1、四川大學電氣信息學院遠動原理課程實驗報告 電力系統數據采集與實時監控實驗一實驗目的1) 掌握組建電網仿真實驗系統的方法與步驟。2) 掌握數據采集和實時監控SCADA的作用、基本功能、實現原理和操作方法。3) 掌握表征發電廠和變電站當前運行狀態的參數類型和特點、獲取方式、表現形式。如母線電壓、有功功率、無功功率、電流和開關狀態等。4) 掌握廠站終端的結構、特點和主要功能。5) 掌握改變發電廠和變電站當前運行方式的控制命令信息的類型和特點、下發方式。二原理與說明電力系統是由許多發電廠、輸電線路、變電站、配電線路和各種形式的負荷組成的。電力系統調度中心擔負著整個電力網的調度任務，以實現電力系統的安全

2、優質和經濟運行的目標。電力系統調度中心必須具有兩個功能：第一是與所轄電廠、變電站及上級調度等進行測量讀值、狀態信息及控制信號的遠距離、高可靠性的雙向交換，簡稱為電力系統監控系統，即SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）；另一個是本身應具有的協調功能（安全監控及其它調度管理與計劃等）。系統結構如圖1-1。RTU結構及技術參數參照TQDM-II電力系統綜合組態實驗系統說明書。TQWR-II微機型RTU具有以下特點：1、標準的編程語言環境；2、極強的環境適應能力，工作溫度-4070，環境濕度5%95%RH；3、極強的抗電磁干擾能力；4、豐富的通

3、信接口、支持多種通信方式、通信距離長；5、大容量存儲能力；通信接口兩路RS485通信接口，可分別響應主機召喚（任一時刻僅一個RS485接口響應主機通訊）。兩路RS485通信接口都有防雷措施，輸入輸出之間有光電隔離器件進行隔離，以保證高質量的通訊傳輸。串口通訊初始默認波特率為9600bps，8位數據位，1位停止位，無校驗。圖1-1系統結構圖遙信本終端有48路遙信輸入接口，每一路的遙信輸入信號都有防雷措施和光電隔離器件進行保護，保證系統的運行穩定。用于采集廠站設備運行狀態等無源節點，并按規約傳送給調度中心，包括：斷路器和隔離刀閘的位置信號、繼電保護和自動裝置的位置信號、發電機和遠動設備的運行狀態等

4、。遙測本終端共有48路電壓電流信號輸入，用于采集變電所電壓、電流、有功功率、無功功率，功率因數等模擬信號。遙控本終端有32路（對）遙控輸出，用于執行調度中心改變設備運行狀態的命令，如操作廠站各電壓回路的斷路器、投切補償電容和電抗器、發電機組的啟停等。為了保證終端遙控的準確性和壽命，本終端的遙控輸出均采用松下的繼電器。主要功能1、采集狀態量并向遠方發送，帶有光電隔離，遙信變位優先傳送；2、采集數據量并向遠方發送，帶有光電隔離；3、直接采集系統工頻電量，實現對電壓、電流、有功、無功的測量并向遠方發送；4、接收并執行遙控及返校；5、程序自恢復；6、設備自診斷（故障診斷到插件級）；7、設備自調；8、通

5、道監視；9、接收并執行遙調；10、與兩個及兩個以上的主站通訊；11、采集事件并向遠方發送；12、提供多個數字接口及多個模擬接口；13、可對每個接口特性進行遠方/當地設置；14、接受遠方命令，選擇發送各類信息；15、 當地顯示功能，當地接口有隔離器。三實驗項目與方法本實驗采用2MF無窮大系統，一次接線圖如圖1-2。利用無窮大系統屏、系統升壓屏、機組、機組控制屏、變壓器屏、網絡屏等構成電網供電系統，利用變電站低壓模擬屏、負載屏等構成配電系統。圖1-2中，斷路器對應順序為：斷路器編號對應位置斷路器編號對應位置101無窮大系統屏122變壓器T2高壓側103系統升壓屏低壓側211網絡屏1QF104系統升

6、壓屏高壓側212網絡屏2QF1101#機組控制屏1QF213網絡屏3QF111變壓器T1低壓側214網絡屏4QF112變壓器T1高壓側215網絡屏5QF1202#機組控制屏1QF216網絡屏6QF121變壓器T2低壓側圖1-2實驗供電系統一次示意圖實驗接線參照圖1-3。注意：接線前務必斷開所有電源以及無窮大系統出線開關。接線步驟如下：A、接線屏上無窮大系統連接至升壓變壓器入端，升壓變壓器出端連接網絡屏1QF入端，同時將網絡屏3QF入端并入1QF入端；B、1QF出端連接至線路L1入端，線路L1出端連接至2QF入端，2QF出端連接至5QF入端，5QF出端連接至線路L2入端，線路L2出端連接至6QF

7、入端；C、6QF出端連接至線路4QF出端，3QF出端連接至L3入端，L3出端連接至4QF入端，4QF出端連接至6QF出端；D、接線屏上機組1連接至變壓器T1入端，變壓器T1出端連接網絡屏5QF入端，同時機組2連接至變壓器T2入端，變壓器T2出端連接網絡屏4QF出端；E、低壓屏進線1連接至3QF入端，低壓屏進線2連接至6QF出端；低壓屏出線1連接至負載1，低壓屏出線2連接至負載2；圖1-3實驗供電系統一次接線圖注意：接線完畢后務必多次檢查連線是否正確，特別是相序和高低壓不能出錯。1. 機組并網實驗機組并網實驗步驟：1) 完成實驗接線，所有實驗接線均在接線屏上實現。2) 斷開各機組控制屏上的發電機

8、并列斷路器（機組控制屏1QF）。3) 合上“無窮大系統屏”上的空氣開關，使電動調壓器帶電，通過升壓/降壓按鈕調節調壓器輸出電壓為380V，可通過T1下方的網絡電力儀表觀察。調節好后合上T1下方斷路器，使機組屏上A母線帶電。4) 依次合上211、212斷路器使D母線帶電；合上215、216斷路器使C母線帶電；合上213、214斷路器，構成環網。5) 各機組依次并網。將機組控制屏調速裝置打到“自動”位，勵磁裝置打到“恒Ug”位，將發電機組G1的頻率調到50Hz附近，將輸出電壓調到380V左右，同期裝置方式選擇開關打到“自動”位。在符合并網條件時，同期裝置發出合閘信號，并網。按同樣方法并入G2。將各

9、機組控制屏上的自動調速裝置“遠方/就地”選擇開關打到“遠方”位，以實現遠方調節；將各機組控制屏上的自動勵磁裝置“遠方/就地”選擇開關打到“遠方”位，以實現遠方調節。將各機組控制屏上的自動同期裝置“遠方/就地”選擇開關打到“遠方”位，以實現遠方調節。6) 并網成功后，打開“電力系統綜合組態實驗監控系統”軟件Centra2000，觀察系統電壓、電流、潮流及每臺發電機組的運行參數。7) 實驗記錄：通道數據終端狀態212分閘通訊數據212合閘低壓屏數據網絡屏wl2負載屏12.遙測、遙信、遙控在“電力系統綜合組態實驗監控系統”軟件中，觀察系統電壓、電流、潮流及每臺發電機組的運行參數。進入電力系統綜合組態

10、實驗監控系統主界面，通過進入每一臺發電機組的控制界面，可以對發電機組進行遙測、遙控、遙信、遙調操作。同時也可以進入“電網綜合監控”選項，對整個發電廠的發電機組、線路、變電站的潮流分布進行實時檢測和觀察。遙控某條輸電線路出線斷路器分閘、合閘，觀察系統潮流變化情況，并做好記錄。遙控負載1或負載2屏上某斷路器分閘、合閘，觀察系統潮流變化情況，并做好記錄。遙控操作時，鼠標移動到斷路器位置，鼠標變成型，點擊圖標，彈出操作界面。其詳細操作請參照TQDM-II電力系統綜合組態實驗系統說明書。記錄遙控操作過程：遙控潮流記錄L1線路212分閘重合212合上負載1qf2. 遙調是指對遠距離的受控對象的工作狀態進行

11、調節的技術，是指在遠距離的情況下，對其所要進行調節的設備的數據進行遠距離調控，從而達到想要的數據效果（如發電機的功率或電壓調整，變壓器的升降壓調節等）。本實驗中，通過遙調發電機原動機的出力和發電機的勵磁，改變系統的功率分布和電壓。其操作方法如下：如控制發電機升壓，可點擊監控界面的“升壓”按鈕，出現如圖1-4的界面。將鼠標放置于“狀態量設置”區的“升壓”上，下方的“控制輸出”命令按鈕將變為可操作的狀態，如圖1-5（在此之前為非活動狀態，如圖1-4）。點擊“控制輸出”按鈕，彈出如圖1-6所示的界面，“控制口令”輸入1，并點擊“確認”，彈出如圖1-7所示的界面，點擊“是”確認升壓操作，此時監控系統將

12、向發電機勵磁調節裝置發送一次升壓命令。圖1-4升壓操作界面1 圖1-5升壓操作界面2圖1-6控制命令和設備檢查界面圖1-7確認操作界面其他遙調按鈕的操作同升壓操作一樣。操作監控界面的增速、減速、升壓、降壓按鈕，調節發電機的有功出力、無功功率和機端電壓，同時記錄整個系統的潮流。記錄遙調操作過程：遙調發電機1升壓后發電機1降壓后增減速拷貝其他班的數據事件記錄當系統有事件發生時，后臺監控可簡單的記錄事件發生的名稱和時間，從而使監控人員掌握、了解各個事件發生的具體時間，為各種分析（如保護動作、誤操作等事故分析），提供參考量。點擊工作站管理欄中事件記錄，可彈出實時事件記錄界面如圖1-8，記錄界面顯示事件

13、發生的名稱和時間等信息結構和內容。圖1-8工作站事件記錄報警信息當系統有警告事件（如通信故障、斷路器變位等）發生時，軟件監控界面上對應的位置將會呈現【紅色閃爍】告警狀態，表示該位置有事件發生，提醒操作人員注意。如斷路器狀態發生變化，則監控畫面的該斷路器就會閃爍，提醒操作員注意。通過點擊工作站管理欄中報警信息。觀察系統的報警總匯（圖1-9），可為各種事故分析，提供有用參考。記錄系統報警信息結構和內容。圖1-9報警記錄總匯四實驗思考 1、分析電力調度自動化都有什么功能？答：調度自動化系統有數據采集和監控功能，即SCADA功能。數據采集包括YC、YX、YM、YS、數據的記錄、顯示、打印、命令與控制Y

14、K、YT、越限告警、數據預處理、實時數據庫和歷史數據庫、事故追憶和事件順序記錄SOE等。遙測對電力系統運行參數（數值量）的遠方測量，包括模擬量、數字量和脈沖量。遙信遠方狀態量信號遙控對開關類設備的遠方控制。遙調對設備運行參數進行遠方調節。如發電機有功出力和無功出力的調節，對變壓器檔位（輸出電壓）的調節1、 表征電力系統運行狀態的數據有哪些？有何特征？（注意時間性，實時數據、歷史數據）答：表征電力系統運行狀態的數據有：電壓U、電流I、有功功率P、無功功率Q、功角等。這些數據中有的是只能瞬時表征的，有的可以較長時間表征，即實時數據與歷史數據。五實驗總結分析電力系統是一個龐大復雜的系統，無論是信息的

15、覆蓋面、深度、廣度等都是一般系統無法比擬的。電力系統每天都要產生大量的與電力系統運行狀態有關的信息，要充分發揮現有設備的能力，必須能及時、準確地掌握這些信息并進行快速的處理與分析。本次實驗通過了解調度自動化系統對電力系統運行狀態數據的管理功能及對其進行設計，讓我對調度自動化中的數據管理功能有了更深的認識，包括它的組成部分及功能，激發了我對調度自動化課程的學習興趣?？偟膩碚f，本次實驗較為成功，基本達到了預期的目的。1、分析遙測遙信信息在各種情況下（正常、故障）的多種表現方式。答：遙測將對象參量的近距離測量值傳輸至遠距離的測量站來實現遠距離測量的技術。一般情況下，遙測是對電力系統運行參數（數值量）

16、的遠方測量，它有多種表現形式，包括模擬量、數字量和脈沖量，如有線遙測和無線遙測，時分遙測和頻分遙測，模擬遙測和數字遙測，實時遙測和循環遙測等。遙信主要是指遠程測試開關的當前狀態，如是否合閘，是否儲能等，表現方式有兩種，即0或1。2、分析遙控命令的下達方式，怎樣進行遙控閉鎖，以保證系統運行的安全性。答：下達遙控命令時，僅僅依靠軟件判斷符合防誤邏輯后，就直接出口，一般系統運行的安全性不是很高，但如果在遙控回路增加了電氣閉鎖硬接點，通過和遙控閉鎖控制器相結合來解決集中控制中心、子站遙控操作的強制閉鎖問題，就可以使系統的運行安全性提高。3、歷史數據庫中需存儲哪些數據？寫出遙測數據、SOE記錄數據表的邏輯結構。 答：歷史數據庫中需要存儲遙測、遙信、遙調、遙控等數據。遙測將對象參量的近距離測量值傳輸至遠距離的測量站來實現遠距離測量的技術。SOE又稱事件順序記錄。所謂事件是指變位遙信，即變位遙信按發生時間的先后順序的記錄。SOE包含三部分信息：時間，對象，動作。4、對電網運行狀態的數據管理可以通過哪些功能來實現？答：對電網運行狀態的數據管理可以通過以下功能來實現：數據采集、處理，命令輸出子系統：數據采集、處理，命令輸出和數據傳輸處理等（主要指RTU或變電站自動化系統中的測控和通信部分）；信息傳輸子系統：數據通信通道部分；信息收集、處理和命令控制子系統：主要指前