電力監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計論文</b></p><p>　　題　　目：　電力監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用 </p><p>　　系 部： 電力工程系 </p><p>　　專　　業(yè)： 農(nóng)村電氣化技術(shù) </p><p>　　年　　級：　 2009級(三年專)

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名：　 </p><p>　　學(xué)　　號：　 </p><p>　　指導(dǎo)教師：　 </p><p><b>　　2011年12月</b></p><p>　　電

3、力監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用</p><p>　　摘要：本文對變配電站的計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)的構(gòu)成、內(nèi)容及特點進(jìn)行了敘述，并結(jié)合工程事例再現(xiàn)了實時檢測、遠(yuǎn)程控制、事故報警及故障分析等功能的實現(xiàn)。 關(guān)鍵詞：遙測 遙信 遙控.</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言..………………………………………………………………………………

4、…………………………………....1</p><p>　　1系統(tǒng)構(gòu)成..………………………………………………………………………………………………………..2</p><p>　　2系統(tǒng)內(nèi)容……………………………………………………………………………………………………..…..3</p><p>　　2.1變配電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分…………………………………………

5、………….3</p><p>　　2.1.1系統(tǒng)構(gòu)成………………………………………………………………………………………………..3</p><p>　　2.1.2通訊管理機………………………………………………………………………………………….....3</p><p>　　2.1.3LED顯示屏…………………………………………………………………………….………………

6、..3</p><p>　　2.1.4微機保護(hù)裝置………………………………………………………………………….…………….3</p><p>　　2.1.5電力綜合儀表………………………………………………………………………………………..4</p><p>　　2.2變配電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分…………………………………………………….6</p>&

7、lt;p>　　2.2.1監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能要求……………………………………………………………………..6</p><p>　　2.2.2監(jiān)控系統(tǒng)基本功能………………………………………………………………………………..6</p><p>　　3.系統(tǒng)特點…………………………………………………………………………………………………………,,..9</p><p>　

8、　4目前監(jiān)控系統(tǒng)中普遍從在的問題…………………………………………………………………..…10</p><p>　　4.1.實時數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用上的不足…………………………………………………………………10</p><p>　　4.2在設(shè)計上存在的不足……………………………………………………………………………..…10</p><p>　　5.工程實例………………………

9、…………………………………………………………………………………....11</p><p>　　5.1工程概況…………………………………………………………………………………………..……11.</p><p>　　5.2工程方案…………………………………………………………………..……………………………11</p><p>　　5.2.1高壓部分…………………………

10、…………… ………………………………..………………….11</p><p>　　5.2.2變壓器監(jiān)控部分………………………………………………………………..………………11</p><p>　　5.2.3低壓部分……………………………………………………………………………………….…….12</p><p>　　5.3功能顯示…………………………………… ……………

11、…………………………………………....13</p><p>　　6.結(jié)論…………………………………………………………………………………………………………………14</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………………………….……15</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………

12、……………………………….……16</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　變配電站是電力系統(tǒng)組成的一個重要環(huán)節(jié)，是電力網(wǎng)中線路的重要連接部分，其作用是變換電壓、匯集和分配電能。變配電站能否正常運行關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全，因此對變電站進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)具有十分重要的意義。</p><p>　　變配電站計算機監(jiān)控技術(shù)是利用現(xiàn)

13、代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電力設(shè)備相結(jié)合，將配電網(wǎng)在正常及事故情況下的監(jiān)測、控制、計量和供電部門的工作管理有機地融合在一起。改進(jìn)供電質(zhì)量，力求供電最為安全、可靠、方便、靈活，經(jīng)濟(jì)性好，變配電管理更為有效，從而改善供電質(zhì)量，提高服務(wù)水平，減少運行費用。</p><p><b>　　1系統(tǒng)構(gòu)成</b></p><p>　　變配電計算機監(jiān)控系統(tǒng)由帶有通訊接口的

14、采集控制模塊：多功能電力綜合儀表、開關(guān)量采集模塊、電流量采集模塊、模擬量采集模塊、繼電器控制輸出模塊、現(xiàn)場管理機、24V直流電源以及中央管理機等組成。中央管理機是本系統(tǒng)的集中管理中心。一般安置在有人值班的總值班室內(nèi)，用于整個變配電系統(tǒng)的實時狀態(tài)顯示、參數(shù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、歷史記錄、故障報警、控制、報表打印等。其典型的系統(tǒng)</p><p><b>　　圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖</b></p>

15、;<p><b>　　2系統(tǒng)內(nèi)容</b></p><p>　　2.1變配電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分　　2.1.1系統(tǒng)組成</p><p>　　A高壓微機保護(hù)單元（組屏或安裝在開關(guān)柜上）</p><p>　　B低壓微機監(jiān)控單元（安裝在開關(guān)柜上</p><p>　　C通訊管理機（放在值班室，無人值班時可放在

16、動力調(diào)度室）</p><p>　　D LED顯示屏（放在值班室或調(diào)度室）。</p><p>　　E上位機（與工廠計算機或電力部門調(diào)度聯(lián)網(wǎng)）。</p><p>　　F通信電纜設(shè)計（包括管理計算機與上位機）。</p><p><b>　　G電力綜合儀表</b></p><p>　　2.1.2通訊管理機

17、</p><p>　　通訊管理機也稱作DPU或網(wǎng)關(guān)。其具有多個下行通訊接口及一個或者多個上行網(wǎng)絡(luò)接口，相當(dāng)于前置機即監(jiān)控計算機，用于將一個變電站內(nèi)站有的智能監(jiān)控/保護(hù)裝置的通訊數(shù)據(jù)整理匯總后，實施上送上級主站系統(tǒng)（監(jiān)控中心后臺機和DCS），完成遙信、遙測功能。另一方面接收后臺機或DCS下達(dá)的命令，并轉(zhuǎn)發(fā)給變電站內(nèi)的智能系列單元，完成對廠站內(nèi)各開關(guān)設(shè)備的分、合閘遠(yuǎn)方控制或裝置的參數(shù)整定，實現(xiàn)遙控和遙調(diào)功能。同時還應(yīng)

18、該配備多個串行接口即便于廠站內(nèi)的其它智能設(shè)備進(jìn)行通訊。</p><p>　　2.1.3LED顯示屏</p><p>　　LED顯示屏（LEDdisplay,LED Screen）：又叫電子顯示屏或者飄字屏幕。是由LED點陣和led pc 面板組成，通過紅色，藍(lán)色，綠色LED燈的亮滅來顯示文字、圖片、動畫、視頻，內(nèi)容可以隨時更換，各部分組件都是模塊化結(jié)構(gòu)的顯示器件。</p>&

19、lt;p>　　2.1.4微機保護(hù)裝置</p><p>　　微機保護(hù)是用微型計算機構(gòu)成的繼電保護(hù)，是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的發(fā)展方向（現(xiàn)已基本實現(xiàn)，尚需發(fā)展），它具有高可靠性，高選擇性，高靈敏度。微機保護(hù)裝置硬件包括微處理器（單片機）為核心，配以輸入、輸出通道，人機接口和通訊接口等.該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電力、石化、礦山冶煉、鐵路以及民用建筑等。</p><p><b>　?。?）原理&

20、lt;/b></p><p>　　微機保護(hù)裝置的數(shù)字核心一般由CPU、存儲器、定時器/計數(shù)器、Watchdog等組成。目前數(shù)字核心的主流為嵌入式微控制器（MCU），即通常站說的單片機;輸入輸出通道包括模擬量輸入通道（模擬量輸入變換回路（將CT、PT站測量的量轉(zhuǎn)換成更低的適合內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換的電壓量，±2.5V、±5V或±10V）、低通濾波器及采樣、A/D轉(zhuǎn)換）和數(shù)字量輸入輸出通道

21、（人機接口和各種告警信號、跳閘信號及電度脈沖等）。</p><p><b>　?。?）輔助功能： </b></p><p>　　a、帶操控回路，防跳功能：防跳功能是通過軟、硬件相結(jié)合方法實現(xiàn)的，站以防跳功能可通過軟件投退，并且與斷路器防跳同時使用時沒有沖突，在同時使用防跳功能時，微機保護(hù)裝置防跳功能優(yōu)先動作，若微機保護(hù)裝置防跳功能失效時，再由斷路器防跳功能動作。防跳功

22、能的另一特點是交直兩用。 </p><p>　　b、故障跳閘閉鎖合閘回路功能，該功能可以通過軟件投退：當(dāng)該功能投入后，只要裝置發(fā)出故障跳閘指令，裝置同時閉鎖合閘回路，只有工作人員在排除故障后，按裝置面板上“reset”健，斷路器才能重新合閘，有效避免了斷路器被誤合在故障上。 </p><p>　　c、具有失壓跳閘閉鎖合閘回路功能，該功能可以通過軟件投退：當(dāng)該功能投入后，裝置因一次電壓消失發(fā)

23、出失壓跳閘指令，同時閉鎖合閘回路，一次電壓沒有恢復(fù)的情況下，斷路器合不了閘。該功能非常適用于如下場合：供電局為了避免在送電時因變壓器涌流過大而合不上閘，可以要求用戶增加這一功能；電動機保護(hù)失壓跳閘后，該功能可避免用戶在一次失壓情況下再誤合閘，造成一次突然來電引起設(shè)備自行運轉(zhuǎn)傷及人身。</p><p>　　2.1.5電力綜合儀表</p><p>　　對35kV以下的高壓中心配電站主進(jìn)、出線、

24、母聯(lián)可采用電力綜合儀表來實現(xiàn)遙測、遙信、遙控功能。該儀表與CT、PT直接相連，采集高精度交流信號，經(jīng)過離散數(shù)學(xué)計算，即可測量出各個回路電量參數(shù)(測量精度為0.5％)，該儀表具有八路開關(guān)量輸入，四路繼電器輸出，同時帶有自檢功能，可與綜合繼電保護(hù)裝置配合使用。　?。?）將CT、PT直接接入電力綜合儀表測量回路中，即可測量出該回路的電量參數(shù)。實現(xiàn)該回路的“遙測”；　　（2）該儀表的八路開關(guān)量輸人分別采集該柜中斷路器的分合閘狀態(tài)、手車工作位

25、置、電機儲能狀態(tài)以及接地刀閘位置，同時對綜合繼電保護(hù)裝置中的故障跳閘信號和內(nèi)部故障進(jìn)行采集、分析，給予報警，并顯示該回路的故障類型。實現(xiàn)該回路的“遙信”； 　　（3）該儀表的繼電器輸出分別接至斷路器的分、合閘線圈上，實現(xiàn)斷路器的遠(yuǎn)程控制，即斷路器的“遙控”?！　≡?.4kV低壓主進(jìn)、母聯(lián)同樣采用電力綜合儀表來實現(xiàn)“三遙”功能。該儀表與CT、母線直接相連，采集高精度交流信號，測量該回路的實際電量，實現(xiàn)遙測，同時對主進(jìn)、母聯(lián)開關(guān)的斷路器

26、合、分閘狀態(tài)，框架式開關(guān)的位置以及故障報警等開關(guān)量實現(xiàn)遙信，并對斷路器實現(xiàn)遠(yuǎn)程</p><p>　　2.2 變配電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分　　變配電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)站安裝的監(jiān)控軟件是基于Windows環(huán)境下的電力系統(tǒng)專用組態(tài)軟件，能夠運行在Microsoft Windows2000、NT、XP平臺上。給用戶提供的是全中文界面，簡潔的畫面設(shè)計、靈活的組態(tài)方式，高性能DDE驅(qū)動程序，支持諸多工控產(chǎn)品，并遵循開放式

27、數(shù)據(jù)庫聯(lián)接(ODBC)標(biāo)準(zhǔn)。允許通過第三方，如Microsoft Access，SQL Server等訪問本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。　　2.2.1監(jiān)控系統(tǒng)的的基本功能要求：　　微機的監(jiān)控系統(tǒng)是用戶掌握和控制設(shè)備運行狀況的主要途徑，特別是保護(hù)設(shè)備的可靠性的提高已經(jīng)簡化了人機接口和就地控制的功能，站以更應(yīng)具有性能安全可靠、運行穩(wěn)定、功能完善、人機界面友好、便以擴展、擴容、修改和增加新的功能、接口簡單，重新安裝和運行維護(hù)方便，最好能是各設(shè)備廠家可以統(tǒng)

28、一使用的適用于不同通訊方式的監(jiān)控系統(tǒng)?！　?.2.2 監(jiān)控系統(tǒng)基本功能　　（1）顯示功能 　A、顯示變配電站實際開關(guān)柜體圖、一次系統(tǒng)圖，并在一次系統(tǒng)圖上顯示各開關(guān)的分、合狀態(tài)；　　B、顯示各配電回路的三相電流、三相電壓、有功功率、無</p><p><b>　　3、系統(tǒng)特點</b></p><p>　　3.1 變配電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的末端數(shù)據(jù)采集與控制單元

29、直接安裝于開關(guān)柜內(nèi)，采用交流采樣直接從電流互感器或電壓互感器取交流0-5A電流信號或交流100V電壓信號(380／220V低壓系統(tǒng)直接取交流220V或380V電壓信號)，不再需要各種電量變送器，開關(guān)柜上各種測量儀表可以取消，外部電纜只有一根通信電纜 。供電電源電纜，設(shè)計與施工簡單。3.2 雖然智能化開關(guān)和智能開關(guān)柜本身已經(jīng)具備監(jiān)控功能，只要設(shè)計一根通信電纜引至值班室中央管理機，就可以實現(xiàn)集中監(jiān)測與遠(yuǎn)方調(diào)度。但由于各廠家的通訊協(xié)議不統(tǒng)一

30、，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)較困難，開關(guān)柜內(nèi)的繼電保護(hù)、信號與控制回路仍保留。因此，如何統(tǒng)一通訊協(xié)議，是系統(tǒng)未來發(fā)展方向，這樣系統(tǒng)將更加簡單。3.3 變配電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)對高次諧波的監(jiān)控、記錄和保護(hù)有待于完善。3.4 應(yīng)用新技術(shù)，二次控制元件無觸點集成模塊化，提高了設(shè)備運行可靠性，減少了設(shè)備維修工作。3.5 變電站負(fù)荷調(diào)整、電壓調(diào)節(jié)及電量報表等工作都由調(diào)度直接完成，改變了過去那種調(diào)度下令，變電運行人員接令執(zhí)行操作的繁瑣環(huán)節(jié)，降低了變電站運行誤操作

31、事故的發(fā)生。3.6 調(diào)度可直接監(jiān)視變電設(shè)備運行情況，發(fā)生故障能及</p><p>　　4、目前監(jiān)控系統(tǒng)運行中普遍存在的問題　</p><p>　　4.1實時數(shù)據(jù)的采集和應(yīng)用上的不足?！　崟r數(shù)據(jù)的采集是關(guān)系到能否安全正常運行的基礎(chǔ)，后臺監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該具備將站有設(shè)備運行監(jiān)視的模擬量如電流、電壓、頻率、溫度、開關(guān)刀閘位置、開關(guān)儲能信號、裝置運行信號、有功和無功電度量。首先普遍的監(jiān)控軟件均具有

32、小的數(shù)據(jù)量時不顯示或不正常顯示。特別是有的軟件修改單位都不是很方便。潮流方向不易更改等。溫度的接口存在技術(shù)上處理的難點，基本上不能正確顯示主變的溫度。其次就是在應(yīng)用上存在很多缺點，如各種采集量均沒有越限報警變壓器滿載時便不能設(shè)定告警，如同常規(guī)變電站一樣。電壓偏低時不能提示唯有接地時由保護(hù)裝置提供報警信號，而不能利用電腦也分析直觀表示是哪相接地，而電壓回路斷線也同樣不能由監(jiān)控軟件來提供告警信號和分析。4.2在設(shè)計上存在的不足?！?.2

33、.1廠家生產(chǎn)的通訊規(guī)約的不同，造成了監(jiān)控軟件適應(yīng)性不強?！?.2.2由于廠家自身的能力問題，開發(fā)的軟件穩(wěn)定性和可靠性差。造成系統(tǒng)死機，軟件崩潰，系統(tǒng)文件丟失，造成我們還要維護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)?！?.2.3由于監(jiān)控系統(tǒng)使用的通訊方式和對事件的記錄方式的不同，通訊時間顯得尤為重要，站以要求監(jiān)控系統(tǒng)的的快速響應(yīng)方面有更高的要</p><p><b>　　5、工程實例</b></p>&l

34、t;p><b>　　5．1項目概況</b></p><p>　　某綜合樓工程為高檔建筑群，屬于一級負(fù)荷，采用雙回路10KV進(jìn)線，單母線分段運行方式，當(dāng)一路電源進(jìn)線發(fā)生故障時，母聯(lián)手動閉合。該綜合樓工程變配電站由14臺高壓柜、6臺變壓器、48臺低壓柜、1臺中央信號屏和1臺直流屏組成。</p><p><b>　　5．2工程方案</b><

35、/p><p>　　中央管理機(監(jiān)控工程師站主機)位于變配電站值班室，內(nèi)有工控機、顯示器、打印機、鍵盤UPS電源、報警設(shè)備等。電力工程師可查找高、低壓柜每一回路的數(shù)據(jù)、故障類型以及開關(guān)狀態(tài)同時可針對顯示的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、分析，并以打印。電力工程師可直接通過鍵盤和鼠標(biāo)下趔各種操作命令。</p><p><b>　　5．2．1高壓部分</b></p><p

36、>　　高壓柜監(jiān)控結(jié)構(gòu)示意圖如圖2站示。</p><p>　　圖2高壓柜監(jiān)控結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　5．2．2變壓器監(jiān)控部分</p><p>　　采用模擬量輸入模塊采集變壓器的溫度(需有4~20mA或者1~5V溫度信號輸出)</p><p>　　采用開關(guān)量輸入模塊分別采集變壓器的岡機運行狀態(tài)、高溫報警信號以及超高溫跳閘信號。監(jiān)控系

37、統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示</p><p>　　圖3監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　5．2．3低壓部分：</p><p>　?。?）低壓主進(jìn)線、母聯(lián)之間的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。</p><p>　?。?）低壓配電出線回路監(jiān)控采用模塊集中組屏方式。結(jié)構(gòu)示意圖如圖5站示</p><p>　　圖4低壓主進(jìn)線、母聯(lián)

38、監(jiān)控示意圖</p><p>　　圖5低壓出線回路監(jiān)控示意圖</p><p><b>　　5．3功能實現(xiàn)</b></p><p><b>　　5．3．1顯示功能</b></p><p><b>　　5．3．2報警功能</b></p><p><b&g

39、t;　　5．3．3控制功能</b></p><p>　　5．3．4統(tǒng)計和打印功能</p><p><b>　　5．3．5歷史記錄</b></p><p>　　6、結(jié)論　　　 變配電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，促進(jìn)了無人值班變電站的實現(xiàn)，可以利用遠(yuǎn)動技術(shù)使電網(wǎng)調(diào)度迅速而準(zhǔn)確地獲得變電站運行的實時信息，完整地掌握變電站的實時運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)

40、變電站運行的故障并做出相應(yīng)的決策和處理，同時可以使值班管理人員根據(jù)變配電系統(tǒng)的運行情況進(jìn)行負(fù)荷分析、合理調(diào)度、遠(yuǎn)控合分閘、躲峰填谷，把握安全控制、事故處理的主動性，減少和避免誤操作、誤判斷，縮短事故停電時間，實現(xiàn)對變配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化運行管理。</p><p>　　總之，變配電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)具有可靠性高、抗干擾能力強、實時性好及維護(hù)簡單等特點。隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，變配電站的計算機化進(jìn)程越來越快，變配電站計算

41、機監(jiān)控及無人值守已成為當(dāng)今電氣自動化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢其發(fā)展勢頭方興未艾。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 郭秀才 楊世興,監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)原理及應(yīng)用 中國電力出版社,2010年09月01日</p><p>　　[2] 朱松林,變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)及其應(yīng)用中國電力出版2008年6月 </p&

42、gt;<p>　　[3] 張永健，電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動化，中國電力出版社，2007年2月</p><p>　　[4]陳川佳，現(xiàn)代電力系統(tǒng)計算機監(jiān)控與遠(yuǎn)程控制技術(shù)實用手冊，當(dāng)代中國音像出版社2005年3月</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本人的畢業(yè)論文是在我的導(dǎo)師xx師傅的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他們

43、嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到論文的最終完成，他們都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹(jǐn)向xx師傅致以誠摯的謝意和崇高的敬意。</p><p>　　在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學(xué)生活的每個可愛的同學(xué)們和尊敬的老師們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。</p><p>　　在論文即