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2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室第5章配电SCADA系统的组织5.1配电SCADA系统组织的基本方式馈线自动化与配网进线监视、变电站自动化等一起构成一体化的配电SCADA系统;构造配电SCADA系统应进行的工作:1)10kV线路的分段、联络开关能具备电动分合闸,并分别装设FTU单元;2)10kV配变应装设TTU单元;3)开闭所与配电变电站内应装设RTU,或微机综合保护测控装置;4)10kV进线监控由地调或区调转发;5)市区供电局设置基于计算机网络的配电SCADA系统;6)合理选择通信方式,满足实时性数据传输的要求;7)对分散的测控点,可设置区域工作站。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室配电SCADA系统的体系结构图形站A通道切换服务器前置机2前置机1数据处理机图形站BBBBCBBB配电SCADALAN主干通道次主干通道一般通道DDDDA-二次集结区域站B-一次集结区域站D-柱上开关FTUC-开闭所RTU2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室5.2配电SCADA系统的功能与特点DMS的SCADA系统特点:1)系统采用开放式平台组成,具有方便灵活的图形界面,使用多窗口技术显示各种图形;2)可接收GIS的地理图形数据,组成SCADA地理接线图;3)具有网络拓扑分析能力,采用不同颜色和图标以区分线路是否带电、是否接地;4)支持变电站综合自动化系统,实现保护投切和监视、保护定值选择及故障录波、测距数据的收集等功能。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室配电SCADA功能(1)数据采集:遥测、遥信,根据RTU等采集信息,在屏幕上以图形、列表等方式显示电网运行工况。报警(Alarm):设备过负荷、越限、断路器事故跳闸时发出警报(预警、告警)。事件顺序记录SOE扰动后追忆PDR(PostDisturbanceReview):记录事故前后一段时间间隔的重要实时数据。远方控制和远方调整计算(Calculation)趋势曲线(Trend)和棒图(Bargraph)2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室配电SCADA功能(2)历史数据存储(History)和制表打印(Report)事件记录(EventLog)时钟(Clock)模拟盘接口(MapboardInterface)支持无人值班的变电站综合自动化动态线路着色地理接线图:通过GIS系统为SCADA系统提供作为背景画面的地理图。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室SCADA采集信息显示例子-厂站单线图2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室SCADA采集信息显示例子-厂站单线图部分放大2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室SCADA采集信息显示例子-棒图适合显示机组出力,电压等数据。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室SCADA采集信息显示例子-曲线适合显示某个量的变化趋势,如系统负荷、频率、电压等。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室1.汉中市配电SCADA系统配电网分布比较集中,采用分层集结站点多,将分散的测控点先集结成若干个点,再上传。根据地理分布,划分为4个区域。测控点到区域站:屏蔽双绞线(必要时加中继)区域站包括:FTU、TTU区域工作站,3个在110KV站内,可借助原有的数据传输通道。1个在市区电业局,屏蔽双绞线5.3典型配电SCADA系统的组织2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室配电开闭所:与控制中心采用屏蔽双绞线加中继小区变、箱变、配变:公用电话网用户:具有远方抄表功能的电度表,低压配电线载波通信到配变2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室2.银川城区配电SCADA系统系统特点:1)设置区域工作站,适应分散用户测控的要求;2)通信主干道采用无线扩频方式,速率1200bps;3)分散站点与区域站间用RS485通信方式(距离小于2km),采用屏蔽双绞线,通信速率600~1200bps;4)FTU电源通过专设的两路低压(400V)线路供电;5)UPS备用供电:配网控制中心SCADA系统(备用16h)、区域工作站(备用4h);6)开闭所与小区变RTU(TTU)采用双路低压供电。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室3.宝鸡市区配电SCADA系统系统特点:1)市区主要变电站(110kV)与市供电局间通信主干道采用光纤网,市局与各供电分局间也设置光纤通信;2)主变电站与区域工作站间、区域工作站与分散站点(FTU、TTU等)间用载波通信方式;3)柱上开关操作电源取自馈线电源,FTU工作电源采用蓄电池。其他特点与银川SCADA系统类同。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室4.石家庄电业局配电SCADA系统石家庄市区配电网面积大、测控点分散,故采用无线电台和有线通信结合的通信方式。系统特点:1)配电控制中心与区域工作站、开闭所间采用无线通信;2)区域站与FTU间采用基于LONWORK现场数据总线的全双工通信方式;3)区域站与TTU间采用RS-485通信方式。其他特点与前述SCADA系统类同。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室Motorola公司的几个SCADA系统2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室第6章远方抄表与电能计费系统6.1电能表的发展和现状电能表发展过程:机械式电能表机械电子式电能表电子式电能表。机械式电能表:通过电磁感应驱动机械转动,机械表盘转动圈数反映了用户用电量;可靠性高,抗干扰性好,但测量精度不高,功能单一。电子式电能表:测量精度高、性能稳定、功耗低、体积小、功能丰富。机械电子式电能表:在机械式电能表基础上加入电子线路,性能介于上述两者间。电子式电能表优点多,是一种应用趋势。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室6.2电子式电能表类型:热电转换型、模拟乘法器型、数字乘法器型,其中数字乘法器型最适合于远方抄表技术。热电转换型:通过热电转换电路,使热电偶输出与平均功率成正比。模拟乘法器型:包括分割乘法器、跨导型乘法器、霍尔效应乘法器。通过对电流、电压进行脉宽、幅度调制,或通过模拟乘法器实现。数字乘法器型:以微处理器为核心,由A/D对输入电流、电压进行交流采样和数字处理,功能多。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室6.3多功能电子式电能表1.多功能电子式电能表功能1)用电计测功能:包括累计计量(WP、WQ、WS)和实时计量(I、U、P、Q、S、f)。2)监视功能:用电最大需量、防窃电监视,缺相、断电指示、恢复供电时间记录、电压异常报警。3)控制功能:复费率分时计费的时段控制。4)管理功能:时段/费率计费管理、抄表及组网管理、负荷管理。5)存贮功能:实现对参数、事件的记录存贮。6)自恢复和自检测功能:看门狗电路、硬件自检测实现。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室2.多功能电能表的电源电源形式:交流电源、表内电池(一般在停电时使用)。1)交流电源将50Hz交流电变换成表内电子电路所需的直流低电压(一般5伏),几种变换方式:(1)变压器降压直接整流供电方式;(2)电阻或电容降压方式;(3)开关电源方式;(4)变压器降压加线性稳压电源。2)电池:掉电期间充当电能表的电源,以维持时钟及RAM中的数据,可选镉镍、锂可充电电池。3)电源切换:掉电后,电源电压下降至某一值时,掉电检测电路动作,使电源切换到表内电池。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室6.4抄表技术综述1.抄表计费的几种方式1)手工抄表;2)本地自动抄表;3)移动式自动抄表;4)预付费电能计费;5)远程自动抄表。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室2.预付费电能计费方式需借助于预付费电能表的使用来实现。预付费电能表方式:1)投币式;2)磁卡式;3)IC卡式(IntegratedCircuitCard)。磁卡、IC卡预付费以卡上携带电量为基准,实施对用电的自动控制,变人工抄表收费为用户买电插卡用电,避免了收电费难现象,但用户与用电管理部门仍是隔离的,管理部门无法对用户及电能表本身实施实时监测与管理。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室6.5采用IC卡电能表的预付费系统1.IC卡电能表的组成IC卡预付费复费率电能表原理框图电能采集部分完成电度采集与脉冲转换,微处理器完成脉冲计数,并与存入的IC卡电量信息比较,剩余电量不足时发报警,为零时由漏电保安器跳闸。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室IC卡的组成组成:CPU、工作缓冲器RAM、程序存储器ROM、数据存储器E2PROM、通信单元(实现卡与外部读写装置的串行异步通信)。IC卡功能:IC卡预付电费;分时(峰、谷、平时段)计量有功、无功电度并计费;分时计量有功、无功最大需求量;功率因数测量;提醒与跳闸;防窃电。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室2.预付费电能管理系统售电终端功能:日常售电、用户查询、系统管理、打印制表。存在问题:预付费电能表仍有很多弊端,近年来国内外采用一种新技术--远程自动抄表技术,可大大减少抄表工作量,实现抄表时刻的一致性,按需随时抄读,为实行分时电价、线损分析、电量分析等提供可靠的数字依据。中央级售电终端地区级售电终端地区级售电终端售电管理系统计算机网络2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室6.6自动抄表技术一.本地自动抄表技术采用携带方便、操作简单可靠的抄表微机来自动完成抄表编程工作。实现方法:以红外线作通信媒体,将某一区域内电能表的各项数据集,传输到抄表集中器,再用便携式掌上电脑将数据抄回。掌上电脑功能:实现仪表数据的现场记录、现场设置智能仪表特定参数或原始数据、与中心站计算机系统通信上传采集数据;可配微型打印机,直接打印收费通知单。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室二.远程自动抄表技术(AutomaticMeterReading,AMR)特点:利用公共电话网络、负荷控制信道或低压配电线载波等通信联系,将电能表数据自动传输到计算机电能计费管理中心进行处理。优点:不需现场人员;提高抄表的准确性、及时性;杜绝少抄、误抄、漏抄等问题。实现方法:在普通电能表内加装自动抄表单元。1.远程自动抄表技术的发展远程自动抄表电量计费系统:集中式分布式网络式开放式。电能表数据采集:集中式脉冲处理方式分布式直接传送方式。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室1)分布式直接传送式电能表特点(1)数据采集中心与多功能电表之间直接数据通信;(2)可实现多种通信方式;(3)电能表具有采集、储存、处理数据等功能,电能表间可互为备用;(4)可对电能表预先编程,定时或事件发生时主动上报电能表本身状态信息。2020/3/15中国矿业大学智能电器与微机保护研究室2)集中式脉冲处理式电能表特点(1)电能表以脉冲计数方式输出电量,不具备数字传输能力;(2)可靠性差,远程运输需中间设备;(3)电能表的数据下载、报警、信息上报等功能较难实现;(4)新型智能电能表在该方式下无法有效发挥其功能;(5)抗干扰性差。202
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