電網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)32復習提綱

1、電網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)復習提綱一、 緒論1 對電力系統(tǒng)運行的基本要求：安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟2 電力系統(tǒng)自動化技術(shù)包括二大方面：1) 信息就地處理的自動化系統(tǒng)：繼電保護、自動裝置等；特點：a) 事后處理。事件沒有發(fā)生前堅決不動作，事件發(fā)生后必須動作b) 處理動作的依據(jù)基本是本地的局部信息c) 判斷處理(動作)速度快，反應(yīng)時間短，幾十毫秒級。2) 信息集中處理的自動化系統(tǒng)：電網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)(包括調(diào)度自動化系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、變電站 自動化系統(tǒng)、負荷管理系統(tǒng)等)特點：a) 事前處理。事故發(fā)生前，早期發(fā)現(xiàn)問題苗頭，及時地、預防性地處理。系統(tǒng)優(yōu)化處理。b) 分析處理的依據(jù)是系統(tǒng)全局信息，從電網(wǎng)的各個節(jié)點采集各種信息傳送

2、到主站實現(xiàn)c) 分析處理(動作)速度較慢。因為信息量大，且傳輸需要時間，故反應(yīng)時間較長，秒級。3 調(diào)度自動化系統(tǒng) EMS 系統(tǒng)功能主要包括以下方面：1) 數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能( SCADA )SCADA 是數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控的英文縮寫，它是網(wǎng)、省調(diào)度自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，也是縣級和地區(qū)級 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的主要功能。它主要包括以下一些方面：a) 數(shù)據(jù)采集。包括狀態(tài)量、模擬量、脈沖量和數(shù)字量等。其中i. 狀態(tài)量又稱開關(guān)量，簡稱遙信量：如斷路器和隔離開關(guān)的分/合狀態(tài)，發(fā)電機的運行 /停止狀態(tài)，繼電保護的動作狀態(tài)等；ii. 模擬量：如電壓、電流、有功功率、無功功率等；iii. 脈沖量：主要指電能量脈沖i

3、v. 數(shù)字量：如頻率、水庫水位、標準時鐘、等 模擬量、脈沖量和數(shù)字量統(tǒng)稱遙測量，其特點是每一個測量量都可有多個取值，且不同取值之 間有大小關(guān)系。每個遙信量只有兩中狀態(tài)，且這兩種狀態(tài)之間沒有大小關(guān)系。b) 數(shù)據(jù)的顯示、記錄和打印。包括系統(tǒng)和廠站的動態(tài)主接線圖、實時的母線電壓、發(fā)電機和變 壓器的有功功率和無功功率、線路的潮流、實時負荷曲線、負荷日報表的打印記錄、系統(tǒng)操作和事件順 序記錄信息的打印等。c) 命令和控制。 包括斷路器和有載調(diào)壓變壓器分接頭的遠方操作， 發(fā)電機有功和無功出力的遠 方調(diào)節(jié)等。對開關(guān)量的遠方控制簡稱遙控，對數(shù)值量的遠方調(diào)節(jié)簡稱遙調(diào)。d) 事件告警。包括遙測量越限告警、事故報警

4、、工況變化告警和遙信變位告警等。e) 實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫的建立。f) 數(shù)據(jù)處理。 包括遙測量的數(shù)字濾波和合理性檢查、 遙測量的標度變換、 遙信量的可信度檢驗 等。g) 事故追憶 PDR 。對事故發(fā)生前后的運行情況進行記錄，以便于分析事故的原因。2) 自動發(fā)電控制 AGC 和經(jīng)濟調(diào)度控制 EDC3) 電力分析系統(tǒng)軟件(PAS)內(nèi)容a）網(wǎng)絡(luò)拓撲與建模b）狀態(tài)估計c）調(diào)度員潮流d）電壓無功優(yōu)化e）短路電流計算f）短期負荷預測g）故障分析h）安全分析4）調(diào)度員模擬培訓DTS4. 調(diào)度自動化系統(tǒng)組成1）調(diào)度自動化系統(tǒng)由在調(diào)度控制中心的調(diào)度主站系統(tǒng)和分布在遠方的多個廠站端設(shè)備（包括：遠方終端設(shè)備RTU

5、或變電站自動化系統(tǒng)等）以及連接主站與廠站端設(shè)備的通信通道（又稱遠動通道或簡稱信道）組成。主站內(nèi)部主要是 計算機網(wǎng)絡(luò)通信計算機網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線或模擬量：DC:0±5V開關(guān)量：DC:012V/24V二次接線：AC:100V/5ADC:220V/110V模擬屏運行人員顯示屏幕控制臺 +打印機主站信息收集處理丨和控制子系統(tǒng).用于信 息收 集、處 理、控 制的計 算機系 統(tǒng)與通信系統(tǒng) 接口編碼信道廠站端人機聯(lián)系子系統(tǒng)信息傳輸子系統(tǒng)4i用于信亠息米集 和命令1i執(zhí)行的計算機i i1信息米集和命令I(lǐng)測量信息 輸入設(shè)備狀態(tài)信息 輸入設(shè)備設(shè)定命令 輸岀設(shè)備 調(diào)節(jié)器）執(zhí)行子系統(tǒng)控制命令輸岀設(shè)備（執(zhí)行機構(gòu)）

6、圖i-i電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2）以計算機為核心的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)按其功能可以劃分如下四個子系統(tǒng)。信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)信息傳輸子系統(tǒng)信息的收集、處理和控制子系統(tǒng)人機聯(lián)系子系統(tǒng)3）電網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)的特點：結(jié)構(gòu)特點：由眾多的遠方終端設(shè)備和一個主控站，以及連接各個終端和主控站的數(shù)據(jù)通信通道構(gòu)成。功能特點：遠動四遙功能（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）人機交互功能數(shù)據(jù)處理功能數(shù)據(jù)存儲功能技術(shù)特點：計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵技術(shù)自動檢測技術(shù)和二次回路、電量變送器1. 電量變送器分類按照對電氣信息的處理實現(xiàn)方法分:1）采用模擬電路實現(xiàn)的常規(guī)變送器

7、2）采用微型計算機技術(shù)實現(xiàn)的微機變送器2.常規(guī)電量變送器的輸入/輸出信號的類型及其變化范圍（簡稱輸入/輸出信號規(guī)范）項目變送器輸入（交流）輸出（直流）電壓變送器電壓：0120V電壓：05V 電流：01mA420 mA電流變送器電流：05A01A電壓：05V 電流：01mA420 mA功率變送器電壓：0120V 電流：05A 01A電壓：-5V05V電流：-1 mA 01 mA420 mA電能變送器電壓：0120V 電流：05A 01A電能計數(shù)值或脈沖3. 微機變送器的優(yōu)點a）功耗小b）附加誤差小c）穩(wěn)定性好d）響應(yīng)快e）功能綜合，集成度高，可附加擴展功能4. 微機變送器的硬件電路原理框圖三、R

8、T遠方終端設(shè)備(一) RTU的任務(wù)和功能1、數(shù)據(jù)采集；1) YX2) YC3) YM4) YS2、命令執(zhí)行；1) YK2) YT3、數(shù)據(jù)通信；1) 與調(diào)度主站的通信。串行通信接口、MODEM及其控制2) 通信規(guī)約處理3) 轉(zhuǎn)發(fā)4、當?shù)毓δ埽?) 本機鍵盤 / 顯示2) 打印機接口3) 圖形顯示器接口5、其它功能1) 電力系統(tǒng)統(tǒng)一時鐘2) 事件順序記錄 SOE3) 自檢和自恢復(二) RTU的軟件組成1. 數(shù)據(jù)采集軟件2. 數(shù)據(jù)處理軟件；3. 控制軟件4. 通信軟件5. 人機聯(lián)系軟件6. 實時操作系統(tǒng)7. 實時數(shù)據(jù)庫8. 其它軟件( 三 )模擬量輸入電路原理a)模擬量YC采集電路原理示意框圖(直

9、流采樣)1電壓 變送器功率 變送器電流 變送器信號調(diào)理信號調(diào)理信號調(diào)理一次設(shè)備測量設(shè)備丨RTU多路轉(zhuǎn)換模擬開關(guān)MPX采樣/模/數(shù)-*保持轉(zhuǎn)換器器S/HA/DCPU子系統(tǒng)（包括CPU、RAM、ROM、中斷控制、定時器等）b）模擬量YC采集電路原理示意框圖（交流采樣）采用交流采樣方式的模擬量 YC輸入回路原理框圖（四）開關(guān)量信息輸入電路原理各元件的作用（五）事件順序記錄SOESOE SOE信事件順序記錄SO 將YX變位事件按照發(fā)生的時間先后，順序地記錄下來，形成 息的三要素：時間（精確到毫秒），對象，動作性質(zhì)。（六）RTU數(shù)據(jù)處理1）數(shù)字濾波2）標度變換3）二-十進制轉(zhuǎn)換4）越限判別與告警5) 事

10、件順序記錄SOE,三要素6) 事故追憶7) 遙測越閾值傳送等8) 數(shù)據(jù)合理性檢查9) 功率總加(七) 遙控1、YK命令的執(zhí)行過程2、遙控撤消的原因1 )、RTU收到遙控撤消命令2) 、RTU如超時(選擇定時器定時到)未收到遙控執(zhí)行命令或撤消命令，則作自動撤 消，并清除選擇命令，復位所有繼電器。3) 、如遙控過程中遇到發(fā)生遙信變位，則自動撤消遙控命令。四、變電站綜合自動化(一) 變電站自動化系統(tǒng)的定義：將變電站的二次設(shè)備(包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等)經(jīng)過功能的 組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)全變電站的 主要設(shè)備和輸、配

11、電線路的自動測量、監(jiān)控和保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能，故又稱為 變電站綜合自動化系統(tǒng)。變電站自動化系統(tǒng)特點：功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機化、測量顯示數(shù)字化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理 智能化等。(二) 變電站自動化系統(tǒng)的功能1.監(jiān)視和控制功能(1) 數(shù)據(jù)采集(2) 事件順序記錄(SOE(3) 故障記錄、故障錄波和故障測距(4) 操作控制(5) 安全監(jiān)視(6) 人機聯(lián)系(7) 打印(8) 數(shù)據(jù)處理2 微機保護與自動裝置3. 電壓/無功控制4數(shù)據(jù)通信和其它功能（三）變電站自動化系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)1. 分層分布式變電站自動化系統(tǒng)在分層分布式結(jié)構(gòu)的變電站自動化系統(tǒng)中，分層是將整個變電站的一次、二次設(shè)備分為

12、3層，即變電站層、間隔層（或稱單元層）和設(shè)備層。在所分的3層中，變電站層稱為 2層，間隔層稱為1層，設(shè)備層稱為0層。每一層由不同的設(shè)備或不同的子系統(tǒng)組成，完成不同的功能。調(diào)度或集控中心變電站層人一機接口 打印機等站內(nèi)監(jiān)控主機1J1F數(shù)采控制機保護管理機間隔層TV、TA隔離開關(guān)斷路器斷路器 TV斷路器 TV、TA及斷路器、隔離開關(guān)位置輸入 及其它 狀態(tài)隔離開關(guān)TA分接開關(guān)斷路器控制輸出中電壓無功控制柜: 如采樣單元設(shè)備層2. 分層分散式變電站自動化系統(tǒng)一一適用于110kV以下電壓等級計算機網(wǎng)絡(luò)通信RS-232C串行通信接口RS-485串行通信接口變 電 站 層現(xiàn)場總線或局域網(wǎng)上級調(diào)度和集控中心遠

13、程遠方診斷通訊智能直流屏、電能表等現(xiàn)場總線或局域網(wǎng)間隔層 設(shè)備層測量控 制保 護測量控 制保 護t4保護測控對象2號開關(guān)柜保護測控對象1號開關(guān)柜二次接線：AC100V/5ADC:220V/110V測量控 制保 護保護測控對象 n號開關(guān)柜五、數(shù)據(jù)通信與遠動通信規(guī)約專業(yè)術(shù)語1.信息2.信號3.數(shù)據(jù)4.碼元5.波特率6.比特率7.誤碼率8.單工9.全雙工；10.半雙工11 .CDT,POLLING12.EMS RTUSOEPASPDRDTS串行通信串行通信方式要解決的基本問題1、1)、位識別位同步2、2）、異步通信方式幀格式字符識別/字節(jié)分段一一字符同步空閑位空閑位起始位0一數(shù)據(jù)位J偶停校止 驗位位

14、0起始位'I1 1D0 D1 D2D7(1/0 11 1 1第n個字符第n+1個字符數(shù)字基帶信號的調(diào)制方式3、s(t) Asi n( t ) Asi n(2 ft )其中，t為時間，A為幅值,f為頻率,B為初相角。在上式中，A幅值，f頻率,B初相角均可以作為調(diào)制參數(shù)。如用數(shù)字基帶信號調(diào)制載波的A幅值，稱為調(diào)幅;如用數(shù)字基帶信號調(diào)制載波的f頻率，稱為調(diào)頻;如用數(shù)字基帶信號調(diào)制載波的B初相角，稱為調(diào)相。13.各種調(diào)制方式的信號波形如圖所示u基帶信號 波形010010 tu*AA調(diào)幅波形V"Hr*t調(diào)頻波形u “k、a c A Ac rri jT、j J ty v v w 、J V

15、2u J二元絕對h /vA AA -調(diào)相波形W V/ W'-Jt0n00n0二元相對uh廠、 AA ；f 調(diào)相波形 A /V Vt相位不變相位變化相位不變相位不變相位變化相位不變（三）通信接口標準1.RS-232C 接口標準（1） RS-232C采用負邏輯規(guī)定邏輯電平。規(guī)定要求：輸出邏輯“ 1”的信號電平為 -5V -15V輸出邏輯“ 0”的信號電平為 +5V +15V輸入的信號電平W-3V為邏輯“ 1”輸入的信號電平> +3V為邏輯“ 0”RS-232C的特點：優(yōu)點：RS-232C定義了信號邏輯電平、信號引腿名稱和功能、連接器機械結(jié)構(gòu)及尺寸，是一個定義非常完善的標準，是目前應(yīng)用

16、最廣泛的串行通信接口標準之一。RS-232C采用單端驅(qū)動、單端接收電路，傳送每一種信號只用1根信號線，所有信號公用1根信號地線，電路簡單。缺點：由于采用單端驅(qū)動、單端接收電路，公共地線易受噪聲干擾，數(shù)據(jù)傳輸速率不高（20kbps 以內(nèi)），傳輸距離不遠（15m以內(nèi)）。2.RS-422 與 RS-485 接口標準電氣特點：，實現(xiàn)了平衡驅(qū)動和差分接收，雙絞線傳輸，取消了信號地線。表5-2EIA推薦的串行通信標準的主要性能參數(shù)接口標準 性能RS-232CRS-422RS-485操作方式單端差分差分最大電纜距離（m）1512001200最大數(shù)據(jù)速率（bps）12 m20k (15m)10M10M120

17、m1M1M1200 m100k100k（四）遠動通信規(guī)約我國電力系統(tǒng)遠動通信主要采用兩種類型的通信規(guī)約：1、循環(huán)式數(shù)據(jù)傳送（Cyclic Digital Transmission , CDT ）規(guī)約，簡稱 CDT規(guī)約; 幀結(jié)構(gòu)、同步字控制字信息字1信息字211信息字nCDT規(guī)約幀結(jié)構(gòu)字結(jié)構(gòu)B0控制字節(jié)B0功能碼B1幀類別B1'|B2信息字數(shù)nB2數(shù)據(jù)B3源站址B3字節(jié)B4目的站址B4JB5校驗碼B5校驗碼控制字格式信息字格式2、問答式（Polling ）數(shù)據(jù)傳送規(guī)約，簡稱 Polling規(guī)約。計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計算機網(wǎng)絡(luò)定義、功能、組成、計算機網(wǎng)絡(luò)分類一一廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、城域網(wǎng)局域網(wǎng)特點傳

18、輸距離較近，100米10km數(shù)據(jù)傳輸率較高，11000Mbps誤碼率較低，10-710-9采用基帶傳輸，省去了調(diào)制解調(diào)器等通信設(shè)備通信控制一般采用分散控制，即不設(shè)中心通訊控制機 局域網(wǎng)絡(luò)傳輸線一般采用雙絞線、同軸電纜、光纖等局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)和分類一一以太網(wǎng)、令牌環(huán)、令牌總線現(xiàn)場總線，特點、與局域網(wǎng)的區(qū)別六、調(diào)度自動化系統(tǒng)主站（一）調(diào)度自動化主站系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)DTS 工作站通信工作站調(diào)度員工作站PAS 工作站W(wǎng)EB 服務(wù)器物理隔 離設(shè)備MIS（二）主站系統(tǒng)主要設(shè)備及功能1、前置子系統(tǒng)前置子系統(tǒng)主要實現(xiàn)與廠站端設(shè)備的數(shù)據(jù)通信和通道監(jiān)控功能。其主要設(shè)備包括：1 ）、通信工作站一一又稱數(shù)采服務(wù)器。a. 與各個廠站RTU進行規(guī)約通信；b. 規(guī)約報文解釋/組裝；c. 刷新實時數(shù)據(jù)庫，為全網(wǎng)提供最新的實時數(shù)據(jù)；d. 對實時信息進行預處理，如系數(shù)變換、越限判斷、功率和電能總加等；e. 遠動通道監(jiān)視和控制。2 ）、終端服務(wù)器一一終端服務(wù)器匯集多個中低速遠動通道與高速網(wǎng)絡(luò)連接。3 ）、通道切換裝置一一對主、備雙通道進行切換控制。4 ）、通道柜一一調(diào)制解調(diào)器、復接 /分接設(shè)備和長線驅(qū)動/接收設(shè)備柜。2、系統(tǒng)服務(wù)器（主服務(wù)器）