电压、基波电流(日)变化曲线;

电压、电流总畸变率日变化曲线;

电压、电流各次谐波(2-50 次)日变化曲线;

电压电流各次谐波实时波形、频谱图;

电压、电流三相不平衡度日变化曲线;

功率(包括谐波)日变化曲线;

电网频率日变化曲线;

电流等效负序分量日变化曲线;

各种参数任意时段的变化趋势。

曲线可自动进行刷新。自动刷新不需要人工干预

 

4.4、统计分析、报表、打印

根据监测需要,设定屏幕输出或打印输出各种电能质量监测数据的长期趋势曲线或棒
图,时间间隔可设定为秒、分钟、小时、日。趋势曲线或棒图包含全电量、各次
谐波、谐波畸变率;

报表的输出能够按照日、周、月、季度、年及任意时段统计的数据结果来输出,所有的
报表都应能够以EXCEL、JPG 等格式存储、编辑;

基波及谐波电压、电流报表;

基波及谐波功率报表(任选5 次):包括有功功率、无功功率、视在功率、谐波功率、
功率方向;

电压三相不平衡度报表;

系统频率报表;

电压偏差、电压合格率报表;

谐波电压、电流,系统频率、电压偏差、电压合格率统计报表,包括95%概率值,最
大值、最小值、平均值、超标次数;

电能质量综合报表;

95%概率大值统计报表

所有可靠性和SARFI 指数统计值报表以及趋势图

定时打印和召唤打打印

实时数据库和历史数据库保留三年以上记录

用户可自定义报表格式和类型:提供了灵活的图形界面报表生成工具,利用报表可查询
任意时刻的数据记录,报表中可以根据查询的数据组合成曲线图、棒图、饼图等
分析图表,更直观地表现结果。报表工具还具有自动统计的功能。

 

4.5、监控显示

采用多画面形式提供正常的运行监测,调用各种数据、报表及运行状态图、参数图、电
能数据分析等画面

报警事件窗口具有事件过滤功能,自定义事件信息用于推出事故画面

采用先进的TTS 语音合成技术,进行事件报警,也可根据不同的事件等级自定义报警
声音

全组态的图形工具提供了多达几十种的电力系统图元,强大的功能使得在极短的时间内
完成图形绘制成为可能

 

4.6、网络功能和系统联接

支持各种方式的网络互联,本系统还可作为一个子系统接入大型局域网络系统中

 

4.7、设定与控制(预留可选择)

谐波及电能质量超标条件下的电能量统计:可直接参与不合格电能量的考核

无功控制、自动投切补偿电容器组

需量报警和需量控制

开关和隔离刀闸状态、保护信号和接点状态等各种状态量,1ms 分辨率

图形CAD 提供实时主接线图、趋势曲线、设备运行状态等显示

系统主接线图及报表等,可上下,左右移动

负荷曲线图:曲线上方有指定点的数值显示,曲线可左右移动显示

电压曲线图:可自行定义220kV、35kV、10kV 等各级电压,并在曲线图的上下方显示
极值

 

4.8、历史数据查询和运行管理统计信息

利用NCIS9000 的历史数据查询工具可以查询系统运行以来保存在数据库中的任何历
史数据。NCIS9000 另带多种运行管理统计工具,如设备运行小时统计、开关动作次数统
计、工作票工作助手工具等等。

 

4.9、事故追忆显示:

可调用多个故障变量故障前后的变化情况,使于分析事故原因。

 

4.10、遥测、遥信、遥控、遥调四遥远动功能

支持CDT、IEC104、IEC101,IEC61850 等多种远动规约,按照电力部门的运行
要求与电力调度中心通信

通过键盘、鼠标即可执行对站内断路器的控制调节

多级口令,各项操作均有确认信息,经确认方能动作

具有扩展与MIS 系统联网并传送系统主要运行状态和主要参数的功能

具有与DCS 等数据传输交换的功能

 

4.11、系统自诊断及自恢复

具有在线自诊断功能,并能报警

数据库维护、数据库数据完全备份和恢复

系统功能维护和崩溃后快速恢复功能

 

4.12、系统安全性

系统具有完善的安全和权限管理功能,系统可设置和管理100 个操作员的名称和密码,
且每人可设不同权限;装置本身也具有8 位密码,255 级权限,通讯规约的采用CRC 校验、
网络采用IP 加密认证;能够为不同级别的操作人员提供不同的操作权取。所有操作自动记
录在工作日志数据库中。 系统软件设置支持多种权限分区和密级设置,为系统管理员、工
程师、一般值班操作人员等提供分级密码,并对所有操作自动进行带时标事件记录,可建立
良好的反事故措施。

 

4.13、在线维护功能

系统具有在线维护功能,经授权的用户可以在线进行以下修改或设备:
1、 画面报表的在线编辑修改;
2 、前景数据的画面报表的在线编辑修改;
3 、数据库部分内容的在线修改;
4 、部分运行参数及限值的在线设置、状态修改;
5 、报警限值设置和修改;
6 、设备参数设置和修改;
7、 报表格式设计和修改;
8、 增加、删除操作员,修改操作员密码。

 

5、系统的主要性能指标

5.1、系统的可用性
系统的设计充分考虑了在整个工程环境中的不同因素,以保证在现场安装调试后立即适
用并进入稳定可靠运行,系统年可用率大于99.9%。

 

5.2、系统的可维护性

系统的硬件、软件设备便于维护,各部件都具有自检和联机诊断校验的能力。软件有备
份,便于工程师安装启动,应用程序易于扩充,数据库存取为用户程序留有接口并提供二次
开发的数据库资料,支持其他大型数据库(如SQL Server),可以向以太网数据库服务器传
送实时数据,便于用户自行编制的程序加入系统中运行。

 

5.3、系统的可靠性

系统在工程现场运行具有很高的可靠性,其平均无故障时间 MTBF≥50000 小时。装置
平均修复时间≤0.5 小时,有效使用寿命≥20 年,年可用率≥99.98%。

 

5.4、系统的容错能力

软、硬件设备具有良好的容错能力,当各软、硬件功能与数据采集处理系统的通讯出错,
以及当运行人员或工程师在操作过程中发生一般性错误时,均不影响系统的正常运行。对意
外情况引起的故障,系统具备恢复能力。

 

5.5、系统的安全性
正常情况下,硬件和软件设备的运行均不会危及变电站的安全稳定运行和工作人员的安
全。


5.6、系统的抗电磁干扰能力
系统具有足够的抗电磁干扰能力,符合 IEC 标准,确保在变电站中的稳定运行。


5.7、系统响应时限指标
热备用主备机响应时间<10ms
遥控响应时间<2s
遥信响应时间<2s
报警响应时间<1s
遥测变化传送时间<2s
事故推出画面时间<2s
画面调出响应时间<1s
电气模拟量采集周期<1s
开关量采集周期<1s
SOE 事件顺序记录分辨率(站内) <1ms