供電自動化系統(tǒng)集成相關技術知識總結

供電自動化系統(tǒng)集成相關技術知識總結第一頁，共21頁。光纖通訊原理

光纖通信是利用光波在光導纖維中傳輸信息的通信方式。由于激光具有高方向性、高相干性、高單色性等顯著優(yōu)點，光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光-光纖通信。

光纖通信的原理是：在發(fā)送端首先要把傳送的信息(如話音)變成電信號，然后調制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅度(頻率)變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經解調后恢復原信息。第二頁，共21頁。多模光纖與單模光纖多模光纖

多模光纖(MultiModeFiber)：中心玻璃芯較粗(50或62.5μm)，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。單模光纖

單模光纖(SingleModeFiber)：中心玻璃芯很細(芯徑一般為9或10μm)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠程通訊，但還存在著材料色散和波導色散，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。由于完全避免了模式色散，使得單模光纖的傳輸頻帶很寬，因而適用于大容量，長距離的光纖通訊。第三頁，共21頁。尾纖又叫豬尾纖，只有一端有連接頭，而另一端是一根光纜纖芯的斷頭，通過熔接與其他光纜纖芯相連，常出現(xiàn)在光纖終端盒內，用于連接光纜與光纖收發(fā)器（之間還有耦合器、跳線等）。尾纖的作用主要是用于連接光纖兩端的接頭，尾纖一端跟光纖接頭熔接，另一端通過特殊的接頭（ST、SC、LC、MTRJ）跟光纖收發(fā)器或光纖模塊相連，構成光數(shù)據(jù)傳輸通道。其中ST接頭一般都是先用耦合器轉接，再連接到光纖收發(fā)器或光纖模塊上。尾纖類型：FC-SC圓轉方尾纖，F(xiàn)C連接ODF盒，SC連接設備的光口。FC-FC圓轉圓尾纖，通常用在ODF架之間的跳線。SC-SC方轉方尾纖，一般用在設備之間光板的連接。SC-LCLC接口俗稱小方頭尾纖，是卡接式。LC-LC這種型號應用比較少，通常是波分設備之間的內部連接用。尾纖多數(shù)為單模尾纖，顏色為黃色。也有多模尾纖，顏色為橙色，傳送的光信號不長。第四頁，共21頁。第五頁，共21頁。電流信號的傳輸不成功可能情況電流傳送信號導線過長時，沒有采取必要的屏蔽措施，或者沒有遵守一點接地規(guī)則而引入干擾。在一個系統(tǒng)中應選擇電位最低的一點作為信號的公共點，在電單儀表中，24V電源的負線電位最低，它就是信號公共線。因此在電流傳送的一對信號線中，其電位較低的一根，即信號負線應在發(fā)送儀表的輸出處與24V負線相連。如果接線錯誤或漏接而造成信號負線浮空而引入了干擾。第六頁，共21頁。電纜規(guī)格與載流量關系

鋁芯絕緣線載流量與截面的倍數(shù)關系口訣：（環(huán)境溫度25°，超過則打折計算）

10下五，100上二，

25、35，四、三界，

70、95，兩倍半。

穿管、溫度，八、九折。

裸線加一半。

銅線升級算

我國常用導線標稱截面（mm2）1、1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185……

例如：2.5mm2銅線的載流量計算則相當于4mm2鋁線的載流量。4*5=20A第七頁，共21頁。RS-485通訊RS-485采用差分信號負邏輯，-2V~-6V表示“0”，+2V~+6V表示"1"。RS-485有兩線制和四線制，四線制只能實現(xiàn)點對點的通信方式?，F(xiàn)在多采用兩線制接線方式，這種方式為總線式拓撲結構，在同一總線上最多可以掛接32個接點。在RS-485通信網絡中一般采用的是主從通信方式：即一個主機帶多個從機。多數(shù)情況下，連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合能正常工作，但卻埋下了很大的隱患。原因：（1）共模干擾問題（2）EMI問題RS-485的總線連接應該是一條單一、連續(xù)的信號通道作為總線。（盡量避免T型接法、不同材質線纜續(xù)接）在設備少距離短的情況下不加終端負載電阻。一般終端匹配采用終端電阻方法，RS-485應在總線電纜的開始和末端并接120Ω的電阻。第八頁，共21頁。（1）RS-485接口信號電平比RS-232降低了，不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。（2）RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。（3）RS-485接口采用平衡驅動器和差分接收器組合，抗共模干擾能力增強。（4）RS-485最大通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比。在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離。若要能更遠則需要加485中繼器。RS-485總線一般最大支持32個節(jié)點，如果使用特制的485芯片，則可以達到128個或256個節(jié)點，最大可以到400個。這種數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接，是半雙工的通訊方式。在某一個時刻，一個設備只能進行發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。第九頁，共21頁。Modbus通訊協(xié)議Modbus（異步串行通訊模式）是由Modicon（現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個品牌）在1979年發(fā)明，是全球第一個真正用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議。它定義了一個控制器能認識使用的消息結構，而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了一個控制器請求訪問其他設備的過程，如何回應來自其他設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格式。傳輸速率：2400bps，4800bps，9600bps,19200bps。串行通訊數(shù)據(jù)格式：1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，無校驗位，1個停止位。通訊介質：推薦采用0.5mm2的雙絞線，不帶屏蔽層。第十頁，共21頁。電力諧波由于交流電網有效分量為工頻單一頻率，因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波。由于正弦電壓加壓于非線性負載，諧波電流發(fā)生畸變產生諧波。主要非線性負載有UPS、開關電源、整流器、逆變器等。諧波來源：（1）發(fā)電源質量不高產生諧波（2）輸配電系統(tǒng)產生諧波（3）用電設備產生的諧波諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和噪聲，并使絕緣老化。使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒壞。第十一頁，共21頁。諧波的治理諧波的治理主要采用無源濾波裝置和有源濾波器無源濾波裝置主要采用LC回路，并聯(lián)與系統(tǒng)中。LC回路的設定只能針對于某一次諧波，即針對于某一個頻率為低阻抗，使得該頻率流經為其設定的LC回路，達到消除某一頻率的諧波的目的。這種濾波裝置簡單，成本低，但不能濾除干凈。其主要元件為投切開關、電容器、電抗器以及保護和控制回路。有源電力濾波器用電力電子元件產生一個大小相等，方向相反的諧波電流，用于抵消網絡中的諧波電流，這種裝置的主要元件是大功率電力電子器件，成本高，在其額定功率范圍內，原則上能全部濾除干凈。一般而言，低壓0.4KV系統(tǒng)大多采用無源濾波方式，高壓10KV幾乎都采用這種方式對諧波進行治理。第十二頁，共21頁。諧波的危害1、由于諧波的頻率較高，使導線的集膚效應加重，因此銅損急劇增加。2、諧波會影響表計的計量精度。3、精密電子設備會被嚴重干擾，導致不能正常工作，甚至燒毀。4、所有接于電網中的設備的損耗都會增加，溫升增加。含有電容器的設備受影響最為嚴重，甚至可能導致設備損壞以及電容器爆炸等事故。5、電機類負荷由于諧波的逆序作用而導致輸出扭矩下降。6、繼電保護機構可能會由于諧波而產生誤動或拒動故障。第十三頁，共21頁。SCADA系統(tǒng)即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，涉及到組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)傳輸鏈路、工業(yè)隔離安全網關。SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制。SCADA系統(tǒng)結構：第十四頁，共21頁。分布式光纖測溫光纖測溫系統(tǒng)：由光纖分布式測溫主機、感溫光纜以及光開關等構成。系統(tǒng)結構：（虛線內為可擴展設備，光開關內置在測溫主機中）4000mPLC測溫主機電纜溝/安裝控制中心溫度探測光纖繼電器輸出ModbusNetworkSCADA第十五頁，共21頁。光纖測溫主要功能1、電纜狀態(tài)監(jiān)測通過整個電力電纜溫度信息，判斷其工作狀態(tài)。2、探測和識別電力電纜的熱點DTS可以探測到由于負荷變化和環(huán)境變化引起的溫度變化，同時能夠精確的定位。并可以設置報警溫度，連接到SCADA系統(tǒng)。3、電力設備的保護DTS可以實時的在線監(jiān)測，同時對各個點的溫度信息可以設置預警，減小突發(fā)事件的發(fā)生。4、優(yōu)化輸配電的成本根據(jù)溫度可以確定電纜的負荷變化，合理的配置負荷，同時合理的擴大現(xiàn)有電纜的容量，增加電纜的工作壽命。5、變電站和開關柜的監(jiān)測可以沿變電站關鍵位置鋪設電纜，通過溫度數(shù)據(jù)計算變壓器的負荷指數(shù)。6、電纜隧道火災監(jiān)測沿著電纜隧道頂部配置探測光纜，同時DTS可以通過繼電器模塊與火災控制器相連，實現(xiàn)自動火災報警系統(tǒng)。第十六頁，共21頁。電力隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)在構建完善的計算機綜合監(jiān)控系統(tǒng)的前提下以網絡化、集成化和數(shù)字化的方式將隧道內所有相互獨立的電纜狀態(tài)實時監(jiān)測、供配電、照明、通風、排水、消防、通信、視頻及冷卻等輔助設備納入一個系統(tǒng)范圍內，進行有機的集成，在信息充分共享的基礎上實現(xiàn)高度智能化的系統(tǒng)聯(lián)動控制，使之形成一個綜合性的監(jiān)控系統(tǒng)。1、對電纜隧道運行環(huán)境（環(huán)境溫度、濕度、水位、空氣含氧量、有毒有害氣體等）的實時監(jiān)測；2、對隧道內供配電、照明、通風、排水及通信設備的監(jiān)視、聯(lián)動控制和日常巡視；3、對電力電纜運行狀況（傳輸容量）的實時監(jiān)測；4、對電力電纜絕緣水平的實時監(jiān)測；5、對隧道內火災的預警和消防設備的控制；6、智能化的綜合處理能力和人性化的人機界面（事件報警、定位、信息的多媒體顯示、應急預案及智能決策支持功能等）。第十七頁，共21頁。電力隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)網絡拓撲圖

第十八頁，共21頁。網線計算機局域網中的雙絞線可分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP）兩大類：STP外面由一層金屬材料包裹，以減小輻射，防止信息被竊聽，同時具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。UTP無金屬屏蔽材料，只有一層絕緣膠皮包裹，價格相對便宜，組網靈活。五類UTP一般是快速以太網（100Mbps）的首選介質，超五類UTP的用武之地是千兆位以太網（1000Mbps）。目前，局域網中常用到的雙絞線一般都是非屏蔽的5類4對（即8根導線）的電纜線。這些雙絞線的傳輸速率都能達到100Mbps。第十九頁，共21頁。靜態(tài)路由與動態(tài)路由靜態(tài)路由是由管理員在路由器中手動配置的固定路由，路由明確地指定了包到達目的地必須經過的路徑，除非網絡管理員干預，否則靜態(tài)路由不會發(fā)生變化。一般用于網絡規(guī)模不大、拓撲結構相對固定的網絡。特點：1）允許對路由的行為進行精確的控制；2）