变电站综合自动化监控子系统

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• (五)数据处理与记录功能 • 监控系统还应具有数据处理和记录功能。历史数据的形成和存储是数
据处理的主要内容。
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单元一监控子系统的功能及组成
• 此外，为满足上级调度中心、变电站管理和继电保护专业的需要，必须进行一些数据统计。
• (六)人机联系功能 • 变电站采用微机监控系统后，操作人员或调度员只要面对CRT显示器
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单元一监控子系统的功能及组成
• 继电保护动作信息输入计算机时有两种情况:传统的保护装置和前几年研制的微机保护装置由于不具备串行通信功能，故其保护动作信息多取自信号继电器的辅助触点，也以开关量的形式读入计算机。近年来研制的微机保护装置大多数具有串行通信功能，因此，其保护动作信号可通过串行口或局域网通信方式输入计算机。这样可节省大量的信号电缆，减少数据采集系统的 I/O接口量。
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• (七)谐波分析与处理 • 谐波污染已成为电力系统的公害之一。因此，在变电站综合自动化系
统中，还应重视对谐波含量的分析与监视，对谐波污染严重的变电站采取适当的抑制措施。
• 二、监控子系统的组成
• 变电站综合自动化系统中监控子系统的构成与变电站的类型与规模有关。
的屏幕，通过操作鼠标或键盘，就可观察和了解全站的运行工况和运行参数，对全站的断路器或隔离开关等进行分、合操作，彻底改变了传统的监控方式。人机联系的主要内容如下。 • (1)显示画面与数据。
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• CRT显示器屏幕上可显示的内容非常丰富:显示实时主接线图，图上断路器和隔离开关的位置与实际状态一一对应，变位前后有明显的标记;监控系统所采集的信息和通过采集信息而计算出来的电压、电流、有功功率及无功功率、功率因数、有功电能及无功电能、系统频率、潮流信息等，都可在主接线图中实时显示出来;还可通过菜单选择的方式查询实时数据和历史数据，显示更多的内容，如事件顺序记录、越限报警记录、值班记录、保护模块的设定值、故障录波曲线等。
• 3.脉冲量的采集 • 变电站需采集的脉冲量是由脉冲电能表输出的电能脉冲。这种量的采
集在硬件接口上与开关量的采集相同。由于脉冲在传输过程中会受到干扰，容易发生漏计或多计脉冲，故脉冲电能表的计量准确度不高。
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• 于是又出现了机电一体化电能表和微机型电能表。机电一体化电能表将感应式电能表与现代电子技术相结合，其电子电路部分主要由单片微型计算机、集成电路芯片和光电管脉冲产生电路等组成，利用单片机的智能和存储器的记忆功能，将电能表转盘转动时产生的脉冲，就地统计处理成电能量并存储起来，可供随时查看;利用单片机的串行通信功能，将电能量以数字量形式传输给监控机或专用电能计量机，还可输出脉冲量供需要用脉冲数计量的电能计量机使用。微机型电能计量仪表则彻底打破了传统机械式仪表的结构和原理，全部由单片机和集成电路组成。通过采集电流和电压量，由软件计算出有功电能和无功电能。
• (3)控制操作。操作人员通过鼠标或键盘可操作断路器或隔离开关分台、控制变压器分接头位置、控制闭锁与允许、投入和退出保护装置、选择远方/就地控制和设备运行/检修的设置、信号复归等。
• 对于无人值班变电站，也必须设置必要的人机联系功能，以便当巡视或检修人员到现场时，能通过液晶显示器或CRT显示器观察到站内各设备的运行状况和运行参数。对于断路器的控制，应具有人工当地紧急操作的设施。
• (2)输入数据。变电站入投入运行后，随着运行方式和送电量的变化，保护定值和越限值等常需要修改，甚至由于负荷的增长需要更换原有的设备，改变TA变比。
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• 因此，在人机联系中必须具有输入数据的功能，需要输入的数据一般有TA , TV变比，保护定值和越限报警定值，四遥参数，告警的设置与退出，手动/自动设置以及运行人员的代码和密码等。
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• 这些信息既包括反映系统运行状态的各种电气量，如频率、电压、功率等，也包括某些与系统运行有关的非电气量，如周围环境的温度、湿度等，所传送的既可以是直接采集的原始数据，也可以是经过终端装置加工处理过的信息。同时还接收来自主站或上一级调度中心根据运行需要而发出的操作、调节和控制命令。
模块五变电站综合自动化监控子系统
• 单元一监控子系统的功能及组成 • 单元二谐波分析与监视 • 单元三保护与测控集成系统
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单元一监控子系统的功能及组成
• 变电站综合自动化的监控系统负责收集站内各间隔层装置采集的信息，实现分析、处理、显示、报警、记录、控制等功能，完成远方数据通信以及各种自动、手动智能控制等任务。主要由数据采集与数据处理、人机联系远方通信和时钟同步等环节组成，实现变电站的实时监控功能。
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• 这种仪表准确度高，不仅能保存电能值，方便地实现分时统计，还具有串行通信功能，也可同时输出脉冲量。因此，微机型电能表是今后的发展方向。
• (二)操作控制功能 • 变电站综合自动化系统应能取代常规的操作机构，如操作盘、模拟盘、
手动同期及手控无功补偿等装置;取代常规的电磁式和机械式防误闭锁设备;取代常规远动装置等。无论是无人值班还是少人值班变电站，操作人员都可通过CRT屏幕对断路器和隔离开关进行分、合操作，对变压器分接头位置进行调节控制，对电容器组和电抗器组进行投、切控制;同时，能接收遥控操作命令，进行远方操作。
• 2.模拟量的采集 • 变电站需采集的模拟量有各段母线电压，线路电压、电流和有功与无
功功率，主变压器电流和有功与无功功率，电容器电流和无功功率，馈出线的电流、电压、功率以及频率，相位、功率因数等。
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• 此外，还有主变压器油温、直流电源电压、站用变压器电压等。对模拟量的采集，有直流采样和交流采样两种方式。直流采样即将交流电压和电流等信号经变选器转换为适合于A/D转换器输入电平的直流信号。交流采样则是指输入A/D转换器的是与变电站的电压、电流成比例关系的交流电压信号。交流采样响应速度快，准确度高，已逐渐被广泛采用。
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• 微机保护或监控系统采集环节必须有足够的内存，以确保当后台监控系统或远方监控主站通信中断时不丢失事件信息，并应记录事件发生的时间(应精确至毫秒级)。
• 变电站的故障录波和测距可采用两种方法实现:一是由微机保护装置进行故障记录和测距，再将记录和测距的结果送监控系统存储及打印波形，或直接送调度主站。这种方法可节约投资，减少硬件设备，但故障记录的量有限。另一种方法是配置专用的微机故障录波仪，并能监控系统通信。对于大量中、低压变电站，没有配置专门的故障录波装置，如果出线数量大，故障率高，还可在监控系统中设置简单的故障记录功能。
• 1.监控子系统的结构 • 在变电站综合自动化系统中，较简单的监控子系统是由监控机、网络
管理单元、测控单元、远动接口、打印机等部分组成。
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单元一监控子系统的功能及组成
• 监控机也称上位机，在无人值班的变电站，主要负责与调度中心的通信，使变电站综合自动化系统具有RTU功能，完成四遥的任务;在有人值班的变电站，除了仍然负责与调度中心通信外，还负责人机联系、使综合自动化系统通过监控机完成当地显示、制表打印、开关操作等任务。有的监控系统是由网络管理单元完成与调度通信的任务，监控机只负责进行人机联系;有的监控系统不设置网络管理单元，监控机通过通信网络直接与测控终端相连。规模较大的变电站，会以工作站的形式设有当地维护工作站、工程师工作站以及远动通信服务控制器等，专门用来完成系统维护与操作、软件开发与管理以及与调度中心通信等任务。因此，监控系统可以是单机系统，也可以是多机系统。
• 信息传输子系统主要由通信管理机硬件装置、通信网络、通信接入软件组成。通信管理机的任务是实现与现场智能设备的通信及与监控后台和调度主站的通信。
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• 一方面，通信管理机可独立实现对现场智能装置通信采集(如保护或测控装置)，同时，把采集的信息选择性地转发到与通信管理机相连的监控后台系统或远方调度系统;另一方面，把监控后台系统或远方调度主站的信息命令解释并转发到现场连接的智能设备，实现对现场智能设备的控制操作。通信管理机在整个系统中起关键的作用。通信管理机的规约接人支持能力直接影响系统的拓展能力，影响系统的应对能力。
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• 总之，其基本功能应包括以下方面。 • (一)数据采集功能 • 变电站数据采集的对象主要包括开关量、模拟量和脉冲量。 • 1.开关量的采集 • 变电站的开关量有断路器状态、隔离开关状态、有载调压变压器分接
头的位置、同期检测状态、继电保护动作信号、运行告警信号等。这些信号都以开关量的形式，通过光电隔离电路输入计算机，但输入的方式有所区别。对于断路器的状态，需采用中断输入方式或快速扫描方式，以保证对断路器变位的采样分辨率;对于隔离开关状态和分接头位置等开关信号，则可采用定期查询方式读入计算机进行判断。
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• 故障记录是记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和母线电压。如果微机保护子系统具有故障记录功能，则在该单元保护启动的同时便启动故障记录，这样可直接记录发生故障的线路或设备在故障前后的短路电流和母线电压的变化过程。若保护单元不具备故障记录功能，则可采用保护启动监控数据采集系统，记录有关的短路电流和母线电压。
作，收到返校信号后，才可执行下一项;必须分对象校核、操作性质校核和命令执行三步，以保证操作的正确性。
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• (三)安全监视功能 • 在变电站的运行过程中，监控系统对采集到的电压、电流、频率、主
变压器油温等量不断地进行越限监视，如有越限，立即发出告警信号，同时记录和显示越限时间和越限值;出现TV或TA断线、差动回路电流过大、单相接地、控制回路断线等情况时，也发出报警信号;另外，还要监视自控装置本身工作是否正常。 • (四)事件顺序记录与录波和测距功能 • 事件顺序记录SOE (Sequence of Events)包括断路器合、跳闸记录，保护动作顺序记录。
• 一、监控子系统的功能
• 在变电站综合自动化系统中，监控子系统应能取代常规的测量系统，如变送器、录波器、指针式仪表;能改变常规的操作机构，如操作盘、模拟盘、手动同期及手控无功补偿等装置;能取代常规的告警、报警装置，如中央信号系统、光字牌等;能取代常规的电磁式和机械式防误闭锁设备;能取代常规的运动装置等。
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单元一监控子系统的功能及组成
• 为防止计算机系统故障时无法操作被控设备，在设计上还应保留人工直接跳、合闸手段。
• 断路器操作应有闭锁功能，操作闭锁应包括以下内容: • (1)操作系统出口具有断路器合、跳闭锁功能; • (2)根据实时信息，自动实现断路器、隔离开关操作闭锁功能; • (3)远方和就地控制操作要相互闭锁; • (4)断路器操作时要闭锁重合闸; • (5)无论远方或就地操作，都应有防止误操作的闭锁措施。 • 在CRT屏幕上，只有输入正确的操作口令和监护口令才有权进行操
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单元一监控子系统的功能及组成
• 根据实现功能的不同，变电站监控系统可分为信息收集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理子系统和人机联系子系统，如图5-1所示。
• 信息收集和执行子系统主要由间隔层设备完成。间隔层布置了与一次设备相连的采集终端装置，以及所有智能装置(如备自投装置、微机综合保护装置、智能型直流系统和干式变压器温控仪、智能测控仪表、出线开关回路)采用的信号采集器等设备。间隔层采集各种反映电力系统运行状态的实时信息，并根据运行需要将有关信息传送到监控主站或调度中心。