变电站自动化系统

1、变电站自动化系统变电站自动化系统 1 本课程的主要任务本课程的主要任务 本课程本课程通过介绍通过介绍RCS-9700RCS-9700系列变电系列变电 站自动化系统的功能、结构、和工站自动化系统的功能、结构、和工 作原理，帮助学员从总体上把握和作原理，帮助学员从总体上把握和 理解自动化系统的构成原理和实现理解自动化系统的构成原理和实现 方法。方法。 2 变电站自动化系统的功能要求变电站自动化系统的功能要求 l实时信息的采集、加工处理与存储；实时信息的采集、加工处理与存储； l将信息远传至调度所或远方集控站，供值班人员对电网和电站的运将信息远传至调度所或远方集控站，供值班人员对电网和电站的运 行状

2、况进行远程监视；行状况进行远程监视； l通过就地显示设备和一定的显示画面反映电站的实时运行工况，供通过就地显示设备和一定的显示画面反映电站的实时运行工况，供 现场运行人员就地监视电网和电站电气设备的运行状况；现场运行人员就地监视电网和电站电气设备的运行状况； l通过历史数据的查询和画面显示功能，回放记录的历史故障信息供通过历史数据的查询和画面显示功能，回放记录的历史故障信息供 保护人员分析事故原因；保护人员分析事故原因； l通过查询和显示自动化系统各组成部分的运行状态信息，为自动化通过查询和显示自动化系统各组成部分的运行状态信息，为自动化 维护人员提供系统维护线索。维护人员提供系统维护线索。

3、3 早期的变电站保护监控系统早期的变电站保护监控系统 CPU 遥信采集模块 遥测采集模块 遥脉采集模块 遥控输出模块 远动通讯模块 RTU 保护 中央信号 远动信号 硬接点 中央信号盘 硬接点 调度 电力载波 信号 测量 脉冲 控制 4 现代的变电站综合自动化系统现代的变电站综合自动化系统 5 变电站自动化系统的构建思路变电站自动化系统的构建思路 现代的变电站自动化系统就是借助于通讯，将站内以微机现代的变电站自动化系统就是借助于通讯，将站内以微机 保护为主的一系列智能设备所提供的信息综合起来构成的保护为主的一系列智能设备所提供的信息综合起来构成的 保护监控一体化保护监控一体化系统。系统。 它是

4、在微机保护得到广泛应用的基础上发展起来的。由于它是在微机保护得到广泛应用的基础上发展起来的。由于 微机保护装置除了能完成强大的保护功能外，还具备强大微机保护装置除了能完成强大的保护功能外，还具备强大 的数据采集和通讯功能，通过通讯手段直接从微机保护装的数据采集和通讯功能，通过通讯手段直接从微机保护装 置里获取信息，不但非常廉价而且信息量很大，有助于大置里获取信息，不但非常廉价而且信息量很大，有助于大 大降低自动化系统的造价，有助于大大提高电站运行的自大降低自动化系统的造价，有助于大大提高电站运行的自 动化水平。动化水平。 6 变变电站自动化系统的关键技术电站自动化系统的关键技术 变电站自动化系

5、统涉及两项关键技术：变电站自动化系统涉及两项关键技术： l通讯技术：通讯技术：以太网通讯技术、现场总线通讯技术、通用通以太网通讯技术、现场总线通讯技术、通用通 讯接口技术（讯接口技术（RS232RS232、RS485)RS485)、远动通讯技术（载波通讯、远动通讯技术（载波通讯、 光纤通讯、网路通讯）、通讯规约。光纤通讯、网路通讯）、通讯规约。 a)a)后台监控技术：后台监控技术：窗口式操作系统（窗口式操作系统（WindowsWindows、UnixUnix）、分）、分 布式数据库管理软件、后台监控系统功能维护软件、后台监布式数据库管理软件、后台监控系统功能维护软件、后台监 控系统实时监控软件

6、。控系统实时监控软件。 7 建立在智能化二次设备基础上自动化系统建立在智能化二次设备基础上自动化系统 8 RCS-9700RCS-9700系统的网络结构和适用对象系统的网络结构和适用对象 RCS-9700RCS-9700变电站自动化系统是以以太网为核变电站自动化系统是以以太网为核 心构架组成的总线结构的自动化系统；心构架组成的总线结构的自动化系统； 主要适用对象为：各种电压等级的变电站、主要适用对象为：各种电压等级的变电站、 发电厂网控系统（发电厂网控系统（NCS)NCS)、发电厂电气监控与、发电厂电气监控与 管理（管理（ECMSECMS）系统。）系统。 9 变电站自动化系统的几个技术问题变电

7、站自动化系统的几个技术问题 自动化系统的信息交换技术自动化系统的信息交换技术 自动化系统的通讯技术自动化系统的通讯技术 自动化系统的时钟同步技术自动化系统的时钟同步技术 自动化系统的连锁控制技术自动化系统的连锁控制技术 数字化变电站技术数字化变电站技术 10 1. RCS97001. RCS9700系统的信息交换原理系统的信息交换原理 11 以太网系统中的客户机以太网系统中的客户机/ /服务器信息交换方式服务器信息交换方式 12 2.2.自动化系统的通讯技术自动化系统的通讯技术 通讯技术是现代电站自动化系统的关键，在电站自动化通讯技术是现代电站自动化系统的关键，在电站自动化 系统的安装、调试和

8、维护过程中，通讯问题解决得好坏，系统的安装、调试和维护过程中，通讯问题解决得好坏， 关系到系统运行的稳定性和可靠性。关系到系统运行的稳定性和可靠性。 下面先介绍一下通讯系统的构成，然后对电站自动化系下面先介绍一下通讯系统的构成，然后对电站自动化系 统中常用的几种通讯接口标准的工作原理、技术特点、统中常用的几种通讯接口标准的工作原理、技术特点、 使用方法等进行介绍和探讨。使用方法等进行介绍和探讨。 13 通讯系统的构成通讯系统的构成 14 通讯规约模型通讯规约模型 15 变电站自动化系统常用通讯规约变电站自动化系统常用通讯规约 远动通讯规约：远动通讯规约：101101规约、规约、104104规约

9、、规约、CDTCDT规约；规约； SCI1801SCI1801规约、规约、4F4F规约。规约。 站内通讯规约：站内通讯规约：103103规约、规约、 6185061850规约。规约。 电度表接入规约：电度表接入规约：IEC102IEC102规约、部颁电度表规约；规约、部颁电度表规约； 企业自定义非标规约。企业自定义非标规约。 智能设备接入规约智能设备接入规约：MODBUSMODBUS规约、企业自定义非标规约。规约、企业自定义非标规约。 16 RS232RS232通讯接口标准通讯接口标准 17 RS232RS232接口在使用中存在的不足及改进措施接口在使用中存在的不足及改进措施 18 RS485

10、RS485通讯接口标准通讯接口标准 19 RS485RS485接口在使用中存在的不足及改进措施接口在使用中存在的不足及改进措施 20 局域网、以太网和局域网、以太网和InternetInternet网网 21 网络交换机的工作原理网络交换机的工作原理 22 由网络交换机构成的现代快速以太网由网络交换机构成的现代快速以太网 23 以太网通讯协议与以太网通讯协议与OSIOSI体系协议体系协议 24 3.3.自动化系统的时钟同步技术自动化系统的时钟同步技术 时钟同步问题的提出：时钟同步问题的提出：解决由分散的智能装置采集的解决由分散的智能装置采集的 遥信变位信号时标的一致性问题，为事故分析提供准遥信

11、变位信号时标的一致性问题，为事故分析提供准 确的信号动作顺序信息。确的信号动作顺序信息。 BWYX-BWYX-不带时标的遥信变位信息（用于实时监控）不带时标的遥信变位信息（用于实时监控） SOE-SOE-带时标的遥信变位信息（用于事故分析）带时标的遥信变位信息（用于事故分析） 规程要求的各装置时钟误差：规程要求的各装置时钟误差：3mS3mS 两种时钟同步方案：两种时钟同步方案： l基于报文对时和秒脉冲对时相结合的时钟同步方案基于报文对时和秒脉冲对时相结合的时钟同步方案 l基于基于IRIG-BIRIG-B码对时的时钟同步方案码对时的时钟同步方案 25 基于报文对时和秒脉冲对时相结合的时钟同步方案

12、基于报文对时和秒脉冲对时相结合的时钟同步方案 通讯报文对时法是比较常见的一种对时方法，但由通讯报文对时法是比较常见的一种对时方法，但由 于对时报文传输的延时和装置响应对时报文的不同于对时报文传输的延时和装置响应对时报文的不同 步，造成对时精度只能做到秒级，毫秒级的对时必步，造成对时精度只能做到秒级，毫秒级的对时必 须通过秒脉冲对时法来解决。须通过秒脉冲对时法来解决。 秒脉冲对时也叫硬件对时，它借助于秒脉冲对时也叫硬件对时，它借助于GPSGPS装置在每个装置在每个 整秒时刻发出的秒脉冲信号的上升沿去中断各装置整秒时刻发出的秒脉冲信号的上升沿去中断各装置 的的CPUCPU进行毫秒计数器同步。进行毫

13、秒计数器同步。 26 秒脉冲对时原理秒脉冲对时原理 27 IRIG-BIRIG-B码对时的原理码对时的原理 GPSGPS将将1 1秒时宽等分秒时宽等分100100份，每份时宽为份，每份时宽为10ms10ms称作一个码元，将称作一个码元，将 日、时、分、秒及秒起始信息通过这日、时、分、秒及秒起始信息通过这100100个码元传到需要对时个码元传到需要对时 的装置上，每秒钟传送一次，装置通过解读这些码元所衔带的的装置上，每秒钟传送一次，装置通过解读这些码元所衔带的 时钟信息，达到时钟同步的目的。时钟信息，达到时钟同步的目的。 每个码元携带一个脉冲，通过脉冲宽度表示不同的信息，每个码元携带一个脉冲，通

14、过脉冲宽度表示不同的信息，2ms2ms 宽度代表二进制数宽度代表二进制数“0 0”， 5ms5ms宽度代表二进制数宽度代表二进制数“1 1”，8 ms8 ms宽宽 度代表度代表“位置识别标志位置识别标志”，每，每1010个码元包含个码元包含1 1个个“位置识别标位置识别标 志志”，连续出现，连续出现2 2个个“位置识别标志位置识别标志”代表代表1 1个整秒的开始，随个整秒的开始，随 后的码元分别表示秒、分、时、日的数值，其中秒后的码元分别表示秒、分、时、日的数值，其中秒7 7位、分位、分7 7位、位、 时时6 6位、日位、日1010位，之后是控制码。位，之后是控制码。 B B码对时信息可通过多

15、种通讯接口进行传送：码对时信息可通过多种通讯接口进行传送：RS232RS232、RS485RS485、 RS422RS422等等。等等。 28 IRIG-BIRIG-B对时码实例对时码实例 29 4.4.自动化系统的连锁控制技术自动化系统的连锁控制技术 在电站自动化系统中，可通过装备五防系统或在电站自动化系统中，可通过装备五防系统或 使用连锁控制技术来防止误操作的发生。使用连锁控制技术来防止误操作的发生。 在在RCS9700RCS9700系统中，可以通过测控装置的系统中，可以通过测控装置的独立的独立的 逻辑闭锁模块逻辑闭锁模块来控制遥控命令的执行，防止遥来控制遥控命令的执行，防止遥 控误操作的

16、发生。控误操作的发生。 连锁逻辑中的条件变量可以是本地的连锁逻辑中的条件变量可以是本地的, ,也可以是也可以是 远方的。远方的。 测控装置运行后，测控装置运行后，联锁逻辑中的远方变量通过联锁逻辑中的远方变量通过 网络进行注册网络进行注册。当远方变量发生变化时，该变。当远方变量发生变化时，该变 量的拥有者根据其注册表中的信息在通信网上量的拥有者根据其注册表中的信息在通信网上 发布信息，保证各测控装置的远方变量得到实发布信息，保证各测控装置的远方变量得到实 时刷新。时刷新。 变量的拥有者还变量的拥有者还定时发送该远方变量定时发送该远方变量，保证输，保证输 入变量状态的正确性。入变量状态的正确性。

17、测控装置根据当地变量和远方变量，计算出逻测控装置根据当地变量和远方变量，计算出逻 辑结果对遥控命令实施闭锁控制。辑结果对遥控命令实施闭锁控制。 30 5.5.数字化变电站技术数字化变电站技术 31 数字化变电站的技术特点数字化变电站的技术特点 用电子式互感器替代传统的电磁式互感器；用电子式互感器替代传统的电磁式互感器； 用智能化开关替代传统的开关；用智能化开关替代传统的开关； 用光缆替代传统的二次电缆；用光缆替代传统的二次电缆； 用网络化的二次设备替代智能化的二次设备；用网络化的二次设备替代智能化的二次设备； 采用覆盖全站的采用覆盖全站的IEC-61850IEC-61850通讯规约。通讯规约。

18、 32 l电流互感器利用空芯线圈及低功率线圈传感被测一次电流。 1) 空芯线圈是一种密绕于非磁性骨架上的螺线管，如图所示。它不含铁芯，具有很好的线性度，它 的输出信号e与被测电流i有如下关系： 2) 低功率线圈（LPCT）的工作原理与常规CT的原理相同，只是LPCT的输出功率要求很小，因此其铁 芯截面就较小。 有源电子式电流互感器原理有源电子式电流互感器原理 电流到电压的转换器。 Rsh是LPCT的内装元件 P1 Ip S1 RbUsRshNsNp S2 P2 p s sh R sRp p s p shs 1 N N R K UKI I N N RU 而 和 33 l电压互感器利用电容分压器测量电压。 lC1为高压电容，C2为低压电容。利用电子电路对电压传感器的输出信号进行积分变换便可求得 被测电压。 l为提高电压测量的精度，改善电压测量的暂态特性，在电容分压器的输出端并一精密小电阻。 有源电子式电压互感器原理有源电子式电压互感器原理 34 AISAIS结构的有源电子式互感器结构的有源电子式互感器 35 无源电流式互感器的原理无源电流式互感器的原理Farad