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摘 要：论述模块化程序设计法与面向对象程序设计法相结合的软件工程方法，并基于变电站综合自动化采取分层分析法和多线程技术研究地监控软件开发理论。实际上，模块化程序设计法和面向对象程序设计法在对实时系统设计方面既存在优点也不乏缺点。本文首先将两种设计方法结合利用的必要性和可能性作分析，然后研究利用分层分析设计法得到系统各个功能模块的过程，最后将功能模块应用至计算机Windows系统中，以面向对象极速、可视化开发软件、Microsoft EXCEL内嵌VBA语言共同实现数据库编码、数据监视等软件调试功用。从分析实践结果中发现，本系统的开发效率很高、成本可观，且在软件性能方面能够完全满足于变电站综合自动化与地监控的业务需求。
关键词：变电站综合自动化；地监控；软件开发
变电站综合自动化与地监控软件是变电站运行电力设备和操作人员之间形成关系的纽带，在实现变电站综合自动化系统设计中占有绝对重要的地位。伴随我国计算机技术与通讯技术的快速发展，很多地方已逐步推广与应用集中监控远动系统，地监控软件将逐步深化变电站的综合自动化水平。本文基于变电站综合自动化采取分层分析法和多线程技术研究地监控软件开发理论，糅合模块化程序设计法和面向对象程序设计法，初步设计变电站综合自动化与地监控软件。
1 变电站综合自动化系统简介
1.1 定义
变电站综合自动化系统是以执行系统特定功能实现某些规定目标若干相互关联单元的整合。该系统利用计算机技术、现代电子技术、通讯网络技术和数据信息处理手段实现变电站二次电力设备（如继电保护装置、故障录波、自动控制装置和远东装置等）的功能重组和优化设计，并对所有电力设备的运作状况进行监控和协调和综合性自动化系统。变电站综合自动化系统内部各个电力设备之间完成信息交换和监视控制任务。变电站综合自动化系统实际上是简化了常规二次设备的二次接线过程，在提高系统稳定、降低运营成本方面实则极为关键，它区别于常规二次设备最大的不同点是以计算机技术作为设计基础，以通讯网络技术作为设计手段，以信息交换作为设计目标。
1.2 特点
（1）功能综合化。
变电站综合自动化系统是以计算机技术、通信网络技术和自动化控制技术为基础发展起来的，该系统也综合了变电站的全部二次设备。
（2）构件模块化。
基于计算机技术实现具有数字通信功能控制装置的数字化可利于各个构件模块的通信网络连接和借口功能模块的信息交换及扩充。同时，形成构件模块化为变电站实现综合自动化系统的组态提供便利，从而能够更好地适应应用工程的集中式、分散式和分布式结构集中式等多种组屏方式。
（3）结构分散化。
分布式综合自动化变电站中子系统如计算机保护、数据信息采集、控制测量和其他相关智能电力设备等都以分布式结构设计。每一个子系统都可能由多个中央处理器来完成各项功能，而这些子系统群就构成了一套比较完整且高度协调的有机系统。
（4）监视可视化。
应用变电站综合自动化系统无需有人值班，系统操作人员的工作岗位放在了主控中心室或调度室，面对彩色显示屏即可对变电站的电力设备和电路电缆进行全方位的监控。
（5）通信光缆化。
计算机技术和通信网络技术在变电站综合自动化系统中得到了极大范围的推广和应用。
（6）管理智能化。
自动化系统不仅仅要在常规自动化方面表现突出，如何能够智能自诊断管理也是一项重要内容。变电站综合自动化系统的在线自诊断可将诊断的结果发送至远端主控台。
（7）显示数据化。
变电站综合自动化应用计算机监控系统，传统的指针式显示仪由CRT显示屏取代，人工抄录则由系统打印机取代。
1.3 原则
（1）综合自动化系统在中、低压变电站中的应用可避免派人值班麻烦，同时也强化了监控工作的效果，即减人增效。站内不设置固定运行、维护值班人员，运行监测、主要控制操作由远方控制端进行，设备采取定期巡视维护的变电站。
（2）220kV及以上的高压变电站在设计和建设两方面均需以先进的控制办法来解决各不同专业技术分散、自成系统、重复投入和系统运行不稳定等问题。
2 变电站综合自动化与地监控软件开发
2.1 设计方案
本文论述变电站综合自动化与地监控软件开发以组态王软件为例。该软件具有良好数据采集功能，它适应性强、开放性好、易于扩展、开发周期短，可以实现对现场的实时监测与控制，并且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要任务。因此组态王软件是变电站综合自动化监控系统的良好选择。
国内外变电站的综合自动化系统研究都将其结构分为三类，即分布式系统结构、集中式系统结构和分层分布式结构。本系统采用分层式设计。这种结构节省控制室面积、电缆和安装费用，系统可靠性高。
变电站综合自动化系统控制对象电压负荷等级为110kV/10kV。各类负荷配电变压器共85台，总容量为35MVA。主接线方式形式为内桥接线方式；中性点直接接地方式，并且在中性点与地之间加装一组电动隔离开关；无功补偿电容器容量为3000kvar；主变压器选择有载调压方式。
2.2 设计实现
根据变电站综合自动化系统的功能要求及用户需求，本变电站系统设计实现的功能主要有运行监视功能、数据采集与处理功能、故障报警功能、数据报表显示功能，以及实时曲线和历史数据记录功能。系统设计实现主要由以下几步组成：
（1）建立变电站综合自动化监控系统工程。
（2）为系统配置设备。下位机设备选用西门子公司的S7-200PLC，与工控机的通信方式采用PPI协议，通信端口选择COM1。
（3）定义开发系统所需的变量。变电站系统监控的母线及各段线路的电压和电流是连续的数字量值，定义为I/O实型。各种断路器、刀闸、熔断器的状态为离散量值，定义为I/O离散型。其他动画连接过程需要用到的中间变量定义为内存变量。
（4）画面设计、动画连接及命令语言编写。设计变电站监控系统实现各项功能的画面，并将画面中的图形与变量进行连接，编写所需的命令语言。
变电站运行过程中，值班人员可以通过后台CRT显示屏直接观察到断路器、隔离开关、变压器分接头等设备的状态。当系统出现非正常甚至故障时，监控系统主接线图的相应位置会发出闪烁和蜂鸣器报警信号。
报表显示主要是方便操作人员对1天或1月的变电站电压、电流、功率等参数进行汇总和对比，进而对变电站的运行情况做出进一步的评估。地监控软件历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，主要包括断路器动作次数、断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数、输电线路的有功功率和无功功率、变压器的有功功率和无功功率、母线电压定时记录的最大值和最小值、控制操作及修改整定值的记录。
3 结束语
综上所述，变电站综合自动化系统是按照规定程序预设的一种启动操作断路保护设备或隔离开关的监控装置。自动化系统包括监控后台软件、当地监控PC机、远动通信接口、用于专业管理的工程师站PC机和专用设备和网络设备等。变电站层自动化系统地监控软件通过组态完成全站检测功能，全面提供线路、 主设备等的电量、非电量等运行数据，完成对变压器、断路器等设备的控制等，并具有保护信息记录与分析、 运行报表、故障录波等功能。随着越来越广泛的推广和应用，设计所预期的效益还是相当不错的。■
参考文献
[1] 张亚妮；浅谈变电站综合自动化[J]；科技创新导报；2010，（04）.
[2] 张建，薛兴强，张羽歆；变电站综合自动化系统[J]；煤炭技术，2010，（09）.
[3] 王晋，柯姗姗；变电站综合自动化后台性能监控系统开发与应用[J]；湖北电力；2008，（06）.
关键词：变电站综合自动化；地监控；软件开发
变电站综合自动化与地监控软件是变电站运行电力设备和操作人员之间形成关系的纽带，在实现变电站综合自动化系统设计中占有绝对重要的地位。伴随我国计算机技术与通讯技术的快速发展，很多地方已逐步推广与应用集中监控远动系统，地监控软件将逐步深化变电站的综合自动化水平。本文基于变电站综合自动化采取分层分析法和多线程技术研究地监控软件开发理论，糅合模块化程序设计法和面向对象程序设计法，初步设计变电站综合自动化与地监控软件。
1 变电站综合自动化系统简介
1.1 定义
变电站综合自动化系统是以执行系统特定功能实现某些规定目标若干相互关联单元的整合。该系统利用计算机技术、现代电子技术、通讯网络技术和数据信息处理手段实现变电站二次电力设备（如继电保护装置、故障录波、自动控制装置和远东装置等）的功能重组和优化设计，并对所有电力设备的运作状况进行监控和协调和综合性自动化系统。变电站综合自动化系统内部各个电力设备之间完成信息交换和监视控制任务。变电站综合自动化系统实际上是简化了常规二次设备的二次接线过程，在提高系统稳定、降低运营成本方面实则极为关键，它区别于常规二次设备最大的不同点是以计算机技术作为设计基础，以通讯网络技术作为设计手段，以信息交换作为设计目标。
1.2 特点
（1）功能综合化。
变电站综合自动化系统是以计算机技术、通信网络技术和自动化控制技术为基础发展起来的，该系统也综合了变电站的全部二次设备。
（2）构件模块化。
基于计算机技术实现具有数字通信功能控制装置的数字化可利于各个构件模块的通信网络连接和借口功能模块的信息交换及扩充。同时，形成构件模块化为变电站实现综合自动化系统的组态提供便利，从而能够更好地适应应用工程的集中式、分散式和分布式结构集中式等多种组屏方式。
（3）结构分散化。
分布式综合自动化变电站中子系统如计算机保护、数据信息采集、控制测量和其他相关智能电力设备等都以分布式结构设计。每一个子系统都可能由多个中央处理器来完成各项功能，而这些子系统群就构成了一套比较完整且高度协调的有机系统。
（4）监视可视化。
应用变电站综合自动化系统无需有人值班，系统操作人员的工作岗位放在了主控中心室或调度室，面对彩色显示屏即可对变电站的电力设备和电路电缆进行全方位的监控。
（5）通信光缆化。
计算机技术和通信网络技术在变电站综合自动化系统中得到了极大范围的推广和应用。
（6）管理智能化。
自动化系统不仅仅要在常规自动化方面表现突出，如何能够智能自诊断管理也是一项重要内容。变电站综合自动化系统的在线自诊断可将诊断的结果发送至远端主控台。
（7）显示数据化。
变电站综合自动化应用计算机监控系统，传统的指针式显示仪由CRT显示屏取代，人工抄录则由系统打印机取代。
1.3 原则
（1）综合自动化系统在中、低压变电站中的应用可避免派人值班麻烦，同时也强化了监控工作的效果，即减人增效。站内不设置固定运行、维护值班人员，运行监测、主要控制操作由远方控制端进行，设备采取定期巡视维护的变电站。
（2）220kV及以上的高压变电站在设计和建设两方面均需以先进的控制办法来解决各不同专业技术分散、自成系统、重复投入和系统运行不稳定等问题。
2 变电站综合自动化与地监控软件开发
2.1 设计方案
本文论述变电站综合自动化与地监控软件开发以组态王软件为例。该软件具有良好数据采集功能，它适应性强、开放性好、易于扩展、开发周期短，可以实现对现场的实时监测与控制，并且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要任务。因此组态王软件是变电站综合自动化监控系统的良好选择。
国内外变电站的综合自动化系统研究都将其结构分为三类，即分布式系统结构、集中式系统结构和分层分布式结构。本系统采用分层式设计。这种结构节省控制室面积、电缆和安装费用，系统可靠性高。
变电站综合自动化系统控制对象电压负荷等级为110kV/10kV。各类负荷配电变压器共85台，总容量为35MVA。主接线方式形式为内桥接线方式；中性点直接接地方式，并且在中性点与地之间加装一组电动隔离开关；无功补偿电容器容量为3000kvar；主变压器选择有载调压方式。
2.2 设计实现
根据变电站综合自动化系统的功能要求及用户需求，本变电站系统设计实现的功能主要有运行监视功能、数据采集与处理功能、故障报警功能、数据报表显示功能，以及实时曲线和历史数据记录功能。系统设计实现主要由以下几步组成：
（1）建立变电站综合自动化监控系统工程。
（2）为系统配置设备。下位机设备选用西门子公司的S7-200PLC，与工控机的通信方式采用PPI协议，通信端口选择COM1。
（3）定义开发系统所需的变量。变电站系统监控的母线及各段线路的电压和电流是连续的数字量值，定义为I/O实型。各种断路器、刀闸、熔断器的状态为离散量值，定义为I/O离散型。其他动画连接过程需要用到的中间变量定义为内存变量。
（4）画面设计、动画连接及命令语言编写。设计变电站监控系统实现各项功能的画面，并将画面中的图形与变量进行连接，编写所需的命令语言。
变电站运行过程中，值班人员可以通过后台CRT显示屏直接观察到断路器、隔离开关、变压器分接头等设备的状态。当系统出现非正常甚至故障时，监控系统主接线图的相应位置会发出闪烁和蜂鸣器报警信号。
报表显示主要是方便操作人员对1天或1月的变电站电压、电流、功率等参数进行汇总和对比，进而对变电站的运行情况做出进一步的评估。地监控软件历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，主要包括断路器动作次数、断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数、输电线路的有功功率和无功功率、变压器的有功功率和无功功率、母线电压定时记录的最大值和最小值、控制操作及修改整定值的记录。
3 结束语
综上所述，变电站综合自动化系统是按照规定程序预设的一种启动操作断路保护设备或隔离开关的监控装置。自动化系统包括监控后台软件、当地监控PC机、远动通信接口、用于专业管理的工程师站PC机和专用设备和网络设备等。变电站层自动化系统地监控软件通过组态完成全站检测功能，全面提供线路、 主设备等的电量、非电量等运行数据，完成对变压器、断路器等设备的控制等，并具有保护信息记录与分析、 运行报表、故障录波等功能。随着越来越广泛的推广和应用，设计所预期的效益还是相当不错的。■
参考文献
[1] 张亚妮；浅谈变电站综合自动化[J]；科技创新导报；2010，（04）.
[2] 张建，薛兴强，张羽歆；变电站综合自动化系统[J]；煤炭技术，2010，（09）.
[3] 王晋，柯姗姗；变电站综合自动化后台性能监控系统开发与应用[J]；湖北电力；2008，（06）.