变电站监控系统(四方)

变电站综合自动化技术（变电站监控系统）刘慧海内容纲要1、综合自动化的有关基本概念，基本结构及功能介绍2、国内典型500kV综合自动化变电站特点分析3、变电站综合自动化系统的数据通信及网络通信4、变电站监控系统装置介绍5、变电站监控系统设备的试验、维护及注意事项1、综合自动化的有关基本概念，基本结构及功能介绍基本概念变电站自动化（计算机技术＋变电站系统或设备）||（通信和网络技术＋变电站系统或设备）||（其它各种新技术＋变电站系统或设备）＝变电站自动化变电站自动化是基于微机的变电站二次系统或设备变电站综合自动化变电站综合自动化系统是将变电站的二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装置、远动等）利用计算机技术、现代通信技术，通过功能组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控制和调整的一种综合性的自动化系统特点：功能综合化；设备、操作、监视微机化；结构分层分布化；通信网络化光纤化；运行管理智能化控制测量信号保护自动装置远动常规站把手光字牌指示仪表独立远切装置RTU综自站计算机+测控单元具备通信能力安稳装置测控单元+远动主机定值,采样值修改定值投退压板四遥遥测，又称远程测量，是指运用远程通信技术传送被测参量的测量值遥信，又称远程信号，是对状态信息的远程监视遥控，又称远程切换，是指对具有两个确定状态的运行设备所进行的远程操作遥调，又称远程整定，是指对具有不少于两个设定值的设备进行远程操作事件顺序记录SOE按照时间顺序记录事故、故障和异常的发生情况对远动主站而言，事件顺序记录特指保护跳闸及其相关信息由于对时的原因，事件顺序记录在站内应用较好，但站间的应用效果很差事故追忆记录断路器事故跳闸前后一段时间内模拟量的有效值变化过程有的系统可以每周波记录一次有效值；有的系统等间隔记录一次有效值由于CT饱和特性的限制，事故追忆仅仅具有参考价值故障录波记录断路器事故跳闸前后一段时间内电压、电流、频率等模拟量的故障波形（动态）RTU在发电厂、变电所内按远动规约完成远动数据采集、处理、发送、接收以及输出执行等功能的设备称为远动终端（RemoteTerminalUnit，即RTU）VQC电压无功控制实现变电站或局部电网的补偿设备自动投切或调整，以及变压器分接头的自动调整监控系统按站级与间隔级两个控制层构成。站级控制层布置在变电所主控制楼内计算机室及主控制室。在主控制室配置两台主计算机兼做操作员工作站及一台微机五防PC机，两台主机平行运行，互为热备用，运行人员通过操作员工作站对变电所全部一次设备及二次设备进行监视、测量、记录并处理各种信息，并对变电所的主要电气设备实现远方控制。运行人员可通过微机五防PC机进行防误模拟操作。综自系统基本配置、结构在计算机室配置1台工程师工作站、2台数据处理和通信装置及公共系统接口机1台。工程师工作站用于整个监控系统的维护和管理等。南阳站本期配置：两台64位系统服务器，两台64位操作员站，一台远动工作站，一台64位五防工作站，一台64位工程师站，一台64位仿真培训工作站。站级控制层的各设备之间通过以太网进行通讯，以太网采用冗余结构。间隔级控制层由按电气单元组屏的测控部件组成，具有交流采样、测量、防误闭锁、同期检测、就地断路器紧急操作和主接线状态及测量数字显示等功能，并按照电气单元配置分别布置在1000KV保护小室、所用变小室内。南阳站本期测控装置配置为：1000KV保护小室分1000KV断路器测控装置、1000KV线路测控装置、1000KV线路电抗器测控装置、1000KV公用测控装置。所用变小室包含35KV和0.4KV测控装置。综自系统基本功能通过I/O数据采集单元实时采集来自生产过程的模拟量、数字量、脉冲量及温度量等输入量数据处理功能画面显示记录和打印功能管理功能时钟同步与保护设备的数字接口监控系统的自诊断和自恢复报警处理操作功能控制功能同期检测及操作防误操作计算机通信网接口维护功能2、国内典型500kV综合自动化系统特点分析变电站自动化系统的技术特点：(在技术、设备没有大的发展情况下，各厂家趋于统一)•面向间隔的分层分布式结构（两层设备）•后台硬件异构平台（64位机和32位机）•混合操作系统平台（WINDOWS和UNIX)•站控层五防与间隔五防互补的五防体系•抗干扰性能优越的可配置的测控装置•面向间隔的数据库三种方案的共同要求测控单元出以太网，数据不经转换直接送到远动主机和当地监控主机。操作员站和服务器可以分开布置，也可以合并运行。分开布置时，服务器放置在计算机室内。间隔层和变电站层分别组成以太网，各间隔层以太网与变电站层以太网通过光纤连接服务器B操作员工作站A操作员工作站B服务器A五防工作站远动工作站B远动工作站A双moden双通道CISCOSYSTEMS保护信息子站路由器A网B网调度模拟通道调度数字通道录波网主控室计算机室以一个小间为例500KV变电站综合自动化系统网络图一A网B网工程师工作站光纤盒光纤盒光纤盒光纤盒保护集中录波器测控模块间隔层1号打印机2号打印机3号打印机GPS时钟同步分屏4号打印机GPS时钟同步主屏光纤盒光纤盒同步卫星时钟保护保护管理机光纤盒光纤盒录波网RS232/485/LON等交换机公用设备接口：电度、UPS,火灾报警、消防等。。。以太网通讯接口装置方案一优点1.保护子站与监控系统共网，录波单独组网，网络信息共享，网络结构最简单，造价最低。2.监控系统对保护软压板、定值等操作比较容易支持，中间环节少。3.保护子站和监控系统适宜一个厂家完成，信息接口简单，方便工程实施和售后服务。缺点1.保护子站和监控系统不分开，不适用于由不同厂家来完成监控系统和保护子站的情况。2.保护信息和监控信息共网，需协调好实时信息和非实时信息的关系，以免影响整个系统的性能。服务器B操作员工作站A操作员工作站B服务器A五防工作站远动工作站B远动工作站A双moden双通道CISCOSYSTEMS保护信息子站路由器监控A网监控B网调度模拟通道调度数字通道保护网主控室计算机室以一个小间为例500KV变电站综合自动化系统网络图二监控A网监控B网工程师工作站光纤盒光纤盒光纤盒光纤盒保护集中录波器测控模块间隔层1号打印机2号打印机3号打印机GPS时钟同步分屏4号打印机GPS时钟同步主屏光纤盒光纤盒同步卫星时钟保护保护管理机实时网段非实时网段光纤盒光纤盒录波网RS232/485/LON等交换机公用设备接口：电度、UPS,火灾报警、消防等。。。以太网通讯接口装置录波网保护网光纤盒光纤盒方案二优点1、保护和录波单独组网，监控单独组双网，实时网段和非实时网段分离。2、无论是从网络结构上，还是从软件功能上，保护子站和监控系统分离彻底。3、监控系统对软压板、定值等操作比较容易支持，中间环节少。4、适用于监控系统和保护子站分期实施的情况。缺点1、对保护/保护管理机的要求高，需要其具备足够的以太网通讯接口（两个监控接口，一个保护接口）。2、对于监控系统和保护子站分期实施的情况，如果前期规划不周全，可能需要分别配置保护管理机，造价高，并且带来管理上的难度。服务器B操作员工作站A操作员工作站B服务器A五防工作站远动工作站B远动工作站A双moden双通道CISCOSYSTEMS保护信息子站路由器监控A网监控B网调度模拟通道调度数字通道保护网主控室计算机室以一个小间为例500KV变电站综合自动化系统网络图三监控A网监控B网保护网工程师工作站光纤盒光纤盒光纤盒光纤盒保护集中录波器测控模块间隔层1号打印机2号打印机3号打印机GPS时钟同步分屏4号打印机GPS时钟同步主屏光纤盒光纤盒同步卫星时钟保护保护管理机实时网段非实时网段光纤盒光纤盒RS232/485/LON等交换机CISCOSYSTEMS防火墙通讯接口装置公用设备接口：电度、UPS,火灾报警、消防等。。。以太网录波网录波网光纤盒光纤盒方案三优点1、保护和录波单独组网，监控单独组网，实时网段和非实时网段分离。2、当地监控从保护子站获取其过滤和加工后的保护数据如保护动作信号、故障简报等，当地监控处理信息比较简单。缺点1、监控网与保护网必须连接，且需通过防火墙，网络结构复杂。2、对保护软压板等操作需从保护子站进行，或者需要当地监控软件与保护子站软件配合进行，机制比较复杂。3、监控系统的保护数据来源于保护子站，在保护子站失效的情况下，监控系统无法监视保护信息。为增强可靠性，在此方案中建议增加保护动作信号的硬节点到测控模块。以太网1以太网2监控网1监控网2操作员站1五防主机IEC103,DNP,MODBUS外厂家保护保护网关CSC系列线路保护远动1HV/EHV测控装置卫星SPDNet/载波线路/微波线路GPS接收装置调度中心CSC系列母线保护操作员站2MV/LV测控装置LV保护测控装置远动2串口分脉冲/秒脉冲/IRIG-B维护工程师站220kV及以上高集成化典型结构3、变电站综合自动化系统的数据通信及网络通信一、变电站内的信息传输内容间隔层设备大多需要从现场一次设备的电压和电流互感器采集正常情况和事故情况下的电压值和电流值，采集设备的状态信息和故障诊断信息，这些信息主要是：断路器、隔离开关位置、变压器的分接头位置，变压器、互感器、避雷器的诊断信息以及断路器操作信息。1、现场一次设备与间隔层间的信息传输3、间隔层与变电站层的信息（1）测量及状态信息（2）操作信息（3）参数信息，微机保护和自动装置的整定值等。2、间隔层的信息交换这类信息有如测量数据、断路器状态、器件的运行状态、同步采样信息等。二、综合自动化系统与控制中心的通信内容综合自动化系统前置机或通信控制机具有执行远动功能，会把变电站内所相关信息传送控制中心，同时能接收上级调度数据和控制命令。变电站向控制中心传送的信息通常称为“上行信息”；而由控制中心向变电站发送的信息，常称为“下行信息”。综合自动化系统的通信网络计算机局部网络（LocalAreaNetworks，简写LAN），简称局域网，是计算机技术急剧发展的新领域。它是把多台小型、微型计算机以及外围设备用通信线路互连起来，并按照网络通信协议实现通信的系统。构成局域网的四大因素是网络的拓扑结构和传输介质、传输控制和通信方式1、局域网的拓扑结构（A）星型星型网络结构简单，任何一个非中心节点故障对整个系统影响不大。但中心节点故障时会使全系统瘫痪。为了保证系统工作可靠，中心节点可设置备份。在电力系统中，采用循环式规约的远动系统中，其调度端同各厂、站端的通信拓扑结构就是星型结构。（B）总线型采用总线方式时增加或减少用户比较方便。某一节点故障时不会影响系统其他部分工作。但如总线故障，就会导致全系统失效。（C）环型由于环型网的各个节点在环中串接，因而任何一个节点故障，都会导致整个环的通信中断。局域网可采用双绞线、同轴电缆或光纤等作为传输信道，也可采用无线信道。2、局域网的传输信道3、常用的局域网——以太网以太网是采用总线型拓扑结构。它是一种局部通信网，通常在线路半径1-10km中等规模的范围内使用，为单一组织或单位的非公用网，网中的传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤等。它的特点是：信道带宽较宽；传输速率可达10-100mbit/s，误码率很低；具有高度的扩充灵活性和互联性；建设成本低，见效快。常规光纤以太网技术双光纤自愈环网以太网技术现场总线简介现场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制设备连接成的网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场设备与远程计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。几种有影响的现场总线有：基金会现场总线（FF，FoundationFieldbus），是现场总线基金会在1994年9月开发出的国际上统一的总线协议；Lon