薛洪劍，李海軍，趙 漢，楊清林，賁艷英

（中國-阿拉伯化肥有限公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、燃?xì)?、鐵路等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的DCS與電力自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)[1]。

1 現(xiàn)狀

作為復(fù)合肥生產(chǎn)型企業(yè)，中國-阿拉伯化肥有限公司（簡稱“中阿公司”）有兩座變電站，每一座變電站都建成了一套變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，基于設(shè)備集成服務(wù)供應(yīng)商的POWERSCADA系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對重要設(shè)備狀態(tài)及用電量的實(shí)時(shí)監(jiān)測和自動(dòng)抄錄功能。根據(jù)工藝車間生產(chǎn)重點(diǎn)大功率設(shè)備列表，編制電度數(shù)據(jù)報(bào)表。利用報(bào)表數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)，計(jì)算出各班組生產(chǎn)用電能數(shù)據(jù)，比較班組生產(chǎn)耗能數(shù)據(jù)，優(yōu)選低耗生產(chǎn)方法并加以推廣，最終降低產(chǎn)品單位電耗。

2 系統(tǒng)配置

為了降低成本，根據(jù)監(jiān)測對象和規(guī)模，公司選用了單機(jī)單網(wǎng)架構(gòu)的SCADA系統(tǒng)架構(gòu)（圖1）。若不計(jì)設(shè)備構(gòu)建成本，還可以組建為下面兩種架構(gòu)的SCADA系統(tǒng)，依次是雙機(jī)雙網(wǎng)系統(tǒng)（圖2），和光纖冗余環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)（圖3）。

圖3 光纖冗余環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)

監(jiān)控主機(jī)：DELL（E5400雙核2.2 G/2 G/160 G/DVD刻錄/網(wǎng)卡/19"）計(jì)算機(jī)一臺(tái)，實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的四遙功能及其它高級(jí)功能（故障錄波、定值讀寫、運(yùn)行日志、自動(dòng)抄表、歷史曲線、歷史查詢等）。

監(jiān)控軟件：POWER SCADA 3000電力系統(tǒng)自動(dòng)化軟件一套，保證監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

通信管理層：8口通信管理機(jī)一臺(tái)，完成數(shù)據(jù)采集、規(guī)約轉(zhuǎn)換及地間隔層的配置。

現(xiàn)場控制層：主要包含10 kV的施耐德微機(jī)保護(hù)裝置、低壓配電室的智能儀表、東方電子電度表等設(shè)備。

3 POWER SCADA監(jiān)控組態(tài)軟件

它是以Windows XP系統(tǒng)為操作系統(tǒng)平臺(tái)，全中文Windows界面。組態(tài)軟件可安全可靠的監(jiān)控供配電系統(tǒng)的運(yùn)行，具有“四遙”功能，大大提高供電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和管理水平。

4 數(shù)據(jù)自動(dòng)采集

SCADA系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)自動(dòng)采集功能，可將設(shè)備用電度數(shù)進(jìn)行整點(diǎn)時(shí)刻讀取和存儲(chǔ)。通過制作的電度報(bào)表進(jìn)行電度采集和計(jì)算，配套打印機(jī)可以定期打印電度日報(bào)表。

5 用戶報(bào)表系統(tǒng)

報(bào)表工具采用Excel報(bào)表系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)取后臺(tái)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，自動(dòng)快速生成電力報(bào)表。系統(tǒng)后臺(tái)通過定時(shí)訪問監(jiān)測終端（如電度表），將電能有功功率等底數(shù)數(shù)據(jù)存放在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫內(nèi)。為了清晰演示報(bào)表編制過程，以二期總電度日報(bào)表為例（圖4）。報(bào)表是實(shí)際報(bào)表的節(jié)選。

圖4 二期總電度日報(bào)表（節(jié)選）

上述日報(bào)表由PC系統(tǒng)安裝的Excel軟件生成，各組成部分的含義是：

（1）文本單元，顯示輸入的是文本。

（2）計(jì)算公式，第一個(gè)字符“=”，可參閱Excel公式的表示方法。H列表示對應(yīng)時(shí)刻的電度值相加生成和值。

（3）數(shù)據(jù)單元，用來表示數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。第一個(gè)字符是“#”，數(shù)據(jù)單元由三部分組成，用逗號(hào)分開。如上述日報(bào)表單元格內(nèi)字符串“#hDdZD,0,ZAHF2_YM37_WP”，用來對應(yīng)于數(shù)據(jù)庫中的一個(gè)數(shù)值。第一部分（hDdZD）是“電度整點(diǎn)值”；第二部分（0）表示時(shí)間“0:00”；第三部分（ZAHF2_YM37_WP）是表示監(jiān)測對象對應(yīng)的具體變量。

（4）日期單元，用來顯示報(bào)表日期，以字符串“#TIME”開始。在實(shí)例中，“#TIME%Y年%M月%D日”顯示為報(bào)表查詢?nèi)掌凇Ｓ脩敉ㄟ^監(jiān)控軟件報(bào)表訪問功能可以選擇報(bào)表模板和日期，刷新讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，即可生成對應(yīng)日期的報(bào)表。

當(dāng)然，SCADA系統(tǒng)報(bào)表可以顯示的數(shù)據(jù)對象還有很多，報(bào)表代碼命名規(guī)則見表1。

表1 報(bào)表代碼命名規(guī)則

6 報(bào)表編制要求

電力監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)存放在POWER SCADA系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫內(nèi)，操作人員可以自由選擇報(bào)表起始日期和數(shù)據(jù)模板。以起始日期為基點(diǎn)，表格會(huì)調(diào)取日報(bào)表和月報(bào)表所有數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成的數(shù)據(jù)報(bào)表可以另存為Excel文件，用于共享或報(bào)批使用?？筛鶕?jù)公司生產(chǎn)部管理人員提出的具體要求，對SCADA系統(tǒng)報(bào)表加以定制化編制。

編制生產(chǎn)電度日報(bào)表時(shí)，需要將某日的整點(diǎn)電度表底數(shù)都顯示出來，然后調(diào)用Excel軟件表格計(jì)算功能，得出每個(gè)班次（8 h）的電能消耗值，合計(jì)即為每天24 h的生產(chǎn)用電能耗。

同樣編制生產(chǎn)電度月報(bào)表時(shí)，報(bào)表以起始日期作為基點(diǎn)，以選定的月報(bào)表表格模板，調(diào)用數(shù)據(jù)庫內(nèi)基點(diǎn)（含）后續(xù)31 d設(shè)備整點(diǎn)電度表底數(shù)。利用Excel表格數(shù)據(jù)公式計(jì)算功能，得出每個(gè)班次月度的電能消耗值，合計(jì)即為查詢?nèi)掌谥?1 d的生產(chǎn)用電能耗。

7 日報(bào)表編制實(shí)例

生產(chǎn)系統(tǒng)采用的是四班三倒制，四個(gè)班次分為A、B、C、D班。以公司班次排列日期對照表為例，見表2。

日報(bào)表通過導(dǎo)入報(bào)表模板，修正采集數(shù)據(jù)對象，以報(bào)表日期為基點(diǎn)將當(dāng)天的三班次的整點(diǎn)電度表底數(shù)顯示在報(bào)表內(nèi)。利用Excel軟件數(shù)據(jù)計(jì)算和匯總功能，得出三班次的電能消耗量，見圖4二期總電度日報(bào)表（節(jié)選）。

圖4第2行“日期”（單元格B2）即為操作人員指定的報(bào)表日期，報(bào)表表格數(shù)據(jù)（單元格C4至G7）都是數(shù)據(jù)庫內(nèi)該日期對應(yīng)底數(shù)數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)軟件從數(shù)據(jù)庫內(nèi)提取顯示出來，如圖5所示。

圖5 報(bào)表模板電度底數(shù)功能代碼含義

以“造粒主電機(jī)”（單元格C列）數(shù)據(jù)為例，報(bào)表模板將系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)電度表底數(shù)讀取到報(bào)表內(nèi)，即“0：00”、“8:00”、“16：00””、“24:00”4個(gè)整點(diǎn)時(shí)刻電度表底數(shù)。數(shù)據(jù)表“C8”至“C10”對應(yīng)的是3個(gè)班次時(shí)段耗電量，計(jì)算公式就是兩個(gè)時(shí)刻電度表底數(shù)值之差。

數(shù)據(jù)表“H8”至“H10”對應(yīng)的是“大夜”班次時(shí)段生產(chǎn)總耗電量，計(jì)算公式是工藝二車間該時(shí)間段所有設(shè)備耗電量相加。

數(shù)據(jù)表“C11”至“G11”對應(yīng)的是24 h相關(guān)設(shè)備的獨(dú)立耗電量，計(jì)算公式是每個(gè)設(shè)備3個(gè)班次耗電量相加。

數(shù)據(jù)表“H11”對應(yīng)的是工藝二車間設(shè)備24 h時(shí)段耗電量，計(jì)算公式是所有設(shè)備24 h耗電量相加。

難點(diǎn)一，生產(chǎn)班組班次時(shí)間段劃分不是以整點(diǎn)值來統(tǒng)計(jì)電耗數(shù)據(jù)，每個(gè)班次都需提前半小時(shí)來將電耗數(shù)據(jù)上報(bào)以完成交接工作。但POWER SCADA系統(tǒng)軟件只能整點(diǎn)值進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和存儲(chǔ)，這是系統(tǒng)功能所限，無法滿足上述工作需求。

查詢相關(guān)技術(shù)資料，后臺(tái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間值與Windows系統(tǒng)時(shí)間是對應(yīng)的，即系統(tǒng)軟件是根據(jù)Windows系統(tǒng)時(shí)間來觸發(fā)數(shù)據(jù)的讀取和存儲(chǔ)。

解決方案是，首先關(guān)閉Windows系統(tǒng)時(shí)間自動(dòng)更新選項(xiàng)，第二步將系統(tǒng)時(shí)間由8：00整調(diào)整為8：30，這樣后臺(tái)軟件自動(dòng)提前0.5 h進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和存儲(chǔ)，滿足工藝管理需求，如圖6所示。

圖6 PC系統(tǒng)時(shí)間調(diào)整

難點(diǎn)二是自動(dòng)顯示當(dāng)日三班次對應(yīng)組別，對應(yīng)數(shù)據(jù)見表2。解決方法是，利用Excel的函數(shù)來自動(dòng)顯示班次組別，規(guī)律是同一班次組別都是以8 d為一個(gè)周期循環(huán)往復(fù)，變量是日報(bào)表設(shè)定的當(dāng)日日期。

表2 班次排列日期對照

以表1單元格B8“大夜”班次顯示為例，已知單元格“B2”內(nèi)容是報(bào)表日期“2010-10-9”，要求單元格B8自動(dòng)顯示“C班”，編制函數(shù)班組組別計(jì)算公式如圖7所示。

圖7 班組組別計(jì)算公式

8 月報(bào)表編制實(shí)例

電度月報(bào)表要求自報(bào)表查詢起始日期開始，自動(dòng)生成后續(xù)31 d設(shè)備耗電量，其他要求同日報(bào)表。月報(bào)表系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫功能代碼含義如圖8所示：

圖8 月報(bào)表系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫功能代碼含義

以Excel報(bào)表查詢起始日期開始，系統(tǒng)軟件自動(dòng)提取31 d的報(bào)表電度底數(shù)數(shù)據(jù)，計(jì)算每天各班次用電能耗數(shù)據(jù)，生成月度報(bào)表。

9 結(jié)語

POWER SCADA系統(tǒng)報(bào)表模板必須與具體管理要求相結(jié)合，基于生產(chǎn)設(shè)備電度計(jì)量網(wǎng)絡(luò)或監(jiān)控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，利用系統(tǒng)后臺(tái)軟件自動(dòng)生成報(bào)表，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可查詢，海量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)查詢，為后期信息化與大數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)[2]。