供电自动化系统集成相关技术知识总结

1、供电自动化系统集成电力监控及能耗管理系统隧道电缆分布式光纤测温系统输电线缆状态监测系统动力环境监控系统大屏系统空压站自动控制系统光纤通讯原理u 光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光-光纤通信。u 光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。多模光纤与单模光纤多模光纤 多模光纤(Multi Mode Fibe

2、r)：中心玻璃芯较粗(50或62.5m)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。 单模光纤 单模光纤(Single Mode Fiber)：中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10m)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。由于完全避免了模式色散，使得单模光纤的传输频带很宽，因而适用于大容量，长距离的光纤通讯。 尾

3、纤又叫猪尾纤，只有一端有连接头，而另一端是一根光缆纤芯的断头，通过熔接与其他光缆纤芯相连，常出现在光纤终端盒内，用于连接光缆与光纤收发器（之间还有耦合器、跳线等）。 尾纤的作用主要是用于连接光纤两端的接头，尾纤一端跟光纤接头熔接，另一端通过特殊的接头（ST、SC、LC、MTRJ）跟光纤收发器或光纤模块相连，构成光数据传输通道。其中ST接头一般都是先用耦合器转接，再连接到光纤收发器或光纤模块上。 尾纤类型： FC-SC 圆转方尾纤，FC连接ODF盒，SC连接设备的光口。 FC-FC 圆转圆尾纤，通常用在ODF架之间的跳线。 SC-SC 方转方尾纤，一般用在设备之间光板的连接。 SC-LC LC接

4、口俗称小方头尾纤，是卡接式。 LC-LC 这种型号应用比较少，通常是波分设备之间的内部连接用。 尾纤多数为单模尾纤，颜色为黄色黄色。也有多模尾纤，颜色为橙色橙色，传送的光信号不长。电流信号的传输不成功可能情况u 电流传送信号导线过长时，没有采取必要的屏蔽措施，或者没有遵守一点接地规则而引入干扰。u 在一个系统中应选择电位最低的一点作为信号的公共点，在电单仪表中，24V电源的负线电位最低，它就是信号公共线。因此在电流传送的一对信号线中，其电位较低的一根，即信号负线应在发送仪表的输出处与24V负线相连。如果接线错误或漏接而造成信号负线浮空而引入了干扰。 电缆规格与载流量关系 铝芯绝缘线载流量与截面

5、的倍数关系 口诀：（环境温度25，超过则打折计算） 10下五，100上二， 25、35，四、三界， 70、95，两倍半。 穿管、温度，八、九折。 裸线加一半。 铜线升级算 我国常用导线标称截面（mm）1、1.5、2.5、 4、 6、 10、16、25、35、 50、 70、 95、 120、 150、 185 例如：2.5mm2铜线的载流量计算则相当于4mm2铝线的载流量。 4*5=20 ARS-485通讯 RS-485采用差分信号负逻辑，-2V-6V表示“0”，+2V+6V表示1。RS-485有两线制和四线制，四线制只能实现点对点的通信方式。现在多采用两线制接线方式，这种方式为总线式拓扑结构

6、，在同一总线上最多可以挂接32个接点。 在RS-485通信网络中一般采用的是主从通信方式：即一个主机带多个从机。多数情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合能正常工作，但却埋下了很大的隐患。 原因：（1） 共模干扰问题 （2） EMI问题 RS-485的总线连接应该是一条单一、连续的信号通道作为总线。（尽量避免T型接法、不同材质线缆续接） 在设备少距离短的情况下不加终端负载电阻。 一般终端匹配采用终端电阻方法，RS-485应在总线电缆的开始和末端并接120的电阻。 （1） RS-485接口信号电平

7、比RS-232降低了，不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。 （2）RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。 （3）RS-485接口采用平衡驱动器和差分接收器组合，抗共模干扰能力增强。 （4）RS-485最大通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps，传输速率与传输距离成反比。在100Kb/S的传输速率下，才可以达到最大的通信距离。若要能更远则需要加485中继器。RS-485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，则可以达到128个或256个节点，最大可以到400个。这种数据传输的连接，是半双工的通讯方式。在某一个时刻，一个设备只

8、能进行发送数据或接收数据。Modbus通讯协议 Modbus （异步串行通讯模式） 是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。它定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一个控制器请求访问其他设备的过程，如何回应来自其他设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。 传输速率：2400bps，4800bps，9600bps,19200bps。 串行通讯数据格式：1个起始位，8个数据位，无校验位，1个停止位。 通讯介质：推荐采用0.5mm的双绞线，不带屏蔽层。电力谐

9、波u 由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波。由于正弦电压加压于非线性负载，谐波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、逆变器等。u 谐波来源： （1） 发电源质量不高产生谐波 （2） 输配电系统产生谐波 （3） 用电设备产生的谐波 谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化。使用寿命缩短，甚至发生故障或烧坏。谐波的治理 谐波的治理主要采用无源滤波装置和有源滤波器u 无源滤波装置 主要采用LC回路，并联与系统中。LC回路的设定只能针对于某一次谐波，即针对于某一个频率为低阻抗，使得该频率流

10、经为其设定的LC回路，达到消除某一频率的谐波的目的。这种滤波装置简单，成本低，但不能滤除干净。其主要元件为投切开关、电容器、电抗器以及保护和控制回路。u 有源电力滤波器 用电力电子元件产生一个大小相等，方向相反的谐波电流，用于抵消网络中的谐波电流，这种装置的主要元件是大功率电力电子器件，成本高，在其额定功率范围内，原则上能全部滤除干净。 一般而言，低压0.4KV系统大多采用无源滤波方式，高压10KV几乎都采用这种方式对谐波进行治理。谐波的危害u 1 、由于谐波的频率较高，使导线的集肤效应加重，因此铜损急剧增加。u 2、谐波会影响表计的计量精度。u 3、精密电子设备会被严重干扰，导致不能正常工作

11、，甚至烧毁。u 4、所有接于电网中的设备的损耗都会增加，温升增加。含有电容器的设备受影响最为严重，甚至可能导致设备损坏以及电容器爆炸等事故。u 5、电机类负荷由于谐波的逆序作用而导致输出扭矩下降。u 6、继电保护机构可能会由于谐波而产生误动或拒动故障。SCADA系统 即数据采集与监视控制系统，涉及到组态软件、数据传输链路、工业隔离安全网关。 SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制。 SCADA系统结构：分布式光纤测温 光纤测温系统：由光纤分布式测温主机、感温光缆以及光开关等构成。系统结构： （虚线内为可扩展设备，光开关内置在测温主机中

12、）4000mPLC测温主机电缆沟/ 安装控制中心温度探测光纤继电器输出ModbusNetwork SCADA光纤测温主要功能1 1、电缆状态监测、电缆状态监测 通过整个电力电缆温度信息，判断其工作状态。2 2、探测和识别电力电缆的热点、探测和识别电力电缆的热点 DTS可以探测到由于负荷变化和环境变化引起的温度变化，同时能够精确的定位。并可以设置报警温度，连接到SCADA系统。3 3、电力设备的保护、电力设备的保护 DTS可以实时的在线监测，同时对各个点的温度信息可以设置预警，减小突发事件的发生。4 4、优化输配电的成本、优化输配电的成本 根据温度可以确定电缆的负荷变化，合理的配置负荷，同时合理

13、的扩大现有电缆的容量，增加电缆的工作寿命。5 5、变电站和开关柜的监测、变电站和开关柜的监测 可以沿变电站关键位置铺设电缆，通过温度数据计算变压器的负荷指数。6 6、电缆隧道火灾监测、电缆隧道火灾监测 沿着电缆隧道顶部配置探测光缆，同时DTS可以通过继电器模块与火灾控制器相连，实现自动火灾报警系统。电力隧道综合监控系统 在构建完善的计算机综合监控系统的前提下以网络化、集成化和数字化的方式将隧道内所有相互独立的电缆状态实时监测、供配电、照明、通风、排水、消防、通信、视频及冷却等辅助设备纳入一个系统范围内，进行有机的集成，在信息充分共享的基础上实现高度智能化的系统联动控制，使之形成一个综合性的监控

14、系统。1、对电缆隧道运行环境（环境温度、湿度、水位、空气含氧量、有毒有害气体等）的实时监测；2、对隧道内供配电、照明、通风、排水及通信设备的监视、联动控制和日常巡视；3、对电力电缆运行状况（传输容量）的实时监测；4、对电力电缆绝缘水平的实时监测；5、对隧道内火灾的预警和消防设备的控制；6、智能化的综合处理能力和人性化的人机界面（事件报警、定位、信息的多媒体显示、应急预案及智能决策支持功能等）。电力隧道综合监控系统网络拓扑图 网线 计算机局域网中的双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两大类：STP外面由一层金属材料包裹，以减小辐射，防止信息被窃听，同时具有较高的数据传输速率。

15、UTP无金属屏蔽材料，只有一层绝缘胶皮包裹，价格相对便宜，组网灵活。五类UTP一般是快速以太网（100Mbps）的首选介质，超五类UTP的用武之地是千兆位以太网（1000Mbps）。 目前，局域网中常用到的双绞线一般都是非屏蔽的5类4对（即8根导线）的电缆线。这些双绞线的传输速率都能达到100Mbps。静态路由与动态路由u静态路由 是由管理员在路由器中手动配置的固定路由，路由明确地指定了包到达目的地必须经过的路径，除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。一般用于网络规模不大、拓扑结构相对固定的网络。 特点：1） 允许对路由的行为进行精确的控制； 2） 减少了网络流量； 3） 单向的； 4）配