電力與地鐵電力自動化系統(tǒng)課件

電力與地鐵電力自動化系統(tǒng)

電力與地鐵電力自動化系統(tǒng)

1提綱電力自動化系統(tǒng)的發(fā)展電力系統(tǒng)中的自動化監(jiān)控系統(tǒng)地鐵系統(tǒng)中的自動化監(jiān)控系統(tǒng)提綱電力自動化系統(tǒng)的發(fā)展2電力監(jiān)控系統(tǒng)的簡稱電力監(jiān)控系統(tǒng)又稱為電力SCADA系統(tǒng)，英文為PowerSupervisionControlAndDataAcquisition電力監(jiān)控系統(tǒng)的簡稱電力監(jiān)控系統(tǒng)又稱為電力SCADA系統(tǒng)，英文3電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展電力監(jiān)控系統(tǒng)是在供電系統(tǒng)設(shè)備（如斷路器、隔離開關(guān)）的遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制的需求的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。自20世紀(jì)50年代我國就開始了電力控制系統(tǒng)等研究、開發(fā)工作。但是受硬件技術(shù)、通訊手段的制約，電力監(jiān)控系統(tǒng)沒有得到廣泛的應(yīng)用，通過電話傳送命令的人工調(diào)度、指揮在電力系統(tǒng)長期存在，變電站大多數(shù)是以傳統(tǒng)繼電器為基礎(chǔ)的繼電保護(hù)系統(tǒng)。變電站是設(shè)有專人值班模式。電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展電力監(jiān)控系統(tǒng)是在供電系統(tǒng)設(shè)備（如斷路器、隔4電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展隨著集成電路的發(fā)展，出現(xiàn)了以集成電路為基礎(chǔ)的電力監(jiān)控系統(tǒng)，各變電所內(nèi)部設(shè)置一套帶有I/O功能的RTU（RemoteTerminalUnit）設(shè)備，中心設(shè)置主站系統(tǒng)，采集各變電站數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視。出現(xiàn)部分無人值班站。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，單片/單板計算機(jī)以及操作終端計算機(jī)在我國迅速普及，使得電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用走向新的階段。110kV以下變電所大量出現(xiàn)無人值班站。繼電保護(hù)系統(tǒng)也由傳統(tǒng)繼電器-〉智能保護(hù)單元-〉智能測控通訊保護(hù)單元逐漸發(fā)展起來。更多的I/O采集工作由保護(hù)單元直接完成。電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展隨著集成電路的發(fā)展，出現(xiàn)了以集成電路為基礎(chǔ)5電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展電力監(jiān)控系統(tǒng)主要的完成數(shù)據(jù)采集與控制，其特點是變電所分布分散，相互之間距離遠(yuǎn)，其所有變電所數(shù)據(jù)有區(qū)域調(diào)度中心統(tǒng)一監(jiān)控，各變電所之間無聯(lián)系。變電所與調(diào)度中心之間與設(shè)立專門的通訊網(wǎng)絡(luò)，采用電力載波（模擬量）、數(shù)字?jǐn)U頻、音頻等方式為主。通訊以串口為主。隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了通訊專用通道、專用光纜等方式。但目前為止并不普及。電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展電力監(jiān)控系統(tǒng)主要的完成數(shù)據(jù)采集與控制，其特6電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展在所內(nèi)數(shù)據(jù)采集方面，大多數(shù)變電站繼電保護(hù)設(shè)備采用成熟的串口數(shù)據(jù)通訊方式進(jìn)行采集，其大部分I/O數(shù)據(jù)通過具有通訊采集功能的繼電保護(hù)單元進(jìn)行采集，對于沒有智能設(shè)備的設(shè)置公共I/O單元。變電所內(nèi)繼電保護(hù)單元、電度表等智能設(shè)備或采取集中組屏安裝方式（受環(huán)境影響），或采集開關(guān)柜上直接安裝方式。電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展在所內(nèi)數(shù)據(jù)采集方面，大多數(shù)變電站繼電保護(hù)設(shè)7電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展變電所內(nèi)設(shè)置獨立的監(jiān)控系統(tǒng)（無人站有不設(shè)的情況）；通訊規(guī)約由RTU通訊單元完成，通訊通道一般要求冗余，TRU通訊單元應(yīng)支持多規(guī)約多串口。常用通訊規(guī)約CDT，SC1801規(guī)約，IEC870-5-101/102/103/104規(guī)約，DNP3.0規(guī)約等，調(diào)度通訊一般不采取Modbus規(guī)約。電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展變電所內(nèi)設(shè)置獨立的監(jiān)控系統(tǒng)（無人站有不設(shè)的8電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)今電力系統(tǒng)變電站的監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)成熟，進(jìn)行穩(wěn)定階段，其工程實施的模式一般有兩種。以變電所繼保二次設(shè)備為基礎(chǔ)，帶監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一招標(biāo)施工。一次設(shè)備有專業(yè)施工安裝單位負(fù)責(zé)。以變電所各系統(tǒng)為單位，分開招標(biāo)施工，施工有統(tǒng)一的安裝單位整體負(fù)責(zé)。電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)今電力系統(tǒng)變電站的監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)成熟，進(jìn)行9電力監(jiān)控系統(tǒng)的特點以成熟的接口技術(shù)為主體設(shè)計方案，各設(shè)備接口簡單明了。沒有大量、頻繁的控制，越上層的調(diào)度，越主要關(guān)心開關(guān)的運行狀態(tài)，和主要的報警信息，力求數(shù)據(jù)量小且穩(wěn)定。電力監(jiān)控系統(tǒng)的特點以成熟的接口技術(shù)為主體設(shè)計方案，各設(shè)備接口10地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展北京地鐵1號線上世紀(jì)60年代開通運營，進(jìn)40年來一直以來都是有人值班，獨立運行，中心對電力系統(tǒng)的指揮調(diào)度是通過電話進(jìn)行的。設(shè)備的狀態(tài)是無法反映到中心的。是繼電器保護(hù)方式。直到上世紀(jì)90年代，對其進(jìn)行了設(shè)備改造，由英國一家公司提供，采用新老結(jié)合的方式進(jìn)行，即既有微機(jī)保護(hù)設(shè)備，也有繼電器保護(hù)方式并存。通訊通道采用串行接口，光纖通道方式。中心也沒有組網(wǎng)。本世紀(jì)進(jìn)行了新的改造，新老結(jié)合的方式繼續(xù)沿用，繼電保護(hù)更新和設(shè)備，整個系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展北京地鐵1號線上世紀(jì)60年代開通運營，11地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展廣州地鐵1號線電力監(jiān)控系統(tǒng)采用的德國西門子公司的設(shè)備，采用了集中管理分散布置的模式。由主控單元、下位監(jiān)控單元、繼電保護(hù)單元、通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，變電所與中心之間通過雙RS422口借助OTN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。中心設(shè)置雙通道切換裝置。中心由兩個網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，用于連接主機(jī)、備機(jī)、模擬屏、時鐘的SINECH1和用于連接各監(jiān)視工作站ETHERNET構(gòu)成。反映了當(dāng)時電力監(jiān)控的主流技術(shù)，開始運用微機(jī)保護(hù)裝置，受當(dāng)時技術(shù)所限，站內(nèi)大量的運用了變送器，通訊方式也比較慢。地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展廣州地鐵1號線電力監(jiān)控系統(tǒng)采用的德國西12地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展北京地鐵13號線建設(shè)于21世紀(jì)初期，建立在微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)取得飛速發(fā)展的基礎(chǔ)上。采用了分布式的結(jié)構(gòu)，大量應(yīng)用了及保護(hù)、測量、控制為一身的微機(jī)綜合保護(hù)測控單元，應(yīng)用了包括5M光纖Arenet，12MProfibus-DP,Modbus+等大量的現(xiàn)場總線技術(shù)。采用2ME1通道和路由器與中心連接，中心設(shè)置服務(wù)器，采用10/100M以太網(wǎng)組成中心局域網(wǎng)，購車功能中心系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用電力監(jiān)控系統(tǒng)為主的方式，但加入的環(huán)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)視和控制，為以后系統(tǒng)集成監(jiān)控開創(chuàng)了先河。其率先采用了網(wǎng)絡(luò)化的通訊通道，真正實現(xiàn)了分層分布式電力監(jiān)控系統(tǒng)。地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展北京地鐵13號線建設(shè)于21世紀(jì)初期，建13地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展深圳地鐵1號線一期工程在北京13工程的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了飛躍，做到了電力、環(huán)控、火災(zāi)報警系統(tǒng)同一平臺的多系統(tǒng)監(jiān)控，其設(shè)計原則也有以電為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶橹?，以地鐵環(huán)境為主。其即時對電力監(jiān)控系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性的肯定，也是地鐵工程在中國飛躍發(fā)展的標(biāo)志。車站變電所監(jiān)控系統(tǒng)采用了比北京13號線更簡化和穩(wěn)定的串口通訊為主的結(jié)構(gòu)，1500V保護(hù)設(shè)備使用了DP總線方式，其通訊控制器接入不同通訊規(guī)約達(dá)到13個。車站和中心之間通過OTN提供的雙冗余10M以太網(wǎng)接口進(jìn)行連接?？刂浦行慕M成局域網(wǎng)，系統(tǒng)中分別設(shè)置環(huán)調(diào)，電調(diào)操作員站，同平臺分別監(jiān)視不同系統(tǒng)，服務(wù)器和工程師站可監(jiān)視全部系統(tǒng)數(shù)據(jù)。車站設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)也監(jiān)視本車站數(shù)據(jù)，車控室IBP盤的設(shè)計、設(shè)置和實施，為全國地鐵系統(tǒng)開創(chuàng)了新的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)（廣州最先出現(xiàn)IBP盤）。中心和車站服務(wù)器、操作員站、通訊控制器運行在同一平臺下，通訊和數(shù)據(jù)傳送速度達(dá)到了新的高度。其全線車站監(jiān)控數(shù)據(jù)達(dá)到157000點物理點，這在當(dāng)時是個極大的突破。地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展深圳地鐵1號線一期工程在北京13工程的14地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展廣州地鐵3、4、5號線主控監(jiān)控系統(tǒng)代表了國內(nèi)地鐵監(jiān)控系統(tǒng)的最新趨勢和最高水平，主控系統(tǒng)集成和互聯(lián)了十幾個子系統(tǒng)，消除了地鐵系統(tǒng)中的信息孤島。在其電力系統(tǒng)中以太網(wǎng)通訊的應(yīng)用逐漸嶄露頭角，國際電力領(lǐng)域最新規(guī)約IEC-61850在廣州5號線中開始了應(yīng)用，預(yù)示著新的通訊技術(shù)開始萌芽。地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展廣州地鐵3、4、5號線主控監(jiān)控系統(tǒng)代表15地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的特點通訊：大量數(shù)據(jù)的通訊。接口：設(shè)備多樣接口復(fù)雜。冗余：能想到的地方都冗余（這個夸張了點）控制：頻繁且有規(guī)律，有定時程控設(shè)計（最后沒有使用）。報表：用電量為主，輔助分析功能要求強大。用戶：全線用戶統(tǒng)一管理，在線專人動態(tài)分配。維護(hù)：投運之后就黑白顛倒,工作大部分在晚上。電調(diào)：晚上忙得要的要命。地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的特點通訊：大量數(shù)據(jù)的通訊。16地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的趨勢觀點1.以穩(wěn)定、簡單為主導(dǎo)，去掉多余的功能，返樸歸真。觀點2.成為新技術(shù)的試驗田，大量新的要求和新技術(shù)不斷出現(xiàn)（和上面的矛盾，可討論）發(fā)展為沒有車站通訊處理單元，只有連接交換機(jī)，控制中心可以和所有車站的每個設(shè)備通訊，通訊采用以太網(wǎng)，電力監(jiān)控系統(tǒng)直接在中心做了