CN204992787U - 基于tia的超高压变电站自动化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及基于TIA的超高压变电站自动化系统,包括:站控层和间隔层;站控层包括2台后台机、工程师站、通信管理机和2台前置通信处理器,工程师站与后台机相连接,前置通信处理器与后台机、工程师站、通信管理机相连接;间隔层包括2台可编程控制器、DP/DP耦合器、2台测控单元或/和2台ET200M分布式I/O设备,可编程控制器与前置通信处理器相连接,测控单元或/和ET200M分布式I/O设备与可编程控制器相连接,可编程控制器之间通过DP/DP耦合器相连接,ET200M分布式I/O设备与外接的测控设备相连接。本实用新型采用可编程控制器作为主控单元,占用空间小,存储空间大,适用于所有的测试设备,测试更加全面,提高测试效率。
Description
技术领域
本实用新型属于电力自动化技术领域,特别涉及基于TIA的超高压变电站自动化系统。
背景技术
目前超高压变电站自动化系统主要采用分层分布式的结构模式,自上而下依次分布有站控层、间隔层和设备层。站控层是由2台后台机、2台前置机服务器、1台工程师工作站和1台通信机之间通过双以太网连接组成;间隔层通常是由主控单元与按回路配置的测控单元组成。除上述阐述之外,微机五防装置、辅助装置通过串口或网络与主控单元相连接,辅助装置包括直流系统装置、小电流接地装置,向调度或集控站转发的专线MODEM等。站控层与间隔层的连接通常是由主控单元的双网口接入以太网。
目前主控单元大部分使用装置型的,例如:东方电子的DF1710,南瑞公司的NSC2000,上海惠安公司的D200,中德公司使用工控机作为前置机等。理论上讲,采用装置型的主控单元不易损坏,且采用直流供电,电源可靠;但是装置型由于受电子器件的限制,存储器不可能做得很大,因此在配置量上受到一定的限制,并且灵活性不够。采用工控机作为主控单元时,由于它是一台微机,具有硬盘、操作系统以及足够的存储空间,所以比较灵活,但由于还具有机械转动部分,使用寿命短。
由于站控层的运行数据量大,一个站控层按远景规划需要接10个受控站,每一个受控站的信息量约有4000-5000点遥测及遥信量,所以总量将近50000个信息点。如此庞大的信息店,为了使站控层运行稳定、可靠,一般超高压变电站自动化系统对主控单元的要求非常高。
此外,变电站二次系统中的监控和远动装置等硬件设备基本上按各自的功能配置,彼此之间相关性小,设备之间互不兼容,很难达到标准化统一;并且大量电线电缆的使用,既增加了投资,又得花费大量人力从事众多装置间联系的设计、配线、安装、调试和扩充等工作,非常不经济,不实用。
因此,电力自动化技术领域急需一种基于TIA的超高压变电站自动化系统,采用可编程控制器作为主控单元,占用空间小,存储空间大,适用于所有的测试设备,测试更加全面,提高测试效率。
发明内容
本实用新型提供了基于TIA的超高压变电站自动化系统,技术方案如下:
基于TIA的超高压变电站自动化系统,包括:站控层和间隔层;
站控层,包括2台后台机、工程师站、通信管理机和2台前置通信处理器,并且工程师站与2台后台机相连接,2台前置通信处理器通过以太网或者光纤分别与2台后台机、工程师站、通信管理机相连接;
间隔层,包括2台可编程控制器、DP/DP耦合器、2台测控单元或/和2台ET200M分布式I/O设备,2台可编程控制器通过以太网或者光纤与前置通信处理器相连接,2台测控单元或/和2台ET200M分布式I/O设备通过PROFIBUS-DP总线与2台可编程控制器相连接,2台可编程控制器之间通过DP/DP耦合器相连接,2台ET200M分布式I/O设备与外接的测控设备相连接。
如上所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,其中,还包括:打印机,位于站控层内,与前置通信处理器相连接。
如上所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,其中,可编程控制器为SIMATICS7-400型PLC;测控单元为SIMATICS7-300型PLC。
如上所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,其中,可编程控制器内部设置有第一CPU、第一信号模块和第一通信模块,第一信号模块与第一CPU、前置通信处理器相连接,第一通信模块与第一CPU相连接。
如上所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,其中,第一CPU型号为414-3PN/DP;第一信号模块还包括:第一模拟量模块和第一数字量模块,并且第一数字量模块、第一模拟量模块都与第一CPU、前置通信处理器相连接。
如上所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,其中,第一模拟量模块的型号为AI-400下的AI16×16,第一数字量模块的型号为DI-400下的DI16×AC120V,第一通信模块的型号为CP443-5。
如上所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,测控单元内部设置有第二CPU、第二信号模块和第二通信模块,第二信号模块与第二CPU、可编程控制器相连接,第二通信模块与第二CPU相连接。
如上所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,第二CPU的型号为315-2DP;第二信号模块还包括:第二模拟量模块和第二数字量模块,并且第二数字量模块、第二模拟量模块都与第二CPU相连接,第二数字量模块与第一数字量模块相连接,第二模拟量模块与第一模拟量模块相连接,第二通信模块与第一通信模块相连接。
如上所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,第二模拟量模块的型号为AI/AO-300下的SM334AI4/AO2×12Bit,第二数字量模块的型号为DI/DO-300下的SM323DI16/DO16×24V/0.5A,第二通信模块为CP342-5模块。
如上所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,ET200M分布式I/O设备为IM153-1接口模块。
本实用新型的有益效果是:
1、本实用新型通过可编程控制器代替装置型主控单元,存储空间大,并且没有机械转动结构,使用寿命长,灵活性更好。
2、本实用新型的可编程控制器201采用S7-400型PLC,性能广泛,适用性强,通过以太网或光纤接口设备实现与站控层的通信;测控单元203采用S7-300型PLC,S7-300型PLC内部设置有第二CPU模块,可以对一些简单的优先级高的,并且需要马上处理的需求进行处理和操作,避免把所有数据通信处理功能都交给可编程控制器201处理,减轻了可编程控制器1的负担,提高处理效率;同时,在发生意外通信故障的时候,还具有自处理功能,不至于让本实用新型由于通信故障而造成瘫痪,实用性更强。
3、本实用新型也可以通过ET200M分布式I/O设备204与外接的测控设备建立连接后开始测试,通过PROFIBUS-DP总线实现与S7-400型PLC的通信,实现数据交换,完成测量控制功能,ET200M分布式I/O设备204可以安装在远离PLC的地方,能够减少大量的I/O接线并降低系统成本。
4、本实用新型的测控单元通过S7-300型PLC和ET200M分布式I/O设备的联合使用,适用于所有的测试设备,测试样式更加灵活、全面。
5、本实用新型通过可编程控制器和测控单元都选择了PLC,集成化程度更高,占用空间小,布线更加规整。
6、本实用新型在2个可编程控制器201之间安装有DP/DP耦合器,用于数据的同步,减少网络通信故障时,数据的丢失等现象的发生。本自动化系统的间隔层是PROFIBUS-DP多主站系统,来自于包括测控单元S7-300型PLC和ET200M分布式I/O设备的DP从站的输入数据,可以被同一物理PROFIBUS-DP网络中不同DP主站系统的主站直接读取,即输入数据可以跨DP主站系统使用。DP/DP耦合器用于连接两个PROFIBUS-DP主站网络,以便在两个主站系统之间进行数据通讯。DP/DP耦合器在两个主站系统内分别进行组态:对于通讯数据区,一个主站系统的输入映射区和另一个主站系统的输出映射区完全对应,提高数据同步性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型:
图1是本实用新型基于TIA的超高压变电站自动化系统实施例1的结构示意图。
图2是本实用新型基于TIA的超高压变电站自动化系统实施例2的结构示意图。
图3是本实用新型可编程控制器于测控单元的结构示意图。
图1-3中的附图标记为:
站控层1,后台机101,工程师站102,通信管理机103,前置通信处理器104,打印机105,间隔层2,可编程控制器201,第一CPU2011,第一信号模块2012,第一通信模块2013,DP/DP耦合器202,测控单元203,第二CPU2031,第二信号模块2032,第二通信模块2033,ET200M分布式I/O设备204。
具体实施方式
为了使本实用新型技术实现的措施、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本实用新型。
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
实施例1:
图1是本实用新型基于TIA的超高压变电站自动化系统的结构示意图。
如图1所示,本实用新型提供了基于TIA的超高压变电站自动化系统,包括站控层1和间隔层2;站控层1包括2台后台机101、工程师站102、通信管理机103和2台前置通信处理器104,并且工程师站102与2台后台机101相连接,2台前置通信处理器104通过以太网或者光纤分别与2台后台机101、工程师站102、通信管理机103相连接;间隔层2包括2台可编程控制器201、DP/DP耦合器202、2台测控单元203或/和2台ET200M分布式I/O设备204,2台可编程控制器201通过以太网或者光纤与前置通信处理器104相连接,2台测控单元203或/和2台ET200M分布式I/O设备204通过PROFIBUS-DP总线与2台可编程控制器201相连接,2台可编程控制器201之间通过DP/DP耦合器202相连接,2台ET200M分布式I/O设备204与外接的测控设备相连接。
实施例2:
图2是本实用新型基于TIA的超高压变电站自动化系统实施例2的结构示意图。
如图2所示,本实用新型提供了基于TIA的超高压变电站自动化系统,包括站控层1和间隔层2;站控层1包括2台后台机101、工程师站102、通信管理机103和2台前置通信处理器104,并且工程师站102与2台后台机101相连接,2台前置通信处理器104通过以太网或者光纤分别与2台后台机101、工程师站102、通信管理机103相连接;间隔层2包括2台可编程控制器201、DP/DP耦合器202、2台测控单元203或/和2台ET200M分布式I/O设备204,2台可编程控制器201通过以太网或者光纤与前置通信处理器104相连接,2台测控单元203或/和2台ET200M分布式I/O设备204通过PROFIBUS-DP总线与2台可编程控制器201相连接,2台可编程控制器201之间通过DP/DP耦合器202相连接,2台ET200M分布式I/O设备204与外接的测控设备相连接。
本实施例中,还包括:打印机105,位于站控层1内,与前置通信处理器104相连接。
本实施例中,可编程控制器201为SIMATICS7-400型PLC;测控单元203为SIMATICS7-300型PLC。
本实施例中,可编程控制器201内部设置有第一CPU2011、第一信号模块2012和第一通信模块2013,第一信号模块2012与第一CPU2011、前置通信处理器104相连接,第一通信模块2013与第一CPU2011相连接。
图3是本实用新型可编程控制器于测控单元的结构示意图,如图3所示,本实施例中,第一CPU2011型号为414-3PN/DP;第一信号模块2012还包括:第一模拟量模块和第一数字量模块,并且第一数字量模块、第一模拟量模块都与第一CPU2011、前置通信处理器104相连接。
本实施例中,第一模拟量模块的型号为AI-400下的AI16×16,第一数字量模块的型号为DI-400下的DI16×AC120V,第一通信模块的型号为CP443-5。
本实施例中,测控单元203内部设置有第二CPU2031、第二信号模块2032和第二通信模块2033,第二信号模块2032与第二CPU2031、可编程控制器201相连接,第二通信模块2033与第二CPU2031相连接。
图3是本实用新型可编程控制器于测控单元的结构示意图,如图3所示,本实施例中,第二CPU2031的型号为315-2DP;第二信号模块2032还包括:第二模拟量模块、第二数字量模块,并且第二数字量模块、第二模拟量模块都与第二CPU2031相连接,第二数字量模块与第一数字量模块相连接,第二模拟量模块与第一模拟量模块相连接,第二通信模块与第一通信模块相连接。
本实施例中,第二模拟量模块的型号为AI/AO-300下的SM334AI4/AO2×12Bit,第二数字量模块的型号为DI/DO-300下的SM323DI16/DO16×24V/0.5A,第二通信模块为CP342-5模块。
本实施例中,ET200M分布式I/O设备204为IM153-1接口模块。
本实用新型工作时,首先按照上述连接关系依次组装好本自动化系统,然后运行系统。
测控单元203中的第二CPU2031命令第二信号模块2032采集现场设备数据,进而第二模拟量模块采集现场一次设备的模拟量,包括:线路的三相电流、有功功率和无功功率,母联、分段断路器的三相电流、有功功率和无功功率等;第二数字量模块采集现场一次设备的数字量,包括:主变220kV测信号、主变110kV测信号、主变35kV测信号等;ET200M分布式I/O设备204采集现场一次设备的数字量和模拟量,数字量包括:各电压等级的线路信号、遥控闭锁开关等,模拟量包括:变压器各侧的三相电流、有功功率和无功功率、变压器的油温和绕阻温度等;通过第一通信模块和第二通信模块实现2个CPU之间的信号传输,可编程控制器201中的第一CPU2011命令第一信号模块2012周期地读取测控单元203中的的数字量、模拟量数据以及ET200M分布式I/O设备204采集到的遥测、遥信数据,再通过以太网传送至前置通信处理器104,进行数据预处理,按需要的规约转发到站控层1,并在后台机101上显示出来;工程师站102对系统硬件和网络通讯组态进行软件编程和组态,完成SCADA系统的各项功能,并把相应的组态下载到后台机101;后台机101实现人机交互的界面,运行值班人员通过后台机101的人机界面实现对电力系统的监视和遥控操作。通信管理机103通过以太网数据交换向上级调度转发集控站的信息。
当在后台机101上进行遥控操作时,前置通信处理器104按需要的规约进行接收并转发遥控命令至可编程控制器201,可编程控制器201在预定的周期内把遥控指令传送给测控单元203和ET200M分布式I/O设备204,并通过这些设备的信号模块驱动现场一次设备。
本实用新型通过可编程控制器代替装置型主控单元,存储空间大,并且没有机械转动结构,使用寿命长,灵活性更好。
本实用新型的可编程控制器201采用S7-400型PLC,性能广泛,适用性强,通过以太网或光纤接口设备实现与站控层的通信;测控单元203采用S7-300型PLC,S7-300型PLC内部设置有第二CPU模块,可以对一些简单的优先级高的,并且需要马上处理的需求进行处理和操作,避免把所有数据通信处理功能都交给可编程控制器201处理,减轻了可编程控制器1的负担,提高处理效率;同时,在发生意外通信故障的时候,还具有自处理功能,不至于让本实用新型由于通信故障而造成瘫痪,实用性更强。
本实用新型也可以通过ET200M分布式I/O设备204与外接的测控设备建立连接后开始测试,通过PROFIBUS-DP总线实现与S7-400型PLC的通信,实现数据交换,完成测量控制功能,ET200M分布式I/O设备204可以安装在远离PLC的地方,能够减少大量的I/O接线并降低系统成本。
本实用新型的测控单元通过S7-300型PLC和ET200M分布式I/O设备的联合使用,适用于所有的测试设备,测试样式更加灵活、全面。
本实用新型通过可编程控制器和测控单元都选择了PLC,集成化程度更高,占用空间小,布线更加规整。
本实用新型在2个可编程控制器201之间安装有DP/DP耦合器,用于数据的同步,减少网络通信故障时,数据的丢失等现象的发生。本自动化系统的间隔层是PROFIBUS-DP多主站系统,来自于包括测控单元S7-300型PLC和ET200M分布式I/O设备的DP从站的输入数据,可以被同一物理PROFIBUS-DP网络中不同DP主站系统的主站直接读取,即输入数据可以跨DP主站系统使用。DP/DP耦合器用于连接两个PROFIBUS-DP主站网络,以便在两个主站系统之间进行数据通讯。DP/DP耦合器在两个主站系统内分别进行组态:对于通讯数据区,一个主站系统的输入映射区和另一个主站系统的输出映射区完全对应,提高数据同步性。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.基于TIA的超高压变电站自动化系统,其特征在于,包括:站控层和间隔层;
所述站控层,包括2台后台机、工程师站、通信管理机和2台前置通信处理器,并且所述工程师站与2台后台机相连接,2台所述前置通信处理器通过以太网或者光纤分别与2台后台机、工程师站、通信管理机相连接;
所述间隔层,包括2台可编程控制器、DP/DP耦合器、2台测控单元或/和2台ET200M分布式I/O设备,2台所述可编程控制器通过以太网或者光纤与前置通信处理器相连接,2台所述测控单元或/和2台ET200M分布式I/O设备通过PROFIBUS-DP总线与2台可编程控制器相连接,2台所述可编程控制器之间通过DP/DP耦合器相连接,2台所述ET200M分布式I/O设备与外接的测控设备相连接。
2.根据权利要求1所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,其特征在于,还包括:打印机,位于所述站控层内,与所述前置通信处理器相连接。
3.根据权利要求1所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,其特征在于,所述可编程控制器为SIMATICS7-400型PLC;所述测控单元为SIMATICS7-300型PLC。
4.根据权利要求3所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,其特征在于,所述可编程控制器内部设置有第一CPU、第一信号模块和第一通信模块,所述第一信号模块与第一CPU、前置通信处理器相连接,所述第一通信模块与第一CPU相连接。
5.根据权利要求4所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,其特征在于,所述第一CPU型号为414-3PN/DP;所述第一信号模块还包括:第一模拟量模块和第一数字量模块,并且所述第一数字量模块、第一模拟量模块都与第一CPU、前置通信处理器相连接。
6.根据权利要求5所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,其特征在于,所述第一模拟量模块的型号为AI-400下的AI16×16,所述第一数字量模块的型号为DI-400下的DI16×AC120V,所述第一通信模块的型号为CP443-5。
7.根据权利要求5所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,其特征在于,所述测控单元内部设置有第二CPU、第二信号模块和第二通信模块,所述第二信号模块与第二CPU、可编程控制器相连接,所述第二通信模块与第二CPU相连接。
8.根据权利要求7所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,其特征在于,所述第二CPU的型号为315-2DP;所述第二信号模块还包括:第二模拟量模块和第二数字量模块,并且所述第二数字量模块、第二模拟量模块都与第二CPU相连接,所述第二数字量模块与第一数字量模块相连接,所述第二模拟量模块与第一模拟量模块相连接,所述第二通信模块与第一通信模块相连接。
9.根据权利要求8所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,其特征在于,所述第二模拟量模块的型号为AI/AO-300下的SM334AI4/AO2×12Bit,所述第二数字量模块的型号为DI/DO-300下的SM323DI16/DO16×24V/0.5A,所述第二通信模块为CP342-5模块。
10.根据权利要求1所述的基于TIA的超高压变电站自动化系统,其特征在于,所述ET200M分布式I/O设备为IM153-1接口模块。
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Date | Code | Title | Description |
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160120 Termination date: 20191015 |
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |