1、,500kV變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),目錄,三、站級(jí)控制層,四、數(shù)據(jù)采集控制層,一、概述,五、應(yīng)用,二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu),一、概述,傳統(tǒng)廠站面向“功能”的設(shè)計(jì),運(yùn)行人員,控制屏,表計(jì),報(bào)警屏,計(jì)量,控制接口(控制柜、端子箱）,調(diào)度,數(shù)據(jù)采集,保護(hù),故障錄波,保護(hù)子站,光纖/對(duì)絞線,電纜,說(shuō)明：,RTU,綜合自動(dòng)化廠站面向“對(duì)象(間隔)”的設(shè)計(jì),運(yùn)行人員,數(shù)據(jù)采集和處理終端,控制接口(控制柜、端子箱）,運(yùn)行人員SCADA系統(tǒng),計(jì)量,調(diào)度,保護(hù),故障錄波,保護(hù)子站,光纖/對(duì)絞線(紅 色：實(shí)時(shí)信號(hào)),控制電纜,說(shuō)明：,綜合自動(dòng)化廠站面向“對(duì)象(變電站)”的設(shè)計(jì),運(yùn)行人員,數(shù)據(jù)采集和處理終端,控制接口(控制柜、端

2、子箱）,運(yùn)行人員SCADA系統(tǒng),計(jì)量,調(diào)度,保護(hù),故障錄波,保護(hù)子站,光纖/對(duì)絞線(紅 色：實(shí)時(shí)信號(hào)),控制電纜,說(shuō)明：,二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu),分層結(jié)構(gòu),站級(jí)控制層由系統(tǒng)服務(wù)器、操作員站、工程師站、遠(yuǎn)動(dòng)接口設(shè)備等構(gòu)成，面向全站設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行管理的中心控制層。,數(shù)據(jù)采集控制層(間隔層)由智能數(shù)據(jù)輸入/輸出單元（控制單元）、現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備構(gòu)成，面向監(jiān)控對(duì)象的就地?cái)?shù)據(jù)采集控制層。,多層網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu),配置數(shù)據(jù)前置機(jī)作為數(shù)據(jù)采集控制層與站級(jí)控制層設(shè)備之間信息交換的聯(lián)系單元，數(shù)據(jù)前置機(jī)與站級(jí)控制層設(shè)備通過(guò)以太網(wǎng)通信，與I/O測(cè)控單元之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線交換數(shù)據(jù)。,單層網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu),站級(jí)控制層和數(shù)據(jù)采集控制層設(shè)備

3、經(jīng)統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）通信，I/O測(cè)控單元直接接入站級(jí)控制層網(wǎng)絡(luò)、直接與站級(jí)單元通信。,三、站級(jí)控制層,基本功能,監(jiān)視對(duì)變電站所有生產(chǎn)運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行工況實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的在線監(jiān)視 管理對(duì)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備以及采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行功能性的處理和管理，例如：歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)表處理、報(bào)警信號(hào)處理、文檔編輯、系統(tǒng)設(shè)備功能自檢等。 控制在中心控制室實(shí)現(xiàn)對(duì)站內(nèi)所有受控對(duì)象可靠的、實(shí)時(shí)的遙控/遙調(diào)功能，具備批處理控制功能。,基本功能,信息交換實(shí)現(xiàn)與就地?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)信息交換；實(shí)現(xiàn)與站內(nèi)其他智能設(shè)備之間的信息交換；實(shí)現(xiàn)與各級(jí)調(diào)度之間的實(shí)時(shí)信息交換。 資源共享硬件資源共享；軟件資源共享；信息共享。,基本功能,系統(tǒng)的兼容

4、性維護(hù)性能擴(kuò)展性能 安全可靠性系統(tǒng)冗余性；系統(tǒng)的容錯(cuò)功能；信息的安全性。,基本配置,雙重化配置，互為熱備用，宜組柜安裝,單套配置，宜組柜安裝,雙重化配置，無(wú)主從關(guān)系,根據(jù)業(yè)主要求選擇配置,雙重化配置，互為熱備用,500kV變電站不配置,雙重化配置，站級(jí)控制層一般采用交換機(jī)設(shè)備，繼電器室采用集線器,系統(tǒng)功能,控制操作,a.手動(dòng)控制 調(diào)度中心/集控站操作(預(yù)留方式) 變電站控制室操作員站操作(正常運(yùn)行方式) 就地繼電器室/端子箱操作(后備方式) 一次設(shè)備機(jī)構(gòu)箱/控制箱操作(檢修方式) 各控制方式之間相互閉鎖，同一時(shí)刻一個(gè)控制對(duì)象只允許處于一種運(yùn)行方式。,控制級(jí)別低,高,控制對(duì)象,斷路器 隔離開關(guān)

5、電動(dòng)接地閘刀 主變有載開關(guān) 所變有載開關(guān) 所用電系統(tǒng)進(jìn)線開關(guān) 保護(hù)復(fù)歸 智能設(shè)備的參數(shù)整定（可選）,系統(tǒng)功能,操作員站操作,操作權(quán)限：操作者輸入口令，確認(rèn)操作權(quán)限 選點(diǎn)：操作者選擇操作對(duì)象，程序校核該對(duì)象是否可控，并彈出遙控對(duì)話窗口，顯示對(duì)象的屬性描述，供操作員再確認(rèn) 內(nèi)部校驗(yàn)：校驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)開關(guān)狀態(tài)，確認(rèn)對(duì)該開關(guān)操作是否合法； 返校：選擇對(duì)象命令發(fā)送到測(cè)控裝置，系統(tǒng)接受測(cè)控裝置返回的返校信息，操作員根據(jù)返校結(jié)果，確認(rèn)執(zhí)行或撤銷命令，遙控超時(shí)、無(wú)校驗(yàn)返回將自動(dòng)撤銷本次操作； 執(zhí)行結(jié)果返回 操作記錄：操作人員姓名、操作時(shí)間、操作內(nèi)容以及結(jié)果等記錄下來(lái)，存檔于操作記錄中；,在操作對(duì)象畫面上進(jìn)行，

6、系統(tǒng)具有多種校核功能，保證遠(yuǎn)方遙控操作的安全和正確性：,系統(tǒng)功能,系統(tǒng)功能,控制操作,b.自動(dòng)控制 順序控制：監(jiān)控系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)定的步驟順序進(jìn)行操作。 調(diào)節(jié)控制：當(dāng)控制目標(biāo)值偏離預(yù)先設(shè)定范圍，監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制，使控制目標(biāo)值達(dá)到預(yù)先設(shè)定范圍。 自動(dòng)控制功能可以由運(yùn)行人員在操作員站選擇投入/退出；在控制過(guò)程中，遇到任何軟、硬件故障應(yīng)停止控制操作，保持所控設(shè)備的狀態(tài)，并發(fā)出報(bào)警信息。,監(jiān)視功能,系統(tǒng)主接線圖 監(jiān)測(cè)信號(hào) 設(shè)備狀態(tài)信號(hào) 事件順序和中央報(bào)警記錄 趨勢(shì)記錄,系統(tǒng)功能,智能子系統(tǒng)的通信,接口聯(lián)接方式 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 串口互聯(lián),實(shí)現(xiàn)功能 單向?yàn)g覽功能 程序級(jí)數(shù)據(jù)交換 數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)數(shù)據(jù)交換,系統(tǒng)

7、功能,系統(tǒng)功能,調(diào)度通信 常規(guī)串口通信遠(yuǎn)動(dòng)功能,調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通信功能,系統(tǒng)功能,防誤操作聯(lián)閉鎖 方案一：通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯閉鎖軟件實(shí)現(xiàn)全站的防誤操作閉鎖功能，同時(shí)在受控設(shè)備的操作回路中串接本間隔的閉鎖回路。 方案二：監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置“五防”工作站。遠(yuǎn)方操作時(shí)通過(guò)“五防”工作站實(shí)現(xiàn)全站的防誤操作閉鎖功能，就地操作時(shí)則由電腦鑰匙和鎖具來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)在受控設(shè)備的操作回路中串接本間隔的閉鎖回路。 方案三：配置獨(dú)立于監(jiān)控系統(tǒng)的的專用微機(jī)“五防”系統(tǒng)。遠(yuǎn)方操作時(shí)通過(guò)專用微機(jī)“五防”系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全站的防誤操作閉鎖功能，就地操作時(shí)則由電腦鑰匙和鎖具來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)在受控設(shè)備的操作回路中串接本間隔的閉鎖回路。專用微機(jī)“五防”系

8、統(tǒng)與變電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)共享采集的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。,編碼信號(hào) IRIG-B（DC調(diào)制）：脈沖寬度編碼，包括年、月、日、時(shí)、分、秒； IRIG-B（AC）：用IRIG-B（DC調(diào)制）碼對(duì)1kHz正弦波進(jìn)行調(diào)幅形成的時(shí)碼信號(hào)；, 時(shí)間同步對(duì)時(shí),時(shí)間報(bào)文 報(bào)文包括年、月、日、時(shí)、分、秒,系統(tǒng)功能,系統(tǒng)功能,其它功能,報(bào)警處理功能 事故追憶 在線計(jì)算和記錄 歷史數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì) 報(bào)表生成及打印輸出 文件管理系統(tǒng)功能 系統(tǒng)自診斷功能 系統(tǒng)容錯(cuò)功能,四、數(shù)據(jù)采集控制層,1. 數(shù)據(jù)采集,模擬量采集,單電流,和電流,1. 數(shù)據(jù)采集,交流電流回路,1. 數(shù)據(jù)采集,交流電壓回路,直流采樣，溫度、直流電壓、直流電流、其它,

9、1. 數(shù)據(jù)采集-直流采樣,數(shù)字量信號(hào)采集,1. 數(shù)據(jù)采集,數(shù)字量信號(hào)采集,1. 數(shù)據(jù)采集,1) 狀態(tài)量信號(hào)a. 斷路器：采集斷路器輔助接點(diǎn)，雙態(tài)采集，對(duì)于保護(hù)需單相跳閘的斷路器，應(yīng)分相采集信號(hào)。 b. 隔離開關(guān)：采集隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)（三相串聯(lián)），雙態(tài)采集。c. 變壓器分接開關(guān)：采集分接開關(guān)位置信號(hào)，對(duì)于有載開關(guān)，可采用BCD編碼。,數(shù)字量信號(hào)采集,1. 數(shù)據(jù)采集,2) 事件順序記錄信號(hào)(SOE)a. 保護(hù)動(dòng)作跳閘信號(hào) b. 重合閘動(dòng)作信號(hào)c. 斷路器位置信號(hào),數(shù)字量信號(hào)采集,1. 數(shù)據(jù)采集,3) 告警信號(hào)a. 斷路器、隔離開關(guān)、接地閘刀就地操作位置信號(hào)b. 斷路器告警信號(hào) c. 保護(hù)告警信號(hào)d

10、. 其它設(shè)備告警信號(hào),4) 電能脈沖信號(hào)電度脈沖信號(hào),數(shù)字量信號(hào)采集,1. 數(shù)據(jù)采集,1. 數(shù)據(jù)采集,控制接口,a.斷路器b.電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的隔離開關(guān)和接地閘刀c.變壓器有載開關(guān)d.站用電系統(tǒng)進(jìn)線和分段開關(guān)e.保護(hù)復(fù)歸 f.其它設(shè)備,數(shù)據(jù)處理：將相關(guān)設(shè)備的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化操作，用于支持系統(tǒng)完成監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制和記錄等功能。,a. 模擬量處理：對(duì)實(shí)時(shí)采集的模擬量進(jìn)行有效性檢查，計(jì)算轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的工程量：電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、溫度,b. 開關(guān)量處理：對(duì)實(shí)時(shí)采集的狀態(tài)/信號(hào)量進(jìn)行消除接點(diǎn)抖動(dòng)的濾波處理，對(duì)電能脈沖進(jìn)行分時(shí)累加，對(duì)分接頭位置BCD碼進(jìn)行轉(zhuǎn)換,2. 基本功能,測(cè)量計(jì)算值

11、顯示,2. 基本功能,控制顯示,2. 基本功能,LED顯示： 狀態(tài)顯示 故障顯示 信號(hào)指示,信號(hào)指示燈,RUN：運(yùn)行指示燈,ERROR：故障指示燈,2. 基本功能,對(duì)受控對(duì)象實(shí)現(xiàn)測(cè)控屏后備操作,控制 命令,系統(tǒng)自診斷,防誤邏輯閉鎖,同期(斷路器合閘操作),OK,OK,OK,控制命令輸出,2. 基本功能,2. 基本功能,a. 脈沖信號(hào) pps：秒脈沖 ppm：分脈沖 pph：時(shí)脈沖,編碼信號(hào) IRIG-B（DC調(diào)制）：脈沖寬度編碼，包括年、月、日、時(shí)、分、秒； IRIG-B（AC）：用IRIG-B（DC調(diào)制）碼對(duì)1kHz正弦波進(jìn)行調(diào)幅形成的時(shí)碼信號(hào)；, 時(shí)間同步對(duì)時(shí),1) 配置原則 測(cè)控裝置按斷

12、路器單元配置，按控制區(qū)域分散布置 2) 組屏原則 500kV按串或斷路器組屏 220kV按23個(gè)間隔組屏 主變、35kV無(wú)功設(shè)備按主變組屏 公用設(shè)備按電壓?jiǎn)卧M屏,3. 設(shè)備配置,4. 性能,1) 模擬量輸入 輸入方式：交流采樣：PT：100V CT：1A，5A；系統(tǒng)頻率：50Hz直流量輸入：420mA，15V； 采樣頻率：64/周波 A/D轉(zhuǎn)換器精度：12位+1位符號(hào)位(AC AI)14位+1位符號(hào)位(DC AI),4. 性能,交流電壓測(cè)量 精度： 0.2% 測(cè)量范圍：02.5pu 電壓回路負(fù)荷：0.1VA 過(guò)負(fù)荷： 連續(xù)：2.5pu1分鐘：3.5pu,4. 性能,交流電流測(cè)量 精度： 0.

13、2%(2pu) 測(cè)量范圍：0.0216pu 電壓回路負(fù)荷：0.01 過(guò)負(fù)荷：連續(xù)：4pu10s：30pu 1s:100pu,直流模擬量測(cè)量接口板 精度：直流電壓：0.05%直流電流：0.1%,4. 性能,數(shù)字量信號(hào)輸入 輸入方式：無(wú)源接點(diǎn)方式，輸入回路有光電隔離措施 信號(hào)電源：110V DC 信號(hào)組態(tài)：雙態(tài)輸入量單態(tài)輸入量SOE信號(hào)，1ms告警信號(hào)量脈沖量,4. 性能,控制輸出 輸出方式：無(wú)源接點(diǎn)方式； 接點(diǎn)容量：直流250V，5A； 輸出組態(tài)：Latching(On/Off)Trip/Close 輸出脈沖保持時(shí)間：5（232-1）ms,4. 性能,通信接口 網(wǎng)絡(luò)接口：10100Mbps 串行

14、接口：240038400bps 維護(hù)接口,4. 性能,五、應(yīng)用,ELIN系列,500kV余姚變監(jiān)控系統(tǒng)配置示意圖,SIEMENS系列,SICAM PAS “Full Server1”,100-Mbit/s Ethernet fiber-optic ring,SICAM PAS “Full Server2”,500kv1#保護(hù)小室,雙100兆光以太網(wǎng),切換MODEM,中央控制室,500kV 南橋變電所之一（交流部分）,500kv2#保護(hù)小室,220kv1,2母保護(hù)小室,IEC104,IEC101,共3臺(tái),35kV&380V保護(hù)小室,220kv3,4母保護(hù)小室,500kV 南橋變電所之二（交流部分）,SICAM PAS “Full Server1”,SICAM PAS “Full Server2”,IEC 104 to HMI,IEC 104 to HMI,MODEM,100-Mbit/