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變電站自動(dòng)化功能綜述_畢業(yè)設(shè)計(jì)(完整版)

  

【正文】 性較差。 (5): CAN BUS 直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá) 10km, CANBUS 的通信速率最高可達(dá) 1Mbit/s. (6): CANBUS 上的節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際上可達(dá) 110 個(gè),理論上可達(dá) 20xx 多個(gè)。它們之間通過(guò)公共存儲(chǔ)器傳遞數(shù)據(jù)。 Lonworks 通信協(xié)議符合 OSI 模型,任何制造商的產(chǎn)品都可以實(shí)現(xiàn)互操作。 RS485 為半雙工通信方式,在某一 時(shí)刻,一個(gè)發(fā)送一個(gè)接受,當(dāng)用于多站互連時(shí),可節(jié)省信號(hào)線,便于高速遠(yuǎn)距離的傳送。 第 3 章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò) 通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展: 目前,國(guó)內(nèi)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)用的通信網(wǎng)絡(luò)主要是總線式網(wǎng)絡(luò)??梢源蟠罂s短微機(jī)保護(hù)裝置的開(kāi)發(fā)周期,實(shí)現(xiàn)微機(jī)繼電保護(hù)裝置的系列 化和標(biāo)準(zhǔn)化,便于運(yùn)行部門的運(yùn)行維護(hù),必將在微機(jī)保護(hù)的發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。在距離保護(hù) CP U 插件或者零序保護(hù) CPU 插件發(fā)生故障時(shí),即使線路的主保護(hù) 可以正常工作,仍將失去遠(yuǎn)方后備保護(hù)的功能。通信控制,保護(hù) CP U 運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等功能 。當(dāng)保護(hù)裝置使用單片機(jī)時(shí),目前使用的 VFC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)難以滿足要求,必須對(duì)此單獨(dú)進(jìn)行考慮。 ② 電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的計(jì)數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng): 第 2 代微機(jī)線路保護(hù)的 VFC (電壓頻率保護(hù) ) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,為了提高數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)的采集速度,每個(gè)模擬輸入通道都需要使用單獨(dú)的電壓頻率轉(zhuǎn)換 /光耦合器,其輸出頻率信號(hào)送至可編程計(jì)數(shù)器 8255 進(jìn)行頻率測(cè)量,在每個(gè)數(shù)據(jù)采集周期由 CP U 讀取可編程計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值,并進(jìn)行標(biāo)度變換以獲得實(shí)際的采樣植。濾序和傅立葉變換算法的主要時(shí)間,不但可以完成數(shù)據(jù)采集,信號(hào)處理的功能,還可以完成以往主要由 COU完成的運(yùn)算功能,甚至完成獨(dú)立的繼電保護(hù)功能。高性能單片機(jī)包含了微機(jī)保護(hù)所需要的各種硬件功能,使新型微機(jī)保護(hù)的電路設(shè)計(jì)異常簡(jiǎn)單可靠。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu) (1) 處理器分為單片機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理器兩種。各單元應(yīng)具有模塊化的主機(jī)板,開(kāi)出板。主控室后部設(shè)保護(hù)柜,變送器柜,監(jiān)控柜,電度表柜,交直流電源柜等設(shè)備。模擬屏主接線圖上安裝儀表和操作把手。能夠?qū)ΡWo(hù)柜包括主機(jī)在內(nèi)的各元件進(jìn)行在線檢查。或電網(wǎng)故障時(shí)不應(yīng)該誤動(dòng)。 也可利用功率方向法等其他方法來(lái)判別。 操作方式分為手動(dòng)操作和遙控執(zhí)行。 監(jiān)測(cè): 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)對(duì)變電站的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,處理,顯示和打印,使運(yùn)行人員了解變電站的 運(yùn)行工況,并采取相應(yīng)的措施。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要集中在單元層和變電站層。 當(dāng) 地 監(jiān) 控 后 臺(tái) 機(jī)I / O 通 信 控 制 器 1 I / O 通 信 控 制 器 2單 回 路 保 護(hù) 裝 置單 回 路數(shù) 采 和 監(jiān) 控單 元開(kāi) 關(guān)柜 1 … … … …單 回 路 保 護(hù) 裝 置 保 護(hù) 裝 置單 回 路數(shù) 采 和 監(jiān) 控單 元數(shù) 采 和 監(jiān) 控單 元開(kāi) 關(guān) 柜 n其 它 電 氣 設(shè)備送 遠(yuǎn) 方 調(diào) 度中 心饋 線 間 隔 級(jí)網(wǎng) 絡(luò) 電 纜分 布 式 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 原 理 圖 分布集中式綜合自動(dòng)化系統(tǒng): 整個(gè)變電站的一,二次設(shè)備分為三層,變電站層,單元層和設(shè)備 層。經(jīng)初步處理后送到 I/O 通信控制 器進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的變換,并將變電站所有保護(hù),測(cè)量,信號(hào)和控制信息統(tǒng)一處理,與當(dāng)?shù)氐暮笈_(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心進(jìn)行信息交換。但由于在技術(shù)性能上的潛在能力,必將被廣泛的應(yīng)用于祖國(guó)各個(gè)城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)中。該模式?jīng)]有做到面向?qū)ο笤O(shè)計(jì),信息共享程度不高,另外系統(tǒng)的二次電纜互聯(lián)較多, 擴(kuò)展性不好,不利于運(yùn)行管理和維護(hù)。世界發(fā)達(dá) 國(guó)家率先研制出成熟系統(tǒng),并推廣應(yīng)用,大大提高了變電站管理的自動(dòng)化水平,實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。全站統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù),統(tǒng)一維護(hù)組態(tài)工具軟件,分類分單元下載參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)。目前的綜合自動(dòng)化裝置都是安裝在低電壓的中置柜上和室內(nèi)的開(kāi)關(guān)室內(nèi),戶外的僅是一些實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單功能的柱上設(shè)備。 ( 5) :使用靈活方便。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息,利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判斷功能,可以方便的監(jiān)視和控制變電站內(nèi)的各種設(shè)備的運(yùn)行和操作,它具有功能綜合化,結(jié)構(gòu)微機(jī)化,操作監(jiān)視屏幕化,運(yùn)行管理智能化等顯著特點(diǎn)。 參考文獻(xiàn) ......................................................... 40 英文翻譯 ..........................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 繼 續(xù) 教 育 學(xué) 院 畢業(yè)論文 題目 : 變電站自動(dòng)化功能綜述 學(xué)生姓名: 趙 旭 學(xué) 號(hào): 92321120xx31 班 級(jí) : 海南自考 5 班 專 業(yè): 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師: 漆宜農(nóng) 20xx 年 10 月 變電站自動(dòng)化功能綜述 摘 要 本次畢業(yè)論文通過(guò)對(duì)變電站自動(dòng)化 的概念和發(fā)展趨勢(shì),以及變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)研究的意義和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在發(fā)展的狀況的論述,探討了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能,結(jié)構(gòu),保護(hù)配置,并且進(jìn)一步討論了微機(jī)保護(hù)硬件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。 第 1 章 緒論 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究意義 電力系統(tǒng)變電站的安全,可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行再很大程度上依賴于變電站繼電保護(hù),控制和監(jiān)控技術(shù)的完善程度以及它們的可靠性,技術(shù)特性指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性等多方面的因素。通過(guò)利用先進(jìn)的綜合自動(dòng)化技術(shù),提高了供電質(zhì)量,提高了電壓合格率,提高了變電站的安全可靠性和系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平,縮小了變電站占地面積,降低了造價(jià),減少了總投資,減少了維護(hù)工作量,減少了值班員勞動(dòng)強(qiáng)度。 ( 6) : 可以進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控。隨著高電壓等級(jí)的推廣,其設(shè)備都將就地安裝在戶外的端子箱上,對(duì)環(huán)境條件要求高。其實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)可通過(guò)嚴(yán)密的安全防護(hù)措施與整個(gè)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)連在一起 (6) 數(shù)據(jù)采集和一次設(shè)備一體化 除了常規(guī)的電流電壓,有功無(wú)功,開(kāi)關(guān)狀態(tài)等信息采集外,對(duì)一些設(shè)備的在線狀態(tài)檢測(cè)量化值,直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。目前,日本日立、三菱、東芝公司,德國(guó)西門子公司( S IEMENS)、 AEG 公司,瑞士 ABB 公司,美國(guó)通用電氣公司( GE)、西屋電氣公司( Westing house),法國(guó)阿爾斯通公司( ALS THOM),瑞士 Landisamp。 第三階段:面向間隔和對(duì)象 (objectoriented)的分層分布式結(jié)構(gòu)模式 90 年代中期,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展,行業(yè)內(nèi)對(duì)計(jì)算機(jī)保護(hù)與測(cè)控技術(shù)不斷爭(zhēng)論和探討達(dá)成了一致的認(rèn)識(shí),采用面向設(shè)備或間隔為對(duì)象設(shè)計(jì)的保護(hù)及測(cè)控單元,采用分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),形成了真正意義上的分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)。應(yīng)用前景十分的巨大。它的特點(diǎn)是將變電站中所有的信息統(tǒng)一集中處理,形成一個(gè)系統(tǒng),并符合傳統(tǒng)的變電站運(yùn)行模式。設(shè)備層為 0 層,單元層為 1 層,變電站層為 2 層。 集中和分散結(jié)合式綜合自動(dòng)化系統(tǒng): 隨著單片機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,特別是現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用,一種發(fā)展趨勢(shì)是按每個(gè)電網(wǎng)元件,比如一臺(tái)變壓器,一臺(tái)斷路器等為對(duì)象,集測(cè)量,保護(hù),控制為一體,設(shè)計(jì)在同一機(jī)箱內(nèi)。所采集的數(shù)據(jù)分為三大類:模擬量,開(kāi)關(guān)量和脈沖量。手動(dòng)操作分為三種方式:鍵盤操作,把手操作,保護(hù)柜操作。為了保證可靠性,應(yīng)多次采樣后才能確定。當(dāng)電容器檢修時(shí),不應(yīng)參與控制。 變電站保護(hù)分為以下幾種類型: (1): 線路保護(hù):包括電流速斷保護(hù),定時(shí)限過(guò)電流保護(hù),方 向性電流保護(hù),零序電壓,電流及方向保護(hù),反時(shí)限過(guò)流保護(hù),高頻保護(hù),距離保護(hù)。其他如保護(hù)柜,變送器柜,電度表柜, 監(jiān)控柜,交直流電源柜等均放在模擬屏后,或分置于其他房間。微機(jī)臺(tái)內(nèi)裝主機(jī)和微機(jī)電源, 微機(jī)臺(tái)上放 CRT,打印機(jī)和鍵盤。開(kāi)入板,模入板等,方便維護(hù),并可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。 單片機(jī)通過(guò)大規(guī)模集成電路技術(shù)將 CPU ,ROM, RAM, 和 I/O 接口電路封裝在一塊芯片中,具有可靠性高,接口設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,運(yùn)行速度快,功耗低,性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。 由于單片機(jī)價(jià)格低廉,因此,微機(jī)保護(hù)由當(dāng)初的單 CP U 的硬件結(jié)構(gòu)為主發(fā)展到為多單片機(jī)構(gòu)成的多 CPU 硬件結(jié)構(gòu)為主。隨著數(shù)字信號(hào)處理器芯片和開(kāi)發(fā) 工具的價(jià)格下降,可以預(yù)期數(shù)字信號(hào)處理器將會(huì)在微機(jī)繼電保護(hù)裝置中發(fā)揮重要的作用。主要優(yōu)點(diǎn)是:通過(guò)光電耦合器與 CPU 接口,因此抗干擾能力強(qiáng),容易實(shí)現(xiàn)多單片機(jī)系統(tǒng)的多 CPU 接口。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)和調(diào)試,一些半導(dǎo)體廠家將完整的數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)集成到一塊芯片中,能夠自動(dòng)完成所有輸入通道的數(shù)據(jù)采集而無(wú)須 CPU 干預(yù)。 3 個(gè)保護(hù)插件啟動(dòng)元件按三取二的原則啟動(dòng)各套保護(hù)裝置的出口回路,從而大大的提高了保護(hù)裝置的可靠性。由于以上的原因,在高壓和超高壓輸變電線路中,不但主保護(hù)必須雙重化配置,后備保護(hù)也必須雙重化配置。 ③ 低壓線路的微機(jī)保護(hù): 這種類型的保護(hù) 裝置可以分為兩種:一種為 “一對(duì)一 ”方式,即一套裝置實(shí)現(xiàn)一條線路的保護(hù);另一種為 “一對(duì) N”方式,即一套裝置實(shí)現(xiàn)多條線路保護(hù)。該系統(tǒng)最初使用 RS232 總線,后來(lái)用到 RS485 總線。 LONWORKS 總線 LONWORKS 是美國(guó) Echeton 公司推出的一種新型現(xiàn)場(chǎng)總線。 (4): Lonworks 通信采用了 “網(wǎng)絡(luò)變量 ”,使網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化成為參數(shù)設(shè)置 增加了通信技術(shù)的可靠性。 CANBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線 CANBUS 德國(guó) BOSCH 公司設(shè)計(jì)的,它是一種基于優(yōu)先級(jí)的高速。 (7): CAN BUS 采用短砧結(jié)構(gòu),每一砧的有效字節(jié)數(shù)為 8 個(gè),這樣傳輸時(shí)間短,受干擾的概率低,重新發(fā)送時(shí)間短,尤其適合在強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境下工作。 CANBUS 總線是基于優(yōu)先級(jí)的多主從節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu),具有較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力,克服了 RS422,和 RS485 總線的缺點(diǎn) ,而與 LONWORKS 總線相比,具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低,實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),因此 C ANBUS 是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的一種性價(jià)比最優(yōu)的選擇。這種方案適用于中低壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng),當(dāng)用于 220K V 及以上的大型高壓變電站時(shí),由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)增多,網(wǎng)絡(luò)流量增大,網(wǎng)絡(luò)帶寬就顯得不夠了,特別是當(dāng)多個(gè)保護(hù)共同動(dòng)作時(shí),網(wǎng)上沖突加劇,重發(fā)次數(shù)增多,通信效率降低,因此這種方案只使用于中小變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。 測(cè)控單元是整個(gè)方案的核心和關(guān)鍵。 (2): 故障錄波數(shù)據(jù)上傳輸速度大大加快。 基于 CANBUS 總 線的通信系統(tǒng)方案 : 圖 1 所示為 變電站綜合自動(dòng)化基于 CANBUS 總線的分層結(jié)構(gòu)圖。所以這種方案的傳輸實(shí)時(shí)性不好。實(shí)際應(yīng)用中表明,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷不超過(guò)帶寬的 37%時(shí),網(wǎng)絡(luò)上的沖突率很低,以太網(wǎng)的傳輸效率是有保障的。與國(guó)外產(chǎn)品相比,國(guó)內(nèi)產(chǎn)品雖然在技術(shù)性能上存在一定的差距,但是也有其本身的特點(diǎn)。如果單純采用擴(kuò)大計(jì)算機(jī)內(nèi)存的數(shù)量的方式不僅是不經(jīng)濟(jì)的,也是有限的。 (2) : 傳輸衰耗少,適合長(zhǎng)距離傳輸。其中 S DH光端機(jī)具有自愈功能,并可以支持多個(gè)光方向,通常用 SDH 光纖網(wǎng)組成主干通信通道, PDH 用于信息量不大的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。 總之,光 纖通信 已經(jīng)成 為了 主要的 通信方 式,應(yīng) 用于主 干層及 饋線終 端層 傳輸通道建設(shè)。 在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣。最后探討了光纖通信技術(shù),現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù),無(wú)線通信技術(shù),配電載波通信技術(shù)在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用前景。外部接入的復(fù)壓開(kāi)入閉鎖方式配合復(fù)壓出口功能,可實(shí)現(xiàn)各側(cè)復(fù)合電壓的并聯(lián)方式。每個(gè)時(shí)限 都可獨(dú)立投退,采用最大相電流判別。 恢復(fù)正常以后,告警自動(dòng)消失。amp。當(dāng)同相的兩電容器組 C1 和 C2 中發(fā)生多臺(tái)電容器故障時(shí),即 C1 的電抗不等于C2 的電抗,此時(shí)流過(guò) C1 和 C2 的電流不相等,因此流過(guò)不平衡電流 Iund,而當(dāng) IunbIset 時(shí)保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作。當(dāng)電容器組 C1 或 C2 中有多臺(tái)電容器組被損壞時(shí),由于 C1 和 C2 容抗不等,因 此兩只 TV 的一次繞組分壓不等,壓差接線的二次繞組中將出現(xiàn)差電壓,當(dāng)壓差超過(guò)定值時(shí),保護(hù)動(dòng)作。 三相電壓和大于 8V,最大線電壓小于 16V,判斷為二相 PT 斷線。 (5) :小電流單相接地保護(hù): 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng):零序電壓?jiǎn)?dòng),零序電流的方向和大小判別接地線路。 (6) : PT 斷線告警: 三相電壓均小于 16V,某相電 流大于 ,判斷為三相失壓。 恢復(fù)正常后,告警自動(dòng)消失。U a U s e tU b U s e tU c U s e t橋 差 投 入s wH 1T 10跳 閘橋 差 電 壓 保 護(hù) 原 理 框 圖 (8):橋差電流保護(hù): 三相橋差電流保護(hù)為反應(yīng)橋式接線電容器內(nèi)部短路而設(shè)置。I u n b I s e t零 序 電 流
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