电气化铁路牵引供变电技术-第十章-综合自动化系统

2024/12/29电气化铁路牵引供变电技术牵引供电综合自动化系统是利用计算机技术、网络通信技术、控制及继电保护原理，实现对电气化铁路牵引供变电系统、接触网的故障保护、远程及当地控制、正常及故障信息监视、数据采集的一种综合性的自动化系统。她是为运营指挥调度人员、维护维修人员提供正常设备系统运行监视、例行检查检修，进行牵引供电系统故障分析判断及处理、运营决策的辅助综合智能系统第一节综合自动化系统概述牵引供电综合自动化系统可以分为四个子系统。1、人机联系子系统通过人机联系子系统，为调度员提供完整的前银华供电系统设备运行时状态，完成远方操作。2、信息处理子系统该子系统主要完成实时信息处理、存储、打印等功能，并在调度员工作站以友好的人机界面显示。第一节综合自动化系统概述一、牵引供电综合自动化系统构成及特点

3、信息传输子系统信息传输子系统主要有电力载波通信、数字微波通信、光纤通信等几种通信方式。目前，光纤通信为主、数字微波通信为辅是电力通信主干网的发展方向。4、信息收集和执行子系统该子系统的功能是在变电所收集各种表征电力系统运行的实时信息，并根据传动协议向调度端提供各种监视、分析和控制牵引供电系统所需的信息，系统的运行化妆台信息，以及温度、湿度等。综合自动化系统的基本特征概括如下①综合自动化系统的信息流是数字量信息，取代了传统二次系统的模拟量信息。二各种功能的实现是在微机硬件支持下，由软件和人机联系设备、输入和输出电路等协调完成的。②在当地信息资源（模拟量、开关量、脉冲量等）综合利用，减少并优化监控、保护系统硬件设备的前提下，综合自动haul系统提供了人机对话、操作画面监视、只能话运行管理、RTU等多种功能，并增强了变电所整体功能。③设备操作、故障状态采用屏幕监视，值班人员面对大屏幕显示器进行变电所所有设备的全面监视与操作。④运行管理智能化、自动化。⑤综合自动化系统工作的可靠性、经却行大大提高，依靠各种抗干扰和数字滤波技术、冗余技术，特备是在线检查，自诊断技术，能及时诊断发现系统各组成丹云硬件或软件的故障并想主控端报警。⑥经济上合理，能节省重复性硬件设备，节约大量空置电缆、缩小控制室建筑面积。⑦变电所的工作环境，如温度、湿度、污染和震动，特别是强电磁干扰对综合自动化多危机系统带来多方面的影响和不利因素，必须采取有效的抗干扰、康温度变化，抗震等措施。变电所综合自动化功能按其功能分类可归为控制与监视功能、自动控制功能、测量表计功能、继电保护功能、与继电保护有关功能、接口功能、系统功能等7种。1、微机保护微机保护系统功能是变电所综合邹东华系统的最基本、最重要的功能，它包括变电所的制设备和输电线路的全套保护：高压输电线路保护和后备保护；以及非电量保护；母线保护；低压配电线路保护；无功补偿装置保护；所用电保护等。二、综合自动化系统功能2、监控子系统的功能监控子系统应取代常规的测量系统，取代针式仪表；改变常规的操作机构和模拟盘，（1）数据采集从数据来源划分，变电所的数据由两种：一种是变电所原始数据，原始数据直接来源于一次设备，另一种是变电所自动化系统内部数据交换或采集。从数据物理特性划分，变电所的数据由三种：模拟量、开关量和电能量。（2）数据库的简历与维护监控子系统建立实时数据库，存储并不断更新来自I/O单元及通信接口的全部试试数据；简历隶属数据库，存储并定期更新需要保存的历史数据。（3）时间顺序记录和故障录波测距（4）故障记录、录波和测距功能（5）控制和操作功能；（6）安全监视功能；（7）人机联系功能；（8）打印功能。（9）数据处理和记录功能（10）谐波的分析与监视（11）报警处理（12）画面生成及显示（13）在线计算机指标功能（14）电能量处理；（15）远动功能。1、结构形式把整套综合自动化系统按其不同的功能将间隔层按照对象划分组装成多个屏（柜），例如变压器保护屏、馈线保护屏、直流屏等。这些控制保护屏一般都安装在主控室中，又称“分布集中式结构”。2、分层分布式系统集中组屏结构特点①分层（级）分布式的配置系统采用按功能划分的分布式多cpu系统。②继电保护相对独立。③具有与系统控制中心通信功能。一、分层（级）分布式系统集中组屏的结构形式第二节综合自动化系统结构形式④模块化结构，可靠性高。⑤室内工作环境好，管理方便。3、分层分布式系统集中组屏结构的优点集中组屏便于设计、安装调试和管理，可靠性也比较高，尤其适合于旧所改造。4、分层分布式系统集中组屏结构的缺点安装时需要的控制电缆相对较多，增加了电缆及辅助投资。1、结构形式按每个电气间隔（如一条馈线、一台变压器、一组电容器等）为对象，把控制、保护、测量等功能设计安装在同一个危机装置中，对于6-35kv的中低压线路，可以将这个危机保护监控装置分散安装在各个开关柜上，然后通过通信网络和监控主机进行信息交换；对于高压线路后变压器等重要设备的保护监控装置仍然采用集中组屏方式安装在主控室内。二、分布分散式与集中相结合的结构形式2、结构特点及优越性①6-35kv的中低压线路保护监控采用分散式结构，就地安装在开关柜中，通过现场总线与主控室监控机交换信息，可以节约控制电缆。②高压线路、变压器等重要设备的保护监控采用集中组屏方式，安装在主控室户保护室中，使这些设备的保护监控装置处于比价好的工作环境中，可以提高供电的可靠性。③其他自动装置，如备用电源字头装置和电压、无共综合控制装置采用集中组屏方式，安装与主控室或保护室中。④电能计量采用集中组屏方式，安装于主控室后保护室中。1、全分散式结构形式将每个电气间隔的保护、控制、测量功能设计安装在同一个危机装置中，并且分撒安装在各个开关柜中，然后通过通信网络和监控主机进行信息交换。三、全分散式结构形式2、全分散式结构的优越性①简化了变电所二次部分的配置，大大缩小了控制室的面积。主控室内减少了保护屏的数量，由于采用综合自动化西戎后，原常规的控制盘、中央信号屏和模拟屏可以取消。②较少了施工和设备安装工程量③简化了变电所二次设备之间的互联线，节省了大量连接电缆。④分层分散是结构可靠性高，组态零活，检修方便。I/O通道：在计算机和生产过程之间设置信息传递和变换的装置，成为过程输入输出通道。人机接口：人鱼计算机之间的链接装置成为人机接口。有了过程通道与人机接口，才能将人、计算机和生产过程组成有机的整体。第三节综合自动化系统功能实现过程通道主要包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道。①模拟量输入通道：主要功能是将随时间连续变化的模拟输入信号经检验、变换和与处理，最终变换为数字信号送入计算机。②模拟量输出通道：它将计算机输出的数字信号转换为连续的电压或电流信号，经功率放大后送到执行部件对生产过程或装置进行控制。③数字量输入通道：成开关量输入通道、凡是以点评高低和开关通断等两位状态表示的信号成为数字量或开关量。④数字量输出通道：有的执行部件只要求提供数字量，比如步进电机、控制电机启动和报警信号等，这是应采用数字量输出通道。模拟量输入通道结构组成一、模拟量输入通道1、信号调理电路在控制系统中，对呗孔量的检测往往采用各种类型的检测变送器，当他们的输出信号为0-10mA或4-20mA的电流信号是，一般是采用电阻分压发吧现场传送来的电流信号转换为电压信号。无源I/U变换和有源I/U变换2、多路模拟开关由于计算机的工作速度媛媛快鱼北侧参数的变化，因此一台计算机系统可供几十个检测回路使用，但计算机在某一时刻只能接受衣蛾回路信号。所以必须通过多路模拟开关实现多选一的操作，将多路输入信号一次的切换到后级。3、前置放大器前置放大器的任务是将模拟输入小信号放大到A/D转换的量程范围之内。4、采样保持器（1）采样定理离散系统或采样数据系统是把连续变化的量编程离散量后在进行处理的计算机控制系统。离散系统的采样形式有周期采样、多节采样和随机采样。香农定理：为了是采样信号能玩传奇复线原信号，采样频率f至少要为原信号最高有效频率fmax的2倍。（2）采样保持器①零阶采样保持器：零阶采样宝吃其实在两次采样的间隔时间内，一直保持采样值不变直到下一个采样时刻。②零阶集成采样保持器②零阶集成采样保持器5、A/D转换器A/D转换器从原理上可分为逐位逼近式和双积分式两种（1）逐位逼近式A/D转换器的数模表达式（2）双积分式A/D转换器模拟量输出通道结构组成模拟量输出通道一般是由接口电路、数/模转换器和电压/电流变换器组成。二、模拟量输出通道1、D/A转换器工作原理2、D/A转换器性能指标（1）分辨率分辨率是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量，它是对输入变化敏感程度的描述，取决于数字量的二进制位数。（2）转换精度转换精度是指转换后所得的实际值和理论值的接近程度。（3）偏移量误差偏移量误差是指输入数字量时，输出模拟量对于零的偏移值。（4）稳定时间稳定时间是描述D/A转换速度快慢的一个参数，指从输入数字量变化到输出模拟量达到中值误差1/2LSB（最低有效位）时所需的时间。1、开关量输入输出通道结构组成开关量输入输出：CPU接口逻辑、输入缓冲器和输出锁存器、输入输出电气接口。（1）CPU接口逻辑三、开关量输入输出电路（1）CPU接口逻辑这部分电路一般是由数据线缓冲器/驱动器、输入输出地址译码器、读写等控制信号组成。（2）输入缓冲器和输出锁存器输入缓冲器是对外部输入的信号其缓冲、加强以及宣统的作用，CPU通过读缓冲器读入数据。锁存器的作用是厝村CPU送来的输出数据，共外部设备使用。（3）阿虎如