综合自动化系统课件

电力系统微机保护西南交通大学电气工程学院1电力系统微机保护西南交通大学电气工程学院1第七章综合自动化系统主要内容◆综合自动化系统发展概况◆综合自动化系统的构成◆综合自动化系统的主要功能◆综合自动化系统的应用模式◆所内通信2第七章综合自动化系统主要内容2一、自动化系统的发展概况⒈发展概况⑴分立元件的自动化装置阶段◆20世纪70年代以前◆主要采用模拟电路，由晶体管等分立元件组成◆各装置独立运行，互不相干◆缺乏智能性，没有故障自诊断能力⑵智能自动装置阶段◆微机保护装置、微机远动装置◆具有故障自诊断能力◆独立运行，不能资源共享⑶综合自动化系统阶段①综合自动化系统的定义◆二次系统的功能进行组合与优化设计◆自动监视、自动测量、自动控制和保护◆与调度系统通信3一、自动化系统的发展概况3②国外发展概况◆始于20世纪70年代日本的SDCS-1系统；西门子的LSA678系统；ABB的SCS100系统（中低压）、SCS200系统（高压）◆最新进展（基于IEC61850）主要特点：半数字化ABB的MicroSCADAPro变电站自动化系统（SYS600）间隔层：IED670系列智能化微机保护及控制装置 西门子的SICAMPAS系统间隔层：SIPROTEC系列间隔控制单元③国内发展概况◆以RTU为基础的变电站自动化系统4②国外发展概况③国内发展概况4◆集中式变电站自动化系统⒉传统自动化系统的缺陷组成：继电保护+RTU的模式

◆安全性、可靠性不高◆占地面积大，增加了投资◆维护工作量大，设备可靠性差⒊综合自动系统的发展趋势基于IEC61850的全数字化综合自动化系统，主要特点：◆100M工业以太网◆智能化的一次设备◆网络化的二次设备◆集成保护系统5◆集中式变电站自动化系统⒉传统自动化系统的缺陷5二、综合自动化系统的构成⒈系统构成

6二、综合自动化系统的构成6⑴变电所层①当地监控单元 ◆当地监控功能 ◆系统维护功能 ◆实时及报表打印功能②远动通信单元⑵间隔层①牵引主变压器单元 ◆保护功能 ◆测量功能 ◆控制功能 ◆故障录波和负荷录波功能 ◆备用电源自投功能②馈线单元 ◆保护功能 ◆测量功能 ◆控制功能 ◆故障录波和负荷录波功能 ◆故障测距功能③并补单元◆保护功能◆测量功能◆控制功能◆故障录波和负荷录波功能7⑴变电所层③并补单元7⒉综合自动化系统的特点

◆功能综合化◆分层分布化结构◆操作监视屏幕化◆运行管理智能化◆通信手段多元化◆测量显示数字化⒊综合自动化系统的优点与传统的微机保护+RTU自动化系统相比，综合自动化系统具有如下优点：◆提高牵引变电所的安全、可靠运行水平◆提高牵引供电系统的运行管理水平◆降低造价，减少总投资◆促进无人值班变电所管理模式的实行8⒉综合自动化系统的特点8三、综合自动化系统的主要功能⒈监控子系统

◆数据采集功能 ◆事件顺序记录功能 ◆故障记录、故障录波和测距功能 ◆操作控制功能 ◆安全监视功能⒉继电保护子系统

◆故障记录功能 ◆统一时钟对时功能 ◆存储多套整定值 ◆当地、远方修改整定值 ◆故障自诊断、自闭锁和自恢复功能⒊通信子系统 ◆所内通信功能 ◆与调度端通信功能9三、综合自动化系统的主要功能9四、综合自动化系统的应用模式⒈分散式无人值守模式

◆视频监控单元◆自动灭火单元◆分散式保护测控单元◆当地监控单元10四、综合自动化系统的应用模式10⒉集中式有人值班模式◆集中式保护测控单元◆当地监控单元◆中央信号 ◆显示表计11⒉集中式有人值班模式11⒊集中式无人值守模式◆视频监控单元◆自动灭火单元◆集中式保护测控单元◆当地监控单元12⒊集中式无人值守模式12六、所内通信⒈LON现场总线⑴主要特点◆支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等多种通信介质

◆网络协议LonTalk提供了一个固化在芯片内的网络操作系统处理全部的通信任务，提供给用户的是一个简单的网络应用接口，一帧最大数据228个◆LonTalk寻址体系由域、子网、节点三级构成，节点还可编成组。采用域/子网/组/节点的编址方式，组网方式灵活一个域的最大节点数＝255（子网数）x127（节点数）=3238513六、所内通信⒈LON现场总线13⑵光纤双环自愈LON现场总线网络①远动管理机◆收集间隔层装置的信息，并上送调度系统；◆转发调度系统的控制命令等②MIS管理机主要功能：收集间隔层装置的信息，将这些信息实时上送到牵引供电运营管理系统③通信管理机◆采用双机热备的方式进行工作◆收集间隔层信息并上送到变电站层◆将变电站层的命令发送到间隔层装置④间隔层采用光纤双环自愈环网，某一节点的损坏不会影响其他节点的通信，同时相邻节点会给出报警信息14⑵光纤双环自愈LON现场总线网络①远动管理机③通信管理机④⒉CAN总线⑴主要特点◆CAN总线为多主工作方式任一节点可在任意时刻主动向其他节点发送信息。它采用总线仲裁技术，当网络出现冲突时，优先级高的节点可继续传输数据，优先级低的节点则主动停止传输，从而避免了总线冲突。◆CAN总线的信号传输采用短帧结构每帧有效字节数为8个，传输时间短，受干扰的概率低，当节点严重错误时，具有自动关闭的功能以切断该节点和总线的联系，使总线上其他节点的通信不受影响，具有较强的抗干扰能力。存在的问题是对大容量的综合自动化监控信息，必须进行多包传输才能完成◆CAN总线上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个。15⒉CAN总线⑴主要特点15⑵CAN总线网络16⑵CAN总线网络16⒊工业以太网⑴光纤双环自愈以太网系统结构①保护、测控装置的以太网通信速率为10M，在光纤环网上的速度为100M，远远大于LonWorks总线的1.25M的速度。②现场总线通信网络采用的是IEC60870-5-103规约的查询方式进行通信，而以太网通信网络采用IEC60870-104规约的主动上送方式，采用TCP协议保证传输的可靠性。17⒊工业以太网⑴光纤双环自愈以太网系统结构①保护、测控装置⑵星型以太网系统结构

18⑵星型以太网系统结构18⒋综合自动化系统中的通信协议⑴间隔层：通信管理机和保护测控装置◆使用103协议，按照查询方式⑵变电站层：通信管理机和监控系统◆TCP方式，使用104协议，主动上送◆UDP方式，按照101查询方式⑶远动通信：变电所和调度端◆将103协议数据转换为101协议数据◆数据过滤，调度端不需要所有综自数据⑷智能设备通信：其他厂家设备接入综自系统◆采用标准或自定义协议19⒋综合自动化系统中的通信协议⑴间隔层：通信管理机和保护测控电力系统微机保护西南交通大学电气工程学院20电力系统微机保护西南交通大学电气工程学院1第七章综合自动化系统主要内容◆综合自动化系统发展概况◆综合自动化系统的构成◆综合自动化系统的主要功能◆综合自动化系统的应用模式◆所内通信21第七章综合自动化系统主要内容2一、自动化系统的发展概况⒈发展概况⑴分立元件的自动化装置阶段◆20世纪70年代以前◆主要采用模拟电路，由晶体管等分立元件组成◆各装置独立运行，互不相干◆缺乏智能性，没有故障自诊断能力⑵智能自动装置阶段◆微机保护装置、微机远动装置◆具有故障自诊断能力◆独立运行，不能资源共享⑶综合自动化系统阶段①综合自动化系统的定义◆二次系统的功能进行组合与优化设计◆自动监视、自动测量、自动控制和保护◆与调度系统通信22一、自动化系统的发展概况3②国外发展概况◆始于20世纪70年代日本的SDCS-1系统；西门子的LSA678系统；ABB的SCS100系统（中低压）、SCS200系统（高压）◆最新进展（基于IEC61850）主要特点：半数字化ABB的MicroSCADAPro变电站自动化系统（SYS600）间隔层：IED670系列智能化微机保护及控制装置 西门子的SICAMPAS系统间隔层：SIPROTEC系列间隔控制单元③国内发展概况◆以RTU为基础的变电站自动化系统23②国外发展概况③国内发展概况4◆集中式变电站自动化系统⒉传统自动化系统的缺陷组成：继电保护+RTU的模式

◆安全性、可靠性不高◆占地面积大，增加了投资◆维护工作量大，设备可靠性差⒊综合自动系统的发展趋势基于IEC61850的全数字化综合自动化系统，主要特点：◆100M工业以太网◆智能化的一次设备◆网络化的二次设备◆集成保护系统24◆集中式变电站自动化系统⒉传统自动化系统的缺陷5二、综合自动化系统的构成⒈系统构成

25二、综合自动化系统的构成6⑴变电所层①当地监控单元 ◆当地监控功能 ◆系统维护功能 ◆实时及报表打印功能②远动通信单元⑵间隔层①牵引主变压器单元 ◆保护功能 ◆测量功能 ◆控制功能 ◆故障录波和负荷录波功能 ◆备用电源自投功能②馈线单元 ◆保护功能 ◆测量功能 ◆控制功能 ◆故障录波和负荷录波功能 ◆故障测距功能③并补单元◆保护功能◆测量功能◆控制功能◆故障录波和负荷录波功能26⑴变电所层③并补单元7⒉综合自动化系统的特点

◆功能综合化◆分层分布化结构◆操作监视屏幕化◆运行管理智能化◆通信手段多元化◆测量显示数字化⒊综合自动化系统的优点与传统的微机保护+RTU自动化系统相比，综合自动化系统具有如下优点：◆提高牵引变电所的安全、可靠运行水平◆提高牵引供电系统的运行管理水平◆降低造价，减少总投资◆促进无人值班变电所管理模式的实行27⒉综合自动化系统的特点8三、综合自动化系统的主要功能⒈监控子系统

◆数据采集功能 ◆事件顺序记录功能 ◆故障记录、故障录波和测距功能 ◆操作控制功能 ◆安全监视功能⒉继电保护子系统

◆故障记录功能 ◆统一时钟对时功能 ◆存储多套整定值 ◆当地、远方修改整定值 ◆故障自诊断、自闭锁和自恢复功能⒊通信子系统 ◆所内通信功能 ◆与调度端通信功能28三、综合自动化系统的主要功能9四、综合自动化系统的应用模式⒈分散式无人值守模式

◆视频监控单元◆自动灭火单元◆分散式保护测控单元◆当地监控单元29四、综合自动化系统的应用模式10⒉集中式有人值班模式◆集中式保护测控单元◆当地监控单元◆中央信号 ◆显示表计30⒉集中式有人值班模式11⒊集中式无人值守模式◆视频监控单元◆自动灭火单元◆集中式保护测控单元◆当地监控单元31⒊集中式无人值守模式12六、所内通信⒈LON现场总线⑴主要特点◆支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等多种通信介质

◆网络协议LonTalk提供了一个固化在芯片内的网络操作系统处理全部的通信任务，提供给用户的是一个简单的网络应用接口，一帧最大数据228个◆LonTalk寻址体系由域、子网、节点三级构成，节点还可编成组。采用域/子网/组/节点的编址方式，组网方式灵活一个域的最大节点数＝255（子网数）x127（节点数）=3238532六、所内通信⒈LON现场总线13⑵光纤双环自愈LON现场总线网络①远动管理机◆收集间隔层装置的信息，并上送调度系统；◆转发调度系统的控制命令等②MIS管理机主要功能：收集间隔层装置的信息，将这些信息实时上送到牵引供电运营管理系统③通信管理机◆采用双机热备的方式进行工作◆收集间隔层信息并上送到变电站层◆将变电站层的命令发送到间隔层装置④间隔层采用光纤双环自愈环网，某一节点的损坏不会影响其他节点的通信，同时相邻节点会给出报警信息33⑵光纤双环自愈LON现场总线网络①远动管理机③通信管理机④⒉CAN总线⑴主要特点◆CAN总线为多主工作方式任一节点可在任意时刻主动向其他节点发送信息。它采用总线仲裁技术，当网络出现冲突时，优先级高的节点可继续传输数据，优先级低的节点则主动停止传输，从而避免了总线冲突。◆CAN总线的信号传输采用短帧结构每帧有效字节数为8个，传输时间短，受干扰的概率低，当节点严重错误时，具有自动关闭的功能以切断该节点和总线的联系，