一种SCADA系统的电力拓扑设计方案

李寅 褚红健 王声柱

摘 要：文章提供了一种指示电力网络中的线路是否有电压的设计方案。此方案在南京国电南自轨道交通工程有限公司SCADA监控系统中实现了电力网络的动态拓扑功能，能够准确、实时地更新电流在画面中的显示。拥有任意数目进线及出线的电力网络均可实现动态拓扑。本方案应用于SCADA分布式平台，能够应用在SCADA分布式平台的各个专业技术领域，涵盖轨道交通、电力监控、水利监控、油气化工等自动化工业控制行业。

关键词：SCADA系统;动态拓扑;电力网络

1 拓扑机制

监控与数据采集（Supervisory Control And Data Acquisitionl，SCADA）系统是集计算机、网络、通信、传感等技术于一体的工业自动控制系统[1]。SCADA系统在人机界面设计方面，有研究者提出需要采取以人为本的人机界面设计思想[2]。SCADA系统中的电力动态拓扑着色功能即是人机界面以人为本的很好体现。

网络拓扑分析主要以开关及进线为研究对象，開关和进线状态为分变合和合变分，不带电到带电和带电到不带电，因此要关注带电设备的连接点的状态，对其进行拓扑分析[3]。动态拓扑着色计算模块对断路器或开关的变位做出反应，当网络中的某个设备变位时，此模块将更新在数据库中所对应的对象状态，并更新画面中的线路带电状态。动态拓扑计算主要是通过FlowControl对象与FlowTransport对象来实现的，依赖于南京国电南自轨道交通工程有限公司SCADA系统的wg_flow_application 进程。

假设：某电力网络由断路器、隔离开关、母线等组成，在该司监控系统中简易示意如图1所示。图1中断路器及隔离开关为浅灰色时表示现场设备处于断开状态，为黑色时表示现场设备处于闭合状态;当进线、出线、母线为虚线时表示该线路无电压，当进线、出线、母线为实线时表示该线路有电压。

2 实现过程

在该司SCADA系统中设计线路对象为FlowTransport，设计断路器及隔离开关对象FlowControl。在FlowControl对象中定义了Upstream Link（上游链接）属性与DownstreamLink（下游链接）属性，用于在实际工程中配置该对象的上游链接对象与下游链接对象（由工程人员根据实际工程进行配置）;Configuration Status 属性用于指示该对象的配置状态（由SCADA系统判断并自动写入）。FlowTransport对象中定义了Configuration Status属性与Status属性，分别用来指示该对象的配置状态与线路带电情况（由SCADA系统判断并自动写入）。

3 实例演示

（1）根据以上设计内容，在该司SCADA监控系统人机界面中设计某简易接线图如图1所示，并配置好相应FlowTransport对象与FlowControl对象。

（2）闭合101断路器，则101断路器允许电流通过，101-OUT线路带电，SCADA系统中该图自动显示101-OUT线路为实线，如图2所示。

（3）闭合隔离开关1011，该隔离开关允许电流通过，则1011，1021，103段的母线带电，SCADA系统中该图自动显示该段母线为实线。

（4）闭合隔离开关1021，该隔离开关允许电流通过，则102-OUT线路带电，SCADA系统中该图自动显示102-OUT线路为实线。

（5）闭合103断路器，该断路器允许电流通过，则103-馈线线路带电，SCADA系统中该图自动显示103-馈线线路为实线，如图3所示。

4 总结

本电力系统拓扑方案设计运用于该公司SCADA监控系统软件平台中，能够准确指示线路带电情况，延时短、界面友好。目前，该系统已成功应用于南京地铁、沈阳地铁、武汉地铁、淮安有轨电车等多条城市轨道交通综合监控系统中，并深受用户好评。

[参考文献]

[1]王达宗，马增良. SCADA系统冗余模式下数据同步的实现模型[J].计算机应用，2005（5）：87-92.

[2]李天科.以人为本的人机界面设计思想[J].计算机工程与设计，2005（5）：1228-1229.

[3]杨丰萍，傅华.基于Batik及SVG的监控画面的图模库一体化平台设计[J].华东交通大学学报，2010（5）：39.

（编辑 姚 鑫）