四方变电站监控系统

操作员工作站A 监控A网 监控B网
操作员工作站B
五防工作站
间隔层
监控A网 监控B网
以一个小间为例
服务器A 服务器B 工程师工作站
远动工作站A 远动工作站B
保护信息子站
光纤盒
光纤盒
通讯接口装置
。。。
实时网段
公用设备接 口：电度、 UPS,火灾报 警、消防等
防火墙
CISCOSYSTEMS
光纤盒
光纤盒
非实时网段
VQC
电压无功控制 实现变电站或局部电网的补偿设备自动投切或调整，以及变压器分接
头的自动调整
➢ 综自系统基本配置、结构
监控系统按站级与间隔级两个控制层构成。
站级控制层布置在变电所主控制楼内计算机室及主控制室。
在主控制室配置两台主计算机兼做操作员工作站及一台微机五防 PC机，两台主机平行运行，互为热备用，运行人员通过操作员工 作站对变电所全部一次设备及二次设备进行监视、测量、记录并处 理各种信息，并对变电所的主要电气设备实现远方控制。运行人员 可通过微机五防PC机进行防误模拟操作。
1号打印机
主控室
2号打印机
计算机室
500KV变电站综合自动化系统网络图二
调度数字通道
3号打印机
调度模拟通道
路由器
4号打印机
GPS时钟同步主屏
双moden双通道
交换机
CISCOSYSTEMS
操作员工作站A 监控A网 监控B网
操作员工作站B
五防工作站
间隔层
监控A网 监控B网
以一个小间为例
服务器A 服务器B 工程师工作站
值 由于CT饱和特性的限制，事故追忆仅仅具有参考价值
故障录波
记录断路器事故跳闸前后一段时间内电压、电流、频率等模拟量的故 障波形（动态）
RTU
在发电厂、变电所内按远动规约完成远动数据采集、处理、发送、接 收以及输出执行等功能的设备称为远动终端（Remote Terminal Unit， 即 RTU）
220kV及以上高集成化典型结构
卫星
SPDNet/ 载波线路/ 微波线路
GPS接收装置
远动1
远动2
分脉冲/ 秒脉冲/ 串口 IRIG-B
以太网1 以太网2
调度中心 操作员站1
操作员站2
维护工程师站
五防主机
监控网1 监控网2
HV/EHV测控装置 CSC系列母线保护 CSC系列线路保护
LV保护测控装置 MV/LV测控装置
➢ 综合自动化系统的通信网络
计算机局部网络（Local Area Networks ，简写LAN），简称 局域网，是计算机技术急剧发展的新领域。它是把多台小型、 微型计算机以及外围设备用通信线路互连起来，并按照网络 通信协议实现通信的系统。
构成局域网的四大因素是网络的拓扑结构和传输介质、传 输控制和通信方式
四方变电站监控系统
内容纲要
1、综合自动化的有关基本概念，基本结构及功能介绍 2、国内典型500kV综合自动化变电站特点分析 3、变电站综合自动化系统的数据通信及网络通信 4、变电站监控系统装置介绍 5、变电站监控系统设备的试验、维护及注意事项
1、综合自动化的有关基本概念，基本结构及功能介绍
➢ 基本概念
➢ 综自系统基本功能
通过I/O数据采集单元实时采集来自生产过程的模拟量、数 字量、脉冲量及温度量等输入量 数据处理功能 画面显示 时钟同步 记录和打印功能 监控系统的自诊断和自恢复 与保护设备的数字接口 管理功能
同期检测及操作 操作功能 维护功能 控制功能 防误操作 报警处理 计算机通信网接口
（C）环型
由于环型网的各个节点在环中串接，因而任何 一个节点故障，都会导致整个环的通信中断。
2、局域网的传输信道
局域网可采用双绞线、同轴电缆或光纤等作为传输信道， 也可采用无线信道。
3、常用的局域网——以太网
以太网是采用总线型拓扑结构。它是一种局部通信网， 通常在线路半径1-10km中等规模的范围内使用，为单一 组织或单位的非公用网，网中的传输介质可以是双绞线、 同轴电缆或光纤等。它的特点是：信道带宽较宽；传输 速率可达 10-100mbit/s，误码率很低；具有高度的扩充 灵活性和互联性；建设成本低，见效快。
2、间隔层的信息交换 这类信息有如测量数据、断路器状态、器件的运行状态、 同步采样信息等。
3、间隔层与变电站层的信息 （1）测量及状态信息 （2）操作信息 （3）参数信息，微机保护和自动装置的整定值等。
二、综合自动化系统与控制中心的通信内容
综合自动化系统前置机或通信控制机具有执行远动 功能，会把变电站内所相关信息传送控制中心，同 时能接收上级调度数据和控制命令。变电站向控制 中心传送的信息通常称为“上行信息”；而由控制 中心向变电站发送的信息，常称为“下行信息”。
三种方案的共同要求
测控单元出以太网，数据不经转换直接送到远动主机和当地监控主机。
操作员站和服务器可以分开布置，也可以合并运行。分开布置时，服 务器放置在计算机室内。
间隔层和变电站层分别组成以太网，各间隔层以太网与变电站层以太 网通过光纤连接
1号打印机
主控室
2号打印机
500KV变电站综合自动化系统网络图一
变电站自动化
（计算机技术＋变电站系统或设备） || （通信和网络技术＋变电站系统或设备）|| （其它各种新技术＋变电站系统或设备）
＝变电站自动化 变电站自动化是基于微机的变电站二次系统或设备
变电站综合自动化
变电站综合自动化系统是将变电站的二次设备（包括控制、信号、测 量、保护、自动装置、远动等）利用计算机技术、现代通信技术，通 过功能组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控制和调整 的一种综合性的自动化系统
计算机室
调度数字通道
3号打印机
调度模拟通道
路由器
4号打印机
交换机
C IS CO S YS T EM S
双moden双通道
GPS时钟同步主屏
操作员工作站A 操作员工作站B
A网 B网
五防工作站
A网 B网
间隔层
以一个小间为例
服务器A 服务器B 工程师工作站
远动工作站A 远动工作站B
光纤盒
光纤盒
光纤盒
光纤盒
1、保护和录波单独组网，监控单独组双网，实时网 段和非实时网段分离。
方案二
优点
2、无论是从网络结构上，还是从软件功能上，保护 子站和监控系统分离彻底。
3、监控系统对软压板、定值等操作比较容易支持， 中间环节少。
4、适用于监控系统和保护子站分期实施的情况。
1、对保护/保护管理机的要求高，需要其具备足够 的以太网通讯接口（两个监控接口，一个保护接 口）。
2.监控系统对保护软压板、定值等操作比较容易支 优点 持，中间环节少。
方案一
3.保护子站和监控系统适宜一个厂家完成，信息接 口简单，方便工程实施和售后服务。
1.保护子站和监控系统不分开，不适用于由不同厂 家来完成监控系统和保护子站的情况。
缺点
2.保护信息和监控信息共网，需协调好实时信息和 非实时信息的关系，以免影响整个系统的性能。
特点：功能综合化；设备、操作、监视微机化；结构分层分布化；通 信网络化光纤化；运行管理智能化
控制
信号
测量
保护
自动装置 远 动
常规站
把 手 光字牌 指示仪表 独 立
远切 装置
RTU
综自站
计算机+测控单元
具备通信能力 安稳装置 测控单元+ 远动主机
修改定值 投退压板
定值,采样值
四遥
遥测，又称远程测量，是指运用远程通信技术传送被测参量的测量值 遥信，又称远程信号，是对状态信息的远程监视 遥控，又称远程切换，是指对具有两个确定状态的运行设备所进行的
方案三
1、监控网与保护网必须连接，且需通过防火墙，网络 结构复杂。
2、对保护软压板等操作需从保护子站进行，或者需要 当地监控软件与保护子站软件配合进行，机制比较复 缺点 杂。
3、监控系统的保护数据来源于保护子站，在保护子站 失效的情况下，监控系统无法监视保护信息。为增强 可靠性，在此方案中建议增加保护动作信号的硬节点 到测控模块。
在计算机室配置1台工程师工作站、2台数据处理和通信装置及 公共系统接口机1台。
工程师工作站用于整个监控系统的维护和管理等。
站级控制层的各设备之间通过以太网进行通讯，以太网采用冗余 结构。
南阳站本期配置：两台64位系统服务器，两台64位操作员站，一台远
动工作站，一台64位五防工作站，一台64位工程师站，一台64位仿真培 训工作站。
保护网关
IEC103,DNP,MODBUS
外厂家保护
3、变电站综合自动化系统的数据通信及网络通信
一、变电站内的信息传输内容
1、现场一次设备与间隔层间的信息传输
间隔层设备大多需要从现场一次设备的电压和电流互感器采 集正常情况和事故情况下的电压值和电流值，采集设备的状 态信息和故障诊断信息，这些信息主要是：断路器、隔离开 关位置、变压器的分接头位置，变压器、互感器、避雷器的 诊断信息以及断路器操作信息。
1、局域网的拓扑结构
（A）星型
星型网络结构简单，任何一个非中心节点故障对整 个系统影响不大。但中心节点故障时会使全系统瘫痪。 为了保证系统工作可靠，中心节点可设置备份。在电 力系统中，采用循环式规约的远动系统中，其调度端 同各厂、站端的通信拓扑结构就是星型结构。
（B）总线型
采用总线方式时增加或减少用户比较方便。某一 节点故障时不会影响系统其他部分工作。但如总 线故障，就会导致全系统失效。
远动工作站A 远动工作站B
保护信息子站
光纤盒
光纤盒
光纤盒
光纤盒
通讯接口装置
。。。
公用设备接 口：电度、 UPS,火灾报 警、消防等
实时网段
非实时网段
光纤盒
光纤盒 光纤盒
光纤盒
光纤盒 光纤盒
同步卫星时钟
保护网 录波网
以太网
保护管理机 RS232/485/LON等
保护网 录波网
测控模块
保护
保护
集中录波器 GPS时钟同步分屏
2、国内典型500kV综合自动化系统特点分析
变电站自动化系统的技术特点：(在技术、设备没有大的发展 情况下，各厂家趋于统一) •面向间隔的分层分布式结构（两层设备） •后台硬件异构平台（64位机和32位机） •混合操作系统平台（WINDOWS和UNIX) •站控层五防与间隔五防互补的五防体系 •抗干扰性能优越的可配置的测控装置 •面向间隔的数据库
远程操作 遥调，又称远程整定，是指对具有不少于两个设定值的设备进行远程
操作
事件顺序记录
SOE 按照时间顺序记录事故、故障和异常的发生情况 对远动主站而言，事件顺序记录特指保护跳闸及其相关信息 由于对时的原因，事件顺序记录在站内应用较好，但站间的应用效果
很差
事故追忆
记录断路器事故跳闸前后一段时间内模拟量的有效值变化过程 有的系统可以每周波记录一次有效值；有的系统等间隔记录一次有效
通讯接口装置
。。 。
公用设备接 口：电度、 UPS,火灾报 警、消防等
保护信息子站
录波网
光纤盒 光纤盒
光纤盒 光纤盒 同步卫星时钟
录波网
以太网
保护管理机 RS232/485/LON等
测控模块
保护
保护
集中录波器 GPS时钟同步分屏
1.保护子站与监控系统共网，录波单独组网，网络 信息共享，网络结构最简单，造价最低。
间隔级控制层由按电气单元组屏的测控部件组成，具有交流采样、 测量、防误闭锁、同期检测、就地断路器紧急操作和主接线状态及 测量数字显示等功能，并按照电气单元配置分别布置在1000KV保 护小室、所用变小室内。
南阳站本期测控装置配置为：1000KV保护小室分1000KV断路器 测控装置、1000KV线路测控装置、1000KV线路电抗器测控装置、 1000KV公用测控装置。所用变小室包含35KV和0.4KV测控装置。
常规光纤以太网技术
双光纤自愈环网以太网技术
➢ 现场总线简介
现场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现 双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、 多点通信的底层控制网络。
现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它 们各自都具有了数字计算和数字通信能力，采用可进行简单连 接的双绞线等作为总线，把多个测量控制设备连接成的网络系 统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测 量控制设备之间以及现场设备与远程计算机之间，实现数据传 输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。
缺点
2、对于监控系统和保护子站分期实施的情况，如果 前期规划不周全，可能需要分别配置保护管理机， 造价高，并且带来管理上的难度。
1号打印机
主控室
2号打印机
ห้องสมุดไป่ตู้
500KV变电站综合自动化系统网络图三
计算机室
调度数字通道
3号打印机
调度模拟通道
路由器
4号打印机
GPS时钟同步主屏
双moden双通道
交换机
CISCOSYSTEMS
光纤盒
光纤盒 光纤盒
光纤盒
光纤盒 光纤盒
同步卫星时钟
保护网 录波网
以太网
保护管理机 RS232/485/LON等
保护网 录波网
测控模块
保护
保护
集中录波器 GPS时钟同步分屏
1、保护和录波单独组网，监控单独组网，实时网段和 非实时网段分离。
优点 2、当地监控从保护子站获取其过滤和加工后的保护数 据如保护动作信号、故障简报等，当地监控处理信息 比较简单。