1、電網監控技術復習提綱一、 緒論1 對電力系統運行的基本要求：安全、優質、經濟2 電力系統自動化技術包括二大方面：1） 信息就地處理的自動化系統：繼電保護、自動裝置等；特點：a) 事后處理。事件沒有發生前堅決不動作，事件發生后必須動作b) 處理動作的依據基本是本地的局部信息c) 判斷處理（動作）速度快，反應時間短，幾十毫秒級。2） 信息集中處理的自動化系統：電網監控技術（包括調度自動化系統、配電自動化系統、變電站自動化系統、負荷管理系統等）特點：a) 事前處理。事故發生前，早期發現問題苗頭，及時地、預防性地處理。系統優化處理。 b) 分析處理的依據是系統全局信息，從電網的各個節點采集各種信息傳送

2、到主站實現c) 分析處理（動作）速度較慢。因為信息量大，且傳輸需要時間，故反應時間較長，秒級。3 我國電網調度的基本原則是：統一調度、分級管理、分層控制4 調度自動化系統EMS系統功能主要包括以下方面：1) 數據采集和監控功能（SCADA）SCADA是數據采集和監控的英文縮寫，它是網、省調度自動化系統的基礎功能，也是縣級和地區級電網調度自動化系統的主要功能。它主要包括以下一些方面：a) 數據采集。包括狀態量、模擬量、脈沖量和數字量等。其中i. 狀態量又稱開關量，簡稱遙信量：如斷路器和隔離開關的分/合狀態，發電機的運行/停止狀態，繼電保護的動作狀態等；ii. 模擬量：如電壓、電流、有功功率、無功

3、功率等；iii. 脈沖量：主要指電能量脈沖iv. 數字量：如頻率、水庫水位、標準時鐘、等模擬量、脈沖量和數字量統稱遙測量，其特點是每一個測量量都可有多個取值，且不同取值之間有大小關系。每個遙信量只有兩中狀態，且這兩種狀態之間沒有大小關系。b) 數據的顯示、記錄和打印。包括系統和廠站的動態主接線圖、實時的母線電壓、發電機和變壓器的有功功率和無功功率、線路的潮流、實時負荷曲線、負荷日報表的打印記錄、系統操作和事件順序記錄信息的打印等。c) 命令和控制。包括斷路器和有載調壓變壓器分接頭的遠方操作，發電機有功和無功出力的遠方調節等。對開關量的遠方控制簡稱遙控，對數值量的遠方調節簡稱遙調。d) 事件告警

4、。包括遙測量越限告警、事故報警、工況變化告警和遙信變位告警等。e) 實時數據庫和歷史數據庫的建立。f) 數據處理。包括遙測量的數字濾波和合理性檢查、遙測量的標度變換、遙信量的可信度檢驗等。g) 事故追憶PDR。對事故發生前后的運行情況進行記錄，以便于分析事故的原因。2) 自動發電控制AGC和經濟調度控制EDC3) 電力分析系統軟件（PAS）內容a) 網絡拓撲與建模b) 狀態估計c) 調度員潮流d) 電壓無功優化e) 短路電流計算f) 短期負荷預測g) 故障分析h) 安全分析4) 調度員模擬培訓DTS4. 調度自動化系統組成1) 調度自動化系統由在調度控制中心的調度主站系統和分布在遠方的多個廠站

5、端設備（包括：遠方終端設備RTU或變電站自動化系統等）以及連接主站與廠站端設備的通信通道（又稱遠動通道或簡稱信道）組成。圖1-1 電網調度自動化系統的基本結構2) 以計算機為核心的電網調度自動化系統的基本結構如圖1-1所示。電網調度自動化系統按其功能可以劃分如下四個子系統。信息采集和命令執行子系統信息傳輸子系統信息的收集、處理和控制子系統人機聯系子系統3) 電網監控技術的特點:結構特點：由眾多的遠方終端設備和一個主控站，以及連接各個終端和主控站的數據通信通道構成。功能特點：遠動四遙功能（遙測、遙信、遙控、遙調）人機交互功能數據處理功能數據存儲功能技術特點：計算機技術的廣泛應用數據通信和網絡通信

6、關鍵技術自動檢測技術和二次回路二、電量變送器1. 電量變送器分類.按照對電氣信息的處理實現方法分：1）采用模擬電路實現的常規變送器2）采用微型計算機技術實現的微機變送器2. 常規電量變送器的輸入/輸出信號的類型及其變化范圍（簡稱輸入/輸出信號規范）項目變送器輸入（交流）輸出（直流）電壓變送器電壓：0120V電壓：05V電流：01mA420 mA電流變送器電流：05A01A電壓：05V電流：01mA420 mA功率變送器電壓：0120V電流：05A01A電壓：-5V05V電流：-1 mA 01 mA420 mA電能變送器電壓：0120V電流：05A01A電能計數值或脈沖3. 微機變送器的優點a)

7、 功耗小b) 附加誤差小c) 穩定性好d) 響應快e) 功能綜合，集成度高，可附加擴展功能4. 微機變送器的硬件電路原理框圖三、RTU遠方終端設備(一) RTU的任務與功能1、數據采集；1）YX2）YC3）YM4）YS2、命令執行；1）YK2）YT3、數據通信；1) 與調度主站的通信。串行通信接口、MODEM、及其控制2) 通信規約處理3) 轉發4、當地功能；1) 本機鍵盤/顯示2) 打印機接口3) 圖形顯示器接口5、其它功能1) 電力系統統一時鐘2) 事件順序記錄SOE3) 自檢和自恢復(二) RTU的軟件組成1. 數據采集軟件2. 數據處理軟件；3. 控制軟件4. 通信軟件5. 人機聯系軟

8、件6. 實時操作系統7. 實時數據庫8. 其它軟件(三) 模擬量輸入電路原理a) 模擬量YC采集電路原理示意框圖（直流采樣）1b) 模擬量YC采集電路原理示意框圖（交流采樣）(四) 開關量信息輸入電路原理各元件的作用(五) 事件順序記錄SOE事件順序記錄SOE將YX變位事件按照發生的時間先后，順序地記錄下來，形成SOE。SOE信息的三要素：時間（精確到毫秒），對象，動作性質。(六) 變電站自動化系統的數據處理 1、遙測數據處理1) 數字濾波2) 標度變換3) 二-十進制轉換4) 越限判別與告警5) 遙測越閾值傳送等6) 數據合理性檢查2、 遙信數據處理1） 遙信變位判別；2） 事件順序記錄SO

9、E登錄(七) 遙控1、 YK命令的執行過程2、 遙控撤消的原因1）、 RTU收到遙控撤消命令2）、 RTU如超時（選擇定時器定時到）未收到遙控執行命令或撤消命令，則作自動撤消，并清除選擇命令，復位所有繼電器。3）、 如遙控過程中遇到發生遙信變位，則自動撤消遙控命令。四、 變電站綜合自動化(一) 變電站自動化系統的定義：將變電站的二次設備（包括測量儀表、信號系統、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等）經過功能的組合和優化設計，利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動測量、監控和保護，以及與調度通信等綜合性的自動化功能，故又稱為變電站綜合自動

10、化系統。變電站自動化系統特點：功能綜合化、結構微機化、測量顯示數字化、操作監視屏幕化、運行管理智能化等。(二) 變電站自動化系統的功能1監視和控制功能（1）數據采集（2）事件順序記錄（SOE） （3）故障記錄、故障錄波和故障測距（4）操作控制（5）安全監視（6）人機聯系（7）打印（8）數據處理2微機保護與自動裝置3電壓/無功控制4數據通信和其它功能(三) 變電站自動化系統硬件結構1. 分層分布式變電站自動化系統在分層分布式結構的變電站自動化系統中，分層是將整個變電站的一次、二次設備分為3層，即變電站層、間隔層（或稱單元層）和設備層。在所分的3層中，變電站層稱為2層，間隔層稱為1層，設備層稱為0

11、層。每一層由不同的設備或不同的子系統組成，完成不同的功能。2. 分層分散式變電站自動化系統適用于110kV以下電壓等級3、 局部集中總體分散式適用于220KV/500KV的高壓變電站。4、 高壓集中配電分散式五、數據通信與遠動通信規約(一) 專業術語1 信息2 信號3 數據4 碼元5 波特率6 比特率7 誤碼率8 單工9 全雙工；10 半雙工11 CDT,POLLING12 EMSRTUSOEPASPDRDTSAGCEDC.13 標度變換14 遠動四遙(二) 串行通信1、 串行通信方式要解決的基本問題1）、 位識別位同步2）、 字符識別/字節分段字符同步2、 異步通信方式幀格式5、 數字基帶信

12、號的調制方式其中，t為時間，A為幅值，f為頻率，為初相角。在上式中，A幅值，f頻率，初相角均可以作為調制參數。如用數字基帶信號調制載波的A幅值，稱為調幅；如用數字基帶信號調制載波的f頻率，稱為調頻；如用數字基帶信號調制載波的初相角，稱為調相。各種調制方式的信號波形如圖所示：(三) 通信接口標準完整的串行通信接口標準應該包括：機械特性、電氣特性和信號引腿名稱及功能。1. RS-232C接口標準（1）RS-232C采用負邏輯規定邏輯電平。規定要求： 輸出邏輯“1”的信號電平為 -5V -15V輸出邏輯“0”的信號電平為 +5V +15V輸入的信號電平 -3V 為邏輯“1”輸入的信號電平 +3V 為

13、邏輯“0”RS-232C的特點：優點：RS-232C定義了信號邏輯電平、信號引腿名稱和功能、連接器機械結構及尺寸，是一個定義非常完善的標準，是目前應用最廣泛的串行通信接口標準之一。RS-232C采用單端驅動、單端接收電路，傳送每一種信號只用1根信號線，所有信號公用1根信號地線，電路簡單。缺點：由于采用單端驅動、單端接收電路，公共地線易受噪聲干擾，數據傳輸速率不高（20kbps以內），傳輸距離不遠（15m以內）。2. RS-422與RS-485接口標準電氣特點：，實現了平衡驅動和差分接收，雙絞線傳輸，取消了信號地線。表5-2 EIA推薦的串行通信標準的主要性能參數 接口標準性能RS-232CRS

14、-422RS-485操作方式單端差分差分最大電纜距離（m）1512001200最大數據速率（bps）12 m20k（15m）10M10M120 m1M1M1200 m100k100k(四) 遠動通信規約我國電力系統遠動通信主要采用兩種類型的通信規約：1、循環式數據傳送（Cyclic Digital Transmission，CDT）規約，簡稱CDT規約；幀結構、字結構2、問答式（Polling）數據傳送規約，簡稱Polling規約。（五）計算機網絡基礎1、計算機網絡定義、功能（資源共享和信息共享）、組成（具有獨立功能的多臺計算機、數據通信設備和線路、功能完善的網絡軟件）。計算機網絡分類廣域網、

15、局域網、城域網2、局域網特點 l 傳輸距離較近，100米10kml 數據傳輸率較高，11000Mbpsl 誤碼率較低，10-710-9l 采用基帶傳輸，省去了調制解調器等通信設備l 通信控制一般采用分散控制，即不設中心通訊控制機l 局域網絡傳輸線一般采用雙絞線、同軸電纜、光纖等局域網拓撲結構和分類以太網、令牌環、令牌總線3、現場總線，特點、與局域網的區別3-8 電力調度數據網SPDnet國家電力調度數據網SPDnet(state Power Dispatching Network)國家電力數據通信網SPTnet(State Power Telecommunication Network)區別：

16、SPDnet主要用于連接電力二次安全防護I區和II區生產調度信息；SPTnet主要用于連接電力二次安全防護III區和IV區管理信息。國家電力調度數據網屬于電力企業內部的廣域網.。3-8-1 電力調度數據網的功能和要求一、 調度數據網承載的業務1、 實時監控業務1） EMS與廠站自動化系統的實時數據2） EMS之間交換的實時數據3） DTS之間交換的實時數據4） 水庫調度自動化數據5） 電力市場運營數據6） 實時電力市場報價數據7） 電力系統動態測量數據（如廣域相量測量）8） 保護信息遠傳數據2、 調度生產直接相關業務1） 發電及聯絡線交換計劃、聯絡線考核2） 調度票、操作票、檢修票等3） 調度

17、生產運行報表（日、月、季報）4） 電能量計量計費數據5） 故障錄波、保護和安全自動裝置有關管理數據6） 電力市場申報數據和交易計劃數據7） 雷電定位數據二、 調度數據業務的特點1） 數據信息是網絡承載的主要業務2） 實時性要求。實時監控業務的數據傳輸周期為秒級。3） 可靠性要求。4） 安全性要求。3-8-2 調度數據網的組網方式三級電力調度數據網：l 國家骨干網國調、網調、省調、直調發電廠、變電站（換流站）l 省級調度數據網省調、地調、220KV廠站l 地區調度數據網地調、縣調、集控站、110KV、35KV變電站調度數據網內部分三層：核心層、骨干（匯聚）層、接入層。現在國家骨干網已建成雙平面網

18、絡結構。六、調度自動化系統主站(一) 調度自動化主站系統硬件結構(二) 主站系統主要設備及功能1、 前置子系統前置子系統主要實現與廠站端設備的數據通信和通道監控功能。其主要設備包括：1）、 通信工作站又稱數采服務器。a. 與各個廠站RTU進行規約通信；b. 規約報文解釋/組裝；c. 刷新實時數據庫，為全網提供最新的實時數據；d. 對實時信息進行預處理，如系數變換、越限判斷、功率和電能總加等；e. 遠動通道監視和控制。2）、 終端服務器終端服務器匯集多個中低速遠動通道與高速網絡連接。3）、 通道切換裝置對主、備雙通道進行切換控制。4）、 通道柜調制解調器、復接/分接設備和長線驅動/接收設備柜。2、 系統服務器（主服務器）主要實現大型數據庫（包括歷史數據庫、系統參數數據庫等）管理和數據處理功能。在大型調度自動化系統中，設立SCADA服務器，負責SCADA數據處理功能。系統數據服務器運行商用數據庫管理系統，負責保存所有歷史數據、登錄各類信息、各種電網管