電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控原理ppt課件

1、電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控原理電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控原理n第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理n第二節(jié) 通信系統(tǒng)模型n第三節(jié) 遠動系統(tǒng)的基本結構n第四節(jié) 遠動網(wǎng)絡配置的基本類型與分層n第五節(jié) 遠動信息傳輸?shù)幕竟ぷ髂Ｊ絥第六節(jié) 電力系統(tǒng)遠動的主要性能指標n第七節(jié) 我國電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展概況第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理一、電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控1.遠動 遠動，應用通信技術對遠方的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)遠程測量、遠程信號、遠程控制和遠程調節(jié)等各項功能。第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理近程監(jiān)控：近程監(jiān)控： 如：發(fā)電廠內部鍋爐、汽機、發(fā)電如：發(fā)電廠內部鍋爐、汽機、發(fā)電機等所配備的自動裝置、監(jiān)控盤等機等所

2、配備的自動裝置、監(jiān)控盤等遠程監(jiān)控：如調度控制中心要對電力系統(tǒng)中分布遠程監(jiān)控：如調度控制中心要對電力系統(tǒng)中分布地域遼闊的發(fā)電廠、變電所等進行的監(jiān)控。地域遼闊的發(fā)電廠、變電所等進行的監(jiān)控。 采用計算機進行監(jiān)控的電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)就采用計算機進行監(jiān)控的電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)就稱為電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)稱為電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)電力系統(tǒng)遠動的主要任務：將表征電力系統(tǒng)運行狀態(tài)和各發(fā)電廠和變電所的有關實時信息采集到調度控制中心；把調度控制中心的命令發(fā)往發(fā)電廠和變電所，對設備進行控制和調節(jié)。第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理從發(fā)電廠和變電所發(fā)往調度控制中心的有：測量量和狀態(tài)量等 測量量：有功功率、

3、無功功率、電壓、電 流、頻率、水庫的水位等。 狀態(tài)量：斷路器、隔離開關的位置狀態(tài)，自動裝置、繼電保護的動作狀態(tài)，發(fā)電機組、遠動設備的運行狀態(tài)等。遠動系統(tǒng)的四項基本功能： 遙測、遙信、遙控、遙調應用通信技術傳送被測變量的測量值，稱為遠程測量，簡稱遙測。應用通信技術完成對設備狀態(tài)信息的監(jiān)視，稱為遠程信號，簡稱遙信。 第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理調度控制中心送給發(fā)電廠或變電所的遠程命令有控制命令和調節(jié)命令等。第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理應用通信技術，完成改變運行設備狀態(tài)的命令稱為遠程命令，又稱遙控。（當調度控制中心需要直接控制發(fā)電廠、變電所中的某些設備進行分、合、起、停控制，就發(fā)出相應的

4、控制命令。這種應用通信技術，完成對有兩個確定狀態(tài)的運行設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。）第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理當調度控制中心需要對發(fā)電廠、變電所中的某些設備的運行狀態(tài)進行調節(jié)例如改變發(fā)電機組的有功出力，）就發(fā)出相應的調節(jié)命令，用以改變機組有功調節(jié)器的整定值。對于具有兩個以上狀態(tài)的運行設備發(fā)出的遠程命令，稱為遠程調節(jié)，簡稱遙調。第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理二、電力系統(tǒng)的分層管理二、電力系統(tǒng)的分層管理第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理n電力系統(tǒng)：規(guī)模大，地域廣，運行復雜，要將全系統(tǒng)的信息全部集中到一個中央調度控制中心進行完全集中式的監(jiān)視和控制，龐大的信息

5、采集與監(jiān)控系統(tǒng)，困難、沒必要。不得于故障隔離。n所以：分層管理第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理 我國電力系統(tǒng)的五級調度體制國家調度一級電網(wǎng)調度簡稱國調）大區(qū)的電網(wǎng)調度(網(wǎng)調)、省電網(wǎng)調度(省調)、地區(qū)電網(wǎng)調度(地調)、縣電網(wǎng)調度(縣調)（如圖11） 二、電力系統(tǒng)的分層管理國家調度網(wǎng)調地調省調縣調大型電廠省屬電廠地區(qū)電廠縣屬電廠500kV變電所220kV主干變電所220kV變電所110kV、35kV變電所中小型變電所 圖1-1 電力系統(tǒng)分層管理示意第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理n電力系統(tǒng)調度控制的基本任務：n保證系統(tǒng)的安全運行，n以質量合格的電能滿足用戶用電的需要，n并使發(fā)電成本為最低。第

6、一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理電力系統(tǒng)調度控制主要作用： (1)采集表征電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的各種實時信息，進行安全監(jiān)視。 (2)制定、執(zhí)行運行計劃。在保證系統(tǒng)安全及供電質量的前提下，使發(fā)電成本最低。 (3)電力系統(tǒng)安全水平的分析與控制在緊急狀態(tài)下進行安全控制以防事故擴大）各級調度的基本功能：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控各級調度的基本功能：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控SCADASupervisory Control And Data Acquisition）最基本的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)：最基本的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)： 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集 信息顯示信息顯示 監(jiān)視控制監(jiān)視控制 告警處理告警處理 事件順序記錄事件順序記

7、錄 數(shù)據(jù)計算及事故追憶等數(shù)據(jù)計算及事故追憶等 第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理能量管理系統(tǒng)EMS (Energy Management System)： 具有SCADA、AGC/EDC和安全分析等功能的更完善的電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理n自動發(fā)電控制AGC (Automatic Generation Control)的主要功能：n 維持電力系統(tǒng)的頻率水平，使發(fā)電出力跟蹤系統(tǒng)負荷，分配發(fā)電出力并維持聯(lián)絡線交換功率為規(guī)定值。n經(jīng)濟調度控制EDC (Economic Disptch Control)的主要功能：n 分配發(fā)電出力，使本區(qū)的發(fā)電成本為最小。n（有時將EDC功能

8、包括在AGC之中）第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的基本原理 三、監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構圖1-2 監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構框圖運行人員信息采集和處置控制計算機系統(tǒng)信息采集和命令執(zhí)行計算機系統(tǒng)通信機通信機信息輸入設備命令輸出執(zhí)行設備信道 與上級調度通信與其他廠站通信信息傳輸子系統(tǒng) 信息采集處理和控制子系統(tǒng) 人機聯(lián)系子系統(tǒng)信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)電力生產(chǎn)過程測量量狀態(tài)量操作命令調節(jié)命令調度端廠站端鍵盤打印機顯示器模擬屏三、監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構三、監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構分為四個子系統(tǒng)信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)信息傳輸子系統(tǒng)信息采集處理和控制子系統(tǒng)人機聯(lián)系子系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)模型一、模擬通信和數(shù)字通信1.

9、通信系統(tǒng)基本模型信息源發(fā)送設備接受設備信道受信者噪聲源發(fā)送端接收端mg(t)s(t)r(t)g(t)m圖1-3 通信系統(tǒng)基本模型2. 模擬信號與數(shù)字信號連續(xù)消息：狀態(tài)聯(lián)系變化的消息，如強弱連續(xù)變化的語音等，也稱模擬消息離散消息：消息狀態(tài)離散的，如符號、文字等，也稱數(shù)字消息模擬信號：信號的波形為時間的連續(xù)函數(shù)模擬信號：信號的波形為時間的連續(xù)函數(shù)數(shù)字信號：幅度不隨時間作連續(xù)變化，只能取有限個離數(shù)字信號：幅度不隨時間作連續(xù)變化，只能取有限個離散值散值和模擬通信相比，數(shù)字通信的優(yōu)點： 抗干擾能力強 便于使用現(xiàn)代計算機技術對數(shù)字信號進行處理。 可以傳遞各種消息，使通信系統(tǒng)變得通用、靈敏。缺點是：占用的信

10、道頻帶通常要寬的多3.數(shù)字通信傳輸模擬信號的通信方式模擬通信傳輸數(shù)字信號的通信方式數(shù)字通信信息源信息編碼器信道編碼器調制器受信者解調器信道譯碼器信源譯碼器信道噪聲源同步同步編碼器譯碼器發(fā)送端接收端圖1-4 數(shù)字通信系統(tǒng)模型4. 數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型二、通信工作方式二、通信工作方式二、通信工作方式 數(shù)字通信系統(tǒng)的工作方式按照消息傳送的方向和時間，可分為 單工通信 半雙工通信 全雙工通信三、波特率和比特速率 消息傳送的速度可以用每秒傳送的碼元數(shù)衡量，稱為碼元速率，單位為波特 (Bd，Baud)碼元速率也稱波特率，它表征每秒傳送的碼數(shù) 傳輸速率也可以用信息傳輸速率來表征。信息傳輸速率又稱

11、信息速率或比特速率，定義為每秒傳送的信息量，單位是bits(比特/秒)。 第三節(jié)第三節(jié) 遠動系統(tǒng)的基本結構遠動系統(tǒng)的基本結構1. 主站、子站與主站、子站與RTUn對其它站實現(xiàn)遠程監(jiān)控的站，稱為監(jiān)控站或主站，受主站監(jiān)控的站稱為被控站或分站、子站。n在被控站內按規(guī)約完成遠動數(shù)據(jù)采集、處置、發(fā)送、接收以及輸出執(zhí)行等功能的設備，稱為遠動終端RTU。2. 上行信息、下行信息上行信息、下行信息 被控站發(fā)往控制站的信息，如遙測信息、遙信信息等，稱為上行信息，所用信道稱為上行信道。 控制站發(fā)往被控站的信息，如遙控信息、遙調信息等，稱為下行信息，所用信道稱為下行信道。 遠動系統(tǒng)是由控制站、被控站及信道等組成。

12、n遙測：n有功功率、無功功率、電壓、電流等被測量通常先由電量變送器變換為與之成正比的直流模擬電量，然后進入遠動裝置。n遙測編碼器將模擬量轉換為數(shù)字量，編成一定格式的代碼。信道編碼器為遙測數(shù)據(jù)添加監(jiān)督碼元，進行抗干擾編碼。n調制器把要傳送的數(shù)字序列調制成交流電的頻率或相位等。調制后的信號就沿著信道傳送到對方。 n遙信n遙信與遙測類似，但遙信傳送的是狀態(tài)量。n一位二元制數(shù)可表示一個開關位置狀態(tài)。分路器信道譯碼器信道編碼器并串變換調制器解調器串并變換遙測編碼器遙信編碼器遙測顯示器遙信顯示器至主計算機信道干擾調度端廠站端（a遙測、遙信變送器變送器狀 態(tài) 量被測物理量 分路器信道譯碼器信道編碼器并串變換

13、調制器解調器串并變換遙控編碼器遙調編碼器信道干擾調度端廠站端（b遙控、遙調遙控執(zhí)行遙調執(zhí)行 同步在數(shù)字通信系統(tǒng)中的重要性 在數(shù)字式遠動系統(tǒng)中，若干碼元組成一個遠動字，若干遠動字組成一個遠動幀。發(fā)送端按規(guī)定的節(jié)拍和次序逐一發(fā)送，接收端也必須以相同的節(jié)拍逐一接收，即收發(fā)兩端的碼位、字和幀應該保持同步，否則將會造成混亂甚至無法作。第四節(jié)第四節(jié) 遠動網(wǎng)絡配置的基本類型與分遠動網(wǎng)絡配置的基本類型與分層層一、基本類型一、基本類型n點對點配置點對點配置n多路點對點配置多路點對點配置n多點星形配置多點星形配置n多點共線配置多點共線配置n多點環(huán)形配置多點環(huán)形配置 若干遠動站和連接各遠動站的鏈路的組合體稱為遠動配

14、置。遠動配置有如下幾種基本類型：（a）（b）（c）（d）（e）主站子站圖1-8 遠動系統(tǒng)的配置(a)點對點； (b)多路點對點；(c)多點星形；(d)多點共線；(e)多點環(huán)形n可組合配置第五節(jié)第五節(jié) 遠動信息傳輸?shù)幕竟ぷ髂Ｊ竭h動信息傳輸?shù)幕竟ぷ髂Ｊ?在數(shù)字式遠動系統(tǒng)中，遠動信息都采用數(shù)字形式，一組數(shù)據(jù)表示一定的遠動信息，稱為一個遠動字。序號 標志用戶數(shù)據(jù)監(jiān)督碼元幀分界符 遠動字遠動字 遠動字幀分界符 控制字遠動字 遠動字（a）（b）（c）圖1-9 遠動字結構和幀結構(a)字結構；(b) 幀結構之一；(c)幀結構之二遙測或遙信字的一般結構見圖19(a)：n用戶數(shù)據(jù)是遙測量數(shù)據(jù)或狀態(tài)量數(shù)據(jù)等n

15、標志用以表明該遠動字的特征n為了使各遠動字能相互區(qū)別，給遠動字設置了序號，也稱地址碼n監(jiān)督碼元用來提高抗干擾能力n幀的開頭有幀分界符，作為一幀開始的標志n接著就是遠動字 若干遠動字組成一幀，幀結構如圖19(b)： 如果信道上連接的遠動站較多，則在傳送的數(shù)據(jù)中應標上源發(fā)站與目的站的地址。 圖19(c)的幀結構中設置有控制字，可用于標明這一幀信息的源發(fā)站和目的站的地址。此外，控制字還可用來標明這一幀信息的特征，如幀的類型是遙測類還是遙信類，這一幀的長度是多少字節(jié)等。 遠動信息的傳送在控制站與被控站之間有一方是主叫方，即發(fā)動通信的一方，而另一方則是被叫方。在遠動系統(tǒng)中，按發(fā)動通信傳輸?shù)哪Ｊ絹韯澐郑?/p>

16、有以下幾種基本類型：n循環(huán)傳輸模式n自發(fā)(事件發(fā)動)傳輸模式n按請求(問答或輪詢)傳輸模式第六節(jié)第六節(jié) 電力系統(tǒng)遠動的主要性能指標電力系統(tǒng)遠動的主要性能指標一、可靠性一、可靠性電力系統(tǒng)遠動的基本要求是可靠、準確和及時1. 系統(tǒng)設備運行的可靠性 遠動系統(tǒng)或裝置的可靠性是指它在規(guī)定的時間和使用條件下完成所要求功能的能力。可靠性一般可用“平均故障間隔時間和“可用率來衡量。平均故障間隔時間MTBF是功能部件、設備或系統(tǒng)在規(guī)定壽命期限內相鄰兩次故障之間工作時間的統(tǒng)計平均值。 可用率A是設備或系統(tǒng)處于良好狀態(tài)的可使用時間所占的百分數(shù)，其表達式為：%100故障及維修的停運時間可用的運行時間可用的運行時間A2

17、. 數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?即使遠動裝置處于良好的工作狀態(tài)，但數(shù)據(jù)在信道上傳輸時仍有可能因受到干擾而出現(xiàn)差錯。 通常用比特差錯率 來衡量碼元傳輸?shù)目煽啃?。比特差錯率亦稱誤碼率，它是收到的有錯碼元數(shù)和總的發(fā)送碼元數(shù)之比，即ep發(fā)送的碼元總數(shù)收到的有錯碼元數(shù)ep總準確度是指信息經(jīng)變換(模數(shù)變換、數(shù)模變換等)和處理等各種環(huán)節(jié)后，信息源和信息宿兩者之間的偏差。用偏差對滿刻度的百分比表示，IECTC-57對總準確度級別的劃分見表1-5?？倻蚀_度級別滿量程的總體誤差(%) A1 5.0 A2 2.0 A3 1.0 A4 0.5 Ax特定等級表1-5 總準確度級別二、準確度二、準確度三、實時性三、實時性 電力系統(tǒng)

18、對遠動信息傳輸?shù)膶崟r性要求，用容電力系統(tǒng)對遠動信息傳輸?shù)膶崟r性要求，用容許的許的“總傳送時間來表示?？倐魉蜁r間來表示。 總傳送時間是指從發(fā)送站的事件發(fā)生開始，到總傳送時間是指從發(fā)送站的事件發(fā)生開始，到接收站呈現(xiàn)出相應的信息為止的總延遲時間，包括接收站呈現(xiàn)出相應的信息為止的總延遲時間，包括發(fā)送站外圍輸入設備發(fā)送站外圍輸入設備(如中間繼電器、電量變送器如中間繼電器、電量變送器)和接收站相應的外圍輸出設備和接收站相應的外圍輸出設備(如信號燈、顯示儀如信號燈、顯示儀表表)產(chǎn)生的延遲時間。產(chǎn)生的延遲時間。作為一般監(jiān)視用的遙測量，重要的、變動快的作為一般監(jiān)視用的遙測量，重要的、變動快的遙測量可定為遙測量可定為3s，對于不重要的、變動較慢的，對于不重要的、變動較慢的遙測量可定為遙測量可定為10s或更長些?；蚋L些。對于遙信，因反映的信息可能與系統(tǒng)事故有關，對于遙信，因反映的信息可能與系統(tǒng)事故有關，因而開關位置狀態(tài)改變因而開關位置狀態(tài)改變(即變位即變位)的總傳送時間的總傳送時間