電力監(jiān)控系統(tǒng)構成及應用畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設計論文</b></p><p>　　題　　目：　電力監(jiān)控系統(tǒng)構成及應用 </p><p>　　系 部： 電力工程系 </p><p>　　?！　I(yè)： 農村電氣化技術 </p><p>　　年　　級：　 2009級(三年專)

2、 </p><p>　　學生姓名：　 </p><p>　　學　　號：　 </p><p>　　指導教師：　 </p><p><b>　　2011年12月</b></p><p>　　電

3、力監(jiān)控系統(tǒng)構成及應用</p><p>　　摘要：本文對變配電站的計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)的構成、內容及特點進行了敘述，并結合工程事例再現(xiàn)了實時檢測、遠程控制、事故報警及故障分析等功能的實現(xiàn)。 關鍵詞：遙測 遙信 遙控.</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言..………………………………………………………………………………

4、…………………………………....1</p><p>　　1系統(tǒng)構成..………………………………………………………………………………………………………..2</p><p>　　2系統(tǒng)內容……………………………………………………………………………………………………..…..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)采集和應用上的不足…………………………………………………………………10</p><p>　　4.2在設計上存在的不足……………………………………………………………………………..…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.結論…………………………………………………………………………………………………………………14</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………………………………….……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系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全，因此對變電站進行監(jiān)控和保護具有十分重要的意義。</p><p>　　變配電站計算機監(jiān)控技術是利用現(xiàn)

13、代電子技術、通信技術、計算機及網(wǎng)絡技術與電力設備相結合，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。改進供電質量，力求供電最為安全、可靠、方便、靈活，經濟性好，變配電管理更為有效，從而改善供電質量，提高服務水平，減少運行費用。</p><p><b>　　1系統(tǒng)構成</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，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)結構示意圖</b></p>

15、;<p><b>　　2系統(tǒng)內容</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高壓微機保護單元（組屏或安裝在開關柜上）</p><p>　　B低壓微機監(jiān)控單元（安裝在開關柜上</p><p>　　C通訊管理機（放在值班室，無人值班時可放在

16、動力調度室）</p><p>　　D LED顯示屏（放在值班室或調度室）。</p><p>　　E上位機（與工廠計算機或電力部門調度聯(lián)網(wǎng)）。</p><p>　　F通信電纜設計（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。其具有多個下行通訊接口及一個或者多個上行網(wǎng)絡接口，相當于前置機即監(jiān)控計算機，用于將一個變電站內站有的智能監(jiān)控/保護裝置的通訊數(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下達的命令，并轉發(fā)給變電站內的智能系列單元，完成對廠站內各開關設備的分、合閘遠方控制或裝置的參數(shù)整定，實現(xiàn)遙控和遙調功能。同時還應

18、該配備多個串行接口即便于廠站內的其它智能設備進行通訊。</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，藍色，綠色LED燈的亮滅來顯示文字、圖片、動畫、視頻，內容可以隨時更換，各部分組件都是模塊化結構的顯示器件。</p>&

19、lt;p>　　2.1.4微機保護裝置</p><p>　　微機保護是用微型計算機構成的繼電保護，是電力系統(tǒng)繼電保護的發(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站測量的量轉換成更低的適合內部A/D轉換的電壓量，±2.5V、±5V或±10V）、低通濾波器及采樣、A/D轉換）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，微機保護裝置防跳功能優(yōu)先動作，若微機保護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備自行運轉傷及人身。</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、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，經過離散數(shù)學計算，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裝置中的故障跳閘信號和內部故障進行采集、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”； 　?。?）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)斷路器的遠程控制，即斷路器的“遙控”。　　在0.4kV低壓主進、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、母聯(lián)開關的斷路器

26、合、分閘狀態(tài)，框架式開關的位置以及故障報警等開關量實現(xiàn)遙信，并對斷路器實現(xiàn)遠程</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，簡潔的畫面設計、靈活的組態(tài)方式，高性能DDE驅動程序，支持諸多工控產品，并遵循開放式

27、數(shù)據(jù)庫聯(lián)接(ODBC)標準。允許通過第三方，如Microsoft Access，SQL Server等訪問本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫?！　?.2.1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備運行狀況的主要途徑，特別是保護設備的可靠性的提高已經簡化了人機接口和就地控制的功能，站以更應具有性能安全可靠、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方便，最好能是各設備廠家可以統(tǒng)

28、一使用的適用于不同通訊方式的監(jiān)控系統(tǒng)。　　2.2.2 監(jiān)控系統(tǒng)基本功能　?。?）顯示功能 　A、顯示變配電站實際開關柜體圖、一次系統(tǒng)圖，并在一次系統(tǒng)圖上顯示各開關的分、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、直接安裝于開關柜內，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，設計與施工簡單。3.2 雖然智能化開關和智能開關柜本身已經具備監(jiān)控功能，只要設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)測與遠方調度。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，開關柜內的繼電保護、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、記錄和保護有待于完善。3.4 應用新技術，二次控制元件無觸點集成模塊化，提高了設備運行可靠性，減少了設備維修工作。3.5 變電站負荷調整、電壓調節(jié)及電量報表等工作都由調度直接完成，改變了過去那種調度下令，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 調度可直接監(jiān)視變電設備運行情況，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)的采集和應用上的不足?！　崟r數(shù)據(jù)的采集是關系到能否安全正常運行的基礎，后臺監(jiān)控系統(tǒng)應該具備將站有設備運行監(jiān)視的模擬量如電流、電壓、頻率、溫度、開關刀閘位置、開關儲能信號、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在設計上存在的不足?！?.2

33、.1廠家生產的通訊規(guī)約的不同，造成了監(jiān)控軟件適應性不強?！?.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，屬于一級負荷，采用雙回路10KV進線，單母線分段運行方式，當一路電源進線發(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，內有工控機、顯示器、打印機、鍵盤UPS電源、報警設備等。電力工程師可查找高、低壓柜每一回路的數(shù)據(jù)、故障類型以及開關狀態(tài)同時可針對顯示的實時數(shù)據(jù)進行記錄、分析，并以打印。電力工程師可直接通過鍵盤和鼠標下趔各種操作命令。</p><p><b>　　5．2．1高壓部分</b></p><p

36、>　　高壓柜監(jiān)控結構示意圖如圖2站示。</p><p>　　圖2高壓柜監(jiān)控結構示意圖</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)結構示意圖如圖3所示</p><p>　　圖3監(jiān)控系統(tǒng)結構示意圖</p><p>　　5．2．3低壓部分：</p><p>　?。?）低壓主進線、母聯(lián)之間的監(jiān)控系統(tǒng)結構示意圖如圖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。結構示意圖如圖5站示</p><p>　　圖4低壓主進線、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、結論　　　 變配電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，促進了無人值班變電站的實現(xiàn)，可以利用遠動技術使電網(wǎng)調度迅速而準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)的運行情況進行負荷分析、合理調度、遠控合分閘、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、實時性好及維護簡單等特點。隨著計算機技術的迅速發(fā)展，變配電站的計算機化進程越來越快，變配電站計算

41、機監(jiān)控及無人值守已成為當今電氣自動化領域的發(fā)展趨勢其發(fā)展勢頭方興未艾。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 郭秀才 楊世興,監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)原理及應用 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)控與遠程控制技術實用手冊，當代中國音像出版社2005年3月</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本人的畢業(yè)論文是在我的導師xx師傅的親切關懷和悉心指導下完成的。他們

43、嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，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心的指導和不懈的支持。在此謹向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生活的每個可愛的同學們和尊敬的老師們，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