項目背景： 　　高壓直流輸電（HVDC）技術(shù)提供了大容量長距離輸電的能力，而且在輸電距離超過700Km時，相對于交流輸電具有更經(jīng)濟(jì)的特點。高壓直流輸電技術(shù)提供了快速靈活的功率控制能力，可以快速準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)網(wǎng)間互送的功率，這種快速調(diào)節(jié)能力對于保持大電網(wǎng)互聯(lián)的穩(wěn)定性具有獨特的優(yōu)勢。隨著"西電東送"和"全國聯(lián)網(wǎng)"戰(zhàn)略規(guī)劃的實施，迎來了直流大發(fā)展的局面，至2020年，我國規(guī)劃建設(shè)中的直流輸電工程接近20個，將成為世界上擁有直流輸電線路最多的國家。 　　直流控制保護(hù)系統(tǒng)是直流輸電的核心技術(shù)，通過該系統(tǒng)保證直流系統(tǒng)的安全可靠運行。而換流站SCADA系統(tǒng)是HVDC傳輸系統(tǒng)中非常重要的組成部分，它用于監(jiān)視控制HVDC傳輸系統(tǒng)以及交流系統(tǒng)的運行控制、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，同時對其功能和性能也有非常高的要求。 　　換流站SCADA系統(tǒng)的軟硬件，包括對交流開關(guān)場（含換流變及備用間隔）、直流開關(guān)場、換流站控制樓、閥廳、通訊系統(tǒng)、直流線路、換流站輔助系統(tǒng)等的監(jiān)視控制以及與遠(yuǎn)方調(diào)度中心和其他監(jiān)視場所的通訊接口等。 　　SCADA系統(tǒng)不僅要監(jiān)視HVDC系統(tǒng)和交流系統(tǒng)的運行狀態(tài)，還要安全可靠地發(fā)送各級調(diào)度人員對HVDC系統(tǒng)及交流系統(tǒng)的控制和操作命令，又要盡量避免運行人員的錯誤操作，以免對電網(wǎng)運行造成嚴(yán)重的后果。SCADA系統(tǒng)要監(jiān)視數(shù)千個數(shù)字和模擬信號，所有信號的狀態(tài)變化都要實時記錄下來并能在事后進(jìn)行故障分析。 　　SCADA系統(tǒng)是一個模塊化、分布化的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，層次結(jié)構(gòu)清晰。它由過程監(jiān)視單元、過程控制單元、圖形操作工作站和主計算機(jī)系統(tǒng)組成。所有過程監(jiān)視與運行的工作站、主計算機(jī)通過局域網(wǎng)（LAN）連接，具有信息共享、資源優(yōu)化使用和功能分布的網(wǎng)絡(luò)性能。 　　SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用開放化設(shè)計，將來如有需要便于系統(tǒng)升級和增加新的功能。 　　SCADA系統(tǒng)必須要保證其可靠性，重要的子系統(tǒng)、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)、通道都要采用冗余體系結(jié)構(gòu)，保證在單通道或單硬件故障下不引起系統(tǒng)故障。 　　南瑞繼保電氣公司在技術(shù)引進(jìn)的基礎(chǔ)上，消化、吸收并改進(jìn)的直流控制保護(hù)系統(tǒng)廣泛采用了Wonderware公司的技術(shù)，如Toolkit、InTouch等。由此開發(fā)的控制保護(hù)系統(tǒng)已在葛南直流改造工程和靈寶背靠背工程中投入運行。 　 行業(yè): 輸配電 軟件: InTouch Toolkit 功能與優(yōu)點： 實時監(jiān)視控制功能 直流保護(hù)定值監(jiān)視與整定 培訓(xùn)系統(tǒng)監(jiān)控功能 遠(yuǎn)動系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集接口 靈活方便 便于系統(tǒng)擴(kuò)充升級 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 　　直流傳輸系統(tǒng)為兩端換流站（一端為整流站，一端為逆變站）與直流線路構(gòu)成，而背靠背換流站則只有一個換流站（沒有直流線路，整流與逆變都在一個站內(nèi)）。換流站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本類似，葛南直流改造工程中葛洲壩站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示： 　　換流站控制保護(hù)系統(tǒng)總體上分為以下幾個子系統(tǒng)，即： 與遠(yuǎn)方控制中心（如國調(diào)、網(wǎng)省調(diào)）的接口子系統(tǒng)，包括：（1）遠(yuǎn)動工作站與遠(yuǎn)方控制中心的接口; （2）保護(hù)故障錄波信息子站、電能量計費裝置與遠(yuǎn)方控制中心的接口。 換流站運行人員控制系統(tǒng)，主要包括站LAN網(wǎng)（雙以太網(wǎng)）、運行人員工作站、工程師工作站、站長工作站、事件報警記錄終端、服務(wù)器、與原模擬屏的接口等。 直流站控系統(tǒng)和交流站控系統(tǒng)，該部分主要包括站控系統(tǒng)的主機(jī)、分布式現(xiàn)場總線和分布式I/O等設(shè)備。 直流控制（極控）系統(tǒng)，該部分主要包括每個極的極控系統(tǒng)的主機(jī)、分布式現(xiàn)場總線和分布式I/O等設(shè)備。 直流系統(tǒng)保護(hù)，該部分主要包括換流器保護(hù)、直流場保護(hù)、直流線路保護(hù)、接地極引線保護(hù)、換流變保護(hù)、直流濾波器保護(hù)、交流濾波器保護(hù)等。 　　交流保護(hù)，該部分主要包括兩站的斷路器保護(hù)，葛換線的線路保護(hù)和葛洲壩站的母線保護(hù)。 Wonderware產(chǎn)品在直流控制保護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用 　　極控制、極保護(hù)與交流站控都采用工業(yè)控制計算機(jī)，安裝嵌入式NT操作系統(tǒng)，通過現(xiàn)場控制總線CAN、TDM與IO系統(tǒng)進(jìn)行通訊，從分布式IO系統(tǒng)采集數(shù)字量與模擬量信號，并下發(fā)控制命令到IO系統(tǒng)。這些計算機(jī)系統(tǒng)為分布式系統(tǒng)，計算機(jī)數(shù)量的多少根據(jù)換流極個數(shù)（單極、雙極）、交流間隔的多少來決定，因此控制系統(tǒng)與后臺SCADA系統(tǒng)間的通訊接口就要統(tǒng)一，工程的變化、控制主機(jī)規(guī)模的變化、通訊的數(shù)據(jù)量與信號類型不能要求通訊接口修改。同時，控制保護(hù)主機(jī)上運行的程序為基于可視化編程工具生成的軟件，為了便于監(jiān)視與分析軟件的運行狀況，可視化程序中的信號都可在線監(jiān)視其運行值。為此，直流控制保護(hù)系統(tǒng)采用了Wonderware產(chǎn)品與技術(shù)，控制保護(hù)主機(jī)上運行的程序集成了Woderware公司的I/O Server Toolkit，而后臺監(jiān)控軟件則采用了InTouch。 1．I/O Server Toolkit的應(yīng)用 　　控制保護(hù)各主機(jī)運行的程序集成了I/O Server Toolkit，通過Toolkit提供的API接口，將要監(jiān)視的信號通過Toolkit與后臺監(jiān)控軟件、可視化分析工具、本地運行的基于VB開發(fā)的就地監(jiān)控界面、Excel等進(jìn)行交互，通訊協(xié)議則可以選用SuiteLink、NetDDE、DDE等。 2．InTouch的應(yīng)用 　　人機(jī)界面基于InTouch進(jìn)行了開發(fā)。根據(jù)直流控制系統(tǒng)的特點和功能要求，SCADA系統(tǒng)中的人機(jī)界面功能需要分為以下個應(yīng)用功能：1）實時監(jiān)視控制功能；2）相對獨立的直流保護(hù)定值監(jiān)視與整定； 3）培訓(xùn)系統(tǒng)監(jiān)控功能 ；4）遠(yuǎn)動系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集接口 （1） 實時監(jiān)視控制功能 　　運行人員工作站上運行的實時監(jiān)視控制InTouch軟件實時監(jiān)視并控制整個直流控制保護(hù)系統(tǒng)的運行，包括一次設(shè)備的運行監(jiān)視與控制、測量信息、控制保護(hù)主機(jī)的運行狀態(tài)。運行人員工作站均為雙顯示器，兩個顯示器分別顯示不同的一次窗口。窗口中廣泛使用了單線圖、棒圖、餅圖、趨勢曲線、ActivX控件等。 　　由于控制保護(hù)主機(jī)均為冗余系統(tǒng)，正常運行時一臺值班，而另一臺備用。因此運行人員工作站上運行的InTouch軟件通過SuiteLink協(xié)議從值班的控制保護(hù)主機(jī)讀取開關(guān)狀態(tài)以及其它狀態(tài)信息、模擬量信號進(jìn)行顯示，而運行人員則通過人機(jī)界面下發(fā)控制命令到相應(yīng)的值班控制主機(jī)，進(jìn)而通過IO系統(tǒng)到達(dá)一次設(shè)備控制設(shè)備的操作。當(dāng)控制主機(jī)的值班/備用狀態(tài)切換時，相應(yīng)的訪問名自動連接到新的值班系統(tǒng)。 　　控制保護(hù)主機(jī)及其IO系統(tǒng)產(chǎn)生的事件要求帶有本地時標(biāo)，通過開放式數(shù)據(jù)連接ODBC送往系統(tǒng)服務(wù)器，由服務(wù)器收集并處理后儲存于SQL Server數(shù)據(jù)庫中，各運行人員工作站則通過InTouch提供的SQL綁定列表功能直接從數(shù)據(jù)庫中讀取并顯示。 　　控制保護(hù)系統(tǒng)的控制功能按照功能要求劃分為不同的控制區(qū)域，運行人員也配置不同的控制權(quán)限，只有具有相應(yīng)權(quán)限的運行人員登錄后才能執(zhí)行相應(yīng)區(qū)域的控制操作，這樣保證了系統(tǒng)控制的高安全性。 （2） 直流保護(hù)定值監(jiān)視與整定 　　直流保護(hù)定值在控制保護(hù)系統(tǒng)日常運行中不必監(jiān)視，更不能隨意修改，要求只有專門的保護(hù)工程師在特定的條件下才能進(jìn)行修改，為此，用InTouch開發(fā)一個獨立的應(yīng)用即直流保護(hù)定值監(jiān)視與整定功能。該應(yīng)用只顯示保護(hù)的定值，并只有在相應(yīng)權(quán)限的保護(hù)工程師登錄后并滿足其它特定條件的情況下才能進(jìn)行修改定值的操作。 （3） 培訓(xùn)系統(tǒng)監(jiān)控功能 　　直流控制保護(hù)系統(tǒng)要求具有模擬培訓(xùn)功能，以便在離線情況下培訓(xùn)運行人員熟悉控制操作過程以及分析、掌握系統(tǒng)在各種操作下的變化行為，同時要求培訓(xùn)系統(tǒng)又不能影響在線系統(tǒng)的正常運行。為此，配置了培訓(xùn)模擬系統(tǒng)，而培訓(xùn)工作站上運行的InTouch人機(jī)界面則是在實時監(jiān)視控制應(yīng)用基礎(chǔ)上修改而成的應(yīng)用功能，該應(yīng)用只監(jiān)視控制培訓(xùn)系統(tǒng)控制主機(jī)上的運行工況。 （4） 遠(yuǎn)動系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集接口 　　遠(yuǎn)動工作站要求從控制保護(hù)系統(tǒng)采集狀態(tài)量及模擬量信號并送往遠(yuǎn)方調(diào)度中心，當(dāng)然可以通過NetDDE方式從控制保護(hù)主機(jī)讀取，但NetDDE的速度比較慢，當(dāng)傳送的數(shù)據(jù)較多時會嚴(yán)重影響控制保護(hù)主機(jī)的CPU負(fù)載以及網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。因此，在遠(yuǎn)動工作站上運行InTouch軟件，該應(yīng)用軟件不是為了監(jiān)視目的，而是通過它作為Client端采用SuiteLink協(xié)議從控制保護(hù)主機(jī)讀取遠(yuǎn)方調(diào)度需要的數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)動工作站再開發(fā)接口程序通過DDE從本地的InTouch應(yīng)用（此時又相當(dāng)于Server端）讀取這些數(shù)據(jù)再按照相應(yīng)的規(guī)約傳送到遠(yuǎn)方調(diào)度中心。 3. Wonderware通訊協(xié)議的應(yīng)用 　　SuiteLink與NetDDE通訊協(xié)議在直流控制保護(hù)系統(tǒng)中都得到了廣泛的應(yīng)用。InTouch應(yīng)用與控制保護(hù)主機(jī)的IOServer之間采用SuiteLink通訊，而可視化分析工具則通過NetDDE與控制保護(hù)主機(jī)進(jìn)行通訊。 應(yīng)用情況 　　直由南瑞繼保公司負(fù)責(zé)的葛南直流改造工程與靈寶背靠背工程的直流控制保護(hù)系統(tǒng)都已在現(xiàn)場投入運行或試運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。通過開發(fā)過程與現(xiàn)場調(diào)試、運行，總結(jié)出基于Wonderware的技術(shù)有如下特點： 1．InTouch軟件靈活方便 　　一般的人機(jī)界面都是針對特定行業(yè)或系統(tǒng)開發(fā)的，具有較大的局限性，若要增加新的功能則要對開發(fā)工具增加新的模塊才能實現(xiàn)。而InTouch是面向所有的過程控制，并不針對某個行業(yè)，通過編輯腳本可以方便地實現(xiàn)用戶新的要求。 2．便于系統(tǒng)擴(kuò)充升級 　　基于Wonderware架構(gòu)的直流控制系統(tǒng)，當(dāng)一次系統(tǒng)擴(kuò)充時，其監(jiān)視控制系統(tǒng)可以比較方便地擴(kuò)充，如增加一個新的交流間隔，則增加一套新的交流站控系統(tǒng)并在InTouch界面中增加相應(yīng)的對象即可，而不影響原有系統(tǒng)。