供電自動化系統(tǒng)集成相關(guān)技術(shù)知識總結(jié)

1、供電自動化系統(tǒng)集成電力監(jiān)控及能耗管理系統(tǒng)隧道電纜分布式光纖測溫系統(tǒng)輸電線纜狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)大屏系統(tǒng)空壓站自動控制系統(tǒng)光纖通訊原理u 光纖通信是利用光波在光導(dǎo)纖維中傳輸信息的通信方式。由于激光具有高方向性、高相干性、高單色性等顯著優(yōu)點，光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光-光纖通信。u 光纖通信的原理是：在發(fā)送端首先要把傳送的信息(如話音)變成電信號，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅度(頻率)變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息。多模光纖與單模光纖多模光纖 多模光纖(Multi Mode Fibe

2、r)：中心玻璃芯較粗(50或62.5m)，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。 單模光纖 單模光纖(Single Mode Fiber)：中心玻璃芯很細(芯徑一般為9或10m)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠程通訊，但還存在著材料色散和波導(dǎo)色散，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。由于完全避免了模式色散，使得單模光纖的傳輸頻帶很寬，因而適用于大容量，長距離的光纖通訊。 尾

3、纖又叫豬尾纖，只有一端有連接頭，而另一端是一根光纜纖芯的斷頭，通過熔接與其他光纜纖芯相連，常出現(xiàn)在光纖終端盒內(nèi)，用于連接光纜與光纖收發(fā)器（之間還有耦合器、跳線等）。 尾纖的作用主要是用于連接光纖兩端的接頭，尾纖一端跟光纖接頭熔接，另一端通過特殊的接頭（ST、SC、LC、MTRJ）跟光纖收發(fā)器或光纖模塊相連，構(gòu)成光數(shù)據(jù)傳輸通道。其中ST接頭一般都是先用耦合器轉(zhuǎn)接，再連接到光纖收發(fā)器或光纖模塊上。 尾纖類型： FC-SC 圓轉(zhuǎn)方尾纖，F(xiàn)C連接ODF盒，SC連接設(shè)備的光口。 FC-FC 圓轉(zhuǎn)圓尾纖，通常用在ODF架之間的跳線。 SC-SC 方轉(zhuǎn)方尾纖，一般用在設(shè)備之間光板的連接。 SC-LC LC接

4、口俗稱小方頭尾纖，是卡接式。 LC-LC 這種型號應(yīng)用比較少，通常是波分設(shè)備之間的內(nèi)部連接用。 尾纖多數(shù)為單模尾纖，顏色為黃色黃色。也有多模尾纖，顏色為橙色橙色，傳送的光信號不長。電流信號的傳輸不成功可能情況u 電流傳送信號導(dǎo)線過長時，沒有采取必要的屏蔽措施，或者沒有遵守一點接地規(guī)則而引入干擾。u 在一個系統(tǒng)中應(yīng)選擇電位最低的一點作為信號的公共點，在電單儀表中，24V電源的負線電位最低，它就是信號公共線。因此在電流傳送的一對信號線中，其電位較低的一根，即信號負線應(yīng)在發(fā)送儀表的輸出處與24V負線相連。如果接線錯誤或漏接而造成信號負線浮空而引入了干擾。 電纜規(guī)格與載流量關(guān)系 鋁芯絕緣線載流量與截面

5、的倍數(shù)關(guān)系 口訣：（環(huán)境溫度25，超過則打折計算） 10下五，100上二， 25、35，四、三界， 70、95，兩倍半。 穿管、溫度，八、九折。 裸線加一半。 銅線升級算 我國常用導(dǎo)線標稱截面（mm）1、1.5、2.5、 4、 6、 10、16、25、35、 50、 70、 95、 120、 150、 185 例如：2.5mm2銅線的載流量計算則相當(dāng)于4mm2鋁線的載流量。 4*5=20 ARS-485通訊 RS-485采用差分信號負邏輯，-2V-6V表示“0”，+2V+6V表示1。RS-485有兩線制和四線制，四線制只能實現(xiàn)點對點的通信方式?，F(xiàn)在多采用兩線制接線方式，這種方式為總線式拓撲結(jié)構(gòu)

6、，在同一總線上最多可以掛接32個接點。 在RS-485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式：即一個主機帶多個從機。多數(shù)情況下，連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合能正常工作，但卻埋下了很大的隱患。 原因：（1） 共模干擾問題 （2） EMI問題 RS-485的總線連接應(yīng)該是一條單一、連續(xù)的信號通道作為總線。（盡量避免T型接法、不同材質(zhì)線纜續(xù)接） 在設(shè)備少距離短的情況下不加終端負載電阻。 一般終端匹配采用終端電阻方法，RS-485應(yīng)在總線電纜的開始和末端并接120的電阻。 （1） RS-485接口信號電平

7、比RS-232降低了，不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。 （2）RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。 （3）RS-485接口采用平衡驅(qū)動器和差分接收器組合，抗共模干擾能力增強。 （4）RS-485最大通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比。在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離。若要能更遠則需要加485中繼器。RS-485總線一般最大支持32個節(jié)點，如果使用特制的485芯片，則可以達到128個或256個節(jié)點，最大可以到400個。這種數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接，是半雙工的通訊方式。在某一個時刻，一個設(shè)備只

8、能進行發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。Modbus通訊協(xié)議 Modbus （異步串行通訊模式） 是由Modicon（現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個品牌）在1979年發(fā)明，是全球第一個真正用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議。它定義了一個控制器能認識使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進行通信的。它描述了一個控制器請求訪問其他設(shè)備的過程，如何回應(yīng)來自其他設(shè)備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。 傳輸速率：2400bps，4800bps，9600bps,19200bps。 串行通訊數(shù)據(jù)格式：1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，無校驗位，1個停止位。 通訊介質(zhì)：推薦采用0.5mm的雙絞線，不帶屏蔽層。電力諧

9、波u 由于交流電網(wǎng)有效分量為工頻單一頻率，因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波。由于正弦電壓加壓于非線性負載，諧波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。主要非線性負載有UPS、開關(guān)電源、整流器、逆變器等。u 諧波來源： （1） 發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波 （2） 輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波 （3） 用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波 諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化。使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒壞。諧波的治理 諧波的治理主要采用無源濾波裝置和有源濾波器u 無源濾波裝置 主要采用LC回路，并聯(lián)與系統(tǒng)中。LC回路的設(shè)定只能針對于某一次諧波，即針對于某一個頻率為低阻抗，使得該頻率流

10、經(jīng)為其設(shè)定的LC回路，達到消除某一頻率的諧波的目的。這種濾波裝置簡單，成本低，但不能濾除干凈。其主要元件為投切開關(guān)、電容器、電抗器以及保護和控制回路。u 有源電力濾波器 用電力電子元件產(chǎn)生一個大小相等，方向相反的諧波電流，用于抵消網(wǎng)絡(luò)中的諧波電流，這種裝置的主要元件是大功率電力電子器件，成本高，在其額定功率范圍內(nèi)，原則上能全部濾除干凈。 一般而言，低壓0.4KV系統(tǒng)大多采用無源濾波方式，高壓10KV幾乎都采用這種方式對諧波進行治理。諧波的危害u 1 、由于諧波的頻率較高，使導(dǎo)線的集膚效應(yīng)加重，因此銅損急劇增加。u 2、諧波會影響表計的計量精度。u 3、精密電子設(shè)備會被嚴重干擾，導(dǎo)致不能正常工作

11、，甚至燒毀。u 4、所有接于電網(wǎng)中的設(shè)備的損耗都會增加，溫升增加。含有電容器的設(shè)備受影響最為嚴重，甚至可能導(dǎo)致設(shè)備損壞以及電容器爆炸等事故。u 5、電機類負荷由于諧波的逆序作用而導(dǎo)致輸出扭矩下降。u 6、繼電保護機構(gòu)可能會由于諧波而產(chǎn)生誤動或拒動故障。SCADA系統(tǒng) 即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，涉及到組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)傳輸鏈路、工業(yè)隔離安全網(wǎng)關(guān)。 SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制。 SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：分布式光纖測溫 光纖測溫系統(tǒng)：由光纖分布式測溫主機、感溫光纜以及光開關(guān)等構(gòu)成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： （虛線內(nèi)為可擴展設(shè)備，光開關(guān)內(nèi)置在測溫主機中

12、）4000mPLC測溫主機電纜溝/ 安裝控制中心溫度探測光纖繼電器輸出ModbusNetwork SCADA光纖測溫主要功能1 1、電纜狀態(tài)監(jiān)測、電纜狀態(tài)監(jiān)測 通過整個電力電纜溫度信息，判斷其工作狀態(tài)。2 2、探測和識別電力電纜的熱點、探測和識別電力電纜的熱點 DTS可以探測到由于負荷變化和環(huán)境變化引起的溫度變化，同時能夠精確的定位。并可以設(shè)置報警溫度，連接到SCADA系統(tǒng)。3 3、電力設(shè)備的保護、電力設(shè)備的保護 DTS可以實時的在線監(jiān)測，同時對各個點的溫度信息可以設(shè)置預(yù)警，減小突發(fā)事件的發(fā)生。4 4、優(yōu)化輸配電的成本、優(yōu)化輸配電的成本 根據(jù)溫度可以確定電纜的負荷變化，合理的配置負荷，同時合理

13、的擴大現(xiàn)有電纜的容量，增加電纜的工作壽命。5 5、變電站和開關(guān)柜的監(jiān)測、變電站和開關(guān)柜的監(jiān)測 可以沿變電站關(guān)鍵位置鋪設(shè)電纜，通過溫度數(shù)據(jù)計算變壓器的負荷指數(shù)。6 6、電纜隧道火災(zāi)監(jiān)測、電纜隧道火災(zāi)監(jiān)測 沿著電纜隧道頂部配置探測光纜，同時DTS可以通過繼電器模塊與火災(zāi)控制器相連，實現(xiàn)自動火災(zāi)報警系統(tǒng)。電力隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng) 在構(gòu)建完善的計算機綜合監(jiān)控系統(tǒng)的前提下以網(wǎng)絡(luò)化、集成化和數(shù)字化的方式將隧道內(nèi)所有相互獨立的電纜狀態(tài)實時監(jiān)測、供配電、照明、通風(fēng)、排水、消防、通信、視頻及冷卻等輔助設(shè)備納入一個系統(tǒng)范圍內(nèi)，進行有機的集成，在信息充分共享的基礎(chǔ)上實現(xiàn)高度智能化的系統(tǒng)聯(lián)動控制，使之形成一個綜合性的監(jiān)控

14、系統(tǒng)。1、對電纜隧道運行環(huán)境（環(huán)境溫度、濕度、水位、空氣含氧量、有毒有害氣體等）的實時監(jiān)測；2、對隧道內(nèi)供配電、照明、通風(fēng)、排水及通信設(shè)備的監(jiān)視、聯(lián)動控制和日常巡視；3、對電力電纜運行狀況（傳輸容量）的實時監(jiān)測；4、對電力電纜絕緣水平的實時監(jiān)測；5、對隧道內(nèi)火災(zāi)的預(yù)警和消防設(shè)備的控制；6、智能化的綜合處理能力和人性化的人機界面（事件報警、定位、信息的多媒體顯示、應(yīng)急預(yù)案及智能決策支持功能等）。電力隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖 網(wǎng)線 計算機局域網(wǎng)中的雙絞線可分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP）兩大類：STP外面由一層金屬材料包裹，以減小輻射，防止信息被竊聽，同時具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

15、UTP無金屬屏蔽材料，只有一層絕緣膠皮包裹，價格相對便宜，組網(wǎng)靈活。五類UTP一般是快速以太網(wǎng)（100Mbps）的首選介質(zhì)，超五類UTP的用武之地是千兆位以太網(wǎng)（1000Mbps）。 目前，局域網(wǎng)中常用到的雙絞線一般都是非屏蔽的5類4對（即8根導(dǎo)線）的電纜線。這些雙絞線的傳輸速率都能達到100Mbps。靜態(tài)路由與動態(tài)路由u靜態(tài)路由 是由管理員在路由器中手動配置的固定路由，路由明確地指定了包到達目的地必須經(jīng)過的路徑，除非網(wǎng)絡(luò)管理員干預(yù)，否則靜態(tài)路由不會發(fā)生變化。一般用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大、拓撲結(jié)構(gòu)相對固定的網(wǎng)絡(luò)。 特點：1） 允許對路由的行為進行精確的控制； 2） 減少了網(wǎng)絡(luò)流量； 3） 單向的； 4）配