【正文】 VFC 光 隔 計(jì) 數(shù) 器 CPU 系統(tǒng) 信號源 隔離 運(yùn)放 采樣 保持 A/D CPU 系統(tǒng) 信號源 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，被稱為采樣信號，如圖 c 。可采用互感器實(shí)現(xiàn)隔離，容易消除檢測到直流零漂并實(shí)現(xiàn)軟件，需要采取措施實(shí)現(xiàn)雙極性采樣，對工頻信號易實(shí)現(xiàn)高精度采樣。 在交流采樣方式中 ， 對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。 對快速變化的信號 ， 實(shí)現(xiàn)高精度采樣難度高 。 直流量采樣 適用于低速 、 緩慢變化的信號 。 具備多級權(quán)限管理和電氣閉鎖 、 防誤操作等功能 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì) 需量記錄 、 電壓合格率 、 主變負(fù)載率 、 開關(guān)動作次數(shù) 、事故狀況統(tǒng)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 、故障測距 制表打印 對報(bào)表 、 報(bào)文 、 定值 、 曲線 、 日志等進(jìn)行手動或自動打印 數(shù)據(jù)查詢 對歷史數(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。 第 3章 監(jiān)控系統(tǒng)的操作和使用 監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)和要求 監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)： 完成一次設(shè)備的監(jiān)視 、 控制 、 數(shù)據(jù)采集 、 事件順序記錄及顯示 、 使值班人員把握安全控制 、 事故處理的主動性 ，減少和避免誤操作 ， 縮短事故停電時(shí)間 ， 提高運(yùn)行管理水平 ， 減少變 、 配電損失 。 10KV分段間隔（ 1套） 1套備用電源自投及分段保護(hù)測控一體化裝置，就地安裝在母聯(lián)柜上，實(shí)現(xiàn)分段自投、分段開關(guān)的保護(hù)測控等功能。 10KV消弧接地間隔（ 2套） 2套接地變保護(hù)測控一體化裝置，就地安裝在接地柜上，除完成常規(guī)的保護(hù)、測控、錄波、遠(yuǎn)傳等功能外，還需提供消弧消諧功能。 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī) ， 完成站控層設(shè)備的通訊 。 通訊管理機(jī)完成于遠(yuǎn)方系統(tǒng)的信息交互 ， 公共測控裝置完成直流屏 、 交流屏 、 火災(zāi) 、 保安等設(shè)備的信號采集 。 變電站自動化系統(tǒng)的典型配置 一 、 主控室布置： 第二 、 三面屏：變壓器保護(hù)測控屏 每臺主變配置一套主變測控裝置 ， 另外獨(dú)立配置變壓器主保護(hù) 、 后備保護(hù)和非電量保護(hù) 。 變電站自動化系統(tǒng)的典型配置 一 、 主控室布置： 后臺計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 配置 PC機(jī)或工控機(jī) 、 打印機(jī) 、 音響各一套 ， 安裝監(jiān)控系統(tǒng)軟件 ， 完成變電站當(dāng)?shù)乇O(jiān)控 、 自動控制 、故障分析 、 設(shè)備維護(hù)等功能 。 變電站自動化系統(tǒng)的配置原則 變電站自動化系統(tǒng)的典型配置 變電站自動化系統(tǒng)的典型配置 典型變電站配置舉例： 某 110KV降壓變電站 ， 設(shè)置兩臺 110/10KV變壓器 ， 110KV側(cè)采用內(nèi)橋接線 ， 10KV側(cè)采用單母線分段 ， 每段母線配一組雙 Y接線電容器和一組消弧變 。 ? 電壓等級為 110kV線路、主變壓器保護(hù)監(jiān)控宜組 屏 安裝于中控室或保護(hù)室內(nèi) 。（ 功能集成 ， 很強(qiáng)的實(shí)用性 ） 變電站自動化系統(tǒng)間隔層設(shè)備配置原則 根據(jù)電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)導(dǎo)則，對使用335kV微機(jī)保護(hù)裝置宜采用保護(hù)、測量、控制、通訊為一體的四合一單元；高壓變電所的自動化系統(tǒng)，因保護(hù)配置復(fù)雜及安全性的要求，保護(hù)與監(jiān)控必須分離。 ⑧ 單主機(jī)系統(tǒng)采用 Windows或 Linux操作系統(tǒng) （ 簡單 ） ， 多機(jī)系統(tǒng)采用 UNIX操作系統(tǒng) （ 可靠 ） ， 歷史數(shù)據(jù)庫應(yīng)采用商用數(shù)據(jù)庫 （ 開放 ） 。 ⑥ 同一站采用同一系列的產(chǎn)品以降低系統(tǒng)的調(diào)試維護(hù)工作量 。 綜合自動化系統(tǒng)配置的指導(dǎo)思想 （ 一 ） ① 通訊網(wǎng)絡(luò)首選采用以太網(wǎng)通訊 ② 監(jiān)控主機(jī)應(yīng)直接與間隔層 IED交互信息 ③ 采用獨(dú)立的嵌入式設(shè)計(jì)的通訊管理機(jī)與遠(yuǎn)方系統(tǒng)通訊 ④ 除骨干網(wǎng)外 ， 應(yīng)采用星型拓?fù)浣档途W(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度 。 由于通信管理機(jī)作為網(wǎng)關(guān) ， 較常規(guī)計(jì)算機(jī)設(shè)備更為穩(wěn)定和可靠 ， 因此模式 4被大面積推廣 。 變電站自動化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)模式 當(dāng)前變電站綜合自動化系統(tǒng)的幾種模式 各種模式的區(qū)別： 上述模式的共同特點(diǎn)是采用了分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ，間隔層的配置也基本相同 。 ④ 站控監(jiān)控層設(shè)監(jiān)控主機(jī)帶雙通信管理單元 ， 雙通信管理單元通過雙機(jī)互備和自動切換實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)方系統(tǒng)信息交互 ， 監(jiān)控主機(jī)和通信管理機(jī)各自獨(dú)立從間隔設(shè)備層獲取數(shù)據(jù)信息 ，（ 如前圖 ） 。 而監(jiān)控主機(jī)主機(jī)則獨(dú)立從間隔設(shè)備層獲取數(shù)據(jù)信息 。 當(dāng)間隔層設(shè)備與自動化系統(tǒng)只能采用單一非以太網(wǎng)通信接口進(jìn)行信息交互時(shí) ， 常采用該模式 。 ? 變電站擴(kuò)建時(shí)，系統(tǒng)擴(kuò)展方便 變電站自動化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)模式 分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式 變電站自動化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)模式 當(dāng)前變電站綜合自動化系統(tǒng)的幾種模式 ① 站控監(jiān)控層僅設(shè)監(jiān)控主機(jī) ， 通過監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)方系統(tǒng)信息交互 。 作為變電站自動化系統(tǒng) ， 這種結(jié)構(gòu)模式已被淘汰 ， 但是 RTU作為集中式系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)產(chǎn)物 ， 得到了獨(dú)立發(fā)展 ， 目前仍然在國內(nèi)發(fā)電廠中大量使用 。 變電站自動化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)模式 早期的集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式 這種系統(tǒng)集中采集變電站的模擬量 、 開關(guān)量和脈沖量等信息 ， 集中進(jìn)行計(jì)算和處理 ， 分別完成微機(jī)監(jiān)控 、 保護(hù)和一些自動控制功能 。 IEC 61850 協(xié)議對智能電子設(shè)備 IED的定義是： 由一個(gè)或多個(gè)處理器組成 ， 具有從外部源接收和傳送數(shù)據(jù)或控制外部源的任何設(shè)備（ 例如：電子多功能儀表 、 數(shù)字繼電器 、 控制器 ） 。 變電站自動化系統(tǒng)的分層和邏輯結(jié)構(gòu) 變電站自動化系統(tǒng)的分層和邏輯結(jié)構(gòu) 變電站自動化系統(tǒng)各項(xiàng)功能的邏輯接口 功能A 功能B遠(yuǎn)方控制（NC C）7技術(shù)服務(wù)變電站層保護(hù) 控制 保護(hù)控制3298 32過程接口1,6 1,64,5過程接口4,5間隔/單 元層遠(yuǎn)方保護(hù)　過程層遠(yuǎn)方保護(hù)　高壓設(shè)備變電站自動化系統(tǒng)各項(xiàng)功能的邏輯接口 ① 間隔層和變電站層之間保護(hù)數(shù)據(jù)交換； ② 間隔層與遠(yuǎn)方保護(hù)（不在本標(biāo)準(zhǔn)范圍）之間保護(hù)數(shù)據(jù)交換； ③ 間隔層內(nèi)數(shù)據(jù)交換； ④ 過程層和間隔層之間采樣等瞬時(shí)數(shù)據(jù)交換； ⑤ 過程層和間隔層之間控制數(shù)據(jù)交換； ⑥ 間隔和變電站層之間控制數(shù)據(jù)交換； ⑦ 變電站層與遠(yuǎn)方工程師辦公地?cái)?shù)據(jù)交換； ⑧ 間隔之間類似聯(lián)鎖等直接數(shù)據(jù)交換； ⑨ 變電站層內(nèi)數(shù)據(jù)交換。 變電站自動化系統(tǒng)的分層和邏輯結(jié)構(gòu) 間隔層的功能描述 間隔層的設(shè)備主要有各種微機(jī)保護(hù)裝置、自動控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和 RTU等設(shè)備， 間隔層設(shè)備的主要功能是： (1)匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息； (2)實(shí)施對一次設(shè)備保護(hù)控制功能； (3)實(shí)施本間隔操作閉鎖功能； (4)實(shí)施操作同期及其他控制功能； (5)對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制； (6)承上啟下的通信功能，即同時(shí)高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。 在當(dāng)前大量應(yīng)用的變電站綜合自動化系統(tǒng)中，由于一次設(shè)備的智能化尚未實(shí)現(xiàn)，過程的功能實(shí)際全部由間隔層的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。 (2)運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)檢測 主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機(jī)械特性及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。 變電站自動化系統(tǒng)的分層和邏輯結(jié)構(gòu) 過程層的功能描述 過程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，或者說過程層是指智能化電氣設(shè)備的智能化部分。 （ 2）間隔層設(shè)備 變電站自動化系統(tǒng)在間隔層的設(shè)備主要有各種微機(jī)保護(hù)裝置、自動控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和 RTU等等。 — 今后發(fā)展趨勢 IEC61850標(biāo)準(zhǔn) : 變電站 IED通向國際標(biāo)準(zhǔn)之路 一個(gè)世界 一種技術(shù) 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) IEC 61850 IEC 608705 IEC 608706 經(jīng)驗(yàn) 只有 IEC 61850 能提供變電站 IT的全面解決方案 所有主要的變電站技術(shù)的供貨商都是 IEC 61850成員 US 委員會 US TAG的 IEC TC57工作組 10， 11 和 12 明確申明 IEC 作為變電站自動化的唯一標(biāo)準(zhǔn) 國際認(rèn)同標(biāo)準(zhǔn) I E C 6 1 8 5 0 US 通過 UCA? 2 第 2章 變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置 變電站自動化系統(tǒng)的分層和邏輯接口 變電站的智能電子設(shè)備定義 變電站自動化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)模式 變電站自動化系統(tǒng)的配置原則 變電站自動化系統(tǒng)的典型配置 變電站自動化系統(tǒng)的分層和邏輯結(jié)構(gòu) IEC國際電工委員會 TC 57技術(shù)委員會（電力系統(tǒng)控制和通信技術(shù)委員會）在制定 IEC 61850系列標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，把變電站自動化系統(tǒng)的功能在邏輯上劃分為 3個(gè)層次 : 站控層 (station level) 間隔層 (bay level) 過程層 (process level) 各層次間采用高速網(wǎng)絡(luò)通訊。 — 今后發(fā)展趨勢 二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化 二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化包括兩個(gè)方面： ? 傳輸媒介網(wǎng)絡(luò)化 ? 信息交互網(wǎng)格化 典型特性： 變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠(yuǎn)動裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的 I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。 — 今后發(fā)展趨勢 一次設(shè)備的智能化的關(guān)鍵技術(shù)： ? 非常規(guī)互感器的應(yīng)用 OCT 、 OPT、 LPCT、 LPPT和 MU的應(yīng)用 ? 智能化開關(guān)柜的應(yīng)用 通過就地配置智能控制單元，實(shí)現(xiàn)控制操作和狀態(tài)傳輸?shù)臄?shù)字化，具備就地電氣閉鎖和自適應(yīng)分合閘操作等功能，通過對開關(guān)在線監(jiān)測和診斷，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修。（由縱向?yàn)橹?橫縱結(jié)合） — 今后發(fā)展趨勢 變電站的全面數(shù)字化和智能化是變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向。 在功能強(qiáng)勁硬件平臺上，采用由嵌入式操作系統(tǒng)和 PLC技術(shù)構(gòu)建的軟件平臺，通過植入多種保護(hù)元件和邏輯塊，實(shí)現(xiàn)功能的靈活組態(tài)（不同的保護(hù)相同的軟件如、軟硬件升級各自完全獨(dú)立） — 當(dāng)前發(fā)展特點(diǎn) ? 從集中控制向綜合智能控制發(fā)展 采集和控制單元的就地化引發(fā)了跨專業(yè)綜合智能化發(fā)展。例如早期的載波技術(shù)低速通訊產(chǎn)生了 CDT規(guī)約實(shí)現(xiàn)有限信息的上傳，現(xiàn)在的光纖以太網(wǎng)通訊促成了 IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)體系