【正文】 化系統(tǒng)配置的指導(dǎo)思想 （ 二 ） ⑤ IED采用面向電氣間隔配置 ， 且應(yīng)提升 IED集成度以簡(jiǎn)化接線 。 （ 減少多方協(xié)調(diào) ） ⑦ 暫不實(shí)施 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)時(shí) ， 站內(nèi)設(shè)備推薦使用IEC103協(xié)議 。 ⑨ 監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控軟件除能實(shí)現(xiàn)常規(guī) SCADA功能外 ，還應(yīng)能實(shí)現(xiàn)站內(nèi)保護(hù)設(shè)備故障信息顯示和分析 。據(jù)此，宜采取如下配置： ? 電壓等級(jí)為 35kV/10kV/6kV的 間隔層 ， 宜選用保護(hù) 測(cè) 控綜合 裝置 ，并 安裝于開關(guān)柜上 。 ? 電壓等級(jí) 220kV及以上 的電力設(shè)備， 保護(hù)監(jiān)控 應(yīng)獨(dú)立配置 ； 并 組 屏 安裝 于中控室或保護(hù)室內(nèi) 。 基本思想： 采用分層分布的綜合自動(dòng)化系統(tǒng) ， 將 110KV間隔相關(guān)二次設(shè)備 、 主變相關(guān)二次設(shè)備 、 公用二次設(shè)備 、 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及通信管理機(jī)集中組屏 ，布置在中控室內(nèi) ， 其余設(shè)備則就地安裝在高壓柜中 。 第一面屏： 110KV線路屏 配置兩臺(tái)測(cè)控裝置 （ 含 110KV線路操作箱 ） 、 一臺(tái)備自投裝置 （ 含橋開關(guān)操作箱 ） ， 兩測(cè)控裝置各完成一條進(jìn)線的測(cè)控 ， 備自投裝置完成進(jìn)線互投 、橋開關(guān)自投以及橋開關(guān)自身的保護(hù)測(cè)控 。 主變測(cè)控裝置同時(shí)完成檔位和溫度采集 ， 以及檔位調(diào)節(jié)和接地刀的遙控 ） 第四面屏：公共信息屏 配置一臺(tái)通信管理機(jī) 、 一臺(tái)公共測(cè)控裝置 、 一臺(tái) GPS裝置 、一臺(tái)逆變電源 ， 一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī) 。 GPS以 IRIGB碼完成全站 IED設(shè)備的對(duì)時(shí) ， 以網(wǎng)絡(luò)或串行通信完成監(jiān)控主機(jī)的對(duì)時(shí) 。 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的典型配置 二 、 10KV高壓室布置 10KV出線間隔 （ 16套 ） 16套饋線保護(hù)測(cè)控一體化裝置 ， 就地安裝在開關(guān)柜上 ， 完成相關(guān)的保護(hù) 、 測(cè)控 、 錄波 、 遠(yuǎn)傳等功能 10KV電容器間隔 （ 2套 ） 2套電容器保護(hù)測(cè)控一體化裝置 ， 就地安裝在開關(guān)柜上 ， 除完成常規(guī)的保護(hù) 、 測(cè)控 、 錄波 、 遠(yuǎn)傳等功能外 ， 每套還需實(shí)現(xiàn)完成兩路零序過壓保護(hù) 。 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的典型配置 二 、 10KV高壓室布置 10KV PT間隔 （ 2套 ） 2套 PT測(cè)控裝置，就地安裝在 PT柜上，除完成常規(guī)測(cè)控和電壓諧波、母線絕緣監(jiān)視、 PT自動(dòng)并列等功能。 間隔層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī) 16口兩套，布置在引線柜，完成 10KV兩段母線各間隔的通訊集成。 監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求： ? 實(shí)時(shí)性強(qiáng) （ 及時(shí)獲得關(guān)注的數(shù)據(jù) ， 并顯示出來 ） ? 可靠性高 （ 滿足全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)視和控制 ） ? 維護(hù)性好 （ 方便參數(shù)修改 ， 增刪間隔 ， 系統(tǒng)組態(tài) ） ? 人機(jī)交流方便 （ 友好的界面 ， 人性化的設(shè)計(jì) ） ? 通訊可靠 （ 通訊可靠是系統(tǒng)正常運(yùn)行的保障 ） ? 信息接入容量龐大 （ 不限變電站規(guī)模 ， 擴(kuò)建方便 ） ? 可編程資源豐富 （ 提供一系列工具實(shí)現(xiàn)特殊要求 ） 監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和處理 模擬量 、 數(shù)字量或狀態(tài)量 、 電能量的采集 、 折算回一次值 、 顯示并保存到歷史庫(kù) 人機(jī)界面功能 主接線 、 數(shù)據(jù) 、 報(bào)文 、 報(bào)表 、 曲線 、 記錄顯示 運(yùn)行監(jiān)視和報(bào)警 越限報(bào)警 、 事故報(bào)警 、 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視和記錄 、 工況監(jiān)視 操作控制 功能 開關(guān)分合 、 電容投退 、 檔位調(diào)節(jié) 、 保護(hù)投退 。 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(kù) 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 。 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) 。 交流采樣尤其適用于電力系統(tǒng)工頻變化信號(hào)。 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。 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。 N位 A/D轉(zhuǎn)換能反映 1/2n滿量程的模擬量輸入電壓。 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。例如： 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。 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。提升信噪比即提升量程，故在最大177。 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。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。例如在每周波 24點(diǎn)下，時(shí)間分辨率為 。常用于遙信量采集。 兩則的區(qū)別僅僅在于鎖存器在 CPU片內(nèi)還是片外。 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 ? 推薦采用光耦將 CPU邏輯電源與繼電器工作電源進(jìn)行隔離 ? 動(dòng)作于開關(guān)的出口繼電器，其印制板走線應(yīng)滿足額定 10A的載流能力，相應(yīng)的繼電器接點(diǎn)容量也應(yīng)滿足大容量負(fù)載要求 ? 所有出口和信號(hào)輸出印制板走線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，減少外部干擾信號(hào)進(jìn)入 IED內(nèi)部的輻射空間 開關(guān)量輸出回路 繼電器輸出回路設(shè)計(jì) 開關(guān)量輸出回路 VCC 24V QD QDJ VCC 24V BS BSJ VCC 24V TZ TZJ CPU核心系統(tǒng)基本組成 ? CPU芯片（ 8~32位， DSP、 ARM、 COLDFIRE、 PPC、 51/96） ? RAM及容量（ SRAM或 SDRAM、帶電池 SRAM， 1~16M字節(jié) ) ? 可編程 ROM及容量（ FLASH ， 1~16M字節(jié)） ? 地址譯碼電路（ CPLD、 FPGA等） ? RTC(實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘 ) ? 硬件 WATCHDOG及電源監(jiān)視回路 CPU核心系統(tǒng)介紹 CPU核心系統(tǒng)可選模塊 ? 大容量存儲(chǔ)單元（ SD卡、 CF卡、 U盤） ? 以太網(wǎng)絡(luò)（ 32位自帶以太網(wǎng)接口、外掛網(wǎng)絡(luò)接口） ? 串行接口（ RS485/232） 關(guān)于三種總線選擇方式的技術(shù)評(píng)價(jià) ? 總線不出 CPU 特點(diǎn)：所需器件最少，受干擾面積最小，可靠性最高 缺點(diǎn)：資源有限，軟硬件升級(jí)困難，僅用于代碼量小的IED設(shè)備 ? 總線不出模塊 特點(diǎn)：易共享軟硬件平臺(tái)，升級(jí)方便，易規(guī)?；a(chǎn) 缺點(diǎn)：集成度高，布線密集 ? 總線不出 CPU板 特點(diǎn)：布線容易 缺點(diǎn)：針對(duì)特別的 IED開發(fā)，易造成板件種類增多，受干擾面積最大，可靠性最低。 2212/12/0T / 20T / 202121s i nI2)s i n (I2S???????????????????????SISt d tdttTiii SNkNk可得：半波絕對(duì)值算法常用用于過流保護(hù)等場(chǎng)合 有效值計(jì)算方法 周期函數(shù)的傅立葉濾波算法 ? ??????011 c oss i n)(n nntntnti ba ??)s i n (2c o ss i n)( 1111111 ???? ???? tIttti badttti?? T / 20 111 s i n)(a ? d