變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)培訓(xùn)材料

電廠升壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)培訓(xùn)積成電子：蘇懷廣2014年9月18日提綱變電站自動化的基本概念變電站監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)變電站四遙及采集處理過程變電站與調(diào)度自動化主站系統(tǒng)的通信升壓站監(jiān)控系統(tǒng)與AGC系統(tǒng)的協(xié)作Q&A提綱變電站自動化的基本概念變電站監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)變電站四遙及采集處理過程變電站與調(diào)度自動化主站系統(tǒng)的通信升壓站監(jiān)控系統(tǒng)與AGC系統(tǒng)的協(xié)作Q&A電力系統(tǒng)自動化－范圍電力調(diào)度自動化電力調(diào)度自動化系統(tǒng)由主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸通道組成。調(diào)度主站系統(tǒng)監(jiān)視限制所轄區(qū)域內(nèi)的變電站、電廠。調(diào)度限制中心可以駕馭電力系統(tǒng)的實時信息，調(diào)度人員可依據(jù)這些信息快速駕馭電力系統(tǒng)運行狀態(tài)，剛好發(fā)覺和處理發(fā)生的事故。變電站自動化變電站作為整個電網(wǎng)中的一個節(jié)點，擔負著電能傳輸、支配的監(jiān)測、限制和管理的任務(wù)。變電站繼電疼惜、監(jiān)控系統(tǒng)則是保證上述任務(wù)完成的基礎(chǔ)。在電網(wǎng)統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下，電網(wǎng)各節(jié)點(如變電站、發(fā)電廠)具體實施和保障電網(wǎng)的平安、穩(wěn)定、牢靠運行?；鹆Πl(fā)電廠自動化水力發(fā)電廠自動化配電網(wǎng)自動化變電站自動化－概念概念變電站自動化系統(tǒng)利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備（包括繼電疼惜、限制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等）的功能進行重新組合、優(yōu)化設(shè)計，對變電站全部設(shè)備的運行狀況執(zhí)行監(jiān)視、測量、限制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。功能通過變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運行監(jiān)視和限制任務(wù)。變電站自動化系統(tǒng)替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備屏，簡化了變電站的二次接線。變電站自動化－特點功能實現(xiàn)綜合化變電站綜合自動化技術(shù)是在微機技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、自動化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來。它綜合了變電站內(nèi)除一次設(shè)備和交、直流電源以外的全部二次設(shè)備。系統(tǒng)構(gòu)成模塊化疼惜、限制、測量裝置的數(shù)字化，便利互聯(lián)互通和信息共享。便利組態(tài)和工程組屏。結(jié)構(gòu)分布、分層、分散自動化系統(tǒng)是一個分布式系統(tǒng)，其中微機疼惜、數(shù)據(jù)采集和限制以及其他智能設(shè)備等子系統(tǒng)都是按分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計的，每個子系統(tǒng)可能有多個CPU分別完成不同的功能。通信網(wǎng)絡(luò)化、光纜化計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和光纖通信技術(shù)在變電站自動化系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。變電站自動化－監(jiān)控系統(tǒng)變電站自動化涵蓋間隔測控裝置遠動工作站/通信限制器繼電疼惜裝置變電站監(jiān)控系統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)中除繼電疼惜、電源、計量之外的設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)要與繼電疼惜、電源、計量設(shè)備通信，并對其進行監(jiān)視。提綱電力系統(tǒng)自動化的基本概念變電站監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)變電站四遙及采集處理過程變電站與調(diào)度自動化主站系統(tǒng)的通信升壓站監(jiān)控系統(tǒng)與AGC系統(tǒng)的協(xié)作Q&A變電站監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)1－圖示變電站監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)1－介紹系統(tǒng)架構(gòu)站控層、間隔層站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)：現(xiàn)場總線（CAN、FDK-BUS、Longworks等）RS485/422串行通信總線通信限制器承上啟下通信轉(zhuǎn)發(fā)向調(diào)度主站系統(tǒng)上送變電站的實時數(shù)據(jù)當?shù)乇O(jiān)控主機信息來自于通信限制器變電站監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)1－特點信息傳輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備通信限制器間隔層測控疼惜裝置對外通信協(xié)議不開放現(xiàn)場總線/串行通信總線傳輸速率不高、傳輸距離短、帶寬資源相對受限抗干擾實力相對差變電站監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)2－圖示變電站監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)2－介紹系統(tǒng)分層站控層、間隔層站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)工業(yè)以太網(wǎng)/雙網(wǎng)10M/100M交換型以太網(wǎng)遠動工作站（通信限制器）承上啟下通信轉(zhuǎn)發(fā)向調(diào)度主站系統(tǒng)上送變電站的實時數(shù)據(jù)直采直送當?shù)乇O(jiān)控主機干脆采集間隔層測控/疼惜裝置的實時數(shù)據(jù)變電站監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)2－介紹繼保工作站疼惜裝置定值管理（呼喊、下裝、切換定值區(qū)）故障錄波分析微機五防工作站實現(xiàn)站內(nèi)操作五防閉鎖功能全站一次設(shè)備的實時數(shù)據(jù)來自監(jiān)控系統(tǒng)公用接口設(shè)備串口通信的其它智能設(shè)備（直流電源、電池巡檢等）將非以太網(wǎng)通信的設(shè)備轉(zhuǎn)換后接入站控層雙以太網(wǎng)變電站監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)2－介紹特征系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接受全電或全光雙網(wǎng)，屏內(nèi)電纜，屏間光纜工業(yè)級以太網(wǎng)交換機優(yōu)點提高了變電站自動化整體運行的牢靠性施工、維護更加簡易、省心提高了設(shè)備本身的自動維護水平間隔層接受以太網(wǎng)通信，通信模式，規(guī)約相對統(tǒng)一，易于不同廠家之間互聯(lián)互通。提綱電力系統(tǒng)自動化的基本概念變電站監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)變電站監(jiān)控系統(tǒng)的“四遙”變電站與調(diào)度自動化主站系統(tǒng)的通信升壓站監(jiān)控系統(tǒng)與AGC系統(tǒng)的協(xié)作Q&A變電站監(jiān)控系統(tǒng)－四遙概念遙信用于采集斷路器、隔離刀閘的位置信息，繼電疼惜和平安自動裝置信號等。兩種狀態(tài)：閉合或斷開，分別用1和0表示。遙測用于采集電壓、電流、溫度、頻率等模擬量。功率、功率因數(shù)等依據(jù)采集的電壓電流計算得來。遙控調(diào)度限制中心向變電站下發(fā)叮囑，針對斷路器或隔離刀閘進行分閘或合閘的操作。遙控分為選擇、返校、執(zhí)行或撤銷交互過程。遙調(diào)遙調(diào)是調(diào)度端給廠站端發(fā)布調(diào)整叮囑，是給廠站端設(shè)備的自動調(diào)整器設(shè)置整定值，也稱為設(shè)定（或設(shè)點）叮囑。變電站監(jiān)控系統(tǒng)－遙信斷路器和隔離開關(guān)等的位置狀態(tài)取自其幫助觸點為了防止因幫助觸點接觸不良或電磁干擾而造成差錯，這些觸點回路中所加的電壓都比較高，例如直流24V、48V、220V等。斷路器的幫助觸點離監(jiān)控系統(tǒng)的測控裝置通常比較遠。為了避開長距離連線引入的干擾，需實行隔離措施。遙信回路常用的隔離措施繼電器隔離光電耦合隔離變電站監(jiān)控系統(tǒng)－遙信回路1圖中電阻R和電容C組成低通濾波器。QF是斷路器幫助觸點斷路器在斷開狀態(tài)時其幫助觸點使繼電器K動作，將低電平“0”信號引入測控裝置。斷路器為閉合狀態(tài)時繼電器K釋放，將高電平“1”信號引入測控裝置。K測控裝置RR+5vQFC繼電器隔離YX回路變電站監(jiān)控系統(tǒng)－遙信回路2圖中電阻R和電容C組成低通濾波器QF是斷路器幫助觸點斷路器在斷開狀態(tài)時其幫助觸點QF將光電耦合器V的發(fā)光二極管回路接通，因而發(fā)光，使光敏三極管導(dǎo)通，其集電極輸出低電平“0”信號。當斷路器為閉合狀態(tài)時發(fā)光二極管回路不通，因而光敏三極管處在截止狀態(tài)，其集電極輸出高電平“1”信號。光電耦合隔離YX回路測控裝置RCVQFR+5v變電站監(jiān)控系統(tǒng)－遙信處理去抖動（去顫）處理設(shè)置合適的遙信去顫時間。設(shè)置過短：短時間內(nèi)多次報信號動作復(fù)歸設(shè)置過長：信號漏報，例如漏報“斷路器三相不一樣”取反處理常開觸點：0表示分，1表示合常閉觸點：0表示合，1表示分；須要取反。變電站監(jiān)控系統(tǒng)－遙測緩變模擬量溫度：溫度變送器輸出0-5V或4-20mA的信號。檔位：主變檔位為遙測信號0-5V。溝通模擬量母線電壓線路電流主變有功功率、無功功率、功率因數(shù)等變電站監(jiān)控系統(tǒng)－緩變模擬量回路溫度變送器檔位變送器電量變送器模擬量多路開關(guān)A/D接口CPU濾波器濾波器濾波器模擬量1模擬量2模擬量n緩變模擬量采集回路變電站監(jiān)控系統(tǒng)－緩變模擬量回路前端變送器送來的各路模擬量在多路開關(guān)的限制下，分時地逐一經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量再進入CPU。A/D轉(zhuǎn)換速度特殊快，而由電量變送器送來的模擬直流電量的變更速度相對緩慢，在進行一次模/數(shù)轉(zhuǎn)換期間，模擬直流電量幾乎沒有什么變更。變電站監(jiān)控系統(tǒng)－溝通模擬量回路電流隔離變換器電壓隔離變換器采樣保持器采樣保持器多路開關(guān)A/DCPU電壓過零檢測ui總線溝通模擬量采集回路變電站監(jiān)控系統(tǒng)－溝通模擬量回路溝通采樣模擬量采集板的輸入不再是電量變送器的輸出，而干脆是電力系統(tǒng)PT和CT供應(yīng)的交變電壓和交變電流。輸入的交變電量經(jīng)過采集板的采樣和計算，可以得到電力系統(tǒng)的全電量，即電壓（有效值）、電流（有效值）、有功功率、無功功率、功率因數(shù)。一次PT的額定輸出電壓是100V，一次CT的額定輸出電流是5A；而輸入到測控裝置已經(jīng)經(jīng)過裝置內(nèi)的PT/CT板進行二次轉(zhuǎn)換，變?yōu)樾⌒盘?。變電站監(jiān)控系統(tǒng)－溝通模擬量回路溝通采樣圖中被測的電壓、電流互感器的二次電量連至電壓、電流隔離變換器進行隔離，并變換為適合于A/D變換的電量。隔離變換器通常由變壓器、運算放大器和限幅器等組成。測量功率時電壓、電流應(yīng)是同一時刻的電量，因此設(shè)有采樣保持器，在CPU的統(tǒng)一指揮下同時采集電壓和電流值，進入保持器后，經(jīng)模擬量多路開關(guān)依次引至A/D進行轉(zhuǎn)換。頻率跟蹤周波內(nèi)的采樣點應(yīng)等分勻整地進行。電壓過零檢測器將工頻電壓經(jīng)濾波放大限幅后成為與基波周期相應(yīng)的方波，供應(yīng)周期信號，以此限制CPU中的計數(shù)器對工頻周期進行測量。每個周期起先時計數(shù)器起先計數(shù)，周期結(jié)束時由CPU讀取計數(shù)器的計數(shù)值T，再除以N，得采樣間隔t=T/N，再產(chǎn)生以t為周期的脈沖信號，來限制采樣保持器的采樣。變電站監(jiān)控系統(tǒng)－遙控遙控調(diào)度限制中心向廠、站發(fā)布叮囑，干脆進行斷路器分閘或合閘的操作。為了保證高度牢靠，通常都接受返送校驗法，將遙控操作分兩步完成，見下圖。遙控選擇命令遙控返校遙控執(zhí)行命令執(zhí)行主站端廠站端變電站監(jiān)控系統(tǒng)－遙控過程遙控執(zhí)行過程按遙控選擇叮囑的要求，使指定的遙控對象繼電器和遙控性質(zhì)繼電器動作（此時執(zhí)行繼電器未動，遙控叮囑不會執(zhí)行），再將繼電器的動作狀況編成代碼后返送給調(diào)度端。調(diào)度端收到返送的遙控信息后，經(jīng)校核如與原來所發(fā)的遙控選擇叮囑完全一樣，就發(fā)遙控執(zhí)行叮囑。廠站端只有在收到遙控執(zhí)行叮囑后才執(zhí)行相應(yīng)的遙控操作。遙控叮囑執(zhí)行的結(jié)果由遙信傳送給調(diào)度端。遙控撤銷調(diào)度端收到遙控返校成功，也可給廠站端下達遙控撤消叮囑，撤消原來發(fā)布的遙控叮囑。廠站端在收到遙控選擇叮囑后，如調(diào)度端超過了預(yù)定的時間仍不發(fā)來遙控執(zhí)行叮囑，就自動撤消該遙控選擇叮囑，有關(guān)電路全部復(fù)歸。變電站監(jiān)控系統(tǒng)－遙控應(yīng)用調(diào)控中心遠方限制斷路器或隔離開關(guān)遙控壓板投入就地/遠方把手切換到遠方有載調(diào)壓變壓器分接頭的升降檔升降：接受遙控方式實現(xiàn)（升/降選擇、執(zhí)行、撤銷），過程同斷路器遙控操作。升對應(yīng)YK合，降對應(yīng)遙控分。急停：對應(yīng)另一路YK的分或合。變電站監(jiān)控系統(tǒng)－遙調(diào)概念遙調(diào)調(diào)度端給廠站端發(fā)布調(diào)整叮囑，實質(zhì)上是給廠站端設(shè)備的自動調(diào)整器設(shè)置整定值，因而這種遙調(diào)也稱設(shè)定（或設(shè)點setpoint）叮囑。設(shè)定叮囑中應(yīng)包括調(diào)整對象號及設(shè)定數(shù)值。廠站端收到設(shè)定叮囑經(jīng)檢驗合格后，將設(shè)定數(shù)值部分輸出鎖存。遙調(diào)大多用模擬量輸出，因而還要經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為模擬量的直流電壓或電流，再送給設(shè)定叮囑中指定的遙調(diào)對象。設(shè)定叮囑的執(zhí)行結(jié)果由對應(yīng)的遙測量給調(diào)度端反映。例如，AGC系統(tǒng)會調(diào)整發(fā)電機組的出力。變電站監(jiān)控系統(tǒng)－四遙信息傳輸遙調(diào)遙控遙測遙信調(diào)度主站系統(tǒng)通信控制器/遠動工作站測控裝置1測控裝置2測控裝置3火電廠AGC調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)監(jiān)控主機站控層雙以太網(wǎng)變電站監(jiān)控系統(tǒng)電力線載波微波/SDH①②③①IEC-101規(guī)約②IEC-104規(guī)約③DL451-91規(guī)約變電站監(jiān)控系統(tǒng)－遙測刷新慢調(diào)度主站反映遙測數(shù)據(jù)刷新慢的可能緣由線路/主變的負荷的確變更緩慢（根本緣由）測控裝置溝通采樣軟件的設(shè)計問題，計算周期長測控裝置與通信限制器/遠動工作站通信規(guī)約問題程序設(shè)計問題接受變更上送機制，但是門檻值設(shè)置太大。站控層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)問題通信限制器和測控裝置之間接受RS485串口通信，一個串口上并接了太多的裝置；由于問答式機制，同一時刻只有一個裝置響應(yīng)查詢，因此裝置數(shù)量增加時，每個裝置被輪訓(xùn)的周期相應(yīng)變長，體現(xiàn)出來就是遙測數(shù)據(jù)刷新慢。接受現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)時，裝置數(shù)量增加時，數(shù)據(jù)碰撞的機會增加，確定程序上降低了數(shù)據(jù)上傳效率。變電站監(jiān)控系統(tǒng)－遙測刷新慢調(diào)度主站反映遙測數(shù)據(jù)刷新慢的可能緣由通信限制器/遠動工作站與調(diào)度主站通信規(guī)約的問題程序設(shè)計不合理（無謂的延時）接受變更上送機制，門檻值設(shè)置太大，低于門檻值的遙測變更被屏蔽。接受循環(huán)上送機制，遙測發(fā)送表太大，數(shù)據(jù)太多。變電站與調(diào)度主站之間的通信問題波特率低：300bps，相當于30字節(jié)/秒；速率太低，傳輸效率打折扣。誤碼率高：特殊對于載波或微波通信易于收到干擾。調(diào)度主站端前置機與變電站的通信規(guī)約程序設(shè)計不合理須要廠家技術(shù)人員支持變電站監(jiān)控系統(tǒng)－數(shù)據(jù)跳變調(diào)度主站反映遙測跳變可能的緣由變電站的通信限制器（遠動工作站）重啟動，對主站通信規(guī)約延時時間太短，與站內(nèi)測控裝置尚未全部建立連接，數(shù)據(jù)未復(fù)原正常，就把初始為零的遙測數(shù)據(jù)上傳至調(diào)度主站。變電站的通信限制器（遠動工作站）對調(diào)度主站存在多個通道，多個通道的YC/YX發(fā)送表不一樣。屬工程實施問題。變電站的通信限制器（遠動工作站）通信規(guī)約程序設(shè)計缺陷。提綱變電站自動化的基本概念變電站監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)變電站四遙及采集處理過程變電站與調(diào)度自動化主站系統(tǒng)的通信升壓站監(jiān)控系統(tǒng)與AGC系統(tǒng)的協(xié)作通信基礎(chǔ)學(xué)問－兩種通信形式模擬通信即信道內(nèi)傳輸?shù)氖悄M信號。例如有線廣播等、有線電話等和廣播電視等。模擬通訊按傳輸?shù)男盘栴l率分為低頻基帶通信和高頻調(diào)制通信。數(shù)字通信即信道內(nèi)傳輸?shù)氖菙?shù)字信號（1、0變換的信號）。分為數(shù)字基帶通信和數(shù)字調(diào)制通信?；鶐ㄐ牛簝膳_計算機運用串口通信調(diào)制通信：ASK、PSK、FSK（電力遠動MODEM）通信基礎(chǔ)學(xué)問－信道復(fù)用方式頻分復(fù)用（FDM）在空間傳輸?shù)碾姶挪ㄖ杏懈鱾€不同廣播電臺的信號時分復(fù)用（TDM）在不同的時刻傳輸不同的信號（數(shù)字通訊中常用）達到信道復(fù)用的目的。碼分復(fù)用（CDM）用在移動通訊中，抗干擾性能好、失真少、保密性強、通話質(zhì)量高。通信基礎(chǔ)學(xué)問－通信方式單工舉例：廣播、無線電視電力調(diào)度系統(tǒng)：只監(jiān)視某個變電站的YC、YX數(shù)據(jù)，只接入上行通道，Modem接2條線。半雙工無線對講機全雙工電話通信基礎(chǔ)學(xué)問－計算機系統(tǒng)通信串行通信特點：占用線路少。傳輸距離較長、常用。分類：異步、同步。異步：發(fā)送的每一個數(shù)據(jù)字符均帶有起始位、停止位和可選擇的奇偶校驗位；不須要傳輸時鐘信號。同步：要與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一起傳輸時鐘信號，時鐘信息可經(jīng)過另外一條信號線傳輸，也可以通過將信息中的時鐘代碼化來實現(xiàn)。并行通信特點：占用線路多、通訊速度快、通訊距離短。應(yīng)用：并口打印機等。電力遠動通信－常見通信方式載波通信微波通信光纖通信租用電信網(wǎng)絡(luò)專線GPRS電力遠動通信－調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸生產(chǎn)實時信息的網(wǎng)絡(luò)電網(wǎng)自動化信息調(diào)度指揮信息繼電疼惜與平安自動裝置限制信息電力生產(chǎn)指揮和調(diào)度自動化的基礎(chǔ)當前基本狀況一二三四級數(shù)據(jù)網(wǎng)基本建成起先建設(shè)數(shù)據(jù)網(wǎng)二平面電力遠動通信－調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)變電站內(nèi)配置調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)屏路由器縱向加密裝置不同平安分區(qū)電力二次系統(tǒng)平安防護的原則平安分區(qū)網(wǎng)絡(luò)專用橫向隔離縱向認證電力通信規(guī)約－按通信機制分類問答式規(guī)約特征：子站不主動上送數(shù)據(jù)，待主站查詢，然后響應(yīng)。規(guī)約IEC-60870-5-101IEC-60870-5-103DNP3.0循環(huán)式規(guī)約特征：子站不間斷的往主站發(fā)數(shù)據(jù)。規(guī)約DL451-91擴展DL451-91電力通信規(guī)約－按不同應(yīng)用分類變電站與調(diào)度主站通信規(guī)約DL451-91擴展DL451-91IEC-60870-5-101IEC-60870-5-104變電站內(nèi)測控疼惜裝置通信規(guī)約IEC-60870-5-103IEC61850其它通信規(guī)約IEC-60870-5-102電量采集通信規(guī)約DL/T645部頒電度表規(guī)約電力通信規(guī)約－對比表規(guī)約通信機制通信方式分類規(guī)約容量YCYXYKYTDL451-91循環(huán)式串口與調(diào)度主站通信規(guī)約256512256256DL451-91擴展循環(huán)式串口與調(diào)度主站通信規(guī)約5128192