基于MCGS组态软件的变电站监控设计毕业论文.docx
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基于MCGS组态软件的变电站监控设计毕业论文
基于MCGS组态软件的变电站监控设计毕业论文
第一章引言
变电站监控系统是指在变电站内应用自动控制技术、信息处理、传输技术和计算机软硬件等技术实现对变电站二次设备（包括测量仪表、控制系统、信号系统及远动装置等）的功能进行重新组合和优化设计，对变电站内主要电气设备的运行情况进行监视、测量、控制和协调，减少或代替运行值班员对变电站运行情况的监视和控制操作，使变电站更加安全、稳定，可靠运行的一种综合性的自动化系统。
变电站监控系统的主要功能是对变电站所有智能电气设备的监视和控制。
它能进行变电站智能电气设备远动及遥测和遥信的功能。
保证了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行。
功能的重新组合和优化设计是其区别于常规变电站的最大特点,它以计算机技术为基础,以数据通讯为手段,以信息共享为目标。
由于监控系统比老式变电站的声光报警系统具有很大的优越性和可靠性，所以变配电站监控系统在已建变电站的应用中已经得到了充分的肯定，通过总结其使用的经验和分析存在的问题，为新建的装置变电站在综合自动化技术方面的使用提供参考，从而使该技术在变电站安稳供电工作中得到更好的应用。
1.1变电站监控系统主要发展阶段及应用现状
1.1.1变电站监控系统主要发展阶段
变电站监视、测量和控制系统的形成和发展主要经历了以下三个阶段:
（1）变电站传统的监视。
测量和控制系统阶段
由各种继电器，测量仪表，控制开关、光字牌、信号灯、警铃、喇叭及相关一次设备的辅助触点通过导线，并根据特定逻辑关系连接，构成变电站的二次回路，实现变电站的监视、测量、告警和控制功能。
变电站值班人员定时记录盘表测量值，并用电话告知远方调度值班人员。
（2）变电站传统的监视、测量和控制系统的改进阶段
随着电网的发展，变电站传统的监视，测量和控制系统不能满足安全稳定运行的要求。
远方传输系统（简称远动系统）应运而生。
除传统的监视，测量和控制系统外，变电站增加了一套远动终端装置（R1m）。
变电站端RTU自动采集相关的测量量，主要设备的状态量和信号量，通过电力通信网将这些量传送给远方调度端的远动装置，并在调试屏上显示，实现对变电站的遥测和遥信功能。
远方调度值班人员也可通过远动系统，将控制和调节命令传送给变电站端RTU，实现对断路器和变压器的“遥控”和“遥调”。
（3）变电站监视、测量和控制系统阶段
随着计算机技术、通信网络技术和现代控制技术的快速发展，变电站监视、测量和控制系统（简称监控系统）异军突起。
监控系统应用计算机技术、自动控制技术、信息处理和传输等技术，对变电站监控系统功能进行重新组合和优化设计，取代了传统的监控系统，而且与变电站端RTU合二为一，实现了软硬件和信息资源共享。
1.1.2变电站监控系统应用现状
随着工况企业电网结构的日趋复杂，变电站作为系统的重要组成部分，其运行的经济性、安全性和可靠性变得越来越重要。
监控软件作为变电站综合自动化系统的重要组成部分，集数据采集、显示、控制、通信等功能于一体，是变电站综合自动化监控系统的最终实现工具。
随着计算机技术和通信技术的发展，人们对电力监控系统的要求越来越高。
因此，开发专用的变电站监控组态软件成为满足变电站自动化技术发展的必然选择。
运用变电站监控组态软件，变电站工作人员只需要简单地进行相应的参数组态工作，就能够实时、直观了解和监控整个变电站设备的运行情况。
目前，国产化的变电站综合自动化监控系统在工况企业中运用的已经很多，但仍然存在障碍，其主要原因如下：
（1）由于设计院对传统的继电器控制保护系统有长期的运行、设计和维护经验，故一般认为老系统的可靠性高；
（2）国产化的变电站综合自动化监控系统目前在国内尚未普及，仅在个别地区供电部门的大力推荐下，在当地的一些变电站中开始尝试这一新技术；（3）进口的变电站综合自动化监控系统价格昂贵，只有部分大型新建的并由外资贷款的工程，由于外方对技术水平的要求，全套引进这部分的技术设备；（4）目前操作人员的素质不高，对新系统缺乏了解。
由于以上一些原因制约了变电站综合自动化监控系统在变电站的发展和运用。
1.2发展变电站监控系统的必要性
随着科学技术的不断发展，计算机已渗透到了世界每个角落。
电力系统也不可避免地进入了微机控制时代，变电站综合自动化监控系统取代传统的变电站二次系统，已成为当前电力系统发展的趋势。
在系统设计思想方面,完整的变电站综合自动化系统除在各控制保护单元保留紧急手动操作跳、合闸的手段外，其余的全部控制、监视、测量和报警功能均可通过计算机监控系统来完成。
变电站无需另设远动设备，监控系统完全满足遥信、遥测、遥控、遥调的功能以及无人值班之需要。
在系统功能方面，系统与用户之间的交互界面为视窗图形化显示，利用鼠标控制所有功能键等标准方式，使操作人员能直观地进行各种操作。
一般来说，系统应用程序菜单为树状结构，用户利用菜单可以容易到达各个控制画面，每个菜单的功能键上均有文字说明用途以及可以到达哪一个画面，每个画面都有报警显示。
把微机保护系统与传统保护系统相比较，传统的保护系统与微机保护装置系统的主要区别，在于用微机控制的多功能继电器替代了传统的电磁式继电器，并取消了传统的信号屏等装置，相应的信号都输入至计算机。
为便于集中控制，采用集中式设计——将所有的控制保护单元集中布置，整个变电站二次系统结构非常简单清晰，所有设备由微机保护屏、微机采集屏、交直流屏和监控系统组成。
屏柜的数量较传统的设计方式大量减少。
由于各种微机装置均采用网络通讯方式与当地的监控系统进行通讯而不是传统的接点输出到信号控制屏，因此二次接线大量减少。
同时由于采用了技术先进的当地监控系统来取代占地多、操作陈旧的模拟控制屏，使得所有的操作更加安全、可靠、方便。
总的来说，随着科学技术的不断发展，变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，已成为电力系统的发展趋势。
1.3课题来源及内容
本课题来自同煤集团煤峪口矿井下变电站，研究对象为该变电站监控软件设计。
该变电站原始资料如下：
本矿井为低瓦斯矿井，矿井设计能力为年产240万吨，在册职工人数为5000人。
矿井年最大负荷利用时数为4500小时，当地电费0.5元/KW.H，基本电费按安装容量计收为5元/KVA.月。
该矿历史悠久，但是变电站的监控和保护装置相对落后，具体表现在：
1.变电站中继电保护仍然全部采用的是电磁继电器的保护，大部分继电器严重老化，保护动作不可靠，经常出现保护拒动和保护误动情况。
2.站内直流系统严重老化，输出电压不稳定且波动大，无法保证变电站二次设备的直流供电的要求。
3.由于保护和直流的陈旧，一旦设备出现故障和损坏也无法找到合适的零部件更换，造成设备瘫痪、无法运行。
4.由于设备的信息化程度低，报警的自动化程度不完善，也带来一旦出现电力设备故障，值班人员和相关领导不能及时得知情况，不能做到故障的及时处理，严重影响电力设备的安全、正常运行。
如下图1-1、1-2为本次设计主要研究对象：
图1-1煤峪口矿井下高压供电系统图
图1-2新中央变电所供电系统图
井下负荷统计:
下列用电设备应按一级用电负荷设计，其配电装置必须由两回路或两回路以上电源线路供电。
电源线路应引自不同的变压器和母线段，且线路上不应分接任何其他负荷：
1井下主排水泵；2下山采区排水泵；3兼作矿井主排水泵的井下煤水泵；4经常升降人员的暗副立井绞车；5井下移动式瓦斯抽放泵站；6风机。
下列用电设备应按二级用电负荷设计，其配电装置宜由两回电源线路供电，并宜引自不同的变压器和母线段。
当条件受限制时，其中一回电源线路可引自本条规定的同种设备的配电点处：
1暗主井提升设备、主井装载设备、大巷强力带式输送机、主运输用的井下电机车充电及整流设备；2经常升降人员的暗副斜井提升设备、副井井底操车设备、元轨运输换装设备；3供综合机械化采煤的采区变（配）电所；4煤与瓦斯突出矿井的采区变（配）电所；5井下照明；6不兼作矿井主排水泵的井下煤水泵、井底水窝水泵；7井下运输信号系统；8井下安全监控系统分站。
论文中用到了一些基本的技术参数如图1-3、图1-4：
图1-3干式变压器主要技术参数
图1-4馈电开关主要技术参数
该矿井下的负荷资料如下表：
负荷名称
电动机额定容量/KW
设备台数
设备容量/KW
需用系数
功率因数
重要负荷率%
安装
工作
安装
工作
水泵
315/132/2.2
5
5
895
895
0.85
0.8
100
绞车
145.6/11.4
3
3
303
303
0.85
0.8
100
风机
1600
6
6
3200
1600
0.9
0.9
100
照明
500
500
0.8
0.9
100
皮带机
30/70
2
2
100
100
0.8
0.8
50
表1-6矿井下的负荷资料
本设计要根据煤峪口矿井下变电站供电系统情况及有关要求，以新中央变电所为例简单展示了分层分布式变电站综合自动化系统并利用工业组态软件MCGS来实现监控系统基本功能的设计。
由于本人专业知识很有限，且关于煤峪口矿井下变电站的资料掌握不够全面，该系统也不能实现实际的链接。
该监控系统只能模拟整个系统的运行及功能的演示。
本监控软件的设计目标为：
（1）通过主接线图可以清晰的看到变电站的一次接线情况，并且可以直观的监控到整个变电站供电系统的状态和运行情况。
（2）当某线路的运行不正常或操作不当时会弹出警告窗口，并对其进行事件记录。
（3）对断路器和隔离开关的操作实现闭锁功能，并且提示正确操作，以减少操作人员的失误，避免事故。
（4）设置监控屏，通过监控屏可以直观的读取一些数据。
（5）出现事故时，会弹出提示界面，告之发生意外请求处理，进行报警确认。
1.4论文组织结构
第一章一、二节简单论述了变电站监控系统的主要发展阶段及应用现状，以及今后监控系统的发展要求。
三节详细论述了课题来源和内容。
第二章详细分析了矿井变电站系统，叙述了常规矿井变电站的状况和缺点、矿井变电站对监控系统的要求、矿井变电站监控系统的提出及优点，还有设备及结构。
最后一节，介绍了矿井变电站监控系统的功能。
第三章概述组态软件的发展，把MCGS与其它组态软件相比较，简述了MCGS组态软件。
第四章创建了新中央变电所的监控系统，包括建立井下监控工程、井下监控工程动画连接设置、报警显示与报警数据的设置、报表输出、曲线显示和安全机制。
第五章基于MCGS组态软件的监控系统的画面层次设计，包括登录界面、主界面、报警显示界面、数据报表界面和曲线显示界面。
第六章总结与展望。
第二章矿井变电站监控系统的分析
要对矿井变电站监控系统进行很好的分析，必须要了解整个矿井变电站监控系统是怎样的现状，而且要了解它的整个运行过程中是一个怎样的工艺流程。
对矿井变电站监控系统有一个全面的了解后，就能得到变电站综合自动化监控系统的整体需求。
本章先提出常规矿井变电站监控系统的状况及缺点，然后提出现代矿井变电站对监控系统的要求及现代矿井变电站监控系统的提出和优点。
最后两节介绍了矿井变电站的基本设备、结构和主要功能。
2.1矿井变电站综合自动化对监控系统的要求
矿井变电站对计算机监控系统的要求是有很多方面的，主要有以下几个方面：
1.先进性
基本功能应能满足现场提出的检测，控制与通信的要求。
总的原则是在技术上容许的条件下力求到先进水平（包括各项功能和技术经济指标）。
2.可靠性
对计算机监控系统来说，可靠性特别重要。
计算机要能长期连续工作，要具有较强的抗干扰能力和自检自恢复功能。
为了提高可靠性，要在硬件和软件两方面采取措施。
硬件方面要选择可靠性较高的控制机，要有一个合理的结构，尽
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