四方变电站监控系统课件.ppt
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- 四方 变电站 监控 系统 课件
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1、 变电站综合自动化技术变电站综合自动化技术 (变电站监控系统)(变电站监控系统)刘慧海刘慧海 内容纲要内容纲要1、综合自动化的有关基本概念,基本结构及功能介绍、综合自动化的有关基本概念,基本结构及功能介绍2、国内典型、国内典型500kV综合自动化变电站特点分析综合自动化变电站特点分析3、变电站综合自动化系统的数据通信及网络通信、变电站综合自动化系统的数据通信及网络通信4、变电站监控系统装置介绍、变电站监控系统装置介绍5、变电站监控系统设备的试验、维护及注意事项、变电站监控系统设备的试验、维护及注意事项控制控制 测测 量量信信 号号保保 护护自动装置自动装置远远 动动常规站常规站把把 手手光字牌
2、光字牌指示仪表指示仪表独独 立立 远切远切 装置装置RTU综自站综自站计算机计算机+测控单元测控单元具备通信能力具备通信能力安稳装置安稳装置 测控单元测控单元+远动主机远动主机定值定值,采样值采样值修改定值修改定值投退压板投退压板l监控系统按站级与间隔级两个控制层构成。监控系统按站级与间隔级两个控制层构成。l站级控制层布置在变电所主控制楼内计算机室及主控制室。站级控制层布置在变电所主控制楼内计算机室及主控制室。l在主控制室配置两台主计算机兼做操作员工作站及一台微机五防在主控制室配置两台主计算机兼做操作员工作站及一台微机五防PC机,机,两台主机平行运行,互为热备用,运行人员通过操作员工作站对变电
3、所全两台主机平行运行,互为热备用,运行人员通过操作员工作站对变电所全部一次设备及二次设备进行监视、测量、记录并处理各种信息,并对变电部一次设备及二次设备进行监视、测量、记录并处理各种信息,并对变电所的主要电气设备实现远方控制。运行人员可通过微机五防所的主要电气设备实现远方控制。运行人员可通过微机五防PC机进行防机进行防误模拟操作。误模拟操作。综自系统基本配置、结构综自系统基本配置、结构l在计算机室配置在计算机室配置1台工程师工作站、台工程师工作站、2台数据处理和通信装置及公共系台数据处理和通信装置及公共系统接口机统接口机1台。台。l工程师工作站用于整个监控系统的维护和管理等。工程师工作站用于整
4、个监控系统的维护和管理等。l 南阳站本期配置:两台南阳站本期配置:两台64位系统服务器,两台位系统服务器,两台64位操作员站,一台远动位操作员站,一台远动工作站,一台工作站,一台64位五防工作站,一台位五防工作站,一台64位工程师站,一台位工程师站,一台64位仿真培训工位仿真培训工作站。作站。l站级控制层的各设备之间通过以太网进行通讯,以太网采用冗余结构。站级控制层的各设备之间通过以太网进行通讯,以太网采用冗余结构。l间隔级控制层由按电气单元组屏的测控部件组成,具有交流采样、测量、间隔级控制层由按电气单元组屏的测控部件组成,具有交流采样、测量、防误闭锁、同期检测、就地断路器紧急操作和主接线状态
5、及测量数字显示防误闭锁、同期检测、就地断路器紧急操作和主接线状态及测量数字显示等功能,并按照电气单元配置分别布置在等功能,并按照电气单元配置分别布置在1000KV保护小室、所用变小室保护小室、所用变小室内。内。l南阳站本期测控装置配置为:南阳站本期测控装置配置为:1000KV保护小室分保护小室分1000KV断路器测控装断路器测控装置、置、1000KV线路测控装置、线路测控装置、1000KV线路电抗器测控装置、线路电抗器测控装置、1000KV公用测公用测控装置。所用变小室包含控装置。所用变小室包含35KV和和0.4KV测控装置。测控装置。综自系统基本功能综自系统基本功能l通过通过I/O数据采集单
6、元实时采集来自生产过程的模拟量、数字量、数据采集单元实时采集来自生产过程的模拟量、数字量、脉冲量及温度量等输入量脉冲量及温度量等输入量 l数据处理功能数据处理功能 l画面显示画面显示 l记录和打印功能记录和打印功能 l管理功能管理功能 l 时钟同步时钟同步 l与保护设备的数字接口与保护设备的数字接口 l监控系统的自诊断和自恢复监控系统的自诊断和自恢复 l报警处理报警处理 l操作功能操作功能 l控制功能控制功能 l同期检测及操作同期检测及操作 l防误操作防误操作 l计算机通信网接口计算机通信网接口 l维护功能维护功能 2、国内典型、国内典型500kV综合自动化系统特点分析综合自动化系统特点分析
7、三种方案的共同要求三种方案的共同要求l测控单元出以太网,数据不经转换直接送到远动主机和当地监控主机。测控单元出以太网,数据不经转换直接送到远动主机和当地监控主机。l操作员站和服务器可以分开布置,也可以合并运行。分开布置时,服务器放操作员站和服务器可以分开布置,也可以合并运行。分开布置时,服务器放置在计算机室内。置在计算机室内。l间隔层和变电站层分别组成以太网,各间隔层以太网与变电站层以太网通过间隔层和变电站层分别组成以太网,各间隔层以太网与变电站层以太网通过光纤连接光纤连接服务器服务器B B操作员工作站操作员工作站A A操作员工作站操作员工作站 B B服务器服务器A A五防工作站五防工作站远动
8、工作站远动工作站 B B远动工作站远动工作站 A A双双modenmoden双通道双通道C CI I S SC C O OS SY Y S ST TE E M MS S保护信息子站保护信息子站路由器路由器A A网网B B网网调度模拟通道调度模拟通道调度数字通道调度数字通道录波网录波网主控室主控室计算机室计算机室以一个小间为例以一个小间为例500500KVKV变电站综合自动化系统网络图一变电站综合自动化系统网络图一A A网网B B网网工程师工作站工程师工作站光纤盒光纤盒光纤盒光纤盒光纤盒光纤盒光纤盒光纤盒保护保护集中录波器集中录波器测控模块测控模块间隔层间隔层1 1号打印机号打印机2 2号打印机
9、号打印机3 3号打印机号打印机GPSGPS时钟同步分屏时钟同步分屏4 4号打印机号打印机GPSGPS时钟同步主屏时钟同步主屏光纤盒光纤盒光纤盒光纤盒同步卫星时钟同步卫星时钟保护保护保护管理机保护管理机光纤盒光纤盒光纤盒光纤盒录波网录波网RSRS232232/485485/LONLON等等交换机交换机公用设备接公用设备接口口:电度电度、UPSUPS,火灾报火灾报警警、消防等消防等。以太网以太网通讯接口装置通讯接口装置3、变电站综合自动化系统的数据通信及网络通信、变电站综合自动化系统的数据通信及网络通信一、变电站内的信息传输内容一、变电站内的信息传输内容 间隔层设备大多需要从现场一次设备的电压和电
10、流互感器采集正常间隔层设备大多需要从现场一次设备的电压和电流互感器采集正常情况和事故情况下的电压值和电流值,采集设备的状态信息和故障情况和事故情况下的电压值和电流值,采集设备的状态信息和故障诊断信息,这些信息主要是:断路器、隔离开关位置、变压器的分诊断信息,这些信息主要是:断路器、隔离开关位置、变压器的分接头位置,变压器、互感器、避雷器的诊断信息以及断路器操作信接头位置,变压器、互感器、避雷器的诊断信息以及断路器操作信息。息。1、现场一次设备与间隔层间的信息传输、现场一次设备与间隔层间的信息传输3、间隔层与变电站层的信息、间隔层与变电站层的信息(1)测量及状态信息)测量及状态信息(2)操作信息
11、)操作信息(3)参数信息,微机保护和自动装置的整定值等。)参数信息,微机保护和自动装置的整定值等。2、间隔层的信息交换、间隔层的信息交换 这类信息有如测量数据、断路器状态、器件的运行状态、同步这类信息有如测量数据、断路器状态、器件的运行状态、同步采样信息等。采样信息等。二、综合自动化系统与控制中心的通信内容二、综合自动化系统与控制中心的通信内容 综合自动化系统前置机或通信控制机具有执行远动功能,综合自动化系统前置机或通信控制机具有执行远动功能,会把变电站内所相关信息传送控制中心,同时能接收上级会把变电站内所相关信息传送控制中心,同时能接收上级调度数据和控制命令。变电站向控制中心传送的信息通常调
12、度数据和控制命令。变电站向控制中心传送的信息通常称为称为“上行信息上行信息”;而由控制中心向变电站发送的信息,;而由控制中心向变电站发送的信息,常称为常称为“下行信息下行信息”。综合自动化系统的通信网络综合自动化系统的通信网络 计算机局部网络(计算机局部网络(Local Area Networks,简写,简写LAN),简称局域网,),简称局域网,是计算机技术急剧发展的新领域。它是把多台小型、微型计算机以是计算机技术急剧发展的新领域。它是把多台小型、微型计算机以及外围设备用通信线路互连起来,并按照网络通信协议实现通信的及外围设备用通信线路互连起来,并按照网络通信协议实现通信的系统。系统。构成局域
13、网的四大因素是网络的拓扑结构和传输介质、传输控制构成局域网的四大因素是网络的拓扑结构和传输介质、传输控制和通信方式和通信方式 1、局域网的拓扑结构、局域网的拓扑结构(A)星型)星型星型网络结构简单,任何一个非中心节点故障对整个系星型网络结构简单,任何一个非中心节点故障对整个系统影响不大。但中心节点故障时会使全系统瘫痪。为了保统影响不大。但中心节点故障时会使全系统瘫痪。为了保证系统工作可靠,中心节点可设置备份。在电力系统中,证系统工作可靠,中心节点可设置备份。在电力系统中,采用循环式规约的远动系统中,其调度端同各厂、站端的采用循环式规约的远动系统中,其调度端同各厂、站端的通信拓扑结构就是星型结构
14、。通信拓扑结构就是星型结构。(B)总线型)总线型 采用总线方式时增加或减少用户比较方便。某一节点采用总线方式时增加或减少用户比较方便。某一节点故障时不会影响系统其他部分工作。但如总线故障,故障时不会影响系统其他部分工作。但如总线故障,就会导致全系统失效。就会导致全系统失效。(C)环型)环型 由于环型网的各个节点在环中串接,因而任何一个由于环型网的各个节点在环中串接,因而任何一个节点故障,都会导致整个环的通信中断。节点故障,都会导致整个环的通信中断。局域网可采用双绞线、同轴电缆或光纤等作为传输信道,也局域网可采用双绞线、同轴电缆或光纤等作为传输信道,也可采用无线信道。可采用无线信道。2、局域网的
15、传输信道、局域网的传输信道3、常用的局域网、常用的局域网以太网以太网 以太网是采用总线型拓扑结构。它是一种局部通信网,通常以太网是采用总线型拓扑结构。它是一种局部通信网,通常在线路半径在线路半径1-10km中等规模的范围内使用,为单一组织或单中等规模的范围内使用,为单一组织或单位的非公用网,网中的传输介质可以是双绞线、同轴电缆或位的非公用网,网中的传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤等。它的特点是:信道带宽较宽;传输速率可达光纤等。它的特点是:信道带宽较宽;传输速率可达 10-100mbit/s,误码率很低;具有高度的扩充灵活性和互联性;,误码率很低;具有高度的扩充灵活性和互联性;建设成本低,
16、见效快。建设成本低,见效快。现场总线简介现场总线简介 现场总线是应用在生产现场,在微机化测量控制设备之间实现双向串现场总线是应用在生产现场,在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,也被称为开放式、数字化、多点通信的底行多节点数字通信的系统,也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。层控制网络。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表,使它们各自现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表,使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力,采用可进行简单连接的双绞线等都具有了数字计算和数字通信能力,采用可进行简单连接的双绞线等作为总线,把多个测量控制设备连接成的网络系
17、统,并按公开、规范作为总线,把多个测量控制设备连接成的网络系统,并按公开、规范的通信协议,在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场设的通信协议,在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场设备与远程计算机之间,实现数据传输与信息交换,形成各种适应实际备与远程计算机之间,实现数据传输与信息交换,形成各种适应实际需要的自动控制系统。需要的自动控制系统。几种有影响的现场总线有:基金会现场总线(几种有影响的现场总线有:基金会现场总线(FF,Foundation Fieldbus),是现场总线基金会在),是现场总线基金会在1994年年9月开发出的国际上统月开发出的国际上统一的总线协议;一的总线协
18、议;Lonworks现场总线,是美国现场总线,是美国echelon公司推出并公司推出并由它与摩托罗拉、东芝公司共同倡导、于由它与摩托罗拉、东芝公司共同倡导、于1990年正式公布而形年正式公布而形成的。成的。CAN总线(总线(control area network)是控制局域网络的简)是控制局域网络的简称,最早由德国称,最早由德国BOSCH公司推出的。公司推出的。并行数据通信是指数据的各位同时传送。可以以字节为单位并行数据通信是指数据的各位同时传送。可以以字节为单位(8位数据总线)并行传送,也可以以字为单位(位数据总线)并行传送,也可以以字为单位(16位数据总位数据总线)通过专用或通用的并行接
19、口电路传送,各位数据同时传送,线)通过专用或通用的并行接口电路传送,各位数据同时传送,同时接收。同时接收。1、并行数据通信、并行数据通信 综自系统串、并行通信简介综自系统串、并行通信简介 常用在短距离传输中(通常小于常用在短距离传输中(通常小于10m),要求传输速度高的),要求传输速度高的场合场合。2、串行数据通信、串行数据通信 串行通信是数据一位一位顺序地传送,串行通信数据的各个不同位,可串行通信是数据一位一位顺序地传送,串行通信数据的各个不同位,可以分时使用同一传输线,故串行通信最大的优点是可以节约传输线,特以分时使用同一传输线,故串行通信最大的优点是可以节约传输线,特别是当位数很多和远距
20、离传送时,这个优点更为突出,这不仅可以降低别是当位数很多和远距离传送时,这个优点更为突出,这不仅可以降低传输线的投资,而且简化了接线。但串行通信的缺点是传输速度慢,且传输线的投资,而且简化了接线。但串行通信的缺点是传输速度慢,且通信软件相对复杂些。通信软件相对复杂些。在变电站综合自动化系统内部,特别是微机保护、自动装置与监控系在变电站综合自动化系统内部,特别是微机保护、自动装置与监控系统相互通信电路中各种自动装置间或继电保护装置与监控系统间,为统相互通信电路中各种自动装置间或继电保护装置与监控系统间,为了减少连接电缆,简化配线,降低成本,主要是使用串行通信。了减少连接电缆,简化配线,降低成本,
21、主要是使用串行通信。RS-232是美国电子工业协会(是美国电子工业协会(EIA,Electronic Industries Association)制定的物理接口标准,也是目前数据通信与网络中应用最广泛的一种标制定的物理接口标准,也是目前数据通信与网络中应用最广泛的一种标准。准。一、物理接口标准一、物理接口标准RS-232特点是:传送每种信号只用一根信号线,而它们的地线是使用一根公用特点是:传送每种信号只用一根信号线,而它们的地线是使用一根公用的信号地线。这种电路是传送数据的最简单方法,因此得到广泛应用。的信号地线。这种电路是传送数据的最简单方法,因此得到广泛应用。但是但是RS-232也存在一
22、些不足,表现在以下几方面:也存在一些不足,表现在以下几方面:1)数据传输速率局限于)数据传输速率局限于20KBPS。2)理论传输距离局限于)理论传输距离局限于15M(如果合理的选用电缆和驱动电路,(如果合理的选用电缆和驱动电路,这个距离可能增加)。这个距离可能增加)。3)每个信号只有一根信号线,接收和发送仅有一根公用地线,易)每个信号只有一根信号线,接收和发送仅有一根公用地线,易受噪声干扰。受噪声干扰。4)接口使用不平衡的发送器和接收器,可能在各信号成分间产生)接口使用不平衡的发送器和接收器,可能在各信号成分间产生干扰。干扰。二、物理接口标准二、物理接口标准RS-485 RS-485适用于多个
23、点之间共用一对线路进行总线式联网,适用于多个点之间共用一对线路进行总线式联网,RS-485的使用,可节约昂贵的信号线,同时可高速远距离传送。它的使用,可节约昂贵的信号线,同时可高速远距离传送。它的传输速率达到的传输速率达到93.75kbps,传送距离可达,传送距离可达1.2km。因此,在变电。因此,在变电站综合自动化系统中,各个测量单元、自动装置和保护单元中,站综合自动化系统中,各个测量单元、自动装置和保护单元中,常配有常配有RS-485总线接口,以便联网构成分布式系统。总线接口,以便联网构成分布式系统。综合自动化变电站系统的规约转换综合自动化变电站系统的规约转换在综合自动化的通信系统中,为了
24、确保通信双方能有效、可靠在综合自动化的通信系统中,为了确保通信双方能有效、可靠地进行数据传输,在发送和接收之间要有一定的约定。这种通地进行数据传输,在发送和接收之间要有一定的约定。这种通信约定就是通信协议,也就是通信规约。信约定就是通信协议,也就是通信规约。什么是通信规约?什么是通信规约?规约转换就是由各监控厂家将需接入监控系统的二次设规约转换就是由各监控厂家将需接入监控系统的二次设备所用的不同类型规约转换成各监控系统规约。备所用的不同类型规约转换成各监控系统规约。南瑞科技规约监控规约:南瑞科技规约监控规约:IEC 60870-5-103 规约规约国电南自监控规约:国电南自监控规约:IEC 6
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