变电站自动化技术课件.ppt
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1、 主要交流内容主要交流内容一、变电站监控系统一、变电站监控系统二、采集与控制技术二、采集与控制技术三、数据传输技术三、数据传输技术四、其他自动化设备四、其他自动化设备监控系统基本概念监控系统基本概念技术目标:技术目标:1. 为电网调度指挥、设备集中监控提供技术支撑。为电网调度指挥、设备集中监控提供技术支撑。2. 为变电站运行监控提供技术支撑。为变电站运行监控提供技术支撑。基本功能:基本功能:遥测、遥信、遥控、遥调,以及在遥测、遥信、遥控、遥调,以及在“四四遥遥”基础上实现的一些高级应用功能。基础上实现的一些高级应用功能。主要技术:主要技术:采集(控制)、传输、处理采集(控制)、传输、处理。间隔
2、层间隔层变电站监控系统示意图变电站监控系统示意图主机、工作站主机、工作站远动装置远动装置站控层站控层总控单元总控单元(前置机)(前置机)测控装置测控装置测控装置测控装置测控装置测控装置测控装置测控装置保护信息保护信息管理机管理机间隔层间隔层监控系统支撑的应用业务范围监控系统支撑的应用业务范围工作站工作站远动远动装置装置调度数据网调度数据网调度自动化系统主站变电站变电站调度(控)主站调度(控)主站站控层站控层路由器路由器电网调度指挥与分析计算网络分析 智能告警稳定计算调度计划 安全校核稳态监控变电设备监视与操作控制主接线图光字牌分间隔图遥控界面 告警分类安防环境变电站运行与设备监视操作控制主接线
3、图光字牌分间隔图遥控界面 五防闭锁安防环境监控信息采集与传输监控信息采集与传输-站控层站控层监控后台主机与间隔层测控装置通信(监控后台主机与间隔层测控装置通信(103规约),获规约),获取遥信与事件信息、遥测数据取遥信与事件信息、遥测数据 ,下发控制命令。,下发控制命令。 远动装置与间隔层测控装置通信,获取遥信与事件信息、远动装置与间隔层测控装置通信,获取遥信与事件信息、遥测数据,并通过转发至调度端;远动装置接收调度端遥控遥测数据,并通过转发至调度端;远动装置接收调度端遥控命令,并将控制命令转发至测控装置。命令,并将控制命令转发至测控装置。 远动装置与测控装置通信采用远动装置与测控装置通信采用
4、103规约;远动装置与调规约;远动装置与调度端通信采用度端通信采用101/104规约。规约。远动数据的采集与传输方式称作远动数据的采集与传输方式称作 “直采直送直采直送”。远动装。远动装置独立于后台监控系统,双方互不影响。置独立于后台监控系统,双方互不影响。监控信息采集与传输监控信息采集与传输-间隔层间隔层测控装置是监控系统的执行单元(输入与输出)。主测控装置是监控系统的执行单元(输入与输出)。主要由:电源插件,主要由:电源插件,主CPU插件(通信传输电路与人机交互插件(通信传输电路与人机交互界面),遥信接点采集插件,电流电压采集插件,控制出界面),遥信接点采集插件,电流电压采集插件,控制出口
5、插件,(同期条件判别插件,联闭锁条件判别插件)等口插件,(同期条件判别插件,联闭锁条件判别插件)等组成。组成。测控装置对下连接测控装置对下连接“信号源信号源”、控制对象;对上与监、控制对象;对上与监控主机、远动机相连。实现信息采集与转发,命令接收与控主机、远动机相连。实现信息采集与转发,命令接收与控制输出。控制输出。以太网交换机、现场总线、以太网交换机、现场总线、RS232/485通信接口,电通信接口,电/光通信线缆等,联接监控设备,构成系统,实现信息交互。光通信线缆等,联接监控设备,构成系统,实现信息交互。.装置装置n装置装置1装置装置2合并单元合并单元MU智能终端智能终端断路器断路器ECV
6、T光缆光缆以太网以太网IEC61850-9-2站控层站控层间隔层间隔层过程层过程层一次设备智能化智能站测控装置与智能站测控装置与ECVT、MU、智能终端、智能终端工作站工作站1工作站工作站2远动机远动机IEC61850-8-1二次回路网络化浙江电网浙江电网500千伏变电站典型监控系统千伏变电站典型监控系统1. 早期投运半国产化监控系统早期投运半国产化监控系统西门子西门子6MB5246MB524测控测控+6MB5515+6MB5515总控总控+BSJ2000+BSJ2000后台后台西门子西门子AM1703AM1703测控测控+AM1703+AM1703总控总控+BSJ2000/NS2000+BS
7、J2000/NS2000后台后台创维创维ABB: REC/REFABB: REC/REF测控测控+COM610+COM610前置前置+BSJ2000/NS2000+BSJ2000/NS2000后台后台2. 国产常规计算机监控系统:国产常规计算机监控系统:NSD500测控测控+NS2000后台后台3. 数字化变电站(站控层通信采用数字化变电站(站控层通信采用IEC61850) 由拳变:北京四方由拳变:北京四方CSI200ECSI200E测控测控+CSC2000(V2)+CSC2000(V2)后台后台 麦屿变、苍岩变:创维麦屿变、苍岩变:创维ABBABB测控测控+NS2000+NS2000, 妙西
8、变:南瑞科技妙西变:南瑞科技NSD500VNSD500V测控测控+NS3000+NS3000后台;后台; 姚江变、四都变:姚江变、四都变:PCS970XPCS970X测控测控+PCS9700+PCS9700后台。后台。4. 智能变电站(二次回路智能变电站(二次回路网络化网络化,一次设备智能化),一次设备智能化) 芝堰变芝堰变, ,吴宁变,吴宁变,夏金变,白鹿变,翔云变,昇光变夏金变,白鹿变,翔云变,昇光变 间隔层间隔层REC/F+NS2000监控系统示意图监控系统示意图主机、工作站主机、工作站远动装置远动装置站控层站控层测控装置测控装置保护保护管理机管理机保护装置保护装置5151小室小室212
9、1小室小室测控装置测控装置前置前置单元单元COM610REC670COM610前置前置单元单元RE560REC670RE560COM610COM610间隔层间隔层常规计算机变电站监控系统示意图常规计算机变电站监控系统示意图主机、工作站主机、工作站远动装置远动装置站控层站控层测控装置测控装置测控装置测控装置保护装置或其他保护装置或其他IED公共信息公共信息管理机管理机以太网以太网103规约规约间隔层间隔层数字化变电站监控系统示意图数字化变电站监控系统示意图主机、工作站主机、工作站远动装置远动装置站控层站控层测控装置测控装置测控装置测控装置 其他其他IED通信处理通信处理单元单元DL/T860(I
10、EC61850) 标准标准保护装置保护装置时钟同步装置时钟同步装置.装置装置n装置保护装置保护测控装置测控装置合并单元合并单元MU智能终端智能终端断路器断路器ECVT光缆光缆以太网以太网IEC61850-9-2站控层站控层间隔层间隔层过程层过程层一次设备智能化一次设备智能化智能变电站监控系统示意图智能变电站监控系统示意图工作站工作站1工作站工作站2远动机远动机IEC61850-8-1二次回路网络化二次回路网络化网络报文记录分析仪网络报文记录分析仪合并单元合并单元MU智能终端智能终端断路器断路器ECVT时钟同步装置时钟同步装置智能变电站一体化监控系统简述智能变电站一体化监控系统简述智能变电站自动
11、化由一体化监控系统和输变电设备状态智能变电站自动化由一体化监控系统和输变电设备状态监测、辅助设备、时钟同步、计量等共同构成。一体化监控监测、辅助设备、时钟同步、计量等共同构成。一体化监控系统纵向贯通调度、生产等主站系统,横向联通变电站内各系统纵向贯通调度、生产等主站系统,横向联通变电站内各自动化设备,是智能变电站自动化的核心部分。自动化设备,是智能变电站自动化的核心部分。智能变电站一体化监控系统直接采集站内电网运行信息智能变电站一体化监控系统直接采集站内电网运行信息和二次设备运行状态信息,通过标准化接口与输变电设备状和二次设备运行状态信息,通过标准化接口与输变电设备状态监测、辅助应用、计量等进
12、行信息交互。实现全站信息的态监测、辅助应用、计量等进行信息交互。实现全站信息的统一接入、统一存储和统一展示,实现运行监视、操作与控统一接入、统一存储和统一展示,实现运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能。制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能。一体化监控系统与其他应用系统的关系一体化监控系统与其他应用系统的关系一体化监控系统通过全站统一的信息模型和标准化接口实现变一体化监控系统通过全站统一的信息模型和标准化接口实现变电站全景信息的统一采集、统一存储和共享。电站全景信息的统一采集、统一存储和共享。智能变电站一体化监控系统架构智能变电站一体化监控系统架
13、构智能变电站一体化监控系统功能智能变电站一体化监控系统功能变电站调控数据交互规范简述变电站调控数据交互规范简述告警直传,远程浏览,数据优化,认证安全告警直传,远程浏览,数据优化,认证安全通过通过“优化调控实时数据、直传设备告警信息、远程优化调控实时数据、直传设备告警信息、远程浏览变电站全景、强化调控指令安全认证浏览变电站全景、强化调控指令安全认证”,实现对变电,实现对变电站设备的远方监控。站设备的远方监控。为满足为满足大运行体系大运行体系的要求,调控中心可通过接收优化的要求,调控中心可通过接收优化后的实时数据和设备告警信息以及使用远程浏览等工具,后的实时数据和设备告警信息以及使用远程浏览等工具
14、,实现对变电站设备的远程监控。实现对变电站设备的远程监控。为满足为满足大检修体系大检修体系的要求,运维站可通过接收设备告的要求,运维站可通过接收设备告警信息和使用远程浏览等工具,实现对变电站设备的远程警信息和使用远程浏览等工具,实现对变电站设备的远程运维。运维。告警直传、远程浏览实现示意图告警直传、远程浏览实现示意图调度数据网I区智能电网调度技术支持系统主站通过IEC104或DL476完成告警直传交互;通过L476,CIM/G,CIM/S,完成图形文件交互。 主站端,接收告警条文,显示在告警窗; 依据监控值班要求,处理告警信息。 主机兼人主机兼人机工作站机工作站远动通信远动通信工作站工作站测控
15、装置保护装置以太网新增图形网关机 变电站端,增加图形网关机。采集告警源信号,按syslog格式做标准化处理,传输。 二、采集与控制技术二、采集与控制技术1. 遥信采集电路遥信采集电路2. 遥测直流采集电路遥测直流采集电路3. 遥测交流采样电路遥测交流采样电路4. 遥控电路遥控电路5. 电能量数据采集电能量数据采集6. 变电设备状态采集变电设备状态采集 常规监控系统数据采集与传输示意图常规监控系统数据采集与传输示意图主机兼人主机兼人机工作站机工作站远动通信远动通信工作站工作站调度自动化系统主站调度数据网I区测控装置变变送送器器测控装置变变送送器器以太网网络IEC104IEC103规约或厂家私有协
16、议测量采集方式:测量采集方式: 交流采样;交流采样; 直流采样。直流采样。专线IEC101遥信电源:24V,48V,110V,220V;遥信触点:信号(控制)电缆接入的无源接点;R1:限流电阻,根据遥信电源的不同分别选择;C1,R1,R2,R3:RC滤波电路;D1,D2:保护光耦管的作用;光耦:隔离输入回路遥信电源与内部的工作电源,AGND与DGND无连接(不共地)。遥信遥信触点触点+24V或或220V+5V遥信信号遥信信号DGNDAGND光耦光耦R1R2R3R4C1D2D11. 空接点遥信采集电路空接点遥信采集电路2. 直流采样工作原理直流采样工作原理测量源:电气量(交流电压、电流,直流电压
17、); 非电气量(温度、湿度、压力等)。变送器输出:直流电压电流信号 05V,5V电压; 01A, 020mA,420mA等等。测量源测量源传感器传感器或或变送器变送器信号信号处理处理环节环节多路多路选择选择开关开关采用采用保持保持A/D转换转换CPU采集采集处理处理3. 交流采样电路原理交流采样电路原理方波整形电路方波整形电路自动切换电路自动切换电路N倍频电路倍频电路低通滤波器低通滤波器低通滤波器低通滤波器uaubiaic采样保持采样保持采样保持采样保持低通滤波器低通滤波器采样保持采样保持多多路路选选择择开开关关A/D锁锁存存驱驱动动缓冲缓冲驱动驱动CPUfNf提取提取频率频率采样点控制采样点
18、控制ucib4. 遥控电路原理遥控过程;防遥控误出口措施(硬件、软件);五防闭锁;同期合闸。对象对象译码译码CPU状状态态锁锁存存器器驱动驱动电路电路性质性质译码译码执行执行译码译码CPU板控制板控制+U+UYK出口继电器出口继电器电源继电器电源继电器片选片选常规测控装置采集与控制常规测控装置采集与控制1.1. 直接采样直接采样TATA、TVTV基本电气量:基本电气量:IaIa、IbIb、IcIc、(、(I0I0)、)、UaUa、UbUb、UcUc、ULUL、(、(3Uo3Uo) 、f f 。 2.2.由基本电气量计算得出的电气量由基本电气量计算得出的电气量: P、Q、COS, Uab等。等。
19、通信模块通信模块网络网络103(私有)(私有)IEC103计算、处理计算、处理模块模块U、I、P、Q、COS单、双位置遥信,遥控单、双位置遥信,遥控采集模块采集模块测量测量控制控制信号信号二次回路二次回路一次设备一次设备测测控控装装置置以太网以太网RS485串口串口通信模块通信模块MMS、GOOSE计算、处理计算、处理模块模块U、I、P、Q、COS信号信号 控制控制二次回路二次回路一次设备一次设备测测控控装装置置以太网以太网测量测量合并单元合并单元智能终端智能终端SV、GOOSE数字化测控装置组成与数字化测控装置组成与I/OI/O接口接口基于基于IEC61850标准的智能变电站,数据通信成为信
20、息标准的智能变电站,数据通信成为信息采集与控制操作的主要途径,测控与一次设备的联接通过采集与控制操作的主要途径,测控与一次设备的联接通过合并单元、智能终端,采用合并单元、智能终端,采用SV/GOOSE通信协议。通信协议。常规互感器通信模块通信模块MMS、GOOSE计算、处理计算、处理模块模块U、I、P、Q、COS信号信号 控制控制一次设备一次设备测测控控装装置置以太网以太网测量测量合并单元合并单元智能终端智能终端SV、GOOSEECVT远端模块远端模块光纤、私有协议光纤、私有协议一次设备智能化,二次回路网络化,测控装置一次设备智能化,二次回路网络化,测控装置I/OI/O连连接示意图。合并单元与
21、电子互感器之间通过光纤连接。接示意图。合并单元与电子互感器之间通过光纤连接。电子电子互感器互感器5. 5. 电力系统实时动态数据采集电力系统实时动态数据采集PMU-采集装置(线路)PMU-采集装置(主变)PMU集中器集中器PMU-管理机WAMS主站1100M光纤以太网交换机 PMU-1GPS光纤PMU-采集装置(发电机)WAMS(Wide Area Measurement System)WAMS主站2WAMS主站3PMU(Phasor Measurement Unit)动态数据实时监测要求动态数据实时监测要求应能同步测量安装点的三相基波电压、三相基波电流、应能同步测量安装点的三相基波电压、三相
22、基波电流、电压电流的基波正序相量、频率和开关量信号;电压电流的基波正序相量、频率和开关量信号;安装在发电厂时宜具有测量发电机内电势和发电机功角安装在发电厂时宜具有测量发电机内电势和发电机功角的功能;条件具备时,能够测量发电机的励磁电压、励磁电的功能;条件具备时,能够测量发电机的励磁电压、励磁电流和转速信号;流和转速信号;应至少能将所测的应至少能将所测的电压基波正序相量一次值、电流基波电压基波正序相量一次值、电流基波正序相量一次值、频率、发电机内电势正序相量一次值、频率、发电机内电势实时传送到主站。实时传送到主站。PMU基础技术包括相量计算方法、同步采集方法和发电基础技术包括相量计算方法、同步采
23、集方法和发电机功角测量方法。机功角测量方法。互感器互感器TA/TV电电流流电电压压模模拟拟信信号号防混叠防混叠低通低通滤波器滤波器A/D转换板转换板频率跟踪器频率跟踪器处理器处理器通信通信模块模块GPS接收器接收器存储器存储器单元单元天天线线同步时钟同步时钟信号板信号板同步采同步采样触发样触发脉冲脉冲1PPS10kHz高高速速通通信信网网络络PMU装置组成示意图装置组成示意图锁相振荡器锁相振荡器开关量开关量输入输入脉冲量脉冲量输入输入420mA输入输入告警告警输出输出控制控制420mA输出输出动态数据采集技术动态数据采集技术 PMU测量线路、母线的测量线路、母线的U、I,通过,通过FFT计算后
24、得出:幅计算后得出:幅值、相角,谐波、频率,正序量、负序量、零序量;有功、值、相角,谐波、频率,正序量、负序量、零序量;有功、无功、功率因素等。无功、功率因素等。发电机功角测量:发电机功角测量: 方法一:采用发电机转子角度来代替发电机的内电势角方法一:采用发电机转子角度来代替发电机的内电势角度,同时计算发电机机端电压角度,比较并生成度,同时计算发电机机端电压角度,比较并生成 ; 方法二:通过测量发电机机端电压、机端电流,根据已方法二:通过测量发电机机端电压、机端电流,根据已知的发电机内部参数,计算生成发电机的内电势及角度。知的发电机内部参数,计算生成发电机的内电势及角度。6.6.电力系统暂态数
25、据采集电力系统暂态数据采集保护保护装置装置故障录波故障录波串口服务器保护保护装置装置保信子站调度数据网II区继电保护故障信息处理主站故障录波直接召唤方式电力系统故障分析界面电力系统故障分析界面7. 电能量数据采集电能量数据采集电能计量的必要性电能计量的必要性结算的需要:结算的需要:发电、供电、用户是独立经济实体。不同等发电、供电、用户是独立经济实体。不同等级的调度独立核算。关口电量结算。级的调度独立核算。关口电量结算。考核的需要:考核的需要:线损、平衡统计的需要;用户考核的需要。线损、平衡统计的需要;用户考核的需要。电能计量设备电能计量设备测量设备:电能表,电能量采集终端。测量设备:电能表,电
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- 变电站 自动化 技术 课件
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