变电站综合自动化监控系统及其通信研究77170.docx
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1、本文由柠檬希子贡献Pdf文档可能在WAP端阅读体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。华中科技高校硕士学位论文变电站综合自动化监控系统及其通信探讨姓名:张洁申请学位级别:硕士专业:电力系统及其自动化指导老师:刘沛20040430华中科技高校硕士学位论文摘要随着我阑国民经济的持续发展和对电力能源牖骥的不断增长,对变电站自动化系统的要求也越来越高。磁微电子技术、计算机技术釉潺信技术的旋展使变电站练合自旗位鼓零褥蒯了迅猛发蓑。变毫辖自秘拖系统静鲤拇及姑肉透信方案懿选择,辩保JI垂系统高度牢靠性,提高谣彳亍性能,节约投资,戳及顺当实现变电晶综合自动能爨关重藤。与传统的通信方式相比,现场
2、总线技术因其具有开放性好、蜜装维护便利、系统配要灵敏等优点嚣褥到了广泛翦运用,盛曩现场蕊绫技术必擦成海交电站综会爨萄亿逶语爱曩静必定趋势。论文讣辅所开发的JY2000型燮电站自动化.II蠡控系统,舟绍了监控软件的开发和监控系统的通信结构,探讨了监控主机、通信管蜷机以及疼惜jI蠡控单元之间的通信按术彝囊终。监控较筛采惩莲予多线程的藕翟方法,实瑰了后台遹信与蘸台操佟醐并行性,确保了系统工作盼实爵性。1.onWorks现场总线按术是一种毙金符合OSI七层协议的、殿用广泛的奸放式网络。论文巾探讨了LonWorkS技术豹总体特点,铮对Neuron芯慧,描述了其痰郝硬徐臻耦,势在分褥LonTatk协议瑟基
3、疆土,对嚣终燮黎猥王薄庶壤、镀牖方法徽了详缀的说明。论文中设计了、Neuron芯片与基予专用芯片的智能疼惜单元的接口,依据燮电站自落纯熬逶繁豢采嚣LonWorkS瑶绣慧线懿特点,灵敏运逛姆终交爨涮定了逶雳姻弼终应用层协议。此井,论文还探讨了簸控主税和LonWorkS弼络豹数据交换拽术以及1.onWorks网络的组网技术。关键词:燮电站综合自动化通信多线程现场总线LonWorkS网络燮擞华中科技高校硕士学位论文AbstractWiththecontinuousdeve1Opmentandtheincmasingdemandfbrtheelectricpower,therequirementfor
4、oftheSubstationAutomationSystemcomputerandiSbeingthedevelopmentmicroe1ectronics,communication,theSubstationAutomationhasdevelopedrapidly.Toproper1yselecttheinfrastructureofSubstationAutomationSystemisofgreatsystemimportancetoassureitssystemreliabi1ity,topromoteitsperformanceandtosaveinvestment,Compa
5、redwiththetraditionalcommunicationmode,theFie1dbusisexoterie,convenienttoinsta11andmaintain,flexibletoconfigureandCPp1iedabroad.TheapplicationofFieldBusisatrendinthedeve1Opmentofsubstationautomation.Inthisartic1e,amonitoringSoflewamdevelopmentandthecommunicationstructureahavebeenintroduced,fLrSf1yac
6、cordingtosubstationautomationsuperviseandcontm1system(JY*2000).Theresearchabouttheprincip1eandprotocolofdatacommunicationamongthesuperviseandcontm1unit,communicationregulatorandprotectiverelayunitsisonalsomadeinthissection,Basedthemultithreadmechanism,themonitoringsoftewareimp1ementthepara1Ielrunnin
7、gbetweenthebackgrounddatacommunicationandtheforegroundoperationthatinsuredthere1timecharacteristicofthesystem.eld Bus icording with O S Iandard。I n i n 哮 e s ,t w o r k strus paper, ther e, methods o f neuron nodeg n and Thee r i n t rodu c e s between NeuronchipapplicationLOnT蛆k pro ne t w o r k v
8、aande , then d esigns the i n t e r faceandtellrelay unitbasedp m t e c t specialc h i p o AccordingthecommunicationdemandofSubstationAutomationSystemandthecharacteristicof1.onWorks,thekindofcommonapplication1ayerprotocolisproposed,usingwithnetworkvariable.Inaddition,theresearchaboutthedataexchanget
9、echnologyandassemblemethodisalsomadeinthisartic1e,Keywords:IntegratedSubstationAutomationFieldbuscommunicationmu1ti.threadLonWorksnetworkvariable狂独创梭声鞠本人声明摄量燮麴学位浚文是我令入在导师指辫下进行的探讨王谗殿取褥瓣探讨成莱。尽我掰翔,除文中E疑括嘲磁雳薛巍褰井,本诠史不包禽经秘藏健个人或集体已经发袭或撰鹭逮的探讨瞧聚。对本文的探讨做出贡献盼个人和集体,均融在文巾以明确方式标明。本天妻垒意谖剿奉声器憋法粹鳍黎巍搴夫敲燕。学谯圣鑫文豫者签煞:霞期
10、;翠莠矍学整论文凝粳使麓授投警本拳莅论文露案竞垒了瓣学校骞关攥鬻、穗麓擎褪论文靛藏定,即:学校有权保留辨向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子蔽,兔许诒文被套阕巍蠢阕。零入授毂华中辩拽高校可戳将零学霰途文豹垒部或裸分繇嚣编入祷关数据痒避裙模索,寿虢袋精影都、缝印或扫糯等复榭手段镰存和汇编本学位论文。嫖密口,在零论文藤子年解夥屋逶煨本授粳书。不像密殂。(请在1;乏上方糕内打“4”)学霞论文露者签名:基絮:掺学教春签褒:基期;年冀鬻年慰.基华中科技高校硕士学位论文1绪论本掌羯逮了交毫站综合鑫动恁系统静动辘特点,寸论丁变鸯菇综会爨动纯系统遴能结梅约发展趋势,并简要介绍了现场总线技术。最船,对本文
11、的盘簧工作和各章节支配进行了说明。1O1号1塞变电站自动化系统悬9O年头发展起来的多专她综合技术.熙电网运行管理中的一次变革,它以计算机为慕础,实现了电网变电站现代化管理,从丽变更了传统变电站控麓室、绿护室懿圭露续梅格蓬班缀护方式,充分体谖了褒霞象产懿特煮,燕当代毫网发展的必定趋势fij。计算机实现运行监视、正常和事故操作、继电疼惜以及微机运行一体化功能。站内和站外信息交换由通信网实现。然而变电站自动化系统的结构及站内遥信方寨麴选择,瓣保证系统态发霉靠性,撵械运行性憩,节蜡投资,激及戢程实现变电斌绿合自动亿黛关重要。困就,现场侧控通信网的解决方案,是变电站综合自动化的关键技术。现场总线是2O世
12、纪9O年头兴起的一种先进王妲限制技术,它将当今嘲绦通信与管理豹赛念雪1入了工整峻溺镁壤。获本震圭遂,它楚一糖兵蠢数字逶信镑议,连接餐能现场设释和自动化系统的数字式、众分散、双向传输、多分支结构的通信网络哪131现场总线的热型代表LonWorks是美阑Echelon公词在1991年推出的局域操作网络,是一个完攘瓣平台,接受基手嵌天式李搴经元蕊片瓣慧线技术。宅豹应溺较好瓣鲤决了变电站自动他系统酌溉场级限制及站内通信阈题,可班顺当实现从当今DCS(DistributedControlSystem)向将来的FcS(FieldbUSContr01System)的过渡,它代表了变电站综合自动化的发展方向f
13、41c1 .2变电站综合自勘化简介变惫蜷练会叁动纯系统是翻雳微撬按寒,垮交魄蛀瓣控懿、溅墨、德号赞峻崖溪、继电疼惜、敬障录波、邀动等功能融为一体的多机菇李系统。炎电站综合自渤化系统所能完成的斑要功能包括:数据采集、继电疼惜、参数监测、运行限制、事务记录、事故报警等。变亳站练合鑫动纯蔽塞熬魏越缝象要有蔽下凡方瑟翻嘲翻。(1)提高供电质量,供应电压台格率。由于程褒电站综合自动化系统中包括有电华中科技高校硕士学位论文压、无功自动限制功能,故对于具铸有载调压变聪器和无功补偿电容器的变电站,可阻大大提高电压合格率,保证电力系统主要设备和各种电器设备的平安,使无功潮流会能,泽甄秘损,繁兹魄熟撮耗。(2)提
14、高变电站的平安、牢靠运行水平。变屯站综合自动化系统中的备子系统,绝大多数都是由微机缀成的,它们多数具有故障诊断功能。除了微机疼惜能快速发觉被疼惜对象驰鼓隙共切除数障羚,械躲窘控装嚣还兼骞监视翼搜隶1对象工佟是否正常豹功能,发觉其工作举正常刚好发出告警信惠。更为重要的怒,微机像护装置和微机型自动截簧具有故障自诊断功能,这是当今的综合自动化技术比起常规的囱动装置或四遥装登突出的特点,这使得接受综合自动化系缱的变电站一、二次设备的霹靠性大大援裹。(3)提高电力系统的运行、管理水平。变电站实现自动化后,监视、测爨、记录、抄表等Z作都由计算机自动进行,既提高了测爨的精度。又避开了人为的擞观干预。运行人曼
15、廷簧逶过髯CRT屡纂,瓣交毫蜒圭赘设备秘各竣、酝逛线踌豹运程工琵囊运季亍参数便一目了然。综合自动纯系统具有与上级调度通信功能,可将检测瑟1的数据刚好送彼调度中心,使调度员能刚好驾驭各变电站的运行状况,也能对它进行必要的调整与控俸,且各种撵作都有事务依次记录可供豢诲,大大掇离运行管理水平。(辱)绥夺交亳黎鑫缝瑟获,降低造徐,削减蕊投赛。交懑站综台鑫动能系统,由于接受微计算机和通储技术,可以实现资源共事和信息共享,同时由于硬件电路多数接受大规模集成电路,结构紧凑、体积小、功能强,与常规的二次设各相比,可以大丈壤夺交激嫔魏占避赛袈,嚣显遽繁微处理器嚣大烧模集成甑震熟蚕甄夥徐,疆诗霎机性能衙格沈逐步上
16、辩,发展的趋势是综合自动化系统的造价会慢慢降低,而性能和功能会逐步提高,因循可以削减变电站的总投资。(5)削减维护工俸惹,削减值溅员劳动,实现减人增效。囊予综合亳动他系统中,各子系统蠢教簿辩裁爨检密藏簿郝缎,缩短了缭修对澜。徽甑疼惜帮童动装鬟的定僮又可在线读出检查,可节约定期核对定值的时间,而监控系统的抄表、记蒙自动化,值班员可不必定时抄袋、记录,可实现少人值班,假如配置了舄上级调度的通信功能,能实谖避溅、遥售、避控、遥谴,辎完全霹实臻嚣久僮褒,这戳减久遴效慈嚣鹅,提高劳动薰产率,同时也削减了人为误操作的可能。2 .3娄电站综合自动化系统的通信结构依据变电站综合自动化系统特点及性能要求,基于分
17、层分布式的开放结构,是现3华中科技高校硕士学位论文代电力祭统限制的发展趋势明。参见网1-1,系统结构分为变电站级、单元级和过程级。过程级包括变压器、断路器、电流及电压互感器铸生产过程设旅。单元级般包括测量器控裁嚣集,受赛该攀元线路或凳运器熬短爨秘异霉按盘绦护;单元缀滋弩凳袁兹隙记录装鬣等。单元缀的智能器件废尽可能靠避过程设备,以削减连接电缆的长度和引入线的电磁干扰。燮电站级包括监控主机、远动及自动限制激机。按分朦分布式系统的梅成凝嬲,各单元榛毙独立地宠成溅量、限制、疼惜,势避过遽售辗宰露交换信惠。这样按单元分开,当一个单元的监控、疼惜设备出现敖障或异样对,W以便停下该设备进行检查处理,不致影响
18、其像单元。交瞧鳏缀单元级过程级图II变电站综合自动化系统的结构在变电站自动化的通信网络中,单元级是一个单元内的智熊终端之闻传送信息的逶遵。健懑蔚不霾翻逡厂采凄熬裳镣没餐多数楚RS232,数舔格式秘露令谶言往往不一样,不能实现互操作,为此不得不进行规约转段,给运用户带来很大的不便;另外在变电站缀的智能终端数较多,可能达几十个,而且一般是分期建设,因此,如何适应扩建,媛苓舞时瓣不瓣裁造厂熟产感髓够蒙窑蠢攥终,裁或了逶售露懿突滋润莲,因此交泡潍网络必需SS符合国际标糯的开放式潮络,LonWorkS糯场总线题络就是一种符合国际标准的开放式网络,完全符含变电站综合自动化网络的要求,互操作性强,扩建方馒海
19、fIol0囊场煞线与教太鬻静互联结梅魏是兰1今臻场慧线静发震熬势,囊场总线与澈太阑的互联可以使两者优势赢补,目前因外一些著名火公司已经利用嵌入式技米将以太弼4华中科技高校硕士学位论文用于它们最新推出的变电站自动忱鬣统。这表明将以太阕用于变电站自动化系统是技术发展的趟势。而LonWorkS现场总线供应与以太网相连的iLon设备,可以便利地实现与以太嘲的互联,势藏,嵌入式以太网与LonWorkS总线样缩台,将会发撵各自的优势,键辩络集残应痛薰翔便利。慈两言之,LonWorks现场憨线符合电力系统发震趋势的须要,在电力系统中有着广袤的应用前景。.4蛾场总线的发震与LonWorkS臻场总线现场总线(F
20、ieldbUS)技术是2O世纪8。年头以来发展起来的新技术,是3C技术计算视(COmPUter)技术、逶傣(COmmUnication)技术、控裁(ContrOI技术静综合楼集成。它采愆了两络技术、徽处理器技术、软箍技术镣先进技术,实现了现场设备之间的智能化、通信数据化,从而克服了以往现场技术的不足,给工北界带来了巨大的利益。它的出现,使传统的自动限制领域产生革命性的变更,使新一代的现场总线控渊系统FCS敬健簧统静分菇式控割系缓DCS,残鸯零健纪王整控镯、工篷蠡动化在各个领域无所不用的技术111。现场总线具有以下特点【121:(i)垒数字化鲍双囱传输,躅以取代技统懿4一一2OmA信弩。(2)灵
21、敏桎强酌潮络拓矜,可搬据困难静现:璐状况来缝藏器种潮络强扑结构,如线形、环形、星形、树形及层次化缩构等。(3)具有相当的错能,不仅可完成诸如余斌访问、循环冗衾校验、帧结构等链路蘑全部受穆,嚣显霹完艘一些控钏冀法、霰据采熬楼控裁凌裁。(4)现场总线设备经常发送和接收的是一些较小的数据报文,并以这种数据报文作为与较高一级的限制系统实现设备数据来回传输的有效手段。(5)开放式结搦,使各嘉1遥懿瓣产黯可夏攘搽传,方蝇蜷实谖互联。(6)将限制、报警、计算及箕电功能分散至n现场。在8O年头后期,壤施朗公司(EChe1on)起先开发LonWorkS平台,确信它将成为限制嘲的通用标准。限制网是以对等方式工作、
22、监控传感嚣、限制执行器,牢靠地逶信、警壤樨络操终嚣撵袋慰瓣终数据垒瑟接入瓣锤藏装.蕾熬粲合。LonWorks控恻痫运用LonTa1k协议来完成这些任务。LonWorkS技术已经成为限制网的通用标准,因为今日的确衡几千家公司以它为基础来开发产品。在交魄站综合自动凭系绞中,瓒场缀的控锚霰终霹分秀淤下三个层次;祷感器/执彳亍嚣总线、设备总线鞠现场总线。钱感器/挠行器总线面商的对象是简洁的、离散的4华中科技高校硕士学投论文传感器和执行器,传递状态信息,网上交换的是能信息(bit);设备总线面对的是模拟传感器糊执行器,网t交换信息是字节(byte);丽现场总线蕊自的是控错8过程,可接递控割壤怠,瓣主交换
23、懿是块蔼慧(block)。LOnWorkS是跨越这三伞瑟次瓣现羁蕊线技术。熙重要的是,LonW0rkS总线具有开放性、互操作性、分散性、容量大、牢靠性高等诸癖优点,易于麻现客户/服务器结构,这妇当今基于分朦分布的开放忒嫁合自动纯发震熬势不谋露会,较毓遮磐决了系统缝橡及蛀痰售意铸辕翊题,霉淤较努逸潢足变电站综合自动纯裔牢靠性、高蜜时性鹘要求秘。1.5木文所做的王作变电站是输配电系统的重要环节,随着电压等级和电嘲复j51f程度不断掇高,为了保证变电站的平安经济避行,对于变电站自动化般控系统也提出了越来越商的疆求。本文谯嚣发JY-2000螯交逢站综会蹇象纯系绫夥萋稿上,键增了燕控芟凝熬软锌开发。考虑
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- 变电站 综合 自动化 监控 系统 及其 通信 研究 77170
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