变配电所监控技术

主要内容：1.变配电所监控技术及综合自动化系统2.配电网通讯技术3.RS485通讯接口技术及通讯特点4.生产调试时的安全注意事项5.电力系统用电安全1变配电所监控技术一、变配电所监控的基本概念变配电所的监控分就地监控和远方监控。远方监控在60年代初期就实现了，其采用设备是机电型继电保护装置和电子型远动装置，来实现远方对变配电所电气设备的监控，80年代初期才得到广泛的应用。常规变配电所的二次部分主要由继电保护、就地监控和远动装置组成。到了80年代，由于微处理器的普遍应用，这些装置都开始采用微机技术而成为微机继电保护装置、微机监控和微机远动装置。随着计算机技术的飞速发展，对变配电所的二次部分从技术和管理的综合化方面进行了全微机化的优化设计，形成了变配电所的综合自动化。变配电所综合自动化是将变配电所的二次设备(包括控制、信号、测量、保护、自动装置及远动装置等)利用计算机技术、通讯技术、经过功能组合和优化设计，对变配电所执行自动监视、测量、控制和调节的一种综合性的自动化系统。变配电所综合自动化具有功能综合化，操作、监视微机化，结构分布分层化，通信网络光纤化及运行管理智能化的特征。他的出现为变配电所的小型化、智能化、扩大监控范围及变配电所安全可靠、优质经济运行提供了现代化和基础保证。变配电所综合自动化是自动化技术在变配电所应用的一种集中体现，它可以收集到非常齐全的数据和信息，有强大的计算机计算能力和判断能力，还有巨大的数据储存能力，可以极为放你不地监视和控制变配电所的各种设备。实现综合自动化的变配电所可有人值班，也可以无人值班，但两者对综合自动化的要求有较大的差异。前者的服务对象是变配电所内的值班员，它以计算机的强大功能和人机系统的完备功能，非常及时地向值班员提供最详细的信息，提供运行参数的参照值，各项操作的参考性意见，为变配电所的安全经济运行提供有力的保证措施。变配电所综合自动化的最终目的是为了实现变配电所无人值班，实现“减人增效”，提高劳动生产率，促进变配电所的安全稳定运行，推动生产管理现代化。无人值班变配电所是指无固定值班人员在当地进行日常监视与操作的变配电所。对变配电所的操作和监视由远方调度中心来进行。建设无人值班变配电所必须提供变配电所的基础自动化水平，对于简单、单项的操作由基础自动化装置自动完成，而复杂和涉及系统运行的操作则由远方调度中心来控制。变配电所综合自动化是建立在以计算机监控系统为基础之上的，能对整个变配电所从负载的分配，主设备的工况监视，主变压器，无功补偿设备，电力线路的投、切操作，直到有载调压装置的调节的全过程进行自动控制，并能够快速地与调度中心进行实时数据通讯。变配电所综合自动化一般包括计算机监控系统、工业电视监控系统、消防计算机监控系统等子系统。二、变配电所监控系统的结构类型变配电所采用的计算机监控系统大体上可分为集中式计算机监控系统和分布式计算机监控系统。(一)集中式计算机监控系统的结构这种方案是按变配电所的规模配置相应容量、功能的微机保护装置和微机远动装置，他们安装在变配电所主控制室内。主变压器、各进出线路以及所内主要电气设备的运行参数通过电流互感器、电压互感器或变送器，经电缆传送到主控制室的微机保护装置和微机远动装置，经初步显示后送到前置机进行预处理，并与调度端的主计算机进行数据通讯。当底监控计算机完成显示、控制和制表打印功能。特点：能实时采集各主要设备的模拟量、脉冲量和开关量，并建立实时数据库，通过处理产生各种所需要的信息。系统信息集中处理，需敷设大量电缆，投资和工程量大。装置调试麻烦，维护工作量大，扩容灵活性较差。(二)分布式计算机监控系统的结构分布式计算机监控系统可以采用星形网络结构、总线形网络结构或环形网络结构，其特征是各种结构的网络都具有自治性、模块性和并形性。(1)不同电气设备均单独安装对应的微机保护装置和微型控制装置，其任一装置出现故障，均不会影响系统的正常运行;(2)系统为多CPU工作方式，各装置都具有一定数据处理能力，从而大大减轻了主控制机的负担;(3)系统扩充灵活、方便;(4)实时检测数据和保护信息分别存放在数据库中，调度中心直接从前置机中获取，为无人化建立了可靠的自动化监控系统;(5)系统自诊断能力强，能自动对系统内所有装置进行巡减，发现故障能自动检出，并加以隔离，可诊断到每块板;(6)具有事件顺序记录功能，分辨率可打1ms,为事故分析提供了有效的数据。三、变配电所计算机监控系统的主要功能变配电所的计算机监控系统应能对全所主要电气设备进行控制，对所有设备的运行情况进行全面监控，能准确可靠地接收和处理工业电视监视系统和消防计算机监控系统等的上送信息，并能够实现与上级调度中心之间的通信。(一)数据采集变配电所的数据采集量有开关量、模拟量、脉冲量及数字量。1.开关量主要指断路器和隔离开关状态，分接头的开关位置及一些信号量(电源消失、故障信号)等一些状态量的采集。2.模拟量、脉冲量主要指有功、无功功率、电流、电压等还有一些非电量模拟量，例如主变压器温度等。3.数字量主要指装置发送的数字信息，如微机测量装置的测量值，微机保护发送的定值，故障动作信息等。(二)数据处理(1)对主要设备功况参数巡回检测的数据进行实时数据库更新、越限复位检查。(2)对某些重要的模拟量(如变压器的温度)，除监视其数值外，还要监视其变化趋势，进行梯度值越限检查。(3)对全所主要设备的状态、继电保护动作状态以及各种事件和故障信号等开关量进行监视，通过定时扫查和中断响应两种方式记录的变化顺序和事件发生的时间，形成事件顺序记录，并按规定产生报警和报告。(4)在变配电所发生事故后，监控系统将组织与该事故相关的若干模拟量在事故前和事故后一段事件内的数值形成追忆记录，以供分析事故使用。(三)安全监控和实时报警监控系统通过人机接口向运行人员提供全所的运行情况，并产生报警，运行人员可通过人机接口对主要设备进行控制。1.控制与操作闭锁(1)所有的控制操作均能就地控制和远方控制，就地和远方切换相互闭锁，自动和手动相互闭锁。(2)操作管理权限分层(级)原则管理。监控系统必须设置专用密码的操作口令，使调度员，遥控、遥跳操作员，系统维护员和一般人员能够按权限分层(级)操作和控制。(3)对断路器、电动隔离开关进行分合控制，主变压器分接头开关调节，消弧线圈接头开关调节。(4)无功、电压控制。(5)直流母线电压控制。(6)继电保护投入或退出、保护定值切换等。(7)现场操作防误闭锁，其闭锁应满足“五防”要求：防止误合断路器;防止带负荷合隔离开关;防止带电挂(合)接地线(隔离开关);防止带接地线合断路器(隔离开关);防止误入带电间隔。2.实时报警当发生某些特定情况，如开关量变化、保护动作等，监控系统应实时报警;方式：驱动音响装置，在屏幕上推出画面、报警行、闪光装置、信息操作提示。(四)统计与制表在采集各设备的运行情况和参数的基础上，进一步完成统计制表等一些工作。建立全所运行日志及各种表，包括事故表、故障表、状态表等。对事故与操作次数的统计及跳合闸次数。(五)远动功能通过远动装置将所内主要设备的运行参数和有关信息实时传送到调度中心，并接受调度中心的命令控制和操作。远动功能主要是指遥测、遥信、遥调、遥控四遥功能。2.配电网的通信技术随着通信技术的发展，目前采用的通信手段有多种，但没有任何一种单一的通信手段能够全面满足各种规模的配电网自动化的需要，因此多种通信方式在配电网混合使用。现主要介绍以下三种方式：一、电力载波通信：传输介质：电力架空线路的某相导线传输原理及过程：将发送端的数据和远动信号经调制变换成适合电力线传输的高频信号，再经高频电缆，结合滤波器和耦合电容器送到电力线上传输。在接收端再将传输的信号经过耦合电容，结合滤波器、高频电缆进入电力线载波终端设备，再由相应频带的收信滤波器取出高频信号，通过解调还原为送端的远动和数据信号。特点：此种通讯方式不用单独架设和维护线路而且架空电力线路结构牢固、运行可靠、使用方便尤其现在电力线载波终端设备一般都具有远动和电话复用功能，技术成熟可靠二、音频电缆通信：传输介质：邮电部门的电话电缆，或自行架设专线。传输原理及过程：可直接通过调制解调器将变配电所的远动装置或数据传送装置与调度控制中心计算机系统连接起来。特点：构成简单，具有较高的抗干扰和稳定性但费用较高，且线路的维护比较困难一般应用于调度或控制中心距离较近的无人值班变电所。三、光纤通信：传输介质：光导纤维传输原理及过程：在发送端直接把远动和数据信号调制在光波上通过光纤传送到接收端，接收端直接用光检测器将光信号还原为电信号特点：1.输入与输出之间电隔离，不怕电磁干扰;2.传输频带很宽，通信容量大，功能价格高;3.传输衰耗小，适合长距离传输;4.体积小，质量轻，可绕性强，安装维护方便简单;5.抗腐蚀，抗酸碱，且光纤可直接埋于地下。以上几种通信方式都有各自的优、缺点，变配电所应根据实际情况和重要性确定采用某单一通信方式或组合通信方式。3.RS485通讯接口技术及通讯特点综合自动化和计算机监控技术的基础就是计算机，因为信息的采集和控制信息的发送都是计算机完成的，而计算机(微机)的核心就是CPU(中央处理器)，主要完成信息的处理。CPU同样要与外部设备、存储器连接和进行数据交换，这些就是通过接口设备来实现的。前者称为I/O接口，后者称为存储器接口。I/O接口又可分为并行接口、串行接口等。一、并行接口并行接口是指8位数据同时通过并行线进行传送。特点：速断快;但传送的线路长度不能太长，因为长度越长，干扰就会增加，容易出错。二、串行接口串行接口是指数据和控制信息是一位一位串行的传送。特点：传送速度慢一些，但它的传送距离比并口要长。因此适合长距离传输。三、RS485串行通讯时，要求双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便的连接起来进行通讯。RS485是一种串行数据接口的标准，它只对接口的电气特性作出规定，不涉及接插件、电缆或协议。采用差分传输模式，也称为平衡传输。特点：1.电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+(2～6)V表示。逻辑“0”以两线间的电压差为-(2～6)V表示。2.最高传输速率为10Mbps。3.最大传输距离1200多m，实际上可达3000m。随着距离的增加，传输速率会降低。4.RS485接口在总线上允许连接多个收发器(32)，这样用户可利用单一的RS485接口方便的建立网络。5.抗噪声干扰性强。4.生产调试时的安全事项一、人员安全：1.安全使用烙铁。在进行印制板或导线的焊接时，一定不要使正处于高温的烙铁头烫伤自己。而且在进行焊接时，需要将烙铁头上的锡甩去时，一定要注意不要甩到自己其他人身上。2.在调试台上调试或做试验时，如果需要用调压器加入交流电压时，为确保人身安全，一定要按下列步骤进行：(1)将调压器调至0V;(2)将调压器的电压输出线(首端套有线夹)夹住所要试验的电压输入端子;(3)将调压器的电源输入端(带有电源插头)接通电源;(4)调节调压器至所需要的电压值。在电压试验完毕之后，为确保设备和人身的安全，一定再按下列步骤进行：(1)将调压器调至0V;(2)断开调压器的电源;(3)将调压器的电压输出线从所要试验的电压输入端子上移去。3.在调试台上调试或做试验时，如果用调压器加入交流电压时，看到调压器出现了“冒烟”现象且伴随有异味，一定要迅速切断调压器的电源输入线或者迅速将调压器调至0V。禁止用手移去带线夹的电压输出线，以免造成人身触电事故。然后检查调压器是否已被损坏。4.在调试保护装置时，装置上电后，出现以下几种情况：(1)闻到异味或刺激性气味;(2)正在调试的印制板上出现了“冒烟”现象，即某个元器件正处于积聚发热状态;(3)电源指示灯闪亮且亮度微弱或不亮;(4)某