10kV配網(wǎng)開(kāi)閉所備自投裝置及其遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

1、10kV配網(wǎng)開(kāi)閉所備自投裝置及其遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一、課程設(shè)計(jì)選題題目一：10kV配網(wǎng)開(kāi)閉所備自投裝置及其遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)原理簡(jiǎn)介：“備自投裝置”全稱(chēng)為“備用電源自動(dòng)投切裝置”的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是10kV配網(wǎng)中常見(jiàn)的自動(dòng)化裝置。為了提高供電可靠性，10kV配網(wǎng)開(kāi)閉所也開(kāi)始設(shè)置具有互供能力的雙電源配電線路，使其形成網(wǎng)架，并在線路上設(shè)置備自投裝置及其分段開(kāi)關(guān)。一旦發(fā)生事故，備自投裝置就能迅速有效地對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行隔離。備自投裝置在故障發(fā)生時(shí)具有自動(dòng)“斷開(kāi)”功能，保障用戶用電連續(xù)性。故障排除后，備自投裝置分段開(kāi)關(guān)仍保持“斷開(kāi)”狀態(tài)，無(wú)法自動(dòng)復(fù)位，需巡檢人員手動(dòng)復(fù)位。若在巡檢人員來(lái)開(kāi)閉所之前再次出現(xiàn)故障，則無(wú)備用電源投入使

2、用，用戶斷電?；谝陨喜焕蛩?，備自投裝置需配備狀態(tài)監(jiān)控模塊。當(dāng)備自投裝置動(dòng)作時(shí)，其狀態(tài)監(jiān)控模塊獲知該信息并發(fā)送至遠(yuǎn)端監(jiān)控中心，遠(yuǎn)端監(jiān)控中心獲知后立即派巡檢人員前往相應(yīng)開(kāi)閉所進(jìn)行巡檢復(fù)位操作。為了更好地分析判別故障，遠(yuǎn)端控制中心在獲取備自投裝置動(dòng)作信息的同時(shí)，還應(yīng)獲得開(kāi)閉所電力系統(tǒng)狀態(tài)信息，此信息也通過(guò)狀態(tài)監(jiān)控模塊獲得。設(shè)計(jì)要求：調(diào)查研究10kV配網(wǎng)開(kāi)閉所備自投裝置特點(diǎn)、功能；繪制10kV配網(wǎng)開(kāi)閉所備自投裝置接線圖。設(shè)計(jì)備自投裝置狀態(tài)監(jiān)控模塊，確定以下功能：1、操作方式2、數(shù)據(jù)采集(自行設(shè)計(jì)若干遙信量、遙測(cè)量)；3、數(shù)據(jù)通信；4、執(zhí)行命令；5、其他。畫(huà)出位于開(kāi)閉所內(nèi)的遠(yuǎn)方終端(RTU)結(jié)構(gòu)框圖

3、，說(shuō)明圖內(nèi)各模塊功能。結(jié)合“執(zhí)行命令”，選擇數(shù)據(jù)通信規(guī)約，詳細(xì)說(shuō)明通信報(bào)文格式。二、基本原理介紹10kV配網(wǎng)開(kāi)閉所備自投裝置特點(diǎn)和功能10kV配網(wǎng)開(kāi)閉所備自投裝置的工作情況開(kāi)閉所10kV饋線在I段一回供1000kVA所用變10/0.4kV,開(kāi)閉所10kV饋線在1I段一回供1000kVA所用變10/0.4kV,兩臺(tái)所用變一臺(tái)工作，一臺(tái)冷備,低壓系統(tǒng)母聯(lián)合位。冷備的變壓器高低壓開(kāi)關(guān)為斷開(kāi)狀態(tài)，工作變失壓，跳自身高低壓開(kāi)關(guān)，合冷備變高低壓開(kāi)關(guān)，兩臺(tái)變工作，備用可以互換。10kV所用變備自投系統(tǒng)如圖1所示。冷備電源切換步驟：正常供電時(shí)，電源1和3獨(dú)立運(yùn)行，電源2準(zhǔn)備，母聯(lián)1和2斷開(kāi)；如果電源1故障或失

4、電，則跳開(kāi)自己后合上進(jìn)線1及母聯(lián)1；如果電源3故障或失電，則跳開(kāi)自己后合上進(jìn)線2及母聯(lián)2。所用變切換步驟：正常供電時(shí)，一臺(tái)變工作，一臺(tái)變冷備用，低壓母聯(lián)合；如果工作變失電，則跳開(kāi)自己后合上備用變；兩臺(tái)變可以互換。2.1.2備自投裝置的基本功能工作電源失電，備自投裝置投入；工作電源未斷開(kāi)前，備用電源不應(yīng)投人；備自投裝置只允許動(dòng)作一次，動(dòng)作時(shí)應(yīng)發(fā)出信號(hào)；(4)備自投裝置的低電壓起動(dòng)元件不應(yīng)因電壓互感器的熔斷器熔斷而誤動(dòng)作;工作進(jìn)線保護(hù)動(dòng)作，備用電源不應(yīng)動(dòng)作；手動(dòng)開(kāi)關(guān)分閘，備用電源不應(yīng)動(dòng)作。10KV10KV10KV如如如如如如如咖如如4(|圖110kV配網(wǎng)開(kāi)閉所備自投裝置接線圖三、設(shè)計(jì)過(guò)程描述備自投

5、裝置狀態(tài)監(jiān)控模塊的設(shè)計(jì)。圖2備自投裝置狀態(tài)監(jiān)控模塊3.1操作方式廠前端系統(tǒng)|電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和控制執(zhí)行子系統(tǒng)I信息傳輸子系統(tǒng)1111信息處理子系統(tǒng)11111111主站端系統(tǒng)人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)在調(diào)度端收到各個(gè)廠站送來(lái)的信息經(jīng)加工處理后，通過(guò)人機(jī)聯(lián)系部分，在調(diào)度模擬屏，屏幕顯示器上顯示或由打印機(jī)打印。異?；蚴鹿蕰r(shí)則發(fā)出告警信號(hào)。調(diào)度端的遙控、遙調(diào)命令通常由人機(jī)聯(lián)系部分輸入，經(jīng)信息傳輸至另一端，由命令執(zhí)行部分實(shí)施。3.2遙控對(duì)象應(yīng)包括下列內(nèi)容：變電所開(kāi)閉所負(fù)荷開(kāi)關(guān)；接觸網(wǎng)線路的負(fù)荷開(kāi)關(guān)和電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)；有載調(diào)壓變壓器抽頭位置的調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)；二次回路中必要的起動(dòng)和復(fù)歸開(kāi)關(guān)(按鈕)；自動(dòng)裝置、成組控制裝置的投切開(kāi)

6、關(guān)(按鈕)。遙信對(duì)象應(yīng)包括下列內(nèi)容：遙控對(duì)象的位置信號(hào)；所內(nèi)事故總信號(hào)和預(yù)告總信號(hào)；變壓器的各類(lèi)故障信號(hào)；饋電線的各類(lèi)故障信號(hào)；自動(dòng)裝置的運(yùn)行位置和動(dòng)作信號(hào)；電容補(bǔ)償裝置故障信號(hào)；自耦變壓器的故障信號(hào)；控制回路和電壓互感器二次回路斷線信號(hào)；3.3數(shù)據(jù)通信采用問(wèn)答式通信規(guī)約，當(dāng)主站輪詢(xún)到該RTU時(shí)，將各種數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給主站。主站對(duì)數(shù)據(jù)處理后發(fā)出相應(yīng)指令。3.3.1規(guī)約中的有關(guān)定義報(bào)文：polling方式中，無(wú)論是主站向子站發(fā)送的命令還是子站向主站會(huì)送的數(shù)據(jù)，都稱(chēng)為報(bào)文。每個(gè)報(bào)文含有一個(gè)完整的意義，但不同的報(bào)文不一定相同。類(lèi)型與類(lèi)別：類(lèi)型指數(shù)據(jù)的不同分類(lèi)。類(lèi)別指數(shù)據(jù)或信息依其不同掃描周期劃

7、分為0，1，2，3，4，5，6，7。3.3.2報(bào)文的格式1）主站向分站詢(xún)問(wèn)的報(bào)文RTU地址報(bào)文類(lèi)型數(shù)據(jù)區(qū)（1-2子節(jié)）校驗(yàn)碼RTU地址：用來(lái)區(qū)別各廠站，地址范圍為00FEH（0254），可任意選用。數(shù)據(jù)類(lèi)型有：模擬量、狀態(tài)量、狀態(tài)變化量（變位遙信）、時(shí)標(biāo)量（SOE）。報(bào)文類(lèi)型：用來(lái)說(shuō)明報(bào)文的不同內(nèi)容或類(lèi)型。2）分站向主站回答的報(bào)文RTU地址報(bào)文類(lèi)型類(lèi)別標(biāo)志類(lèi)別指按數(shù)據(jù)和信息按掃描周期不同劃分的07類(lèi)，其中第8類(lèi)為時(shí)標(biāo)量。類(lèi)別標(biāo)志：該數(shù)據(jù)和信息的類(lèi)別號(hào)。該格式不帶校驗(yàn)碼，是因?yàn)樵搱?bào)文本身不帶什么重要數(shù)據(jù)，主站端處于等待確認(rèn)或否定確認(rèn)報(bào)文中的一個(gè)，只需核對(duì)RTU地址即可。3主站向分站或分站向主站發(fā)

8、送的數(shù)據(jù)報(bào)文報(bào)文格式如下：RTU地址報(bào)文類(lèi)型數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度N數(shù)據(jù)區(qū)校驗(yàn)碼1校驗(yàn)碼2數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：用來(lái)說(shuō)明本報(bào)文數(shù)據(jù)取的大t小。4命令設(shè)定命令分類(lèi)命令名稱(chēng)報(bào)文類(lèi)型報(bào)文字節(jié)查詢(xún)命令召喚故障模塊02H5類(lèi)別詢(xún)問(wèn)05H4類(lèi)別更新0BH6請(qǐng)求數(shù)據(jù)報(bào)文0DH可變召喚事件記錄數(shù)據(jù)0FH7重復(fù)詢(xún)問(wèn)1AH5查詢(xún)參數(shù)組號(hào)2EH5送參數(shù)命令設(shè)定RTU各模塊工作方式03H可變發(fā)送壓縮因子04H13設(shè)置時(shí)鐘0CH11設(shè)置問(wèn)答的數(shù)據(jù)區(qū)最大長(zhǎng)度10H6發(fā)送掃描頻率11H13發(fā)送濾波系數(shù)13H13指定參數(shù)組號(hào)2DH6控制命令復(fù)位RTU停止RTU掃描允許RTU掃描停止I/O模塊掃描允許I/O模塊掃描電源合閘確認(rèn)01H07H08H09H

9、0AH12H專(zhuān)用命令診斷報(bào)文同步命令預(yù)同步命令帶反送校核的遙控命令0EH14H5可變可變可變519H91EH9子站向主站上傳命令有四大類(lèi)，共10條報(bào)文分類(lèi)報(bào)文名稱(chēng)報(bào)文類(lèi)型報(bào)文字節(jié)確認(rèn)報(bào)文確認(rèn)06H3否定確認(rèn)15H3診斷報(bào)文診斷報(bào)文回送0EH可變送數(shù)報(bào)文電源合閘16H6向主站報(bào)告時(shí)標(biāo)數(shù)據(jù)出現(xiàn)17H7模塊狀態(tài)變化18H可變用數(shù)據(jù)回答主站的類(lèi)別詢(xún)問(wèn)1BH可變報(bào)告參數(shù)組號(hào)扌艮文用數(shù)據(jù)回答主站的數(shù)據(jù)召喚報(bào)文1CH可變帶缺損指標(biāo)的數(shù)據(jù)回答1DH可變報(bào)告參數(shù)組號(hào)2FH73.RTU結(jié)構(gòu)框圖CPU模塊主CPU可用來(lái)定義各模塊、設(shè)置工作參數(shù)，并對(duì)其定時(shí)掃描。公共總線模塊由CPU控制，通過(guò)地址總線來(lái)選擇各模塊，只有

10、被選中的模塊才可以接收控制信號(hào)并存取數(shù)據(jù)。(3)遙信模塊可采用中斷方式通知主CPU取數(shù)，以使遙信變位等故障信息盡早被處理。開(kāi)關(guān)輸入模塊利用光電耦合器作為開(kāi)關(guān)量輸入計(jì)算機(jī)的隔離器件，信息的傳遞介質(zhì)為光，但輸入和輸出都是電信號(hào)，由于信息的傳遞和轉(zhuǎn)換的過(guò)程都是在密閉環(huán)境下進(jìn)行，沒(méi)有電的直接聯(lián)系，它不受電磁信號(hào)干擾，所以隔離效果比較好。開(kāi)關(guān)輸出模塊為了提高抗干擾能力，開(kāi)關(guān)量輸出通道最好也經(jīng)過(guò)一級(jí)光電隔離。模擬輸入模塊基于逐次逼近式A/D變換的模擬量輸入電路，主要包括電壓形成回路和、低通濾波電路、采樣保持、多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及A/D變換芯片五部分。模擬輸出模塊模擬量輸出電路的作用，是把微型機(jī)系統(tǒng)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)

11、換成模擬量輸出，這個(gè)任務(wù)主要由數(shù)/模(D/A)變換器來(lái)完成。與調(diào)度通信MODEM接口顯示鍵盤(pán)打印模擬量狀態(tài)量脈沖量數(shù)字量輸入輸入輸入輸入遙控輸出遙調(diào)輸出圖3多CPU結(jié)構(gòu)RTU框圖四、設(shè)計(jì)結(jié)果分析備用電源自動(dòng)投入裝置是電力系統(tǒng)提高供電可靠性、保證供電持續(xù)性的一種有效手段。RTU是被控端的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備，實(shí)際上也是一個(gè)微機(jī)，用來(lái)完成遙控接收、輸出執(zhí)行、遙測(cè)、遙信量的數(shù)據(jù)采集及發(fā)送的功能。所以可以完成遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制的任務(wù)，保證供電的可靠性。五、設(shè)計(jì)心得體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我不僅學(xué)到了很多關(guān)于電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電力系統(tǒng)分析，電氣主接線、電力通信等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且學(xué)會(huì)了運(yùn)用MicrosoftVisio以及AutoCAD軟件來(lái)繪制所需要的圖形和框圖。這次課程設(shè)計(jì)耗時(shí)接近一周，在中間碰到各種困難，比如繪制1OkV配網(wǎng)開(kāi)閉所備自投裝置接線圖。確定為了接線圖，我就查閱了很多有