供電自動(dòng)化系統(tǒng)集成相關(guān)技術(shù)知識(shí)總結(jié)

1、供電自動(dòng)化系統(tǒng)集成電力監(jiān)控及能耗管理系統(tǒng)隧道電纜分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)輸電線纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)大屏系統(tǒng)空壓站自動(dòng)控制系統(tǒng)光纖通訊原理u 光纖通信是利用光波在光導(dǎo)纖維中傳輸信息的通信方式。由于激光具有高方向性、高相干性、高單色性等顯著優(yōu)點(diǎn)，光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光-光纖通信。u 光纖通信的原理是：在發(fā)送端首先要把傳送的信息(如話音)變成電信號(hào)，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強(qiáng)度隨電信號(hào)的幅度(頻率)變化而變化，并通過(guò)光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測(cè)器收到光信號(hào)后把它變換成電信號(hào)，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息。多模光纖與單模光纖多模光纖 多模光纖(Multi Mode Fibe

2、r)：中心玻璃芯較粗(50或62.5m)，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時(shí)則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。 單模光纖 單模光纖(Single Mode Fiber)：中心玻璃芯很細(xì)(芯徑一般為9或10m)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但還存在著材料色散和波導(dǎo)色散，這樣單模光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。由于完全避免了模式色散，使得單模光纖的傳輸頻帶很寬，因而適用于大容量，長(zhǎng)距離的光纖通訊。 尾

3、纖又叫豬尾纖，只有一端有連接頭，而另一端是一根光纜纖芯的斷頭，通過(guò)熔接與其他光纜纖芯相連，常出現(xiàn)在光纖終端盒內(nèi)，用于連接光纜與光纖收發(fā)器（之間還有耦合器、跳線等）。 尾纖的作用主要是用于連接光纖兩端的接頭，尾纖一端跟光纖接頭熔接，另一端通過(guò)特殊的接頭（ST、SC、LC、MTRJ）跟光纖收發(fā)器或光纖模塊相連，構(gòu)成光數(shù)據(jù)傳輸通道。其中ST接頭一般都是先用耦合器轉(zhuǎn)接，再連接到光纖收發(fā)器或光纖模塊上。 尾纖類(lèi)型： FC-SC 圓轉(zhuǎn)方尾纖，F(xiàn)C連接ODF盒，SC連接設(shè)備的光口。 FC-FC 圓轉(zhuǎn)圓尾纖，通常用在ODF架之間的跳線。 SC-SC 方轉(zhuǎn)方尾纖，一般用在設(shè)備之間光板的連接。 SC-LC LC接

4、口俗稱(chēng)小方頭尾纖，是卡接式。 LC-LC 這種型號(hào)應(yīng)用比較少，通常是波分設(shè)備之間的內(nèi)部連接用。 尾纖多數(shù)為單模尾纖，顏色為黃色黃色。也有多模尾纖，顏色為橙色橙色，傳送的光信號(hào)不長(zhǎng)。電流信號(hào)的傳輸不成功可能情況u 電流傳送信號(hào)導(dǎo)線過(guò)長(zhǎng)時(shí)，沒(méi)有采取必要的屏蔽措施，或者沒(méi)有遵守一點(diǎn)接地規(guī)則而引入干擾。u 在一個(gè)系統(tǒng)中應(yīng)選擇電位最低的一點(diǎn)作為信號(hào)的公共點(diǎn)，在電單儀表中，24V電源的負(fù)線電位最低，它就是信號(hào)公共線。因此在電流傳送的一對(duì)信號(hào)線中，其電位較低的一根，即信號(hào)負(fù)線應(yīng)在發(fā)送儀表的輸出處與24V負(fù)線相連。如果接線錯(cuò)誤或漏接而造成信號(hào)負(fù)線浮空而引入了干擾。 電纜規(guī)格與載流量關(guān)系 鋁芯絕緣線載流量與截面

5、的倍數(shù)關(guān)系 口訣：（環(huán)境溫度25，超過(guò)則打折計(jì)算） 10下五，100上二， 25、35，四、三界， 70、95，兩倍半。 穿管、溫度，八、九折。 裸線加一半。 銅線升級(jí)算 我國(guó)常用導(dǎo)線標(biāo)稱(chēng)截面（mm）1、1.5、2.5、 4、 6、 10、16、25、35、 50、 70、 95、 120、 150、 185 例如：2.5mm2銅線的載流量計(jì)算則相當(dāng)于4mm2鋁線的載流量。 4*5=20 ARS-485通訊 RS-485采用差分信號(hào)負(fù)邏輯，-2V-6V表示“0”，+2V+6V表示1。RS-485有兩線制和四線制，四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式?，F(xiàn)在多采用兩線制接線方式，這種方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

6、，在同一總線上最多可以掛接32個(gè)接點(diǎn)。 在RS-485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式：即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。多數(shù)情況下，連接RS-485通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起來(lái)。而忽略了信號(hào)地的連接，這種連接方法在許多場(chǎng)合能正常工作，但卻埋下了很大的隱患。 原因：（1） 共模干擾問(wèn)題 （2） EMI問(wèn)題 RS-485的總線連接應(yīng)該是一條單一、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線。（盡量避免T型接法、不同材質(zhì)線纜續(xù)接） 在設(shè)備少距離短的情況下不加終端負(fù)載電阻。 一般終端匹配采用終端電阻方法，RS-485應(yīng)在總線電纜的開(kāi)始和末端并接120的電阻。 （1） RS-485接口信號(hào)電平

7、比RS-232降低了，不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。 （2）RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。 （3）RS-485接口采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)。 （4）RS-485最大通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比。在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達(dá)到最大的通信距離。若要能更遠(yuǎn)則需要加485中繼器。RS-485總線一般最大支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果使用特制的485芯片，則可以達(dá)到128個(gè)或256個(gè)節(jié)點(diǎn)，最大可以到400個(gè)。這種數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接，是半雙工的通訊方式。在某一個(gè)時(shí)刻，一個(gè)設(shè)備只

8、能進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。Modbus通訊協(xié)議 Modbus （異步串行通訊模式） 是由Modicon（現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個(gè)品牌）在1979年發(fā)明，是全球第一個(gè)真正用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線協(xié)議。它定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它描述了一個(gè)控制器請(qǐng)求訪問(wèn)其他設(shè)備的過(guò)程，如何回應(yīng)來(lái)自其他設(shè)備的請(qǐng)求，以及怎樣偵測(cè)錯(cuò)誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。 傳輸速率：2400bps，4800bps，9600bps,19200bps。 串行通訊數(shù)據(jù)格式：1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，無(wú)校驗(yàn)位，1個(gè)停止位。 通訊介質(zhì)：推薦采用0.5mm的雙絞線，不帶屏蔽層。電力諧

9、波u 由于交流電網(wǎng)有效分量為工頻單一頻率，因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱(chēng)之為諧波。由于正弦電壓加壓于非線性負(fù)載，諧波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。主要非線性負(fù)載有UPS、開(kāi)關(guān)電源、整流器、逆變器等。u 諧波來(lái)源： （1） 發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波 （2） 輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波 （3） 用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波 諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過(guò)熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化。使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒壞。諧波的治理 諧波的治理主要采用無(wú)源濾波裝置和有源濾波器u 無(wú)源濾波裝置 主要采用LC回路，并聯(lián)與系統(tǒng)中。LC回路的設(shè)定只能針對(duì)于某一次諧波，即針對(duì)于某一個(gè)頻率為低阻抗，使得該頻率流

10、經(jīng)為其設(shè)定的LC回路，達(dá)到消除某一頻率的諧波的目的。這種濾波裝置簡(jiǎn)單，成本低，但不能濾除干凈。其主要元件為投切開(kāi)關(guān)、電容器、電抗器以及保護(hù)和控制回路。u 有源電力濾波器 用電力電子元件產(chǎn)生一個(gè)大小相等，方向相反的諧波電流，用于抵消網(wǎng)絡(luò)中的諧波電流，這種裝置的主要元件是大功率電力電子器件，成本高，在其額定功率范圍內(nèi)，原則上能全部濾除干凈。 一般而言，低壓0.4KV系統(tǒng)大多采用無(wú)源濾波方式，高壓10KV幾乎都采用這種方式對(duì)諧波進(jìn)行治理。諧波的危害u 1 、由于諧波的頻率較高，使導(dǎo)線的集膚效應(yīng)加重，因此銅損急劇增加。u 2、諧波會(huì)影響表計(jì)的計(jì)量精度。u 3、精密電子設(shè)備會(huì)被嚴(yán)重干擾，導(dǎo)致不能正常工作

11、，甚至燒毀。u 4、所有接于電網(wǎng)中的設(shè)備的損耗都會(huì)增加，溫升增加。含有電容器的設(shè)備受影響最為嚴(yán)重，甚至可能導(dǎo)致設(shè)備損壞以及電容器爆炸等事故。u 5、電機(jī)類(lèi)負(fù)荷由于諧波的逆序作用而導(dǎo)致輸出扭矩下降。u 6、繼電保護(hù)機(jī)構(gòu)可能會(huì)由于諧波而產(chǎn)生誤動(dòng)或拒動(dòng)故障。SCADA系統(tǒng) 即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，涉及到組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)傳輸鏈路、工業(yè)隔離安全網(wǎng)關(guān)。 SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。 SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：分布式光纖測(cè)溫 光纖測(cè)溫系統(tǒng)：由光纖分布式測(cè)溫主機(jī)、感溫光纜以及光開(kāi)關(guān)等構(gòu)成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： （虛線內(nèi)為可擴(kuò)展設(shè)備，光開(kāi)關(guān)內(nèi)置在測(cè)溫主機(jī)中

12、）4000mPLC測(cè)溫主機(jī)電纜溝/ 安裝控制中心溫度探測(cè)光纖繼電器輸出ModbusNetwork SCADA光纖測(cè)溫主要功能1 1、電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)、電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè) 通過(guò)整個(gè)電力電纜溫度信息，判斷其工作狀態(tài)。2 2、探測(cè)和識(shí)別電力電纜的熱點(diǎn)、探測(cè)和識(shí)別電力電纜的熱點(diǎn) DTS可以探測(cè)到由于負(fù)荷變化和環(huán)境變化引起的溫度變化，同時(shí)能夠精確的定位。并可以設(shè)置報(bào)警溫度，連接到SCADA系統(tǒng)。3 3、電力設(shè)備的保護(hù)、電力設(shè)備的保護(hù) DTS可以實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)各個(gè)點(diǎn)的溫度信息可以設(shè)置預(yù)警，減小突發(fā)事件的發(fā)生。4 4、優(yōu)化輸配電的成本、優(yōu)化輸配電的成本 根據(jù)溫度可以確定電纜的負(fù)荷變化，合理的配置負(fù)荷，同時(shí)合理

13、的擴(kuò)大現(xiàn)有電纜的容量，增加電纜的工作壽命。5 5、變電站和開(kāi)關(guān)柜的監(jiān)測(cè)、變電站和開(kāi)關(guān)柜的監(jiān)測(cè) 可以沿變電站關(guān)鍵位置鋪設(shè)電纜，通過(guò)溫度數(shù)據(jù)計(jì)算變壓器的負(fù)荷指數(shù)。6 6、電纜隧道火災(zāi)監(jiān)測(cè)、電纜隧道火災(zāi)監(jiān)測(cè) 沿著電纜隧道頂部配置探測(cè)光纜，同時(shí)DTS可以通過(guò)繼電器模塊與火災(zāi)控制器相連，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。電力隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng) 在構(gòu)建完善的計(jì)算機(jī)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的前提下以網(wǎng)絡(luò)化、集成化和數(shù)字化的方式將隧道內(nèi)所有相互獨(dú)立的電纜狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、供配電、照明、通風(fēng)、排水、消防、通信、視頻及冷卻等輔助設(shè)備納入一個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)，進(jìn)行有機(jī)的集成，在信息充分共享的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高度智能化的系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制，使之形成一個(gè)綜合性的監(jiān)控

14、系統(tǒng)。1、對(duì)電纜隧道運(yùn)行環(huán)境（環(huán)境溫度、濕度、水位、空氣含氧量、有毒有害氣體等）的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；2、對(duì)隧道內(nèi)供配電、照明、通風(fēng)、排水及通信設(shè)備的監(jiān)視、聯(lián)動(dòng)控制和日常巡視；3、對(duì)電力電纜運(yùn)行狀況（傳輸容量）的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；4、對(duì)電力電纜絕緣水平的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；5、對(duì)隧道內(nèi)火災(zāi)的預(yù)警和消防設(shè)備的控制；6、智能化的綜合處理能力和人性化的人機(jī)界面（事件報(bào)警、定位、信息的多媒體顯示、應(yīng)急預(yù)案及智能決策支持功能等）。電力隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 網(wǎng)線 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中的雙絞線可分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP）兩大類(lèi)：STP外面由一層金屬材料包裹，以減小輻射，防止信息被竊聽(tīng)，同時(shí)具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

15、UTP無(wú)金屬屏蔽材料，只有一層絕緣膠皮包裹，價(jià)格相對(duì)便宜，組網(wǎng)靈活。五類(lèi)UTP一般是快速以太網(wǎng)（100Mbps）的首選介質(zhì)，超五類(lèi)UTP的用武之地是千兆位以太網(wǎng)（1000Mbps）。 目前，局域網(wǎng)中常用到的雙絞線一般都是非屏蔽的5類(lèi)4對(duì)（即8根導(dǎo)線）的電纜線。這些雙絞線的傳輸速率都能達(dá)到100Mbps。靜態(tài)路由與動(dòng)態(tài)路由u靜態(tài)路由 是由管理員在路由器中手動(dòng)配置的固定路由，路由明確地指定了包到達(dá)目的地必須經(jīng)過(guò)的路徑，除非網(wǎng)絡(luò)管理員干預(yù)，否則靜態(tài)路由不會(huì)發(fā)生變化。一般用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對(duì)固定的網(wǎng)絡(luò)。 特點(diǎn)：1） 允許對(duì)路由的行為進(jìn)行精確的控制； 2） 減少了網(wǎng)絡(luò)流量； 3） 單向的； 4）配