变电站计算机监控系统培训材料

提纲
电力系统自动化的基本概念 变电站监控系统的架构 变电站监控系统的“四遥” 变电站与调度自动化主站系统的通信 升压站监控系统与AGC系统的配合 Q&A

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变电站监控系统－四遥概念

遥信

用于采集断路器、隔离刀闸的位置信息，继电保护和安全自动装 置信号等。 两种状态：闭合或断开，分别用1和0表示。 用于采集电压、电流、温度、频率等模拟量。 功率、功率因数等根据采集的电压电流计算得来。

频率跟踪

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变电站监控系统－遥控

遥控
调度控制中心向厂、站发布命令，直接进行断
路器分闸或合闸的操作。为了保证高度可靠， 通常都采用返送校验法，将遥控操作分两步完 成，见下图。
遥控选择命令 主站端 遥控执行命令
厂站端
遥控返校
执行
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变电站监控系统－遥控过程

遥控执行过程
按遥控选择命令的要求，使指定的遥控对象继电器和遥控性质继电器动 作（此时执行继电器未动，遥控命令不会执行），再将继电器的动作情 况编成代码后返送给调度端。 调度端收到返送的遥控信息后，经校核如与原来所发的遥控选择命令完 全一致，就发遥控执行命令。 厂站端只有在收到遥控执行命令后才执行相应的遥控操作。 遥控命令执行的结果由遥信传送给调度端。
电厂升压变电站监控系 统技术培训
积成电子：苏怀广 2014年9月18日
提纲
变电站自动化的基本概念 变电站监控系统的架构 变电站四遥及采集处理过程 变电站与调度自动化主站系统的通信 升压站监控系统与AGC系统的配合 Q&A

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提纲
变电站自动化的基本概念 变电站监控系统的架构 变电站四遥及采集处理过程 变电站与调度自动化主站系统的通信 升压站监控系统与AGC系统的配合 Q&A

为了防止因辅助触点接触不良或电磁干扰而造成差错，这些触点 回路中所加的电压都比较高，例如直流24V、48V、220V等。 断路器的辅助触点离监控系统的测控装置通常比较远。为了避免 长距离连线引入的干扰，需采取隔离措施。

遥信回路常用的隔离措施

继电器隔离 光电耦合隔离
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变电站监控系统－遥信回路1
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变电站监控系统架构2－图示
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变电站监控系统架构2－介绍

系统分层

站控层、间隔层 工业以太网/双网 10M/100M交换型以太网 承上启下通信转发 向调度主站系统上送变电站的实时数据 直采直送 直接采集间隔层测控/保护装置的实时数据
站内通信网络


远动工作站（通信控制器）



提纲
电力系统自动化的基本概念 变电站监控系统的架构 变电站四遥及采集处理过程 变电站与调度自动化主站系统的通信 升压站监控系统与AGC系统的配合 Q&A

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变电站监控系统架构1－图示
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变电站监控系统架构1－介绍

系统架构

站控层、间隔层
站内通信网络：

现场总线（CAN、FDK-BUS、Longworks等） RS485/422串行通信总线
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变电站监控系统－交流模拟量回路

交流采样

图中被测的电压、电流互感器的二次电量连至电压、电流隔离变 换器进行隔离，并变换为适合于A/D变换的电量。 隔离变换器通常由变压器、运算放大器和限幅器等组成。测量功 率时电压、电流应是同一时刻的电量，因此设有采样保持器，在 CPU的统一指挥下同时采集电压和电流值，进入保持器后，经模 拟量多路开关依次引至A/D进行转换。 周波内的采样点应等分均匀地进行。电压过零检测器将工频电压 经滤波放大限幅后成为与基波周期相应的方波，提供周期信号， 以此控制CPU中的计数器对工频周期进行测量。每个周期开始时 计数器开始计数，周期结束时由CPU读取计数器的计数值T，再除 以N，得采样间隔t=T/N，再产生以t为周期的脉冲信号，来控制采 样保持器的采样。
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变电站监控系统架构2－介绍

特征
系统网络采用全电或全光双网，屏内电缆，屏间光缆 工业级以太网交换机

优点
提高了变电站自动化整体运行的可靠性 施工、维护更加简易、省心 提高了设备本身的自动维护水平 间隔层采用以太网通信，通信模式，规约相对统一，
易于不同厂家之间互联互通。
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火力发电厂自动化 水力发电厂自动化 配电网自动化
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变电站自动化－概念

概念

变电站自动化系统利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信 技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备（包括继电保护、 控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能 进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监 视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。 通过变电站自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完 成变电站运行监视和控制任务。变电站自动化系统替代了变电站 常规二次设备屏，简化了变电站的二次接线。
+5v R C QF R V 测 控 装 置
光电耦合隔离YX回路

图中电阻R和电容C组成低通滤波器 QF是断路器辅助触点


断路器在断开状态时其辅助触点QF将光电耦合器V的发光二极管 回路接通，因而发光，使光敏三极管导通，其集电极输出低电平 “0”信号。 当断路器为闭合状态时发光二极管回路不通，因而光敏三极管处 在截止状态，其集电极输出高电平“1”信号。
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变电站监控系统－遥测刷新慢

调度主站反映遥测数据刷新慢的可能原因


线路/主变的负荷确实变化缓慢（根本原因） 测控装置交流采样软件的设计问题，计算周期长 测控装置与通信控制器/远动工作站通信规约问题

程序设计问题 采用变化上送机制，但是门槛值设置太大。

站控层网络架构问题


通信控制器和测控装置之间采用RS485串口通信，一个串口上并接了 太多的装置；由于问答式机制，同一时刻只有一个装置响应查询，因 此装置数量增加时，每个装置被轮训的周期相应变长，体现出来就是 遥测数据刷新慢。 采用现场总线网络时，装置数量增加时，数据碰撞的机会增加，一定 程序上降低了数据上传效率。
承上启下通信转发 向调度主站系统上送变电站的实时数据 信息来自于通信控制器

通信控制器



当地监控主机

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变电站监控系统架构1－特点

信息传输的关键设备
通信控制器

间隔层测控保护装置
对外通信协议不开放 现场总线/串行通信总线传输速率不高、传输距
离短、带宽资源相对受限 抗干扰能力相对差
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变电站监控系统－交流模拟量回路
u
电流隔离 变换器 采样保持器 多 路 开 关 i 电压隔离 变换器 采样保持器 总线
A/D
CPU
电压过零检测
交流模拟量采集回路
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变电站监控系统－交流模拟量回路

交流采样



模拟量采集板的输入不再是电量变送器的输出，而直接是电力系 统PT和CT提供的交变电压和交变电流。 输入的交变电量经过采集板的采样和计算，可以得到电力系统的 全电量，即电压（有效值）、电流（有效值）、有功功率、无功 功率、功率因数。 一次PT的额定输出电压是100V，一次CT的额定输出电流是5A； 而输入到测控装置已经经过装置内的PT/CT板进行二次转换，变 为小信号。

结构分布、分层、分散


通信网络化、光缆化

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变电站自动化－监控系统

变电站自动化涵盖
间隔测控装置 远动工作站/通信控制器
继电保护装置

变电站监控系统
变电站自动化系统中除继电保护、电源、计量之外的
设备构成的系统。 监控系统要与继电保护、电源、计量设备通信，并对 其进行监视。
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遥控撤销
调度端收到遥控返校成功，也可给厂站端下达遥控撤消命令，撤消原来 发布的遥控命令。 厂站端在收到遥控选择命令后，如调度端超过了预定的时间仍不发来遥 控执行命令，就自动撤消该遥控选择命令，有关电路全部复归 。

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变电站监控系统－遥控应用

调控中心远方控制断路器或隔离开关

遥控压板投入 就地/远方把手切换到远方
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变电站监控系统－四遥信息传输
调度主站系统
① IEC-101规约 ② IEC-104规约 ③ DL451-91规约 微波/SDH ① 调度数据网 ② 电力线载波 ③ 变电站监控系统 通信控制器/远 动工作站 监控主机
站控层 双以太网 测控装置1 测控装置2 测控装置3
遥测
遥信
遥控
遥调 火电厂AGC

遥测


遥控


调度控制中心向变电站下发命令，针对断路器或隔离刀闸进行分 闸或合闸的操作。 遥控分为选择、返校、执行或撤销交互过程。
遥调是调度端给厂站端发布调节命令，是给厂站端设备的自动调 节器设置整定值，也称为设定（或设点）命令。
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遥调

变电站监控系统－遥信

断路器和隔离开关等的位置状态取自其辅助触点
+5v R R C K 测 控 装 置

QF
图中电阻R和电容C组 成低通滤波器。 QF是断路器辅助触点

继电器隔离YX回路

断路器在断开状态时其辅助 触点使继电器K动作，将低 电平“0”信号引入测控装置。 断路器为闭合状态时继电器 K释放，将高电平“1”信号 引入测控装置。
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变电站监控系统－遥信回路2

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电力系统自动化－范围

电力调度自动化
电力调度自动化系统由主站系统、子站系统和数据传输通道组成。 调度主站系统监视控制所辖区域内的变电站、电厂。 调度控制中心可以掌握电力系统的实时信息，调度人员可根据这些信息 迅速掌握电力系统运行状态，及时发现和处理发生的事故。


变电站自动化
变电站作为整个电网中的一个节点，担负着电能传输、分配的监测、控 制和管理的任务。 变电站继电保护、监控系统则是保证上述任务完成的基础。 在电网统一指挥和协调下，电网各节点(如变电站、发电厂)具体实施和保 障电网的安全、稳定、可靠运行。

功能

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变电站自动化－特点

功能实现综合化

变电站综合自动化技术是在微机技术、数据通信技术、自动化技术基础 上发展起来。它综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部 二次设备。

系统构成模块化

保护、控制、测量装置的数字化，方便互联互通和信息共享。方便组态 和工程组屏。
自动化系统是一个分布式系统，其中微机保护、数据采集和控制以及其 他智能设备等子系统都是按分布式结构设计的，每个子系统可能有多个 CPU分别完成不同的功能。 计算机网络技术和光纤通信技术在变电站自动化系统中得到普遍应用。

有载调压变压器分接头的升降档


升降：采用遥控方式实现（升/降选择、执行、撤销），过程同断 路器遥控操作。升对应YK合，降对应遥控分。 急停：对应另一路YK的分或合。
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变电站监控系统－遥调概念

遥调




调度端给厂站端发布调节命令，实质上是给厂站端设备的自动调 节器设置整定值，因而这种遥调也称设定（或设点set point）命 令。 设定命令中应包括调节对象号及设定数值。 厂站端收到设定命令经检验合格后，将设定数值部分输出锁存。 遥调大多用模拟量输出，因而还要经D/A转换为模拟量的直流电压 或电流，再送给设定命令中指定的遥调对象。 设定命令的执行结果由对应的遥测量给调度端反映。例如 ，AGC 系统会调节发电机组的出力。

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
交流模拟量
母线电压
线路电流
主变有功功率、无功功率、功率因数等
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变电站监控系统－缓变模拟量回路
模拟量1 滤波器 温度变送器
CPU
接 口
A/ D
模 拟 量 多 路 开 关
滤波器
档位变送器
模拟量2
模拟量n 滤波器 电量变送器
缓变模拟量采集回路
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变电站监控系统－缓变模拟量回路

前端变送器送来的各路模拟量在多路开关的控制下，分时 地逐一经A/D转换成数字量再进入CPU。 A/D转换速度非常快，而由电量变送器送来的模拟直流电 量的变化速度相对缓慢，在进行一次模/数转换期间，模 拟直流电量几乎没有什么变化。
当地监控主机

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变电站监控系统架构2－介绍

继保工作站
保护装置定值管理（召唤、下装、切换定值区） 故障录波分析

微机五防工作站
实现站内操作五防闭锁功能 全站一次设备的实时数据来自监控系统

公用接口设备
串口通信的其它智能设备（直流电源、电池巡检等） 将非以太网通信的设备转换后接入站控层双以太网
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变电站监控系统－遥信处理

去抖动（去颤）处理
设置合适的遥信去颤时间。
设置过短：短时间内多次报信号动作复归 设置过长：信号漏报，例如漏报“断路器三相不一 致”


取反处理
常开触点：0表示分，1表示合 常闭触点：0表示合，1表示分；需要取反。
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变电站监控系统－遥测

缓变模拟量
温度：温度变送器输出0-5V或4-20mA的信号。 档位：主变档位为遥测信号0-5V。