【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 計(jì) 、 操作記錄等 監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能 事故記錄和追憶 保護(hù)報(bào)文 、 SOE記錄 、 開關(guān)變位記錄 、 事故前后的電壓電流采樣值 故障分析 故障錄波波形顯示 、 運(yùn)算 、 分析 、 故障電壓 、 電流顯示 、故障測(cè)距 制表打印 對(duì)報(bào)表 、 報(bào)文 、 定值 、 曲線 、 日志等進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)打印 數(shù)據(jù)查詢 對(duì)歷史數(shù)據(jù) 、 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 、 歷史報(bào)文 、 操作記錄等檢索 系統(tǒng)維護(hù) 參數(shù)定義 、 設(shè)備增刪 、 限值設(shè)置 、 報(bào)表制作 監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境 硬件體系結(jié)構(gòu) 監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境 Historic Database PAS Client Web Server Realtime Database Super2022 RTDBMS Server Super2022 Server Communication Interface SPAgent DTS Client Browser ODBC/OCI DB Client App client /Web client node TCP/IP Based SPBus Data process APP Server Sampling process Alarm process Control process … Data Layer App Layer Client Layer CCM process Driver Manage CCM Server SPAgent SCADAClient FES Client … 軟件體系結(jié)構(gòu) 監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境 ? 操作系統(tǒng) ? Unix（ Solaris, AIX, HP UX, Tru64） ? Linux（多種發(fā)行版本） ? Windows（ XP/2022/Vista/2022） ? 數(shù)據(jù)庫 ? Oracle（ 9i/10g/11g） ? Microsoft SQL Server（ 2022/2022/2022） ? Mysql ? WEB ? Apache ? PHP 監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例介紹 Super2022 SCADA/EMS自動(dòng)化系統(tǒng) 規(guī)?？刹眉簦? 最高用于省調(diào)系統(tǒng)，最低用于變電站單機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，靈活的硬件配置要求。 系統(tǒng)跨平臺(tái)： 適用于各種主流硬件、各種主流操作系統(tǒng)、主流數(shù)據(jù)庫 平滑升級(jí)： 軟件設(shè)計(jì)向上兼容，用戶可自行完成平滑升級(jí)，最大限度保護(hù)用戶投資 功能強(qiáng)大： 集成了 SCADA、 EMS、 PAS、 RMS、 DTS、 AVC等功能，實(shí)現(xiàn)“六遙”功能 AVC控制顯示界面 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 AVC界面 遙控和視頻聯(lián)動(dòng) 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 視頻聯(lián)動(dòng)界面 保護(hù)定值管理 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 保護(hù)定值調(diào)用 保護(hù)錄波回放 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 故障錄波顯示 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 可視化界面 生命線示例，紅色代表重載線路 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 生命線在 SCADA中的應(yīng)用 操作票界面 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 集成兩票管理 SCADA視圖 CIM視圖 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 對(duì)象編輯界面 對(duì)象字典定義 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 對(duì)象字典定義 從畫面上調(diào)對(duì)象操作面板 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 無處不在的對(duì)象操作面板 從告警中調(diào)對(duì)象操作面板 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 無處不在的對(duì)象操作面板 從公式編輯中調(diào)用對(duì)象操作面板 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 無處不在的對(duì)象操作面板 遙信對(duì)象操作面板 斷路器對(duì)象操作面板 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 無處不在的對(duì)象操作面板 從對(duì) 象操作面板查詢事件 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 無處不在的對(duì)象操作面板 保護(hù)對(duì)象操作面板 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 無處不在的對(duì)象操作面板 變壓器圖元的參數(shù) 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 參數(shù)化圖元 開關(guān)掛牌 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 參數(shù)化圖元 變壓器圖元綁定到設(shè)備，圖元參數(shù)自動(dòng)設(shè)定 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 超級(jí)綁定 建模時(shí)自動(dòng)關(guān)聯(lián)設(shè)備和測(cè)點(diǎn) 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 關(guān)聯(lián)和拷貝和自動(dòng)粘連 拓?fù)渲捎没焐? 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 拓?fù)渲? 事故推縮略圖畫面，按告警優(yōu)先級(jí)排序 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 事故推畫面 棒圖、餅圖和光字牌 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 即插即用的圖元組件 系統(tǒng)控制臺(tái)組件 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 可擴(kuò)展系統(tǒng)控制臺(tái) 在線報(bào)文翻譯 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 在線報(bào)文自動(dòng)翻譯 公式編輯 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)加工能力 主變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行曲線 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析 負(fù)荷管理，限電跟蹤控制 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 負(fù)荷管理 基于 WEB的綜合統(tǒng)計(jì)查詢 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 WEB服務(wù) 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 省調(diào)應(yīng)用 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例 電解鋁廠應(yīng)用 第 4章 變電站 IED的硬件介紹 變電站 IED的硬件的組成 模擬量采集回路 開關(guān)量采集回路 繼電器輸出回路 CPU核心系統(tǒng)回路 IED的電源系統(tǒng) 保護(hù)裝置操作回路 IED機(jī)箱設(shè)計(jì) 變電站 IED的硬件的組成 變電站 IED的硬件的基本組成 ? 模擬量采集回路 ? 開關(guān)量采集回路 ? 繼電器輸出回路 ? CPU核心系統(tǒng)回路 ? 液晶顯示和鍵盤 ? 通訊接口 ? 開關(guān)電源 變電站 IED的硬件的組成 一個(gè) IED的硬件原理框圖 模擬量采集回路 兩種不同的模擬量采集和比較 1. 直流量采樣 直流采樣是指將現(xiàn)場(chǎng)不斷連續(xù)變化的模擬量先轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào) ， 再送至 A／ D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換；即 A／ D轉(zhuǎn)換器采樣的模擬量為直流信號(hào) 。 直流量采樣 適用于低速 、 緩慢變化的信號(hào) 。 直流量采樣實(shí)現(xiàn)電氣隔離困難 、 易受高頻干擾 、 零漂檢測(cè)和消除困難 。 對(duì)快速變化的信號(hào) ， 實(shí)現(xiàn)高精度采樣難度高 。 2. 交流采樣 交流采樣是相對(duì)直流采樣而言 ， 即指對(duì)交流電流和交流電壓采集時(shí) ， 輸入至 A／ D轉(zhuǎn)換器的是與電力系統(tǒng)的一次電流和一次電壓同頻率 ， 大小成比例的交流電壓信號(hào) 。 在交流采樣方式中 ， 對(duì)于有功功率和無功功率 ， 是通過采樣所得到的u， i ,計(jì)算出 P， Q。 交流量采樣尤其適用于電力系統(tǒng)工頻變化信號(hào)。可采用互感器實(shí)現(xiàn)隔離，容易消除檢測(cè)到直流零漂并實(shí)現(xiàn)軟件，需要采取措施實(shí)現(xiàn)雙極性采樣，對(duì)工頻信號(hào)易實(shí)現(xiàn)高精度采樣。 模擬量采集回路 模擬量采集回路的組成 1. 傳感器 2. 信號(hào)處理環(huán)節(jié) 3. 多路模擬開關(guān) 4. 采樣保持器 5. 模 /數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換器 現(xiàn)代實(shí)際 IED設(shè)計(jì)時(shí)，往往采用模擬開關(guān)、采樣保持、A/D轉(zhuǎn)換為一體的 A/D器件，以提升硬件的可靠性。例如 AD786 MAX12 AD765 ADS8364等 模擬量采集回路 兩種直流模擬量采集方式回路 VFC 光 隔 計(jì) 數(shù) 器 CPU 系統(tǒng) 信號(hào)源 隔離 運(yùn)放 采樣 保持 A/D CPU 系統(tǒng) 信號(hào)源 交流電壓電流輸入通道結(jié)構(gòu)框圖 模擬量采集回路 采樣定理 一個(gè)隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量 f(t)，下圖 a，經(jīng)過采樣后，得到一系列的脈沖序列 f*(t)，它是離散的信號(hào)，被稱為采樣信號(hào)，如圖 c 。 根據(jù)香農(nóng)（ Shannon）定理：如果隨時(shí)間變化的模擬信號(hào)（包括噪聲干擾在內(nèi)）的最高頻率為 fmax，只要按照采樣頻率 f≥2 f max進(jìn)行采樣，那么所給出的樣品系列 ,， … 就足以代表（或恢復(fù)） f(t)了，實(shí)際應(yīng)用中常采用 f≥(5 ～ 10)fmax。 模擬量采集回路 采樣保持器的作用和原理 （ 1）保證轉(zhuǎn)換時(shí)的誤差在 A/D轉(zhuǎn)換器的量化誤差內(nèi) （ 2）實(shí)現(xiàn)多個(gè)模擬量的同步采樣（功率計(jì)算、差動(dòng)保護(hù)） 模擬量采集回路 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)性能 （ 1）分辨率：分辨率反映 A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入模擬信號(hào)微小變化響應(yīng)的能力，通常以數(shù)字量輸出的最低位（ LSB）所對(duì)應(yīng)的模擬輸入電平值表示。 N位 A/D轉(zhuǎn)換能反映 1/2n滿量程的模擬量輸入電壓。 一般用 A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量的位數(shù)來表示分辨率。 A/D位數(shù) 分辨率 8 10 12 14 16 1/28=1/256 1/210=1/1024 1/212=1/4096 1/214=1/16384 1/216=1/65536 模擬量采集回路 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)性能 （ 2）準(zhǔn)確度： ① 絕對(duì)誤差：對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字量的實(shí)際模擬量的值和模擬量的理論值之差，為絕對(duì)誤差。用數(shù)字量的最小有效位表示。例如： 177。 1/2LSB, 177。 1LSB ② 相對(duì)誤差： (相對(duì)誤差 /滿量程的模擬量） 100% （ 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間：完成一次 A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。對(duì)變電站 IED而言，即便每周波 200點(diǎn)密集采樣，全部通道轉(zhuǎn)換周期也只要小于 100 μs即可。 例如： AD7865的每通道轉(zhuǎn)換時(shí)間為 μs （ 4）量程： A/D轉(zhuǎn)換器所能轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓的范圍 ① 單極性： 0～ ＋ 5 V， 0～ ＋ 10 V， 0～ ＋ 20 V， ② 雙極性：－ ～ ＋ V, － 5～ ＋ 5 V, － 10～ ＋ 10 V 影響性能的關(guān)鍵因素在于 AD分辨率和信號(hào)的信噪比。由于變電站 IED內(nèi)部噪音約為 1~5mV。提升信噪比即提升量程，故在最大177。 10 V量程下， 14位 AD精度已接近信噪比極限，采用更高 AD位數(shù)效果并不明顯。 模擬量采集回路 開關(guān)量采集回路 開關(guān)量的采集的幾個(gè)注意事項(xiàng) 信號(hào)輸入推薦采用 DC110/220V高電壓輸入以提升抗干擾能力 輸入端提供低通濾波和反向旁路抑制高頻干擾 應(yīng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外信號(hào)電氣隔離 應(yīng)設(shè)定合適的開關(guān)量動(dòng)作檢出閾值，例如 DC220V輸入的開關(guān)量，閾值設(shè)定在 110V。 從時(shí)間或閥值上具備一定的遲滯特性來過濾抖動(dòng) 采用光電隔離的開關(guān)量輸入方式 開關(guān)量采集回路 采用繼電器隔離的開關(guān)量輸入方式 兩種輸入方式的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比 采用光耦隔離的開關(guān)量輸入方式 節(jié)省空間、功耗低 (一般設(shè)定 2mA)、速度快 (幾十 us)、成本低廉、抗擾動(dòng)性能不如繼電器，但電氣隔離能力優(yōu)于繼電器 采用繼電器隔離的開關(guān)量輸入方式 具有天然的遲滯特性，抗擾動(dòng)能力強(qiáng)。但所占空間大、功耗大（一般至少為 5~10mA）、速度慢（幾 ms） ,成本高 開關(guān)量采集回路 開關(guān)量采集回路 開關(guān)量、數(shù)字量輸入的后續(xù)輸入回路 一種開關(guān)量光耦輸入前置抗擾動(dòng)處理回路 開關(guān)量采集回路 CPU對(duì)開關(guān)量、數(shù)字量采集的處理方式 狀態(tài)變化申請(qǐng)中斷方式采樣 實(shí)時(shí)性極高（ us級(jí)響應(yīng)），采樣電路復(fù)雜，丟失中斷時(shí)將監(jiān)測(cè)不到變化的信號(hào)，故僅用于高速信號(hào)捕捉時(shí)才使用。 采用定時(shí)掃描方式采樣 采樣電路簡(jiǎn)單，采集方式性能可靠，可與交流采樣中斷中順帶實(shí)現(xiàn)，實(shí)時(shí)性也能滿足一般遙信量的需要。例如在每周波 24點(diǎn)下，時(shí)間分辨率為 。但高于掃描周期高速變化信號(hào)則無法捕捉。常用于遙信量采集。 開關(guān)量采集回路 軟件的防抖處理 軟件處理時(shí)應(yīng)捕捉第一次狀態(tài)變化時(shí)間，但應(yīng)延時(shí)判別后才能確認(rèn)狀態(tài)是否變化 開關(guān)量采集回路 判有變位 ， 記錄事件放于暫存中 復(fù)雜濾波時(shí)間到 ， 變位有效 ， 正式記錄此事件 T 開關(guān)量輸出回路 開關(guān)量輸出回路的幾個(gè)注意事項(xiàng) 繼電器線圈去激勵(lì)時(shí)的瞬變干擾抑制 多重閉鎖措施防止誤出口 根據(jù)控制對(duì)象的特點(diǎn)設(shè)計(jì)印制板走線 應(yīng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外信號(hào)電氣隔離 推薦兩級(jí)隔離抑制源于輸出回路的傳導(dǎo)干擾 常用數(shù)字量輸出接口電路 輸出接口電路可直接由 CPU IO引腳內(nèi)部寄存器鎖存輸出，也可由外部控制總線鎖存輸出。 兩則的區(qū)別僅僅在于鎖存器在 CPU片內(nèi)還是片外。顯然片內(nèi)鎖存可靠性更高些，但 CPU IO資源往往有限，無法滿足大規(guī)模開關(guān)量輸出需要。 開關(guān)量輸出回路 繼電器輸出電路設(shè)計(jì) ? 繼電器線圈并列續(xù)流二級(jí)管抑制瞬變干擾 ? 動(dòng)作于開關(guān)的出口繼電器，其工作電源必須經(jīng)裝置自診斷輸出和裝置啟動(dòng)輸出控制