东湖龙35KV变电站监控软件设计.doc
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中国矿业大学
本科生毕业设计
姓名：
学号：
学院：
应用技术学院
专业：
电气工程及其自动化
设计题目：
东湖龙35KV变电站监控软件设计
专题：
指导教师：
曹海洋职称：
讲师
2010年6月徐州
中国矿业大学毕业设计任务书
学院应用技术学院专业年级电气06-1班学生姓名
任务下达日期：
2010年3月8日
毕业设计日期：
2010年3月10日至2010年6月10日
毕业设计题目：
东湖龙35KV变电站监控软件设计
毕业设计专题题目：
毕业设计主要内容和要求：
1、学习和掌握变电站监控系统的原理
2、熟练掌握InTouch监控软件的运用
3、根据实际的变电站情况进行监控界面组态
4、利用InTouch组态软件制作35KV变电站的监控软件
院长签字：
指导教师签字：
中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书
指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：
成绩：
指导教师签字：
年月日
中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书
评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：
成绩：
评阅教师签字：
年月日
中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书
评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：
成绩：
评阅教师签字：
年月日
中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩
答辩情况
提出问题
回答问题
正确
基本
正确
有一般性错误
有原则性错误
没有
回答
答辩委员会评语及建议成绩：
答辩委员会主任签字：
年月日
学院领导小组综合评定成绩：
学院领导小组负责人：
年月日
摘要
由于变电站是电力系统中直接为生产提供电源的一个重要环节，变电站监控系统的监控和保护功能具有十分重要的意义。
变电站自动化监控系统已成为一种必然趋势和发展方向。
本文以东湖龙35kV地面变电站为背景，比较了各种组态工具软件的优缺点，分析了监控组态软件的发展过程，列举了不同组态环境的优缺点，提出了一种简单的基于InTouch软件的监控设计方案。
在InTouch基础上设计确定开发方案，列出监控系统的画面层次，具备变电站监控系统的基本功能。
在主界面上，能显示实时数据和信息，也可以对各种设备进行监控和操作。
当变电站发生故障，会弹出提示进行报警等。
可以基本实现对整个变电站运行情况的监控。
最后，对本论文论述的这套系统做了总结和展望。
关键词：
变电站；监控软件；Intouch
ABSTRACT
Becauseofasubstationisanimportantpartofthepowersystem,whichprovidespowerdirectlyfortheproductioninpowersystem,sothefunctionsofmonitoringandprotectionofthesubstationsupervisoryandcontrolsystemareofgreatsignificance.Substationautomationcontrolsystemhasbecomeaninevitabletrendanddevelopmentdirection.
Thisthesiscomparestheadvantagesanddisadvantagesoftheconfigurationsoftwareonthebasisof35kVgroundsubstation,introducesthehistoryofmonitoringandcontrollingconfigurationsoftware,liststheadvantagesanddisadvantagesofdifferentconfigurationenvironment,thenprovidesasimpledesignofthemonitoringsolutionbasedonIntouchsoftware.
OnthebasisoftheIntouch,wedesignthedevelopmentplan,listthemonitoringsystem,andpossessthebasicfunctionsofasubstationsupervisoryandcontrolsystem.Inthemainmonitoringpicture,itcanshowreal-timesystemdataandinformation,alsocanfacilitatethemonitoringandcontrolofvariousequipmentandoperation.Inthehappeningofasystemtrouble,theincidentwarningwindowwillpopup,ect.Itcanbasicallyrealizethemonitoringofoperationoftheentiresubstationsystem.
Finally,itreviewstheprojectsandputforwardtheprospectofthenextjob.
Keywords:
Substation;Supervisorysoftware;InTouch
目录
1绪论 1
1.1变电站综合自动化监控系统在国内外的发展现状 1
1.2变电站综合自动化系统的要求 2
1.3变电站综合自动化系统的主要特点 2
1.4变电站综合自动化系统的优越性 3
1.5课题来源及内容 4
2变电站综合自动化监控系统的结构设计 8
2.1概述 8
2.2集中式综合自动化监控系统的结构及特点 8
2.3分层分布式综合自动化监控系统的结构及特点 9
2.3.1分层分布式监控系统的基本结构和特点 9
2.3.2主要硬件设备及其功能 10
2.4变电站自动化系统数据通信 11
2.4.1变电站监控系统数据通信概述 11
2.4.2变电站监控系统常用通信技术 11
2.5变电站自动化系统的监控软件功能要求 12
3组态软件 14
3.1组态软件概述 14
2.2组态软件的发展情况 14
3.3Intouch简介 16
3.4Intouch的使用 16
3.4.1简介 16
3.4.2标记名字典 17
3.4.3脚本 18
3.4.4报警 19
3.4.5报警数据存储 21
3.4.6实时趋势与历史趋势 21
3.4.7安全性 23
3.4.8数据库的建立 23
4东湖龙35KV地面变电站监控软件的实现 24
4.1变电站简介 24
4.2监控系统的主要界面 25
4.2.1登录界面 25
4.2.2主接线图 26
4.2.3报警界面 29
4.2.4实时趋势与历史趋势 31
4.2.5实时模拟界面 32
4.6系统结构界面 33
5总结 35
参考文献：
37
翻译（中文） 39
英文原文 42
6致谢 46
中国矿业大学2010届本科生毕业设计（论文）第43页
1绪论
变电站自动化监控系统是在计算机监控、远方调度控制和通信等技术的应用基础上发展起来的，利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合，将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供用电部门的工作管理有机地融合在一起，改进供电质量，与用户建立更密切、更负责的关系，力求供电经济性最好，企业管理更为有效。
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，实现对变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和保护，以及调度通信等综合自动化功能。
变电站自动化系统，即利用多台计机算和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，利用微机保护代替常规的继电保护，并改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。
此因无人职守的变电站既提高了供电可靠性又实现了减员增效。
随着现代工业的发展，变电站自动化监控系统已成为一种必然趋势和发展方向[1]。
1.1变电站综合自动化监控系统在国内外的发展现状
随着我国电网的建设，电网结构的日趋复杂，变电站作为系统的重要组成部分，其运行的经济性、安全性和可靠性变得越来越重要。
监控软件作为变电站综合自动化系统的重要组成部分，集数据采集、显示、控制、通信等功能于一体，是变电站综合自动化系统的最终实现工具。
随着计算机技术和通信技术的发展，人们对电力监控系统的要求越来越高。
因此，开发专用的变电站监控组态软件成为满足变电站自动化技术发展的必然选择。
运用变电站监控组态软件，变电站工作人员只需要简单地进行相应的参数组态工作，就能够实时、直观了解和监控整个变电站设备的运行情况。
监控软件是变电站综合自动化系统的重要组成部分，集数据采集、显示、控制、通信等功能于一体，是变电站综合自动化系统的最终实现工具。
随着计算机技术和通信技术的发展，人们对电力监控系统的要求越来越高。
因此，开发专用的变电站监控组态软件成为满足变电站自动化技术发展的必然选择。
运用变电站监控组态软件，变电站工作人员只需要简单地进行相应的参数组态工作，就能够实时、直观了解和监控整个变电站设备的运行情况。
依据大电网会议WG34.03工作组的分析，变电站自动化系统较严格的定义为[2]:
（l）远动功能（四遥功能）;
（2）自动控制功能（如有载调压变压器分接头和并联补偿电容器的综合控制（VQC）。
电力系统低频减载、静止无功补偿器控制、配网系统故障分段隔离/非故障段恢复供电与网络重组等）;
（3）测量表计功能（如三相智能式电子电费计量表等）;
（4）继电保护功能;
（5）与继电保护有关的功能（如故障录波、故障测距、小电流接地选线等）;
（6）接口功能（如与微机五防、继电保护、电能计量、全球定位系统（GPS）等IED的接口）:
（7）系统功能（与主站通信，当地SCADA等）。
1.2变电站综合自动化系统的要求
变电站综合自动化改善了传统变电站电力系统安全性不高、稳定性不好以及不够经济、优化的不足。
使用监控软件，完成诸如网络通讯、实时库生成、报警设计分析、历史库关机、报表管理等生成功能，使用于各种电压级变电站监视与控制、继电保护、自动化装置等综合自动化系统。
变电站对计算机监控系统的要求是多方面的，主要有以下几个方面：
1.先进性
基本功能应能满足现场提出的检测，控制与通信的要求。
总的原则是在技术上容许的条件下力求到先进水平（包括各项功能和技术经济指标）。
2.可靠性
对计算机监控系统来说，可靠性特别重要。
计算机要能长期连续工作，要具有较强的抗干扰能力和自检自恢复功能。
为了提高可靠性，要在硬件和软件两方面采取措施。
硬件方面要选择可靠性较高的控制机，要有一个合理的结构，尽量采用标准化的功能模块，对接口的可靠性要给予特别重视。
实践表明，在计算机系统的故障中接口的故障率是最高的。
软件方面也要有一个合理的结构，力求按模块化，构结化的要求设计程序。
在可靠性要求特别高的场合，要采用双机或双重化系统。
3.实时性
计算机监控系统对各种信息的采集和处理要满足实时性的要求，对现场各种状态要能及时响应。
在控制方面，控制信号要能及时发出。
为了达到上述要求，硬件上要采用转换速度比较快的接口及比较完善的中断申请和优先排队电路，软件上要尽量缩短处理和运算时间，对任务进行合理安排和调度，使重要任务得到优先处理等，也可提高实时性。
4.适应性
计算机要能适应系统各种运行情况。
当系统运行情况发生变化时，要求通过简单的开关操作或改变某些特征标志和整定值就能适应。
此外还有可扩充性和可维护性[1]。
1.3变电站综合自动化系统的主要特点
变电站监控系统具有以下基本特点:
l）变电站监控系统的输入回路将各类信息转换为数字量，并通过计算机通信网络进行数据交换，实现信息共享。
各种功能在微机硬件支持下，由软件和人机接口设备、输入和输出等设备协调完成。
2）采用模数变换、数字滤波和处理技术，能保证各种量值的测量精度要求。
采用防抖技术，冗余技术以及在线自检，自诊断等技术，提高了监视，控制的准确度和可靠性。
3）变电站设备和电网运行状态，故障信息，设备操作等采用屏幕显示，电气操作人员可通过计算机进行全面监视与操作，取代了常规中央信号屏，控制屏等有关设备，为电气操作人员提供了方便直观的监控条件。
4）监控系统可提供电压无功自动调节控制、电气操作防误闭锁及统计报表
自动生成等高级应用功能。
5）能减少重复性硬件设备，节约大量控制电缆，缩小控制室建筑面积，具有较好的经济性。
6）站内温度、湿度、污染，振动，特别是强电磁干扰都对监控系统的正常运行带来不利影响，必须采用有效技术措施，使监控系统满足现场运行环境和电磁兼容技术标准的相关要求。
7）监控系统可通过Mls系统上互联网，这样电气管理人员可在异地通过互联网直接监视变电站的工作情况。
缩短了管理的距离。
总之，变电站监控系统是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能的重要技术措施之一，具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化，运行管理智能化的基本特征，为电网调度自动化、配电自动化和电网的现代化管理奠定了良好的基础。
1.4变电站综合自动化系统的优越性
传统变电站存在以下问题：
1）安全性、可靠性不能满足化工企业用电高可靠性的要求。
传统的变电站大多采用常规的设备,它的二次设备结构复杂,可靠性不强,没有故障自诊断能力,只在计划停车或保护装置发生拒动和误动时才能发现问题。
2）供电质量缺乏科学的保证。
传统变电站大多不具备调压手段,且缺乏科学的电能质量考核办法,不能满足企业考核的需求。
3）占地面积大,增加征地资金。
传统变电站二次设备体积大、笨重,器件组屏数量多,因此,控制室和继电保护室占地面积大,不能满足企业发展和扩规的要求。
4）不具备实时监控的要求。
变电站要做到优质、可靠、安全运行,必须掌握系统的运行工况,才能采取一系列的自动控制和调节手段。
传统的变电站不具备远方通讯功能,缺乏自控手段和措施,因此不利于变电站的安全、稳定运行。
5）设备可靠性差,维护量大。
常规的继电保护整定值必须定期停电校验,保护整定值整定工作量大,也无法实现远方参数或自动装置的整定值的修改。
相比较而言，综合自动化系统的优越性体现在以下几个方面：
1）提高供电质量及电压合格率。
由于变电站综合自动化系统中有电压、无功自动控制功能,可大大提高电压合格率,降低损耗,节约电能,保证电气设备的正常运行。
2）提高变电站的安全、可靠运行水平。
变电站综合自动化系统具有保障自诊断功能,发现不正常现象及时报警。
由于微机的应用,更突出了自动装置和四遥装置的有利特点,这使得变电站的一、二次设备的可靠性大大提高。
3）提高系统的运行、管理水平。
变电站实现自动化后,监视、测量、记录、抄表等工作由计算机自动完成,提高了测量精度,避免了人为误差。
实时工况、报警记录、各种运行趋势图等可供查询,大大提高了运行的管理水平。
4）减小占地面积。
变电站综合自动化系统采取计算机和先进的通信技术,可实现资源和信息共享,同时大规模的集成电路结构紧凑、体积小、功能强,与传统变电站相比,其性能大大提高,控制室面积减少。
5）减少维护工作量,减少劳动强度,实现减人增效。
由于综合自动化监控系统具备强大的数据采集及通讯功能,减少了人工抄表等一系列工作量,且能实现“四遥”、无人值守的状况,可以达到减员增效的目的[3]。
1.5课题来源及内容
本课题来自东湖龙矿35KV地面变电所，研究对象为该变电站监控软件设计。
该变电站原始资料如下：
1.交通状况
东湖龙矿位于J市西30KM处，交通运输方便，矿区铁路与市主要铁路干线相接，大型设备可通过铁路运输至本矿，矿区公路运输也相当方便，大型设备也可由公路运至本矿。
2.地形、河流
本地区地形为丘陵地带，地面工业广场海拔高度800m，土壤为黄土。
3.气候、地震情况
本矿属大陆性半干燥气候，冬冷夏热，风沙大，日夜温差大，年平均气温5.8℃~8.2℃，极端最高气温38℃，极端最低气温-25℃，最热月平均最高温度30℃，最热月平均温度25℃，结冰期从11月到次年4月。
土壤冻结深度为0.8m，全年主要风向为西北风，最大风速25m/s，年平均雷暴日为40日。
矿区地震裂度为七度。
4.矿区情况
本矿井为低瓦斯矿井，矿井设计能力为年产120万吨，在册职工人数为5000人。
矿井年最大负荷利用时数为4500小时，当地电费0.5月/KW。
H，基本电费按安装容量计收为5元/KVA。
月。
变电所有一、二类负荷，为了保证供电的可靠性所以选择两台变压器，一台工作，一台备用。
主变压器的容量:
KVA，选用SFT7-16000/35型变压器。
主变压器的负荷率:
SFL7-16000/35型变压器主要技术数据见下表一:
矿区西家庄站为110kV变电站，其35kV母线最大运行方式下的短路容量为400MVA，最小运行方式下短路容量为300MVA，继电保护的动作时间为2.5秒。
电源的地理接线如图1-1：
型号
额定容量（KVA）
额定电压（KV）
额定损耗（KW）
阻抗电压%
空载电流%
连接组别
外形尺寸（mm）
高压
低压
空载
短路
长
宽
高
SFL7-16000/35
16000
35
6．3
19
77
8
0．7
YN,d11
4220
3260
4150
表一主变压器主要数据
图1-1电源地理接线图
对于矿井的供电网络中的核心部分—地面35KV变电站来说，从该变电站正式投运到目前为止，由于种种原因，变电站基本内部设备没有进行过更新，特别是变电站二次设备，
更是保持在矿井投产时的水平，主要表现在以下几个方面：
1.变电站中继电保护仍然全部采用的是电磁继电器的保护，大部分继电器严重老化，保护动作不可靠，经常出现保护拒动和保护误动情况。
2.站内直流系统严重老化，输出电压不稳定且波动大，无法保证变电站二次设备的直流供电的要求。
3.由于保护和直流的陈旧，一旦设备出现故障和损坏也无法找到合适的零部件更换，造成设备瘫痪、无法运行。
4.由于设备的信息化程度低，报警的自动化程度不完善，也带来一旦出现电力设备故障，值班人员和相关领导不能及时得知情况，不能做到故障的及时处理，严重影响电力设备的安全、正常运行。
东湖龙矿负荷资料表如下表二：
表二东湖龙矿负荷资料
负荷名称
电动机名称
电动机额定容量/KW
设备台数
设备容量/KW
需用系数
功率因数
距变电所距离
重要负荷率%
备注
安装
工作
安装
工作
一、地面
主井提升机
绕线
1500
1
1
1500
1500
0.85
0.8
250
100
副井提升机
绕线
1500
1
1
1500
1500
0.85
0.8
200
100
主扇风机
同步
1600
2
1
3200
1600
0.9
0.9
3500
100
压风机
同步
750
3
2
500
1200
0.8
0.9
500
100
机修厂
1885
0.25
0.65
1000
0
工人村
1976
0.6
0.7
1200
0
洗煤厂
1598
0.8
0.7
800
50
锅炉房
514.5
0.65
0.72
800
50
东湖龙村
598.9
0.65
0.7
1500
0
外供电
二、井下
距井口
最大
8000
0.8
0.75
300
100
正常
7000
0.75
0.72
300
100
本设计要根据35KV东湖龙矿变电站供电系统情况及有关要求，简单展示了分层分布式变电站综合自动化系统并利用工业组态软件Intouch来实现监控系统基本功能的设计。
由于本人专业
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