工厂变电站监控系统的研究

摘要

工厂变电站监控系统的研究是电力系统运行与监控领域中研究的热点问题，具有重要的研究价值和广泛的应用前景。变电站监控系统的主要功能是对变电站所有智能电器设备的监视和控制。一套准确、可靠的变电站监控系统，可以实现变电站所需的遥控、遥信、遥测、遥调的“四遥”基本功能。又因为各类企业对通信质量、稳定性、可靠性等提出了更高的要求，尤其是那些通过上位机对现场设备进行监控的工厂和变电所，准确可靠的监控数据对他们更为重要。它能够保证变电站以后的正常运行、维护以及工业企业生产中电气设备的正常运转。作者针对工厂变电站运行和维护过程中存在的安全性低、可靠性差、实时控制性差、维护工作量大等问题，研制了一种结构简单、安全可靠、实时性强、占地面积小、投资少的现代工业变电站的监控系统，解决了传统变电站的许多问题，并且对电能质量进行了分析，为工厂电力系统的后期设计做好了前期准备。
　　论文针对工厂对变电站电力监控系统的要求，以石化公司动力变电站为背景，进行了变电站监控系统的总体结构设计和描述。设计了电能数据采集和管理界面、报警系统界面、报表生成界面、变电站实时运行数据显示界面、安全管理界面等，并进行了编程与实现。对整个监控系统结构进行分析，将系统分为过程层、间隔层、通讯层和计算机主站层四个部分，对每个部分所需设备进行选择，搭建起基本硬件结构。第三章对实时数据库和历史数据库进行了研究，介绍了工程中所需数据变量的定义方法、数据库的建立以及数据库的压缩算法。第四章介绍了以太网的概念和特点、以太网的通讯方式以及如何将以太网技术应用到本项目中。第五章介绍了本项目中所用到的工控软件的特点如何将本软件用到本项目中，最后介绍了本监控系统的监控结果。第六章主要介绍变电站对电能质量监控的重要性、监控电能质量算法以及监控结果。从监控画面测试出的数据结果可以得出结论，本监控系统可靠、准确、通用，具有结构简单、易于扩展、操作方便、人机界面友好等特点。

目录

声明

摘要

第1章 概述

1．1 变电站监控系统概述

1．2 国外研究状况

1．3 国内研究状况

1．4 课题研究的意义

1．5 本文的主要内容

第2章 变电站监控系统的结构

2．1 监控系统的整体方案

2．2 过程层

2．2．1 过程层的功能

2．2．2 过程层的结构

2．3 间隔层

2．3．1 间隔层的功能

2．3．2 间隔层硬件组成

2．4 通讯管理层

2．4．1 通讯管理机

2．4．2 通讯介质

2．4．3 通讯协议

2．5 计算机主站层

第3章 监控系统中数据的存取与压缩

3．1 实时数据库的基本概念

3．2 实时数据库的特点

3．3 历史数据库的基本概念

3．3．1 内存历史数据库的管理

3．3．2 磁盘历史数据库的管理

3．4 数据库的组态和运行

3．4．1 数据模型的构建

3．4．2 事件驱动与规则触发

3．5 数据库的数据压缩

3．5．1 旋转门数据压缩算法

3．5．2 旋转门数据压缩步骤

3．5．3 改进的旋转门数据压缩算法

3．5．4 压缩以及解压缩步骤

第4章 变电站的通讯结构

4．1 以太网及其发展

4．1．1 以太网技术

4．1．2 以太网特点

4．2 以太网技术在站内通讯的应用

4．2．1 上位机与PortServerTS 8的通信方式

4．2．2 下位机与PortServerTS 8的通信方式

4．3 通讯协议

4．3．1 MODBUS通讯协议

4．3．2 TCP／IP通讯协议

4．3．3 MODBUS协议与TCP／IP协议的转换

第5章 监控系统的实现

5．1 监控系统的总体设计

5．2 组态软件的简介

5．3 系统设备构成

5．4 工程的设计

5．4．1 新工程的建立

5．4．2 新画面的建立

5．4．3 外部设备连接的建立

5．4．4 动画连接

5．4．5 趋势曲线的建立

5．4．6 报表的建立

5．4．7 用户管理与权限

5．5 运行结果

第6章 变电站电能质量的监测及分析

6．1 电能质量的介绍

6．1．1 电能质量的概念

6．1．2 电能质量下降的原因以及危害

6．1．3 电能质量的主要衡量标准

6．2 电能质量的数学分析方法

6．2．1 傅里叶级数分析

6．2．2 离散傅里叶变换(DFT)分析

6．2．3 快速傅里叶变换(FFT)分析

6．2．4 DFT与FFT的比较

6．2．5 牛顿算法在分析电能质量上的应用

6．3 电能质量的分析结果

第7章 总结与展望

参考文献

致谢