电力系统电力系统实时监控设计

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本科生毕业设计说明书毕业论文

题 目 电力系统实时监控设计

电力系统实时监控设计

摘 要

随着我国电力系统网络大规模改造 电网的规模飞速发展对整个供电过程进行有效的实时监控是保证供电可靠性和连续性的重要手段。

本文针对某110KV降压变电站负荷情况以及进、 出线数目进行详细分析根据供电可靠运行灵活经济性好的要求确定其电气主接线方案。在此基础上利用目前国内流行的力控组态软件主要设计了一个110KV变电站实时监控平台实现“四遥” (遥测、遥信、遥调、遥控) 实现曲线自动生成 以及实时数据显示、历史数据查询、报警记录功能等。

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关键词 电力系统力控5.0变电站实时监控整理doc

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Design of power system real-time monitoring

Abstract

With large-scale transformation of China' s electric power system network,power grids, the size of the rapid development of the whole supply process foreffective real-time monitoring is to ensure supply reliability and continuityof an important means.

In this paper, a 110KV substation step-down load as well as into, a detailedanalysis of the number of outlet, according to supply reliable, flexibleoperation and a good economy requirements, determine the main electrical wiringprogram. On this basis, using the strength of the domestic epidemic controlconfiguration software, the main design of a 110KV substation real-timemonitoring platform, achieving "four remote" (telemetry, remote, remoteadjustment, remote control) , and curve automatically generated, and real-timedata, historical data query, alarm recording functions.

Key words: Power system; power control5.0; substation; real-time monitoring

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目 录

摘 要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .I

Ab strac t. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

第一章绪论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1.1电力系统实时监控的背景和意义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1.1.1电力系统实时监控的背景. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1.1.2电力系统实时监控的意义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

1.2电力系统实时监控的发展趋势及前景. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

1.3本课题研究的主要问题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

1.4研究的目的和意义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

1.5本章小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

第二章110KV变电站电气主接线的设计及主要电气设备的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

2.1 110KV变电站电气主接线设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

2.1.1电气主接线设计的基本要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

2.1.2110KV变电站电气主接线方案设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

2.2110KV变电站主要电气设备的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

2.2.1主要电气设备的选择原则. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

2.2.2110KV变电站主要电气设备的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

2.3 110KV变电站短路电流的计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

2.3.1短路电流的基本类型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

2.3.2短路电流计算的目的. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

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2.3.3短路电流的计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

2.4本章小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

第三章110KV变电站实时监控系统软件结构分析及实现技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

3.1 110KV变电站实时监控系统软件结构分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

3.1.1电力系统实时监控软件概况. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

3.1.2力控组态软件简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

3.1.3力控组态软件的数据流. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

3.1.4电力系统实时监控软件实现的功能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

3.2基于力控组态软件的110KV变电站实时监控系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

3.2.1图形对象的创建. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

3.2.2变量定义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

3.2.3动画连接. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

3.2.4动作脚本. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47

3.2.5动作脚本语言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49

3.3本章小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49

第四章110KV变电站实时监控系统设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

4.1 110KV变电站系统软件界面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

4.2110KV变电站系统管理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

4.3监控画面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

4.3.1 110KV变电站监控系统图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

4.3.2110KV变电站监控及运行管理系统主功能选单. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53

4.4立体棒图控件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54

4.5数据报表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54

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4.5.1历史报表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55

4.5.2万能报表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57

4.6分析曲线. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58

4.7报警记录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62

4.8本章小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64

第五章总结与展望. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65

参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66

致 谢. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67

附录A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68

附录B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70

附录C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71

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第一章 绪论

1.1电力系统实时监控的背景和意义

1.1.1电力系统实时监控的背景

在最初形成电力系统的时候系统调度员无法及时地了解和监视各个电厂或线路运行情况更谈不上对各电厂和输电网络进行直接管理控制。线路的潮流、各节点电各厂各机组的出力以及出力的分配是否合理等情况调度员都不能及时掌握。调度系统内各厂站的唯一联系就是电话。调度员需根据情况汇总和分析花费很长的时间只能掌握电力系统运行状态的有限信息。严格说来这些信息已经属于“历史”了。调度员只能根据事前通过大量人工手算得到的各种系统运行方式结合这些有限的“历史”性信息加上个人的经验选择一种运行方式再用电话通知各厂站值班人员进行调整控制。一旦发生事故也只能电话了解跳了哪些断路器停了哪些线路事故现场情况及事故损失情况然后凭经验进行事故处理。这就需要较长的时间才能恢复正常运。显然这种落后的状态与电力系统在国民经济发展中所占的重要地位是很不相称的必须用现代化技术装备调度中心 以适应电力系统的发展需要【1】。

电力系统自动化的最初阶段是布线逻辑式远动技术的采用。这种远动技术安装于各厂站的远动装置采集各机组出力、各线路潮流和各母线电压等实时数据各断路器等开关的实时状态然后通过远动通道传给调度中心并直接显示在调度台的仪表和系统模拟屏上。调度员可以随时看到这些运行参数和系统运行方式还可以立刻知道断路器的事故跳闸(模拟屏上相应的图形闪光) 。这种方式的采用给调度中心提供实时的信息可以有效地对电力系统的运行状态进行实时的监视。远动技术还进一步提供了远方控制的手段采用这些手段可以在调度中心直接对某些开关进行合闸和断开的操作对发电机组的出力进行调节。远动装置已经成为调度中心非常重要的工具是电力系统调度自

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.动化的重要基础。

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电力系统自动化的第二个发展阶段是电子计算机在电力系统调度工作中的应用。数字计算机用来实现电力系统的经济调度取得了显著的效果。但是在20世纪60年代中期美国、加拿大和其它一些国家的电力系统曾相继发生了大面积停电事故在全世界引起很大震动。人们开始认识到安全问题比经济调度更重要一次大面积停电事故给国民经济造成的损失远远超过许多年的节煤效益。因此计算机系统应首先与电力系统的安全监视和控制。这样就出现了SCADA系统 出现了AGC/EDC以及电力系统安全分析等许多功能调度中心装备了大型数字计算机或者超级小型机系统设置了彩色屏幕显示器(CRT)等人机联系手段在厂站端则配备基于微机的远方终端(RTU) 使调度中心得到的信息的数量和质量(可靠度和精度)都大大超过了旧式布线逻辑式远动装置。在SCADA系统基础上又发展为包括许多高级功能的能量管理系统EMS并研制出可以模拟电力系统各种事故状态用以培训调度员的“调度员仿真培训系统”这样电力系统实时监控已初步形成【1】 【2】。

1.1.2电力系统实时监控的意义

随着社会经济发展、生产自动化程度的提高、劳动力的解放和生活质量的改善大量电能驱动设备投入到生产、生活中人们对电力的依赖程度越来越高。供电的可靠性、连续性已经成为整个社会关心的重要问题之一。 由于供电系统具有产生和消费同时发生的特殊性对整个供电过程进行有效的监控是保证供电可靠性和连续性的重要手段。

面对纵横交织的电网分布、 日益复杂的电力设施、时刻变化的电网信息、不断变迁的城市道路与建筑,尤其是电网中许多与空间位置有关的数据,如何在需要的时候迅速准确地提供完整的信息,也就是如何将各种图形、地图、数据属性信息统一管理并达到共享所有这些问题的解决都依赖于电力系统的实时监控。电力系统中有很多需要监测的参数将采集到的实时信息引入

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