電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動原理實驗報告

1、四川大學(xué)電氣信息學(xué)院遠(yuǎn)動原理課程實驗報告 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與實時監(jiān)控實驗一實驗?zāi)康?) 掌握組建電網(wǎng)仿真實驗系統(tǒng)的方法與步驟。2) 掌握數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控SCADA的作用、基本功能、實現(xiàn)原理和操作方法。3) 掌握表征發(fā)電廠和變電站當(dāng)前運行狀態(tài)的參數(shù)類型和特點、獲取方式、表現(xiàn)形式。如母線電壓、有功功率、無功功率、電流和開關(guān)狀態(tài)等。4) 掌握廠站終端的結(jié)構(gòu)、特點和主要功能。5) 掌握改變發(fā)電廠和變電站當(dāng)前運行方式的控制命令信息的類型和特點、下發(fā)方式。二原理與說明電力系統(tǒng)是由許多發(fā)電廠、輸電線路、變電站、配電線路和各種形式的負(fù)荷組成的。電力系統(tǒng)調(diào)度中心擔(dān)負(fù)著整個電力網(wǎng)的調(diào)度任務(wù)，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全

2、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運行的目標(biāo)。電力系統(tǒng)調(diào)度中心必須具有兩個功能：第一是與所轄電廠、變電站及上級調(diào)度等進(jìn)行測量讀值、狀態(tài)信息及控制信號的遠(yuǎn)距離、高可靠性的雙向交換，簡稱為電力系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，即SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）；另一個是本身應(yīng)具有的協(xié)調(diào)功能（安全監(jiān)控及其它調(diào)度管理與計劃等）。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-1。RTU結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)參照TQDM-II電力系統(tǒng)綜合組態(tài)實驗系統(tǒng)說明書。TQWR-II微機型RTU具有以下特點：1、標(biāo)準(zhǔn)的編程語言環(huán)境；2、極強的環(huán)境適應(yīng)能力，工作溫度-4070，環(huán)境濕度5%95%RH；3、極強的抗電磁干擾能力；4、豐富的通

3、信接口、支持多種通信方式、通信距離長；5、大容量存儲能力；通信接口兩路RS485通信接口，可分別響應(yīng)主機召喚（任一時刻僅一個RS485接口響應(yīng)主機通訊）。兩路RS485通信接口都有防雷措施，輸入輸出之間有光電隔離器件進(jìn)行隔離，以保證高質(zhì)量的通訊傳輸。串口通訊初始默認(rèn)波特率為9600bps，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無校驗。圖1-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖遙信本終端有48路遙信輸入接口，每一路的遙信輸入信號都有防雷措施和光電隔離器件進(jìn)行保護(hù)，保證系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。用于采集廠站設(shè)備運行狀態(tài)等無源節(jié)點，并按規(guī)約傳送給調(diào)度中心，包括：斷路器和隔離刀閘的位置信號、繼電保護(hù)和自動裝置的位置信號、發(fā)電機和遠(yuǎn)動設(shè)備的運行狀態(tài)等

4、。遙測本終端共有48路電壓電流信號輸入，用于采集變電所電壓、電流、有功功率、無功功率，功率因數(shù)等模擬信號。遙控本終端有32路（對）遙控輸出，用于執(zhí)行調(diào)度中心改變設(shè)備運行狀態(tài)的命令，如操作廠站各電壓回路的斷路器、投切補償電容和電抗器、發(fā)電機組的啟停等。為了保證終端遙控的準(zhǔn)確性和壽命，本終端的遙控輸出均采用松下的繼電器。主要功能1、采集狀態(tài)量并向遠(yuǎn)方發(fā)送，帶有光電隔離，遙信變位優(yōu)先傳送；2、采集數(shù)據(jù)量并向遠(yuǎn)方發(fā)送，帶有光電隔離；3、直接采集系統(tǒng)工頻電量，實現(xiàn)對電壓、電流、有功、無功的測量并向遠(yuǎn)方發(fā)送；4、接收并執(zhí)行遙控及返校；5、程序自恢復(fù)；6、設(shè)備自診斷（故障診斷到插件級）；7、設(shè)備自調(diào)；8、通

5、道監(jiān)視；9、接收并執(zhí)行遙調(diào)；10、與兩個及兩個以上的主站通訊；11、采集事件并向遠(yuǎn)方發(fā)送；12、提供多個數(shù)字接口及多個模擬接口；13、可對每個接口特性進(jìn)行遠(yuǎn)方/當(dāng)?shù)卦O(shè)置；14、接受遠(yuǎn)方命令，選擇發(fā)送各類信息；15、 當(dāng)?shù)仫@示功能，當(dāng)?shù)亟涌谟懈綦x器。三實驗項目與方法本實驗采用2MF無窮大系統(tǒng)，一次接線圖如圖1-2。利用無窮大系統(tǒng)屏、系統(tǒng)升壓屏、機組、機組控制屏、變壓器屏、網(wǎng)絡(luò)屏等構(gòu)成電網(wǎng)供電系統(tǒng)，利用變電站低壓模擬屏、負(fù)載屏等構(gòu)成配電系統(tǒng)。圖1-2中，斷路器對應(yīng)順序為：斷路器編號對應(yīng)位置斷路器編號對應(yīng)位置101無窮大系統(tǒng)屏122變壓器T2高壓側(cè)103系統(tǒng)升壓屏低壓側(cè)211網(wǎng)絡(luò)屏1QF104系統(tǒng)升

6、壓屏高壓側(cè)212網(wǎng)絡(luò)屏2QF1101#機組控制屏1QF213網(wǎng)絡(luò)屏3QF111變壓器T1低壓側(cè)214網(wǎng)絡(luò)屏4QF112變壓器T1高壓側(cè)215網(wǎng)絡(luò)屏5QF1202#機組控制屏1QF216網(wǎng)絡(luò)屏6QF121變壓器T2低壓側(cè)圖1-2實驗供電系統(tǒng)一次示意圖實驗接線參照圖1-3。注意：接線前務(wù)必斷開所有電源以及無窮大系統(tǒng)出線開關(guān)。接線步驟如下：A、接線屏上無窮大系統(tǒng)連接至升壓變壓器入端，升壓變壓器出端連接網(wǎng)絡(luò)屏1QF入端，同時將網(wǎng)絡(luò)屏3QF入端并入1QF入端；B、1QF出端連接至線路L1入端，線路L1出端連接至2QF入端，2QF出端連接至5QF入端，5QF出端連接至線路L2入端，線路L2出端連接至6QF

7、入端；C、6QF出端連接至線路4QF出端，3QF出端連接至L3入端，L3出端連接至4QF入端，4QF出端連接至6QF出端；D、接線屏上機組1連接至變壓器T1入端，變壓器T1出端連接網(wǎng)絡(luò)屏5QF入端，同時機組2連接至變壓器T2入端，變壓器T2出端連接網(wǎng)絡(luò)屏4QF出端；E、低壓屏進(jìn)線1連接至3QF入端，低壓屏進(jìn)線2連接至6QF出端；低壓屏出線1連接至負(fù)載1，低壓屏出線2連接至負(fù)載2；圖1-3實驗供電系統(tǒng)一次接線圖注意：接線完畢后務(wù)必多次檢查連線是否正確，特別是相序和高低壓不能出錯。1. 機組并網(wǎng)實驗機組并網(wǎng)實驗步驟：1) 完成實驗接線，所有實驗接線均在接線屏上實現(xiàn)。2) 斷開各機組控制屏上的發(fā)電機

8、并列斷路器（機組控制屏1QF）。3) 合上“無窮大系統(tǒng)屏”上的空氣開關(guān)，使電動調(diào)壓器帶電，通過升壓/降壓按鈕調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出電壓為380V，可通過T1下方的網(wǎng)絡(luò)電力儀表觀察。調(diào)節(jié)好后合上T1下方斷路器，使機組屏上A母線帶電。4) 依次合上211、212斷路器使D母線帶電；合上215、216斷路器使C母線帶電；合上213、214斷路器，構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。5) 各機組依次并網(wǎng)。將機組控制屏調(diào)速裝置打到“自動”位，勵磁裝置打到“恒Ug”位，將發(fā)電機組G1的頻率調(diào)到50Hz附近，將輸出電壓調(diào)到380V左右，同期裝置方式選擇開關(guān)打到“自動”位。在符合并網(wǎng)條件時，同期裝置發(fā)出合閘信號，并網(wǎng)。按同樣方法并入G2。將各

9、機組控制屏上的自動調(diào)速裝置“遠(yuǎn)方/就地”選擇開關(guān)打到“遠(yuǎn)方”位，以實現(xiàn)遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)；將各機組控制屏上的自動勵磁裝置“遠(yuǎn)方/就地”選擇開關(guān)打到“遠(yuǎn)方”位，以實現(xiàn)遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)。將各機組控制屏上的自動同期裝置“遠(yuǎn)方/就地”選擇開關(guān)打到“遠(yuǎn)方”位，以實現(xiàn)遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)。6) 并網(wǎng)成功后，打開“電力系統(tǒng)綜合組態(tài)實驗監(jiān)控系統(tǒng)”軟件Centra2000，觀察系統(tǒng)電壓、電流、潮流及每臺發(fā)電機組的運行參數(shù)。7) 實驗記錄：通道數(shù)據(jù)終端狀態(tài)212分閘通訊數(shù)據(jù)212合閘低壓屏數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)屏wl2負(fù)載屏12.遙測、遙信、遙控在“電力系統(tǒng)綜合組態(tài)實驗監(jiān)控系統(tǒng)”軟件中，觀察系統(tǒng)電壓、電流、潮流及每臺發(fā)電機組的運行參數(shù)。進(jìn)入電力系統(tǒng)綜合組態(tài)

10、實驗監(jiān)控系統(tǒng)主界面，通過進(jìn)入每一臺發(fā)電機組的控制界面，可以對發(fā)電機組進(jìn)行遙測、遙控、遙信、遙調(diào)操作。同時也可以進(jìn)入“電網(wǎng)綜合監(jiān)控”選項，對整個發(fā)電廠的發(fā)電機組、線路、變電站的潮流分布進(jìn)行實時檢測和觀察。遙控某條輸電線路出線斷路器分閘、合閘，觀察系統(tǒng)潮流變化情況，并做好記錄。遙控負(fù)載1或負(fù)載2屏上某斷路器分閘、合閘，觀察系統(tǒng)潮流變化情況，并做好記錄。遙控操作時，鼠標(biāo)移動到斷路器位置，鼠標(biāo)變成型，點擊圖標(biāo)，彈出操作界面。其詳細(xì)操作請參照TQDM-II電力系統(tǒng)綜合組態(tài)實驗系統(tǒng)說明書。記錄遙控操作過程：遙控潮流記錄L1線路212分閘重合212合上負(fù)載1qf2. 遙調(diào)是指對遠(yuǎn)距離的受控對象的工作狀態(tài)進(jìn)行

11、調(diào)節(jié)的技術(shù)，是指在遠(yuǎn)距離的情況下，對其所要進(jìn)行調(diào)節(jié)的設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離調(diào)控，從而達(dá)到想要的數(shù)據(jù)效果（如發(fā)電機的功率或電壓調(diào)整，變壓器的升降壓調(diào)節(jié)等）。本實驗中，通過遙調(diào)發(fā)電機原動機的出力和發(fā)電機的勵磁，改變系統(tǒng)的功率分布和電壓。其操作方法如下：如控制發(fā)電機升壓，可點擊監(jiān)控界面的“升壓”按鈕，出現(xiàn)如圖1-4的界面。將鼠標(biāo)放置于“狀態(tài)量設(shè)置”區(qū)的“升壓”上，下方的“控制輸出”命令按鈕將變?yōu)榭刹僮鞯臓顟B(tài)，如圖1-5（在此之前為非活動狀態(tài)，如圖1-4）。點擊“控制輸出”按鈕，彈出如圖1-6所示的界面，“控制口令”輸入1，并點擊“確認(rèn)”，彈出如圖1-7所示的界面，點擊“是”確認(rèn)升壓操作，此時監(jiān)控系統(tǒng)將

12、向發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)裝置發(fā)送一次升壓命令。圖1-4升壓操作界面1 圖1-5升壓操作界面2圖1-6控制命令和設(shè)備檢查界面圖1-7確認(rèn)操作界面其他遙調(diào)按鈕的操作同升壓操作一樣。操作監(jiān)控界面的增速、減速、升壓、降壓按鈕，調(diào)節(jié)發(fā)電機的有功出力、無功功率和機端電壓，同時記錄整個系統(tǒng)的潮流。記錄遙調(diào)操作過程：遙調(diào)發(fā)電機1升壓后發(fā)電機1降壓后增減速拷貝其他班的數(shù)據(jù)事件記錄當(dāng)系統(tǒng)有事件發(fā)生時，后臺監(jiān)控可簡單的記錄事件發(fā)生的名稱和時間，從而使監(jiān)控人員掌握、了解各個事件發(fā)生的具體時間，為各種分析（如保護(hù)動作、誤操作等事故分析），提供參考量。點擊工作站管理欄中事件記錄，可彈出實時事件記錄界面如圖1-8，記錄界面顯示事件

13、發(fā)生的名稱和時間等信息結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。圖1-8工作站事件記錄報警信息當(dāng)系統(tǒng)有警告事件（如通信故障、斷路器變位等）發(fā)生時，軟件監(jiān)控界面上對應(yīng)的位置將會呈現(xiàn)【紅色閃爍】告警狀態(tài)，表示該位置有事件發(fā)生，提醒操作人員注意。如斷路器狀態(tài)發(fā)生變化，則監(jiān)控畫面的該斷路器就會閃爍，提醒操作員注意。通過點擊工作站管理欄中報警信息。觀察系統(tǒng)的報警總匯（圖1-9），可為各種事故分析，提供有用參考。記錄系統(tǒng)報警信息結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。圖1-9報警記錄總匯四實驗思考 1、分析電力調(diào)度自動化都有什么功能？答：調(diào)度自動化系統(tǒng)有數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能，即SCADA功能。數(shù)據(jù)采集包括YC、YX、YM、YS、數(shù)據(jù)的記錄、顯示、打印、命令與控制Y

14、K、YT、越限告警、數(shù)據(jù)預(yù)處理、實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫、事故追憶和事件順序記錄SOE等。遙測對電力系統(tǒng)運行參數(shù)（數(shù)值量）的遠(yuǎn)方測量，包括模擬量、數(shù)字量和脈沖量。遙信遠(yuǎn)方狀態(tài)量信號遙控對開關(guān)類設(shè)備的遠(yuǎn)方控制。遙調(diào)對設(shè)備運行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)。如發(fā)電機有功出力和無功出力的調(diào)節(jié)，對變壓器檔位（輸出電壓）的調(diào)節(jié)1、 表征電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)有哪些？有何特征？（注意時間性，實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)）答：表征電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)有：電壓U、電流I、有功功率P、無功功率Q、功角等。這些數(shù)據(jù)中有的是只能瞬時表征的，有的可以較長時間表征，即實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)。五實驗總結(jié)分析電力系統(tǒng)是一個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，無論是信息的

15、覆蓋面、深度、廣度等都是一般系統(tǒng)無法比擬的。電力系統(tǒng)每天都要產(chǎn)生大量的與電力系統(tǒng)運行狀態(tài)有關(guān)的信息，要充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的能力，必須能及時、準(zhǔn)確地掌握這些信息并進(jìn)行快速的處理與分析。本次實驗通過了解調(diào)度自動化系統(tǒng)對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的管理功能及對其進(jìn)行設(shè)計，讓我對調(diào)度自動化中的數(shù)據(jù)管理功能有了更深的認(rèn)識，包括它的組成部分及功能，激發(fā)了我對調(diào)度自動化課程的學(xué)習(xí)興趣?？偟膩碚f，本次實驗較為成功，基本達(dá)到了預(yù)期的目的。1、分析遙測遙信信息在各種情況下（正常、故障）的多種表現(xiàn)方式。答：遙測將對象參量的近距離測量值傳輸至遠(yuǎn)距離的測量站來實現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量的技術(shù)。一般情況下，遙測是對電力系統(tǒng)運行參數(shù)（數(shù)值量）

16、的遠(yuǎn)方測量，它有多種表現(xiàn)形式，包括模擬量、數(shù)字量和脈沖量，如有線遙測和無線遙測，時分遙測和頻分遙測，模擬遙測和數(shù)字遙測，實時遙測和循環(huán)遙測等。遙信主要是指遠(yuǎn)程測試開關(guān)的當(dāng)前狀態(tài)，如是否合閘，是否儲能等，表現(xiàn)方式有兩種，即0或1。2、分析遙控命令的下達(dá)方式，怎樣進(jìn)行遙控閉鎖，以保證系統(tǒng)運行的安全性。答：下達(dá)遙控命令時，僅僅依靠軟件判斷符合防誤邏輯后，就直接出口，一般系統(tǒng)運行的安全性不是很高，但如果在遙控回路增加了電氣閉鎖硬接點，通過和遙控閉鎖控制器相結(jié)合來解決集中控制中心、子站遙控操作的強制閉鎖問題，就可以使系統(tǒng)的運行安全性提高。3、歷史數(shù)據(jù)庫中需存儲哪些數(shù)據(jù)？寫出遙測數(shù)據(jù)、SOE記錄數(shù)據(jù)表的邏輯結(jié)構(gòu)。 答：歷史數(shù)據(jù)庫中需要存儲遙測、遙信、遙調(diào)、遙控等數(shù)據(jù)。遙測將對象參量的近距離測量值傳輸至遠(yuǎn)距離的測量站來實現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量的技術(shù)。SOE又稱事件順序記錄。所謂事件是指變位遙信，即變位遙信按發(fā)生時間的先后順序的記錄。SOE包含三部分信息：時間，對象，動作。4、對電網(wǎng)運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)管理可以通過哪些功能來實現(xiàn)？答：對電網(wǎng)運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)管理可以通過以下功能來實現(xiàn)：數(shù)據(jù)采集、處理，命令輸出子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集、處理，命令輸出和數(shù)據(jù)傳輸處理等（主要指RTU或變電站自動化系統(tǒng)中的測控和通信部分）；信息傳輸子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)通信通道部分；信息收集、處理和命令控制子系統(tǒng)：主要指前