1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目 西塘110KV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā) 學(xué)生姓名 朱詩卉 學(xué)號(hào) 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí) 指導(dǎo)教師 賈智彬 評(píng)閱教師 賈智彬 完成日期 2011年01月10日西塘110KV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)學(xué) 生: 朱詩卉指導(dǎo)老師：賈智彬（三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院）1前言變電站是輸配電系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié), 是電網(wǎng)主要監(jiān)控點(diǎn)。近年來, 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展, 電壓等級(jí)和電網(wǎng)復(fù)雜程度也大大提高。傳統(tǒng)變電站一次和二次設(shè)備已無法滿足降低變電站造價(jià)和提高變電站的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平這兩方面要求, 同時(shí)由于計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)、通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，為變電

2、站自動(dòng)化技術(shù)由傳統(tǒng)向綜合發(fā)展提供了可能和基礎(chǔ),為變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用和推廣提供了保證。傳統(tǒng)的電站均采用常規(guī)的保護(hù)裝置、測(cè)量系統(tǒng)、操作機(jī)構(gòu)等, 都存在數(shù)據(jù)各自分別采集, 硬件設(shè)備重復(fù), 資源不能共享等缺陷。有些電站雖采用了自動(dòng)化或綜合自動(dòng)化技術(shù), 但無法克服以上缺陷。而電站現(xiàn)在所采用的綜合自動(dòng)化技術(shù)是將站內(nèi)繼電保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)、信號(hào)采集、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)等結(jié)合為一個(gè)整體, 使硬件資源共享, 用不同的模塊軟件來實(shí)現(xiàn)常規(guī)設(shè)備的各種功能。用局域網(wǎng)來代替信號(hào)電纜, 用主動(dòng)模式代替常規(guī)設(shè)備的被動(dòng)模式。具有可靠、安全方便、利于維護(hù)等特點(diǎn)。從發(fā)展過程看變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具備可靠、實(shí)用、先進(jìn)、方便、易擴(kuò)充、易維

3、護(hù)和通用及合理價(jià)位等幾方面要求。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：通過網(wǎng)絡(luò)、總線，將保護(hù)、數(shù)據(jù)采集、控制、信號(hào)等各子系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)綜合控制系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)二次設(shè)備模式，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，減少了連接電纜，減少了占地面積，降低了投資；測(cè)量精確，顯示直觀；運(yùn)行、操作監(jiān)視屏幕化；通信管理智能化。2組態(tài)軟件的發(fā)展以及功能2.1 監(jiān)控組態(tài)軟件的發(fā)展監(jiān)控組態(tài)軟件是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、DCS和PLC等工業(yè)控制技術(shù)的突飛猛進(jìn)二發(fā)展起來的。隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）的普及和開發(fā)系統(tǒng)的推廣，基于PC的監(jiān)控組態(tài)軟件在工業(yè)控制領(lǐng)域不斷發(fā)展壯大。監(jiān)控組態(tài)軟件廣泛運(yùn)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、樓宇和辦公室風(fēng)領(lǐng)域的自動(dòng)化系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技

4、術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化產(chǎn)品呈現(xiàn)出小型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化、開放式和低成本的發(fā)展趨勢(shì)，并逐漸形成了各種標(biāo)準(zhǔn)的硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。監(jiān)控組態(tài)軟件已經(jīng)成為其中的橋梁和紐帶，是自動(dòng)化系統(tǒng)集成中不可缺少的關(guān)鍵組成部分。2.2組態(tài)軟件WinCC的功能西門子公司的WinCC是Windows Control Center（視窗控制中心）的簡(jiǎn)稱。它集成了SCADA、組態(tài)、腳本（Script）語言和OPC等先進(jìn)技術(shù)，為用戶提供了Windows操作系統(tǒng)（Windows 2000或XP）環(huán)境下使用各種通用軟件的功能。WinCC繼承了西門子公司的全集成自動(dòng)化（TIA）產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)和無縫集成的特點(diǎn)。WinCC運(yùn)行于個(gè)人計(jì)算

5、機(jī)環(huán)境，可以與多種自動(dòng)化設(shè)備及控制軟件集成，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目、可視窗口和菜單選項(xiàng)，使用方便靈活，功能齊全。用戶在其友好的界面下進(jìn)行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成所需的操作畫面、監(jiān)視畫面、控制畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線、歷史趨勢(shì)曲線和打印報(bào)表等。他為操作者提供了圖文并茂、形象直觀的操作環(huán)境，不僅縮短了軟件設(shè)計(jì)周期，而且提高了工作效率。WinCC的另一個(gè)特點(diǎn)在于啟整體開放性，它可以方便地與各種軟件和用戶程序組合在一起，建立友好的人機(jī)界面，滿足實(shí)際需要。用戶也可以將WinCC作為系統(tǒng)擴(kuò)展的基礎(chǔ)，通過開放式接口，開發(fā)其自身需要的應(yīng)用系統(tǒng)。3變電站電氣設(shè)備的作用以及構(gòu)成3.1 變電站的構(gòu)成（1）變電站

6、的構(gòu)成：變壓器、高壓配電裝配、低壓配電裝配和相應(yīng)修建物（2）變電站的電氣一次設(shè)備構(gòu)成：變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、排擠母線、消弧線圈、并聯(lián)電抗器、電力電器皿、調(diào)相機(jī)等設(shè)備（3）變電站的電氣二次回路由丈量?jī)x表、監(jiān)察裝配、旌旗燈號(hào)裝配、控制和同步裝配、繼電保護(hù)和不用人的勞力裝配等構(gòu)成。3.2 變電站電氣設(shè)備的作用變電站的作用：變電所是毗連發(fā)電廠、電網(wǎng)和電力用戶的中間環(huán)節(jié)，首要有搜集和分配電力、控制操作、升降電壓等功效。各電氣設(shè)備的作用：（1）變壓器：變換電壓，將一種等級(jí)的電壓變換成同頻率的另外一種等級(jí)的電壓。（2）斷路器：路程經(jīng)過過程斷路器將設(shè)備投入(接通)或者退出(斷裂)運(yùn)

7、行。當(dāng)電氣設(shè)備或者路線發(fā)生妨礙時(shí)，由繼電保護(hù)動(dòng)作控制斷路器，使妨礙設(shè)備或者路線從電力體系中快速切除，包管電力體系內(nèi)無妨礙設(shè)備的運(yùn)行。（3）隔離開關(guān)：將電氣設(shè)備與帶電部門隔離開，以包管電氣設(shè)備能安全地進(jìn)行檢修或者妨礙措置懲罰；轉(zhuǎn)變運(yùn)行體式格局(如在雙母線接線的電路中，可將設(shè)備或者路線從一組母線切換至另外一組母線上)。（4）互感器：互感器是將高電壓和大電流變換成合適儀表或者保護(hù)裝配施用的低電壓和電流?；ジ衅髋c丈量?jī)x表共同，對(duì)設(shè)備和路線的電壓、電流、功率等進(jìn)行丈量。（5）消弧線圈：首要用于中性點(diǎn)不直接接地的電力體系中，當(dāng)發(fā)生單相金屬性接地妨礙時(shí)，賠償接地電容電流，使其值在允許的規(guī)模內(nèi)（6）并聯(lián)電抗器

8、：減弱空載或者輕載路線中的電容效應(yīng)，減低工頻電流通過壓；同時(shí)哄騙此中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地來賠償潛供電流，加快潛供電弧的熄滅（7）電力電器皿:并聯(lián)賠償電器皿首要用于增長(zhǎng)無功功率和提高受電端電壓程度。串聯(lián)賠償電器皿用于220KV及以上的電力體系中，可以提高路線的輸送容積、體系不變性和合理漫衍并聯(lián)線間電容等。在110KV及以下的體系中，可以改善路線電壓程度，提高配電收集輸送能力。靜止賠償器由電器皿和可控達(dá)到最高限度電抗器構(gòu)成，兼有調(diào)照相機(jī)及電器皿的長(zhǎng)處。(8)調(diào)相機(jī)：現(xiàn)實(shí)上它是1個(gè)空載運(yùn)行的同步電念頭，裝于負(fù)荷中間的變電所，用以增補(bǔ)無功功率、改善功率因子。(9)母線：匯流、分配、傳道輸送電力。(10)絕

9、緣子：用來支持導(dǎo)線，并使其絕緣的部件。(11)變電所二次回路:包管電氣一次設(shè)備安全、可靠運(yùn)行的重要構(gòu)成部門。監(jiān)督電氣一次設(shè)備和電力體系的事情狀態(tài)、控制電氣一次設(shè)備，并在電氣一次設(shè)備及電力體系發(fā)生妨礙時(shí)，能使妨礙部門快速退出運(yùn)行或者給值班員供給旌旗燈號(hào)，以便采納辦法實(shí)時(shí)措置懲罰。3.3 變電站綜合自動(dòng)化的構(gòu)成以及功能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)均按模塊化設(shè)計(jì)，也就是說對(duì)于成套的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等裝置都是若干模塊組成的。（1）監(jiān)控子系統(tǒng)：監(jiān)控子系統(tǒng)應(yīng)取代常規(guī)的測(cè)量系統(tǒng)，取代指針式儀表；改變常規(guī)的操作機(jī)構(gòu)和模擬盤，取代常規(guī)的告警、報(bào)警、中央信號(hào)、光子牌等；取代常規(guī)的遠(yuǎn)動(dòng)

10、裝置等等?？傊?，其功能包括：數(shù)據(jù)采集（開關(guān)量的采集、電能計(jì)量、模擬量的采集）、事件順序記錄SOE、故障記錄、故障錄波和測(cè)距、操作控制功能、安全監(jiān)視功能、人機(jī)聯(lián)系功能、數(shù)據(jù)處理與記錄功能、打印功能、諧波分析與監(jiān)視。（2）微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)：包括全變電站主要設(shè)備和輸電線路的全套保護(hù)，具體有：高壓輸電線路的主保護(hù)和后備保護(hù)、主變壓器的主保護(hù)和后備保護(hù)、無功補(bǔ)償電容器組的保護(hù)、母線保護(hù)、配電保護(hù)和不完全接地系統(tǒng)的單相接地選線。（3）電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)：其控制方法有如下三種：集中控制、分散控制和關(guān)聯(lián)分散控制。對(duì)電壓和無功進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，不僅可以提高電能質(zhì)量，提高電壓合格率，而且可以降低網(wǎng)損，為供電企業(yè)

11、創(chuàng)一流創(chuàng)造條件。（4）備用電源自投控制：備用電源自投裝置是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)故障或其他原因使工作電源被斷開后，能迅速將備用電源或備用設(shè)備或其他正常工作的電源自動(dòng)投入工作，使原來工作電源被斷開的用戶能迅速恢復(fù)供電的一種自動(dòng)控制裝置。4結(jié)合組態(tài)軟件對(duì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用組態(tài)軟件WINCC,可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、適用范圍廣、界面設(shè)計(jì)方便,通過更換不同的驅(qū)動(dòng)程序,可以方便地采用不同廠家生產(chǎn)的硬件組成監(jiān)控系統(tǒng);監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)選用的是S7-300系列PLC及編程工具STEP7,由于WINCC本身提供S7-300的驅(qū)動(dòng)軟件,PLC與上位機(jī)的聯(lián)接就可以變得非常容易。Start遙信界面遙控界面遙測(cè)界

12、面趨勢(shì)圖界面斷路器位置信號(hào)隔離開關(guān)位置保護(hù)動(dòng)作信號(hào)主變分頭位置信號(hào)斷路器控制遙控方式轉(zhuǎn)換歸檔35kv測(cè)電量主變油位油量有載調(diào)壓遙調(diào)方式轉(zhuǎn)換主變分接頭位置110kv測(cè)電量110kv測(cè)電量··· ···歸檔數(shù)據(jù)報(bào)表事故記錄報(bào)表事故記錄主變油位油溫··· ···事故記錄界mian 遙調(diào)界面報(bào)表界面圖1 人機(jī)界面結(jié)構(gòu)示意圖4.1設(shè)計(jì)中監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)的的主要功能(1) 顯示一次設(shè)備狀態(tài), 包括實(shí)時(shí)測(cè)量的電流、電壓值、各隔離開關(guān)、斷路器及繼電保護(hù)等實(shí)時(shí)狀態(tài)； (2) 事件、故障、事故的實(shí)時(shí)

13、報(bào)警及歸檔記錄, 提供記錄的報(bào)表打??；(3) 顯示各饋線上的實(shí)時(shí)電流、電壓趨勢(shì)圖和歸檔的趨勢(shì)圖；(4) 可進(jìn)行各斷路器的遙控合閘與跳閘； (5) 可顯示并打印生產(chǎn)報(bào)表信息。4.2人機(jī)界面設(shè)計(jì)根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求, 人機(jī)界面結(jié)構(gòu)如圖1所示, 主要分為遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、趨勢(shì)圖、事故記錄、報(bào)表7 個(gè)界面, 每個(gè)界面都與其他6 個(gè)界面鏈接, 可實(shí)現(xiàn)各界面間的相互轉(zhuǎn)換。4.3 WINCC組態(tài)設(shè)計(jì)過程主要步驟(1) 啟動(dòng)WINCC,建立1個(gè)新的WINCC項(xiàng)目,使用WINCC的資源管理器可以創(chuàng)建1個(gè)項(xiàng)目, 并進(jìn)行項(xiàng)目基本屬性設(shè)置； (2) 選擇及安裝通訊驅(qū)動(dòng)程序,右擊變量管理器 選擇、添加所需的驅(qū)動(dòng)程

14、序； (3)創(chuàng)建組態(tài)畫面, 畫面組態(tài)是建立可視化的人機(jī)界面不可缺的環(huán)節(jié), 圖形編輯器用于設(shè)計(jì)各種圖形畫面, 對(duì)每種圖形可以進(jìn)行其屬性的設(shè)置； (4) 變量的創(chuàng)建與歸檔, 變量系統(tǒng)是組態(tài)軟件的重要組成部分,WINCC 的變量系統(tǒng)通過變量管理器來完成,WINCC 與自動(dòng)化控制系統(tǒng)間的通訊依靠通訊驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn), 自動(dòng)控制系統(tǒng)與WINCC 過程的數(shù)據(jù)交換通過變量來完成; 變量的創(chuàng)建需先確定變量的類型, WINCC 提供9 種變量類型供用戶選擇, 通過WINCC 變量管理器可以創(chuàng)建內(nèi)部變量, 結(jié)構(gòu)變量和過程變量；過程值歸檔的目的是采集、處理和歸檔工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的過程數(shù)據(jù)。以這種方法獲得的過程數(shù)據(jù)可用于獲得與設(shè)

15、備的操作狀態(tài)有關(guān)的管理和技術(shù)指標(biāo)；在運(yùn)行系統(tǒng)中, 可以用表格或趨勢(shì)圖的形式輸出,也可將歸檔值作為記錄打印輸出；在圖形編輯器中,WINCC 提供了WinCC Online Table Control和WinCC Online Trend Control這2個(gè)ActiveX控件,以便能在運(yùn)行系統(tǒng)中以不同的方式顯示過程數(shù)據(jù); 在資源管理器的變量記錄中可以創(chuàng)建過程值歸檔, 歸檔創(chuàng)建后可以利用WinCC 圖象系統(tǒng)提供的2 個(gè)控件來顯示歸檔的過程值和趨勢(shì)圖形；(5)WINCC 自定義完成特定功能的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。4.4 WINCC與PLC通訊實(shí)現(xiàn) WINCC提供了1個(gè)稱為SIMATIC S7 Pro

16、tocol Suite的通訊驅(qū)動(dòng)程序,此通訊驅(qū)動(dòng)程序支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和類型, 通過它的通道單元提供與各種SIMATICS7-300 和S7-400PLC的通訊。WINCC 變量管理器運(yùn)行WINCC變量,它的任務(wù)是從中取出請(qǐng)求的變量值, 這個(gè)過程通過集成在WINCC 項(xiàng)目中的通訊驅(qū)動(dòng)程序來完成。通訊驅(qū)動(dòng)程序利用其通道單元構(gòu)成WINCC 與過程處理之間的接口, 在大多數(shù)情況下, 是利用通訊處理器來實(shí)現(xiàn)的。WINCC 通訊驅(qū)動(dòng)程序使用通訊處理器來向PLC 發(fā)送請(qǐng)求消息, 然后, 通訊處理器將回答相應(yīng)消息請(qǐng)求的過程值發(fā)回WINCC。建立WINCC 與PLC 通訊的步驟: (1) 創(chuàng)建WINCC 站與自

17、動(dòng)化系統(tǒng)間的物理連接; (2) 在WINCC 項(xiàng)目中添加適當(dāng)?shù)耐ǖ莉?qū)動(dòng)程序;(3) 在通道驅(qū)動(dòng)程序適當(dāng)?shù)耐ǖ绬卧陆⑴c指定通訊伙伴的連接; (4) 在連接下建立變量5工作的主要階段、進(jìn)度(1) 2010年秋季學(xué)期第9周接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，學(xué)習(xí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求及有關(guān)規(guī)定。(2) 2010年秋季學(xué)期第1120周閱讀指定的參考資料及文獻(xiàn)(包括5-10萬個(gè)印刷符號(hào)與課題或本專業(yè)相關(guān)的外文資料)，完成開題報(bào)告、外文翻譯，按要求的格式打印并上交。同時(shí)安裝WINCC6.0軟件并開始熟悉。(3) 2009年秋季學(xué)期第21周 上交開題報(bào)告、外文翻譯、指導(dǎo)教師批閱。(4) 2011年春季學(xué)期第15周 完成w

18、incc6.0軟件的系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，并能熟練掌握各功能。(5) 2011年第510周 熟悉變電站或水電站一次系統(tǒng)電氣設(shè)備的運(yùn)行、操作和維護(hù)等，并按要求完成監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)和正常運(yùn)行（包括控制量控制界面和監(jiān)測(cè)量）。(6) 2011年春季學(xué)期第1114周 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，全部成果交指導(dǎo)教師批閱。(7) 2011年春季學(xué)期第16周 畢業(yè)答辯6課題完成的意義及完成時(shí)間開發(fā)西塘110kV中心變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一套基于WINCC 的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)西塘110kV變電站的重要狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行顯示、記錄、存檔及報(bào)表打印，進(jìn)一步提高了變電站運(yùn)行的安全可靠及穩(wěn)定性，減少系統(tǒng)維護(hù)工作量, 提高工廠的管理水平。完成畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間 ：2011年春季學(xué)期第十四周。參考文獻(xiàn)1 劉偉等.變電站綜合自動(dòng)化實(shí)用技術(shù)問答.中國(guó)電力出版社, 20072 西門子（中國(guó)）有限公司.深入淺出WINCC V6.0.北航出版社, 20043 彭理燕.變電站電氣設(shè)備.河南省電力公司中國(guó)電力出版社, 20104 王顯平著.發(fā)電廠、變電站二次系統(tǒng)及繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù).中國(guó)電力出版社,20065 河南省電力工業(yè)局.變電所電氣設(shè)備及運(yùn)行. 中國(guó)電力出版社,19956 丁書文等.變電站綜合自動(dòng)化原理及應(yīng)用.編著. 中國(guó)電力出版社,20037 孫淑信.變電站微機(jī)檢測(cè)與控制. 水利電力出版社,19958 陳玉蘭,伊