综合自动化系统（PDF74页）

1综合自动化系统2综合自动化系统主要内容◆综合自动化系统构成与主要功能◆所内通信◆综合自动化系统的试验和检修◆相关标准3一、综合自动化系统发展概况①继电器保护＋RTU¾继电器完成保护功能，保护动作后给出节点信息¾RTU完成测量、控制功能等传统四遥功能（遥测、遥信、遥控、遥调）1.发展概况4②微机保护＋RTU¾微机保护装置完成保护功能¾RTU完成四遥功能（遥测、遥信、遥控、遥调）¾RTU采集保护动作节点信息或与保护装置通信获取保护动作报告5③传统自动化系统的缺陷◆安全性、可靠性不高◆占地面积大，增加了投资◆维护工作量大，设备可靠性差④变电站综合自动化系统¾保护、测量、控制功能综合考虑，功能分布式配置，通过网络组成整体¾传统RTU转变为通信单元，通过通信而不是节点采集来收集变电所的运行状态，四遥功能下放到保护装置¾利用计算机的强大功能取代中央信号盘实现当地监控功能¾故障记录功能，记录保护动作前、后的有关故障信息，以利于分析故障6调度端以太网通信管理机交换机远动管理机视频监控单元主保护后备保护主变测控主保护后备保护主变测控保护测控保护测控保护测控测控牵引变电所当地监控视频通信单元1＃主变2＃主变馈线并补动力变交直流GPS间隔层通信网络通用测控二、综合自动化系统的构成⒈系统构成7⑴变电所层①当地监控单元当地监控功能、系统维护功能、实时及报表打印功能　②远动通信单元⑵间隔层①牵引主变压器单元保护功能、测量功能、控制功能、录波功能、备用电源自投功能②馈线单元保护功能、测量功能、控制功能、录波功能、故障测距功能③并补单元保护功能、测量功能、控制功能、录波功能8⒉综合自动化系统的特点◆功能综合化◆分层分布化结构◆操作监视屏幕化◆运行管理智能化◆通信手段多元化◆测量显示数字化⒊综合自动化系统的优点◆提高牵引变电所的安全、可靠运行水平◆提高牵引供电系统的运行管理水平◆降低造价，减少总投资◆促进无人值班变电所管理模式的实行9四、综合自动化系统的应用模式⒈分散式无人值守模式调度端视频监控交直流防灾保护测控保护测控保护测控保护测控保护测控保护测控1＃主变高压设备2＃主变高压设备控制室高压室间隔层通信网络室外保护测控设备室外高压电器设备牵引变电所馈线1馈线2并补1并补2动力变馈线n主保护后备保护主变测控主保护后备保护主变测控2＃主变1＃主变10⒉集中式有人值班模式控制室高压室高压电气设备间隔层通信网络调度端视频盘当地监控盘1＃主变盘并补盘馈线盘2＃主变盘计量盘交流盘直流盘牵引变电所11⒊集中式无人值守模式间隔层通信网络高压室室外高压电气设备调度端牵引变电所视频盘当地监控盘1＃主变盘并补盘馈线盘2＃主变盘计量盘交流盘直流盘12五、当地监控系统1.1.构成构成①①当地监控主机当地监控主机采用工业控制用计算机，通过网络适配器与计算机网络相采用工业控制用计算机，通过网络适配器与计算机网络相联，并配置操作、显示用的人机接口设备：彩色显示器及键盘、联，并配置操作、显示用的人机接口设备：彩色显示器及键盘、鼠标鼠标。。②②打印机打印机◆◆实时打印，比如遥信实时打印，比如遥信变位、遥测量越限、遥变位、遥测量越限、遥控操作等。控操作等。◆◆报表和曲线打印报表和曲线打印◆◆画面拷屏功能画面拷屏功能132.主要功能◆实时显示一次设备的运行状态；◆主接线图的带电自动推导功能，更直观准确的显示供电状态；◆实时报警，具备报警分类过滤和报警确认；◆遥控、遥调、复归、人工置数等功能；◆保护装置维护功能；◆显示详细的故障动作信息；◆历史报警查询和数据报表统计功能；◆图形浏览功能，包括电气主接线图、地理图、遥测遥信一栏表等；14主控程序界面：功能菜单：153.当地监控子系统变电所主接线图16遥测：17遥控：18其它功能：◆程控◆总召◆召电度◆消闪◆实时曲线装置状态监视：194.工程师站子系统定值管理：20遥测：遥信：21遥控：22故障报告查询：23故障波形：24事件报告：25自检报告：265.报表管理◆日负荷报表：最大值，最小值，日平均值。◆小时负荷报表：最大值，最小值，小时平均值，整点值。◆日统计报表：最大值，最小值，日平均值。◆月统计报表：最大值，最小值，月平均值。◆年统计报表：最大值，最小值，年平均值。◆小时电度报表：日期、读数、电度。◆历史曲线：统计显示一组遥测量在某个历史时间段的曲线变化信息。27遥测月报表：负荷日报表：28六、所内通信⒈LON现场总线⑴主要特点◆支持多种通信介质，包括：双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等；◆采用长帧结构，一帧最大数据228个字节；◆寻址能力强，LonTalk寻址体系由域、子网、节点三级构成，节点还可编成组。采用域/子网/组/节点的编址方式，组网方式灵活一个域的最大节点数＝255（子网数）x127（节点数）=3238529PRINTHELPALPHASHIFTENTERRUNDGERFIAJBKCL7M8N9ODGDGDGDGT3U0V.WXYZTAB%UTILIZATIONHUB/MAUNIC2BNC4Mb/s通用通信装置PRINTHELPALPHASHIFTENTERRUNDGERFIAJBKCL7M8N9ODGDGDGDGT3U0V.WXYZTAB%UTILIZATIONHUB/MAUNIC2BNC4Mb/s间隔层保护测控装置LonWorks光纤双环自愈环网通信管理机通信管理机以太网交换机远动管理机MIS通信管理机当地监控系统。。。调度中心牵引供电运营管理系统变电站层间隔层其他智能IEDGPS工具软件⑵光纤双环自愈LON现场总线网络30①远动管理机◆收集间隔层装置的信息，并上送调度系统；◆转发调度系统的控制命令等②MIS管理机主要功能：收集间隔层装置的信息，将这些信息实时上送到牵引供电运营管理系统③通信管理机◆采用双机热备的方式进行工作◆收集间隔层信息并上送到变电站层◆将变电站层的命令发送到间隔层装置④间隔层采用光纤双环自愈环网，某一节点的损坏不会影响其他节点的通信，同时相邻节点会给出报警信息31⒉CAN总线主要特点:◆CAN总线为多主工作方式任一节点可在任意时刻主动向其他节点发送信息。它采用总线仲裁技术，当网络出现冲突时，优先级高的节点可继续传输数据，优先级低的节点则主动停止传输，从而避免了总线冲突。◆CAN总线的信号传输采用短帧结构每帧有效字节数为8个，传输时间短，受干扰的概率低，当节点严重错误时，具有自动关闭的功能以切断该节点和总线的联系，使总线上其他节点的通信不受影响，具有较强的抗干扰能力。存在的问题是对大容量的综合自动化监控信息，必须进行多包传输才能完成。◆CAN总线上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个32PRINTHELPALPHASHIFTENTERRUNDGERFIAJBKCL7M8N9ODGDGDGDGT3U0V.WXYZTAB%UTILIZATIONHUB/MAUNIC2BNC4Mb/s通用通信装置PRINTHELPALPHASHIFTENTERRUNDGERFIAJBKCL7M8N9ODGDGDGDGT3U0V.WXYZTAB%UTILIZATIONHUB/MAUNIC2BNC4Mb/s间隔层保护测控装置以太网光纤双环自愈环网以太网远动管理机MIS通信管理机当地监控系统。。。调度中心牵引供电运营管理系统变电站层间隔层其他智能IEDGPS光纤接入以太网交换机工具软件⒊工业以太网⑴光纤双环自愈以太网系统结构33①保护、测控装置的以太网通信速率为10M，远远大于LonWorks总线的1.25M的速度。②现场总线通信网络采用的是IEC60870-5-103规约的查询方式进行通信，而以太网通信网络采用IEC60870-104规约的主动上送方式，采用TCP协议保证传输的可靠性。34⒋综合自动化系统中的通信协议◆103协议，按照查询方式◆104协议，主动上送系统目标：“互连、互换、互操作”采用“IEC60870-5-103继电保护设备信息接口配套标准”35103规约存在的问题¾定义的信息少，不能满足微机保护装置上送的丰富信息的需要¾厂家对协议进行扩展，造成互连和互操作性困难¾系统扩展和升级困难，用户维护不便¾不能适应过程层的发展要求综合自动系统的发展趋势基于IEC61850的全数字化综合自动化系统，主要特点：◆100M工业以太网◆智能化的一次设备◆网络化的二次设备36七、基于IEC61850的变电站自动化系统1.基本概念（1）功能定义：由变电站自动化系统执行的任务称之为功能。包括控制、监视、保护、系统维护、系统配置以及通信等。构成：功能是由交换信息的最小功能单位，即逻辑节点构成。（2）逻辑节点定义：逻辑节点（LogivalNode,LN）是IEC61850中用来交换数据的功能的最小单位，逻辑节点代表物理设备（PD）内的某项功能，执行这一功能的某些操作。构成：逻辑节点是一个由数据和方法定义的对象。（3）物理设备和逻辑设备物理设备（PD）：自动化系统中的智能电子设备（IED）,能够接收或发送数据，完成一组特定的功能或子功能。逻辑设备（LD）：是一种虚拟设备，为了通信目的而聚集相关的逻辑节点和数据。一个PD可以映射为一个或多个LD。37功能、LN、PD之间的关系：◆逻辑连接LC逻辑节点之间的通信连接◆物理连接物理装置之间的通信连接382.IEC61850的特点（1）功能分层主要功能：◆系统支持功能·网络管理·时间同步·物理装置自检◆系统配置或维护功能·配置管理·系统安全管理◆运行或控制功能·控制·告警管理·事件（管理和）记录·数据检索·扰动/故障记录检索◆就地过程自动化功能·保护功能·间隔联锁·测量、计量和电能质量监视◆分布自动化支持功能：·全站范围联锁◆分布过程自动化功能：·断路器失灵·负荷减载·负荷恢复·电压无功控制·馈线切换和变压器转供39功能接口：IF1：间隔层和变电站层之间保护数据交换；IF2：间隔层与远方保护（不在本标准范围）之间保护数据交换；IF3：间隔层内数据交换；IF4：过程层和间隔层之间电压互感器PT和电流互感器CT瞬时数据交换（尤其是采样）；IF5：过程层和间隔层之间控制数据交换；IF6：间隔和变电站层之间控制数据交换；IF7：变电站层与远方工程师办公地数据交换；IF8：间隔之间直接数据交换，尤其是象联锁这样快速功能；IF9：变电站层内数据交换；40逻辑节点（LN）分类：◆保护逻辑节点保护:距离保护PDIS保护相关:自动重合闸RREC、故障定位RFLO◆监视控制逻辑节点控制：开关控制器CSWI（控制由XCBR和XSWI说明的任意装置）接口、日志和存档：操作员接口IHMI（间隔层当地控制、变电站层控制）自动过程控制：自动分接头控制ATCC、自动电压控制AVCO计量和测量：测量MMXU、谐波（电能质量）MHAI◆物理装置：LLN0◆一次设备相关逻辑节点开关装置：断路器XCBR、开关（负荷开关、隔离刀闸、接地刀闸、高速接地刀闸）XSWI仪用互感器：电流互感器TCTR、电压互感器TVTR………..41用LN构成IED：◆保护功能：过电流保护和距离保护；◆逻辑节点：PTOC(定时过流保护)、PDIS(距离保护)、PTRC(跳闸调理)、XCBR（断路器）方式1：两种保护功能在一个IED实现，IED和断路器用电缆连接。方式2：两种保护功能在一个IED实现，IED通过网络向断路器传送跳闸报文。方式3：在两个IED内分别实现不同保护功能，同时处理同一个故障，独立地通过网络向断路器LN(XCBR)传送跳闸报文。42（2）面向对象建模433）保护与合并单元模拟量合并单元智能终端SVGOOSE1）保护与监控主机保护动作信息/异常告警信息定值信息/录波信息等2）保护与智能终端采样值信息（SV）状态信息（GOOSE）开关量监控主机MMSMMS三类服务模型：MMS、GOOSE和SV443.智能化的一次设备具备通信能力的智能化一次设备（或其智能控制部件、智能组件）¾ECT、EVT¾智能断路器¾集成型智能开关设备45（1）智能开关技术定义：配有电子设备、数字通信接口、传感器和执行器，不但具有分合闸基本功能，而且