變電站監(jiān)控系統(tǒng)的研究課件

變電站監(jiān)控系統(tǒng)的研究

答辯人：指導(dǎo)老師：所在學(xué)院：

1目錄選題意義及依據(jù)課題相關(guān)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀論文研究?jī)?nèi)容關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)目錄2選題意義及依據(jù)變電站是電力系統(tǒng)的樞紐，電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配都要在這里完成，電在生產(chǎn)和生活中是必不可少的元素，因此，電網(wǎng)的安全和正常運(yùn)行對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)和人民群眾的生活起著重要的作用。特別是現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，大功率電量的需求，要求必需運(yùn)行大發(fā)電機(jī)組，還要有遠(yuǎn)距離的超高壓網(wǎng)線，對(duì)于這樣復(fù)雜的情況原有的人工操作就很難進(jìn)行安全控制了，如果不對(duì)原有的設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行改造的話，就會(huì)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，給企業(yè)帶來非常大的危險(xiǎn)或事故。選題意義及依據(jù)3選題意義及依據(jù)現(xiàn)代化的電力管理模式是為了適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的需要，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)能保證變電所內(nèi)部及輸出高壓網(wǎng)線的安全、穩(wěn)定，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)轉(zhuǎn)中起著重要作用，也是變電站綜合自動(dòng)化的核心現(xiàn)代化的電力管理模式對(duì)整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)做到實(shí)時(shí)監(jiān)視、自動(dòng)測(cè)量，保護(hù)和控制，隨時(shí)將數(shù)據(jù)傳送到調(diào)度監(jiān)控的系統(tǒng)中，對(duì)遠(yuǎn)方的工作場(chǎng)景隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)整和保護(hù)，真正達(dá)到了對(duì)遠(yuǎn)方的定值保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了少人或無人值班的目的，并且提高了供電質(zhì)量和電壓合格率、設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性以及提高管理水平和減少資金投入提高經(jīng)濟(jì)效益。選題意義及依據(jù)4課題相關(guān)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在20世紀(jì)80年代，我國(guó)才開始變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行研制與開發(fā)的，起步相對(duì)較晚，我國(guó)是在微機(jī)保護(hù)能與監(jiān)控系統(tǒng)成功交換數(shù)據(jù)之后才開始使用的，系統(tǒng)采用的是集中RTU模式。到了90年代，微機(jī)保護(hù)裝置的單元式被廣泛應(yīng)用，按功能設(shè)計(jì)的測(cè)控系統(tǒng)也得到了推廣。在90年代中期，變電站的自動(dòng)控制系統(tǒng)能有效地保護(hù)測(cè)控單元，是因?yàn)椴捎昧朔謱臃植际降慕Y(jié)構(gòu)，按間隔來劃分的，這時(shí)分層分布式自動(dòng)化才可以正常使用。到了21世紀(jì)后，我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)是因?yàn)閿?shù)字保護(hù)技術(shù)的發(fā)展才進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性發(fā)展階段，在技術(shù)上有了一個(gè)飛躍的發(fā)展。分散分布式交流采集系統(tǒng)成為當(dāng)前比較主流系統(tǒng)。課題相關(guān)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在20世紀(jì)80年代，我國(guó)才開始變電站自5課題相關(guān)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外是從20世紀(jì)70年代中后期采用了變電站自動(dòng)化技術(shù)的。到了70年代末，微機(jī)型遠(yuǎn)動(dòng)裝置在法、英、澳、意、西等國(guó)均已使用，16位小型計(jì)算機(jī)在個(gè)別國(guó)家也已經(jīng)使用了。在20世紀(jì)90年代，日本運(yùn)行支援系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研制而成的，并且在其日后新建和擴(kuò)建的高壓變電站上得到了廣泛的應(yīng)用。在開關(guān)現(xiàn)場(chǎng)安裝繼電保護(hù)裝置，終端自動(dòng)控制，在主控制室后臺(tái)，通過光纜傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)就能得到需要的測(cè)量值以及開關(guān)接點(diǎn)信息，最終通過光纜把信息傳到主控制室，主控制室系統(tǒng)采用以太網(wǎng)運(yùn)行。當(dāng)前，國(guó)外的產(chǎn)品均簡(jiǎn)化了，他們是將保護(hù)、計(jì)量等功能在間隔層終端集于一體，這樣就能全面分散和下放信號(hào)采集。通信網(wǎng)要求的介質(zhì)必需具有很高的通信速率和抗干擾能力，在所有的介質(zhì)中，光纖就具備這樣的特質(zhì)?，F(xiàn)場(chǎng)總線的抗干擾的性能也很高、傳速適中，因此，在一些變電站自動(dòng)化系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)總線在通信網(wǎng)廣泛推廣和應(yīng)用，成本相對(duì)較低，施工起來也方便課題相關(guān)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外是從20世紀(jì)70年代中后期采用了變6論文研究?jī)?nèi)容本課題主要針對(duì)35KV變電站的供電系統(tǒng)情況及有關(guān)要求，研究微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的建立與實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基于PLC的變電站一次側(cè)數(shù)據(jù)采集、安全監(jiān)控、電壓無功綜合控制及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，課題內(nèi)容包括：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集工作、安全控制工作、防誤閉鎖與電壓無功綜合控制、建立監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)等等，重點(diǎn)研究變電站監(jiān)控系統(tǒng)的電壓無功綜合控制。本文主要從以下幾方面進(jìn)行了研究：1.自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置2.信息的采集與處理3.綜合控制防誤閉鎖4.電壓無功綜合控制5.建立監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)論文研究?jī)?nèi)容本課題主要針對(duì)35KV變電站的供電系統(tǒng)情況及有關(guān)7關(guān)鍵技術(shù)一、斷路器控制控制斷路器的穩(wěn)定性與安全性在電力系統(tǒng)中尤為重要。本文中，主要用PLC來對(duì)斷路器的觸點(diǎn)進(jìn)行控制，此方法可以簡(jiǎn)化接線電路，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)利用PLC編程來控制斷路器動(dòng)作，增強(qiáng)了控制精度以及可靠性。1.1斷路器控制回路設(shè)計(jì)斷路器的控制回路設(shè)計(jì)必須完整，可靠，且滿足以下要求，首先在一起，斷路器跳閘設(shè)計(jì)遵循短通電時(shí)，操作完成后，要迅速切斷在一起行程循環(huán)，解除命令脈沖，以防止?fàn)C傷在一起，跳閘線圈。在結(jié)束訪問該斷路器輔助觸點(diǎn)，無論是切環(huán)跳閘回路可以進(jìn)行下一步的準(zhǔn)備。第二，斷路器只能進(jìn)行通過遠(yuǎn)程控制開關(guān)中的手動(dòng)閉合和跳閘還可以自動(dòng)閉合和跳閘中的自動(dòng)裝置和保護(hù)的作用。第三，控制電路斷路器必須反映該位置信號(hào)的狀態(tài)，并自動(dòng)切換對(duì)不同的顯示信號(hào)。關(guān)鍵技術(shù)一、斷路器控制8關(guān)鍵技術(shù)斷路器控制回路部分的接線圖：關(guān)鍵技術(shù)斷路器控制回路部分的接線圖：9關(guān)鍵技術(shù)1.2PLC控制斷路器設(shè)計(jì)斷路器是電力系統(tǒng)中極其重要的控制部件之一，但是傳統(tǒng)的斷路器存在很多缺點(diǎn)，所以本文使用了PLC控制斷路器。PLC斷路器的I/O接線如圖：關(guān)鍵技術(shù)1.2PLC控制斷路器設(shè)計(jì)10關(guān)鍵技術(shù)1.3防誤閉鎖控制變電站的防誤閉鎖的對(duì)象共有兩大類，一種是帶著電動(dòng)機(jī)可進(jìn)行遙控操作的設(shè)備，典型代表如斷路器和有載調(diào)壓分接頭開關(guān)等；另一種是不帶電動(dòng)機(jī)的手動(dòng)操作的設(shè)備，典型的代表是地刀。網(wǎng)絡(luò)型防誤操作系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)化操作、匹配性能強(qiáng)、系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，由此形成的網(wǎng)絡(luò)化防誤管理平臺(tái)大大提高了變電站的防誤操作功能和安全性能，很大程度上解決了對(duì)變電站五防裝置的實(shí)時(shí)監(jiān)控職能。因此本變電站的安全控制裝置主要采用的是網(wǎng)絡(luò)型防誤操作系統(tǒng)。關(guān)鍵技術(shù)1.3防誤閉鎖控制11關(guān)鍵技術(shù)按照變電站電氣設(shè)備的控制方式，網(wǎng)絡(luò)型防誤系統(tǒng)主要采取下面兩種閉鎖方法：關(guān)鍵技術(shù)按照變電站電氣設(shè)備的控制方式，網(wǎng)絡(luò)型防誤系統(tǒng)12關(guān)鍵技術(shù)二、變電站電壓無功綜合控制電力系統(tǒng)中，由于電壓和無功功率的調(diào)整對(duì)于電網(wǎng)輸電的能力、安全穩(wěn)定運(yùn)行水平以及降低電能損耗有很大的影響。因此電壓無功綜合控制是本設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。為確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行,供電電壓和頻率必須穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。頻率的控制與有功功率的控制密切相關(guān),而電壓控制的重要方法之一是對(duì)電力系統(tǒng)的無功功率進(jìn)行控制。2.1改進(jìn)九區(qū)圖法-模糊無功邊界的九區(qū)圖控制策略考慮到模糊邏輯的優(yōu)越性，本文以九區(qū)劃分控制思想為基礎(chǔ)，綜合考慮運(yùn)行點(diǎn)在區(qū)內(nèi)的實(shí)際位置，電容器組與變壓器的可調(diào)性比較，峰谷期和歷史參考數(shù)據(jù)等因素，提出了計(jì)及多因素的電壓無功綜合模糊邏輯控制策略，并給出了實(shí)現(xiàn)該策略的軟件結(jié)構(gòu)。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必需具有保證安全、可靠供電和提高電能質(zhì)量的自動(dòng)控制功能。關(guān)鍵技術(shù)二、變電站電壓無功綜合控制13關(guān)鍵技術(shù)九區(qū)圖控制方式雖然克服了單以電壓作為調(diào)節(jié)判據(jù)所造成的無功補(bǔ)償效果差的缺陷，基本消除了電壓、功率因數(shù)作為調(diào)節(jié)判據(jù)造成并聯(lián)電容器頻繁投切的現(xiàn)象，但在控制無功功率控制策略有無關(guān)的電壓有所欠缺。為了避免震蕩情況的發(fā)生，我們引入一種新型的模糊化控制理論將其九區(qū)圖邊界進(jìn)行模糊化。模糊控制組成結(jié)構(gòu)圖：關(guān)鍵技術(shù)九區(qū)圖控制方式雖然克服了單以電壓作為調(diào)節(jié)判據(jù)14關(guān)鍵技術(shù)2.2模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要對(duì)變電站電壓和無功進(jìn)行綜合控制，要依據(jù)電壓和無功兩個(gè)實(shí)時(shí)量的變化，控制變電站的變壓器分接頭和電容器的投切。為了達(dá)到這個(gè)目的，需要從變電站采集母線的無功和電壓作為模糊控制器的輸入量，作用到主變壓器分接頭和電容器投切的控制量作為模糊控制器的輸出量。所以，變電站電壓無功綜合控制模糊控制器的機(jī)構(gòu)為雙輸和入雙輸出的。為了實(shí)現(xiàn)電壓在合格的范圍內(nèi)、無功保持基本平衡的目標(biāo)，也就是電壓和無功均維持在在一定的范圍內(nèi)，因此選擇電壓和無功的偏差作為模糊控制器的輸入量。根據(jù)分析并結(jié)合模糊控制器的基本原理，變電站電壓無功綜合控制模糊控制器的結(jié)構(gòu)如圖所示：關(guān)鍵技術(shù)2.2模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)15關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)16關(guān)鍵技術(shù)三、變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信自動(dòng)監(jiān)控站數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的重要組成部分，起著巨大的作用。本課題數(shù)據(jù)通信當(dāng)中研究了以CAN總線和以太網(wǎng)為主的變電站監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)。我們主要利用CAN總線在間隔層PLC之間，間隔層和站控層之間建立開放式、數(shù)字式、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)；利用以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)管理層和站控層之間的數(shù)據(jù)通信。使用CAN，其硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)程序也不是非常復(fù)雜，使用以太網(wǎng)，其系統(tǒng)集成靈活，數(shù)據(jù)傳輸速度快。在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中將兩者一起使用，可以形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，適宜在變電站中推廣使用。關(guān)鍵技術(shù)三、變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信17關(guān)鍵技術(shù)變電站系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖：關(guān)鍵技術(shù)變電站系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖：18關(guān)鍵技術(shù)從圖上我們可以知道，該系統(tǒng)間隔層和站控層之間的通信是通過CAN總線來實(shí)現(xiàn)的，站控層與管理層之間的通信是通過以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)的，間隔層與站控層之間的通信媒介采用的是非屏蔽雙絞線，站控層與管理層之間的通信媒介采用的是光纖，采用了TCP/PI協(xié)議。

在本系統(tǒng)中，變電站層與間隔層之間的通過利用的CAN總線來進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)適配卡采用的是基于USB接口的CAN卡，包括了微控制器和三個(gè)接口兩個(gè)部分。接口部分包括l與CAN總線相連的CAN接口以及與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控主機(jī)相連的USB接口和與遠(yuǎn)方調(diào)度通訊的RS232接口。由于要對(duì)個(gè)方向的通信進(jìn)行處理，為了滿足通信的準(zhǔn)確高效性，本系統(tǒng)微控制器采用的是雙CPU結(jié)構(gòu)，可以分別對(duì)兩個(gè)方向的通信進(jìn)行處理。關(guān)鍵技術(shù)從圖上我們可以知道，該系統(tǒng)間隔層和站控層之間19總結(jié)與展望

本課題主要研究了變電站的監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)變電站的工作特點(diǎn)及原理，研究出一套適用于35KV變電站的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。在研究過程當(dāng)中，我們重點(diǎn)做了以下幾項(xiàng)工作：

第一，我們根據(jù)變電站的工作特點(diǎn)及其要求，分析了監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于變電站工作的重要意義，設(shè)計(jì)出了由管理層、間隔層、站控層組成的分成分布式監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二，本課題設(shè)計(jì)對(duì)變電站的開關(guān)量和模擬量輸入的借口電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)電壓的采集實(shí)用了基于周期函數(shù)的傅氏交流采樣算法，數(shù)據(jù)精確度比傳統(tǒng)記錄方法高，計(jì)算速度也顯著提高，能夠滿足監(jiān)控系統(tǒng)日常的數(shù)字采集要求。

第三，主要設(shè)計(jì)了斷路器的控制回路、PLC控制斷路器的I/O接線和梯形圖，主要用PLC來對(duì)斷路器的觸點(diǎn)進(jìn)行控制，同時(shí)利用PLC編程來控制斷路器動(dòng)作

總結(jié)與展望本課題主要研究了變電站的監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)變電站20總結(jié)與展望

第四，本課題使用了一種新的模糊邏輯電壓無功控制策略，采用這種算法在很大程度上提高了控制的精準(zhǔn)度，在一定程度上避免了有載調(diào)壓分接開關(guān)的往復(fù)動(dòng)作和電容器的投切震蕩，極大的提高了設(shè)備的使用率。第五，本課題在第六部分?jǐn)?shù)據(jù)通信當(dāng)中研究了以CAN總線和以太網(wǎng)為主的變電站監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)。但是，在整個(gè)課題的研究當(dāng)中，由于自身技能所限，一些地方還需要加以改進(jìn)。第一，上位機(jī)的監(jiān)控軟件還需要進(jìn)一步開發(fā)，來滿足系統(tǒng)的要求。第二，電壓無功綜合控制中偶爾出現(xiàn)的無效控制還要積極查找原因，制定出解決的措施?？偨Y(jié)與展望第四，本課題使用了一種新的模糊邏輯電壓無功控21

敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正！

敬請(qǐng)各位老師批評(píng)22

變電站監(jiān)控系統(tǒng)的研究

答辯人：指導(dǎo)老師：所在學(xué)院：

23目錄選題意義及依據(jù)課題相關(guān)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀論文研究?jī)?nèi)容關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)目錄24選題意義及依據(jù)變電站是電力系統(tǒng)的樞紐，電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配都要在這里完成，電在生產(chǎn)和生活中是必不可少的元素，因此，電網(wǎng)的安全和正常運(yùn)行對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)和人民群眾的生活起著重要的作用。特別是現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，大功率電量的需求，要求必需運(yùn)行大發(fā)電機(jī)組，還要有遠(yuǎn)距離的超高壓網(wǎng)線，對(duì)于這樣復(fù)雜的情況原有的人工操作就很難進(jìn)行安全控制了，如果不對(duì)原有的設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行改造的話，就會(huì)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，給企業(yè)帶來非常大的危險(xiǎn)或事故。選題意義及依據(jù)25選題意義及依據(jù)現(xiàn)代化的電力管理模式是為了適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的需要，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)能保證變電所內(nèi)部及輸出高壓網(wǎng)線的安全、穩(wěn)定，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)轉(zhuǎn)中起著重要作用，也是變電站綜合自動(dòng)化的核心現(xiàn)代化的電力管理模式對(duì)整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)做到實(shí)時(shí)監(jiān)視、自動(dòng)測(cè)量，保護(hù)和控制，隨時(shí)將數(shù)據(jù)傳送到調(diào)度監(jiān)控的系統(tǒng)中，對(duì)遠(yuǎn)方的工作場(chǎng)景隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)整和保護(hù)，真正達(dá)到了對(duì)遠(yuǎn)方的定值保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了少人或無人值班的目的，并且提高了供電質(zhì)量和電壓合格率、設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性以及提高管理水平和減少資金投入提高經(jīng)濟(jì)效益。選題意義及依據(jù)26課題相關(guān)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在20世紀(jì)80年代，我國(guó)才開始變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行研制與開發(fā)的，起步相對(duì)較晚，我國(guó)是在微機(jī)保護(hù)能與監(jiān)控系統(tǒng)成功交換數(shù)據(jù)之后才開始使用的，系統(tǒng)采用的是集中RTU模式。到了90年代，微機(jī)保護(hù)裝置的單元式被廣泛應(yīng)用，按功能設(shè)計(jì)的測(cè)控系統(tǒng)也得到了推廣。在90年代中期，變電站的自動(dòng)控制系統(tǒng)能有效地保護(hù)測(cè)控單元，是因?yàn)椴捎昧朔謱臃植际降慕Y(jié)構(gòu)，按間隔來劃分的，這時(shí)分層分布式自動(dòng)化才可以正常使用。到了21世紀(jì)后，我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)是因?yàn)閿?shù)字保護(hù)技術(shù)的發(fā)展才進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性發(fā)展階段，在技術(shù)上有了一個(gè)飛躍的發(fā)展。分散分布式交流采集系統(tǒng)成為當(dāng)前比較主流系統(tǒng)。課題相關(guān)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在20世紀(jì)80年代，我國(guó)才開始變電站自27課題相關(guān)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外是從20世紀(jì)70年代中后期采用了變電站自動(dòng)化技術(shù)的。到了70年代末，微機(jī)型遠(yuǎn)動(dòng)裝置在法、英、澳、意、西等國(guó)均已使用，16位小型計(jì)算機(jī)在個(gè)別國(guó)家也已經(jīng)使用了。在20世紀(jì)90年代，日本運(yùn)行支援系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研制而成的，并且在其日后新建和擴(kuò)建的高壓變電站上得到了廣泛的應(yīng)用。在開關(guān)現(xiàn)場(chǎng)安裝繼電保護(hù)裝置，終端自動(dòng)控制，在主控制室后臺(tái)，通過光纜傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)就能得到需要的測(cè)量值以及開關(guān)接點(diǎn)信息，最終通過光纜把信息傳到主控制室，主控制室系統(tǒng)采用以太網(wǎng)運(yùn)行。當(dāng)前，國(guó)外的產(chǎn)品均簡(jiǎn)化了，他們是將保護(hù)、計(jì)量等功能在間隔層終端集于一體，這樣就能全面分散和下放信號(hào)采集。通信網(wǎng)要求的介質(zhì)必需具有很高的通信速率和抗干擾能力，在所有的介質(zhì)中，光纖就具備這樣的特質(zhì)。現(xiàn)場(chǎng)總線的抗干擾的性能也很高、傳速適中，因此，在一些變電站自動(dòng)化系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)總線在通信網(wǎng)廣泛推廣和應(yīng)用，成本相對(duì)較低，施工起來也方便課題相關(guān)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外是從20世紀(jì)70年代中后期采用了變28論文研究?jī)?nèi)容本課題主要針對(duì)35KV變電站的供電系統(tǒng)情況及有關(guān)要求，研究微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的建立與實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基于PLC的變電站一次側(cè)數(shù)據(jù)采集、安全監(jiān)控、電壓無功綜合控制及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，課題內(nèi)容包括：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集工作、安全控制工作、防誤閉鎖與電壓無功綜合控制、建立監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)等等，重點(diǎn)研究變電站監(jiān)控系統(tǒng)的電壓無功綜合控制。本文主要從以下幾方面進(jìn)行了研究：1.自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置2.信息的采集與處理3.綜合控制防誤閉鎖4.電壓無功綜合控制5.建立監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)論文研究?jī)?nèi)容本課題主要針對(duì)35KV變電站的供電系統(tǒng)情況及有關(guān)29關(guān)鍵技術(shù)一、斷路器控制控制斷路器的穩(wěn)定性與安全性在電力系統(tǒng)中尤為重要。本文中，主要用PLC來對(duì)斷路器的觸點(diǎn)進(jìn)行控制，此方法可以簡(jiǎn)化接線電路，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)利用PLC編程來控制斷路器動(dòng)作，增強(qiáng)了控制精度以及可靠性。1.1斷路器控制回路設(shè)計(jì)斷路器的控制回路設(shè)計(jì)必須完整，可靠，且滿足以下要求，首先在一起，斷路器跳閘設(shè)計(jì)遵循短通電時(shí)，操作完成后，要迅速切斷在一起行程循環(huán)，解除命令脈沖，以防止?fàn)C傷在一起，跳閘線圈。在結(jié)束訪問該斷路器輔助觸點(diǎn)，無論是切環(huán)跳閘回路可以進(jìn)行下一步的準(zhǔn)備。第二，斷路器只能進(jìn)行通過遠(yuǎn)程控制開關(guān)中的手動(dòng)閉合和跳閘還可以自動(dòng)閉合和跳閘中的自動(dòng)裝置和保護(hù)的作用。第三，控制電路斷路器必須反映該位置信號(hào)的狀態(tài)，并自動(dòng)切換對(duì)不同的顯示信號(hào)。關(guān)鍵技術(shù)一、斷路器控制30關(guān)鍵技術(shù)斷路器控制回路部分的接線圖：關(guān)鍵技術(shù)斷路器控制回路部分的接線圖：31關(guān)鍵技術(shù)1.2PLC控制斷路器設(shè)計(jì)斷路器是電力系統(tǒng)中極其重要的控制部件之一，但是傳統(tǒng)的斷路器存在很多缺點(diǎn)，所以本文使用了PLC控制斷路器。PLC斷路器的I/O接線如圖：關(guān)鍵技術(shù)1.2PLC控制斷路器設(shè)計(jì)32關(guān)鍵技術(shù)1.3防誤閉鎖控制變電站的防誤閉鎖的對(duì)象共有兩大類，一種是帶著電動(dòng)機(jī)可進(jìn)行遙控操作的設(shè)備，典型代表如斷路器和有載調(diào)壓分接頭開關(guān)等；另一種是不帶電動(dòng)機(jī)的手動(dòng)操作的設(shè)備，典型的代表是地刀。網(wǎng)絡(luò)型防誤操作系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)化操作、匹配性能強(qiáng)、系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，由此形成的網(wǎng)絡(luò)化防誤管理平臺(tái)大大提高了變電站的防誤操作功能和安全性能，很大程度上解決了對(duì)變電站五防裝置的實(shí)時(shí)監(jiān)控職能。因此本變電站的安全控制裝置主要采用的是網(wǎng)絡(luò)型防誤操作系統(tǒng)。關(guān)鍵技術(shù)1.3防誤閉鎖控制33關(guān)鍵技術(shù)按照變電站電氣設(shè)備的控制方式，網(wǎng)絡(luò)型防誤系統(tǒng)主要采取下面兩種閉鎖方法：關(guān)鍵技術(shù)按照變電站電氣設(shè)備的控制方式，網(wǎng)絡(luò)型防誤系統(tǒng)34關(guān)鍵技術(shù)二、變電站電壓無功綜合控制電力系統(tǒng)中，由于電壓和無功功率的調(diào)整對(duì)于電網(wǎng)輸電的能力、安全穩(wěn)定運(yùn)行水平以及降低電能損耗有很大的影響。因此電壓無功綜合控制是本設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。為確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行,供電電壓和頻率必須穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。頻率的控制與有功功率的控制密切相關(guān),而電壓控制的重要方法之一是對(duì)電力系統(tǒng)的無功功率進(jìn)行控制。2.1改進(jìn)九區(qū)圖法-模糊無功邊界的九區(qū)圖控制策略考慮到模糊邏輯的優(yōu)越性，本文以九區(qū)劃分控制思想為基礎(chǔ)，綜合考慮運(yùn)行點(diǎn)在區(qū)內(nèi)的實(shí)際位置，電容器組與變壓器的可調(diào)性比較，峰谷期和歷史參考數(shù)據(jù)等因素，提出了計(jì)及多因素的電壓無功綜合模糊邏輯控制策略，并給出了實(shí)現(xiàn)該策略的軟件結(jié)構(gòu)。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必需具有保證安全、可靠供電和提高電能質(zhì)量的自動(dòng)控制功能。關(guān)鍵技術(shù)二、變電站電壓無功綜合控制35關(guān)鍵技術(shù)九區(qū)圖控制方式雖然克服了單以電壓作為調(diào)節(jié)判據(jù)所造成的無功補(bǔ)償效果差的缺陷，基本消除了電壓、功率因數(shù)作為調(diào)節(jié)判據(jù)造成并聯(lián)電容器頻繁投切的現(xiàn)象，但在控制無功功率控制策略有無關(guān)的電壓有所欠缺。為了避免震蕩情況的發(fā)生，我們引入一種新型的模糊化控制理論將其九區(qū)圖邊界進(jìn)行模糊化。模糊控制組成結(jié)構(gòu)圖：關(guān)鍵技術(shù)九區(qū)圖控制方式雖然克服了單以電壓作為調(diào)節(jié)判據(jù)36關(guān)鍵技術(shù)2.2模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要對(duì)變電站電壓和無功進(jìn)行綜合控制，要依據(jù)電壓和無功兩個(gè)實(shí)時(shí)量的變化，控制變電站的變壓器分接頭和電容器的投切。為了達(dá)到這個(gè)目的，需要從變電站采集母線的無功和電壓作為模糊控制器的輸入量，作用到主變壓器分接頭和電容器投切的控制量作為模糊控制器的輸出量。所以，變電站電壓無功綜合控制模糊控制器的機(jī)構(gòu)為雙輸和入雙輸出的。為了實(shí)現(xiàn)電壓在合格的范圍內(nèi)、無功保持基本平衡的目標(biāo)，也就是電壓和無功均維持在在一定的范圍內(nèi)，因此選擇電壓和無功的偏差作為模糊控制器的輸入量。根據(jù)分析并結(jié)合模糊控制器的基本原理，變電站電壓無功綜合控制模糊控制器的結(jié)構(gòu)如圖所示：關(guān)鍵技術(shù)2.2模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)37關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)38關(guān)鍵技術(shù)三、變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信自動(dòng)監(jiān)控站數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的重要組成部分，起著巨大的作用。本課題數(shù)據(jù)通信當(dāng)中研究了以CAN總線和以太網(wǎng)為主的變電站監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)。我們主要利用CAN總線在間隔層PLC之間，間隔層和站控層之間建立開放式、數(shù)字式、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)；利用以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)管理層和站控層之間的數(shù)據(jù)通信。使用CAN，其硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)程序也不是非常復(fù)雜，使用以太網(wǎng)，其系統(tǒng)集成靈活，數(shù)據(jù)傳輸速度快。在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中將兩者一起使用，可以形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，適宜在變電站中推廣使用。關(guān)鍵技術(shù)三、變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信39關(guān)鍵技術(shù)變電站系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖：關(guān)鍵技術(shù)變電站系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖：40關(guān)鍵技術(shù)從圖上我們可以知道，該系統(tǒng)間隔層和站控層之間的通信是通過CAN總線來實(shí)現(xiàn)的，站控層與管理層之間的通信是通過以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)的，間隔層與站控層之間的通信媒介采用的是非屏蔽雙絞線，站控層與管理層之間的通信媒介采用的是光纖，采用了TCP/PI