变电所综合自动化系统的结构和硬件配置

变电所综合自动化系统的结构和硬件配置配置类似工作重复变电站综合自动化——由来机电式继电保护就地监控远动装置录波装置微机型继电保护微机监控微机远动微机录波微机型计算机技术优化设计共享软硬件资源通域信络网局综合自动化结构示意图自动监控系统微机保护微机自动装置微机远动功能变电站综合自动化系统基本配置时钟系统调制解调装置调度综合测控装置自动装置远动装置继电保护模拟/开关量采集装置保护单元1保护单元n工作站工作站主控机外设中心处理机网络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打印机显示器综合监控单元前置机数据采集TA/TVTA/TV综合监控单元线路保护单元主变保护单元电容器保护单元间隔层站控层管理层变电所综合自动化系统的结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变电所综合自动化系统的结构MODBUSRS-232RS-232设备层变电所层TCP/IPTCP/IP出线开关柜变压器保护柜智能测量表记进线开关柜通信管理机SELTCP/IPTCP/IPRS-232MODBUS通信管理机SEL1#变压器后备保护SEL2#变压器后备保护SEL2变压器主保护SELSEL1变压器主保护TCP/IP10kV出线二SEL10kV出线四SEL通信管理机SEL调度中心UPS打印机工程师站网络交换机SEL110kV进线一SELPM9810SUNWISEPM9810PM9810Modbus(485)PM9810SUNWISE232485110kV进线二SEL110kV进线四SEL110kV进线三SEL通信管理机10kV出线六SELSEL10kV出线五SEL10kV出线三SEL10kV出线一监控机PROFIBUSTCP/IPSEL远动管理机2、变电站综合自动化系统结构中央计算机数据识别单元微机保护测控变电站主机第4层第1层第2层第3层系统为多微机、多层次结构形式。最上层设在电力系统控制中心；1～3层均设在变电站内。结构形式：集中式、分布集中组屏和分布分散式。集中式采用计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电站的模拟量、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、微机保护和一些自动化功能。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。模入接口开入接口输出接口A/D模块输入接口输出接口主变TV与TA线路TV与TA断路器状态保护出口模拟量输入断路器和隔离开关状态继电保护信息输入出口继电器各保护装置监控主机MODEM显示器打印机键盘调度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变压器保护110kV进出线保护35kV出线保护低频减载110kVRTU35kVRTU低频减载10kV馈出线保护电容器保护10kVRTU前置机前置机当地监控计算机CRT打印机调度端(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主机打印机工程师维护工作站打印机通信管理机调度分布式馈线路保护测控装置分布式主变差动保护分布式电容器保护测控装置现场总线Modem站内其他智能设备分布式主变后备保护测控装置分布式线路保护测控装置以太网现场总线........110/35kV变电站自动化系统配置方案后台监控RCS-9000系列分布式保护测控装置GPSRCS-9698总控单元MODEM保护工程师站脉冲对时区调县调软件对时开关室控制室PC机MODEMRCS-9000系列分布式保护测控装置LFP系列集中组屏式保护RCS系列集中组屏式保护RCS-9000测控装置RCS－9000测控装置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采样保持器1A/D转换器1采样保持器2A/D转换器2采样保持器nA/D转换器n数据总线通道1通道n通道2采样保持器1A/D转换器采样保持器2采样保持器n数据总线通道1通道n通道2多路转换器同时采样，同时A/D转换A/D转换器多路转换器数据总线通道1通道n通道2采样保持器顺序采样,依次A/D转换采样保持器1A/D转换器1采样保持器2A/D转换器2采样保持器nA/D转换器n数据总线通道1通道n通道2采样保持器1A/D转换器采样保持器2采样保持器n数据总线通道1通道n通道2多路转换器同时采样，依次A/D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、无功功率等转换为0～5v（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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，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，A／D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