高速铁路电力变配电所自动化系统ppt课件

1、高速铁路电力变配电所自动化系统电气工程学院 林国松目 录一、变电所自动化系统的组成二、变电所自动化系统通讯网络三、变电所自动化系统通讯协议四、变电所自动化系统站控层五、监控子系统实例1.概述一、变电所自动化系统的组成变电所自动化系统是将变电所的二次设备包括丈量仪表、信号系统、继电维护、自动安装和远动安装等经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通讯技术和信号处置技术，实现对全所设备的自动监视、自动丈量、自动控制和维护，以及与调度通讯等综合性的自动化功能。 变电站自动化系统：7个功能组：一、变电所自动化系统的组成控制、监视功能自动控制功能丈量表计功能继电维护功能与继电维护有

2、关的功能接口功能系统功能一、变电所自动化系统的组成监控子系统继电维护子系统通讯子系统铁路变配电所3个子系统：1缺点记录功能；2一致时钟对时功能，以便准确记录发生缺点和维护动作的时间；3存储多种维护整定值；4当地显示与多处察看和授权修正维护整定值；5缺点自诊断、自闭锁和自恢复功能。 通讯子系统包括系统内部现场级的通讯和系统与上级调度的通讯两部分。 2.构造方式分层分布式构造的概念一、变电所自动化系统的组成所谓分布式构造，是在构造上采用主从CPU协同任务方式，各功能模块通常是各个从CPU之间采用网络技术或串行方式实现数据通讯。 变电所分层构造变电所分层构造 变电所自动化系统按照设备的功能被分为三层

3、：变电所层、间隔层或称单元层、过程层或称设备层 2.构造方式分层分布式构造的几种方式 系统集中组屏 分散安装与集中组屏相结合 全分散方式 一、变电所自动化系统的组成全分散式的自动化系统是指以变压器、断路器、母线等一次主设备为安装单位，将维护、丈量、控制、闭锁等功能单元就地分散安装在一次主设备的开关柜上，安装在主控制室内的变电所层设备经过网络与这些分散的单元进展信息交换。 一、变电所自动化系统的组成集中组屏的铁路配电所自动化系统构造图 铁路电力配电所全分散安装构造图 一、变电所自动化系统的组成二、变电所自动化系统通讯网络 1.通讯概述变电所自动化系统通讯子系统功能变电所内的信息交换 现场一次设备

4、与间隔层间的信息传输 间隔层内部的信息交换 间隔层之间的信息交换 间隔层与变电所层的信息交换 变电所层内部信息交换 二、变电所自动化系统通讯网络 1.通讯概述变电所自动化系统通讯子系统功能变电所和调度中心的信息交换 1遥测信息，变电所上送模拟量的相关信息。2遥信信息，变电所上送开关位置信号、有关形状信号、维护动作信号等。3遥控命令，调度中心下发命令控制断路器、隔分开关位置，维护安装的维护元件的投入/退出，安装复归等。4遥调命令，调度中心下发命令改动变电所设备的任务形状和参数调整。二、变电所自动化系统通讯网络 1.通讯概述变电所自动化系统通讯的要求变电所通讯网络的要求 信息传输呼应速度的要求 快

5、速的实时呼应才干 高的可靠性 优良的电磁兼容性能 分层式构造 我国电力行业规范DL/T5149-2001“220500kV变电所计算机监控系统设计技术规程的规定，模拟量越死区传送2秒；遥信变位和形状告警信号传送2秒；全系统实时数据扫描周期2秒；变电所画面整幅调用呼应时间：实时画面1秒；其他画面2秒。 二、变电所自动化系统通讯网络 2.常用的通讯技术现场总线技术背景采用RS422/RS485通讯接口虽然可实现多个节点设备间的互连，但衔接的节点数普通不超越32个，在变电所规模稍大时，便满足不了自动化系统的要求 在多节点下其通讯方式只能采用查询方式，即由主机查询，维护单元或自控安装应对，通讯效率低，

6、难以满足较高的实时性要求 整个通讯网上只能有一个主节点对通讯进展管理和控制，其他皆为从节点，这样主节点便成为系统的瓶颈，一旦主节点出现缺点，整个系统的通讯便无法进展 二、变电所自动化系统通讯网络 2.常用的通讯技术现场总线技术种类目前世界上存在着大约四十余种现场总线，如法国的FIP，英国的ERA，德国西门子公司Siemens的ProfiBus，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGavazzi公司的Dupline，丹麦ProcessData公司的P-

7、net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASIActraturSensorInterface，MODBus，SDS，Arcnet，国际规范组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等。 二、变电所自动化系统通讯网络 2.常用的通讯技术现场总线技术缺陷不同的现场总线都有其产生的背景和运用领域，在变电所自动化系统中，各个厂家采用的现场总线也各不一样，这就呵斥了在同一变电所中，不同厂家的智能安装必需经过网关进展转换才干通讯，使安装的互换和互操作成为问题。另外作为监控系统的主机普通采用通用计算

8、机，只具备串口、以太网接口，并没有现场总线接口。安装并不能直接和监控计算机进展通讯，必需运用网关或插卡进展接口转换。 二、变电所自动化系统通讯网络 2.常用的通讯技术工业以太网以太网是我们经常提到的局域网LANLocal Area Network的一种，有四种体系构造在局域网中占主导位置：以太网、令牌总线、令牌环、光纤分布式数据接口FDDI。 LAN和OSI模型比较 IEEE802规范体系 IEEE将数据链路化分为两个子层：逻辑链路控制层LLCLogic Link Control和介质访问控制MACMedia Access Control 二、变电所自动化系统通讯网络 2.常用的通讯技术工业以

9、太网TCP/IPTransfer Control Protocol/Internet Protocol是传输控制协议/网际协议的简称，最早是美国国防部的高级研讨规划局ARPAAdvanced Research Projects Agency制定的，如今广泛地运用于计算机之间的网络衔接和通讯，是现实上的通讯规范。 TCP/IP和OSI模型 TCP/IP协议的体系构造分为四层：运用层、传输层、网络层和链路层 二、变电所自动化系统通讯网络 2.常用的通讯技术工业以太网工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于它必需满足控制功能对实时性的要求，即信号传输要足够的快和满足信号确实定性。所谓工业以太网，

10、普通来讲是指技术上与商用以太网即IEEE802.3规范兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性及实时性、互操作性、可靠性、抗干扰性和本质平安等方面能满足工业现场的需求。 二、变电所自动化系统通讯网络 3.网络构造规约转换器/网关通讯管理机 远动管理机 变电所自动化系统的网络构造和自动化系统采用的通讯技术有关，和变电所的规模有关，和智能安装采用集中组屏或分散安装有关，还和厂家给每个智能安装的功能分配有关。另外变电所中还有一些其它的智能设备如交直流屏，智能电度表、一次设备在线监测安装等，它们的信息也可以经过通讯接口接入变电所自动化系统中，这些设备普通都是第三方厂家的产品，我们将其称为

11、智能设备，或称其为第三方设备。 变电所自动化的通讯安装二、变电所自动化系统通讯网络 3.网络构造变电所自动化系统的以太网网络构造方式 星形构造 星型环网构造 间隔层环网的以太网构造 星型以太网自动化系统构造 二、变电所自动化系统通讯网络 主干环网的自动化系统构造 间隔层环网的自动化系统网络构造 二、变电所自动化系统通讯网络 三、变电所自动化系统通讯协议 1. 变电所层和间隔层设备通讯的内容 缺点信息 整定值功能 事件、自检信息 历史数据查询功能 其他功能 变电所自动化系统的通讯有间隔层设备和变电所层设备的通讯，变电所与调度中心的通讯，这两者的通讯规约是不一样的。间隔层设备之间、变电所层内部的通

12、讯不在变电所自动化系统通讯规约讨论的范围内。 三、变电所自动化系统通讯协议 2. 通讯规约引见 间隔层设备通讯规约 规约采用三层参考模型，采用了OSI模型的物理层、链路层和运用层。 IEC 60870-5-103“继电维护设备信息接口配套规范是其任务的一部分，它规定了继电维护设备或间隔单元的信息接口规范。该规范被等同采用为我国的国标，规范号为DL/T 667-1999。 规约构造三、变电所自动化系统通讯协议 2. 通讯规约引见 间隔层设备通讯规约 103规约采用查询方式的任务过程，主站发起通讯，从站呼应。继电维护设备上的数据分为1级数据和2级数据，1级数据的优先级高于2级数据，1级数据又包含多

13、种数据，数据依然存在优先级。2级数据普通定义为丈量值，其他数据定义为1级数据。1级数据的优先级在规约中有规定，用户也可以根据系统的需求对数据的优先级进展调整。 用户数据搜集过程三、变电所自动化系统通讯协议 2. 通讯规约引见 与调度中心通讯规约实践通讯中存在的问题循环传送远动规约IEC 60870-5-101：2002远动规约 IEC 60870-5-104：2002远动规约 变电所内部通讯存在的问题远动通讯中存在的问题 四、变电所自动化系统站控层 1. 监控子系统的功能数据采集模拟量、开关量、电能量、数字量 运转监视和控制平安监视 事件记录功能历史记录缺点记录、缺点录波和缺点测距功能 操作控

14、制 运转监视与人机联络功能 报表管理和打印 谐波分析与监视 站控层，即变电所自动化系统中的变电所层，包括监控子系统和远动通讯功能。 四、变电所自动化系统站控层 1. 监控子系统的功能数据处置和记录 其他功能主变压器和输电线路有功功率和无功功率每天的最大值和最小值以及相应的时间；母线电压每天定时记录的最高值和最低值以及相应时间；计算受配电电能平衡率；统计断路器动作次数；断路器切除缺点电流和跳闸次数的累计数；控制操作和修正定值记录。 四、变电所自动化系统站控层 2. 监控子系统的构造数据效力器 操作员站 继保工程师站 五防任务站 时钟同步的概念和方法 1 硬件脉冲对时方式硬对时。2串行口对时方式时

15、间报文。3网络对时方式。4IRIG-B时钟码对时方式。5互联网时间同步技术。 五、变电所自动化系统监控子系统实例 1. 概述当地监控子系统是经过图形化的方式实现对牵引变电所、配电所的监视和控制，主要完成一次设备实时形状的监视和控制功能。系统可以翻开各种图纸，如电气主接线图、地理图等等。系统具备自动拓扑分析功能，可根据开关形状对主接线图的线路自动进展带电推导，用不同的颜色分别显示带电和不带电的线路。 五、变电所自动化系统监控子系统实例 2. 用户界面五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明图纸操作：翻开主页 五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明图纸操作：翻开主页 五、变电

16、所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明图纸操作：翻开图纸 五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明图纸操作：翻开图纸 五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明图纸操作：翻开图纸 五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明缩放 跳转和刷新 五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明封锁 打印图纸 五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明总召 召电度 五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明遥控操作 五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明程控 五、变电所自动化系统监控子系统实例

17、 3. 操作阐明五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明人工置数 遥测监视五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明遥信监视 五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明消闪 五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明环境平安监控 五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明实时曲线 五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明新建实时曲线 五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明保管实时曲线 翻开实时曲线 五、变电所自动化系统监控子系统实例 3. 操作阐明修正实时曲线 删除实时曲线 五、变电所自动化系统监控子系统实例 4. 系统其他操作锁

18、定 退出程序 35KV35KV变压器变压器馈出线馈出线综合贯通调压器一级贯通调压器贯穿线贯穿线电容器电容器母联馈线进线自闭贯通线调压器电容器母联备投变压器主保护高压侧后备保护低压侧后备保护公用测控通用通信双环自愈式光纤网远动管理单元当地监控及工程师站调度端以太网铁道配电所综合自动化系统构造铁道变配电所综合自动化系统分为3层：站控层-调度端、当地监控单元；网络层-双环光纤网、以太网以及 通讯单元(包括网络接口设备，如协议转换器、路由器、WTX-895远动管理机等)；间隔层-维护测控安装。同时交直流系统、无线监控等智能设备经过通用通讯安装纳入铁道变配电所综合自动化的系统中。铁道配电所综合自动化系统

19、构造间隔层间隔层维护测控安装设备特点： 间隔层维护测控安装主要完成铁道变配电所进线、馈出线、电容器、调压器、自闭贯穿线等一次设备的维护、丈量、控制等功能。针对不同的一次设备配置相应的维护测控安装。 微机维护硬件构成:数据采集单元维护CPU单元开关量输入/输出单元人机接口与通讯CPU单元微机维护安装硬件原理表示图 微机维护硬件构成数据采集单元 电压构成回路 模拟量滤波回路 模数转换回路 基于逐次逼近原理的模数转换器件AD 基于电压-频率转换的模数转换器件VFC两种模数转换器件的特点如下： 输出数据格式 分辨率高 抗干扰性强微机维护硬件构成维护CPU单元维护CPU单元原理框图微机维护硬件构成开关量

20、输入/输出单元开关量输入原理图开关量输出电路原理图微机维护硬件构成间隔层维护测控安装WBH-881 微机变压器主维护安装WBH-882 微机变压器高压侧后备维护安装WBH-883 微机变压器低压侧后备维护安装WXH-882 微机进线维护测控安装WXH-881 微机馈线维护测控安装WXH-883 微机自闭贯穿线维护测控安装WBT-881 微机母联维护测控及备自投安装WDR-881 微机电容器维护测控安装WTY-881 微机调压器维护测控安装FCK-881 公用测控安装维护安装的共性指示灯的含义：运转灯：运转正常时，本灯有规律的闪烁。通讯灯：通讯正常时，本灯有规律的闪烁。告警灯：当安装检测到本身器

21、件发生缺点时，告警灯亮。跳闸灯：当安装跳闸维护后，跳闸灯亮，安装复归后，跳闸灯灭，用以指示跳闸形状。2. 采用一套安装担任一个组断路器及相关隔分开关的维护、丈量与控制设计方式。3. 控制回路断线定位到每个对象，便于维修与维护。4. 操作开关时应留意的问题：每面盘/柜上都有一个转换开关，当要用后台及远动操作断路器时，转换开关打至遥控位；当要在当地手动操作断路器时，转换开关打至就位置。 维护安装的共性5. 遥信变位相关问题：安装采集断路器和隔分开关的位置，经过一定的延时消抖上送，反响到当地监控和调度的主接线图上，可以被打印；机构缺点也是采集断路器和隔分开关所对应的接点，作为遥信量上送，可以被打印。

22、 总呼唤：定时读一切的遥信量，分为两级，网关和安装；网关和调度、当地监控维护安装的共性6. 遥控和安装复归首先屏上的控制开关应打到远方位；安装收到命令后进展操作，并记录该事件，假设失败，事件中将会有缘由阐明，可从实时告警窗口中查看。安装复归不记录。特别留意：自投动作后应对母联备投及备自投安装进展复归，为下次自投作好预备维护安装的共性 如今的综自二次回路设计中，充分思索了如今的习惯和微机自动化功能两种方式，分别设有两种独立的可切换方式，互不影响，每台开关的控制回路设有软件、硬件闭锁，防止了误操作。 WBH-881 微机变压器主维护安装差动速断维护比率差动维护TA断线告警差流越限告警维护配置：WB

23、H-881 微机变压器主维护安装TA断线告警平衡系数的整定1. 变压器TA接线方式为常规/Y方式时:Kph1=(变压器高压侧额定电压*变压器高压侧 CT变比)/ 变压器容量;Kph2=(变压器低压侧额定电压*变压器低压侧CT变比)/ 变压器容量; 2. 变压器TA接线方式为全星形Y/Y方式方式时:Kph1=(变压器高压侧额定电压*变压器高压侧 CT变比)/ 变压器容量; Kph2=( *变压器低压侧额定电压*变压器低压侧CT变比)/ 变压器容量; 变压器平衡系数 Kph= Kph1/Kph2WBH-881 微机变压器主维护安装WBH-882 微机变压器高压侧后备维护安装二段带复合电压启动的过电

24、流维护过负荷维护跳闸、告警可选择失压维护非电量维护重瓦斯、轻瓦斯、压力释放、温度过高断相告警零序过流告警零序过压告警维护配置：WBH-883 微机变压器低压侧后备维护安装电流速断维护三段带复合电压启动的过电流维护过负荷维护告警失压维护后加速维护母线联锁维护维护配置：WXH-882微机进线维护测控安装 功能：完成进线电源的维护、测控一体化功能。 维护配置：电流速断维护三段式带低压启动的过电流维护失压维护母联闭锁开出PT断线告警WXH-882微机进线维护测控安装母联闭锁开出经过同一条母线上的其他出线维护测控安装发出的联锁信号区分能否有区外缺点发生，并以此进展维护功能的闭锁和开放，从而实现母线维护功能 WXH-881微机馈线维护测控安装功能：完成馈出线的维护、测控一体化功能。维护配置：带低压启动的电流速断维护带低压启动的三段式过电流维护后加速维护三相一次重合闸过负荷维护失压维护零序过流维护零序过压告警PT断线告警WXH-881