重庆钢铁集团电子有限责任公司 重庆 400080
摘要：为推进重钢电力SCADA系统无人化改造，借鉴钢铁行业电力系统实际需求规划应有系统，按照成熟、实用、产品化平台的原则进行集成设计，满足重钢电力系统实现远程监控要求。该系统架构同时具备向电力以外的能源介质系统管控扩展，以便未来实现重钢能源系统的一体化无人值守管控设计。
关键词：电力；无人化改造；监控
0概述
目前重钢电站建设已经10余年了，存在以下问题：原电力系统SCADA应用与重钢动力能源部实际应用脱节，中心电力调度所管辖的这些变电站，只取电量数据，能源中心不能集中、远程操控；不能有效进行故障分析，目前整个重钢的电力系统缺乏集中高效率的集中监控和故障处理能力[1]。
随着现代化电力技术持续发展和企业形势好转，重钢着手将变电站已从过去人员值班发展为无人值守，通过建设无人值守的SCADA系统，可以对变电站内外设备运行情况动态监控与管理[2]；本次改造范围见下表：
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1系统方案
1.1SCADA系统架构
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图1：系统架构图
系统采用C/S架构，如图1，2套冗余I/O服务器用于对18各变电站的数据采集及操作监控，配置4台操作监控站用于电力调度的日常监控和操作，另外，配置2台管理终端，用于电力系统的高级分析功能，。
1.1.1数据采集服务器（I/O服务器）
新增2对冗余配置的数据采集服务器，用于和综保系统的通信管理机或数据采集装置进行通信[3]。
1.1.2应用服务器
新增应用服务器，用于电力系统的分析软件。
1.1.3实时数据库服务器
用于实时数据的归档与分析，并为高级分析软件平台提供数据接口。
1.1.4关系数据库服务器
用于电力数据的统计，报表分析。
1.1.5磁盘整列
配置磁盘整列1套，用于数据的长时归档及系统的备份
1.1.6HMI
新增HMI监控站：4台，管理终端2台
1.1.7对时装置
新增对时装置一台，用于整个系统的时间统一。
1.1.8打印机
A3彩色打印机一台，用于报表及画面打印
1.2软件系统改造
1.2.1SCADA系统软件
改系统选用的是GEFanuc的iFIX，iFIX是全球最领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件，已有超过300，000套以上的软件在全球运行。世界上许多最成功的制造商都依靠GEFanuc的iFIX软件来全面监控和分布管理全厂范围的生产数据。在包括冶金、电力、石油化工、制药、生物技术、包装、食品饮料、石油天然气等各种工业应用当中，iFIX独树一帜地集强大功能、安全性、通用性和易用性于一身，使之成为任何生产环境下全面的HMI/SCADA解决方案。
1.2.2电力系统分析软件ETAP
该软件ETAP分为实时电能管理系统和电力系统设计分析2个模块
ETAPReal-Time实时在线监测系统解决方案是一套综合的软件产品，提供智能电力监测、能量管理、系统优化和自动化、实时预测的应用，适用于实时电力管理系统[4].
ETAP电力系统设计分析提供一套完全智能的电力工程软件解决方案包括弧闪分析、潮流分析、短路计算、暂态稳定、继电器配合、电缆载流量、优化潮流等等.模块化的功能可以满足任何从小到大的电力系统的需求[5].
2数据接口
现有变电站设通信管理机，改造后的SCADA系统通过此通信管理机以104规约进行通信[6]，采集数据，如图2。
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图2：系统接口
电表系统主要分为两种情况：一种是已经集成到通信管理机，这部分电表可以用统一的接口和规约进行数据采集。第二种情况是单独采用数据采集装置进行采集，这部分电表也可以通过SCADA系统和数据采集装置进行通信的方式进行数据采集[7]，通信规约为：102/DNP/Modbus等。
3系统功能及应用效果
3.1监控功能
1）画面
包括导航条、画面、报警区3部分，见图3。
2）设备操作功能
图示化操作窗
连锁功能
电子签名功能，用于对设备操作记录的追溯和确保操作安全
操作确认功能
信息反馈功能
3）报警
报警采用分级声音报警和多媒体语音报警。对设备的故障信号进行报警，并提供相应的声音、语音、画面闪光报警方式，并提供相应的报警复归手段[8]。根据故障程度和重要性，将报警信号进行分成重故障、轻故障和事件三种类型。
4）操作记录
操作记录都将进行数据归档，提供查询。
5）趋势
对采集的有关实时数据进行按时序归档，保存在系统的实时/统计归档数据库中，借助系统的用户查询界面，对于实时归档数据，提供过程曲线显示[9]；对于统计归档数据，可按信号内容、起/讫时间、时间粒度(小时/天/月)进行历史数据查询，并可进行曲线显示。
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图3：系统画面
3.2报表统计功能
按照小时自动统计电能消耗
按照峰谷值自动统计电能消化
自定义报表格式
图形化的能耗统计分析
超计划用能报警
3.3高级管理功能（ETAP）
先进的最新的软件算法与详细的模型功能相结合，ETAP可以解决包含图层的大系统例如输电，子输电网络，一次系统，二次系统和负荷分布，而且所有的操作都在同一个电气模型里面进行[10]。ETAP可以很容易的处理100，000个电气节点并在很短的时间内完成计算同时保证计算精度和准确性。直观的和用户有好的图形界面，与整体的电力系统应用程序提供一个健全和成熟的平台对配网规划者和运营商进行可靠性评估和分析[11]。
ETAP以可靠性和经济目的对配网运行进行管理和优化，可以作为单一系统或者与配网SCADA或者停电管理系统相结合进行配置，作为整个配电管理系统[12]。ETAP使用的所有的有效信息，从配电自动化和自动测量到改进馈线负荷模型和操作解决方案。
软件模块由下列组成:
地理和单线图馈线画图
配电潮流
平衡和不平衡短路（ANSI和IEC）
可靠性评估
时域潮流
电压稳定分析
带用户自定义动态模型编辑器和编译器的暂态稳定分析
优化潮流
最佳电容器位置
开关优化
地下电缆管道热分析
变电站接地网设计和分析
保护设备配合（过流和速断）
配电线路降低额定值和容量评估
互耦配电阻抗计算
分布式电源建模例如光伏电池，风力发电机等
ETAP提供配电规划和操作工程师一套用于可靠的电网设计，模拟和操作的完整工具[13]。使用ETAP实时平台将你的规划模型转换到运行使用，通过以下功能使用ETAP智能配电管理系统（DMS）理解和控制电力系统运行:
状态估计
网络拓扑结构处理（逻辑和空间）
实时配电潮流
预测配电网络分析和优化
电压/无功优化和控制（VVOC）
故障管理和服务恢复
开关顺序管理
需求响应和负荷管理
短期负荷预测
OMS/GIS接口
通用信息模型（CIM）接口
4总结
该项目投运后，通过用户使用前后的对比，方便了业主集中管理，提升了重钢动力能源部的安全防护，满足了业主对该电力调度无人值守的管控需求[14]。
本项目是重钢技术人员在重钢无人化改造项目上取得的新突破[15]，在这方面积累了经验，有了自己的技术储备和团队，为今后推广无人化改造应用奠定了基础。
参考文献
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作者简介
张功瑾、男、湖北潜江、高级工程师，长期从事自动化、智能化相关项目的设计、研发和实施工作。