變電站自動(dòng)化系統(tǒng)原理

1、（優(yōu)選）變電站自動(dòng)化系統(tǒng)原理第一頁，共六十一頁。分級(jí)（層）分布式第二頁，共六十一頁。分布分散式第三頁，共六十一頁。全分散式 區(qū)別于集中組屏，可將保護(hù)和SCADA集成功能模塊分散安裝于各開關(guān)柜，并通過光纖技術(shù)和局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)聯(lián)系起來，構(gòu)成全分散式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)第四頁，共六十一頁。NS2000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)一典型結(jié)構(gòu)二第五頁，共六十一頁。NS2000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)一第六頁，共六十一頁。NS2000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)二第七頁，共六十一頁。NS2000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)（NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)） 通信控制單元（NSC系列通信控制單元） 測(cè)

2、控裝置（NSD200通用測(cè)控裝置；NSD500超高壓測(cè)控裝置） 保護(hù)測(cè)控裝置（NSR600R系列保護(hù)測(cè)控裝置） 超高壓保護(hù)裝置（NSR810系列超高壓線路保護(hù)裝置； NSR890系列超高壓變壓器保護(hù)裝置）第八頁，共六十一頁。硬件配置： 系統(tǒng)主網(wǎng)采用單/雙10/100M以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過10/100M交換機(jī)構(gòu)建，采用國際標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。SCADA功能采用雙機(jī)熱備用，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同步功能。其它主網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，依據(jù)重要性和應(yīng)用需要，選用雙節(jié)點(diǎn)或多節(jié)點(diǎn)備用方式運(yùn)行。NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)第九頁，共六十一頁。NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 軟件配置：操作系統(tǒng)：Windows 2000操作系統(tǒng)系統(tǒng)軟件：SQL Se

3、ver 2000或由用戶指定的其它商用數(shù)據(jù)庫第十頁，共六十一頁。采用組件對(duì)象模型COM，開放性、擴(kuò)充性好 商用和實(shí)時(shí)統(tǒng)一、面向設(shè)備對(duì)象和圖模庫一體化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 具有標(biāo)準(zhǔn)、直觀方便的多層多平面的圖形界面和組態(tài)界面 網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)等多種冗余配置，采用同步及異步兩種調(diào)用方式 智能化報(bào)警，提供按設(shè)備、時(shí)間等多種查詢、確認(rèn)方法 NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)第十一頁，共六十一頁。按照IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的可視化順控流程歷史數(shù)據(jù)優(yōu)化保存及還原提供功能強(qiáng)大、直觀的腳本語言具有操作票模板的智能操作票 NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)第十二頁，共六十一頁。高級(jí)功能電壓無功控制功能 小電流接地選線功能 自動(dòng)減載功能

4、 主變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制功能 Internet/Intranet上的WEB瀏覽及遠(yuǎn)程診斷 NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)第十三頁，共六十一頁。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型1SCADA服務(wù)工作站 負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和管理，保持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的最新最完整備份；負(fù)責(zé)組織各種歷史數(shù)據(jù)并將其保存在歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。 當(dāng)某一SCADA工作站故障時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行切換，切換時(shí)間小于30秒。任何單一硬件設(shè)備故障和切換都不會(huì)造成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和SCADA功能的丟失，主備機(jī)也可通過人工進(jìn)行切換。NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)第十四頁，共六十一頁。NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型2操作員工作站 完成對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和操作功能，顯

5、示各種圖形和數(shù)據(jù)，并進(jìn)行人工交互，可選用雙屏。它為操作員提供了所有功能的入口；顯示各種畫面、表格、告警信息和管理信息；提供遙控、遙調(diào)等操作界面。第十五頁，共六十一頁。NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型3前置通信工作站 負(fù)責(zé)接收各廠站（或用戶）的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)換和預(yù)處理，通過網(wǎng)絡(luò)廣播給后臺(tái)機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)各廠站發(fā)送相應(yīng)的控制命令。信息采集包括對(duì)RTU（模擬量、數(shù)字量、狀態(tài)量和保護(hù)信息）、負(fù)控終端等的采集?？刂频墓δ馨ㄟb控、遙調(diào)、保護(hù)定值和負(fù)控終端參數(shù)的設(shè)定和修改。雙前置機(jī)工作在互為熱備用狀態(tài)，當(dāng)其中一臺(tái)工作站故障時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行切換。第十六頁，共六十一頁。NS2000

6、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型4遠(yuǎn)動(dòng)工作站 負(fù)責(zé)與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行通信，完成多種遠(yuǎn)動(dòng)通訊規(guī)約的解釋，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的上送及下串遠(yuǎn)方的遙控、遙調(diào)命令。第十七頁，共六十一頁。NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型5五防工作站 五防工作站主要提供操作員對(duì)變電站內(nèi)的五防操作進(jìn)行管理。 可在線在通過畫面操作生成操作票；在制作操作票的過程中，進(jìn)行操作條件檢測(cè)；可在畫面上模擬執(zhí)行操作票；系統(tǒng)可提供操作票模板，在生成新操作票時(shí)，只需對(duì)操作票模板中的對(duì)象進(jìn)行編輯，就可生成一新操作票。 系統(tǒng)還具有操作票查詢、修改手段及按操作票按設(shè)備對(duì)象進(jìn)行存儲(chǔ)和管理功能。 可設(shè)置與電腦鑰匙的通訊。 第十八頁，共六

7、十一頁。NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型6保護(hù)工程師站 保護(hù)工程師工作站主要提供保護(hù)工程師對(duì)變電站內(nèi)的保護(hù)裝置及其故障信息進(jìn)行管理維護(hù)的工具。保護(hù)工程師指運(yùn)行管理、維護(hù)人員以及保護(hù)設(shè)計(jì)、調(diào)試人員。保護(hù)工程師站關(guān)心的信息包括保護(hù)設(shè)備(故障錄波器)的參數(shù)，工作狀態(tài)，故障信息，動(dòng)作信息。 故障錄波綜合分析提供保護(hù)工程師故障分析的工具，作為事故處理、運(yùn)行決策的依據(jù)。故障錄波綜合分析不僅分析錄波數(shù)據(jù)，還綜合考察故障時(shí)的其它信號(hào)、測(cè)量值、定值參數(shù)等，提供多種分析手段，產(chǎn)生綜合性的報(bào)告結(jié)果。第十九頁，共六十一頁。NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型7管理工作站 根據(jù)用戶制定的設(shè)備

8、管理方法，設(shè)備管理程序?qū)ο到y(tǒng)中的電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管，比如根據(jù)斷路器的跳閘次數(shù)提出檢修要求，根據(jù)主變的運(yùn)行情況制定檢修計(jì)劃，并自動(dòng)將這些要求通知用戶。 第二十頁，共六十一頁。NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型8Web服務(wù)器 Web服務(wù)器為遠(yuǎn)程工作站提供SCADA系統(tǒng)的瀏覽功能。安裝配置防火墻軟件，確保訪問安全性。第二十一頁，共六十一頁。NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能類型9遠(yuǎn)程工作站 通過企業(yè)內(nèi)Intranet方式（通過路由器組成廣域網(wǎng)）和公眾數(shù)據(jù)交換網(wǎng)Internet方式（通過電話線MODEM撥號(hào)、ISDN或DDN方式），使用EXPLORE或其它商用瀏覽器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程瀏覽

9、實(shí)時(shí)畫面、報(bào)表、事件記錄、保護(hù)定值、波形和系統(tǒng)自診斷情況。說明：因采用多進(jìn)程、多線程操作系統(tǒng)，因而也可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用模塊?？筛鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的靈活配置。如當(dāng)?shù)乇O(jiān)控因工作量較少，只需一臺(tái)計(jì)算機(jī)即可完成所有功能。 第二十二頁，共六十一頁。通信控制單元通信控制器是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的信息中心通過不同的通信介質(zhì)和通信規(guī)約，它將變電站內(nèi)各種設(shè)備的信息進(jìn)行采集處理通過數(shù)據(jù)通道傳送到集控中心和電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，信息的采集和傳送是根據(jù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行劃分。第二十三頁，共六十一頁。通信控制單元功能：實(shí)現(xiàn)雙機(jī)、雙網(wǎng)的冗余控制通過數(shù)據(jù)通道或光纖接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方通信支持多種國內(nèi)、國外

10、通信協(xié)議可接入多種國內(nèi)、國外智能設(shè)備，如電度表、消弧線圈、直流屏等提供Http，F(xiàn)TP，Telnet 等服務(wù) 第二十四頁，共六十一頁。軟件平臺(tái)：32位實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)硬件平臺(tái)：PC104總線通信控制單元第二十五頁，共六十一頁。通信與后臺(tái)通信與裝置通信與調(diào)度通信全站邏輯閉鎖GPS全站對(duì)時(shí)通信控制單元第二十六頁，共六十一頁。通過以太網(wǎng)與后臺(tái)通信通過CANbus與NS2000系統(tǒng)裝置通信與調(diào)度通信數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)（MODEM）通信控制單元第二十七頁，共六十一頁。通信控制單元 全站邏輯閉鎖實(shí)現(xiàn)方式：順控程序PLC梯形圖第二十八頁，共六十一頁。通信控制單元GPS全站對(duì)時(shí)兩種對(duì)時(shí)方式：軟件對(duì)時(shí)：通

11、信口，對(duì)時(shí)報(bào)文硬件對(duì)時(shí)：硬件對(duì)時(shí)口，對(duì)時(shí)脈沖第二十九頁，共六十一頁。測(cè)控裝置 在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，測(cè)控裝置的主要功能是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中所有需要監(jiān)控的信息進(jìn)行采集和控制，并能將相關(guān)信息通過不同的通信方式送往總控或后臺(tái)。由于裝置與設(shè)備直接相連，所以在裝置的軟件及硬件設(shè)計(jì)上都要考慮到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)能力。第三十頁，共六十一頁。測(cè)控裝置原理 數(shù)字量的輸入/輸出 模擬量的輸入/輸出第三十一頁，共六十一頁。數(shù)字量的輸入輸出數(shù)字量信息類型開關(guān)信息狀態(tài)信息控制信息數(shù)字量輸入/輸出的抗干擾措施光電隔離繼電器隔離繼電器隔離與光電耦合器雙重隔離第三十二頁，共六十一頁。模擬量的輸入/輸出A/D轉(zhuǎn)換通道的組成傳感器（Tr

12、ansducer）量程放大器（Scaling Amplifier）低通濾波器（Low-Pass Filter）多路開關(guān)（Multiplexer）采樣-保持電路（Sample & Hold）第三十三頁，共六十一頁。模擬量的基本構(gòu)成 傳感器1傳感器2傳感器3放大放大放大低通濾波低通濾波低通濾波多路開關(guān)采樣保持A/D微機(jī)D/A模擬控制現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)1現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)2現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)3第三十四頁，共六十一頁。A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)分辨率精度轉(zhuǎn)換時(shí)間電源靈敏度量程輸出邏輯電平工作溫度范圍第三十五頁，共六十一頁。模擬量輸入的隔離措施變送器法飛躍電容法第三十六頁，共六十一頁。數(shù)字信號(hào)處理第三十七頁，共六十一頁。數(shù)字信號(hào)處理

13、(a) 輸入模擬信號(hào)波形(b) 取樣量化信號(hào)(c) 數(shù)字?jǐn)?shù)碼(d) 輸入信號(hào)序列(e) 輸出信號(hào)序列(f) 輸出模擬信號(hào)第三十八頁，共六十一頁。網(wǎng)絡(luò)總線模式串行總線：RS232、RS422、RS485 現(xiàn)場(chǎng)總線 ：Canbus、Lonworks、F-NET、PROFIBUS 以太網(wǎng)（Ethernet） 傳輸介質(zhì)：雙絞線、光纖第三十九頁，共六十一頁。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)通信現(xiàn)場(chǎng)總線第四十頁，共六十一頁。網(wǎng) 絡(luò) 常見局域網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 OSI模型第四十一頁，共六十一頁。常見局域網(wǎng)拓?fù)渚W(wǎng)型（MESH）第四十二頁，共六十一頁。常見局域網(wǎng)拓?fù)湫切停⊿TAR）第四十三頁，共六十一頁。常

14、見局域網(wǎng)拓?fù)錁湫停═REE）第四十四頁，共六十一頁。常見局域網(wǎng)拓?fù)淇偩€型（BUS）第四十五頁，共六十一頁。常見局域網(wǎng)拓?fù)洵h(huán)型（RING）Token-ring第四十六頁，共六十一頁。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中繼器（集線器）網(wǎng)橋（交換機(jī)）路由器網(wǎng)關(guān)第四十七頁，共六十一頁。OSI模型應(yīng)用層（Application7)表示層（Presentation6）會(huì)話層（Session5）傳輸層（Transport4）網(wǎng)絡(luò)層（Network3）數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link2）物理層（Physical1）第四十八頁，共六十一頁。通信基本概念通信方式同步方式傳輸方式傳輸介質(zhì)差錯(cuò)控制第四十九頁，共六十一頁。通信方式并行方式第五十頁

15、，共六十一頁。通信方式串行方式第五十一頁，共六十一頁。同步方式同步第五十二頁，共六十一頁。同步方式異步第五十三頁，共六十一頁。傳輸方式基帶傳輸載波傳輸寬帶網(wǎng)異步傳輸模式（ATM）第五十四頁，共六十一頁。傳輸介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纖無線通信第五十五頁，共六十一頁。差錯(cuò)控制糾錯(cuò)檢錯(cuò)奇偶校驗(yàn)循環(huán)冗余編碼（CRC）第五十六頁，共六十一頁?，F(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）實(shí)時(shí)性強(qiáng)可靠性高多為短幀傳輸速率一般在幾kbps至10Mbps之間第五十七頁，共六十一頁。現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn)系統(tǒng)的開放性互可操作性現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性第五十八頁，共六十一頁?，F(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)節(jié)省硬件數(shù)量與投資節(jié)省安裝費(fèi)用節(jié)省維護(hù)開銷用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性第五十九頁，共六十一頁。5.1 幾種有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線CAN（Controler Area Network）LonWorks基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF，F(xiàn)oundation Fieldbus）PROFIBUS第六十頁，共六十一頁。CAN總線其總線規(guī)范已被ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國際標(biāo)準(zhǔn)CAN協(xié)議模型結(jié)構(gòu)取OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層多主方式工作。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)