簡介:第10章電力監(jiān)控系統(tǒng),101電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成及其功能,一、電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成及其功能城軌交通的電力監(jiān)控系統(tǒng)一般采用二級管理車站級、控制中心級或三級監(jiān)控控制中心、車站級、現(xiàn)場級的結構。整個電力監(jiān)控系統(tǒng)由控制中心的主站監(jiān)控系統(tǒng)、各類變電所內(nèi)的綜合自動化子系統(tǒng)及網(wǎng)絡通信層構成并在車輛段供電車間設置復示系統(tǒng),用于實現(xiàn)運營維修人員對全線供電系統(tǒng)設備及電能耗的監(jiān)視和對設備的維修管理,提高維護及維修的質(zhì)量和效率。系統(tǒng)結構如圖51所示。,圖51系統(tǒng)結構示意圖,101電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成及其功能,101電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成及其功能,主站監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能實現(xiàn)對遙控對象的遙控。遙控種類分為選點式、選站式、選線式三種;實現(xiàn)對供電系統(tǒng)設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)視和故障報警;實現(xiàn)對供電系統(tǒng)中主要運行參數(shù)的遙測;實現(xiàn)中文界面的屏幕、模擬盤或其他設備的顯示,以及運行和故障記錄信息的打印功能;實現(xiàn)電能統(tǒng)計等的日報、月報制表打印;實現(xiàn)系統(tǒng)自檢功能;以友好的人機界面實現(xiàn)系統(tǒng)的維護功能;實現(xiàn)主/備通道的切換功能。,2子站設備(遠動終端)的基本功能遠動控制輸出;現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集(包括數(shù)字量、模擬量、脈沖量等);遠動數(shù)據(jù)傳輸;可脫離主站獨立運行。此外,子站設備(遠動終端)的通信規(guī)約應對用戶完全開放。,3變電所綜合自動化裝置應有的基本功能保護、控制、信號、測量;電源自動轉(zhuǎn)接;必要的安全聯(lián)鎖;程序操作;裝置故障自檢;開放的通信接口。,當采用主控單元對各變電所進行綜合自動化裝置管理時,除提供多重形式的現(xiàn)場網(wǎng)絡接口外,變電所間斷路器聯(lián)跳等功能通過綜合自動化主控單元與控制中心監(jiān)控主站的信息傳遞、交換共同來實現(xiàn)。重要設備之間除考慮二次回路硬線聯(lián)動、聯(lián)鎖、閉鎖外,由綜合自動化軟件實現(xiàn)邏輯判斷、計算、繼電器等功能,并通過下位監(jiān)控單元執(zhí)行操作。,101電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成及其功能,二、監(jiān)控的基本內(nèi)容監(jiān)控對象應包括遙控對象、遙信對象和遙測對象三部分。,遙控遙控是指控制中心向地鐵沿線各被控變電所中的開關電器設備發(fā)送“合閘”、“分閘”指令,實行遠距離控制操作。遙控對象應包括下列基本內(nèi)容1.包括主變電所、開閉所、中心降壓所、牽引變電所、降壓變電所內(nèi)1KV及以上電壓等級的斷路器、負荷開關及系統(tǒng)用電動隔離開關;2.牽引變電所的直流快速斷路器、直流電源總隔離開關,降壓變電所的低壓進線斷路器、低壓母聯(lián)斷路器、三級負荷低壓總開關;3.接觸網(wǎng)電源隔離開關;4.有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓開關。,101電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成及其功能,2遙信遙信是指控制中心對地鐵沿線各變電所中被控對象(如開關電器)的工作狀態(tài)信號進行監(jiān)視。遙測對象應包括下列基本內(nèi)容1.遙信對象的位置信號,如開關電器設備所處的“分閘”、“合閘”位置信號;2.高中壓斷路器、直流快速斷路器的各種故障跳閘信號;3.變壓器、整流器的故障信號;4.交直流電源系統(tǒng)的故障信號;5.降壓變電所低壓進線斷路器、母聯(lián)斷路器的故障跳閘信號;6.鋼軌電位限制裝置的動作信號;7.預告信號;8.斷路器手車位置信號;9.無人值班變電所的大門開啟信號;10.控制方式。,101電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成及其功能,3遙測遙測是指控制中心對地鐵沿線各變電所中的工作狀態(tài)參數(shù)遠距離的測量。遙測對象應包括以下內(nèi)容1.主變電所進線電壓、電流、功率、電能;2.變電所中壓母線電壓、電流、功率、電能;3.牽引變電所直流母線電壓;4.牽引整流機組電流與電能、牽引饋線電流、負極柜回流電流;5.變電所交直流操作電源的母線電壓。,101電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成及其功能,102電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件構成,一、電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件主要設備電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件一般包括以下主要設備計算機設備(主機)與計算機網(wǎng)絡;人機接口設備;打印機記錄設備和屏幕拷貝設備;通信處理設備,二、主站監(jiān)控系統(tǒng)主站監(jiān)控系統(tǒng)由局域網(wǎng)絡、主備服務器、主備操作員計算機、維護計算機、數(shù)據(jù)文檔計算機、信號系統(tǒng)用行調(diào)計算機、前置通信機、打印機和模擬盤等設備構成。主站監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構如圖52所示。,,圖52主站監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構示意圖,102電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件構成,1局域網(wǎng)絡控制中心主站網(wǎng)絡訪問方式采用客戶機、服務器訪問方式、局域網(wǎng)絡結構采用雙以太網(wǎng)構成,相互備用。正常情況下兩個網(wǎng)絡同時工作時,平衡網(wǎng)絡信息流量。網(wǎng)絡切換采取給予網(wǎng)絡口切換的策略,每臺服務器和客戶機保持同時監(jiān)視兩個網(wǎng)段上與其他通信節(jié)點的聯(lián)通狀況。當服務器或客戶機某一個網(wǎng)絡口(如網(wǎng)卡)故障時,只改變本機器與其他節(jié)點的通信路徑,不會影響到其他節(jié)點間的通信。當兩個網(wǎng)段的其中之一故障時,網(wǎng)絡通信管理程序會根據(jù)網(wǎng)絡口的聯(lián)通狀況,自動在另一個網(wǎng)段上形成通信鏈路。網(wǎng)絡通信協(xié)議采用TCP/IP協(xié)議,網(wǎng)絡傳輸媒介為光纖或雙絞線,通信速率為100MB/S。系統(tǒng)網(wǎng)絡具有良好的擴展性,可方便地增加客戶機而不影響網(wǎng)絡性能。2服務器控制中心主站配置兩套功能等價、性能相同的計算機用于整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡管理、數(shù)據(jù)處理,并作為網(wǎng)絡內(nèi)其他計算機的共享資源。系統(tǒng)正常工作時,一臺主用,另一臺備用??刂泼顑H通過主服務器發(fā)出。主、備服務器均能接收來自被控站的各種上傳數(shù)據(jù)。當主服務器故障時,系統(tǒng)自動切換到另一臺備用服務器上,故障信息在打印機上打印,并在另一臺服務器系統(tǒng)故障畫面上顯示故障信息。,102電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件構成,3工作站計算機用于正確同步反應服務器上的所有數(shù)據(jù)(包括圖像、警報、遙測量等),提供給調(diào)度員和維護員各一個工作的窗口,進行維護系統(tǒng)軟件、定義系統(tǒng)運行參數(shù)、定義系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及編輯、修改、增擴人機界面等工作。4前置通信機系統(tǒng)配置兩套功能等價的前置通信機,通過通信系統(tǒng)提供的通信通道實現(xiàn)與被控站設備的遠方通信,兩套前置通信機實現(xiàn)相互之間的熱備用(HOTSTANDBY)。配置監(jiān)視兩前置通信機工作運行狀態(tài)的看門狗軟件。正常時,兩套前置通信機同時接收來自被控站的信息,但只有一個前置通信機與系統(tǒng)進行信息交換,當主用前置機發(fā)生故障時,系統(tǒng)自動切換到備用前置通信機,故障信息記錄在系統(tǒng)報警報表中。前置通信機與各被控站采用點對點通信方式,兩個串口對應一個被控站,其中一個串口備用。通信前置機至通信設備室的每個變電所的通信電纜采用單獨回路。前置通信機采用經(jīng)驗成熟、性能先進、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品,通信接口為串行RS422,通信傳輸速率不低于9600B/S。,102電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件構成,5時鐘子系統(tǒng)該系統(tǒng)數(shù)字顯示時鐘與本系統(tǒng)計算機軟時鐘同步,此數(shù)字顯示時鐘鑲嵌在模擬盤中央上部,并可通過CRT操作鍵對其進行時間設定,顯示形式為年月日時分秒。本系統(tǒng)主站定時與各變電所綜合自動化系統(tǒng)定時同步對時,每1015MIN同步一次,同步間隔實踐可調(diào)。6模擬盤為全面、系統(tǒng)、直觀地掌握供電系統(tǒng)的運行情況,在控制中心設置模擬盤。模擬盤顯示系統(tǒng)以彩色燈光(紅、綠)形式模擬供電設備的運行狀態(tài),以光帶方式監(jiān)視接觸網(wǎng)線路的帶電狀態(tài)。模擬盤應具有暗盤和亮盤兩種運行方式,其控制命令由操作員控制臺發(fā)出。在暗盤運行時,當被控站發(fā)生故障,模擬盤相應站名燈、事故燈及相關開關燈閃爍,按閃光復位鍵后停閃。,102電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件構成,103電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構成,一、主控站系統(tǒng)的管理功能主控站系統(tǒng)的管理功能主要由五個子系統(tǒng)構成,數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)網(wǎng)絡管理子系統(tǒng)圖形管理子系統(tǒng)報表管理子系統(tǒng)安全管理子系統(tǒng),主控站系統(tǒng),,數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)為各種應用功能模塊提供共享的數(shù)據(jù)平臺,提供開放式的數(shù)據(jù)庫接口,實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的定義、創(chuàng)建、錄入、檢索和訪問。提供數(shù)據(jù)斷面的管理機制,實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的存儲、拷貝和再利用。數(shù)據(jù)庫的控制功能可完成對數(shù)據(jù)庫的安全性控制、完整性控制和數(shù)據(jù)共享時并發(fā)控制。具有故障恢復功能、安全保護功能以及網(wǎng)絡通信功能等??刹捎蒙逃脭?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)保存歷史數(shù)據(jù)。,2圖形管理子系統(tǒng)具有風格統(tǒng)一、友好方便的操作界面??赏瓿蓤D元編輯、引用、畫面生成、調(diào)用、操作、管理等功能。允許用戶自定義圖元。可生成多種類型畫面,有接線圖、地理圖、工況圖、棒圖、餅圖、曲線圖、儀表圖、其他圖??稍诋嬅嫔贤瓿筛鞣N操作,有圖形縮放、應用切換、調(diào)度操作、任務啟動等。畫面顯示具有網(wǎng)絡動態(tài)著色功能。畫面打印可任選行式打印、彩色打印、激光打印。具有以下技術特點全圖形顯示,可漫游變焦、自動分層、隨意移動、多窗口技術、快速直接鼠標控制和多屏幕技術。,103電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構成,3報表管理子系統(tǒng)操作員可顯示器上以交互式定義報表格式或報表數(shù)據(jù)等??芍贫ㄈ我庑问降臄?shù)據(jù)表格。表格可顯示實時及歷史數(shù)據(jù)內(nèi)容。表格在窗口中提供翻滾棒操作。表格內(nèi)各數(shù)據(jù)具有計算功能,用戶可在表格內(nèi)自動加減運算;考慮通道質(zhì)量等因素,系統(tǒng)提供報表數(shù)據(jù)編輯修改功能。報表操作可完全在線進行,不影響系統(tǒng)運行。報表打印分成正常打印和異常打印,啟動方式為定時啟動、事件啟動和召喚啟動。全圖形為全漢化的人機界面。,4網(wǎng)絡管理子系統(tǒng)基于國標標準傳輸層協(xié)議(TCP/IP),實現(xiàn)網(wǎng)上工作站之間實時信息傳輸及這個網(wǎng)絡系統(tǒng)的信息共享。所有工作站之間的信息交換功能實現(xiàn)。在網(wǎng)絡環(huán)境下均能實現(xiàn)完全鏡像信息,任一工作站的實時更新或操作定義,其他各站實時同步變化,任一工作站的實時畫面可實時在任一監(jiān)視器上顯示;任一工作站故障或退出,不丟失信息也不影響系統(tǒng)功能??梢灾С蛛p以太網(wǎng)結構??梢酝ㄟ^網(wǎng)橋和管理網(wǎng)進行信息交換,實現(xiàn)信息共享。支持X25協(xié)議的遠程分組交換網(wǎng)間通信,實現(xiàn)和遠方機器的網(wǎng)間連接。,103電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構成,,5安全管理子系統(tǒng)采用多級安全管理策略,在用戶一級采用口令和權限管理機制,給每個用戶分配一個用戶名和口令,并且每個用戶都賦予一定的操作權限,比如電調(diào)只有對圖形的讀取、遙控、置數(shù)等權限,而沒有修改的權限,還可以定義該口令的有效時間,防止用戶忘記退出時被他人誤用;在系統(tǒng)一級,采用防火墻技術,防止黑客。,103電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構成,二、變電所綜合自動化系統(tǒng)的主要功能變電所綜合自動化實現(xiàn)變電所各種設備的控制、保護、監(jiān)視、聯(lián)動、聯(lián)鎖、閉鎖、電流、電壓、功率、電度量的采集等功能。變電所間開關聯(lián)跳等功能通過綜合自動化主控單元與控制中心監(jiān)控主站的信息傳遞、交換共同來實現(xiàn)。重要設備之間除考慮二次回路硬線聯(lián)動、聯(lián)鎖、閉鎖外,由綜合自動化軟件實現(xiàn)邏輯判斷、計算、繼電器等功能,并通過下位監(jiān)控單元執(zhí)行操作。利用下位監(jiān)控單元實現(xiàn)對04KV進線開關、母聯(lián)開關、三級負荷總開關的控制。,103電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構成,1現(xiàn)場網(wǎng)絡接口由于一般情況下變電所的二次監(jiān)控單元和保護單元采用的是不同廠商的設備,因而造成了下層智能設備使用不同的通信協(xié)議,因此采用具有多個支持多種介質(zhì)網(wǎng)絡的通信接口(RS232、RS422、RS485、CANBUS、LONWORKS、以太網(wǎng)、MODBUS、PROFIBUS等)的主控單元對所有網(wǎng)絡進行管理,通過現(xiàn)場監(jiān)控網(wǎng)絡對各開關柜內(nèi)監(jiān)控單元和保護單元的運行狀態(tài)進行監(jiān)視。主控單元與04KV下位監(jiān)控單元及公共部分I/O單元采用CANBUS現(xiàn)場總線互聯(lián),網(wǎng)絡拓撲為總線型;主控單元與110KV交流、35(33)KV交流、10KV交流、1500V(750V)直流設備、所內(nèi)交直流裝置、變壓器溫控器上的智能設備的連接采用RS485、LONWORKS、MODBUS、PROFIBUS、LONBUS等接口實現(xiàn),傳輸介質(zhì)采用光纖/雙絞線。主控單元多采用CPU,不同設備或傳輸介質(zhì)采用不同的接口模塊,所有網(wǎng)絡接口模塊在主控單元內(nèi)采用CANBUS通信。除設置主控單元外,還設有I/O模塊單元,直接控制監(jiān)視不宜裝設下位監(jiān)控單元的開關設備,例如接觸網(wǎng)電動隔離開關、所用電交流電源的自動投切裝置等。,103電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構成,2主控單元的功能主控單元接受控制中心主機或當?shù)鼐S護計算機的控制命令,向控制中心主機或當?shù)鼐S護計算機傳送變電所操作、事故、預告等信息。除實現(xiàn)網(wǎng)絡接口外,還實現(xiàn)下述功能實現(xiàn)直流饋線斷路器與接觸網(wǎng)電動隔離開關之間的軟聯(lián)鎖。主控單元通過網(wǎng)絡通信采集到直流饋線斷路器與接觸網(wǎng)電動隔離開關的位置狀態(tài)。在操作選擇、校核時,主控單元按操作對象預編程的聯(lián)鎖條件進行操作閉鎖的軟件判別,決定執(zhí)行或終止操作,從而實現(xiàn)直流饋線斷路器與接觸網(wǎng)電動隔離開關之間的軟聯(lián)鎖。實現(xiàn)電源自動投切功能。主控單元中固化有采用了可視化順控流程方式編程的電源自動投切程序,可實現(xiàn)變電所35(33)KV高壓側電源,所用交流電源的自動投切功能。實現(xiàn)方式為通過所內(nèi)控制信號盤、監(jiān)控網(wǎng)絡、開關柜內(nèi)下位監(jiān)控單元(控制、保護設備)來實現(xiàn),所有信號的傳遞均由所內(nèi)監(jiān)控網(wǎng)絡完成。,103電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構成,【實踐操作】書面練習1簡述電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能2簡述電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件構成3試分析主控單元是如何實現(xiàn)直流饋線斷路器與接觸網(wǎng)電動隔離開關之間的軟聯(lián)鎖的。,第10章電力監(jiān)控系統(tǒng),
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