毕业论文-电网调度自动化系统体系结构设计

-电网调度自动化系统体系结构设计 四川大学网络教育学院 本科生(业余)毕业论文(设计) 题 目 电网调度自动化系统体系结构设计 办学学院 四川大学电气信息学院 教学部(校内/校外) 校 外 专 业 电气工程及其自动化 年 级 指导教师 学生姓名 学 号 2008年 02月25日 1 调度自动化系统体系结构设计 学生: 指导教师: 摘 要 电力调度自动化系统在电力系统的运行生产中，起着举足轻重的作用，正确地对电网的调度自动化系统进行设计，将使电能的生产、传送、分配和使用获得最大的技术经济效益，并为电力系统的发展提供重要的数据和依据。现代的调度自动化系统包括三种含义:采集和变换信息、通信设备传送信息和调度中心使用信息。调度自动化系统收集、处理电网运行实时信息，通过人机联系系统把电网运行状况集中而有选择的显示出来进行监控。调度人员可以借此统观全局，集中全力指挥全网安全、经济和优质运行，同时极大地提高电网安全运行水平，提高电网事故的处理效率，减少停电损失。 本次调度自动化体系结构设计，将以调度自动化毕业设计任务书为基础，在指导教师的指引下，充分展现学生通过课堂学习对调度自动化系统体系功能的理解，达到增进知识、提高实际工作能力的目的。 关键词:调度自动化;体系结构;设计 2 The System Structure Design Of Dispatching Automation System Student:HuangXiaoGeng Supervisor:Tenghuan Abstracts Power Dispatching Automation System plays a very important role in the power system production. Correctly design for electrical network Dispatching Automation System, will make production、deliver、 distribution and use of electricity to get biggest technical and economic benefits, and offer important data and basis for the development of power system. Modern Power Dispatching Automation System include three kinds of meaning: Gather and Transform information、communication equipment to deliver information and Dispatching Center uses information. Dispatching Automation System collect、handle the operation information of electrical network of real time, Through man-machine monitoring system, concentrate and selectively display the operation condition of electrical network. Dispatcher can find out overall situation, concentrate to pay full attention commander completely electrical network safe、economic and high quality operation, at the same time raise maximumly the handling of electrical network that runs at safety level and raises the accident of electrical network efficiency, reduce the loss of power failure. 3 This Dispatching Automation System architecture design, will be taking 《The Graduate Design Assignment of Dispatching Automation》as foundation ,under the guidance of guidance teacher ,fully show off the student's comprehention on passing through classroom study of Dispatching Automation System systematic function, arrive at the purpose of promotion knowledge and improving actual working ability. Keywords: dispatching automation，system structure，design. 4 目 录 前言 第一章 设计依据 第二章 设计目标 第三章 设计原则 第四章 设计内容 4.1电网结构 4.2调度自动化系统功能 4.3基准厂站布置 4.4基准厂站的主接线设计 4.5信息的组织原则 4.6基准站信息的组织和信息量 4.7调度中心主站计算机系统结构 4.8调度自动化系统的技术指标 第五章 结 论 附图: 附图1:毕业设计基准变电站B主接线图 附图2:毕业设计基准变电站C主接线图 5 前 言 随着电网的发展和自动化程度的提高，调度自动化系统已成为调度员实施生产指挥和控制电网运行必不可少的工具。但在实际运行过程中，由于调度自动化系统自身也可能出现各种异常情况，如:自动化系统故障、网络中断、数据采集通道中断、系统软件异常等，倘若发生异常情况而没有及时发现，则可能导致调度人员无法进行正常的调度指挥，严重时可能影响整个电网的安全运行，造成巨大的经济损失。 为保障自动化系统安全、稳定、连续、有效的运行，南方电网有限公司汕头供电分公司调度开发了自动化综合监控系统。该系统是以运行和管理为出发点，针对目前电力系统自动化的需求和特点，并且考虑到电力系统自动化未来的发展，而开发研制的一套自动化综合监控系统。该系统的投运，机构要预先通过大量的计算分析，制定对付意外事故的安全措施，装设安全自动装置和继电保护设备，做好事故预想和处理预案，防范于未然。一旦电网发生故障，调度就要按地区电网实际情况并参考处理预案，迅速、准确地控制故障范围，保证电网正常运行，并避免对电力用户供电造成影响;遇到严重事故时，为保证主网安全和大多数用户的正常供电，调度将根据具体情况采取紧急措施，改变发输电系统的运行方式，或临时中断对部分用户的供电。故障消除后，调度要迅速、有序地尽快恢复供电，尽量减少用户停电时间。 该系统是针对调度自动化机房设备集中、运行环境要求高而设计的，集成了全方位的监测、报警和控制设备，实现了对机房环境的实时监控;同时通过与EMS系统、电能量自动采集系统、MIS系统互联，进行实时交互通信，监视自动 6 化系统中各节点、进程和通道的运行状态，通过对各种实时数据的分析处理，对系统频率异常、联络线潮流不平衡、重要厂站数据不刷新等异常情况进行实时监视，真正实现了“数据级监视报警”。报警信息可通过电话、传呼、短信等多种方式及时通报值班员及相关责任人，并具有远程WEB查询、监控等功能。实现了自动化系统环境及运行状态的自动监控，提高了自动化系统的运行管理水平。 调度自动化系统的另一重要任务是，保证电能质量，保持频率、电压、波形合格。这就必须时刻保持发电和用电的瞬时平衡。由于电能不易大量贮存，而用户的用电是随机的，要时刻保持供需平衡，就要求调度必须提前预计社会用电需求，并依此进行事前的电力电量平衡，编制不同时段的调度和统一安排电力设施的检修和备用。在实际运行过程中调度一方面要依靠先进的调度自动化通信系统，密切监视发电厂、变电站的运行工况和电网安全水平，迅速处理时刻变化的大量运行信息，正确下达调度指令;另一方面要实时调整发电出力以跟踪负荷变化，满足用电需求。 在实际的调度过程中，还需要综合考虑国家能源政策和环保政策，以及电源分布、负荷需求、电网结构以及防汛、环保等因素，按照公平、公正的原则合理安排发电，实现发电资源的优化利用，以提高国家电力能源利用效益。 为贯彻国家电力体制改革方针，在具有竞争能力的市场主体下，汕头电力电网调度自动化系统就必须依靠科技，利用现代信息技术、电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合，加强科学管理，提高管理档次，把公司办成一个以盈利为目标，最大限度满足电力市场需求的电力网架结构，将电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有 7 机地融合在一起，改进供电质量，加强企业管理的有效性，因此电网调度实现自动化势在必行。 本次调度自动化体系结构设计，将以调度自动化毕业设计任务书为基础，在指导教师的指引下，充分展现学生通过课堂学习对调度自动化系统体系功能的理解，达到增进知识、提高实际工作能力的目的。 第一章 设计依据 (1) 地区电网调度自动化设计技术规程，DL 5002-91; (2) 电力系统调度自动化设计技术规程，DL 5003-91; (3) 地区电网调度自动化功能; (4) 地区电网调度自动化系统基本指标; (5) IEC60860-5-101基本远动配套; (6) 电网调度自动化系统运行管理规程; (7) 电力系统实时数据通信应用层协议; (8) 地区电网数据采集及监控系统通用技术条件; (9) 地区电网调度自动化系统实用化验收细则; (10) 电网调度自动化文件汇编; (11) 实现变电站无人值班对调度自动化系统的基本要求; (12) 电网调度自动化毕业设计任务书; (13) 电网调度自动化毕业设计指导书。 电网调度自动化是为电网调度管理服务的，因此调度自动化系统设计应与调度管理体制相一致。现代化电网调度自动化系统应与统一调度分级管理相适应。这样可节省通道和提高投资效益。在实现电网分层控制时各级调度应组成 8 信息交换网，信息一般采用逐级传送方式。本次调度自动化系统体系结构毕业 设计不涉及调度管理体制方面的内容，仅从技术的角度进行考虑，以毕业设计 任务书作为设计依据，电网网络接线示意图如下: H G 1 1 B 2 E 1 I 1 F 1 1 D 1 J C 1 2 1 M K A 1 1 K L 2 220/110/10KV变 K 电站 监控中心 1 110/10KV变电 站 图2-1 电网结构地理拓扑图 9 第二章 设计目标 新一代的电网调度自动化系统应考虑到Internet/Intranet技术对电力企业的影响，在设计、开发时应以SCADA功能为基础，DA/DMS、AM/FM/GIS、MIS及其他子系统为扩展功能的、具有一体化平台的网络化、多功能系统。 ?系统的硬件方面:优先采用最新的、高可靠性的微型计算机硬件技术，作为系统工作站、服务器的硬件平台。有条件的也可采用最新的RISC 或UNIX工作站系统。 ?系统的软件方面:调度自动化系统的操作系统采用新一代的Microsoft Windows NT/2000;数据库采用高性能的商用关系型数据库，如MS SQL Server，Oracle，Sybase等，使系统软件配置标准、规范;系统的输出形式采用Microsoft Office 的Excel 等优秀工具软件，使报表系统更加方便易用;软件结构采用网络分布式的客户/服务器模式。 本次调度自动化系统体系结构设计本着学以致用、加深《电力系统调度自动化》知识的理解和结合学生工作实践经验的原则，在指导老师的引导下，达到以下设计目标: ?、充分理解现代调度自动化系统包括的含义; ?、熟悉调度自动化系统的功能; ?、熟悉并巩固变电站主接线图的设计方法和相关规范; ?、掌握调度自动化系统的设计原则; ?、掌握电力系统中调度自动化基准厂站选择的方法和原则; ?、掌握调度信息的组织和信息量的估算; 10 ?、掌握调度中心主站计算机系统的结构; ?、掌握调度自动化系统应该达到的技术指标; ?、掌握电网结构分析的基本知识。 第三章 设计原则 本次电网调度自动化系统体系结构设计必须遵循以下原则(本次毕业设计侧重系统的体系结构): (1)稳定性:应用于电网中的调度自动化系统，稳定性是第一位的。落后的系统会增加技术人员掌握的难度，甚至导致系统无法发挥作用; (2)实用性:坚持人机对话简洁、明了、方便的原则，且能完成调度系统与MIS系统之间的信息共享; (3)易维护:系统的硬件设计与选择应具有通用性，系统的软件设计应具有远程维护功能; (4)先进性; (5)可扩性; (6)伸缩性:根据用户应用系统的需要和投资状况，系统应能灵活地选择软硬件配置，并具有跨多硬件平台的特点，系统的规模可从单台机器到多台机器、单种机型到多种机型任选; (7)灵活性:组成系统的各功能模块，多数要能做到"即装即用"; (8)安全性: 系统硬件采用冗余设计，保证系统的不间断可靠运行;由操作系统、数据库以及应用软件的操作等级三方面来满足严格的安全操作要求。 (9)系统有统一的模块化电网描述数据库; (10)系统必须能够进行高效的实时数据处理; 11 (11)系统要有友好方便的人机界面; (12)系统要有功能强大的电子报表软件，具有灵活的报表处理功能，并能做到图文并茂; (13)系统对大量的历史数据具有强大的归纳分析和趋势预测功能。 第四章 设计内容 4(1电网结构 根据调度自动化毕业设计任务书，本设计的电网结构地理拓扑图如图2-1所示: 该网络是由2个220/110/10KV变电站、11个110/10KV变电站构成110KV电网，其中变电站A、B是220/110/10KV变电站，变电站C是监控中心，变电站D的出线数最多，而变电站M是终端变电站。电网结构分析如下: 站A B C D E F G H I J K L M 名 出2 4 4 6 4 4 2 2 2 2 3 2 1 线 数 备220kV 监出一一一一一一一一终注 控线般 般 般 般 般 般 般 般 端 中数 心 最 多 12 4(2调度自动化系统功能 现代的调度自动化系统包括三种含义:采集和变换信息、通信设备传送信息和调度中心使用信息。调度自动化系统收集、处理电网运行实时信息，通过人机联系系统把电网运行状况集中而有选择的显示出来进行监控。调度人员可以借此统观全局，集中全力指挥全网安全、经济和优质运行。调度自动化系统安全监控功能的实现，同时极大地提高电网安全运行水平，提高电网事故的处理效率，减少停电损失。各类地调在考虑调度自动化系统时，应使其具有数据采集和监控(SCADA)的功能，但在具体实施过程中应根据调度职责范围、调度自动化现状、基础设备自动化条件，按照由低至高、由易到难的原则恰当确定总体功能。各类地调应该逐步实现遥控和遥调功能，有条件时可建设无人值班遥控变电站。但遥控、遥调功能实现取决于调度的需要、良好的一次设备、高可靠性的远动终端和通道等因素，其中良好一次设备和通道对于众多地调来说不是短期内可以解决的。各类地调应本着稳妥可靠的方针，经过试点逐步的实现遥控、遥调的功能。 调度自动化系统的功能，分为以下四级: ?、直接控制，用于减少停电事故; ?、优化控制，用于提高技术经济效益; ?、适应控制，使系统具有事故适应能力; ?、综合控制，对系统进行全面管理，提高经济效益。 系统的功能级别越高，电力系统运行特性和经济效益也愈高;对信息的传送和处理能力的要求也愈高。要设计、监理好一个调度自动化系统，并要使它的功能充分发挥出来，使一项非常重要的任务，需要对电力系统的运行特性和 13 要求有清晰的了解，又要在信息的传送、处理和计算机的应用方面，综合地规划和设计。调度自动化系统的四级功能见下表: 1、运行参数的安全检测和控制 调 2、自动发电控制 第一级: 直接控制 3、运行安全的分析 度 4、无功和电压控制 1、经济调度控制 自 2、发电计划控制(水火电出力最优计划) 第二级: 最优控制 3、系统运行安全最优控制 动 4、负荷管理 1、短期负荷预测(发电计划控制) 化 2、系统能量管理 第三级: 适应控制 3、系统紧急控制 系 4、系统恢复控制 1、最优潮流控制 统 2、系统动态过程控制 3、系统可靠性控制 第四级: 功 综合控制 4、长期负荷预测(结构控制) 5、系统发展规划控制 能 6、总效益核算控制 电力调度自动化系统在电力系统的运行生产中，起着举足轻重的作用，正确地对电网的调度自动化系统进行设计，将使电能的生产、传送、分配和使用获得最大的技术经济效益，并为电力系统的发展提供重要的数据和依据。随着ERP不断发展，电力调度自动化系统与ERP之间的联系越来越紧密，形成能量管理系统EMS，它包括SCADA、发电计划、发电控制、网络分析和调度员培训仿真系统等丰富的电力生产软件管理功能。 为了保证系统正常必须有一个完善的管理手段，对各个调度控制台及类人员赋予不同使用范围及使用权限。一般根据业务需要至少应有3个等级，如: 1) 操作员级:可以进行全部操作。 2) 调度员级:级系统受理外的其他操作。 3) 其他运行管理人员级:只能调看画面，修改相关表格。 14 4(3基准厂站布置 本设计中基准厂站的选择以满足调度自动化系统(ADS)的平均冗余度不小于2，且每个厂站的冗余度均不小于2为前提，按照枢纽站选为基准厂站、出线多的厂站选为基准厂站、重要厂站选为基准厂站等选择基准站的原则进行选择，并对以下的选择进行比较: 为了保证每个厂站的冗余度均不小于2，则与终端站连接的厂站必须选为基准厂站，因此变电站D必须选为基准站。 1 2 3 方案编号 ABCDG BDKG BCDG 基准站 A 3 2 2 B 3 2 3 C 4 4 4 D 4 2 3 E 3 3 3 F 4 3 3 G 2 2 2 冗余度 H 2 2 2 I 3 3 3 J 2 3 2 K 2 2 2 L 2 2 2 M 2 2 2 15 2.77 2.46 2.54 平均冗余度 结果 备选 备选 备选 以上三个基准厂站的选择方案均能够满足平均冗余度不小于2，且每个厂站的冗余度均不小于2的前提。但根据最优方案判据，选择基准厂站数量少的方案，因此首先淘汰方案1，方案2与方案3比较而言，所选的基准厂站数量一致，但方案2的平均冗余度比方案3略小，且方案3把监控中心站C作为基准厂站，而方案2则把监控中心站C作为一般厂站，因此，方案3比方案2好，本设计选用方案3作为基准站的选择方案。 根据基准厂站布置选择的结果，方案3作为基准厂站的布置方案，其选择的基准厂站有变电站A、B和水电厂C、D，结合本次毕业设计的目的和要求，选择比较具有代表性的变电站A和水电厂C作为电气主接线设计和遥测、遥信信息表设计的对象，达到增进相关知识学习和强化记忆的目的。 4(4根据毕业设计指导书的主接线图设计原则，变电站A和水电厂C的主接线基本情况如下表: 序号 项 目 变电站B 水电厂C 1 220KV出线路数 2回 0回 2 110KV出线路数 6回(预留2回) 6回(预留2回) 3 10KV出线路数 8回 8回 4 主变压器台数 2台 2台 5 备 注 220KV变电站 监控中心 电气主接线图见附图: ?、 毕业设计基准变电站B主接线图 ?、 毕业设计基准变电站C主接线图 16 4(5信息的组织原则 根据相关调度自动化设计技术规程，信息的组织和信息量的计算，可参照如下规定: 4.5.1 有人值班厂站的远动信息 4.5.1.1属地调直接调度管辖的220kV及以上电压等级输变电部分的远动信息可参照部颁DL5003—91《电气系统调度自动化设计技术规程》的有关部分进行设计。 4.5.1.2 发电厂、变电站应向直接调度的地调传送下列遥测量: (1)发电厂总有功功率、总无功功率及有功电能量; (2)调相机组总无功功率; (3)跨地区联络线有功功率、无功功率及分别计算的双向有功电能量; (4)110kV输电线路的有功功率或电流; (5)35kV输电线路的电流或有功功率; (6)旁路断路器的测量内容与同级电压线路相同; (7)三绕组变压器两侧有功功率和电流; (8)双绕组变压器的单侧有功功率和电流; (9)计量分界点的变压器加测无功功率和双向有功电能量; (10)母联、分段、分支断路器电流; (11)10,110kV系统电压监视点电压。 4.5.1.3 根据调度的需要在设备的可能条件下，发电厂、变电站可向直接调度的地调传送下列遥测量的一部分: (1)梯级水电厂上下游水位; 17 (2)当发电厂单机容量超过地区电网总负荷的5%且不小于50MW时，加测单机有功功率和无功功率; (3)110kV输电线路的无功功率; (4)10kV重要线路的电流; (5)35kV及以上电压等级用户直配线路有功功率，必要时加测有功电能量。 4.5.1.4 发电厂、变电站应向直接调度的地调传送下列遥信量: (1)厂、站事故总信号; (2)调度范围的断路器位置信号; (3)110kV联系线主要保护(一般为高频、距离、零序保护)和重合闸动作信号; (4)枢纽变电站110kV母线保护动作信号。 4.5.1.5 根据调度需要和设备可能，发电厂、变电站可向直接调度的地调传送下列遥信量的一部分: (1)发电机、变压器、调相机内部故障总信号; (2)发电机由发电转调相运行方式的状态信号; (3)有载调压变压器抽头位置信号(无条件时可给出上下限位置信号); (4)自动调节装置运行状态信号(如中小型水电厂发电机功率成线调节装置等); (5)影响系统安全运行的越限信号(如过电压、过负荷，这些信号也可在调度端整定); (6)110kV旁路断路器主要保护(一般为高频、距离、零序保护)和重合闸动作信号。 18 4.5.1.6 根据调度需要和设备可能，地调可向直接控制的发电厂、变电站传送下列遥控、遥调命令: (1)重要的110kV以下断路器的分合; (2)成组程控装置的投切; (3)无功补偿装置断路器的投切(包括电容器组、电抗器等); (4)有载调压变压器抽头位置调整; (5)成组控制装置整定值调节。 对于有人值班的厂站，遥控调的主要目的是提高地区电网安全运行。对电网安全运行需要而又具备可控条件的设备，可以按遥控调方式进行设计。这类设备一般在地区电网调度自动化设计中统一考虑。 4.5.2 无人(少人)值班厂站的远动信息 目前，随着电网自动化水平的提高，110kV及以下厂、变电所实现无人值班不仅可行，而且是电网发展的必然趋势，新建或改造变电所，通过装设在调度中心微机监控、观察变电所自动化系统，减少了人为失误，各厂站均装设RTU，RTU将采集数据传送至调度中心:降低了出错的机率，增强了设备运行的可靠性，简化了生产管理环节。通过优化系统结构，提高变电所自动化水平，降低了电力建设造价，推动了电网科学运行管理的进程;同时，实现无人值班，亦是提高电网自动化建设水平和保证电网安全经济运行的重要技术手段。 建设无人值班变电所的原则是:坚持新建与改造相结合，以实现变电所自动化和调度自动化为基础，以提高电网安全运行水平和提高企业经济效益为目的。 另外，以10kV为主的配网开关站，其二次自动化推荐采用将馈线的测量、 19 控制、保护和通信接口集中于一体的"四合一"智能模块，并分散安装到各开关柜上，既简化投资，又简化施工难度。 4.5.2.1 根据调度管理的需要和电气设备状态，地区电网的变电站和小水电厂可按无人值班遥控方式设计; 4.5.2.2 遥控方式无人值班厂站远动信息应遵照DL5003—91《电力系统调度自动化设计技术规程》相关章节的规定。少人值班和非遥控方式无人值班厂站远动信息可视具体情况参照执行。 4.5.2.3 无人值班厂站根据调度需要和设备可能，可向地调增送下列遥测量的一部分: (1)10kV线路电流; (2)10kV母线电压; (3)10kV母线旁路、母联、分段、分支断路器的电流; (4)三绕组变压器第三侧电流; (5)并联补偿装置的电流; (6)站用变压器低压侧电压; (7)直流母线电压; (8)110kV线路有功电能量; (9)110kV降压变压器的有功电能量，其中三绕组变压器有两侧测量。 4.5.2.4 无人值班厂站根据调度的需要和设备可能，可向上一级调度机构增送下列遥信量的一部分: (1)反映运行方式的隔离开关位置信号; (2)110kV线路主要保护(高频、距离、零序保护)和重合闸动作总信号; 20 (3)主变压器重瓦斯、差动保护和复合电压电流闭锁保护动作总信号; (4)低频减载动作(按组)信号; (5)10,35kV断路器事故跳闸总信号; (6)10,35kV系统接地信号; (7)直流系统接地信号; (8)控制方式由遥控转为当地控制的信号。 4.5.2.5 无人值班厂站根据调度的需要和设备可能，可向上一级调度机构 增送下列全部或部分预告信号: (1)断路器控制回路断线总信号; (2)断路器操作机构故障总信号; (3)变压器油温过高、绕组温度过高总信号; (4)轻瓦斯动作信号; (5)变压器或变压器调压装置油位过低总信号; (6)继电保护、故障录波器、调压装置故障总信号; (7)距离保护闭锁信号; (8)高频保护收信信号; (9)消防报警信号; (10)大门打开信号; (11)远动终端遥控电源消失信号; (12)远动终端UPS交流电源消失信号; (13)远动终端下行通道故障信号。 4.5.2.6 根据调度需要和设备可能，上一级调度机构可向无人值班厂站增 21 发以下遥控命令: (1)110kV以下断路器分合; (2)变压器中性点接地刀闸分合; (3)高频自发信起动; (4)距离保护闭锁复归; (5)预告信号的复归。 4.5.2.7 不宜用遥控方式进行同期操作，同期操作宜由厂站同期装置实现。 4.5.2.8 不宜遥控方式进行事故保护装置的复归。保护装置的复归应在现场进行。 4.5.2.9无(少)人值班厂站远动信息是在有人值班厂站远动信息基础上增加这两条内容，以便地调能较全面掌握无人值班变电站运行状况，提高其运行可靠性和操作质量。 4(6基准站信息的组织和信息量 基准变电站B的状态信息及其组织设计 4.6.1. 状态信息设计 4.6.1.1 状态信息内容包括 4.6.1.1.1 遥测量 (1)110KV及以上线路: , 每条线路的P、Q; , 母线电压(包括220kV母线和两段110kV母线)。 (2)10KV线路: 22 , 每条线路的P、I; , 母线电压(两段)。 (3)变压器: , 每台变压器高压侧的P、Q; , 变压器总的P、Q。 4.6.1.1.2 遥信量 包括所有的开关状态量。 4.6.1.2 状态信息表 根据已设计的基准变电站B的主接线图以及毕业设计指导书中信息传输格 式原则的要求，将基准变电站B的状态信息按照信息传输格式列表如下: (1)遥测信息表 点号 d d *1*2 1 P Q ?? 2 V21(ab) V21(bc) 3 V11 V12 4 V91 V92 5 P211 Q211 6 P212 Q212 7 P111 Q111 8 P112 Q112 9 P101 Q101 10 P102 Q102 11 P103 Q103 12 P104 Q104 13 P105 Q105 14 P106 Q106 23 15 P901 I901 16 P902 I902 17 P903 I903 18 P904 I904 19 P905 I905 20 P906 I906 21 P907 I907 22 P908 I908 (2)遥信信息表 点号 d d *1*2 201，202，211，212， 105，106，100，111， 1 101，102，103，104， 112，911，912，900， 901，902，903，904， 2 905，906，907，908， 4.6.2. RTU采集的状态信息量 根据变电站A的实际采集状态信息量(遥测量44路，遥信量24路)，并预留一定的备用容量，本站RTU的状态信息采集容量设计为遥测量64路，遥信量32路。 4.6.3. 信息传输帧格式设计 4.6.3.1 帧结构 RTU向主站传送信息是按照一定的结构进行的，本站采用CDT规约与主站进行通信，要求RTU按照更新周期循环不断地一帧一帧地向主站传送信息，每周 24 期传送一帧信息，这一帧信息应包括本站的所有遥测量和遥信量。因此，信息传输帧结构如下: 同步字 EB90 EB90 EB90 0点 控制字 1点 信息字1 2点 信息字2 ? ? 32点 信息字32 33点 信息字33 34点 信息字34 其中，第1点到第32点为遥测信息，共64路，第33点到第34点为遥信信息，共32路。 4.6.3.2 遥测信息字结构 b b 70 点号(00H,7FH) B字节 n b b b b b b b b B 76543210n+1遥测1 b b b b b b b b B 15141312111098n+2 b b b b b b b b B 76543210n+3遥测2 b b b b b b b b B 15141312111098n+4 B 校验码 n+5其中: 25 , 每个遥测信息字传递两路遥测量; , bb传送一路遥测量，以二进制码表示，b,0时为正数，b,1时为负数，,1101111 以2的补码表示负数; , b,1表示溢出，b,1表示数无效。 1415 , 每个信息有6个字节，共48位二进制位。 4.6.3.3 遥信信息字结构 b b 70 点号(F0H,FFH) B字节 n b b b b b b b b B 遥信 76543210n+11-8 b b b b b b b b B 15141312111098n+2 b b b b b b b b B 遥信 76543210n+39-16 b b b b b b b b B 15141312111098n+4 B 校验码 n+5说明: , 每个遥信信息字含16路遥信量;每两个二进制位表示1路遥信状态。 , 状态位定义:b b=00表示断路器或刀闸状态为断开，继电保护未动作; b n+4nn+4 b=11表示断路器或刀闸状态为闭合，继电保护动作。 n 4.6.4. 信息流量估算和信息传输速率 4.6.4.1 信息流量 信息流量是指一帧信息含有多少个二进制位，以及多长时间传送一帧信息。信息流量是设计信息传输速率的依据。按照设计的帧结构，本站的每帧包含34 26 个信息字，每个信息字为48个二进制位。 4.6.4.2 信息传输速率 根据CDT规约对于实时性的要求，厂站必须每3秒钟向主站传送一帧信息， 因此本站信息传输的最低速率: 34，48 vmin,,544 3 根据可选用的标准传输波特率，本站选用的信息传输速率为600波特。 基准变电站C的状态信息及其组织设计 4.7.1. 状态信息设计 4.7.1.1 状态信息内容包括 4.7.1.1.1 遥测量 (1)110KV线路: , 每条线路的P、Q; , 母线电压(两段)。 (2)10KV线路: , 两台站用变的P、I; , 母线电压(两段)。 (3)变压器: , 每台变压器高压侧的P、Q; , 变压器总的P、Q。 4.7.1.1.2 遥信量 27 包括所有的开关状态量。 4.7.1.2 状态信息表 根据已设计的基准水电厂C的主接线图以及毕业设计指导书中信息传输格 式原则的要求，将基准变电站A的状态信息按照信息传输格式列表如下: (1)遥测信息表 点号 d d *1*21 变压器P 变压器Q ??2 发电机P 发电机Q ??3 V11 V12 4 V91 V92 5 P111 Q111 6 P112 Q112 7 P101 Q101 8 P102 Q102 9 P103 Q103 10 P104 Q104 11 P105 Q105 12 P106 Q106 13 P901 Q901 14 P902 Q902 15 P903 I903 16 P904 I904 17 P905 Q905 18 P906 Q906 19 P907 I907 20 P908 I908 28 (2)遥信信息表 点号 d d *1*2 101，102，103，104， 112，911，912，900， 1 105，106，100，111， 901，902，903，904， 2 905，906，907，908， 4.7.2. RTU采集的状态信息量 根据变电站C的实际采集状态信息量(遥测量40路，遥信量20路)，并预留一定的备用容量，本站RTU的状态信息采集容量设计为遥测量64路，遥信量32路。 4.7.3. 信息传输帧格式设计(同基准变电站B的设计) 4.7.4. 信息流量估算和信息传输速率(同基准变电站B的设计) 29 4.8调度中心主站计算机系统结构 目前调度中心的计算机系统多采用多机分布式系统，结构如下图: 图2 系统配置图 分布式系统结构主要完成以下功能: (1)数据采集和处理 可采集有功功率、无功功率、电流、电压以及温度、频率、压力等模拟量和断路器状态、RTU状态、事故总信号、保护及自动装置动作信号等状态量。采集到的实时数据立即分类、处理、记录、归档。 (2)画面显示 显示电网系统网络图、厂站一次接线图、负荷曲线图、运行状态、设备参数以及各种数据棒图和事件顺序记录，可将画面分为地理层、主网层、变电站层、设备层等，可在线修改画面、报表、数据库、而不影响系 30 统运行。 (3)计算统计 计算累积量、负荷率、合格率及有功、无功电量，统计某一段时间内的最大值、最小值、平均值等。用户还可以自定义公式，进行统计、计算。 (4)事故追忆和故障报警 当电力系统发生事故时，自动将故障前5个测量值和故障后5个测量值存入历史数据库，供事故分析用。故障或运行异常时，自动发出图形或语言报警信号。 (5)报表和打印 可以自定义报表格式，制定各种形式的报表、图形。报表、图形显示实时和历史数据，制表操作完全在线，不影响系统运行。根据设定，可定时或随时打印各类报表，如日、月、年负荷报表、运行参数曲线、操作记录等。 (6)网络互联 与MIS网、上级调度系统公用数据通信网以及变电站综合自动化系统等互联通信，实现数据共享。 (7)遥控、遥调和系统内设备自动对时。 (8)可扩展性 各种应用软件如短路电流计算、运行设备管理等可扩展使用，同时接入的RTU数量也可不断扩充。 4.8.1系统特点 (1)面向对象的程序设计; (2)实时数据库加大型商用数据库; (3)分布式、全冗余结构，确保系统可靠性; (4)完善的SCADA功能，不仅满足调度自动化系统，同时可满足变电站综合自动化系统; 31 (5)远程拨号访问，使厂家可随时随地看到现场同步的信息，帮助用户答疑解难，及时解决运行中的问题; (6)与MIS系统联接，增强了管理性，不仅网络工作站，而且有关管理部门都可对系统运行状态进行监测和动态管理。 4.8.2效益分析 (1)优化运行方式，降低线路损耗 公司年供电量20亿kWh，通过调度自动化系统，优化运行方式，降低线路(含变压器)损耗0.5%，一年节约用电1000万kWh，计390万元。 (2)提高功率因数 汕头地区电网的功率因数在很大程度上依赖于各变配电站的无功补偿装置的投运，借助于调度自动化系统，准确控制现有无功补偿装置及时、合理的投运，使功率因数稳定在0.95左右。 (3)降低最大需量费用 公司按两部电价制交纳电费。其中月最大需量18元/kW。采用电网调度自动化系统，合理调控设备检修和事故情况下的运行方式，全年降低需量费用108万元。 升级改造后的汕头地区调度自动化系统，性能稳定，效果良好，不但实现了信息准确、调度灵活、指挥科学、反应迅速的既定目标，而且增强了分析、预防、处理事故的能力，其直接的和间接的效益已经和正在表现出来。 4.8.3 计算机系统配置原则 (1) 系统调度应选用比较先进的设备。 (2) 系统必须是收缩性的;可以灵活选用系统，软硬件 配置。 (3) 必须有扩充性，可方便使用扩充应用模块。 (4) 要有灵活性:做到“即装，即用”的原则。 32 (5) 必须要有安全性。 (6) 能够统一的进行电网描述数据库。 (7) 必须高效的实时进行数据处理。 (8) 要有友好方便的人机界面。 (9) 由功能强大的电子报表软件;具有灵活的报表处理功能，并能做到图文 并茂。 4.8.4 计算机选型原则 (1)同一省网的地调计算机机型系列宜统一或相兼容; (2)大型地调主计算机宜采用字长32位的高档微机或小型机; (3)中型地调主计算机宜选用字长32位的微机，也可采用16位微机; (4)小型地调主计算机宜选用字长16位的微机; (5)省网内各级调度的计算机型号不统一时，应采用标准接口，统一通信规约。 4.8.5随着电力系统的发展，进行科学管理所需信息增多，对于电力系统。主要有办公数据和事故记录数据及生产运行数据这三类信息构成;信息管理系统可采用拓扑结构。在电力局内部有一个文件服务器。系统为整个公司服务，内部存储各个科室的信息以及各种数据。调度数据则通过网桥机传送到服务器中，网桥机同时还负责事故的分合报警。 根据设计水平年调度自动化系统的功能并考虑投运后10年发展的需要，应按以下条件确定计算机系统的规模。 (1)数据采集与监控对象的容量; (2)远动终端类型及数量; 33 (3)上下级调度自动化系统数据交换的类型和数量; (4)外部设备的类型及数量; (5)通道数量及传送速率; (6)计算机中央处理器负荷及其估算条件。 4.8.6 计算机中央处理器平均负荷率在电网正常运行时任意30min内宜小于40%，在电网事故情况下10s内宜小于60%。 4.8.7计算机应配置与上级调度计算机进行数据通信的接口。 4.8.8 应配置用于系统维护、程序开发的程序员终端和打印机各一台。 4.8.9 根据远动终端和信息传输方式对通道的技术要求，配置必要的通道接口，并提出对通道数量、质量的要求。 4.8.10 计算机系统硬件包括以下内容: (1)计算机(包括前置机或通信控制器); (2)外存贮器; (3)输入输出设备; (4)通道接口; (5)专用不间断电源。 34 4.8.11电网调度自动化系统及信息管理系统的开发平台构成有: 调度中心机 网桥机 公司服务器 HUB 路由器 MODEM 局 办 生 用 财 多 供 供 … 供 公 电 电 … 电 所 所 所 长 室 产 电 务 经 1 2 n 图3 整个地区电网调度自动化系统及信息管理系统体系结构图 4.8.12计算机系统软件包括以下内容: (1)在购置计算机系统时应配备必要的计算机系统软件; (2)应具有适合电网特点、维护性和可扩性好的实时数据库系统; (3)数据采集和监控的软件应满足功能要求并实现模块化; (4)根据需要配备相应的支持软件; (5) 应选用成熟的应用软件包，各类应用软件可根据需要逐步扩充; (6) 系统应具有对各类应用软件进行调试、维护、在线生成的功能。 4.8.13人机联系系统包括以下内容: (1)屏幕显示设备; (2)打印和记录设备; (3)电网调度模拟屏、调度台; (4)调度模拟屏控制器。 4.8.14电源和机房要求包括以下内容: 35 (1)交流供电电源必须可靠，应有两路来自不同电源点的供电线路供电，电源质量应符合设备要求，电压波动宜小于?10%; (2)为保证供电的可靠和质量，计算机系统应采用不间断电源供电，交流电源失电后维持供电宜为1h; (3)应保持机房的温度、湿度，机房温度为15,24?，温度变化率每小时不超过?5?，湿度为40%,75%; (4)机房内应有新鲜空气补给设备和防噪声措施; (5)机房应防尘，应达到设备厂商规定的空气清洁度，对部分要求净化的设备应设置净化间; (6)计算机系统内应有良好的工作接地，如果同大楼合用接地装置，接地电阻宜小于0.5Ω，接地引线应独立并同建筑物绝缘; (7)根据的要求还应有防静电、防雷击和防过电压的措施; (8)机房内应有符合国家有关规定的防水、防火和灭火设施; (9)机房内照明应符合有关规定并应具有事故照明设施。 4(9调度自动化系统的技术指标 4.9.1 调度端与远动终端、上下级调度端间的通信规约应符合有关标准，在地调或尽可能的调度机构管辖范围内宜采用同一种远动规约。若在调度范围内有其它远动规约时，可采用规约转换或其它方式解决。 4.9.2 数据采集、处理和控制类型 (1)遥测量:模拟量、脉冲量、数字量; (2)遥信量:状态信号; (3)遥控命令:数字量; 36 (4)遥调命令:模拟量、脉冲量; (5)时钟对时; (6)计算量; (7)人工输入。 4.9.3 调度端应具备有毫秒级分辨率的内部日历时钟并能接收标准时钟的 对时命令。 4.9.4 远动技术指标 4.9.4.1 遥测量 (1)远动系统遥测误差不大于?1.5%; (2)死区传送整定最小值不小于0.5%(额定值)。 4.9.4.2 遥信量 (1)正确率不小于99.9%; (2)事件顺序记录站间分辩率不大于20ms。 4.9.4.3 遥控正确率不小于99.99%。 4.9.4.4 遥调正确率不小于99.99%。 4.9.5 实时性指标 (1)重要遥测传送时间不大于3s; (2)遥信变位传送时间不大于3s; (3)遥控、遥调命令传送时间不大于4s; (4)全系统实时数据扫描周期(30个接口)为3,10s; (5)画面调用响应时间:85%的画面不大于3s，其它画面不大于5s; (6)画面实时数据刷新周期为5,10s; 37 (7)打印报表输出周期可按需整定; (8)双机自动切换到基本监控功能恢复时间不大于50s; (9)模拟屏数据刷新周期为6,12s。 4.9.6 可靠性指标 (1)单机系统可用率不小于95%; (2)双机系统可用率不小于99.8%。 4.9.7 与上级调度计算机数据通信通道 (1)传送速度为1200、2400 Bd; -5(2)误码率在信杂比为17dB时，不大于10。 (3)采用全双工专用通道，必要时可设置主备用通道。 4.9.8 远动设备 (1)远动终端应满足远动信息采集和传递要求。应选用性能良好、运行可靠的定型产品。 (2) 一个厂站宜采用一套远动终端。 (3) 属双重调度的发电厂、变电站宜将远动信息直接送往一个调度端，另一个调度端所需信息通过该调度转发。 (4) 对调度端已建成的调度自动化系统无转发功能时，属双重调度的厂站可以向两个调度端直接发送遥测、遥信信息，但同一被控设备不允许执行两调度端的遥控、遥调命令。 (5) 远动终端的制式应与调度端自动化系统制式一致。当选用的远动终端的制式、远动规约与调度端已有系统不一致时，工程中应解决与调度端已有系统的接口问题。 38 (6) 按厂站传送远动信息的需要和发展，以中档实用原则确定远动终端的档次、功能和容量，并优先选用功能和容量可灵活组合的远动终端。 (7) 远动终端有条件时可以适当兼顾厂站电气监测功能，但不应因此而影响远动终端的功能和技术指标。 4.9.9远动终端主要技术指标 (1)遥测精度:0.5级; (2)模拟量输入:4,20mA，?5V; (3)遥信输入:无源触点方式; (4)事件顺序记录分辨率不大于10ms; (5)电能量累计容量:216; (6)模拟量输出:0,10V，4,20mA; (7)遥控输出:无源触点方式，触点容量为直流220V、5A，110V、5A或24V、1A; (8)远动信息的海明距离不小于4; (9)远动终端的平均故障间隔时间MTBF宜不低于10000h; (10)远动通道误码率在规定范围内时，远动终端应能正常工作。 4.9.10调制解调器技术指标 (1)速率为50(75)、(200)300、600、1200Bd; (2)双工、半双工、单工通道; (3)频谱符合国家标准; -5(4)通道信杂比在17dB时误码率不大于10。 4.9.11其它 39 (1) 遥测变送器的精度宜为0.5级，模拟量输出宜采用恒流输出; (2)远动终端应有抗电磁干扰的能力，其信号输入应有可靠的电气隔离，其绝缘水平应符合有关标准; (3)远动终端应有防雷击和防过电压的措施; (4)远动终端与遥测变送器和通信设备之间的电缆宜采用多芯双绞屏蔽电缆; (5)远动终端和遥测变送器屏柜应可靠保护接地; (6)远动终端和遥测变送器安装地点应考虑对环境的要求和运行上的方便; (7)远动设备应配备不间断电源，交流电消失后不间断电源维持供电时间宜不小于20min，无人值班厂站宜不小于30min; (8)远动设备应配备相应的调试仪表，其配置标准按远动专用仪器仪表的配置标准执行; (9)所选设备的MTBF不低于10000h; (10)在工程设计中应考虑远动终端必要的备品备件。 1、附录: 附录1:毕业设计基准变电站A主接线图 附录2:毕业设计基准变电站B主接线图 2、参考文献: (1)刘键，倪建立，邓永辉:《配电自动化系统》，中国水利水电出版社，1999; (2)同向前，于键明，苏文成:《供电技术》，机械工业出版社，1995; (3)黎连业:《网络工程与综合布线技术》，清华大学出版社，1997; (4)丁梳山，南俊星主编:《微机保护与综合自动化系统》，中国水利水电出版社，2002; 40 (5)周杰娜:《现代电力系统调度自动化》，重庆大学出版社，2002; (6)中华人民共和国电力行业标准，《电网调度自动化系统运行管理规程》，DL 516—93; (7)中华人民共和国电力行业标准，《地区电网调度自动化设计技术规程》，DL5002—91; (8)中华人民共和国电力行业标准，《电力系统调度自动化设计技术规程》，DL 5003—91; (9)中华人民共和国电力行业标准，《地区电网调度自动化功能规范》，DL/T 550—94; (10)中华人民共和国电力行业标准，《35,110KV变电所设计规范》，GB50059,92; (11)中华人民共和国电力行业标准，《3,110KV高压配电装置设计规范》，GB50060-92。 41