變電站綜合自動化

變電站綜合自動化第1頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章 緒論變電站綜合自動化的基本概念傳統(tǒng)變電站存在的問題變電站綜合自動化的優(yōu)越性變電站綜合自動化的發(fā)展過程第2頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月變電站綜合自動化的基本概念 變電站綜合自動化是將變電站的二次設備，包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等，經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調度通信等綜合性的自動化功能。 因此變電站綜合自動化系統(tǒng)可以認為是自動化技術、計算機技術和通信技術等在變電站監(jiān)控領域的綜合應用。第3頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月傳統(tǒng)變電站存在的問題

變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，擔負著電能轉換和重新分配的任務，對于電網(wǎng)的安全、可靠和經(jīng)濟運行起著舉足輕重的作用。 隨著電力系統(tǒng)容量、輸電電壓等級的提高，使得電力系統(tǒng)的測量與控制更加復雜，傳統(tǒng)變電站的缺陷日漸突出，主要體現(xiàn)在如下幾個方面：1、安全性、可靠性不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的要求； 2、供電電能質量缺乏保證； 3、不適應電力系統(tǒng)快速計算和時實控制的要求； 4、維護工作量巨大，設備可靠性差，不利于提高運行管理水平和自動化水平； 5、占地面積大，增加了征地投資。第4頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月變電站綜合自動化的優(yōu)越性 由于傳統(tǒng)變電站存在以上的缺點，無法滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展，對于老站的改造、新站的建設采用綜合自動化技術勢在必行。相對與傳統(tǒng)變電站而言綜合自動化變電站存在許多優(yōu)勢： 1、提高供電質量，提高電壓合格率； 2、提高變電站的安全、可靠運行水平； 3、提高電力系統(tǒng)的運行、管理水平； 4、減小維護量，減少值班人員勞動，實現(xiàn)減員增效； 5、縮小變電站占地面積，降低造價，減小總投資。第5頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月變電站綜合自動化的發(fā)展過程 從變電站綜合自動化的發(fā)展過程來看，可以分為以下幾個階段： 1、變電站分立元件的自動裝置階段； 為了保證電力系統(tǒng)的正常運行，各科研機構廠家推出了各種功能的自動裝置，但各自動裝置之間相互獨立，互不相干，而且缺乏智能，裝置本體的可靠性不高； 2、微處理器為核心的智能自動裝置階段； 隨著微處理器的發(fā)展，將原有的晶體管等分立元件組成的自動裝置逐步由大規(guī)模集成電路或微處理器代替，從而大大提高了自動裝置的準確度、可靠性，并縮短了維護的時間，但該類微機型自動裝置還基本維持原有的裝置功能和邏輯關系，多數(shù)仍就各自獨立運行，不能相互通信，不能共享資源，實際上形成了變電站自動化孤島。

3、綜合自動化階段；第6頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

變電站綜合自動化系統(tǒng)的內容、功能和要求1、變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究內容2、變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能3、變電站綜合自動化系統(tǒng)的特點第7頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究內容 從變電站的全局出發(fā)，研究全微機化的變電站二次部分的優(yōu)化設計問題是變電站綜合自動化的核心。 我國開展變電站綜合自動化的研究和開發(fā)工作主要包含如下兩各方面的內容： 1、對220kv及以下的中、低壓變電站，采用自動化系統(tǒng)，利用計算機和通信技術，對變電站的二次設備進行全面的技術改造，取消常規(guī)的保護、監(jiān)視、測量、控制屏，實現(xiàn)綜合自動化，以全面提高變電站的技術水平和運行管理水平，逐步實行無人值班或減員增效； 2、對220kv以上變電站主要采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)以提高運行管理水平，同時采用新的保護技術和控制方式，促進各專業(yè)在技術上的協(xié)調，達到提高自動化水平和運行、管理水平的目的。第8頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能 變電站綜合自動化是多學科多專業(yè)的綜合技術，其以微機算機為基礎，實現(xiàn)對變電站傳統(tǒng)的保護、控制方式、測量手段、通信和管理模式的全面改造。 國際大電網(wǎng)會議將變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能進行了詳細的劃分，歸納起來可以分為如下幾大類： 1、控制、監(jiān)視功能； 2、自動控制功能； 3、測量表計功能； 4、繼電保護功能； 5、與繼電保護相關功能； 6、接口功能； 7、系統(tǒng)功能。第9頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 結合我國的情況，變電站綜合自動化的基本功能體現(xiàn)在如下5各方面： 1、監(jiān)控子系統(tǒng); 2、微機保護子系統(tǒng)； 3、電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)； 4、電力系統(tǒng)低頻減負荷控制子系統(tǒng)； 5、備用電源自投入控制子系統(tǒng)。第10頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月各子系統(tǒng)的基本內容及功能

一、監(jiān)控子系統(tǒng)（1）變電站數(shù)據(jù)采集，包含模擬量、開關量和電能量；（2）事件順序記錄SOE，包含斷路器跳合閘記錄、保護動作順序記錄；（3）故障記錄、故障錄波和測距；（4）操作控制功能，其中必須包含有防誤閉鎖功能；（5）安全監(jiān)視功能；（6）人機交互功能；（7）輸出打印功能；（8）數(shù)據(jù)處理與記錄功能；（9）諧波分析與監(jiān)視功能；第11頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月二、微機保護子系統(tǒng) 微機保護是綜合自動化系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)，應該包含全變電站主要設備和輸電線路的全套保護。做為關鍵的組成部分，微機保護子系統(tǒng)中的各單元除了具有獨立完整的保護功能外，必須具有如下附加功能： 1）滿足保護裝置的速動性、選擇性、靈敏性和可靠性的要求； 2）具有故障記錄功能，記錄被保護對象發(fā)生故障時，保護動作前后的故障信息，以便于事后分析； 3）具有統(tǒng)一時鐘對時功能，（GPS）; 4）存儲多套保護整定值； 5）就地顯示與遠方查看定值及修改定值； 6）設置保護管理機或通信控制機，負責對各保護單元的管理； 7）通信功能； 8）故障自診斷、自閉鎖和自恢復功能。第12頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電壓、無功綜合控制子系統(tǒng) 變電站綜合自動化系統(tǒng)必須具有保證安全、可靠運行和提高電能質量的自動控制功能，電壓和頻率是電能質量的重要指標，因此電壓、無功綜合控制是變電站綜合自動化的一個重要組成部分。變電站中電壓、無功的自動控制主要通過自動調節(jié)有載變壓器的分接頭和自動控制無功補償設備實現(xiàn)，其控制方式主要有如下幾種： 1）集中控制，指在調度中心對各變電站的主要變壓器的分接頭位置和無功補償設備進行統(tǒng)一控制； 2）分散控制，指在各變電站中自動調節(jié)有載變壓器分接頭的位置或其他調壓設備，以控制地區(qū)的電壓和無功功率在規(guī)定的范圍內； 3）關聯(lián)分散控制。第13頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月四、電力系統(tǒng)低頻減負荷控制子系統(tǒng) 電力系統(tǒng)的頻率是電能質量重要的指標之一，電力系統(tǒng)正常運行時，必須維持頻率在50±（0.1-0.2）Hz，頻率偏移過大會造成嚴重的危害。低頻減負荷控制的實現(xiàn)方式主要有如下幾種： 1）采用專用的低頻減負荷裝置實現(xiàn)； 2）將低頻減負荷的控制分散在每回饋線的保護裝置中。第14頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月五、備用電源自投入控制子系統(tǒng) 備用電源自投入裝置是因電力系統(tǒng)故障或其他原因使工作電源被斷開后，能迅速將備用電源或備用設備或其他正常工作電源自投入工作，使原來工作電源被斷開的用戶能迅速地恢復供電的一種自動裝置。備用電源自投入的配置可分為：明備用控制和暗備用控制兩大類。第15頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月變電站綜合自動化系統(tǒng)的特點 綜上所述，變電站綜合自動化有如下明顯特點： 1）功能綜合化，變電站綜合自動化是多種專業(yè)技術相互交叉、融合的產(chǎn)物，是建立在計算機軟、硬件技術、通信技術的基礎上發(fā)展起來的； 2）分級分布式、微機化結構，綜合自動化系統(tǒng)內各子系統(tǒng)和各功能模塊由不同配置的單片機和微型計算機組成，采用分布式結構，通過網(wǎng)絡、總線將微機保護、數(shù)據(jù)采集、控制等子系統(tǒng)聯(lián)接為一體； 3）測量顯示數(shù)字化； 4）操作監(jiān)視屏幕化； 5）運行管理智能化。第16頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章

變電站綜合自動化系統(tǒng)的

結構形式為了達到變電站綜合自動化的總目標，自動化系統(tǒng)應滿足以下要求：1）變電站綜合自動化系統(tǒng)應能全面代替常規(guī)的二次設備。綜合自動化系統(tǒng)應集成變電站的繼電保護、測量、監(jiān)視、運行控制和通信于一個分級分布式的系統(tǒng)中，該系統(tǒng)由多個微機保護子系統(tǒng)、測量子系統(tǒng)、各種功能的控制子系統(tǒng)組成；2）變電站微機保護的軟、硬件設置既要與監(jiān)控系統(tǒng)相對獨立，又要相互協(xié)調；3）微機保護應具有串行接口或現(xiàn)場總線接口，向計算機監(jiān)控系統(tǒng)提供保護動作信息或保護定值等信息；4）變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能和配置，應滿足無人值班的總體要求；5）具有可靠、先進的通信網(wǎng)絡和合理的通信協(xié)議；6）必須保證綜合自動化系統(tǒng)具有高的可靠性和強的抗干擾能力；7）系統(tǒng)具有可擴展性和良好的適應性；8）系統(tǒng)的標準化和開放性良好；9）必須充分利用數(shù)字通信的優(yōu)勢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；第17頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月綜合自動化系統(tǒng)的硬件結構 變電站綜合自動化的發(fā)展過程與集成電路技術、微計算機技術、通信技術和網(wǎng)絡技術密切相關，隨著相關技術的發(fā)展，綜合自動化系統(tǒng)的結構體系不斷的變化，從總體的發(fā)展歷程來看可分為兩大類： 1）集中式結構形式； 2）分層分布式系統(tǒng)集中組屏的結構形式； 3）分布分散式與集中相結合的結構。第18頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月集中式結構形式 集中式結構的綜合自動化系統(tǒng)是指采用不同檔次的計算機，擴展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關量和數(shù)字量等信息，集中進行計算與處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和一些自動控制等功能。 該種結構形式的特點： 1）能實時采集變電站中各種模擬量、開關量，完成對變電站數(shù)據(jù)的采集和實時監(jiān)控的功能； 2）完成對變電站主要設備和進、出線的保護； 3）結構緊湊、體積小，減小占地面積； 但該種結構的缺點也是明顯的： 1）每臺計算機的功能較為集中，如果有一臺故障，影響面大； 2）軟件復雜，維護量大； 3）組態(tài)不靈活，對于不同接線形式或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件多必須另行設計；第19頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月分層分布式系統(tǒng)集中組屏的結構形式 分層分布式系統(tǒng)集中組屏的結構總體上來看就是把整套綜合自動化系統(tǒng)按照其不同的功能組裝多個屏柜，這些屏一般集中安裝在主控室。 隨著單片機技術和通信技術的發(fā)展給自動化系統(tǒng)的研究與應用注入了新的活力，將微機保護單元和數(shù)據(jù)采集單元按照回路設計，從而形成分層分布式系統(tǒng)的結構，一般來說，整個變電站的一、二次設備可分為3層，即：變電站層、間隔層和設備層。第20頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月1、設備層，該層主要指變電站內的變壓器和斷路器、隔離開關及其輔助觸點，電流、電壓互感器等一次設備；2、間隔層，該層一般按照斷路器為間隔劃分，具有測量、控制部件及繼電保護部件，測量、控制、保護部件負責該間隔的測量、監(jiān)視、斷路器的操作控制和聯(lián)鎖及事件記錄、保護、故障記錄等，給層由多種不同的裝置組成，各獨立的裝置直接通過局域網(wǎng)或串行總線或現(xiàn)場總線與變電站層聯(lián)系，也可通過設有數(shù)據(jù)管理機和保護管理機與變電站層通信；3、變電站層，該層包含全站性的監(jiān)控主機、遠動通信機等，變電站層設現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)，各主機和監(jiān)控主機與間隔層設備之間交換信息，該層相關設備一般安裝于控制室，而間隔層設備安裝于靠近現(xiàn)場設備，以減少電纜長度

第21頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 分層分布式集中組屏結構的特點： 1）分層分布式的配置提高了綜合自動化系統(tǒng)整體的可靠性，整個系統(tǒng)按照功能將系統(tǒng)劃分為多CPU分布式結構，該分散模塊結構具有軟件相對簡單、調試方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性高等特點； 2）繼電保護相對獨立，繼電保護裝置是電力系統(tǒng)中對可靠性要求非常嚴格的設備，在綜合自動化系統(tǒng)中繼電保護單元宜采用相對獨立的設置，其功能步依賴于通信網(wǎng)絡或其他設備； 3）具有與系統(tǒng)控制中心通信的功能； 4）模塊化結構，可靠性高； 5）維護管理方便。第22頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月分布分散式與集中相結合的結構 由于分布集中式的結構，雖具有分級分布式、模塊化結構的優(yōu)點，但因為采用集中組屏結構，因此需要更多的電纜，隨著現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)絡技術的應用，變電站綜合自動化的技術不斷的提高，必須考慮全微機化的變電站二次系統(tǒng)的優(yōu)化設計。一種發(fā)展趨勢就是測控、保護一體化設計，在一個裝置中實現(xiàn)，從而可以將一體化裝置安裝在開關柜中，然后通過光纖或電纜與主機通信，進行管理和信息交換。第23頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 該種方式的特點： 1）簡化了變電站二次部分的配置，大大縮小了控制室的面積； 2）減小了施工和設備安裝工程量； 3）簡化了變電站二次設備之間的互聯(lián)線；4）分層分散式結構可靠性高，組態(tài)靈活、維修方便；第24頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月變電站綜合自動化系統(tǒng)CSC-2000第25頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月◆變電站綜合自動化的整體介紹◆變電站綜合自動化在110KV變電站中的具體實現(xiàn)◆監(jiān)控系統(tǒng)主站的具體介紹◆變電站綜合自動化在實現(xiàn)過程中需要注意的事項及220/500KV綜自站的結構◆變電站綜合自動化的信息發(fā)布系統(tǒng)－－WEB服務器

內容介紹第26頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月變電站綜合自動化的整體介紹

◆變電站綜合自動化的定義◆變電站綜合自動化的發(fā)展歷程◆變電站綜合自動化實現(xiàn)的功能◆常規(guī)變電站與綜自站在設計理念上的差別◆綜自站的特點和優(yōu)點◆繼電保護和微機監(jiān)控的發(fā)展趨勢◆相關圖片第27頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月綜合自動化發(fā)展歷程1.全集中式階段2.大RTU方式3.分層分布式階段第28頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月全集中式方案DIDOAI第29頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月大RTU方案保護RTUAI板DI板DO板保護保護保護第30頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月管理機模式保護測量控制保護測量控制保護測量控制保護測量控制RS232/484CONTROLCENTREStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123網(wǎng)絡第31頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月兩層式CONTROLCENTRESUBSTATIONCONTROLGStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123現(xiàn)場總線第32頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月綜合自動化實現(xiàn)的功能保護和重合閘功能四遙功能電度采集五防功能自動裝置(VQC,接地選線,備自投,低周減載)故障錄波專家系統(tǒng)第33頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月至調度所保護裝置故障錄波當?shù)乇O(jiān)控遠動計費電表高壓開關場常規(guī)變電所二次系統(tǒng)結構圖至調度所至公用電話網(wǎng)工程師站站內通訊網(wǎng)遠動功能終端就地監(jiān)控終端間隔功能終端#1變電站層網(wǎng)絡層間隔層間隔功能終端#2變電站綜合自動化系統(tǒng)結構圖面向功能的設計面向間隔的設計第34頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)的特征和優(yōu)點特征：

綜合的保護和控制綜合IED（IntelligentElectronicDevices)裝于開關設備上或離開關設備較近的地方

IED與通訊網(wǎng)相連分散的數(shù)據(jù)采集(一般為交流采樣)和輸入輸出功能

RTU－主要承擔規(guī)約轉換(不承擔數(shù)據(jù)采集和輸入輸出)大大減少二次電纜取消光字牌屏和中央信號屏，簡化控制屏，減少屏柜，節(jié)省占地空間大大減少硬件重復設置(一處采集全網(wǎng)共享)減少設計、安裝、調試和維護工作量(系統(tǒng)簡潔、有層次、標準化)系統(tǒng)實時性、可靠性高，靈活性好性能/價格比高提高自動化水平和管理水平優(yōu)點：第35頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月繼電保護和微機監(jiān)控的發(fā)展趨勢中.低壓保護走向功能綜合,分散就地安裝二次設備面向對象--電力系統(tǒng)間隔的設計對高壓系統(tǒng),保護強調完全獨立測控系統(tǒng)按間隔設計，分散至間隔單元布置測控單元應直接連至變電站主網(wǎng)系統(tǒng)三種布置：就地.小間和控制室第36頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月南昌站500KV保護小間第37頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月南昌站220KV保護小間第38頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月遼寧丹東變66KV戶外保護柜第40頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月變電站綜合自動化在110KV變電站中的具體實現(xiàn)◆110KV變電站的典型配置◆110KV變電站網(wǎng)絡層主網(wǎng)的選擇第41頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月變電站層網(wǎng)絡層間隔層區(qū)調縣調通道接口主站1通道接口主站2通道接口主站3通道接口主站4顯示器PC機打印機主站5當?shù)乇O(jiān)控工程師站公用電話線PC機PC機主站6MODEM遠方工程師站

10kV

線路保護

CSL216B

10kV

電容器保護

CSP200A主變保護CST213ACST31A

斷路器控制單元

CSI301A

備自投

CSB21A

綜合測量單元

CSD12A分段保護

CSL216B接地變保護

CST301A

專用測量單元

CSD12ALON雙絞線網(wǎng)裝于開關柜上主變保護柜備投柜公用柜

電度表柜

電度表1

電度表n輔助接口其它裝置或系統(tǒng)110kV變電站典型配置圖第42頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是現(xiàn)場總線

現(xiàn)場總線是用于現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數(shù)字化、智能、雙向、互聯(lián)、多變量、多點、多站的通信系統(tǒng)。可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、通信速率快，系統(tǒng)安全符合環(huán)境保護要求，造價低廉，維護成本低是現(xiàn)場總線的特點?，F(xiàn)場總線技術的主要特點

完全替代4－20mA模擬信號，實現(xiàn)傳輸信號數(shù)字化，從而易于現(xiàn)場布線，且降低了電纜安裝和保養(yǎng)費用，增加了可靠性?？刂?、報警、趨勢分析等功能分散在現(xiàn)場儀表和裝置中，簡化了上層系統(tǒng)。各廠家產(chǎn)品的交互操作和互換使用，給用戶進行系統(tǒng)組織提供了方便。實現(xiàn)自動化儀表技術從模擬數(shù)字技術向全數(shù)字技術的轉化，自動化系統(tǒng)從封閉式系統(tǒng)向開放式系統(tǒng)的轉變。第43頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)場總線的變革現(xiàn)場總線對當今的自動化帶來以下7個方面的變革用一對通信線連接多臺數(shù)字儀表代替一對信號線只能連接一臺模擬儀表；用多變量、雙向、數(shù)字通信方式代替單變量、單向、模擬傳輸方式；用多功能的現(xiàn)場數(shù)字儀表代替單功能的現(xiàn)場模擬儀表；用分散式的虛擬控制站代替集中式的控制站；用控制系統(tǒng)FCS代替集散控制DCS；

變革傳統(tǒng)的信號標準、通信標準和系統(tǒng)標準；變革傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)的體系結構、設計方法和安裝調試方法。第44頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月控制網(wǎng)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)比較1裝置間經(jīng)?？煽亢桶踩耐ㄐ?報文格式一般較短3每個裝置對等的功能性第45頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)場總線與RS232、RS485的本質區(qū)別

RS232、RS485只能代表通信的物理介質層和鏈路層，如果要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向訪問，就必須自己編寫通信應用程序，但這種程序多數(shù)都不符合ISO/OSI的規(guī)范，因此，通用性不強。 在RS232、RS485設備聯(lián)成的設備網(wǎng)中，如果設備數(shù)量超過2臺，就必須使用RS485做通信介質,采用半雙工方式。

RS485網(wǎng)的設備間通信只能采用主從式網(wǎng)絡或環(huán)形網(wǎng)絡。采用主從式網(wǎng)絡只允許有一臺主設備。采用環(huán)形網(wǎng)絡的設備通過令牌形式獲得總線控制權。

采用RS485接口通信抗干擾性能差，傳輸速率不高，如果不加中繼,其可靠傳輸距離不超過200米?，F(xiàn)場總線設備自動成網(wǎng)，無主從設備之分或允許多主存在。現(xiàn)場總線在帶寬、抗干擾性、傳輸距離等方面均優(yōu)于RS485總線。第46頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月設備小間1監(jiān)控1監(jiān)控2五防工程師站設備小間n485網(wǎng)以太網(wǎng)基于485網(wǎng)絡的變電站典型配置圖……通信管理通信管理傳輸通道保護1保護2測量保護6….通信管理通信管理傳輸通道保護1保護2測量保護6….第47頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線的比較Ethernet進入現(xiàn)場，實際是比較特殊的一種。與各種現(xiàn)場總線相比較，Ethernet優(yōu)點：

1、通用性強。TCP/IP通訊協(xié)議已成為國際通用標準。

2、成本效益。軟硬件價格低廉。

3、速度“快”，帶寬10M-100M。

4、資源共享。網(wǎng)絡連接與開發(fā)環(huán)境與主流市場相同，貨源無慮，人力資源容易取得。

5、TCP/IP應用于Internet，因此Ethernet使得“WebEnabled”十分容易。

缺點：

1、較現(xiàn)場總線相比，在工業(yè)底層應用不是很廣。沒有優(yōu)先上送機制機制,但其大帶寬可以彌補.2、與其它現(xiàn)場總線相比，抗干擾能力有限。采用光纖傳輸使這一問題大大改善。

第48頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月監(jiān)控系統(tǒng)主站的具體介紹◆面向間隔的實時庫生成◆當?shù)乇O(jiān)控的功能◆工程師站◆遠動主站◆自動電壓無功調節(jié)第49頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月快速準確地生成實時數(shù)據(jù)庫面向對象的軟件設計利用間隔對象組織實時庫實時庫自然關聯(lián)裝置模板描述不同類型的裝置由裝置模板派生測控點第50頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月第51頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月第52頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月第53頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月第54頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月第55頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月報警窗口自動彈出，分級，分類顯示第56頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月第57頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月配電自動化系統(tǒng)

技術及發(fā)展第58頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月緒論1、配電網(wǎng)及其特點；2、配電自動化的概念；3、配電自動化的基本功能；4、國內外配電自動化的發(fā)展及現(xiàn)狀第59頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 5、本次課程對于配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)技術及發(fā)展主要從以下幾方面進行討論： 1）開閉所及配電變電站自動化； 2）饋線自動化； 3）配電網(wǎng)應用軟件分析； 4）配電自動化SCADA系統(tǒng)結構方式討論； 5）配電自動化通信系統(tǒng)； 6）配電自動化地理信息系統(tǒng)。第60頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月配電網(wǎng)及其特點 配電自動化系統(tǒng)是對配電網(wǎng)上的設備進行遠方實時監(jiān)視、協(xié)調及控制的一個集成系統(tǒng)，是計算機技術和通信技術在配電網(wǎng)監(jiān)視與控制領域的應用。 通常把電力系統(tǒng)中二次將壓變壓所低壓側直接或將壓后網(wǎng)絡稱為配電網(wǎng)絡，但需要強調的是對于配電網(wǎng)的劃分并無明晰的界限。第61頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 從體系結構上講，配電網(wǎng)可分為輻射狀、樹狀網(wǎng)和環(huán)形狀網(wǎng)。 配電網(wǎng)的特點一般有： 1、深入城市中心和居民密集點； 2、傳輸功率和距離一般不大； 3、供電容量、用戶性質和可靠性要求千差萬別。第62頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月配電自動化的概念 通常把從變電、配電到用電過程的監(jiān)視、控制和管理的綜合自動化系統(tǒng)成為配電管理系統(tǒng)(DMS)。其內容主要包含如下幾個方面： 1、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控(SCADA)； 配電網(wǎng)進線監(jiān)視、配電變電站自動化、饋線自動化以及部分低壓無功補償； 2、網(wǎng)絡分析及優(yōu)化； 3、地理信息系統(tǒng)； 4、需方管理系統(tǒng)； 5、地理信息系統(tǒng)； 等等。第63頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月配電網(wǎng)自動化基本功能 配電網(wǎng)自動化可劃分三大基本功能，即對配電網(wǎng)進行安全監(jiān)視、控制和保護。 1）對配電網(wǎng)的安全監(jiān)視功能是指通過采集配電網(wǎng)的狀態(tài)量(如開關位置和保護動作情況等)和模擬量(如電壓、電流和功率等)以及電度量，從而對配電網(wǎng)的運行狀況進行監(jiān)視； 2）對配電網(wǎng)的控制功能是指在需要的時候遠方控制開關的分合以及有載調壓設備的調節(jié)，以達到所期望的目的(如滿足電能質量的要求、無功補償和負荷平衡)； 3）對配電網(wǎng)的保護功能是指檢測和判斷故障區(qū)段，并隔離故障區(qū)域，恢復正常區(qū)域供電。第64頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月開閉所和配電變電所內自動化第65頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月饋線自動化第66頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月配電自動化通信系統(tǒng) 通信系統(tǒng)的建設是配電自動化系統(tǒng)的關鍵問題。配電自動化系統(tǒng)需要借助于有效的通信手段，將控制中心命令準確地傳送到遠方終端，并且將反映遠方設備運行情況的數(shù)據(jù)信息收集到控制中心。 從目前的技術和實際應用水平來看，沒有任何一種單一的通信手段能夠全面滿足各種規(guī)模的配電系統(tǒng)自動化的需要，多種多樣的通信方式都在配電自動化系統(tǒng)中得到應用。第67頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 配電系統(tǒng)自動化對通信的要求取決于配電自動化系統(tǒng)的規(guī)模、復雜程度和預期達到的自動化水平，總體上講，配電自動化對通信系統(tǒng)的要求體現(xiàn)在以下幾個方面： 1）通信可靠性；配電自動化的通信系統(tǒng)大都安裝在戶外，長期暴露在外界環(huán)境中會導致材料的老化，因此配電自動化的通信系統(tǒng)必須設計成為能夠通過常規(guī)維護就可以在惡劣的戶外環(huán)境下工作；并且除上述自然環(huán)境外，外界較強的電磁干擾也對通信系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響，電磁兼容的水平取決于要實現(xiàn)自動化的功能。第68頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 2）通信系統(tǒng)的費用；配電自動化通信系統(tǒng)的造價可觀，通過選擇恰當合適的通信方式，可以節(jié)省大量的費用。 3）通信速率的要求；任何通信系統(tǒng)的帶寬都是有限的，帶寬越窄通信速率越低，在建設通信系統(tǒng)時，不僅要滿足當前的通信速率要求，還必須考慮中遠期的規(guī)劃。從功能的角度來看，在配電自動化系統(tǒng)中進線監(jiān)視、開閉所、配電變電站監(jiān)控和饋線自動化對于通信速率的要求較低，從配電自動化系統(tǒng)結構的角度分析，集結了大量數(shù)據(jù)的主干線對通信速率的要求遠高于分支線對通信速率的要求。在設計選擇通信方式之前，應該先估算配電自動化系統(tǒng)所需的通信速率，考慮最壞的情形，并根據(jù)需要選擇恰當?shù)耐ㄐ欧绞胶屯ㄐ啪W(wǎng)絡組織形式。第69頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月4）雙向通信能力；配電自動化系統(tǒng)的多數(shù)功能要求雙向通信。尤其是對于故障區(qū)段隔離和恢復正常區(qū)域供電的能力，必須要求具有雙向通信能力，在該情況下，遠方終端必須能向控制中心上報故障信息以便確定故障區(qū)段，同時控制中心必須能夠向遠方設備發(fā)布控制命令，以隔離故障區(qū)段和恢復正常區(qū)域供電。第70頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月5）通信不受停電的影響；配電自動化和故障區(qū)段隔離，以及恢復正常區(qū)域供電的功能要求即使在停電的狀況下仍能進行，這就必須要求通信不受停電的影響。采用電力線作為通信信道在這個問題上就會遇到許多困難，必須考慮故障或斷線對這幾種通信方式的影響。另外還必須考慮的問題是在停電的地區(qū)遠方通信終端設備的供電問題，應當為其提供后備供電手段。第71頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月6）通信系統(tǒng)的使用和維護方便性；配電自動化的通信系統(tǒng)構成的規(guī)模往往比較大，而且通常采用多種通信方式相結合，因此在設計上應該盡量考慮簡化這一復雜系統(tǒng)的使用和維護。選擇適當?shù)臉藴屎屯ㄐ旁O備不僅能提高系統(tǒng)的兼容性，而且能夠為今后的擴展帶來方便。第72頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月配電自動化系統(tǒng)的通信方式 目前配電自動化系統(tǒng)中的通信應用主要有如下幾種：1）配電線載波通信；2）脈動控制技術；3）工頻控制技術；4）電話線；5）光纖通信；6）有線電視通道；7）現(xiàn)場總線和485；8）傳統(tǒng)無線通信；9）無線擴頻通信；10）混合通信系統(tǒng)。 第73頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月配電線載波通信

電力線載波(PLC)已經(jīng)成熟有效地應用于電力系統(tǒng)，主要應用于電力傳輸線（傳輸繼電保護、SCADA和語音通信），該種通信方式可以沿著電力線傳輸?shù)诫娏ο到y(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，不必考慮架設專用通信線路； 根據(jù)電力線載波通信所采用的通信線的不同，電力線載波分為輸電線載波通信、配電線載波通信和低壓配電線載波通信三類；根據(jù)傳輸方式的不同，電力線載波通信又可分為一線對地傳輸方式、兩線對地傳輸方式、相間結合傳輸方式和回線間結合傳輸方式。 對于電力線載波通信，載波頻率一般為10-300kHz；對于配電線載波通信，載波頻率一般為5-40kHz；對于低壓配電線載波通信，載波頻率一般為50-150kHz。第74頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 配電線載波通信的設備主要有在主變電站安裝的多路載波機、在線路各測控對象除安裝的配電載波機和高頻通道（主要由高頻阻波器、耦合濾波器和結合濾波器組成）。 高頻阻波器是用以防止高頻載波信號向不需要的方向傳播的設備；耦合電容器的作用是將載波設備與饋線上的高電壓、操作過電壓等隔離，以防止高電壓進入通信設備，并使得高頻載波信號能耦合到饋線上；結合濾波器是與耦合電容器配合將載波信號耦合到饋線，并抑制干擾進入載波機的設備。第75頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 電力線載波通信在電力系統(tǒng)中的應用效果很好，但是對于配電系統(tǒng)來說，由于其結構復雜，變壓器、分支線、電容器等對高頻信號會產(chǎn)生較大的衰減和失真，因此配電線載波使用的頻率較低，即便如此載波信號在配電線上的傳輸仍舊顯著衰減，此外，配電線載波通信中信號的盲區(qū)存在也是一個嚴重的問題，信號在盲區(qū)發(fā)生在配電線上的反射信號，其抵消了或者削弱了入射信號的區(qū)域。第76頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 另外目前對于配電線載波通信系統(tǒng)能否可靠地傳送故障信息，并在停電區(qū)域內正常工作還有較大的爭議。在輸電線載波通信系統(tǒng)中，單相故障區(qū)是可以跨越的，因為沒有故障的另外兩相可以提供載波通信輔助通道，但是對于配電線載波通信系統(tǒng)，由于存在許多單相區(qū)段，上述方法并不可行，此外配電系統(tǒng)中存在大量的重合器、負荷開關等，這些都必須采用旁路調諧設備構造橋路，但是配電網(wǎng)中旁路調諧設備的用量較輸電網(wǎng)要大得多。第77頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 在設計配電線載波通信系統(tǒng)方案時應該明確以下技術問題： 1）隨著線路結構的變動(如分段開關、聯(lián)絡開關和分支開關的動作)，載波信號的衰減情況也隨著發(fā)生變化，在設計時應該考慮最壞的情況； 2）隨著線路用電負荷變動，載波信號的衰減情況也隨之變化，一般負荷越重，衰減越嚴重，同樣在設計時應該考慮最壞的情況；第78頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月3）不同的用電設備對載波信號的干擾也不同，直接整流環(huán)節(jié)和高頻激勵的氣體放電燈對載波信號的干擾較大；4）地埋電纜線的線-線、線-地之間的分布電容較大，因此對載波信號的衰減較大，并且頻率越高，衰減越大，因此要求在有地埋電纜的線路上使用較低的載波頻率；5）配電線的載波頻率越低，線路衰減越小，但受50Hz工頻及諧波的影響越強，但頻率越高，線路衰減越大，因此對于通信頻帶的選擇必須根據(jù)實際的情況而定；第79頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月6）因線路分支較多，為降低成本，一般不在各分支上加阻波器，因此必須采取有效的措施，如載波機采用FSK方式提高抗干擾能力，增大輸出功率以提高信噪比和適應范圍，設備具有一定的輸出裕度，以保證在最不利的情況下滿足使用要求；7）對于非常復雜且信號衰減大的線路，或對于一些能產(chǎn)生較強干擾的分支，應適當加設阻波器以降低信號衰減和減小干擾信號進入載波通道；8）對于通信距離滿足不了換網(wǎng)配電線路，可以在適當?shù)牡胤郊釉O阻波器，并將其兩側的線路上的設備信息分別上報給兩側相應的主變電所。第80頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月脈動控制技術

脈動控制技術的工作原理類似與配電線載波通信，其將高頻信號注入電力傳輸線，只是脈動控制技術對信息的調制方式是通過讓脈動有或無來實現(xiàn)。其又可分高頻電壓脈動控制技術和高頻電流脈動控制技術。 高頻電壓脈動控制技術特點：信號傳送范圍可以從高壓配電線經(jīng)柱上變壓器至低壓用戶端；信號傳送特性受到諧波和負載端裝設并聯(lián)電容器的影響； 高頻電流脈動控制技術特點：信號傳輸范圍利用變電所母線是配電系統(tǒng)阻抗值最低點的特點，可將信號從高壓配電線的負載側送到饋線的進口處；信號傳輸特性根據(jù)配電線阻抗與負載側的并聯(lián)電容器在200-400Hz左右諧振的特點，50Hz系統(tǒng)采用500Hz以下的信號傳輸。第81頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月工頻控制技術 工頻控制技術是一種雙向通信方式，同樣利用電力線為信道，利用電壓過零的時機進行信號調制。其技術特點如下：信號發(fā)生原理是工頻電源電壓過零點附近用晶閘管控制電容放電或通過電感吸收電流產(chǎn)生脈沖波；傳送速率是通過在過零點同時傳送多個通道脈沖實現(xiàn)，因此速率可以較高；傳送可靠性受到負荷阻抗變化的影響，并要求注意利用控制相位原理的其他設備所發(fā)出脈沖的干擾。第82頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月電話線 電話線以被廣泛地應用與電力系統(tǒng)SCADA和繼電保護中，長期實踐證明其是一種成熟的通信方式，從技術角度講，利用電話線通信是很適合于配電自動化系統(tǒng)，容易達到較高的波特率，且易于實現(xiàn)雙向通信，其缺點顯而易見，費用高、維護困難。第83頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖通信 光纖技術今年得到廣泛地推廣應用，其頻帶寬、抗干擾能力強是主要的優(yōu)點。 按照傳輸光波長劃分，光纖通信系統(tǒng)可分為：短波長光纖通信系統(tǒng)；長波長光纖通信系統(tǒng)；超長波長光纖通信系統(tǒng)； 按照光纖種類劃分可分為：多模光纖通信系統(tǒng)和單模光纖通信系統(tǒng)； 按照傳輸信號劃分可分為：光纖數(shù)字通信系統(tǒng)和光纖模擬通信系統(tǒng)； 按照網(wǎng)絡形式劃分，光纖通信系統(tǒng)又可分為：點對點、T型、環(huán)形和星型光纖通信系統(tǒng)。第84頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)包括：1）調幅廣播；2）調頻廣播；3）無線尋呼網(wǎng)；4）甚高頻通信；5）特高頻通信；6）微波通信；7）衛(wèi)星通信。第85頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月無線擴頻通信 無線擴頻技術是利用高速率的擴頻碼達到擴展傳輸?shù)臄?shù)字信息帶寬的目的，擴頻通信系統(tǒng)的帶寬比常規(guī)通信體制大幾百倍至幾千倍，故在相同的信噪比條件下，具有較強的抗干擾能力。 無線擴頻技術具有如下優(yōu)點： 1）抗干擾能力強； 2）隱蔽性強、干擾小； 3）易于實現(xiàn)碼分多址； 4）抗多徑干擾。第86頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月混合通信系統(tǒng) 為了比較經(jīng)濟的方式全面滿足配電自動化的要求，通常需根據(jù)配電網(wǎng)的具體情況在不同層次上采用不同的通信方式，從而構成了混合通信系統(tǒng)?；旌贤ㄐ畔到y(tǒng)的優(yōu)點在于能夠為每一條信道提供最合適的通信方式，在一個具有分層集結的配電自動化系統(tǒng)中，所處的層次越高，則所需的通道數(shù)就越少，但所需的帶寬和可靠性就越高。第87頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月配電自動化通信系統(tǒng)的若干問題1）電磁波頻帶于傳輸行為的關系；2）有效性和可靠性的關系；3）備用通信通道的問題；4）配電自動化通信系統(tǒng)的過電壓和雷擊防護（其中包含配電自動化控制中心的防雷、有線通信電纜的防雷、無線通信天饋系統(tǒng)的防雷、載波通信系統(tǒng)的防雷、光纖通信系統(tǒng)的強電防護、通信系統(tǒng)接口設備的防雷）；第88頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月配電自動化中通信系統(tǒng)規(guī)約 目前普遍應用于電網(wǎng)調度自動化和變電站綜合自動化的通信規(guī)約大致可分為：應答式、循環(huán)式和對等式規(guī)約。 應答式規(guī)約又稱polling規(guī)約，以主站為主，依次向各遠方終端查詢，各終端應答，報文的長度可變。 其優(yōu)點：允許多臺終端共用一個通道；可以采用多種通道方式，適應性強； 但其缺點表現(xiàn)為：不支持主動上送，對事故的響應速度慢；并且往往要采用整幀校驗的方式，由于一幀的信息量大，因此出錯的概率大。第89頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 循環(huán)式規(guī)約（CDT），其由遠方終端點自發(fā)地上報現(xiàn)場數(shù)據(jù)，報文長度可變，主要特點是：數(shù)據(jù)以線長終端為主；數(shù)據(jù)格式在發(fā)送端與接受端實現(xiàn)約定；重要數(shù)據(jù)發(fā)送周期短，實時性強。 采用循環(huán)規(guī)約的優(yōu)點： 1）遠方終端不斷地上報現(xiàn)場數(shù)據(jù)，即使發(fā)生短時通信失敗丟失數(shù)據(jù)，當通信正常時仍能得到報文，不至于造成顯著危害； 2）循環(huán)規(guī)約采用信息字的校驗方式，當幀種的某個字出錯只需丟棄響應的信息字即可，提高了傳輸數(shù)據(jù)的利用率； 3）循環(huán)規(guī)約采用遙信變位優(yōu)先插入的傳送方式，大大提高了事故傳送的速度。第90頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月其缺點表現(xiàn)為：1）由于采用循環(huán)規(guī)約的遠方終端不斷主動上報現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通道必須為全雙工，并且不允許多路共用通道；2）由于采用主動上送策略，主機對遙測量的響應速度慢。第91頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 對等式規(guī)約，DNP3.0為其代表性規(guī)約，其優(yōu)點為：： 1）采用分布式網(wǎng)絡協(xié)議，適用于安全性要求較高、中等速率的數(shù)據(jù)通信領域； 2）以IEC870-5標準為基礎，靈活且與硬件結構無關； 3）采用網(wǎng)絡通信方式； 4）支持點對點、一點多址和對等的通信方式； 5）支持問答式和自動上送方式； 6）支持通信沖撞/檢測方式； 7）支持傳送帶時標的量。第92頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月配電SCADA系統(tǒng)的組織方式第93頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1典型配置第94頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月配電自動化系統(tǒng)實例分析

北京四方華能公司CSCD2000綜合自動化系統(tǒng)作為地、縣級電網(wǎng)調度和生產(chǎn)及用電管理指揮中心，它是按照如下的總體目標進行設計的，即實現(xiàn)地、縣級調度自動化系統(tǒng)(主站系統(tǒng))、變電站自動化、饋線自動化、配變一體化與用電管理自動化以及遠程自動抄表等多島自動化系統(tǒng)進行一體化設計及規(guī)劃，并能與MIS系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通，從而實現(xiàn)地區(qū)級或縣級電力綜合調度自動化功能

第95頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 (1)調度自動化 調度自動化主站系統(tǒng)是綜合自動化系統(tǒng)的控制與管理中心，它的主要功能有收集并保存來自現(xiàn)場自動裝置的實時數(shù)據(jù)，錄入并保存反映配電網(wǎng)和設備狀態(tài)以及用戶情況的離線數(shù)據(jù)，完成電網(wǎng)的SCADA實時監(jiān)控功能；具備完善的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)處理和報表打印功能，并可實現(xiàn)對開關設備的四遙操作，提供以地理信息系統(tǒng)為基礎的圖形用戶界面（GUI_GraphUserInterface），同時提供與其它網(wǎng)絡系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換的接口，如與企業(yè)信息管理MIS系統(tǒng)的接口。

第96頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 (2)配網(wǎng)地理信息系統(tǒng) GIS系統(tǒng)主要功能包括：AM自動繪圖子系統(tǒng)，F(xiàn)M設備管理子系統(tǒng)，CIS用戶管理系統(tǒng)，實時監(jiān)控子系統(tǒng)，故障處理，LM負荷管理，WEBGis網(wǎng)上發(fā)布系統(tǒng)。

第97頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 (3)配網(wǎng)高級應用軟件（PAS） CSCD2000B電力高級應用軟件（PAS）是調度人員和規(guī)劃人員對電力系統(tǒng)進行仿真分析和監(jiān)視控制的強大工具，在監(jiān)視電網(wǎng)運行狀態(tài)、優(yōu)化全網(wǎng)經(jīng)濟運行方式、分析電網(wǎng)安全性和降低或消除電網(wǎng)中不安全因素等方面都起著不可替代的作用。 網(wǎng)絡分析和控制的基本功能一般由網(wǎng)絡拓撲、實時狀態(tài)估計、負荷預測、調度員潮流、故障分析等基礎模塊完成，分別完成網(wǎng)絡的運行控制、安全性分析和經(jīng)濟性分析三大塊功能。通過這些基礎模塊，調度員可以實時監(jiān)視電網(wǎng)運行狀態(tài)，從而評定系統(tǒng)運行方式的合理性。 PAS中的靜態(tài)安全分析、安全校正控制、自動故障選擇、靈敏度分析等模塊提供了對電網(wǎng)的運行安全性全面分析的方法和工具。

第98頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 (4)配變電一體化 綜合自動化系統(tǒng)的配變電一體化系統(tǒng)是同時面向變電站（開閉所）自動化和饋線自動化設計的一體化系統(tǒng)，即配網(wǎng)設備通過采集故障數(shù)據(jù)及信息，經(jīng)通信與監(jiān)控主站系統(tǒng)實現(xiàn)保護、測量與控制以及包括故障檢測、隔離、恢復在內的饋線自動化功能。 (5)變電站綜合自動化 變電站綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)各電壓等級變電站開閉所監(jiān)視與控制、繼電保護等功能，即實現(xiàn)變電站的保護、控制、監(jiān)視、測量和報警等的綜合自動化，它一般是集中式RTU與變電站各種保護監(jiān)控裝置通信構成的系統(tǒng)，或由間隔層微機綜合保護、監(jiān)控裝置配合后臺通信處理工作站構成的分布式計算機系統(tǒng)。

第99頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 （7）遠程抄表自動化 為了適應目前供電部門“一戶一表、抄表到戶”的新的抄表模式要求以及電量計費改革的需要，開發(fā)出新一代專門面向供電部門現(xiàn)代化管理要求的遠程自動抄表及管理系統(tǒng)CSCD2000B-CSMR系列產(chǎn)品，該系統(tǒng)產(chǎn)品采用了先進可靠的低壓載波通訊技術，并可結合城市電網(wǎng)通訊布局特點，綜合利用多種通訊手段諸如中壓載波、光纖、PSTN公用電話網(wǎng)、RS485等進行遠程通信，可完全實現(xiàn)電能采集自動化以及計費自動化要求。同時，農(nóng)網(wǎng)改造中要求實現(xiàn)一戶一表，同網(wǎng)同價，必須提供抄表的有利技術手段，低壓載波抄表技術及相關的智能電表

第100頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月第101頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 除了系統(tǒng)典型結構外，根據(jù)實際情況的不同還有其它一些配置方式，下面列舉幾種不同配置方式。

1）FTU單元直接與通信系統(tǒng)連接，而不需要通過子站連接，具體連接方式如下圖所示（與典型配置相同的部分簡略，只描述不同連接處，后面各圖均相同）第102頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月第103頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 2）抄表系統(tǒng)通過FTU與通信系統(tǒng)連接，而不是通過子站與通信系統(tǒng)連接。第104頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 3抄表系統(tǒng)通過通信處理機直接和主站系統(tǒng)連接。第105頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月1）能滿足各地區(qū)和縣電網(wǎng)目前的需要和長遠發(fā)展，該系統(tǒng)遵循以下各項開放式國際標準，包括硬件平臺標準，軟件平臺標準，通信協(xié)議標準，數(shù)據(jù)庫標準以及應用程序接口標準等；2）系統(tǒng)的可擴展性：主站系統(tǒng)的規(guī)模、容量、處理速度、CPU負荷在考慮到地、縣級電網(wǎng)現(xiàn)狀和遠景規(guī)劃，以及地、縣級電力自動化系統(tǒng)二期工程實施的基礎上，應有充足的裕度，在變電站、通信線路數(shù)目增加后不會使系統(tǒng)的性能有明顯的下降，系統(tǒng)隨著功能和規(guī)模的擴展可以進行線性無縫擴充；3）系統(tǒng)實時性：滿足電力系統(tǒng)實時性的要求；4）可維護性：可維護性良好，提高了系統(tǒng)可利用率。

第106頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月主站系統(tǒng)體系結構設計

主站端或控制中心由多臺計算機構成全分布式體系結構，系統(tǒng)軟件采用基于客戶／服務器模型結合三層體系結構瀏覽器模型的設計方式；硬件的模塊化結構設計，使得系統(tǒng)的擴展成為可能。配電網(wǎng)自動化主站典型配置如圖5所示，系統(tǒng)中的計算機通過局域網(wǎng)連在一起，局域網(wǎng)采用10M/100MB高速以太網(wǎng)連接，為提高系統(tǒng)可靠性，采用雙網(wǎng)冗余熱備份方式，所有的服務器和PC機都連接到這兩個以太網(wǎng)上，主網(wǎng)出故障時，在固定時間內系統(tǒng)自動或手動切換到備網(wǎng)運行，從而使系統(tǒng)更加安全可靠；在某些關鍵節(jié)點上，如前置機、SCADA服務器等，可以采用雙機冗余熱備份的工作模式，如果主機出現(xiàn)故障，備機自動切換為主機繼續(xù)工作，保證系統(tǒng)可靠性。

第107頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月第108頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 無論是變電站的信息，還是饋線信息(FTU、TTU)，都可通過系統(tǒng)的通信裝置，收集到主站系統(tǒng)中，由SCADA服務器進行統(tǒng)一處理后，供各個專用工作站使用。為了保證系統(tǒng)的時鐘一致性，系統(tǒng)配備了專用的GPS時鐘，用于同步全網(wǎng)的系統(tǒng)時鐘。前置機將采集到的GPS時鐘信息，播送到整個網(wǎng)絡中。同時擔負和各個變電站之間的時鐘的同步。主站系統(tǒng)可以通過路由器與MIS網(wǎng)等其他網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交換。

第109頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 SCADA服務器是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的控制中心，負責接收并處理各采集單元（RTU/FTU/TTU）或轉發(fā)單元的實時數(shù)據(jù)，監(jiān)測報文和故障信息，并廣播到實時網(wǎng)，供其它各工作站使用，同時協(xié)調對各廠站的控制。 SCADA服務器由兩臺計算機構成熱備份結構。在操作時，兩臺機器的權限相同，自動切換控制權。當其中一臺發(fā)生故障時，另一臺立即投入控制系統(tǒng)。在SCADA服務器上可以安裝商用關系數(shù)據(jù)庫，用于存儲系統(tǒng)運行參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)，并作網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫來使用，提供與外界的數(shù)據(jù)接口。

第110頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 前置系統(tǒng)由前置處理機、CSE200通信處理規(guī)約轉換器、通信服務器和調制解調器箱組成。該系統(tǒng)提供了與RTU之間的通信鏈路，完成數(shù)據(jù)采集、預處理、通信監(jiān)視和控制并且完成規(guī)約轉換功能。

前置系統(tǒng)屬于關鍵節(jié)點，一般需要配置兩套，每一臺前置機都通過網(wǎng)絡接口連接到系統(tǒng)的局域網(wǎng)上，兩臺機器以主備方式運行。當主機故障時，備機應自動接替主機運行。任何單一硬件設備的故障不會使實時數(shù)據(jù)和SCADA的主要功能喪失。

第111頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 通過調度員工作站，操作者可以進行SCADA監(jiān)控，可以查看配電網(wǎng)實時運行狀況、獲取報表、數(shù)據(jù)曲線、棒圖等統(tǒng)計資料，同時調度員工作站也提供系統(tǒng)運行管理和信息管理的手段。視實際情況，在網(wǎng)絡中可以同時設置多個調度員工作站。

GIS工作站為配電網(wǎng)運行人員提供了監(jiān)控電網(wǎng)運行狀態(tài)的手段。使用GIS工作站，可使電網(wǎng)運行人員在地圖背景上，查看各條電力饋線的實時狀態(tài)，監(jiān)控電力饋線的負荷，定位線路的故障點，控制饋線的拓撲結構等。在GIS工作站上一般安裝GIS系統(tǒng)軟件。視情況可以將調度員工作站與GIS工作站以及瀏覽、維護、PAS工作站等集成為一臺機器作為調度員/維護工作站。

第112頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 如果變電站是按照無人值班方式進行設計的，在變電站內沒有設置當?shù)乇O(jiān)控功能，因此需要在調度端增設無人值班監(jiān)控工作站。在該工作站上，調度員可以通過上傳至調度端的各種數(shù)據(jù)信息及時了解到變電站的各種運行工況、變電站設備的狀況和遠方操作結果。

電量集抄工作站通過電量采集通道（撥號或DLC專線），將各個變電站的電量集中器的電量采集上來，向電量管理工作站和電量管理MIS網(wǎng)絡提供數(shù)據(jù)服務，同時提供與SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換接口。 每個變電站設置一臺電量集中器，完成變電站各個智能電表的數(shù)據(jù)采集，電量集中器利用RS-485總線和電能表接口。電量集中器將采集的各個電表的電能數(shù)據(jù)，統(tǒng)一處理成一個帶有時標的電能數(shù)據(jù)，利用撥號通信方式，和電量采集工作站進行數(shù)據(jù)通信，電量采集工作站將采集到的電量數(shù)據(jù)處理后，送到SCADA服務器中。

第113頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 為了使監(jiān)控變得更加直觀，系統(tǒng)中可以設立大屏幕背投影系統(tǒng)，用于投影系統(tǒng)中調度員工作站或GIS工作站上的所有信息。通過視頻切換控制器，任何一臺調度員工作站的視頻信號，均可與投影儀接口，任何一臺工作站都可控制視頻信號的切換。第114頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月CSCD2000B軟件設計技術特點

1．系統(tǒng)開放性CSCD2000B通過采用通用的網(wǎng)絡TCP/IP協(xié)議，商用SQL關系數(shù)據(jù)庫，使用WindowsNT或Unix操作系統(tǒng)，VisualC++編程語言等，充分保證了系統(tǒng)的開放性。2.面向電力系統(tǒng)大對象設計 CSCD2000B從設計到實現(xiàn)，從數(shù)據(jù)庫到人機界面，從數(shù)據(jù)采集監(jiān)控到高級應用，始終貫徹著電力系統(tǒng)大對象的思想。它屏蔽了數(shù)據(jù)采集，使用戶直接面向熟悉的電力系統(tǒng)；它克服了原有SCADA系統(tǒng)以數(shù)據(jù)采集監(jiān)控為核心，而造成的界面不直觀，人機界面數(shù)據(jù)與采集數(shù)據(jù)容易不對應的缺點。面向對象的設計使配電網(wǎng)模型的建立，網(wǎng)絡拓撲關系的生成，數(shù)據(jù)庫建立，接線圖生成都非常清晰。有利于功能擴充，以及與EMS，MIS的連接。

第115頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月3.實時高效的數(shù)據(jù)庫CSCD2000B的實時數(shù)據(jù)庫RTDB采用了將專用實時數(shù)據(jù)庫與商用關系數(shù)據(jù)庫結合的模式。RTDB以共享內存（ShareMemory）為技術基礎，在一個計算機結點上支持多進程訪問。RTDB集成了網(wǎng)絡功能，網(wǎng)絡透明傳輸，使應用程序在一個全網(wǎng)一致的實時數(shù)據(jù)庫環(huán)境下運行，方便了程序開發(fā)，使系統(tǒng)具有良好的擴充性。4.靈活可靠的網(wǎng)絡管理大型的SCADA計算機網(wǎng)絡管理系統(tǒng)多采用雙機熱備、雙網(wǎng)熱備、雙通訊前置機熱備。這是一個相當復雜的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，必須有一套靈活可靠的網(wǎng)絡管理機制，才能勝任。CSCD2000B的網(wǎng)絡管理是由NM（網(wǎng)絡管理程序），LM（本機管理程序），進程管理，消息通訊組成的一套完整體系來完成。

第116頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 CSCD2000B除了雙SCADA實時服務器，雙通訊前置機外，還有Web服務器，GIS服務器，高級應用PAS工作站，調度員工作站，電量集抄和管理工作站等，各服務器和工作站組成網(wǎng)絡，協(xié)調運行。這種網(wǎng)絡分布式處理具有如下優(yōu)點： 1）均衡發(fā)揮計算機硬件資源能力，避免主服務器負載太重，消除計算處理的瓶頸； 2）多服務器之間互為備用，增強系統(tǒng)整體可靠性；3）系統(tǒng)的硬件規(guī)模伸縮性強。在不影響性能的前提下，硬件投資可逐步分批到位，降低了總成本。如果系統(tǒng)負載增加，可方便地相應增加服務器，不斷滿足應用需要。具有良好的擴充性，這可以延長系統(tǒng)的使用壽命，保持系統(tǒng)先進性。使系統(tǒng)在較長時期內不落伍，不過時； 4）系統(tǒng)的整體性能價格比提高。第117頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 CSCD2000B系統(tǒng)的消息通訊機制是建立在網(wǎng)絡管理，網(wǎng)絡透明傳輸和實時數(shù)據(jù)庫基礎之上的，這種機制可以提高系統(tǒng)的實時性。

CSCD2000B使用控件技術，如表格，曲線，電力元件，儀表仿真等，解決了代碼復用問題，提高開發(fā)效率，而且可利用互聯(lián)網(wǎng)上豐富的控件資源。CSCD2000B在報警界面、監(jiān)控界面等上面應用了大量多媒體技術，使系統(tǒng)更加形象直觀。

第118頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 用專用通訊裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多串口卡，使通訊可靠性從PC級上升到工業(yè)裝置級。 通訊裝置與后臺前置通訊處理之間通過高速以太網(wǎng)連接，消除了通訊速度的制約。 通訊處理程序FM采用多進程或單進程多線程方式，每個通道的處理相互獨立。系統(tǒng)可以對每個通道分別監(jiān)視，一旦某通道發(fā)生問題可停止使用，進行修復后重新起用，對其它通道沒有影響；可在線啟停某通道，修改通訊參數(shù)，重啟；可在線增加新的通道，進行通道切換。 分層的通訊處理模式： FM邏輯上分為四層實現(xiàn)，即通訊層，規(guī)約層，應用層，人機界面層。如圖8所示。層與層之間接口清晰，可單獨替換某一層，每一層完成一類功能，擴充改進方便。 1）通訊層：封裝了不同通訊介質的通訊處理。如串口，并口，現(xiàn)場總線，以太網(wǎng)等； 2）規(guī)約層：封裝了不同的通訊規(guī)約，規(guī)約層接收通訊層的數(shù)據(jù)包，按不同的規(guī)約進行解釋，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式包PDB，送交應用層處理。 3）應用層：處理PDB格式的數(shù)據(jù)包，訪問實時數(shù)據(jù)庫。 4）人機界面層：完成對各通道通訊狀況及各層報文內容的監(jiān)視，可手動起停通道，進行通道切換。

第119頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月三層體系結構與互聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布

三層體系結構與傳統(tǒng)的Client/Server方式相比具有很大優(yōu)勢：1）將數(shù)據(jù)處理邏輯以中間件的方式放于服務器端，便于維護和功能升級；2）客戶端僅需運行瀏覽器軟件，硬件要求低，投資少，接入靈活，擴充方便；

3）系統(tǒng)的可靠性，開放性，擴充性增強；

第120頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月CSCD2000系統(tǒng)軟件功能模塊

1）數(shù)據(jù)采集及處理（SCADA）

2）配網(wǎng)高級應用軟件（PAS）

3）配網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）

4）與其它系統(tǒng)的通信接口

第121頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月配變電一體化的設計

一體化設計的含義就是實現(xiàn)由配網(wǎng)調度自動化、變電站綜合自動化、饋線自動化、用電管理自動化以及抄表自動化等多島自動化向一體化方向的轉化。配變電一體化系統(tǒng)的主要功能是收集整理饋線層各FTU所采集的數(shù)據(jù)并通過遠動通道上傳給配調層，同時完成一般的故障定位、故障隔離和非故障區(qū)段恢復供電等功能。配變電一體化設計方式是CSCD2000B綜合自動化系統(tǒng)設計中的重要特點之一。

第122頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月饋線自動化系統(tǒng)

CSCD2000綜合自動化系統(tǒng)中的饋線自動化系統(tǒng)具有如下功能：1）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA），通常所說的遠動，即指三遙，遙測、遙信、遙控功能。 (1)遙測：10kV饋線柱上開關處的兩相電流和線電壓； (2)遙信：10kV饋線柱上開關的位置、儲能完成信號以及其他監(jiān)視信號等； (3)遙控：10kV饋線柱上開關合閘/分閘；重合閘啟動/停役。2）故障處理，包括故障定位、故障隔離及自動恢復供電。故障區(qū)域（包括小電流接地故障）的自動判斷與自動隔離及非故障區(qū)的自動恢復；故障消除后迅速恢復供電功能。3）負荷管理，根據(jù)配電網(wǎng)的負荷均衡程度合理改變配電網(wǎng)的運行方式。4）無功控制，指線路上無功補償電容器組的自動投切控制。 5）系統(tǒng)時鐘對時功能。6）過電流記錄功能。7）事件順序記錄(SOE)功能。8）定值的遠方召喚功能。 9）停電后仍維持工作功能。

第123頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月饋線故障診斷、隔離和非故障區(qū)段恢復供電實用模式1）綜合自動化系統(tǒng)方式（電壓控制方式）

綜合自動化系統(tǒng)的故障恢復模式主要依賴于裝配在配電網(wǎng)中的分段器、重合器以及柱上開關系統(tǒng)等具有一定智能功能的硬件設備，通過開關的分、合閘動作協(xié)調配合實現(xiàn)故障診斷，自動確定故障部分，恢復對故障部分的供電。在早期，這種恢復模式使用的是電壓-時間原理，在配電線路故障后逐個自動重合開關，若再次重合到永久性故障，則自動閉鎖，隔離故障點。

第124頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月第125頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月 假設饋線A上Z2區(qū)發(fā)生永久性故障，饋線A的變電站斷路器CB1首先跳閘，開關S11、S12檢測到失壓后跳開。經(jīng)過一段時間后，CB1再次重合，并由CB1逐個向下游重合（由整定原則決定），在時間t2后，S11合閘，由于重合到永久性故障，CB1再次跳開，S11在時間t1內檢測到失壓后跳閘并自動閉鎖，在經(jīng)過一段延時后，CB1重合，CB1與CB2之間的線路恢復供電。聯(lián)絡開關CB0檢測到S12后的線路無電壓，在等待一個時間段后CB0合閘，S12檢測到一側有電壓，等待時間t2后合閘，由于S12合到故障上，饋線B的變電站斷路器CB2跳閘，然后饋線B上的開關逐個失壓跳閘，由于S12合閘引起CB2跳閘，S12自動跳開并閉鎖，隔離故障，CB4逐個向下游閉合，恢復非故障區(qū)的供電。 這種控制方式的優(yōu)點是線路開關只要根據(jù)兩側電壓狀況判斷故障情況而不需要具有開斷故障電流的能力，所以投資較小，但開關動作比較頻繁，影響設備使用壽命，對系統(tǒng)及用戶影響也較大。

第126頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月2）配電管理系統(tǒng)（DMS）的故障恢復模式

配電管理系統(tǒng)的故障恢復模式是將開關設備、FTU集成為具有數(shù)據(jù)采集、傳輸和控制功能的智能化設備，并通過無線或者有線通信方式與計算機控制中心結合，構成一個完整的饋線自動化系統(tǒng)。其關鍵是依賴于智能軟件的先進性。當配電網(wǎng)中發(fā)生故障時，DMS中的配電網(wǎng)故障檢測、隔離與恢復程序根據(jù)通信系統(tǒng)反映在SCADA數(shù)據(jù)庫中的故障信息，進行邏輯推理，判斷出故障所在的位置，然后隔離故障點，最后啟動恢復功能模塊，得