一種變電站監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力電網系統(tǒng)的自動化控制的技術領域，具體的來說，是一種變電站監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]變電站自動化技術的發(fā)展和微機保護的廣泛應用極大地提高了電網的自動化水平和管理水平，但變電站自動化系統(tǒng)對后臺主站的功能的要求也日益增加，集中式系統(tǒng)的不足之處越來越明顯地暴露出來。集中式系統(tǒng)將數據庫、數據處理、人機會話等大多功能集中于一臺主機，容易造成計算機過負荷，需要功能更強大的機器。計算機硬件功能的提升伴隨著的是價格的劇增，這種需求會導致整個監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)造價不菲。同時，多種功能模塊裝于一臺主機，模塊緊密耦合，相互影響，致使系統(tǒng)功能很難再次擴充。隨著接入裝置數目越來越多，信息量相應不斷增加，集中式系統(tǒng)難以滿足容量不斷擴充的要求。

【發(fā)明內容】

[0003]基于現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出了一種變電站監(jiān)控系統(tǒng)，其采用分層結構，分為站級控制層和就地控制層。
[0004]站級控制層為設備監(jiān)測、控制、管理的中心，通過光纖傳輸，接受現(xiàn)場采集的開關量、模擬量與電度量等信息，并向現(xiàn)場發(fā)布控制命令，通過遠動通信工作站與調度通信中心進行遠方數據通訊。
[0005]站級控制層包括雙光纖以太網、兩臺監(jiān)控主機、人機工作站、與調度中心通信的遠動數據處理及通信裝置、GPS對時和時鐘同步系統(tǒng)，兩臺監(jiān)控主機以主備方式同時工作。從采集裝置上送的數據，兩個主機同時接收，同時并以同樣的軟件處理；從操作員發(fā)出的輸出命令，兩個主機同時接收并執(zhí)行，但只有主機能夠發(fā)出控制輸出命令。遠動數據處理及通信裝置具有主備通道自動切換功能GPS對時裝置，包括天線、饋線、以及對時所需的通訊電纜。GPS接收衛(wèi)星標準時間信號，對監(jiān)控系統(tǒng)站級控制層設備對時。監(jiān)控系統(tǒng)應能對錯誤的GPS信號進行屏蔽，能對GPS故障進行檢測、報警功能，在衛(wèi)星失步時，自主向計算機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送報警信息。
[0006]GPS對時裝置通過串行通訊對遠動通信工作站和智能接口設備進行對時，利用秒脈沖輸出對測控單元進行時鐘同步。
[0007]就地控制層由測控單元I / O裝置和就地控制主單元組成，測控單元和就地控制主單元通訊采用光纖星型網，且就地控制主單元間數據互為備用。
[0008]就地控制層內每個斷路器單元對應一個測控單元，一臺主變設置三個測控單元，主要完成變電站各設備狀態(tài)的測量、控制、監(jiān)視，上傳設備的運行狀態(tài)，接受后臺監(jiān)控系統(tǒng)、調度端、巡檢中心下達的指令，具有斷路器同期合閘功能，涉及開關和刀閘的關聯(lián)閉鎖需在就地控制層完成。
[0009]測控單元應提供在站控層設備停運或其他緊急情況下的手動操作，并能與正常狀態(tài)下的計算機操作相互切換。
[0010]就地控制層采集各種實時信息，監(jiān)測和控制一次設備的運行，自動協(xié)調就地操作與變電站層的操作要求，保證設備安全運行，并具有就地/遠方切換開關，在站控層及網絡失效的情況下，仍能獨立完成就地控制層的監(jiān)測和控制功能。
[0011]監(jiān)控系統(tǒng)的控制單兀由六個模塊組成，分別為主控制板、開關量輸出輸入板、模擬量采集板、裝置母板、液晶顯示輸出模塊以及鍵盤輸入模塊，整個裝置采用了插板式結構，每一個模塊對應一個插板，同時將強弱電信號回路在物理結構上分開，有利于裝置的抗干擾性能的提高。模擬量采集板實現(xiàn)對一次系統(tǒng)上的電流互感器二次側的電流以及電壓互感器上二次側的電壓進行變換使之在AD采樣范圍之內。另外AD芯片只能采樣電壓.必須在模擬量采集板上把電流量轉化為電壓量。開關量輸入輸出板通過內部的光電隔離器件以及繼電器部件實現(xiàn)開關量的隔離。液晶顯示模塊和鍵盤輸入模塊都屬于人機接口部件，一個作為人機接口的輸出部件，一個作為人機接口的輸入部件。
[0012]裝置主控板是整個裝置的核心，控制整個系統(tǒng)的運行，主要包括:模擬量濾波電路、模擬量多路選擇器、AD轉化器件、程序存儲器、數據存儲器、通訊接口器件、微處理器等。
[0013]監(jiān)控系統(tǒng)按分布式開放系統(tǒng)配置，系統(tǒng)數據流向是經I/O單元數據采集，通過就地控制單元集中，經站級網分別傳給主機和遠動數據處理及通信裝置(CCU)，通信介質均采用雙光纖。
[0014]該系統(tǒng)同時采用分層分布式結構，綜合了常規(guī)控制儀表屏、繼電保護裝置屏、模擬屏、變送器屏、遠動裝置屏、中央信號系統(tǒng)及保護、控制全微機化等特點，實現(xiàn)了測量、控制、自檢、保護信息自傳、電度量采集、電壓無功控制(VQC)、智能直流監(jiān)視、智能消防報警裝置監(jiān)視、電氣五防閉鎖、遠傳等自動化功能。
[0015]監(jiān)控系統(tǒng)具有實時數據采集功能、圖形顯示功能、防誤閉鎖功能以及控制操作功會K。
[0016]數據采集系統(tǒng)采集模擬量(電壓、電流、有功無功功率、溫度、壓力、流量等)、狀態(tài)量(開關、刀閘、事故總信號、變壓器分接頭位置、保護動作等保護信號)、數字量(頻率、電能量等)、脈沖量等。
[0017]模擬量輸入采用交流采樣方式，并留有變送器輸入接口(也可采用直流輸入的模擬量輸入模件)。被采樣的電壓互感器電壓值和電流互感器電流值經電氣隔離后進入I/O單元。I / O單元對采樣數據的預處理包括:回路斷線檢測、抗干擾、數字濾波、誤差補償、合理性判斷及標度換算和梯度計算等。根據采樣的電壓值和電流值計算有功功率、無功功率、功率因數和電度量等實時數據。
[0018]數字量的采集采用快速掃查法。斷路器和隔離刀閘的位置信號、繼電保護動作信號、事故/故障信號、手動/自動方式選擇的位置信號以及電度脈沖量均作為數字量輸入。數字量經光電隔離后進入I / O單元，然后經防接點抖動處理、硬件軟件濾波、基準時間補償以及有效性判別等進入數據庫。
[0019]圖形顯示功能，可顯示電氣接線圖、電氣布置地理位置圖、系統(tǒng)總體結構圖、變量曲線、潮流圖、事件列表、隨機事件控制板、報表、波形、分析圖、信息窗、三維立體棒圖等。具有母線變色、實時曲線、電壓棒圖、有功分布分析、潮流動態(tài)顯示、報警器件閃爍、報警確認變色、圖元條件變色、在線幫助等功能。
[0020]各電氣單元的防誤閉鎖由就地級測控單元完成，同一電壓等級的防誤閉鎖由相互通信的主單元完成，站內聯(lián)鎖由站級控制層完成。
[0021]控制操作功能包括遠方調度控制、變電站控制室的鍵盤操作和變電站繼電保護室I / O單元上對應電氣單元的一對一操作?？刂频膬?yōu)先級依次為變電站繼電保護室一對一的操作、變電站控制室的鍵盤操作、遠方調度控制。為了防止誤操作，各種控制方式需滿足電氣聯(lián)鎖條件，命令輸出包括:單接點命令、雙接點命令、脈沖命令、連續(xù)命令和成組命令。
[0022]在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中從系統(tǒng)對信息傳輸要求來看，對于信息的傳輸種類分為:
(I)實時信息:測量和計算系繞中的各種模擬量和數字量，包括電壓、電流、功率、電度等，此類信息要求系統(tǒng)實時監(jiān)測，反映系統(tǒng)的運行狀態(tài)。
[0023](2)故障信息:當系統(tǒng)發(fā)生故障時，所反映的故障類型及相應的故障動作值，此類信息需要以第一時間傳送，保證系統(tǒng)在故障發(fā)生后，能迅速處理事故，減小損失。
[0024](3)狀態(tài)信息:反映現(xiàn)場設備狀態(tài)的信息，如開關量等，此類信息只需要在信息的狀態(tài)量發(fā)生變化時進行傳送。
[0025](4)控制與參數信息:系統(tǒng)中對設備操作所需要的信息，如繼電器動作信號、定值信息等，此類信息是人為操作時傳送。
[0026]通過對變電站監(jiān)控系統(tǒng)的各控制層的劃分，從而明確了各層的功能，就地控制層就地采集并處理數據，對異常進行監(jiān)控，并根據相關信息類型采取相應的發(fā)送方式，同時采用通信裝置在就地控制層與站控層之間進行通信，將就地控制層的數據發(fā)送給站控層進行分析處理并顯示，從而既實現(xiàn)了就地快速處理緊急故障，又能遠程進行監(jiān)控分析，并作出進一步的決策，為變電站的正常運行提供了保障。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明變電站監(jiān)控系統(tǒng)的結構框架圖。
【具體實施方式】
[0028]如圖1所示，一種變電站監(jiān)控系統(tǒng)，其采用分層結構，分為站級控制層和就地控制層O
[0029]站級控制層為設備監(jiān)測、控制、管理的中心，通過光纖傳輸，接受現(xiàn)場采集的開關量、模擬量與電度量等信息，并向現(xiàn)場發(fā)布控制命令，通過遠動通信工作站與調度通信中心進行遠方數據通訊。
[0030]站級控制層包括雙光纖以太網、兩臺監(jiān)控主機、人機工作站、與調度中心通信的遠動數據處理及通信裝置、GPS對時和時鐘同步系統(tǒng)，兩臺監(jiān)控主機以主備方式同時工作。從采集裝置上送的數據，兩個主機同時接收，同時并以同樣的軟件處理；從操作員發(fā)出的輸出命令，兩個主機同時接收并執(zhí)行，但只有主機能夠發(fā)出控制輸出命令。遠動數據處理及通信裝置具有主備通道自動切換功能GPS對時裝置，包括天線、饋線、以及對時所需的通訊電纜。GPS接收衛(wèi)星標準時間信號，對監(jiān)控系統(tǒng)站級控制層設備對時。監(jiān)控系統(tǒng)應能對錯誤的GPS信號進行屏蔽，能對GPS故障進行檢測、報警功能，在衛(wèi)星失步時，自主向計算機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送報警信息。
[0031]GPS對時裝置通過串行通訊對遠動通信工作站和智能接口設備進行對時，利用秒脈沖輸出對測控單元進行時鐘同步。
[0032]就地控制層由測控單元I / O裝置和就地控制主單元組成，測控單元和就地控制主單元通訊采用光纖星型網，且就地控制主單元間數據互為備用。
[0033]就地控制層內每個斷路器單元對應一個測控單元，一臺主變設置三個測控單元，主要完成變電站各設備狀態(tài)的測量、控制、監(jiān)視，上傳設備的運行狀態(tài)，接受后臺監(jiān)控系統(tǒng)、調度端、巡檢中心下達的指令，具有斷路器同期合閘功能，涉及開關和刀閘的關聯(lián)閉鎖需在就地控制層完成。
[0034]測控單元應提供在站控層設備停運或其他緊急情況下的手動操作，并能與正常狀態(tài)下的計算機操作相互切換。
[0035]就地控制層采集各種實時信息，監(jiān)測和控制一次設備的運行，自動協(xié)調就地操作與變電站層的操作要求，保證設