综合自动化系统

1综合自动化系统2综合自动化系统主要内容◆自动化系统的发展◆综合自动化系统构成◆间隔层保护测控装置原理◆综合自动化系统通信◆数字化变电站◆故障分析3一、综合自动化系统发展概况①继电器保护＋RTU继电器完成保护功能，保护动作后给出节点信息RTU完成测量、控制功能等传统三遥功能（遥测、遥信、遥控）1.发展概况4②微机保护＋RTU微机保护装置完成保护功能RTU完成三遥功能（遥测、遥信、遥控）RTU采集保护动作节点信息或与保护装置通信获取保护动作报告5③传统自动化系统的缺陷

◆安全性、可靠性不高

◆占地面积大，增加了投资

◆维护工作量大，设备可靠性差④

变电站综合自动化系统保护、测量、控制功能综合考虑，功能分布式配置，通过网络组成整体传统RTU转变为通信单元，通过通信而不是节点采集来收集变电所的运行状态，四遥功能下放到保护装置利用计算机取代中央信号盘实现当地监控功能故障记录功能，记录保护动作前、后的有关故障信息，以利于分析故障6二、综合自动化系统的构成⒈系统构成

7⑴变电所层

①当地监控单元②远动管理机⑵间隔层①牵引主变压器单元②馈线单元③并补单元④其它......8⒉微机保护测控装置基本原理

⑴硬件构成9◆数据采集单元构成10◆开关量输入输出单元①开关量输入单元②开关量输出单元11⑵微机保护算法①定义

由若干个采样数据求取被测信号量值的方法。被测信号采样值算法的核心问题：根据采样值计算出表征被保护对象运行特点的物理量，如：电流、电压等信号的有效值、相位、视在阻抗、序分量、基波分量、谐波分量等。被测信号量值A/D转换算法12②衡量算法的指标◆算法的速度 ※算法所要求的采样点数（数据窗） ※算法的运算量◆算法的精度 精度与速度之间的关系： 精度↑数据窗长度增加，计算量↑◆算法的滤波性能研究算法的实质：如何在速度和精度两方面进行权衡

13③傅里叶算法

◆基本原理

基本思想：假定被采样的模拟信号是一个周期性时间函数，可以通过傅里叶级数展开，表示为：N次谐波正弦项系数N次谐波余弦项系数基波角频率根据傅里叶级数和三角函数的正交性，可求出系数：14求n次谐波的幅值和相位：求阻抗：⑶离散傅里叶算法每工频周期采样N点，利用梯形法则可以求得：

特点：◆数据窗为一个工频周期，即20ms；◆运算量大，N次乘法和加法；◆抑制恒定直流分量和整数次谐波分量。15衰减直流分量的影响输入信号：16⒉综合自动化系统的特点◆功能综合化◆分层分布化结构◆操作监视屏幕化◆运行管理智能化◆通信手段多元化◆测量显示数字化⒊综合自动化系统的优点

◆提高牵引变电所的安全、可靠运行水平

◆提高牵引供电系统的运行管理水平

◆降低造价，减少总投资

◆促进无人值班变电所管理模式的实行17三、综合自动化系统的应用模式⒈分散式无人值守模式18⒉集中式有人值班模式19⒊集中式无人值守模式20四、当地监控系统1.构成

①当地监控主机采用工业控制用计算机，通过网络适配器与计算机网络相联，并配置操作、显示用的人机接口设备：彩色显示器及键盘、鼠标。②打印机◆实时打印，比如遥信变位、遥测量越限、遥控操作等。◆报表和曲线打印◆画面拷屏功能212.主要功能◆实时显示一次设备的运行状态；◆主接线图的带电自动推导功能，更直观准确的显示供电状态；◆实时报警，具备报警分类过滤和报警确认；◆遥控、遥调、复归、人工置数等功能；◆保护装置维护功能；◆显示详细的故障动作信息；◆历史数据查询和报表统计功能；◆图形浏览功能，包括电气主接线图、地理图、遥测遥信一栏表等；22主控程序界面：

功能菜单：

233.当地监控子系统变电所主接线图

24遥测：25遥控：26其它功能：◆程控◆总召◆召电度◆消闪◆实时曲线装置状态监视：274.工程师站子系统定值管理：

28遥测：

遥信：

29遥控：

30故障报告查询：

31故障波形：

32事件报告：

33自检报告：

345.报表管理◆日负荷报表：最大值，最小值，日平均值。◆小时负荷报表：最大值，最小值，小时平均值，整点值。◆日统计报表：最大值，最小值，日平均值。◆月统计报表：最大值，最小值，月平均值。◆年统计报表：最大值，最小值，年平均值。◆小时电度报表：日期、读数、电度。◆历史曲线：统计显示一组遥测量在某个历史时间段的曲线变化信息。35五、所内通信⒈LON现场总线⑴主要特点

◆支持多种通信介质，包括：双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等；

◆采用长帧结构，一帧最大数据228个字节；

◆寻址能力强，LonTalk寻址体系由域、子网、节点三级构成，节点还可编成组。采用域/子网/组/节点的编址方式，组网方式灵活一个域的最大节点数＝255（子网数）x127（节点数）=3238536⑵光纤双环自愈LON现场总线网络

37①远动管理机

◆收集间隔层装置的信息，并上送调度系统；

◆转发调度系统的控制命令等②MIS管理机 主要功能：收集间隔层装置的信息，将这些信息实时上送到牵引供电运营管理系统③通信管理机

◆采用双机热备的方式进行工作

◆收集间隔层信息并上送到变电站层

◆将变电站层的命令发送到间隔层装置④间隔层采用光纤双环自愈环网，某一节点的损坏不会影响其他节点的通信，同时相邻节点会给出报警信息

38⒉工业以太网⑴光纤双环自愈以太网系统结构

39①保护、测控装置的以太网通信速率为10M，远远大于LonWorks总线的1.25M的速度。②现场总线通信网络采用的是IEC60870-5-103规约的查询方式进行通信，而以太网通信网络采用IEC60870-104规约的主动上送方式，采用TCP协议保证传输的可靠性。40⒊综合自动化系统中的通信协议◆103协议，按照查询方式◆104协议，主动上送系统目标：“互连、互换、互操作”采用“IEC60870-5-103继电保护设备信息接口配套标准”41103规约存在的问题定义的信息少，不能满足微机保护装置上送的丰富信息的需要厂家对协议进行扩展，造成互连和互操作性困难系统扩展和升级困难，用户维护不便不能适应过程层的发展要求综合自动系统的发展趋势

基于IEC61850的全数字化变电站，主要特点： ◆100M工业以太网 ◆智能化的一次设备 ◆网络化的二次设备42六、数字化变电站1.基本概念功能、LN、PD之间的关系：43逻辑节点（LN）分类：◆保护逻辑节点

保护:距离保护PDIS

保护相关:自动重合闸RREC、故障定位RFLO◆监视控制逻辑节点

控制：开关控制器CSWI（控制由XCBR和XSWI说明的任意装置）接口、日志和存档：操作员接口IHMI（间隔层当地控制、变电站层控制）自动过程控制：自动分接头控制ATCC、自动电压控制

AVCO计量和测量：测量MMXU、谐波（电能质量）MHAI◆物理装置：LLN0◆一次设备相关逻辑节点开关装置：断路器XCBR、开关（负荷开关、隔离刀闸、接地刀闸、高速接地刀闸）XSWI仪用互感器：电流互感器TCTR、电压互感器TVTR………..44面向对象建模453）保护与合并单元模拟量合并单元智能终端SVGOOSE1）保护与监控主机保护动作信息/异常告警信息定值信息/录波信息等2）保护与智能终端采样值信息（SV）状态信息（GOOSE）开关量监控主机MMSMMS三类服务模型：MMS、GOOSE和SV46*2.系统架构47*2.1一次设备智能化电子互感器合并单元智能开关过程层网络*2.2一次设备智能化-电子互感器49*2.3一次设备智能化-合并单元我们采用插值法完成合并单元、保护装置的采样同步优点：保护功能不依赖于时钟同步系统要求：发送采样值间隔离散值不超过10us50*2.4一次设备智能化-智能开关智能组件分类：监测功能智能组件合并单元智能终端（智能操作箱、智能单元）合并智能单元51*2.5一次设备智能化-过程层网络网络方案：保护直采直跳，测控功能SV、GOOSE共网传输满足国网公司“智能变电站技术导则”，保护不依赖于时钟同步523.数字化变电站构成53*全数字化模式就地数字化模式4.系统应用模式*5.现场运行情况（系统）*5.现场运行情况（智能一次设备）56七、故障分析◆故障分类间隔层设备故障网络设备故障站控层设备故障571.间隔层设备故障分析装置故障情况

不能够正确试验出保护性能模拟量显示不正确遥信量不正确遥控失败

盘上元器件故障情况