东湖龙35kv变电站监控软件设计毕业设计(编辑修改稿)

东湖龙35kv变电站监控软件设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

，日夜温差大，年平均气温 ℃ ~℃，极端最高气温 38℃，极端最低气温 25℃，最热月平均最高温度 30℃，最热月平均温度 25℃，结冰期从 11月到次年 4月。 土壤冻结 深度为 ，全年主要风向为西北风，最大风速 25m/s，年平均雷暴日为 40 日。 矿区地震裂度为七度。 本矿井为低瓦斯矿井，矿井设计能力为年产 120 万吨，在册职工人数为 5000 人。 矿井年最大负荷利用时数为 4500 小时，当地电费 月 /KW。 H，基本电费按安装容量计收为 5元 /KVA。 月。 变电所有一、二类负荷，为了保证供电的可靠性所以选择两台变压器，一台工作，一台备用。 主变压器的容量 : KVA，选用 SFT716000/35 型变压器。 主变压器的负荷率 : .  TNTSS SFL716000/35 型变压器主要技术数据见下表一 : 矿区西家庄站为 110kV 变电站，其 35kV 母线最大运行方式下的短路容量为 400MVA，最小运行方式下短路容量为 300MVA，继电保护的动作时间为 秒。 电源的地理接线如图 11： 型号 额定容量（ KVA） 额定电压（ KV） 额定损耗（ KW） 阻抗电压% 空载电流 % 连接组别 外形尺寸（ mm） 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计（论文） 第 5 页 表一 主变压器主要数据 李家屯35 站西王庄11 0 站东湖龙35 站 图 11电源地理接线图 对于矿井的供电网络中的核心部分 — 地面 35KV 变电站来说，从该变电站正式投运到目前为止，由于种种原因，变电站基本内部设备没有进行过更新，特别是变电站二次设备， 更是保持在矿井投产时的水平，主要表现在以下几个方面： ，大部分继电器严 重老化，保护动作不可靠，经常出现保护拒动和保护误动情况。 ，输出电压不稳定且波动大，无法保证变电站二次设备的直流供电的要求。 ，一旦设备出现故障和损坏也无法找到合适的零部件更换，造成设备瘫痪、无法运行。 ，报警的自动化程度不完善，也带来一旦出现电力设备故障，值班人员和相关领导不能及时得知情况，不能做到故障的及时处理，严重影响电力设备的安全、正常运行。 东湖龙矿负荷资料表如下表二： 表二东湖龙矿负荷资料 高压 低压 空载 短路 长 宽 高 SFL716000/35 16000 35 6． 3 19 77 8 0． 7 YN,d11 4220 3260 4150 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计（论文） 第 6 页 本设计要根据 35KV 东湖龙矿变电站供电系统情况及有关要求，简单展示了分层分布式变电站综合自动化系统并利用工业组态软件 Intouch 来实现监控系统基本功能的设计。 由于本人专业知识很有限，且关于东湖龙 35KV 地面变电站的资料掌握不全，该系统也不能实现实际的链接。 该监控系统只能模拟整个系统的运行及功能的演示。 本监控软件的设计目标为： （ 1） 通过主接线图可以清晰的看到变电站的一次接线情况 ，并且可以直观的监控到整个变电站供电系统的状态和运行情况。 （ 2） 在主接线图界面，通过身份验证，可以实现对断路器及隔离开关的在线操作。 （ 3） 当某线路的运行不正常或操作不当时会弹出警告窗口，并对其进行事件记录。 （ 4） 对断路器和隔离开关的操作实现闭锁功能，并且提示正确操作，以减少操作人员的失误，避免事故。 （ 5） 对断路器和隔离开关操作设有密码保护，只有通过密码校验获得认可，才能对相关器件进行操作。 以保护系统的安全运行。 （ 6） 设置监控屏，通过监控屏可以直观的读取一些数据。 （ 7） 出现事故时，会弹出提示界面，告之发生意外请求处理，进行报警确认。 负荷名称 电动机名称 电动机额定容量/KW 设备台数 设备容量 /KW 需用系数 功率因数 距变电所距离 重要负荷率 % 备注 安装 工作 安装 工作 一、地面 主井提升机 绕线 1500 1 1 1500 1500 250 100 副井提升机 绕线 1500 1 1 1500 1500 200 100 主扇风机 同步 1600 2 1 3200 1600 3500 100 超前cos 压风机 同步 750 3 2 500 1200 500 100 超前cos 机修厂 1885 1000 0 工人村 1976 1200 0 洗煤厂 1598 800 50 锅炉房 800 50 东湖龙村 1500 0 外供电 二、井下 距井口 最大 8000 300 100 正常 7000 300 100 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计（论文） 第 7 页 2 变电站综合自动化监控系统的结构设计 概述 变电站监控系统的设备由带有通讯接口的采集控制模块 :多功能电力综合仪表、开关量采集模块、电流量采集模块、模拟量采集模块、继电器控制输出模块、通讯管理机、 24V直流电源，低压电动机综合保护器、中压微机综合保护器以及中央监控主机等组成。 中央监控主机是本系统的集中管理中心。 一般安置在有人或无人值班的总值班室内，用于整个变配电系统的实时状态显示、数据分析、历史记录、故障报警、控制等。 变配电站综合自动化系统的结构分为集中式和分层分布式两种形式。 集中式综合自 动化监控系统的结构及特点 以变电站为对象，面向功能设计的监控系统，称之为集中式计算机监控系统（图 21所示）。 即各系统功能都以整个为一个对象相对集中设计，而不是以内部和某元件或间隔为对象独立配置的方式。 主要缺点 :运行可靠性差，每台计算机的功能较集中，如果一台计算出故障，影响面较大，因此必须采用双机并联运行的结构才能提高可靠性。 软件复杂，修改工作量大，系统调试麻烦。 组态不灵活，对不同主接线或不同规模的变电站，软硬件都必须另行设计，可移植性差，不利于批量推广。 但因其集保护功能、人机功能、“四遥”功能、自检功 能于一身，具有工作可靠，结构简单，性价比比较高的特点，仍适用于一些小型变电站。 图 21 集中式结构的综合自动化系统框图 远方调度中心 打印机 彩显 当地监控系统 键盘 鼠标 数据采集及控制部分 微机保护管理单元 MODEM 交直流采样YC 开关量采集YX 电能表脉冲采集 YM 开 关控制输出 YK 保护单元 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计（论文） 第 8 页 分层分布式综合自动化监控系统的结构及特点 分层分布式监控系统的基本结构和特点 分层分布式监控系统（图 22 所示）是以变电站内的电气间隔和元件 (变压器、电抗器、电容器、中压开关柜、低压开关柜、钟 S、直流屏等 )为对象开发、生产、应用的计算机监控系统。 分层分布式综合自动化监控系统一般分为三层，从底层往上层依次是 :间隔层、通信管理层、站控层。 每层由不 同的设备或子系统组成，完成监测和遥控的功能。 通常，变电站监控系统由站控层和间隔层两个基本部分组成。 分层分布式监控系统基本结构、功能与特点： 1）基本结构 分层分布式系统从逻辑上将变电站自动化系统划分为两层，即变电站层（站级测控主单元）和间隔层（间隔单元）。 站级位于变电站主控室内，间隔级面向变电站开关场各间隔内的一次电力设备。 这种系统的主要特点是以一次电力设备为安装单位，讲控制、 I/O、保护等单元分散地安装在一次电力设备屏柜上。 站级控制单元通过串口与各一次电力设备屏柜相连，并与上位机和远方调度中心通信。 变 电站层包括前置机通信单元和后台监控主机单元，这些构成了上位机系统。 间隔层也就是下位机系统，按断路器间隔划分，包括主变监控保护单元、主变后备保护单元、线路监测保护单元、电容器保护单元等。 系统底层网络采用 CAN 总线技术。 上位机和下位机的各单元分别作为 CAN 总线的节点挂接在总线上，互相之间通过总线进行数据传输和通信联系 [5]。 图 22 分散分布式结构的综合自动化系统框图 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计（论文） 第 9 页 主要硬件设备及其功能 l)间隔层 间隔层保护装置的设备及功能 :根据变配电站的规模以及是否是新建电站，间隔层保护监控装置可以采用 分散安装在开关柜上，也可以集中组屏。 一般新建变电站 35kV 及以下 间隔，保护分散安装在开关柜上和直流电源， UPS 等设备上，元件保护装置一般集中组屏。 间隔层保护装置二次设计思路 :变配电站综合自动化系统的设计思路随着微机继电保护装置的不断发展而相应地做出调整。 间隔层的设备还包括 UPS、变频调速器、直流屏、小电流接地选线装置、无功补偿控制装置、智能消谐装置、电度表、多功能表以及其他智能装置。 2)通信管理层 通信管理层的功能是收集间隔层智能设备的数据信息，处理上行、下行的信息。 完成不同协议的转发、实现不同系统的 应用软件通信的透明传输。 主要有集线器和网络交换等设备，通常由网络集线器、交换机、光电转换器、通讯管理机、接口设备和传输设备。 有的项目还把通信管理层的设备集中设计成低压通讯柜和中压通讯柜。 3)站控层 站控层设备主要包括主机、操作员站、工程师站、远动通信设备等，其通常安放在主控室。 站控层的主要功能进行数据的处理、存储以及转发，站控层同时具有良好的人机界面：变配电系统实时监控画面、实时和历史数据报表、实时和历史数据曲线、事件记录、故障录波分析等。 站控层的主机也可作操作员站。 站级监控主机采用高性能工控机或服务器 ，监控软件平台采用专业组态监控软件，具有高可靠性、实用性、可维护性以及高度的可扩展性。 变电站级主要包括本地监控工作站和工程师工作站微机，以及用于传送远动信息的主站微机。 间隔级在横向按站内一次设备（主变、线路等）分散配置。 对于站级和出线间隔级功能进行微处理化和分散安装（地理上的分散和功能上的分布），站级主单元、间隔级I/O 单元、保护单元或测控保护综合单元之间又分为保护相对独立，控制和测量合一及保护、控制和测量合一等两种模式。 各单元相互之间依赖参数化方式达到组态的灵活性和可靠性。 这种分层分布式系统同集中式系统 相比具有以下明显优点： 结构分散，有利于无人值班，系统可靠性高，局部故障不会导致全系统瘫痪；保护和控制功能集中到同一装置中，简化了二次设备之间的互连线，节省电缆，简化维护，减少了站级主机的负担；各模块与监控主机间通过局域网或现场总线连接，信息的传输均为数字信号，系统抗干扰能力强；系统响应速度快，因此，本设计选用分层分布式系统进行设计 [6]。 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计（论文） 第 10 页 变电站自动化系统数据通信 变电站监控系统数据通信概述 数据通信是计算机技术和通信技术相结合的产物，它是各类计算机网络的基础，计算机监控系统的发展与通信技 术密不可分。 数据通信指通过某种类型的传输介质在两地之间传送二进制位串的过程，它包括数据处理和数据传输两部分。 变电站监控系统常用通信技术 变电站监控系统的通信是随着本身的发展和通信技术的发展而发展的，它主要有串口通信、现场总线和局域网三个阶段。 串行通信 监控系统的串行通信主要是指数据终端设备 (DTE)和数据电路端接设备 (DCE)之间的通信。 在 DTE 和 DCE 之间传输信息时必须有协调的接口，国际组织对 DTE 和 DCE 之间物理连接的有关特性制定了多个标准。 RS485 接口采用的通信方式 :每个信号都 采用双绞线 (两根信号线 )传送，两条线间的电压差用于表示数字信号。 RS485 是最简单高效的串口，传输速率高，距离远，一条信号线上一般可以连接多达 128 台设备，执行器一般配备此接口。 两台 RS485 设备之间的通信连接，只要直连即可，即正极连接正极，负极连接负极。 现场总线 (l)现场总线技术概念 目前，公认的现场总线技术概念描述如下 :现场总线是连接智能现场设备 /仪表与自动控制装置 /系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。 或者说，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线 相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 (2)现场总线技术产生的意义 现场总线技术是实现现场。