变电所综合自动化系统的结构和硬件配置教学内容.ppt

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1、变电所综合自动化系统的变电所综合自动化系统的结构和硬件配置结构和硬件配置配置类似配置类似工作重复工作重复变电站综合自动化由来机电式机电式继电保护继电保护就地监控就地监控远动装置远动装置录波装置录波装置微机型继电保护微机型继电保护微机监控微机监控微机远动微机远动微机录波微机录波微机型微机型计算机技术计算机技术优化设计优化设计共享软硬件资源共享软硬件资源通通域域信信络络网网局局综合自动化结构示意图自动监控系统自动监控系统微机保护微机保护微机自动装置微机自动装置微机远动功能微机远动功能变电站综合自动化系统基本配置时钟系统时钟系统时钟系统时钟系统调制解调装置调制解调装置调制解调装置调制解调装置调调调调

2、度度度度综合测控装置综合测控装置综合测控装置综合测控装置自动装置自动装置自动装置自动装置远动装置远动装置远动装置远动装置继电保护继电保护继电保护继电保护模拟模拟模拟模拟/开关量采集装置开关量采集装置开关量采集装置开关量采集装置保护单元保护单元保护单元保护单元1 1保护单元保护单元保护单元保护单元n n工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站主控机主控机主控机主控机外外外外设设设设中心处理机中心处理机中心处理机中心处理机网网网网络络络络2、结构分布、分层化分布式结构：结构上采用主从CPU协同工作方式，各功能模块（从CPU）间采用网络技术或串行方式实现通信。优点：多CPU提高了处理并行多发

3、事件的能力，方便系统扩展与维护，局部故障不影响其它模块的正常运行。分层式结构 监控主机监控主机监控主机监控主机打印机打印机打印机打印机显示器显示器显示器显示器综合综合综合综合监控监控监控监控单元单元单元单元前置机前置机前置机前置机数据采集数据采集数据采集数据采集TA/TVTA/TVTA/TVTA/TV综合综合综合综合监控监控监控监控单元单元单元单元线路线路线路线路保护保护保护保护单元单元单元单元主变主变主变主变保护保护保护保护单元单元单元单元电容器电容器电容器电容器保护保护保护保护单元单元单元单元间隔层间隔层间隔层间隔层站控层站控层站控层站控层管理层管理层管理层管理层 变电所综合自动化系统的结

4、构和硬件配置供电系统对变电所综合自动化系统结构的原则要求可靠性实用性先进性变电变电所所综综合自合自动动化系化系统统的的结结构构2、变电站综合自动化系统结构l系统为多系统为多微机、多层微机、多层次结构形式。次结构形式。l最上层设最上层设在电力系统在电力系统控制中心；控制中心；1 13 3层均设在层均设在变电站内。变电站内。结构形式：结构形式：集中式集中式、分布集中组屏分布集中组屏和和分布分散式。分布分散式。集中式n n采用计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电采用计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电采用计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电采用计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电站的

5、模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计算与处理，分别完成微机监控、微机保护和一些自算与处理，分别完成微机监控、微机保护和一些自算与处理，分别完成微机监控、微机保护和一些自算与处理，分别完成微机监控、微机保护和一些自动化功能。动化功能。动化功能。动化功能。n n微机保护、微机监控和与调度等通信的功能由不同微机保护、微机监控和与调度等通信的功能由不同微机保护、微机监控和与调度等通信的功能由不同微机保护、微机监控和与调度等通信的功能由不同的微机完成。的微机完成。的微机

6、完成。的微机完成。模入接口模入接口开入接口开入接口输出接口输出接口A/D模块模块输入接口输入接口输出接口输出接口主主变变TV与与 TA线线路路TV与与TA断断路路器器状状态态保保护护出出口口模模拟拟量量输输入入断断路路器器和和隔隔离离开开关关状状态态继继电电保保护护信信息息输输入入出出口口继继电电器器各保护装置各保护装置监控主机监控主机MODEM显示器显示器打印机打印机键盘键盘调调度度中心中心集中式结构框图缺点：可靠性差。软件复杂，调试麻烦，修改工作量大。组台不灵活。不直观。分布分散式每个回路均实现保护测控一体化各回路通过网络电缆连接，独立与监控主机通信。减少了所内的二次设备及信号电缆系统中任

7、一部分故障时，只影响局部，提高了整个系统的可靠性可扩展性和运行的灵活性。分布式综合自动化系统框图主主变变压压器器保保护护110kV进进出出线线保保护护35kV出出线线保保护护低低频频减减载载110kV RTU35kV RTU 低低频频减减载载10kV馈馈出出线线保保护护电电容容器器保保护护10kV RTU 前置机前置机前置机前置机当地监控计算机当地监控计算机CRT打印机打印机调度端调度端(主控站主控站)分布集中组屏分布集中组屏的结构模式，是将变电所内各回路的数据采集单元、控制单元和保护单元分别集中安装在变电所控制室内的数据采集柜、控制柜和保护柜中，相互间通过网络与控制主机相连。分布集中组屏的结

8、构便于扩充和维护，其中一个环节故障，不会影响其它部分的正常运行。适用于主变电所的回路数相对较少，一次设备比较集中，从一次设备到数据采集柜和控制柜等所用的信号电缆不长，易于设计、安装和维护管理的(10一35)kV供电系统变电所。35kV变电站自动化系统配置方案110/35kV变电站自动化系统配置方案6.3.2 变电所综合自动化系统的硬件配置 变电所综合自动化系统的硬件配置一般由中央处理机（包括打印仉、监视器、通信接口等外围设备）、数据采集与处理、微机保护、操作与控制、故障滤波等各种功能模块及所内通信网络组成。（一）、中央处理机 中央处理机系统可采用单机系统和多机系统两种基本配置。单机系统：指变电

9、所综合自动化的全部功能由一台中央处理机来控制和完成。优点是系统结构简单，造价低。缺点是容量受限制，如检测量较多，则响应速度会受到影响，且工作可靠性较差。单饥系统大多用于中、小型变电所。多机系统多机系统一般分两种配置方式。两台主机一台工作，另一台处于热备用状态。一台（或两台）主机和若干台前置机，由前置机负责数据的采集和通信联络工作，收集到的信息经初步处理后向主机传送。这种系统称为分布式多机系统。分布式多机系统的优点是功能强、容量大、灵活、可靠，便于维护和扩充。它可以根据现场实际情况灵活地增减前置机的数量，以满足不同供电系统的需要。而且中央处理机可以采用高级语言编程，因此比较容易实现更复杂的功能和

10、运算。在变电所系统中数据信息的采集和处理是变电所综合自动化系统的主要功能之一。供电系统中数据信息的采集主要有模拟量和开关量。1、模似量的检测与处理 在变电所综合自动化系统中，模拟量的检测一般有两种方式，即直流采样检测和交流采样检测。前者结构较复杂，但程序设计简单，精度容易满足；后者结构简单，但在实现高精度检测时，技术要复杂一些。（二）、数据与信息的采集和处理（二）、数据与信息的采集和处理同时采样，同时同时采样，同时A/D转换转换顺序采样顺序采样,依次依次A/D转换转换同时采样，依次同时采样，依次A/D转换转换直流采样检测方式是采用电量变送器将供电系统的交流电压、交流电流、有功功率、无功功率等转

11、换为05v（无功为 5v）的直流电压信号供微机检测。可以采用单极性A/D转换接口，对转换速度的要求也不高，精度比较容易保证程序设计也较简单，主要缺点是电量变送器投资较大，二次接线、维护复杂，且变送器有一定的延时，因此该方式一般适用于检测变化速度比较缓慢的过程和稳态量。（1）直流采样检测及其数据处理）直流采样检测及其数据处理将交流电量转换为线性成比例输出直流模拟电量的装置。无源型和有源型两种无源型电量变送器主要有电流变送器和电压变送器两种，由于它不需要供电电源，从而使安装接线得以简单，价格较低。但无源型电量变送器在小信号输入时，测量精度不易保证。目前应用的大多是有源型电量变送器，它包括电压，电流

12、，功率，电能，功率因数变送器等。有源型电量变透器的供电电源分为交流110V，220V；直流24V,48V,110V等。1）电量变送器）电量变送器 2）直流采样检测的数据处理 在直流采样检测中某一模拟量经变送器，低通滤波，采样保持，AD转换被采集到内存还需进行一系列的加工和处理才能成为有用的数据通过软件实现如下：a)采样到的数据要重新排队b)数字滤波排除随机干扰c)数据合理性检测和越限检测d)微机处理及其转换交流采样检测是采用交流变换器将交流电压和交流电流转换成 5v（峰值）的交流电压信号，供微机检测，这种方法的特点是结构简单，速度快，投资省，工作可靠，缺点是程序设计较繁琐，要提高检测精度在技术

13、上比较复杂。同时它要A/D转换接口是双极性的，对转换速度要求较高。由于交流采样所得到的信号是瞬时值，这些量是随时间而变化的交变量人们无法直接识别它的大小和传送方向（指功率）。这就需要通过一定的算法把信号的有效值计算出来；交流采样的算法很常用的算法有：两点采样算法、全周波傅氏算法（2）交流采样检测及算法）交流采样检测及算法1）两点采样的特点是简单、快速。但90度样本身无滤波作用，因此输入信号必须是纯正弦波才不致引起误差。2）全周波傅氏算法：当输入信号为含有高次谐波的畸变电量时，通常采用多点采样法即全周波的傅氏算法。在变电所综合自动化系统中，数据采集系统往往要同时采集输入多个信号如三相电流电压等，在每个采样周期中，要对多个通道输入信号全部采样一次；一般有下列几种采样方式。1）同时采样。2）顺序采样。（3）采样保持与多路转换器的配置）采样保持与多路转换器的配置结束结束