《變電站監(jiān)控技術(shù)》課程設(shè)計雙號

1、 摘 要 變電站監(jiān)控技術(shù)課程是電氣工程及其自動化專業(yè)電網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)方向的一門主干專業(yè)課。變電站監(jiān)控技術(shù)課程設(shè)計是綜合運用課程所學的理論知識，通過實踐進一步加深對所學知識的理解，培養(yǎng)學生分析問題和解決實際問題能力的重要教學實踐活動。本程設(shè)計中，系統(tǒng)地介紹了變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計原理、設(shè)計標準、系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)基本配置、確定監(jiān)控內(nèi)容、系統(tǒng)功能設(shè)計、RTU各模塊結(jié)構(gòu)。通過結(jié)合專業(yè)的課程設(shè)計，為畢業(yè)后的實際工作打下一定的基礎(chǔ)。課程設(shè)計不僅可培養(yǎng)學生的實踐能力，也可使學生逐步樹立實事求是的科學態(tài)度，培養(yǎng)嚴肅認真的工作作風。關(guān)鍵詞 變電站監(jiān)控技術(shù)；變電站自動化系統(tǒng)；運動系統(tǒng)目 錄第1章 監(jiān)控系統(tǒng)的組成及配

2、置1.1 概述1.2系統(tǒng)構(gòu)成1.2.1 控制站1.2.2遠動裝置（RTU）1.2.3 遠動通道1.3 系統(tǒng)配置1.3.1 被控站結(jié)構(gòu)形式1.3.2系統(tǒng)配置方案第2章 監(jiān)控內(nèi)容2.1遙測、遙信、遙控和遙調(diào)功能2.2遙信對象的采集第3章 監(jiān)控系統(tǒng)的功能3.1 監(jiān)控主站功能3.2 被控站功能結(jié) 論參考文獻附 錄I附 錄第1章 監(jiān)控系統(tǒng)的組成及配置1.1 概述1.監(jiān)控系統(tǒng)主要由三大部分組成，既裝設(shè)于鐵路分局調(diào)度所的監(jiān)控主站，裝設(shè)于鐵路沿線牽引變電所的遠方終端裝置（RTU）及從鐵路通信系統(tǒng)中分離出來的遠動通道，如圖1-1所示。圖1-1 監(jiān)控系統(tǒng)示意圖監(jiān)控主站和被控站以遠動通道為橋梁有機配合，共同實現(xiàn)對牽

3、引供電設(shè)備遙控、遙信、遙測、遙調(diào)等功能。遙控（YK）：對被控對象的運行狀態(tài)進行遠距離控制。如斷路器的分合，電抗器的投切等；遙信（YX）：一般對應(yīng)兩種狀態(tài)，用二進制的“0”或“1”來表示對象的不同狀態(tài)；遙測（YC）：對被控對象的運行參數(shù)進行遠距離測量。如線路的電壓值、電流值等；遙調(diào)（YT）：對被控對象的運行設(shè)備參數(shù)進行遠距離調(diào)節(jié)。如改變電壓器分接頭的位置等。1.2系統(tǒng)構(gòu)成1.2.1 控制站SCADA系統(tǒng)的控制端采用計算機局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)、分布式控制系統(tǒng)、以計算機設(shè)備為核心，以功能為模塊，以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點為單元進行配置，包括：計算機網(wǎng)絡(luò)、前置通信處理機、主用服務(wù)器、調(diào)度員工作站、系統(tǒng)維護工作站、WEB工作站等

4、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備及相應(yīng)的實時數(shù)據(jù)，文檔管理報表打印機，畫面拷貝機，維護用程序打印機及實時監(jiān)視整個供電系統(tǒng)運行概況的模擬屏等外圍設(shè)備，同時具備功能完善的軟件資源及UPS設(shè)備。圖1-2 監(jiān)控主站示意圖1、計算機網(wǎng)絡(luò)控制站采用雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)、客戶機/服務(wù)器訪問方式，正常情況下雙網(wǎng)同時工作，并可根據(jù)數(shù)據(jù)需要分擔不同的數(shù)據(jù)傳輸或平衡網(wǎng)絡(luò)負荷，當某一網(wǎng)絡(luò)故障時，系統(tǒng)給出報警信息，并由非故障網(wǎng)絡(luò)承擔全部數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)采用交換式以太網(wǎng)，通信協(xié)議采用TCP/IP協(xié)議，通信介質(zhì)采用光纖，通信速率為10/100Mbps自適應(yīng)。2、主服務(wù)器系統(tǒng)配置兩套國際通用、高性能的服務(wù)器計算機，冗余配置、對等工作方式，通過網(wǎng)絡(luò)管理軟件

5、和網(wǎng)絡(luò)適配器鏈接網(wǎng)上設(shè)備。兩個主服務(wù)器定時進行工作狀態(tài)的在線監(jiān)測，在一臺主服務(wù)器故障情況下進行自動切換，切換時間小于15秒。兩套主服務(wù)器同時接收網(wǎng)上數(shù)據(jù)，但僅主用機具備數(shù)據(jù)流控制及管理功能，主、備服務(wù)器支持數(shù)據(jù)校驗以保證完整一致的數(shù)據(jù)庫。技術(shù)數(shù)據(jù)為：CPU字長：不小于64位，內(nèi)存：大于256MB，主頻：500MHz，高速緩存：不低于1MB。每套主服務(wù)器配置操作、顯示用的人機接口設(shè)備，具備安全操作口令設(shè)置功能，操作口令級別不小于3級。主服務(wù)器具備強大而靈活高效的網(wǎng)絡(luò)通信能力和完備的系統(tǒng)監(jiān)測功能，采用工業(yè)控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的UNIX+WINDOWS操作系統(tǒng)。主服務(wù)器的功能是：一是管理維護控制站局域網(wǎng)

6、的全局配置文件，接受來自局域網(wǎng)內(nèi)各其他接點的信息。二是遙控、遙測、遙調(diào)、遙信處理。三是保存并維護有關(guān)SCADA系統(tǒng)運行所需的全局數(shù)據(jù)和對歷史數(shù)據(jù)的管理，并對調(diào)度端客戶機提供數(shù)據(jù)服務(wù)。四是完成調(diào)度文檔管理、統(tǒng)計報表生成制作。五是定時任務(wù)管理。3、調(diào)度員工作站兩套調(diào)度員工作站通過網(wǎng)絡(luò)適配器與計算機網(wǎng)絡(luò)相連。兩個調(diào)度員工作站并行運行。具備良好的人機界面和安全操作口令設(shè)置功能，操作口令級別不小于3級。計算機設(shè)備為國際通用型工作站，模塊及部件具有互換性，并裝備外部存儲設(shè)備、圖形加速卡。主要技術(shù)數(shù)據(jù)：CPU字長：不小于32位，內(nèi)存：不小于128MB,主頻：不小于360MHz。每個調(diào)度員工作站配置操作、顯示

7、用的人機接口設(shè)備一套。每一個人機界面裝置包括圖像顯示終端一套、鍵盤、鼠標，顯示器屏幕不小于54cm，顯示的顏色不少于256種，分辨率不低于1280×1024。調(diào)度員工作站作為控制站的人機接口設(shè)備之一，能夠?qū)崿F(xiàn)檢測各被控站及接觸軌上開關(guān)狀態(tài)、電源線路、接觸軌帶點狀態(tài)，可對各種故障信息進行適時多窗口報警顯示，通過鼠標和鍵盤完成對被控站的遙控操作，并進行操作前的合理性判定，同時完成各種報表記錄、曲線的檢索及顯示、對報表進行在線修改、打印實時數(shù)據(jù)及報表、拷貝等調(diào)度管理任務(wù)。此外調(diào)度員工作站設(shè)備可實現(xiàn)對模擬屏的控制、音響實驗、復(fù)歸等。4、實時數(shù)據(jù)打印機及制表打印機實時數(shù)據(jù)打印機及制表打印機采用

8、高性能、低噪聲彩色噴墨打印機，并具有漢字打印功能，打印速度不低于260CPS，緩沖區(qū)容量不低于16KB，打印噪聲不大于50dB。具有寬窄行打印功能。打印機的工作方式采用假脫機方式。實時數(shù)據(jù)打印機主要用于調(diào)度員操作記錄、故障報警及時間順序記錄、遙測量越限記錄等。制表打印機主要用于對數(shù)據(jù)管理的報表打印等。5、拷貝機拷貝機為高性能，低噪聲彩色激光或噴墨拷貝機。拷貝速度不低于2分鐘畫面，拷貝清晰度不低于600DPI，拷貝噪聲不大于54dB，緩沖區(qū)容量不低于512KB，畫幅不小于A4?？截悪C的工作方式采用假脫機方式。實時數(shù)據(jù)打印機、制表打印機、拷貝機均通過打印終端服務(wù)器與計算機網(wǎng)絡(luò)相連，各打印機之間能互

9、為備用。6、大屏顯示器模擬屏設(shè)備，通過對系統(tǒng)各主要開關(guān)等狀態(tài)的各種燈光顯示，對全線系統(tǒng)進行直觀動態(tài)顯示。模擬屏上設(shè)置數(shù)字時鐘顯示及安全天數(shù)顯示，數(shù)字時鐘應(yīng)與系統(tǒng)時鐘同步。模擬屏控制器除通過網(wǎng)絡(luò)對模擬屏進行控制外，還可單獨對模擬屏進行各種位置及操作。7、通信前置機通信前置機采用基于Pentium系列的工業(yè)控制級計算機，采用實時、多任務(wù)、多用戶的操作系統(tǒng)，作為與各被控站遠動數(shù)據(jù)通道接口設(shè)備，配置只能多串口通道板來滿足遠程IO容量。完成數(shù)據(jù)的發(fā)送、接受及數(shù)據(jù)的預(yù)處理，如通信規(guī)約的變換等，減輕主服務(wù)器節(jié)點的CPU負荷，通過網(wǎng)絡(luò)適配器與控制中心局域網(wǎng)絡(luò)相連，并與主服務(wù)器進行數(shù)據(jù)通信。通信處理機采用雙重配

10、置，冗余結(jié)構(gòu)，主、備工作方式，主服務(wù)器實時監(jiān)視主、備通信前置機的工作狀態(tài)，可對其進行自動、手動切換。兩套通信前置機具備并行處理功能以支持主、備通道的狀態(tài)。8、維護工作站系統(tǒng)維護工作站的結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)同調(diào)度員工作站，通過網(wǎng)絡(luò)適配器與計算機網(wǎng)絡(luò)相連，并配程序打印機。系統(tǒng)維護工作站用于生成、維護、修改、管理系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫及用戶畫面，并定義、修改系統(tǒng)運行參數(shù)及開發(fā)應(yīng)用程序等，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫、用戶畫面和系統(tǒng)運行參數(shù)的修改、定義，可以在先隨時進行，但不影響系統(tǒng)的正常運行，且實時庫、歷史庫及畫面的修改均采用無需編程的人機對話方式。維護工作站可以與任意調(diào)度員工作站互換，成為調(diào)度員工作站設(shè)備的備用設(shè)

11、備，以解決某些特殊情況。維護工作站還應(yīng)具備模擬培訓(xùn)功能。模擬培訓(xùn)軟件可以通過網(wǎng)絡(luò)共享系統(tǒng)英語數(shù)據(jù)庫，提供一個和真實環(huán)境完全一致的迷你環(huán)境。給調(diào)度人員一個練習、使用本系統(tǒng)的良好平臺。在維護工作站不進行數(shù)據(jù)維護時，可進行模擬培訓(xùn)。9、WEB工作站W(wǎng)EB工作站與專為其提供的集線器連接，與主服務(wù)器進行通訊，運行WEB功能模塊，負責向外部發(fā)布SCADA運行信息，在有用戶需要時讀取主服務(wù)器內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)。WEB工作站與主服務(wù)器通過專用的集線器連接，以免訪問人數(shù)過多給電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)帶來不必要的通信負擔。兩個主服務(wù)器也分別有一個網(wǎng)卡連接到與WEB工作站專用的集線器下。10、GPS系統(tǒng)由于控制中心內(nèi)部有多個

12、系統(tǒng)需要精確的時鐘系統(tǒng)來進行同步，所以電力監(jiān)控系統(tǒng)在主站一級可以與其他系統(tǒng)公用一套GPS來接收衛(wèi)星的精確對時。11、UPS裝置為了系統(tǒng)的可靠運行，不受外部電源停電時的影響，系統(tǒng)配置一套UPS裝置，其容量滿足當外部電源停電30分鐘時，系統(tǒng)的正常運行。UPS設(shè)備前盤設(shè)置運行監(jiān)視界面，可提供UPS的遠距離監(jiān)視信號，以滿足調(diào)度員對UPS設(shè)備的監(jiān)視。遠距離監(jiān)視信號的主要內(nèi)容包括：UPS的工作狀態(tài)、蓄電池的工作狀態(tài)、輸入電源的工作狀態(tài)等。UPS裝置滿足外部輸入電源的條件，工作噪聲不大于55dB，且應(yīng)具有一定的過負荷能力。配電柜設(shè)兩路交流輸入電源，可以通過組合開關(guān)切換。各輸入、輸出回路應(yīng)具有過負荷自動跳閘功

13、能。當一路電源失壓時，另一路可自動切換輸入。配電柜還具有過電壓、過電流保護功能。當兩路交流電源都失壓時，UPS自動投入供電。配電柜帶有各種顯示表計和手動操作按鈕，便于現(xiàn)場維護和調(diào)試1.2.2遠動裝置（RTU）被控端設(shè)在沿線的主變電所，牽引降壓變電所內(nèi)，各被控站內(nèi)采用當?shù)鼐C合自動化系統(tǒng)，完成所內(nèi)的控制、保護、測量及系統(tǒng)監(jiān)控終端的功能，各被控站通過所內(nèi)綜合自動化系統(tǒng)的通信處理單元實現(xiàn)，與控制中心的信息交換，即遙測，遙信信息的上傳和下行遙控，遙調(diào)信息的接受和執(zhí)行，以實現(xiàn)變電所的無人值守。電氣化牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),以牽引變電所為核心,以功能為模塊,將供電臂上聯(lián)接的牽引供電設(shè)

14、施納入系統(tǒng)節(jié)點,充分體現(xiàn)分散控制,集中管理的結(jié)構(gòu)模式?？刂坪捅Ｗo系統(tǒng)既相互獨立,有關(guān)信息又相互共享。系統(tǒng)主要由4部分組成:第一部分為調(diào)度層;第二部分為站控層;第三部分為間隔層的分布式保護、測量、智能裝置;第四部分設(shè)備層。間隔層智能裝置控制和保護線路、變壓器、電容器等設(shè)備;站控層控制著以牽引變電所為核心,以供電臂為單元的牽引供電系統(tǒng)。1、 系統(tǒng)部分包括CPU、總線、RAM、ROM、EPROM、計數(shù)次/計時器、中斷控制器、串行通信接口。2、 人機聯(lián)系 包括打印機、顯示器、鍵盤、鼠標。3、 輸入輸出電路（可編程接口芯片）輸入YC、YX輸入YT、YK1.2.3 遠動通道電力監(jiān)控系統(tǒng)通道結(jié)構(gòu)采用冗余結(jié)構(gòu)

15、配置方式，并能實現(xiàn)對主、備通道的手動及自動切換，工作可靠。信道是信號傳輸時經(jīng)過的通道。傳輸遠動信號的通道稱為遠動信道。我國常用的遠動信道有專用有線信道、復(fù)用電力線載波信道、微波信道、光纖信道、無線電信道等。信道質(zhì)量的好壞直接影響信號傳輸?shù)目煽啃浴２捎脤Ｓ糜芯€信道時，由運動裝置產(chǎn)生的遠動信號，以直流電的幅值、極性或交流電的頻率在架空明線或?qū)Ｓ秒娎|中傳輸，這種信道常用作近距離傳輸。信號在光纖信道中的傳輸過程是：發(fā)端將電信號轉(zhuǎn)變成光信號，讓光信號沿著光纖傳輸，收端再將光信號還原成電信號。光導(dǎo)纖維傳輸信號的工作頻率高，光纖信道具有信道容量大，衰減小，不受外界電磁干擾，誤碼率低等優(yōu)點，它是性能比較好的一

16、種信道。無線電信道由發(fā)射機、發(fā)射天線、自由空間、接收天線和接收機組成。在無線電信道中，信號以電磁波在自由空間中傳播。因為它利用自由空間傳輸，不需要架設(shè)通信線路，因而可以節(jié)省大量的金屬材料并減少維護人員的工作量。這種信道在地方電力系統(tǒng)中應(yīng)用較多。由于牽引供電系統(tǒng)比較特殊，遠動采用專用有線信道。本設(shè)計選用光纖通信信道，光纖信道用光導(dǎo)纖維作為信道傳送光信號，可以傳輸數(shù)字信號，也可以傳輸模擬信號。光纖通信的優(yōu)點在于傳輸容量大；損耗?。毁|(zhì)量輕，體積小；抗電磁干擾性能好；泄露小，保密性能好；節(jié)約金屬材料，有利于資源合理利用。光纖可以分為單模光纖和多模光纖兩種。相較而言，單模光纖傳輸速率高，一般在140Mb

17、it/s以上，傳輸距離長，可靠性好。所以，單模光纖用于建設(shè)通信主干網(wǎng);多模光纖常用于配電變壓器與區(qū)域工作站間的通信。1.3 系統(tǒng)配置1.3.1 被控站結(jié)構(gòu)形式分層分布式結(jié)構(gòu)：是在結(jié)構(gòu)上采用主從CPU協(xié)同工作方式，各功能模塊（通常是各個CPU）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了集中式結(jié)構(gòu)中獨立CPU計算處理的瓶頸問題，方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。在分層分布式綜合自動化系統(tǒng)中，一般將整個變電所分為：過程層、間隔層和站控層。過程層是指智能化電氣設(shè)備的智能化部分。過程層的主要功能分三類：電力運行實時的電氣量檢測。主要是電流、

18、電壓、相位以及諧波分量的檢測，其他電氣量如有功、無功、電能量可通過間隔層的設(shè)備運算得出。運行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)在線檢測與統(tǒng)計。變電站需要進行狀態(tài)參數(shù)檢測的設(shè)備主要有變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、母線、電容器、電抗器以及直流電源系統(tǒng)。在線檢測的內(nèi)容主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機械特性以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動。操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動包括變壓器分接頭調(diào)節(jié)控制，電容、電抗器投切控制，斷路器、隔離開關(guān)合分控制，直流電源充放電控制。間隔層設(shè)備的主要功能是：匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息。實施對一次設(shè)備保護控制功能。實施本間隔操作閉鎖功能。實施操作同期及其他控制功能。對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計運算及控制命令的發(fā)

19、出具有優(yōu)先級別的控制。承上啟下的通信功能。必要時，上下網(wǎng)絡(luò)接口具備雙扣全雙工方式，以提高信息通道的冗余度，保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。站控層的主要功能是：通過兩級告訴網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶嵤?shù)據(jù)信息，不斷刷新實時數(shù)據(jù)庫，按時登陸歷史數(shù)據(jù)庫。按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心。接收調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行。具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能。具有（或備有）站內(nèi)當?shù)乇O(jiān)控，人及聯(lián)系功能，如顯示、操作、打印、報警、甚至圖像、聲音等多媒體功能。具有對間隔層、過程層豬設(shè)備的在線維護、在線組態(tài)、在線修改參數(shù)的功能。具有（或備有）變電站故障自動分析和操作培訓(xùn)功能。1.3.2系統(tǒng)配置方案變

20、電站綜合自動化系統(tǒng)的配置，是依據(jù)變電站一次系統(tǒng)的電壓等級、主變壓器臺數(shù)、進出線多少、變電站的重要程度等多方面考慮的。圖1-3 RTU結(jié)構(gòu)圖由于鐵路監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路運行系統(tǒng)中占據(jù)尤為重要的地位，因此對其要求十分嚴格，對設(shè)備軟硬件配置均提出了很高的要求，一般采用雙重化配置。為了便于運行維護，需配置專用的工程師站，同時配備兩臺操作員站。由于分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有可靠性、可擴展性和靈活性高；站內(nèi)二次電纜大大簡化，節(jié)約投資也簡化維護；減輕了主控機的負擔，繼電保護相對獨立；具有與系統(tǒng)控制中心通信功能。所以本設(shè)計對牽引變電所監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，可以按一次設(shè)備間隔配置，滿足各個一次設(shè)備間隔的測量、監(jiān)視、

21、保護、控制、通信功能；同時，滿足變電站的監(jiān)控功能、AVQC、接地選線功能、遠動等功能?？紤]到牽引供電系統(tǒng)各變電所、分區(qū)亭、開閉所是沿鐵路線分布，其通訊線路呈相應(yīng)的分布。為適應(yīng)電氣化鐵遠動通道這種特點，因此本設(shè)計采用多點環(huán)型配置。采用多點環(huán)形配置即所有站之間的通信線路形成環(huán)路，控制中心可以通過兩條不同的路徑于每一子站通信。調(diào)度端設(shè)在運營管理段的電力調(diào)度室內(nèi)，與RTU端距離較遠。遠動終端設(shè)在變、配電所的控制室內(nèi)、地區(qū)主要負荷供電點處及鐵路沿線車站的集中供電點處。監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)采用1對4的集中監(jiān)控、監(jiān)測方式，即1個調(diào)度端監(jiān)控、監(jiān)測4個遠動終端。位于兩個運營管理段分界處的遠動終端應(yīng)分別與這兩個運營

22、管理段的遠動系統(tǒng)調(diào)度端進行數(shù)據(jù)通信。第2章 監(jiān)控內(nèi)容2.1遙測、遙信、遙控和遙調(diào)功能遙控：對被控對象的運行狀態(tài)進行遠距離控制。如斷路器的分合，電抗器的投切等。 遙調(diào)：對被控對象的運行設(shè)備參數(shù)進行遠距離調(diào)節(jié)。如改變電壓器分接頭的位置等。 遙測：對被控對象的運行參數(shù)進行遠距離測量。如線路的電壓值、電流值等； 遙信：一般對應(yīng)兩種狀態(tài)，用二進制的“0”或“1”來表示對象的不同狀態(tài)； 遙測、遙信、遙控和遙調(diào)是遠動系統(tǒng)的基本功能。應(yīng)用通信技術(shù)傳送被測變量的測量值，稱為遠程測量，簡稱遙測。應(yīng)用通信技術(shù)完成對設(shè)備狀態(tài)信息的監(jiān)視，稱為遠程信號，簡稱遙信。調(diào)度控制中心送給發(fā)電廠或變電所的遠程命令有控制命令和調(diào)節(jié)命

23、令等。應(yīng)用通信技術(shù)，完成改變運行設(shè)備狀態(tài)的命令稱為遠程命令，又稱遙控。當調(diào)度控制中心需要直接抑制發(fā)電廠、變電所中的某些設(shè)備，如斷路器的合閘、分間，發(fā)電機的開機、停機等，就發(fā)出相應(yīng)的控制命令。這種應(yīng)用通信技術(shù)，完成對有兩個確定狀態(tài)的運行設(shè)備的控制稱為遠程切換。在我國通常把遠程切換也稱為遙控。遠動系統(tǒng)的功能根據(jù)電力系統(tǒng)的實際需要還在不斷地擴展，為了有助于分析電力系統(tǒng)的事故、保證遠動裝置的正常運行和便于維護，還具有自檢查、自診斷等功能等。2.2遙信對象的采集遙信信息通常由電力設(shè)備的輔助接點提供，輔助接點的開合直接反應(yīng)出該設(shè)備的工作狀態(tài)。提供給遠動裝置的輔助接點大多為無源接點，即空接點，這種節(jié)點無論是

24、在“開”狀態(tài)還是“合”狀態(tài)下，接點兩端均無電位差。斷路器和隔離開關(guān)提供的就是這一類輔助接點。另一種輔助接點則是有源節(jié)點，有源節(jié)點在“開”狀態(tài)時兩端有一個直流電壓，是由系統(tǒng)蓄電池提供的110V或220V直流電壓。一些保護提供此類接點。 2-2有源觸點遙信對象圖2-1無源觸點要想對象圖圖2-1是斷路器動作機構(gòu)原理圖。當和閘線圈YC通電時，斷路器閉合，輔助觸點QF斷開；當跳閘線圈YT通電時，短路器斷開，輔助觸點QF閉合。QF為動作觸點，如直接提供給遠動裝置，則是一無源觸點。通常情況下，二次系統(tǒng)都要給遠動裝置提供相應(yīng)的空觸點，但有時需要在保護回路中提取有源觸點。圖2-2是斷路器跳閘音響回路的一部分。斷

25、路器在合閘位置時，控制開關(guān)SA投入合閘后位置，則SA的132321兩對觸點閉合，而串接在該回路中的斷路器輔助接點QF在斷開位置。不論無源還是有源觸點，由于他們來自強電系統(tǒng)，直接進入遠動裝置將會給干擾甚至損壞遠動設(shè)備，因此必須加入信號隔離措施，如圖2-3所示采用繼電器隔離，當斷路器在斷開時，其輔助接點QF閉合使繼電器K動作，其動作觸點K閉合，輸出的遙信信息YX為低電平“0”狀態(tài)。反之產(chǎn)生高電平“1”狀態(tài)的遙信信息YX，同樣在圖2-4中采用光電耦合器隔離也有相似的過程。當斷路器斷開時，QF閉合使發(fā)光二極管發(fā)光，光敏二極管導(dǎo)通，集電極輸出低電平“0”狀態(tài)。當斷路器閉合時，QF斷路器使發(fā)光二極管中無電

26、流通過，光敏三極管截止，集電極輸出高電平“1”狀態(tài)。圖2-4遙信信息光電耦合隔離圖2-3遙信信息繼電器隔離四遙對象概述表B牽引變電所遙控量110KV側(cè)斷路器、110KV側(cè)母聯(lián)隔離開關(guān)110KV側(cè)隔離開關(guān)、27.5KV側(cè)斷路器變壓器上的隔離開關(guān)、斷路器 A相饋線斷路器A相饋線隔離開關(guān)、B相饋線斷路器B相饋線隔離開關(guān)、自用變壓器隔離開關(guān)、自動重合閘投切遙信量遙控量各隔離開關(guān)和斷路器的開合位置信號自動裝置位置信號、母線電壓信號27.5KV饋線保護信號、自用變壓器系統(tǒng)監(jiān)視信號主變保護信號、所內(nèi)事故預(yù)告信號并聯(lián)電容補償裝置信號、27.5KV側(cè)母線保護信號遙測量110KV側(cè)A相母線電壓、110KV側(cè)A相母

27、線電流110KV側(cè)B相母線電壓、110KV側(cè)B相母線電流110KV側(cè)C相母線電壓、110KV側(cè)C相母線電流主變壓器的電壓、電流、有功、無功、電度、溫度27.5KV側(cè)A相母線電壓、27.5KV側(cè)A相母線電流27.5KV側(cè)B相母線電壓、27.5KV側(cè)B相母線電流自用電變壓器電壓、電流、有功、無功、電度、溫度饋線電流第3章 監(jiān)控系統(tǒng)的功能3.1 監(jiān)控主站功能1、實時數(shù)據(jù)采集與處理采集變電站電力運行實時數(shù)據(jù)和設(shè)備運行狀態(tài)，包括各種狀態(tài)量、模擬量、脈沖量、數(shù)字量和保護信號，并將這些采集到的數(shù)據(jù)去偽存真后存于數(shù)據(jù)庫供計算機處理之用。模擬量實現(xiàn)實時變化的量，按一定的掃查周期進行采集。掃查周期應(yīng)根據(jù)被測量的實

28、際變化速率來確定。對溫度量這種變化速率較小的量應(yīng)采取較大的掃查周期，而對于象事故追憶這種變化速率較大的量應(yīng)采取較小的掃查周期。一般電氣量的掃查周期應(yīng)不大于3S，非電氣量不大于10S,采用12位的A/D變換。模擬量采集精確度小于0.2%，整定值變化范圍為05%。 脈沖量的采集對于輸入采集回路的脈沖，其幅值一般為420mA,寬度不小于100ms。開關(guān)量的采集 開關(guān)量的采集包括短路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)的位置等，分為要做動作順序記錄和僅做變位記錄兩種。2、運行監(jiān)視與報警功能主要對變電站的運行工況和設(shè)備狀態(tài)進行自動監(jiān)視，通過狀態(tài)量變位監(jiān)視，可監(jiān)視變電站各種斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、變壓器分接頭的位置

29、和動作情況，繼電保護和自動裝置的動作情況以及它們的動作順序。對于一個典型的變電站，應(yīng)報警的參數(shù)有：A. 母線電壓報警B. 主變壓器過負荷報警C. 系統(tǒng)頻率偏差報警D. 消弧線圈接地系統(tǒng)中性點位移電壓越限及累計時間超出允許值時報警E. 母線上的進出功率及電能量不平衡越限報警F. 直流電壓越限報警監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中,對采集來的I、U、主變壓器溫度、頻率等量不斷進行越限監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)越限，立即發(fā)出告警信號，同時記錄和顯示越限時間和越限值。自動打印當出現(xiàn)事故或故障時，斷路器、繼電保護、自動裝置等設(shè)備的動作情況，事故前后各種電氣量的變化情況等。3、操作控制功能斷路器操作應(yīng)有閉鎖功能，而且操作閉鎖應(yīng)包括以

30、下幾個方面： 人機聯(lián)系界面包括操作員站，運行工程師站，繼電保護工程師站。 操作員站是為運行操作人員提供人-機聯(lián)系，它的主要作用包括調(diào)節(jié)、顯示和拷貝各種圖形，曲線、報表，發(fā)出控制命令；運行工程師站主要用作系統(tǒng)的維護,運行參數(shù)的修改等；繼電保護工程師站用作微機保護裝置整定值的設(shè)定、修改、動作情況的統(tǒng)計等。4、數(shù)據(jù)處理與記錄功能為滿足繼電保護和變電站管理的需要，必須進行一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其內(nèi)容包括：A. 主變壓器和輸電線路有功功率和無功功率每天的最大值和最小值以及相應(yīng)的時間B. 母線電壓每天定時記錄的最高值和最低值以及響應(yīng)時間C. 計算受配電電能平衡率D. 統(tǒng)計斷路器動作次數(shù)E. 斷路器切除故障電流和跳

31、閘次數(shù)的累計數(shù)F. 控制操作和修改定值記錄5、事故順序記錄與事故追憶功能事故順序記錄就是對變電站內(nèi)的繼電保護、自動裝置、斷路器等在事故時動作的先后順序自動記錄，記錄事件發(fā)生的時間應(yīng)精確到毫秒級，自動記錄的報告可在CRT顯示器上顯示和打印輸出。事故追憶是對變電站內(nèi)的一些主要模擬量，如線路、主變壓器各側(cè)的電流，有功功率、主要母線電壓等，在事故前后一段時間內(nèi)作連續(xù)車簾和記錄。記錄的分辨率一般為15ms，事件順序記錄處理的信息應(yīng)完整，并生成事件記錄報告，報告可在CRT上顯示和打印，便于保存、查閱。一般事故前追憶時間為5s1min,事故后5s1min，并以召喚的方式在CRT上顯示或打印。變電所的二次設(shè)備

32、集中布置時，采用有足夠輸出能力的GPS裝置；當二次設(shè)備分散布置時，采用就地分散配置。在系統(tǒng)中，站控層設(shè)備和各間隔層子系統(tǒng)與GPS標準時鐘的誤差應(yīng)1ms。6、故障錄波與測距功能110KV及以上的重要輸電線路距離長、發(fā)生故障影響大，必須盡快查出故障點，以便縮短維修時間，盡快恢復(fù)供電，減少損失。變電站的故障錄波和測距可采用兩種法案實現(xiàn)：A. 由微機保護裝置兼作故障記錄和測距，再將記錄和測距的結(jié)果送監(jiān)控機存儲及打印輸出或直接送調(diào)度主站，這種方法可節(jié)約投資，減少硬件設(shè)備，但故障記錄的量有限。B. 采用專用的微機故障錄波器，并且錄波器應(yīng)具有串行通信功能，可以與監(jiān)控系統(tǒng)通信。監(jiān)控主站（即調(diào)度端）設(shè)備主要由冗

33、余配置的雙主機服務(wù)器（MC）、冗余配置的調(diào)度員操作工作站（OW）、冗余配置的通訊前置處理機（CC）、數(shù)據(jù)維護工作站（DW）、工程師終端（ET）、數(shù)據(jù)終端通信控制器（DTC）、大幅模擬屏（MNP）、流水打印機（LP）、報表打印機（RP）、拷屏打印機（CP）、電源系統(tǒng)（UPS及配電盤）、連接電纜等部分組成。 主機系統(tǒng)主要用于數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及定時任務(wù)管理等方面。系統(tǒng)主要由CPU、內(nèi)存、硬盤、人機接口、網(wǎng)卡及操作系統(tǒng)相應(yīng)軟件構(gòu)成。7、人機聯(lián)系功能人機聯(lián)系的橋梁是CRT顯示器、鼠標和鍵盤。1. CRT顯示內(nèi)容主要有：A.顯示采集和計算的實時運行參數(shù)B.顯示實時主接線圖C.事件順序記錄（SOE）顯示D.越

34、限報警顯示E.值班歷史記錄F.歷史趨勢顯示G.保護定值和自控裝置的設(shè)定值顯示H.其他，包括故障記錄顯示、設(shè)備運行狀況顯示等2. 輸入數(shù)據(jù)：要輸入的數(shù)據(jù)至少有以下幾種內(nèi)容：A. TV和TA變比B. 保護定值和越限報警定值C. 智能自控裝置的設(shè)定值D. 運行人員密碼特別要強調(diào)的是：對無人值班變電站也必須設(shè)置必要的人機聯(lián)系功能，以便當巡視或檢修人員到現(xiàn)場時，能通過液晶顯示或七段顯示器或CRT顯示器或便攜機觀察到站內(nèi)各設(shè)備的運行狀況和運行參數(shù)，對斷路器等的控制應(yīng)具有人工當?shù)鼐o急操作的措施。8、制表打印功能對有人值班的變電所，可配備打印機，完成以下功能：定時打印報表和運行日志；開關(guān)操作記錄打??；事件順序

35、打?。辉较薮蛴?；召喚打印；抄屏打印；事故追憶打印對無人值班變電所，可不設(shè)當?shù)卮蛴」δ?，各變電所的運行報表集中在控制中心打印輸出。9、運行的技術(shù)管理功能變電站綜合自動化系統(tǒng)能對運行中的各種技術(shù)數(shù)據(jù)、記錄進行管理，主要體現(xiàn)在三個方面：A. 歷史數(shù)據(jù)處理、存檔、檢索B. 統(tǒng)計值處理C. 累計值處理進行技術(shù)管理內(nèi)容主要有：變電站主要設(shè)備的技術(shù)參數(shù)檔案表、各主要設(shè)備故障檢修記錄、斷路器的動作次數(shù)記錄、繼電保護和自動裝置的動作記錄、運行需要的各種記錄統(tǒng)計等。10、諧波的分析和監(jiān)視功能目前，諧波污染已成為電力系統(tǒng)的公害之一。因此，在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，要重視對諧波含量的分析和監(jiān)視。對諧波含量超標的地方要

36、采取抑制措施，降低諧波含量。電力系統(tǒng)中的諧波源：諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍。電力系統(tǒng)中諧波源可分為兩類：第一類為含半導(dǎo)體非線性元件的諧波源，第二類為含電弧和鐵磁非線性設(shè)備的諧波源。諧波的危害：對電力系統(tǒng)本身的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：A. 對旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生附加功率損耗和發(fā)熱、產(chǎn)生脈沖轉(zhuǎn)動和噪聲B. 對無功補償電容器組引起諧振或諧波電流的放大，從而導(dǎo)致電容器因過負荷或過電壓而損壞C. 對電力電纜也會造成電纜的過負荷或過電壓擊穿D. 增加輸電線路的損壞E. 對繼電保護和自動控制裝置產(chǎn)生干擾和造成誤動作或拒動F. 對通信設(shè)備的干擾諧波的管理和檢測：一方面，電力部門加強

37、了對諧波源和供電點電壓或電流的諧波含量或畸變值的經(jīng)常性檢測，對新接入的諧波源負荷進行必要驗算和管理，以保證電能的質(zhì)量及廣大用電設(shè)備的安全運行和正常工作；另一方面，電力用戶為了保證自身設(shè)備的安全和正常運行，也應(yīng)當把自己的用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波畸變保持在規(guī)定的限度內(nèi)。11、遙控功能（1）單控（單個對象的控制）：斷路器、隔離開關(guān)的合閘/ 分閘，重合閘的投入 / 切除。單控的內(nèi)容包括：開關(guān)的程控；信號復(fù)歸；測控、保護單元復(fù)歸；測控 / 保護單元定值整定、修改及查詢；開關(guān)的操作閉鎖、遙信閉鎖控制； 當?shù)乇O(jiān)控與遠方監(jiān)控系統(tǒng)間控制權(quán)的獲取控制；安全監(jiān)控系統(tǒng)攝像頭控制。（2）程控 程控操作是若干個單控過程的組合，

38、其操作過程與單控相似，由若干步單控過程的組合完成。（3）復(fù)歸控制 這是無遙信狀態(tài)返回的遙控對象類，用于二次回路信號繼電器、信號燈的復(fù)歸控制。12、遙信功能 對開關(guān)的位置信號、主要設(shè)備故障信號、保護裝置及自動裝置動作信號等進行實時采集并分類歸入數(shù)據(jù)庫中，并在監(jiān)視器上顯示，打印機上記錄上述事件結(jié)果，同時對故障信息提供聲光報警。遙信信號內(nèi)容包括：變電所電動開關(guān)位置信號變電所內(nèi)事故信號、預(yù)告信號變電所內(nèi)交、直流電源系統(tǒng)故障信號系統(tǒng)設(shè)備自檢信息控制中心通過監(jiān)視器和模擬盤/大屏幕投影上的模擬開關(guān)的顏色來顯示其狀態(tài)：合閘為紅色，分閘為綠色。當變電所設(shè)備或饋線發(fā)生故障時，把故障信息迅速地傳遞到控制中心顯示、打

39、印，同時啟動音響報警，報警信號包含事故報警和預(yù)告報警兩種，各種信息按不同顏色分類顯示和打印。 13、遙測功能遙測內(nèi)容：變（配）電所三相進線電流、電壓，母線電壓（三相），主要饋線電流、電壓（三相），進線有功功率、有/無功電度，饋線有功電度、瞬時功率因數(shù)、平均功率因數(shù)，開關(guān)站線路電流及電壓（三相）等。14、遙調(diào)功能遙調(diào)實現(xiàn)對主變電所內(nèi)有載調(diào)壓變壓器進行調(diào)節(jié)，遙調(diào)結(jié)果在監(jiān)視器主接線畫面上顯示。15、口令級別設(shè)置功能對不同工作性質(zhì)的工作人員設(shè)置不同的安全操作口令，以確保系統(tǒng)的安全運行。工作人員在崗位交接班時用口令替換形式完成。口令級可分為操作員級、應(yīng)用軟件級（包括數(shù)據(jù)庫）、系統(tǒng)軟件級等。不同等級的運行

40、管理人員具有不同的口令級別。操作員級：可進行遙控操作、調(diào)度管理工作。應(yīng)用軟件級：可對數(shù)據(jù)庫、畫面等應(yīng)用軟件實現(xiàn)在線維護。系統(tǒng)員級：可對系統(tǒng)程序進行編程和修改。16、系統(tǒng)維護、修改、擴展功能對各種用戶畫面、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)參數(shù)等實現(xiàn)人機交互式在線維護、修改、編輯、定義、擴展等功能。 17、系統(tǒng)時鐘同步功能系統(tǒng)能夠與外部時鐘系統(tǒng)的接口?？梢酝ㄟ^外部時鐘對SCADA系統(tǒng)主站進行同步，同時主站與被控站設(shè)備具有時鐘同步功能，實現(xiàn)整個SCADA系統(tǒng)與外部主時鐘的同步。通常有軟時鐘同步功能和GPS衛(wèi)星時鐘同步功能。18、自檢功能系統(tǒng)具有容錯、自診斷、自恢復(fù)功能，主站設(shè)備自檢標志達到設(shè)備級，被控站設(shè)備自檢標志達到

41、模塊級。當系統(tǒng)外部斷電恢復(fù)后，系統(tǒng)能夠自動恢復(fù)正常運行。19、通道自動/手切切換功能系統(tǒng)具有對通道狀態(tài)監(jiān)視、切換功能，實現(xiàn)對通道的監(jiān)視和低電平告警。當主用通道發(fā)生故障時可自動投入備用通道，并具有主、備通道手動切換手段。20、復(fù)示功能通過復(fù)示系統(tǒng)能夠在相應(yīng)的職能管理部門，監(jiān)視全線變電所設(shè)備、接觸網(wǎng)設(shè)備的運行情況，使供電維護人員及時了解現(xiàn)場事故信息，提高處理事故的工作效率，縮短停電時間。與控制中心實現(xiàn)通訊，完成維修調(diào)度作業(yè)計劃的發(fā)送和接收。21、其它功能 如與其它系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)、集成等。3.2 被控站功能1、遙測(YC)功能RTU將采集到的廠站運行參數(shù)按規(guī)約上傳給調(diào)度中心。包括P、Q、U、I、檔位、溫

42、度等，容量達幾十到上百路。另外還包括兩類特殊YC：數(shù)字值：RTU以數(shù)字量的形式直接接收后上傳。計數(shù)脈沖：單獨的采集（電路）板。主要指RTU采集的反應(yīng)電量的脈沖計數(shù)。容量可達到幾十路電度量。2、遙信(YX)功能RTU將采集到廠站運行狀態(tài)按規(guī)約上傳給調(diào)度中心。包括：斷路器和刀閘的位置信號、繼電保護和自動裝置的位置信號、發(fā)電機和遠動裝置的運行狀態(tài)。容量達幾十到上百路。3、遙控(YK)功能調(diào)度中心發(fā)給RTU的改變設(shè)備運行狀態(tài)的命令。遙控內(nèi)容包括：操作廠站各電壓等級的斷路器、投切SVG、發(fā)電機組的啟停等。容量可達幾十個設(shè)備。4、遙調(diào)(YT)功能 調(diào)度中心發(fā)給RTU的調(diào)整設(shè)備運行參數(shù)的命令。遙調(diào)內(nèi)容包括：

43、改變變壓器分接頭位置（調(diào)壓）、改變發(fā)電機組P或Q的整定值（調(diào)節(jié)出力）、自動裝置整定值的設(shè)定等。容量可達幾個到十幾個設(shè)備。5、統(tǒng)一時鐘功能具有對時功能。接收調(diào)度中心的校時命令。統(tǒng)一時鐘為了不同廠站之間事故分析以及電度量凍結(jié)。 6、轉(zhuǎn)發(fā)功能接收其它RTU送來的遠動信息，按規(guī)約組裝轉(zhuǎn)發(fā)給指定的調(diào)度中心。 7、CRT顯示功能與RTU直接連接（或通過當?shù)毓ぷ髡荆┑腃RT可顯示RTU采集的四遙、YXBW等信息。 8、RTU自檢、自調(diào)功能功能反映RTU的自身的可維護能力。插件損壞診斷，程序“走飛”時的自恢復(fù)能力、主備通道監(jiān)視功能。9、繼電保護功能變電所綜合自動化系統(tǒng)中的繼電保護主要包括輸電線路保護、電力變壓器保護、母線保護、電容保護等。結(jié) 論通過此次變電站監(jiān)控的課程設(shè)計，體現(xiàn)了同學們獨立完成任務(wù)、發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力，使自己在平時所學的知識在實際設(shè)計中得到應(yīng)用和驗證，通過討論、查資料、選材、整理的過程中，進一步使我對變電站監(jiān)控更加了解。這次設(shè)計，使我對以往所學習的知識進行