變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和硬件配置

1、配置類似配置類似工作重復(fù)工作重復(fù)機(jī)電式機(jī)電式繼電保護(hù)繼電保護(hù)就地監(jiān)控就地監(jiān)控遠(yuǎn)動(dòng)裝置遠(yuǎn)動(dòng)裝置錄波裝置錄波裝置微機(jī)型繼電保護(hù)微機(jī)型繼電保護(hù)微機(jī)監(jiān)控微機(jī)監(jiān)控微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)微機(jī)錄波微機(jī)錄波微機(jī)型微機(jī)型計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)共享軟硬件資源共享軟硬件資源通通域域信信絡(luò)絡(luò)網(wǎng)網(wǎng)局局自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)微機(jī)保護(hù)微機(jī)自動(dòng)裝置微機(jī)自動(dòng)裝置微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)功能微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)功能分布式結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)上采用主從CPU協(xié)同工作方式，各功能模塊（從CPU）間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)通信。優(yōu)點(diǎn)：多CPU提高了處理并行多發(fā)事件的能力，方便系統(tǒng)擴(kuò)展與維護(hù)，局部故障不影響其它模塊的正常運(yùn)行。 供電系統(tǒng)對(duì)變電所綜合自動(dòng)化

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的原則要求可靠性實(shí)用性先進(jìn)性變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)M O D BU SRS-232RS-232設(shè)備層變電所層TC P/I PTC P/I P出線開關(guān)柜變壓器保護(hù)柜智能測(cè)量表記進(jìn)線開關(guān)柜通信管理機(jī)S SE EL LTC P/I PTC P/I PRS-232M O D BU S通信管理機(jī)S SE EL L1#變壓器后備保護(hù)S SE EL L2#變壓器后備保護(hù)S S E EL L2 變壓器主保護(hù)S SE EL LS S E EL L1 變壓器主保護(hù)TC P/I P10kV出線二S S E EL L10kV出線四S S E EL L通信管理機(jī)S SE EL L調(diào)

3、度中心UPS打印機(jī)工程師站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)S SE EL L110kV進(jìn)線一S SE EL LPM 9810SUNWISEPM9810PM9810M odbus(485)PM 9810SUNWISE232485110kV進(jìn)線二S SE EL L110kV進(jìn)線四S SE EL L110kV進(jìn)線三S SE EL L通信管理機(jī)10kV出線六S S E EL LS S E EL L10kV出線五S S E EL L10kV出線三S S E EL L10kV出線一監(jiān)控機(jī)PRO FI BU STC P/I PS SE EL L遠(yuǎn)動(dòng)管理機(jī)中央計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)識(shí)別單元微機(jī)保護(hù)測(cè)控變電站主機(jī)第4層第1層第2層第3層l系統(tǒng)為

4、多微系統(tǒng)為多微機(jī)、多層次機(jī)、多層次結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)形式。l最上層設(shè)在最上層設(shè)在電力系統(tǒng)控電力系統(tǒng)控制中心；制中心；1 13 3層均設(shè)在變層均設(shè)在變電站內(nèi)。電站內(nèi)。結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式：模入接口模入接口開入接口開入接口輸出接口輸出接口A/D模塊模塊輸入接口輸入接口輸出接口輸出接口主變主變TV與與 TA線路線路TV與與TA斷路器狀態(tài)斷路器狀態(tài)保護(hù)出口保護(hù)出口模擬量輸入模擬量輸入斷路器和隔離斷路器和隔離開關(guān)狀態(tài)開關(guān)狀態(tài)繼電保護(hù)繼電保護(hù)信息輸入信息輸入出口繼電器出口繼電器各保護(hù)裝置各保護(hù)裝置監(jiān)控主機(jī)監(jiān)控主機(jī)MODEM顯示器顯示器打印機(jī)打印機(jī)鍵盤鍵盤調(diào) 度調(diào) 度中心中心缺點(diǎn)： 可靠性差。 軟件復(fù)雜，調(diào)試麻煩

5、，修改工作量大。 組臺(tái)不靈活。 不直觀。每個(gè)回路均實(shí)現(xiàn)保護(hù)測(cè)控一體化各回路通過(guò)網(wǎng)絡(luò)電纜連接，獨(dú)立與監(jiān)控主機(jī)通信。 減少了所內(nèi)的二次設(shè)備及信號(hào)電纜系統(tǒng)中任一部分故障時(shí)，只影響局部，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性可擴(kuò)展性和運(yùn)行的靈活性。主變壓器保護(hù)主變壓器保護(hù)110kV進(jìn)出線保護(hù)進(jìn)出線保護(hù)35kV出線保護(hù)出線保護(hù)低頻減載低頻減載110kV RTU35kV RTU 低頻減載低頻減載10kV饋出線保護(hù)饋出線保護(hù)電容器保護(hù)電容器保護(hù)10kV RTU 前置機(jī)前置機(jī)前置機(jī)前置機(jī)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控計(jì)算機(jī)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控計(jì)算機(jī)CRT打印機(jī)打印機(jī)調(diào)度端調(diào)度端(主控站主控站)分布集中組屏的結(jié)構(gòu)模式，是將變電所內(nèi)各回路的數(shù)據(jù)采集單元、控制單元

6、和保護(hù)單元分別集中安裝在變電所控制室內(nèi)的數(shù)據(jù)采集柜、控制柜和保護(hù)柜中，相互間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與控制主機(jī)相連。分布集中組屏的結(jié)構(gòu)便于擴(kuò)充和維護(hù)，其中一個(gè)環(huán)節(jié)故障，不會(huì)影響其它部分的正常運(yùn)行。適用于主變電所的回路數(shù)相對(duì)較少，一次設(shè)備比較集中，從一次設(shè)備到數(shù)據(jù)采集柜和控制柜等所用的信號(hào)電纜不長(zhǎng)，易于設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)管理的(10一35)kV供電系統(tǒng)變電所。主機(jī)打印機(jī)工程師維護(hù)工作站打印機(jī)通信管理機(jī)調(diào)度分布式饋線路保護(hù)測(cè)控裝置分布式主變差動(dòng)保護(hù)分布式電容器保護(hù)測(cè)控裝置現(xiàn)場(chǎng)總線Modem站內(nèi)其他智能設(shè)備分布式主變后備保護(hù)測(cè)控裝置分布式線路保護(hù)測(cè)控裝置以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線.后臺(tái)監(jiān)控RCS-9000系列分布式保護(hù)測(cè)控裝置G

7、PSRCS-9698總控單元MODEM保護(hù)工程師站脈沖對(duì)時(shí)區(qū)調(diào)縣調(diào)軟件對(duì)時(shí)開關(guān)室控制室PC機(jī)MODEMRCS-9000系列分布式保護(hù)測(cè)控裝置LFP系列集中組屏式保護(hù)RCS系列集中組屏式保護(hù)RCS-9000測(cè)控裝置RCS9000測(cè)控裝置 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件配置一般由中央處理機(jī)（包括打印仉、監(jiān)視器、通信接口等外圍設(shè)備）、數(shù)據(jù)采集與處理、微機(jī)保護(hù)、操作與控制、故障濾波等各種功能模塊及所內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)組成。 中央處理機(jī)系統(tǒng)可采用單機(jī)系統(tǒng)和多機(jī)系統(tǒng)兩種基本配置。 單機(jī)系統(tǒng)：指變電所綜合自動(dòng)化的全部功能由一臺(tái)中央處理機(jī)來(lái)控制和完成。優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。缺點(diǎn)是容量受限制，如檢測(cè)量較多，則響應(yīng)速度

8、會(huì)受到影響，且工作可靠性較差。單饑系統(tǒng)大多用于中、小型變電所。多機(jī)系統(tǒng)一般分兩種配置方式。兩臺(tái)主機(jī)一臺(tái)工作，另一臺(tái)處于熱備用狀態(tài)。一臺(tái)（或兩臺(tái)）主機(jī)和若干臺(tái)前置機(jī)，由前置機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和通信聯(lián)絡(luò)工作，收集到的信息經(jīng)初步處理后向主機(jī)傳送。這種系統(tǒng)稱為分布式多機(jī)系統(tǒng)。分布式多機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是功能強(qiáng)、容量大、靈活、可靠，便于維護(hù)和擴(kuò)充。它可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況靈活地增減前置機(jī)的數(shù)量，以滿足不同供電系統(tǒng)的需要。而且中央處理機(jī)可以采用高級(jí)語(yǔ)言編程，因此比較容易實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能和運(yùn)算。在變電所系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的采集和處理是變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能之一。供電系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的采集主要有模擬量和開關(guān)量。1、模

9、似量的檢測(cè)與處理 在變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，模擬量的檢測(cè)一般有兩種方式，即直流采樣檢測(cè)和交流采樣檢測(cè)。 前者結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，精度容易滿足；后者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在實(shí)現(xiàn)高精度檢測(cè)時(shí)，技術(shù)要復(fù)雜一些。（二）、數(shù)據(jù)與信息的采集和處理（二）、數(shù)據(jù)與信息的采集和處理采樣保持器1A/D轉(zhuǎn)換器1采樣保持器2A/D轉(zhuǎn)換器2采樣保持器nA/D轉(zhuǎn)換器n數(shù)據(jù)總線通道1通道n通道2采樣保持器1A/D轉(zhuǎn)換器采樣保持器2采樣保持器n數(shù)據(jù)總線通道1通道n通道2多路轉(zhuǎn)換器同時(shí)采樣，同時(shí)同時(shí)采樣，同時(shí)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn) 換 器多路轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)總線通 道 1通 道 n通 道 2采樣保持器順序采樣順序采樣,依次依次A/D轉(zhuǎn)

10、換轉(zhuǎn)換采樣保持器1A/D轉(zhuǎn)換器1采樣保持器2A/D轉(zhuǎn)換器2采樣保持器nA/D轉(zhuǎn)換器n數(shù)據(jù)總線通道1通道n通道2采樣保持器1A/D轉(zhuǎn)換器采樣保持器2采樣保持器n數(shù)據(jù)總線通道1通道n通道2多路轉(zhuǎn)換器同時(shí)采樣，依次同時(shí)采樣，依次A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換直流采樣檢測(cè)方式是采用電量變送器將供電系統(tǒng)的交流電壓、交流電流、有功功率、無(wú)功功率等轉(zhuǎn)換為05v（無(wú)功為 5v ）的直流電壓信號(hào)供微機(jī)檢測(cè)?？梢圆捎脝螛O性A/D轉(zhuǎn)換接口，對(duì)轉(zhuǎn)換速度的要求也不高，精度比較容易保證程序設(shè)計(jì)也較簡(jiǎn)單，主要缺點(diǎn)是電量變送器投資較大，二次接線、維護(hù)復(fù)雜，且變送器有一定的延時(shí)，因此該方式一般適用于檢測(cè)變化速度比較緩慢的過(guò)程和穩(wěn)態(tài)量。將交流電

11、量轉(zhuǎn)換為線性成比例輸出直流模擬電量的裝置。無(wú)源型和有源型兩種無(wú)源型電量變送器主要有電流變送器和電壓變送器兩種，由于它不需要供電電源，從而使安裝接線得以簡(jiǎn)單，價(jià)格較低。但無(wú)源型電量變送器在小信號(hào)輸入時(shí)，測(cè)量精度不易保證。目前應(yīng)用的大多是有源型電量變送器，它包括電壓，電流，功率，電能，功率因數(shù)變送器等。有源型電量變透器的供電電源分為交流110V，220V；直流24V,48V,110V等。 2）直流采樣檢測(cè)的數(shù)據(jù)處理 在直流采樣檢測(cè)中某一模擬量經(jīng)變送器，低通濾波，采樣保持，AD轉(zhuǎn)換被采集到內(nèi)存還需進(jìn)行一系列的加工和處理才能成為有用的數(shù)據(jù)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)如下：a) 采樣到的數(shù)據(jù)要重新排隊(duì)b) 數(shù)字濾波排除隨機(jī)干擾c) 數(shù)據(jù)合理性檢測(cè)和越限檢測(cè)d) 微機(jī)處理及其轉(zhuǎn)換交流采樣檢測(cè)是采用交流變換器將交流電壓和交流電流轉(zhuǎn)換成 5v（峰值）的交流電壓信號(hào)，供微機(jī)檢測(cè)，這種方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度快，投資省，工作可靠，缺點(diǎn)是程序設(shè)計(jì)較繁瑣，要提高檢測(cè)精度在技術(shù)上比較復(fù)雜。同時(shí)它要A/D轉(zhuǎn)換接口是雙極性的，對(duì)轉(zhuǎn)換速度要求較高。由于交流采樣所得到的信號(hào)是瞬時(shí)值，這些量是隨時(shí)間而變化的交變量人們無(wú)法直接識(shí)別它的大小和傳送方向（指功率）。這就需要通過(guò)一定的算法把信號(hào)的有效值計(jì)算出來(lái)；交流采樣的算法很常用的算法有：兩點(diǎn)采樣算法、全周波傅氏算法1）兩點(diǎn)采樣的