变电站综合自动化控制系统设计与实现

摘要

现场总线是指安装在制造或过程区域的现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的通信网络。变电站综合自动化系统是利用计算机软硬件技术、网络通信技术和自动化技术对在线运行的变电站全部设备进行实时监视、测量、保护、控制和管理的自动化系统。分层分布式变电站综合自动化系统是现场总线在自动化领域的典型应用。 本文对变电站综合自动化系统的功能、结构、通信进行了研究，然后以PROFIBUS现场总线的三种协议类型PROFIBUS-DP、 PROFIBUS-FMS和PROFIBUS-PA为例，深入分析了现场总线的通信协议、网络结构，并对PROFIBUS-DP的功能进行了重点分析。在此基础上，构建了一个采用PLC作为控制设备，并由PROFIBUS-DP现场总线连接的变电站自动化系统，并在实验室实现。 该系统使用Siemens公司的S7-300和S7-200系列PLC作控制设备，使用STEP 75.3和STEP 7-Micro/WIN V4.0作为控制系统的组态和编程工具，使用Siemens的工业控制组态软件WinCC 6.0版作为变电站监控软件，实现了变电站自动化系统的主要功能，系统简洁、工作可靠，功能可伸缩，可方便地加入新的功能，为今后的进一步研究奠定了良好的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章变电站综合自动化概述

1.1变电站综合自动化的基本特点和功能

1.1.1引言

1.1.2变电站综合自动化的基本特点

1.1.3变电站综合自动化的主要功能

1.2变电站综合自动化系统的体系结构

1.2.1全集中式结构

1.2.2按功能分布集中式结构

1.2.3间隔分布集中式结构

1.2.4分层(散)分布式结构

1.2.5变电站综合自动化的发展方向

1.3变电站综合自动化的数据通信

1.3.1变电站自动化系统内的数据通信

1.3.2综合自动化系统与调度中心的通信

1.4本文的工程背景和任务

第二章现场总线技术

2.1现场总线概述

2.1.1现场总线的特点和优点

2.1.2现场总线通信模型

2.1.3现场总线控制系统的网络模型

2.1.4现场总线与上层信息网络的互联

2.2 PROFIBUS现场总线技术概述

2.2.1 PROFIBUS协议结构和类型

2.2.2 PROFIBUS传输技术

2.2.3 PROFIBUS总线存取协议

2.3 PROFIBUS-DP的基本功能与扩展功能

2.3.1 PROFIBUS-DP基本功能(DP-V0)

2.3.2 DP-V1的扩展功能

2.3.3 DP-V2的扩展功能

2.3.4设备数据库文件(GSD)

第三章采用现场总线构建的变电站综合自动化实验系统

3.1系统总体方案设计

3.1.1设计任务

3.1.2系统方案设计

3.2控制系统的硬件结构与组态

3.2.1控制系统的硬件结构

3.2.2现场总线系统的组态与通讯

3.3系统通信与内存地址分配

3.3.1系统通信流程

3.3.2用户变量地址分配

3.4系统功能

3.4.1系统功能

3.4.2系统的主要特点

3.4本章小结

第四章系统软件设计与组态

4.1概述

4.2图形监控系统设计

4.2.1运行数据的动态显示与格式化

4.2.2断路器开关状态表示

4.2.3“带电推导”功能

4.3操作权限与操作命令

4.3.1用户登录与操作权限检查

4.3.2保护参数设置

4.3.3操作控制

4.4备用电自投

4.5运行数据记录

4.6报警系统

4.6.1断路器变位报警

4.6.2模拟量报警

4.7本章小结

第五章回顾与展望

5.1 工作总结

5.2工作展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间主要的研究成果