變電站自動化系統(tǒng)原理

（優(yōu)選）變電站自動化系統(tǒng)原理當(dāng)前第1頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)分級（層）分布式當(dāng)前第2頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)分布分散式當(dāng)前第3頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)全分散式區(qū)別于集中組屏，可將保護(hù)和SCADA集成功能模塊分散安裝于各開關(guān)柜，并通過光纖技術(shù)和局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)聯(lián)系起來，構(gòu)成全分散式綜合自動化系統(tǒng)當(dāng)前第4頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)NS2000變電站綜合自動化系統(tǒng)

典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)一典型結(jié)構(gòu)二當(dāng)前第5頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)NS2000變電站綜合自動化系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)一當(dāng)前第6頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)NS2000變電站綜合自動化系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)二當(dāng)前第7頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)NS2000變電站綜合自動化系統(tǒng)后臺監(jiān)控系統(tǒng)（NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)）通信控制單元（NSC系列通信控制單元）測控裝置（NSD200通用測控裝置；NSD500超高壓測控裝置）保護(hù)測控裝置（NSR600R系列保護(hù)測控裝置）超高壓保護(hù)裝置（NSR810系列超高壓線路保護(hù)裝置；NSR890系列超高壓變壓器保護(hù)裝置）當(dāng)前第8頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)硬件配置：系統(tǒng)主網(wǎng)采用單/雙10/100M以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過10/100M交換機(jī)構(gòu)建，采用國際標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。SCADA功能采用雙機(jī)熱備用，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同步功能。其它主網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，依據(jù)重要性和應(yīng)用需要，選用雙節(jié)點(diǎn)或多節(jié)點(diǎn)備用方式運(yùn)行。NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)前第9頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件配置：操作系統(tǒng)：Windows2000操作系統(tǒng)系統(tǒng)軟件：SQLSever2000或由用戶指定的其它商用數(shù)據(jù)庫當(dāng)前第10頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)采用組件對象模型COM，開放性、擴(kuò)充性好商用和實(shí)時(shí)統(tǒng)一、面向設(shè)備對象和圖模庫一體化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)、直觀方便的多層多平面的圖形界面和組態(tài)界面網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)等多種冗余配置，采用同步及異步兩種調(diào)用方式智能化報(bào)警，提供按設(shè)備、時(shí)間等多種查詢、確認(rèn)方法NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)前第11頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)按照IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的可視化順控流程歷史數(shù)據(jù)優(yōu)化保存及還原提供功能強(qiáng)大、直觀的腳本語言具有操作票模板的智能操作票NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)前第12頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)高級功能電壓無功控制功能小電流接地選線功能自動減載功能主變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制功能Internet/Intranet上的WEB瀏覽及遠(yuǎn)程診斷NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)前第13頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型1．SCADA服務(wù)工作站負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和管理，保持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的最新最完整備份；負(fù)責(zé)組織各種歷史數(shù)據(jù)并將其保存在歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。當(dāng)某一SCADA工作站故障時(shí)，系統(tǒng)將自動進(jìn)行切換，切換時(shí)間小于30秒。任何單一硬件設(shè)備故障和切換都不會造成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和SCADA功能的丟失，主備機(jī)也可通過人工進(jìn)行切換。NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)前第14頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型2．操作員工作站完成對電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和操作功能，顯示各種圖形和數(shù)據(jù)，并進(jìn)行人工交互，可選用雙屏。它為操作員提供了所有功能的入口；顯示各種畫面、表格、告警信息和管理信息；提供遙控、遙調(diào)等操作界面。當(dāng)前第15頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型3．前置通信工作站負(fù)責(zé)接收各廠站（或用戶）的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)換和預(yù)處理，通過網(wǎng)絡(luò)廣播給后臺機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)對各廠站發(fā)送相應(yīng)的控制命令。信息采集包括對RTU（模擬量、數(shù)字量、狀態(tài)量和保護(hù)信息）、負(fù)控終端等的采集。控制的功能包括遙控、遙調(diào)、保護(hù)定值和負(fù)控終端參數(shù)的設(shè)定和修改。雙前置機(jī)工作在互為熱備用狀態(tài)，當(dāng)其中一臺工作站故障時(shí)，系統(tǒng)將自動進(jìn)行切換。當(dāng)前第16頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型4．遠(yuǎn)動工作站負(fù)責(zé)與調(diào)度自動化系統(tǒng)進(jìn)行通信，完成多種遠(yuǎn)動通訊規(guī)約的解釋，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的上送及下串遠(yuǎn)方的遙控、遙調(diào)命令。當(dāng)前第17頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型5．五防工作站五防工作站主要提供操作員對變電站內(nèi)的五防操作進(jìn)行管理?？稍诰€在通過畫面操作生成操作票；在制作操作票的過程中，進(jìn)行操作條件檢測；可在畫面上模擬執(zhí)行操作票；系統(tǒng)可提供操作票模板，在生成新操作票時(shí)，只需對操作票模板中的對象進(jìn)行編輯，就可生成一新操作票。系統(tǒng)還具有操作票查詢、修改手段及按操作票按設(shè)備對象進(jìn)行存儲和管理功能?？稍O(shè)置與電腦鑰匙的通訊。當(dāng)前第18頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型6．保護(hù)工程師站保護(hù)工程師工作站主要提供保護(hù)工程師對變電站內(nèi)的保護(hù)裝置及其故障信息進(jìn)行管理維護(hù)的工具。保護(hù)工程師指運(yùn)行管理、維護(hù)人員以及保護(hù)設(shè)計(jì)、調(diào)試人員。保護(hù)工程師站關(guān)心的信息包括保護(hù)設(shè)備(故障錄波器)的參數(shù)，工作狀態(tài)，故障信息，動作信息。故障錄波綜合分析提供保護(hù)工程師故障分析的工具，作為事故處理、運(yùn)行決策的依據(jù)。故障錄波綜合分析不僅分析錄波數(shù)據(jù)，還綜合考察故障時(shí)的其它信號、測量值、定值參數(shù)等，提供多種分析手段，產(chǎn)生綜合性的報(bào)告結(jié)果。當(dāng)前第19頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型7．管理工作站根據(jù)用戶制定的設(shè)備管理方法，設(shè)備管理程序?qū)ο到y(tǒng)中的電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管，比如根據(jù)斷路器的跳閘次數(shù)提出檢修要求，根據(jù)主變的運(yùn)行情況制定檢修計(jì)劃，并自動將這些要求通知用戶。當(dāng)前第20頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型8．Web服務(wù)器Web服務(wù)器為遠(yuǎn)程工作站提供SCADA系統(tǒng)的瀏覽功能。安裝配置防火墻軟件，確保訪問安全性。當(dāng)前第21頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型9．遠(yuǎn)程工作站通過企業(yè)內(nèi)Intranet方式（通過路由器組成廣域網(wǎng)）和公眾數(shù)據(jù)交換網(wǎng)Internet方式（通過電話線MODEM撥號、ISDN或DDN方式），使用EXPLORE或其它商用瀏覽器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程瀏覽實(shí)時(shí)畫面、報(bào)表、事件記錄、保護(hù)定值、波形和系統(tǒng)自診斷情況。說明：因采用多進(jìn)程、多線程操作系統(tǒng)，因而也可以在一臺計(jì)算機(jī)上運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用模塊?？筛鶕?jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的靈活配置。如當(dāng)?shù)乇O(jiān)控因工作量較少，只需一臺計(jì)算機(jī)即可完成所有功能。當(dāng)前第22頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)通信控制單元通信控制器是變電站綜合自動化系統(tǒng)的信息中心通過不同的通信介質(zhì)和通信規(guī)約，它將變電站內(nèi)各種設(shè)備的信息進(jìn)行采集處理通過數(shù)據(jù)通道傳送到集控中心和電網(wǎng)自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)中，信息的采集和傳送是根據(jù)優(yōu)先級進(jìn)行劃分。當(dāng)前第23頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)通信控制單元功能：實(shí)現(xiàn)雙機(jī)、雙網(wǎng)的冗余控制通過數(shù)據(jù)通道或光纖接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方通信支持多種國內(nèi)、國外通信協(xié)議可接入多種國內(nèi)、國外智能設(shè)備，如電度表、消弧線圈、直流屏等提供Http，F(xiàn)TP，Telnet等服務(wù)當(dāng)前第24頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)軟件平臺：32位實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)硬件平臺：PC104總線通信控制單元當(dāng)前第25頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)通信與后臺通信與裝置通信與調(diào)度通信全站邏輯閉鎖GPS全站對時(shí)通信控制單元當(dāng)前第26頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)通過以太網(wǎng)與后臺通信通過CANbus與NS2000系統(tǒng)裝置通信與調(diào)度通信數(shù)字信號模擬信號（MODEM）通信控制單元當(dāng)前第27頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)通信控制單元全站邏輯閉鎖實(shí)現(xiàn)方式：順控程序PLC梯形圖當(dāng)前第28頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)通信控制單元GPS全站對時(shí)兩種對時(shí)方式：軟件對時(shí)：通信口，對時(shí)報(bào)文硬件對時(shí)：硬件對時(shí)口，對時(shí)脈沖當(dāng)前第29頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)測控裝置在變電站自動化系統(tǒng)中，測控裝置的主要功能是對現(xiàn)場設(shè)備中所有需要監(jiān)控的信息進(jìn)行采集和控制，并能將相關(guān)信息通過不同的通信方式送往總控或后臺。由于裝置與設(shè)備直接相連，所以在裝置的軟件及硬件設(shè)計(jì)上都要考慮到對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)能力。當(dāng)前第30頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)測控裝置原理數(shù)字量的輸入/輸出模擬量的輸入/輸出當(dāng)前第31頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)數(shù)字量的輸入輸出數(shù)字量信息類型開關(guān)信息狀態(tài)信息控制信息數(shù)字量輸入/輸出的抗干擾措施光電隔離繼電器隔離繼電器隔離與光電耦合器雙重隔離當(dāng)前第32頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)模擬量的輸入/輸出A/D轉(zhuǎn)換通道的組成傳感器（Transducer）量程放大器（ScalingAmplifier）低通濾波器（Low-PassFilter）多路開關(guān)（Multiplexer）采樣-保持電路（Sample&Hold）當(dāng)前第33頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)模擬量的基本構(gòu)成

傳感器1傳感器2傳感器3放大放大放大低通濾波低通濾波低通濾波多路開關(guān)采樣保持A/D微機(jī)D/A模擬控制現(xiàn)場信號1現(xiàn)場信號2現(xiàn)場信號3當(dāng)前第34頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)分辨率精度轉(zhuǎn)換時(shí)間電源靈敏度量程輸出邏輯電平工作溫度范圍當(dāng)前第35頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)模擬量輸入的隔離措施變送器法飛躍電容法當(dāng)前第36頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)數(shù)字信號處理當(dāng)前第37頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)數(shù)字信號處理(a)輸入模擬信號波形(b)取樣量化信號(c)數(shù)字?jǐn)?shù)碼(d)輸入信號序列(e)輸出信號序列(f)輸出模擬信號當(dāng)前第38頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)總線模式串行總線：RS232、RS422、RS485現(xiàn)場總線：Canbus、Lonworks、F-NET、PROFIBUS以太網(wǎng)（Ethernet）傳輸介質(zhì)：雙絞線、光纖當(dāng)前第39頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)變電站綜合自動化系統(tǒng)基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡(luò)通信現(xiàn)場總線當(dāng)前第40頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)常見局域網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備OSI模型當(dāng)前第41頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)常見局域網(wǎng)拓?fù)渚W(wǎng)型（MESH）當(dāng)前第42頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)常見局域網(wǎng)拓?fù)湫切停⊿TAR）當(dāng)前第43頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)常見局域網(wǎng)拓?fù)錁湫停═REE）當(dāng)前第44頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)常見局域網(wǎng)拓?fù)淇偩€型（BUS）當(dāng)前第45頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)常見局域網(wǎng)拓?fù)洵h(huán)型（RING）Token-ring當(dāng)前第46頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中繼器（集線器）網(wǎng)橋（交換機(jī)）路由器網(wǎng)關(guān)當(dāng)前第47頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)OSI模型應(yīng)用層（Application—7)表示層（Presentation—6）會話層（Session—5）傳輸層（Transport—4）網(wǎng)絡(luò)層（Network—3）數(shù)據(jù)鏈路層（DataLink—2）物理層（Physical—1）當(dāng)前第48頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)通信基本概念通信方式同步方式傳輸方式傳輸介質(zhì)差錯(cuò)控制當(dāng)前第49頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)通信方式并行方式當(dāng)前第50頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)通信方式串行方式當(dāng)前第51頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)同步方式同步當(dāng)前第52頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)同步方式異步當(dāng)前第53頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)傳輸方式基帶傳輸載波傳輸寬帶網(wǎng)異步傳輸模式（ATM）當(dāng)前第54頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)傳輸介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纖無線通信當(dāng)前第55頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)差錯(cuò)控制糾錯(cuò)檢錯(cuò)奇偶校驗(yàn)循環(huán)冗余編碼（CRC）當(dāng)前第56頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)現(xiàn)場總線（Fieldbus）實(shí)時(shí)性強(qiáng)可靠性高多為短幀傳輸速率一般在幾kbps至10Mbps之間當(dāng)前第57頁\共有61頁\編于星期六\2點(diǎn)現(xiàn)場總線的技術(shù)特點(diǎn)系統(tǒng)的開放性互可操作性