电网监控技术32复习提纲B.docx
《电网监控技术32复习提纲B.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电网监控技术32复习提纲B.docx（22页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
电网监控技术32复习提纲B
《电网监控技术》复习提纲
一、绪论
1．对电力系统运行的基本要求：
安全、优质、经济
2．电力系统自动化技术包括二大方面：
1）信息就地处理的自动化系统：
继电保护、自动装置等；
特点：
a）事后处理。
事件没有发生前坚决不动作，事件发生后必须动作
b）处理动作的依据基本是本地的局部信息
c）判断处理（动作）速度快，反应时间短，几十毫秒级。
2）信息集中处理的自动化系统：
电网监控技术（包括调度自动化系统、配电自动化系统、变电站自动化系统、负荷管理系统等）
特点：
a）事前处理。
事故发生前，早期发现问题苗头，及时地、预防性地处理。
系统优化处理。
b）分析处理的依据是系统全局信息，从电网的各个节点采集各种信息传送到主站实现
c）分析处理（动作）速度较慢。
因为信息量大，且传输需要时间，故反应时间较长，秒级。
3．我国电网调度的基本原则是：
统一调度、分级管理、分层控制
4．调度自动化系统EMS系统功能主要包括以下方面：
1）数据采集和监控功能（SCADA）
SCADA是数据采集和监控的英文缩写，它是网、省调度自动化系统的基础功能，也是县级和地区级电网调度自动化系统的主要功能。
它主要包括以下一些方面：
a）数据采集。
包括状态量、模拟量、脉冲量和数字量等。
其中
i.状态量又称开关量，简称遥信量：
如断路器和隔离开关的分/合状态，发电机的运行/停止状态，继电保护的动作状态等；
ii.模拟量：
如电压、电流、有功功率、无功功率等；
iii.脉冲量：
主要指电能量脉冲
iv.数字量：
如频率、水库水位、标准时钟、等
模拟量、脉冲量和数字量统称遥测量，其特点是每一个测量量都可有多个取值，且不同取值之间有大小关系。
每个遥信量只有两中状态，且这两种状态之间没有大小关系。
b）数据的显示、记录和打印。
包括系统和厂站的动态主接线图、实时的母线电压、发电机和变压器的有功功率和无功功率、线路的潮流、实时负荷曲线、负荷日报表的打印记录、系统操作和事件顺序记录信息的打印等。
c）命令和控制。
包括断路器和有载调压变压器分接头的远方操作，发电机有功和无功出力的远方调节等。
对开关量的远方控制简称遥控，对数值量的远方调节简称遥调。
d）事件告警。
包括遥测量越限告警、事故报警、工况变化告警和遥信变位告警等。
e）实时数据库和历史数据库的建立。
f）数据处理。
包括遥测量的数字滤波和合理性检查、遥测量的标度变换、遥信量的可信度检验等。
g）事故追忆PDR。
对事故发生前后的运行情况进行记录，以便于分析事故的原因。
2）自动发电控制AGC和经济调度控制EDC
3）电力分析系统软件（PAS）内容
a）网络拓扑与建模
b）状态估计
c）调度员潮流
d）电压无功优化
e）短路电流计算
f）短期负荷预测
g）故障分析
h）安全分析
4）调度员模拟培训DTS
4.调度自动化系统组成
1）调度自动化系统由在调度控制中心的调度主站系统和分布在远方的多个厂站端设备（包括：
远方终端设备RTU或变电站自动化系统等）以及连接主站与厂站端设备的通信通道（又称远动通道或简称信道）组成。
图1-1电网调度自动化系统的基本结构
2）以计算机为核心的电网调度自动化系统的基本结构如图1-1所示。
电网调度自动化系统按其功能可以划分如下四个子系统。
信息采集和命令执行子系统
信息传输子系统
信息的收集、处理和控制子系统
人机联系子系统
3）电网监控技术的特点:
结构特点：
由众多的远方终端设备和一个主控站，以及连接各个终端和主控站的数据通信通道构成。
功能特点：
远动四遥功能（遥测、遥信、遥控、遥调）
人机交互功能
数据处理功能
数据存储功能
技术特点：
计算机技术的广泛应用
数据通信和网络通信关键技术
自动检测技术和二次回路
二、电量变送器
1.电量变送器分类.按照对电气信息的处理实现方法分：
1）采用模拟电路实现的常规变送器
2）采用微型计算机技术实现的微机变送器
2.常规电量变送器的输入/输出信号的类型及其变化范围（简称输入/输出信号规范）
项目
变送器
输入（交流）
输出（直流）
电压变送器
电压：
0~120V
电压：
0~5V
电流：
0~1mA
4~20mA
电流变送器
电流：
0~5A
0~1A
电压：
0~5V
电流：
0~1mA
4~20mA
功率变送器
电压：
0~120V
电流：
0~5A
0~1A
电压：
-5V~0~5V
电流：
-1mA~0~1mA
4~20mA
电能变送器
电压：
0~120V
电流：
0~5A
0~1A
电能计数值或脉冲
3.微机变送器的优点
a）功耗小
b）附加误差小
c）稳定性好
d）响应快
e）功能综合，集成度高，可附加扩展功能
4.微机变送器的硬件电路原理框图
三、RTU——远方终端设备
（一）RTU的任务与功能
1、数据采集；
1）YX
2）YC
3）YM
4）YS
2、命令执行；
1）YK
2）YT
3、数据通信；
1）与调度主站的通信。
串行通信接口、MODEM、及其控制
2）通信规约处理
3）转发
4、当地功能；
1）本机键盘/显示
2）打印机接口
3）图形显示器接口
5、其它功能
1）电力系统统一时钟
2）事件顺序记录SOE
3）自检和自恢复
（二）RTU的软件组成
1.数据采集软件
2.数据处理软件；
3.控制软件
4.通信软件
5.人机联系软件
6.实时操作系统
7.实时数据库
8.其它软件
（三）模拟量输入电路原理
a）模拟量YC采集电路原理示意框图（直流采样）1
b）模拟量YC采集电路原理示意框图（交流采样）
（四）开关量信息输入电路原理
各元件的作用
（五）事件顺序记录SOE
事件顺序记录SOE——将YX变位事件按照发生的时间先后，顺序地记录下来，形成SOE。
SOE信息的三要素：
时间（精确到毫秒），对象，动作性质。
（六）变电站自动化系统的数据处理
1、遥测数据处理
1）数字滤波
2）标度变换
3）二-十进制转换
4）越限判别与告警
5）遥测越阈值传送等
6）数据合理性检查
2、遥信数据处理
1）遥信变位判别；
2）事件顺序记录SOE登录
（七）遥控
1、YK命令的执行过程
2、遥控撤消的原因
1）、RTU收到遥控撤消命令
2）、RTU如超时（选择定时器定时到）未收到遥控执行命令或撤消命令，则作自动撤消，并清除选择命令，复位所有继电器。
3）、如遥控过程中遇到发生遥信变位，则自动撤消遥控命令。
四、变电站综合自动化
（一）变电站自动化系统的定义：
将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现全变电站的主要设备和输、配电线路的自动测量、监控和保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能，故又称为变电站综合自动化系统。
变电站自动化系统特点：
功能综合化、结构微机化、测量显示数字化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等。
（二）变电站自动化系统的功能
1．监视和控制功能
（1）数据采集
（2）事件顺序记录（SOE）
（3）故障记录、故障录波和故障测距
（4）操作控制
（5）安全监视
（6）人机联系
（7）打印
（8）数据处理
2．微机保护与自动装置
3．电压/无功控制
4．数据通信和其它功能
（三）变电站自动化系统硬件结构
1.分层分布式变电站自动化系统
在分层分布式结构的变电站自动化系统中，分层是将整个变电站的一次、二次设备分为3层，即变电站层、间隔层（或称单元层）和设备层。
在所分的3层中，变电站层称为2层，间隔层称为1层，设备层称为0层。
每一层由不同的设备或不同的子系统组成，完成不同的功能。
2.分层分散式变电站自动化系统——适用于110kV以下电压等级
3、局部集中—总体分散式——适用于220KV/500KV的高压变电站。
4、高压集中—配电分散式
五、数据通信与远动通信规约
（一）专业术语
1．信息
2．信号
3．数据
4．码元
5．波特率
6．比特率
7．误码率
8．单工
9．全双工；
10．半双工
11．CDT,POLLING
12．EMS\RTU\SOE\PAS\PDR\DTS\AGC\EDC\......
13．标度变换
14．远动四遥
（二）串行通信
1、串行通信方式要解决的基本问题
1）、位识别——位同步
2）、字符识别/字节分段——字符同步
2、异步通信方式帧格式
5、数字基带信号的调制方式
其中，t为时间，A为幅值，f为频率，θ为初相角。
在上式中，A幅值，f频率，θ初相角均可以作为调制参数。
如用数字基带信号调制载波的A幅值，称为调幅；
如用数字基带信号调制载波的f频率，称为调频；
如用数字基带信号调制载波的θ初相角，称为调相。
各种调制方式的信号波形如图所示：
（三）通信接口标准
完整的串行通信接口标准应该包括：
机械特性、电气特性和信号引腿名称及功能。
1.RS-232C接口标准
（1）RS-232C采用负逻辑规定逻辑电平。
规定要求：
输出逻辑“1”的信号电平为-5V~-15V
输出逻辑“0”的信号电平为+5V~+15V
输入的信号电平≤-3V为逻辑“1”
输入的信号电平≥+3V为逻辑“0”
RS-232C的特点：
优点：
RS-232C定义了信号逻辑电平、信号引腿名称和功能、连接器机械结构及尺寸，是一个定义非常完善的标准，是目前应用最广泛的串行通信接口标准之一。
RS-232C采用单端驱动、单端接收电路，传送每一种信号只用1根信号线，所有信号公用1根信号地线，电路简单。
缺点：
由于采用单端驱动、单端接收电路，公共地线易受噪声干扰，数据传输速率不高（20kbps以内），传输距离不远（15m以内）。
2.RS-422与RS-485接口标准
电气特点：
，实现了平衡驱动和差分接收，双绞线传输，取消了信号地线。
表5-2EIA推荐的串行通信标准的主要性能参数
接口标准
性能
RS-232C
RS-422
RS-485
操作方式
单端
差分
差分
最大电缆距离（m）
15
1200
1200
最大数据速率
（bps）
12m
20k（15m）
10M
10M
120m
－
1M
1M
1200m
－
100k
100k
（四）远动通信规约
我国电力系统远动通信主要采用两种类型的通信规约：
1、循环式数据传送（CyclicDigitalTransmission，CDT）规约，简称CDT规约；
帧结构、
字结构
2、问答式（Polling）数据传送规约，简称Polling规约。
（五）计算机网络基础
1、计算机网络定义、功能（资源共享和信息共享）、组成（具有独立功能的多台计算机、数据通信设备和线路、功能完善的网络软件）。
计算机网络分类——广域网、局域网、城域网
2、局域网特点
●传输距离较近，100米~10km
●数据传输率较高，1~1000Mbps
●误码率较低，10-7~10-9
●采用基带传输，省去了调制解调器等通信设备
●通信控制一般采用分散控制，即不设中心通讯控制机
●局域网络传输线一般采用双绞线、同轴电缆、光纤等
局域网拓扑结构和分类——以太网、令牌环、令牌总线
3、现场总线，特点、与局域网的区别
3-8电力调度数据网SPDnet
国家电力调度数据网SPDnet（statePowerDispatchingNetwork）
国家电力数据通信网SPTnet（StatePowerTelecommunicationNetwork）
区别：
SPDnet主要用于连接电力二次安全防护I区和II区生产调度信息；SPTnet主要用于连接电力二次安全防护III区和IV区管理信息。
国家电力调度数据网属于电力企业内部的广域网.。
3-8-1电力调度数据网的功能和要求
一、调度数据网承载的业务
1、实时监控业务
1）EMS与厂站自动化系统的实时数据
2）EMS之间交换的实时数据
3）DTS之间交换的实时数据
4）水库调度自动化数据
5）电力市场运营数据
6）实时电力市场报价数据
7）电力系统动态测量数据（如广域相量测量）
8）保护信息远传数据
2、调度生产直接相关业务
1）发电及联络线交换计划、联络线考核
2）调度票、操作票、检修票等
3）调度生产运行报表（日、月、季报）
4）电能量计量计费数据
5）故障录波、保护和安全自动装置有关管理数据
6）电力市场申报数据和交易计划数据
7）雷电定位数据
二、调度数据业务的特点
1）数据信息是网络承载的主要业务
2）实时性要求。
实时监控业务的数据传输周期为秒级。
3）可靠性要求。
4）安全性要求。
3-8-2调度数据网的组网方式
三级电力调度数据网：
●国家骨干网——国调、网调、省调、直调发电厂、变电站（换流站）
●省级调度数据网——省调、地调、220KV厂站
●地区调度数据网——地调、县调、集控站、110KV、35KV变电站
调度数据网内部分三层：
核心层、骨干（汇聚）层、接入层。
现在国家骨干网已建成双平面网络结构。
六、调度自动化系统主站
（一）调度自动化主站系统硬件结构
（二）主站系统主要设备及功能
1、前置子系统
前置子系统主要实现与厂站端设备的数据通信和通道监控功能。
其主要设备包括：
1）、通信工作站——又称数采服务器。
a.与各个厂站RTU进行规约通信；
b.规约报文解释/组装；
c.刷新实时数据库，为全网提供最新的实时数据；
d.对实时信息进行预处理，如系数变换、越限判断、功率和电能总加等；
e.远动通道监视和控制。
2）、终端服务器——终端服务器汇集多个中低速远动通道与高速网络连接。
3）、通道切换装置——对主、备双通道进行切换控制。
4）、通道柜——调制解调器、复接/分接设备和长线驱动/接收设备柜。
2、系统服务器（主服务器）
主要实现大型数据库（包括历史数据库、系统参数数据库等）管理和数据处理功能。
在大型调度自动化系统中，设立SCADA服务器，负责SCADA数据处理功能。
系统数据服务器运行商用数据库管理系统，负责保存所有历史数据、登录各类信息、各种电网管理信息、地理信息系统（GIS）所需的多种信息、各类设备信息和用户信息等。
其强大的数据库管理功能可方便用户查询和统计各种数据。
3、调度员工作站
是电网调度员监视、控制电网运行的主要人机联系界面；具有对电网操作控制的特权。
4、计算机网络设备
计算机网络设备是调度自动化主站各个计算机信息和处理共享的枢纽和基础，是最重要的基础设施之一。
包括：
1）、网络线缆
2）、网络交换机
3）、路由器
4）、集线器
5）、网卡
6）、网络隔离设备（与MIS和调度管理网之间）
5、PAS工作站（或服务器）
实现PAS高级应用软件的功能，包括人机联系（和数据处理，视系统不同）
6、工程师工作站
7、DTS工作站
8、WEB服务器
（三）主站软件系统
1、操作系统
功能和作用
调度自动化对操作系统的要求：
●多用户——允许多个用户同时使用
●多任务——允许多个任务/程序同时运行
●实时性——任务进程分优先级、高级任务响应速度快
●安全、可靠——不死机、抗病毒、防黑客、兼容性好
●人机界面友好——使用方便
调度自动化常用操作系统及其特点
2、支撑软件
1）数据库管理子系统
2）网络通信管理子系统
3）图形管理子系统
4）报表管理子系统
5）安全管理子系统
3、应用软件
（五）电力二次系统安全防护
1、电力二次系统安全防护的总体策略
安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证
2、电力二次系统安全区划分原则
I实时控制区、II非控制生产区、III生产管理区、IV管理信息区
升级会员 