1、第四章第四章 变电站综合自动化的监控系统变电站综合自动化的监控系统 本章知识点：本章知识点：重点掌握重点掌握监控系统的基本功监控系统的基本功能，能，掌握掌握监控系统基本要求，了解基本结监控系统基本要求，了解基本结构及附属部分。构及附属部分。4.1 4.1 监控系统的基本功能监控系统的基本功能 4.2 4.2 监控系统的基本结构监控系统的基本结构 4.3 4.3 监控系统的基本要求及特点监控系统的基本要求及特点 4.4 4.4 监控系统的界面及监控操作监控系统的界面及监控操作 4.5 4.5 监控系统的附属部分监控系统的附属部分4.1 4.1 监控系统的基本功能监控系统的基本功能变电站综合自动化
2、系统实现的功能：变电站综合自动化系统实现的功能：（1 1）改变常规保护不能与外界通信的缺陷，取代）改变常规保护不能与外界通信的缺陷，取代常规的测量系统常规的测量系统,如变送器、录波器、指针式仪表如变送器、录波器、指针式仪表等；等；（2 2）改变常规的操作机构，如操作盘、模拟盘、）改变常规的操作机构，如操作盘、模拟盘、手动同期及手控无功补偿等装置；手动同期及手控无功补偿等装置；（3 3）取代常规的告警、报警装置，如中央信号系）取代常规的告警、报警装置，如中央信号系统、光字牌等；统、光字牌等；（4 4）取代常规的电磁或和机械或防误闭锁设备；）取代常规的电磁或和机械或防误闭锁设备；（5 5）取代常规
3、的运动装置。）取代常规的运动装置。4.1 4.1 监控系统的基本功能监控系统的基本功能一、实时数据采集和处理一、实时数据采集和处理 采集变电站电力运行实时数据和设备运行状采集变电站电力运行实时数据和设备运行状态，包括各种态，包括各种状态量、模拟量、脉冲量（电能状态量、模拟量、脉冲量（电能量）、数字量和保护信号量）、数字量和保护信号，并将这些采集到的数，并将这些采集到的数据去伪存真后存于数据库供计算机处理之用。据去伪存真后存于数据库供计算机处理之用。（1 1）模拟量的采集）模拟量的采集 母线母线U U；进线；进线U U、I I、P P；出线；出线 U U、I I、P P；主变；主变I I、P P
4、；电容；电容I I、Q Q、f f、cos;cos;油温、直流电压、站用油温、直流电压、站用电压和功率。电压和功率。模拟量的主要处理方式有：码值转换、越限、模拟量的主要处理方式有：码值转换、越限、复限处理和归零处理。复限处理和归零处理。4.1 4.1 监控系统的基本功能监控系统的基本功能（2 2）状态量的采集）状态量的采集 断路器、隔离开关状态，有载调压变压断路器、隔离开关状态，有载调压变压器分接头的位置、同期检查状态、继电保器分接头的位置、同期检查状态、继电保护动作信号和运行告警信号等。护动作信号和运行告警信号等。处理方式：变位确认及记录、变位闪光、处理方式：变位确认及记录、变位闪光、事故推
5、画面、事故推处理指导和事故启动事故推画面、事故推处理指导和事故启动控制等。控制等。4.1 4.1 监控系统的基本功能监控系统的基本功能（3 3）电能量的采集）电能量的采集 有功电能量和无功电能量。有功电能量和无功电能量。电能计量常用办法有电能计量常用办法有电能脉冲计量法电能脉冲计量法和和软件计算软件计算法法。1 1）电能脉冲计量法：电能表转盘每转一周便输）电能脉冲计量法：电能表转盘每转一周便输出一个或两个脉冲，用输出的脉冲数代替转盘转出一个或两个脉冲，用输出的脉冲数代替转盘转动的圈数，计算机对输出脉冲进行计数，将脉冲动的圈数，计算机对输出脉冲进行计数，将脉冲数乘以标度系数，便得到电能量。数乘以
6、标度系数，便得到电能量。2 2）软件计算法：利用交流采样得到的电流、电）软件计算法：利用交流采样得到的电流、电压值，通过软件计算出有功电能量和无功电能量。压值，通过软件计算出有功电能量和无功电能量。4.1 4.1 监控系统的基本功能监控系统的基本功能（4 4）数字量的采集）数字量的采集 指采集变电站内微机保护或智能自动装指采集变电站内微机保护或智能自动装置的信息。主要有：置的信息。主要有：1 1）通过监控系统与保护系统通信直接采集）通过监控系统与保护系统通信直接采集的各种保护信号，如保护装置的测量值及的各种保护信号，如保护装置的测量值及定值。故障动作信息，自诊断信息，跳闸定值。故障动作信息，自
7、诊断信息，跳闸报告和波形。报告和波形。2 2）全球定位系统信息。）全球定位系统信息。3 3）通过与电能计量系统通信采集的电能量。）通过与电能计量系统通信采集的电能量。4.1 4.1 监控系统的基本功能监控系统的基本功能二、运行监视与报警功能二、运行监视与报警功能 运行监视：运行监视：对变电站各种状态量变位情况对变电站各种状态量变位情况的监视和各种模拟量的数值监视。模拟量的监视和各种模拟量的数值监视。模拟量的监视分为正常的测量和超过限定值的报的监视分为正常的测量和超过限定值的报警、事故模拟量变化的追忆等。警、事故模拟量变化的追忆等。报警参数：报警参数：母线电压、线路过负荷、主变母线电压、线路过负
8、荷、主变过负荷、系统频率偏差报警。过负荷、系统频率偏差报警。报警方式：报警方式：自动推出画面，报警行、音响自动推出画面，报警行、音响提示、闪光报警、信息操作提示。提示、闪光报警、信息操作提示。4.1 4.1 监控系统的基本功能监控系统的基本功能三、操作控制功能三、操作控制功能 通过通过CRTCRT屏幕对断路器、隔离开关进行分闸、屏幕对断路器、隔离开关进行分闸、合闸操作，对变压器分接头进行调节控制，合闸操作，对变压器分接头进行调节控制，对电容器进行投、切控制；接受遥控操作对电容器进行投、切控制；接受遥控操作命令，进行远方操作。命令，进行远方操作。所有的操作控制均能就地和远方控制、就所有的操作控制
9、均能就地和远方控制、就地和远方切换相互闭锁、自动和手动相互地和远方切换相互闭锁、自动和手动相互闭锁。闭锁。操作闭锁：操作系统出口具有断路器跳闸、操作闭锁：操作系统出口具有断路器跳闸、合闸闭锁功能。合闸闭锁功能。4.1 4.1 监控系统的基本功能监控系统的基本功能四、数据处理与记录功能四、数据处理与记录功能（1 1）主变压器和输电线路有功功率和无功功率）主变压器和输电线路有功功率和无功功率每天的最大值和最小值以及相应的时间；每天的最大值和最小值以及相应的时间；（2 2）母线电压每天定时记录的最高值和最低值）母线电压每天定时记录的最高值和最低值以及相应时间；以及相应时间；（3 3）计算受配电电能平
10、衡率；）计算受配电电能平衡率；（4 4）统计断路器动作次数；）统计断路器动作次数；（5 5）断路器切除故障电流和跳闸次数累计数；）断路器切除故障电流和跳闸次数累计数；（6 6）控制操作和修改定值记录。）控制操作和修改定值记录。4.1 4.1 监控系统的基本功能监控系统的基本功能五、事故顺序记录及事故追忆功能五、事故顺序记录及事故追忆功能 事故顺序记录：对继电保护、自动装置断路器在事故顺序记录：对继电保护、自动装置断路器在事故时动作的先后顺序自动记录，自动记录的报事故时动作的先后顺序自动记录，自动记录的报告在告在CRTCRT显示器上显示和打印。显示器上显示和打印。事故追忆功能：对变电站内的一些主
11、要模拟量在事故追忆功能：对变电站内的一些主要模拟量在事故前一段时间内做连续测量记录。事故前一段时间内做连续测量记录。六、故障录波与测距功能六、故障录波与测距功能 变电站的故障录波和测距可采用两种方法实现：变电站的故障录波和测距可采用两种方法实现：（1 1）微机保护装置兼做故障记录和测距；）微机保护装置兼做故障记录和测距；（2 2）微机故障录波器）微机故障录波器4.1 4.1 监控系统的基本功能监控系统的基本功能七、人机联系功能（七、人机联系功能（CRTCRT显示器、鼠标、键盘）显示器、鼠标、键盘）（1 1）CRTCRT屏幕显示的内容屏幕显示的内容 1 1）显示采集和计算的定时运行参数：）显示采
12、集和计算的定时运行参数：U I P QU I P Q、coscos有功电能、无功电能、主变压器温度、系统有功电能、无功电能、主变压器温度、系统频率、日期、时间等）频率、日期、时间等）;2)2)显示实时主接线图显示实时主接线图;3)3)事件顺序记录（事件顺序记录（SOESOE）显示）显示:事件内容及发生时事件内容及发生时间间;4)4)越限报警显示越限报警显示:越限设备名、越限值及时间越限设备名、越限值及时间;5)5)值班历史记录值班历史记录;4.1 4.1 监控系统的基本功能监控系统的基本功能 6)6)历史趋势显示历史趋势显示:主要负荷曲线、母线电压曲线主要负荷曲线、母线电压曲线;7)7)保护定
13、值和自控装置的设定值显示保护定值和自控装置的设定值显示;8)8)其它其它:包括故障记录显示，设备运行状况显示包括故障记录显示，设备运行状况显示.（2 2）输入数据）输入数据 1)TA1)TA和和TVTV变化变化 2)2)保护定值和越限报警定值保护定值和越限报警定值 3)3)智能自控装置的设定值智能自控装置的设定值 4)4)运行人员密码运行人员密码4.1 4.1 监控系统的基本功能监控系统的基本功能八、制表打印功能八、制表打印功能 (1)(1)定时打印报表和运行日志；定时打印报表和运行日志；(2)(2)开关操作记录开关操作记录打印；打印；(3)(3)事件顺序记录打印；事件顺序记录打印；(4)(4
14、)越限打印；越限打印；(5)(5)召唤打印、召唤打印、(6)(6)抄屏打印、抄屏打印、(7)(7)事故追忆打印。事故追忆打印。九、运行的技术管理功能九、运行的技术管理功能(1)(1)历史数据处理、存档、检索；历史数据处理、存档、检索；(2)(2)统计值处理；统计值处理；时、日、月、典型日时、日、月、典型日(3)(3)累计值处理累计值处理(4)(4)主要设备的技术参数档案表、检修记录、断主要设备的技术参数档案表、检修记录、断路器动作次数、运行需要的各种记录、统计等。路器动作次数、运行需要的各种记录、统计等。十、谐波的分析及监控功能十、谐波的分析及监控功能 4.2 4.2 监控系统的基本结构监控系
15、统的基本结构一、监控系统的结构一、监控系统的结构 监控系统是由监控系统是由监控机、网络管理单元、监控机、网络管理单元、测控单元、远动接口、打印机测控单元、远动接口、打印机等部分组成。等部分组成。根据完成的功能不同，变电站监控系统根据完成的功能不同，变电站监控系统可分为信息收集和执行子系统、信息传输可分为信息收集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理子系统和人机联系子系子系统、信息处理子系统和人机联系子系统。如图统。如图4-14-1所示：所示：4.2 4.2 监控系统的基本结构监控系统的基本结构图图4-1 4-1 监控系统的功能结构监控系统的功能结构电电力力系系统统信息收集信息收集和执行子和执行
16、子系统系统人人机机联联系系子子系系统统人人信信息息传传输输子子系系统统信息处理信息处理子系统子系统运行状态运行状态分析控制分析控制4.2 4.2 监控系统的基本结构监控系统的基本结构 信息收集和执行子系统：信息收集和执行子系统：收集各种反应电力系统收集各种反应电力系统运行状态的实时信息传送到监控主站运行状态的实时信息传送到监控主站(电气量：电气量：V V I f pI f p、非电气量：温度、湿度、非电气量：温度、湿度)；接收主站或上；接收主站或上一级调度根据运行需要而发出的操作、调节和控一级调度根据运行需要而发出的操作、调节和控制命令，并将该命令转发给相应装置的操作或调制命令，并将该命令转发
17、给相应装置的操作或调节机构。节机构。人机联系子系统：人机联系子系统：是将经加工处理的信息通过各是将经加工处理的信息通过各种信息输出设备提供给运行人员，由运行人员对种信息输出设备提供给运行人员，由运行人员对控制设备进行操作或发出命令。来实现对电力系控制设备进行操作或发出命令。来实现对电力系统的控制。统的控制。4.2 4.2 监控系统的基本结构监控系统的基本结构 信息处理子系统信息处理子系统:是整个监控系统的核心，完成两是整个监控系统的核心，完成两方面的工作：方面的工作：状态估计，对传输来的实时信息加以处理，得状态估计，对传输来的实时信息加以处理，得到精确而完整的运行参数，将其存储在实时数据到精确
18、而完整的运行参数，将其存储在实时数据库中，供系统进行监控计算时使用。库中，供系统进行监控计算时使用。运行状态分析计算：为运行人员作出控制决策运行状态分析计算：为运行人员作出控制决策提供依据。（根据分析计算的结果，通过分析、提供依据。（根据分析计算的结果，通过分析、综合、判断来决定控制策略。综合、判断来决定控制策略。4.2 4.2 监控系统的基本结构监控系统的基本结构二、监控系统的软件二、监控系统的软件 软件一般包括：软件一般包括：WINDOWS 2000/NTWINDOWS 2000/NT操作系统、数操作系统、数据库、画面编辑和应用软件据库、画面编辑和应用软件等几个部分。等几个部分。这里以这里
19、以PS-6000PS-6000监控系统为例。介绍其软件功能监控系统为例。介绍其软件功能模块。模块。（一）数据生成系统（一）数据生成系统 PS 6000 PS 6000 数据生成系统数据生成系统 NSDBTOOL NSDBTOOL 是一个数据的是一个数据的定义系统，由它生成的数据文件是监控系统在线运定义系统，由它生成的数据文件是监控系统在线运行的基础。行的基础。NSDBTOOL NSDBTOOL 提供了方便的列表格式，用提供了方便的列表格式，用于系统数据库的描述，对于系统数据库中某些属性于系统数据库的描述，对于系统数据库中某些属性的填充，采用弹出菜单进行选择。的填充，采用弹出菜单进行选择。NSD
20、BTOOLNSDBTOOL还提供还提供有文本描述窗口，用户也可以使用数据描述语言来有文本描述窗口，用户也可以使用数据描述语言来定义系统数据库。定义系统数据库。4.2 4.2 监控系统的基本结构监控系统的基本结构图图4-2 4-2 监控系统软件结构图监控系统软件结构图 数据库生成器实时数据库计算数据库历史数据库事故追忆库事故库录波数据报表曲线录波报警事件事故追忆前置VQC保护操作票画面画面库画面编辑器4.2 4.2 监控系统的基本结构监控系统的基本结构1.1.系统实时数据库结构系统实时数据库结构 PS 6000 PS 6000 的系统实时数据库用于存放现场实时数的系统实时数据库用于存放现场实时数
21、据及实时数据运算参数，它是在线监控系统数据据及实时数据运算参数，它是在线监控系统数据显示、报表打印和界面操作等操作的数据来源，显示、报表打印和界面操作等操作的数据来源，也是前置规约解释数据的最终存放地点。也是前置规约解释数据的最终存放地点。2.2.基本数据定义基本数据定义 数据生成系统数据生成系统 NSDBTOOL NSDBTOOL 分三级定义系统的基本分三级定义系统的基本数据，即站定义、子系统定义和点定义。数据，即站定义、子系统定义和点定义。4.2 4.2 监控系统的基本结构监控系统的基本结构PS6000 PS6000 支持的子系统有支持的子系统有（1 1）遥测子系统，用来描述遥测量，如电压
22、、）遥测子系统，用来描述遥测量，如电压、电流和有功无功等。电流和有功无功等。（2 2）遥信子系统，用来描述断路器量，如刀闸）遥信子系统，用来描述断路器量，如刀闸开关和保护动作等。开关和保护动作等。（3 3）遥调子系统，用来描述连续控制量，与遥）遥调子系统，用来描述连续控制量，与遥测值对应。测值对应。（4 4）遥控子系统，用来描述断路器控制量，与）遥控子系统，用来描述断路器控制量，与遥信值对应遥信值对应（5 5）脉冲子系统，用来描述脉冲记数值，如电）脉冲子系统，用来描述脉冲记数值，如电度量度量.4.2 4.2 监控系统的基本结构监控系统的基本结构3.3.系统数据的引入和引出系统数据的引入和引出
23、系统数据定义可以通过系统数据定义可以通过ODBCODBC（数据库驱动程序）（数据库驱动程序）转换成其他形式的数据，或从其他形式的数据转转换成其他形式的数据，或从其他形式的数据转换为系统数据，如可以将系统数据定义与换为系统数据，如可以将系统数据定义与ExcelExcel电子表格文件、电子表格文件、dBasedBase及及FoxproFoxpro的的dbfdbf文件、文件、AccessAccess或或OracleOracle或或SQL serverSQL server的数据库文件互相的数据库文件互相转换。转换。（二）画面编辑（二）画面编辑 用界面编辑器生成接线图、列表、报表、棒图、用界面编辑器生成
24、接线图、列表、报表、棒图、曲线等画面，都能在线系统调出显示。曲线等画面，都能在线系统调出显示。4.2 4.2 监控系统的基本结构监控系统的基本结构（三）应用软件（三）应用软件（1 1）网络管理软件）网络管理软件 管理计算机之间的通信，提供运行方法的管理，管理计算机之间的通信，提供运行方法的管理，计算机状态的管理，冗余度一览表，切换，协调、计算机状态的管理，冗余度一览表，切换，协调、监视和控制功能。监视和控制功能。（2 2）人机接口软件）人机接口软件 功能有（功能有（1 1）高分辨率的显示（）高分辨率的显示（2 2）快速画面显）快速画面显示（示（3 3）所有画面显示（）所有画面显示（4 4）多重
25、系统图。）多重系统图。（3 3）通信支持软件）通信支持软件 任务是负责管理本系统所涉及的各种通信传输任务是负责管理本系统所涉及的各种通信传输介质和各种传输协议，进行有效的通信调度，并介质和各种传输协议，进行有效的通信调度，并负责监测各传输通道的状态，提供通道质量数据。负责监测各传输通道的状态，提供通道质量数据。4.3 4.3 监控系统的基本要求及特点监控系统的基本要求及特点一、基本要求一、基本要求 1 1、实时性：、实时性：含义：（含义：（1 1）系统对外界激励及时作出响应的能力。）系统对外界激励及时作出响应的能力。（2 2）系统在所要求的时间内完成规定任务的能力。）系统在所要求的时间内完成规
26、定任务的能力。不同的应用系统对实时性有不同的要求。不同的应用系统对实时性有不同的要求。2 2、可靠性：指无故障运行的能力、可靠性：指无故障运行的能力;3 3、可维护性：指维护工作时的方便快捷程度、可维护性：指维护工作时的方便快捷程度;4 4、信息采集和输出技术先进、信息采集和输出技术先进;5 5、人机交流方便；、人机交流方便；4.3 4.3 监控系统的基本要求及特点监控系统的基本要求及特点 6 6、通信可靠：通讯指在监控系统中，计算、通信可靠：通讯指在监控系统中，计算机与计算机之间对同类和不同类总线之间机与计算机之间对同类和不同类总线之间及计算机网络之间的信息传输。及计算机网络之间的信息传输。
27、7 7、信息处理和控制算法先进、信息处理和控制算法先进二、变电站监控系统的特点二、变电站监控系统的特点 1 1、采集和处理、采集和处理 2 2、监视、监视 3 3、控制、控制4.5 4.5 监控系统的附属部分监控系统的附属部分一、保护管理机系统一、保护管理机系统 主要功能是采集就对保护装置、故障滤波主要功能是采集就对保护装置、故障滤波器、安全自动装置等厂站内智能装置的实器、安全自动装置等厂站内智能装置的实时时/非实时的运行、配置和故障信息，对这非实时的运行、配置和故障信息，对这些装置进行运行状态监视。些装置进行运行状态监视。用于远方及站内查看保护信息、定值、连用于远方及站内查看保护信息、定值、
28、连接片状态，进行定值区切换和连接片切换接片状态，进行定值区切换和连接片切换操作，完成分散或故障滤波数据的接收、操作，完成分散或故障滤波数据的接收、远传、分析及波形显示。远传、分析及波形显示。4.5 4.5 监控系统的附属部分监控系统的附属部分二、操作票专家系统二、操作票专家系统 电气操作票：指在给定操作任务的情况下，一些电气操作票：指在给定操作任务的情况下，一些电气设备由当前运行状态切换到目的状态时，遵电气设备由当前运行状态切换到目的状态时，遵守操作规程或章程而形成的一系列操作命令或指守操作规程或章程而形成的一系列操作命令或指令的有序集合。令的有序集合。操作票专家系统：采用人工智能技术，根据电
29、网操作票专家系统：采用人工智能技术，根据电网运行状态、调度操作规程和专家经验自动生成正运行状态、调度操作规程和专家经验自动生成正确的操作票。确的操作票。主要开票的方式有：图形开票、利用专家库开票、主要开票的方式有：图形开票、利用专家库开票、调用典型操作票、手工开票、调用历史操作票。调用典型操作票、手工开票、调用历史操作票。4.5 4.5 监控系统的附属部分监控系统的附属部分三、防误操作三、防误操作 “五防五防”防止误分、合断路器防止误分、合断路器 防止带负荷拉、合隔离开关；防止带负荷拉、合隔离开关；防止误入带电间隔防止误入带电间隔 防止带电挂接地线（接地开关）防止带电挂接地线（接地开关）防止带
30、接地线（接地开关）合隔离开关（隔离开关）防止带接地线（接地开关）合隔离开关（隔离开关）国内常用的误防系统大体可分为国内常用的误防系统大体可分为机械型、电气型机械型、电气型和微机型。和微机型。4.5 4.5 监控系统的附属部分监控系统的附属部分四、四、GPSGPS实时时钟实时时钟 现代电网继电保护系统、现代电网继电保护系统、AGCAGC调频、负荷调频、负荷管理和控制、运行报表统计、事件顺序记管理和控制、运行报表统计、事件顺序记录。为实现精确地控制，正确地分析事件录。为实现精确地控制，正确地分析事件的前因后果，时间的精确性和统一性十分的前因后果，时间的精确性和统一性十分重要。重要。电网内的实时时钟的核心问题是要求统电网内的实时时钟的核心问题是要求统一，即要求各厂站与调度中心之间的实时一，即要求各厂站与调度中心之间的实时时钟相一致。时钟相一致。
