變電站的畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計通過對變電站自動化的概念和發(fā)展趨勢，以及變電站綜合自動化系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)在發(fā)展的狀況的論述，探討了變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能，結(jié)構(gòu)，保護配置。并且進一步討論了微機保護硬件的結(jié)構(gòu)和特點。</p><p>　　變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實現(xiàn)

2、對變電站二次設(shè)備(包括繼電保護、控制、測量、信號、 故障錄波、自動裝置及遠動裝置等)的功能進行重新組合、優(yōu)化設(shè)計，對變電站全部設(shè)備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。它是一項提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運行水平，降低運行維護成本，提高經(jīng)濟效益，向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項措施。隨著自動化技術(shù)、通信技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，變電站綜合自動化技術(shù)得到了迅速發(fā)展。</p><p>

3、;　　目前，廣泛采用的變電站綜合自動化系統(tǒng)是通過后臺監(jiān)控機對變電站全部一次設(shè)備及二次設(shè)備進行監(jiān)視、測量、記錄、并處理各種信息，對變電站的主要設(shè)備實現(xiàn)遠方控制操作功能。然而，在實際使用過程中也隨之出現(xiàn)了一些問題，通過對各個綜合自動化系統(tǒng)進行歸納總結(jié)，探討分析，就目前變電站綜合自動化系統(tǒng)在實際工作中出現(xiàn)的共性問題進行綜合分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞：變電站綜合自動化； 微機保護；硬件配置；繼電保護</p&

4、gt;<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　第一章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的概述3</p><p>　　1.1變電站綜合自動化的發(fā)展過程3</p><p>　　1.1.1國外變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展3</p

5、><p>　　1.1.2我國變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展3</p><p>　　1.2變電站自動化系統(tǒng)的基本概念及現(xiàn)狀4</p><p>　　1.2.1變電站自動化系統(tǒng)的基本概念：4</p><p>　　1.2.2傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)概況及變電站綜合自動化系統(tǒng)4</p><p>　　1.2.3變電站綜合自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀

6、5</p><p>　　1.3變電站綜合自動化研究的內(nèi)容及特點8</p><p>　　1.4 變電站實現(xiàn)綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)越性和特點9</p><p>　　1.4.1優(yōu)越性9</p><p>　　1.4.2變電站綜合自動化系統(tǒng)特點9</p><p>　　1.5 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展前景9</p

7、><p>　　1.6 小結(jié)10</p><p>　　第二章 變電站綜合自動化系統(tǒng)原理分析11</p><p>　　2.1變電站的分類及概述變電站綜合自動化系統(tǒng)的分類11</p><p>　　2.2.1監(jiān)控子系統(tǒng)12</p><p>　　2.2.2微機保護系統(tǒng)功能14</p><p>　　

8、2.2.3后備控制和緊急控制功能14</p><p>　　2.3變電站綜合自動化的配置及硬件結(jié)構(gòu)14</p><p>　　第三章 變電站綜合自動化的通信16</p><p>　　3.1通信的相關(guān)介紹16</p><p>　　3.2 變電站綜合自動化系統(tǒng)通信的任務(wù)16</p><p>　　3.3數(shù)據(jù)通信的傳輸方

9、式17</p><p>　　3.3.1 并行數(shù)據(jù)通信方式17</p><p>　　3.3.2 串行數(shù)據(jù)通信17</p><p>　　3.3.3 局域網(wǎng)絡(luò)通信17</p><p>　　3.5變電站遠傳信息的內(nèi)容18</p><p>　　3.5.1開關(guān)量信息YX18</p><p>

10、　　3.5.2 控制量信息YK19</p><p>　　3.5.3 遙測19</p><p>　　3.5.4 遙信20</p><p>　　3.5.5遙控20</p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p><b>　　致 謝22</b>&

11、lt;/p><p>　　第一章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的概述</p><p>　　1.1變電站綜合自動化的發(fā)展過程</p><p>　　微機分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)在我國已有近十幾年的歷史，隨著時間的證明，它越來越受到電力系統(tǒng)的認(rèn)可和歡迎，具有極強的生命力，我們平煤集團也在不斷引進。</p><p>　　變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備（包括

12、測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對變電站的設(shè)備自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。</p><p>　　1.1.1國外變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展</p><p>　　70年代末80年代初，國外開始了對于ISA技術(shù)的研究，這是由于電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，要

13、求電網(wǎng)及變電站的控制和保護系統(tǒng)必須運行安全、可靠、經(jīng)濟。因此，各級調(diào)度中心需要更多的信息，以便及時掌握電網(wǎng)及變電站的運行情況。同時，采用無人值班管理模式，進行遠方控制，減少人為誤操作的可能性，提高運行可靠性，降低變電站的造價和運行維護費用。</p><p>　　隨著微處理器技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，人們可以利用現(xiàn)代先進的技術(shù)和設(shè)備來組成一個自動化的控制和保護系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)二次設(shè)備模式，做到設(shè)備簡化

14、，信息共享，減少變電站的造價和運行維護費用。世界發(fā)達國家率先研制出成熟系統(tǒng)，并推廣應(yīng)用，大大提高了變電站管理的自動化水平，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行。目前，日本日立、三菱、東芝公司，德國西門子公司（SIEMENS）、AEG公司，瑞士ABB公司，美國通用電氣公司（GE）、西屋電氣公司（Westing house），法國阿爾斯通公司（ALSTHOM），瑞士Landis&Gyr公司等國際著名大型電氣設(shè)備制造公司都開發(fā)和生產(chǎn)了變

15、電站綜合自動化系統(tǒng)（或稱保護與控制一體化裝置），并取得了較為成熟的運行經(jīng)驗......</p><p>　　1.1.2我國變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　我國變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展階段：</p><p>　　變電站內(nèi)二次設(shè)備傳統(tǒng)按功能可分為五類：繼電保護，自動裝置, 故障錄波，當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠動。五大類產(chǎn)品的不斷發(fā)展及其功能相互滲透，推動了變電站自動化系

16、統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了多種多樣的系統(tǒng)模式，按系統(tǒng)模式出現(xiàn)的時間順序可將變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展分為三個階段： </p><p>　　第一階段：面向功能設(shè)計的集中式RTU加常規(guī)繼電保護模式80年代是以RTU為基礎(chǔ)的遠動裝置及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控為代表。該類系統(tǒng)是在常規(guī)的繼電保護及二次接線基礎(chǔ)上增設(shè)RTU裝置，功能主要為完成與遠方調(diào)度主站通信實現(xiàn)“四遙”(遙測，遙信，遙調(diào)，遙控)，繼電保護及自動裝置與系統(tǒng)聯(lián)結(jié)采用硬接點狀態(tài)接入。此類系

17、統(tǒng)特點是功能簡單，整體性能指標(biāo)較低，系統(tǒng)聯(lián)結(jié)復(fù)雜，不便于運行管理與維護，為自動化系統(tǒng)的初級階段。 </p><p>　　第二階段：面向功能設(shè)計的分布式測控裝置加微機保護模式90年代初期，微機保護及按功能設(shè)計的分布測控裝置得以廣泛應(yīng)用，保護與測控裝置相對獨立，通過通信管理單元能夠?qū)⒏髯孕畔⑺偷疆?dāng)?shù)乇O(jiān)控計算機或調(diào)度主站。此類系統(tǒng)的出現(xiàn)是由于當(dāng)時國內(nèi)電力系統(tǒng)保護和遠動分屬于不同部門和專業(yè)，另外對繼電保護與測控裝置在技

18、術(shù)上如何融和沒有達成一致的認(rèn)識，故相當(dāng)一部分尤其是110KV及以下電壓等級自動化系統(tǒng)采用此類模式。該模式?jīng)]有做到面向?qū)ο笤O(shè)計，信息共享程度不高，另外系統(tǒng)的二次電纜互聯(lián)較多，擴展性不好，不利于運行管理和維護。 </p><p>　　第三階段：面向間隔和對象(object-oriented)的分層分布式結(jié)構(gòu)模式90年代中期，隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，行業(yè)內(nèi)對計算機保護與測控技術(shù)不斷爭論和探討達成了一

19、致的認(rèn)識，采用面向設(shè)備或間隔為對象設(shè)計的保護及測控單元，采用分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，形成了真正意義上的分層分布式自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)特點是針對110KV以下電壓等級的設(shè)備或間隔采用保護測控一體化設(shè)計的裝置，針對110KV及以上電壓等級的設(shè)備或間隔采用繼電保護裝置與測控裝置分別獨立設(shè)計但共同組屏的原則，故障錄波功能下放至各間隔或設(shè)備的繼電保護裝置中去，采用先進的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，系統(tǒng)配置靈活，擴展方便，非常方便運行管理和維護。</p>

20、<p>　　1.2變電站自動化系統(tǒng)的基本概念及現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1變電站自動化系統(tǒng)的基本概念：</p><p>　　變電站綜合自動化技術(shù)是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進步而發(fā)展起來的一門新型交叉學(xué)科。它利用先進的計算機技術(shù)、控制技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對變電站內(nèi)的繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等二次設(shè)備的功能進行優(yōu)化重組，通過其內(nèi)部通信

21、網(wǎng)絡(luò)相互交換信息，共享數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對變電站內(nèi)電氣設(shè)備及線路等運行狀況的監(jiān)視、測量、控制及保護。</p><p>　　變電站綜合自動化系統(tǒng)是以組成全站的各控制單元微機化為基礎(chǔ)，加上相互之間的通信聯(lián)絡(luò)，構(gòu)成的全站二次控制整體自動化系統(tǒng)。它改變了變電站傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)模式，實現(xiàn)了信息共享，可以簡化二次系統(tǒng)，減少電纜，節(jié)省占地面積，降低造價，是提高變電站安全穩(wěn)定運行水平、降低運行維護成本、提高經(jīng)濟效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的

22、一項重要技術(shù)措施。</p><p>　　1.2.2傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)概況及變電站綜合自動化系統(tǒng)</p><p>　　傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)的設(shè)備是按功能分別組織和設(shè)置的，主要包括繼電保護、自動裝置、測量儀表、控制系統(tǒng)和信號系統(tǒng)以及遠動裝置等，相應(yīng)的有中央信號屏、控制屏、保護屏、錄波屏等。這些二次設(shè)備不僅功能不同，實現(xiàn)的原理和技術(shù)也不同，它們之間互不兼容，彼此獨立且自成體系。因此，逐步形成了自動

23、、遠動和保護等不同的專業(yè)和相應(yīng)的技術(shù)部門。這種傳統(tǒng)的變電站主要有以下缺點：</p><p>　?。?）電能質(zhì)量難以控制。只有及時掌握系統(tǒng)的運行工況，才能采取迅速、有效的控制和調(diào)節(jié)措施，消除不利因素，保證電力系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟的運行。但常規(guī)變電站的遠動功能不夠完善，提供給調(diào)度中心的信息量少、精度差，而且變電站內(nèi)自動控制和調(diào)節(jié)手段不全，遠方集中控制、操作的手段較少，不能遠方修改保護及自動裝置的定值和檢查其工作狀態(tài)．

24、可控性不高，難以滿足電網(wǎng)實時監(jiān)測和控制的要求，不利于電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)、安全、穩(wěn)定運行?！?2)安全性、可靠性不高。傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)中的繼電保護、自動裝置和遠動裝置等大多為晶體管或小規(guī)模集成電路形式，結(jié)構(gòu)及接線復(fù)雜，二次設(shè)備主要依靠電纜，主要通過模擬信號來交換信息，信息量小，可靠性不高。而且這種二次系統(tǒng)是一個被動系統(tǒng)，沒有自檢和自診斷的能力，不能及時發(fā)現(xiàn)自身的故障，因此需定期進行測試和校驗，增加了工作量，若兩次校驗之間出現(xiàn)了故障而沒有發(fā)現(xiàn)

25、，則系統(tǒng)不能安全可靠地工作，例如可能會造保護拒動或誤動等?！?3)監(jiān)控以人為主。傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)中，主要由人來處理信息，人處于核心位置，但人在處理大量信息時的準(zhǔn)確性和可靠性不高，尤其是傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)提供給人的關(guān)于事故發(fā)生情況的具</p><p>　　綜合自動化變電站不同于傳統(tǒng)的變電站， 是以高科技的現(xiàn)代化技術(shù)為基礎(chǔ)， 通過有效的 設(shè)計，結(jié)合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境而制成的機電一體化式的變電站，它有自身的特點：<

26、;/p><p><b>　?。?） 采用新技術(shù)</b></p><p>　　與當(dāng)時比較前沿的科技相結(jié)合，應(yīng)用新技術(shù)，使得變電站擺脫了傳 統(tǒng)變壓器的弊端，安全性和可靠性更高。例如，采用新技術(shù)的綜合自動化變電站，一次斷路 器設(shè)備呈現(xiàn)出無油化，無污染。二次控制元件也表現(xiàn)出了集成的模塊化，使得變電站工作更 加精確，減少了設(shè)備維修工作。</p><p>　　

27、（2）設(shè)備調(diào)度方便、快捷</p><p>　　現(xiàn)代化的自動化變電站在調(diào)整電壓負(fù)荷、報表傳送等方面 具有比較強的優(yōu)勢，指令操作簡潔，并且誤操作的次數(shù)大大降低，使得變電站的設(shè)備工作起 來更加的放心。而且，相互連接的各個測控單元既獨立，也保持相對比較高的集成性，相互 之間可以通過模塊化進行信息共享，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的傳遞，有利于結(jié)合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，變換 主體值班室的結(jié)構(gòu)和值守的方式等。</p><p>

28、;<b>　?。?）成本低</b></p><p>　　綜合自動化變電站所占地面積比較少，空間利用率高，擺脫傳統(tǒng)的土地 建設(shè)投資大的劣勢，充分發(fā)揮了其自動化的突出特點，降低了整個變電站的生產(chǎn)投入成本， 使得變電站更加趨于低廉、高效。</p><p>　　1.2.3變電站綜合自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀</p><p>　　變電站綜合自動化系統(tǒng)利用先進的計算機

29、技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，對微機化的變電站的二次沒備進行功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，以實現(xiàn)對變電站內(nèi)電氣設(shè)備及線路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。它是由多臺微型計算機和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)，在二次系統(tǒng)具體裝置和功能實現(xiàn)上，微機化的二次設(shè)備代替和簡化了非計算機設(shè)備，在信號傳遞上，數(shù)字化信號傳遞代替了電壓、電流等模擬信號傳遞，數(shù)字化的處理和邏輯運算代替了模擬運算和繼電器邏輯。綜合自動化系統(tǒng)集

30、測量、監(jiān)視、控制、保護于一體，采用信息共享代替硬件重復(fù)配置，可以全面替代常規(guī)的二次設(shè)備，具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)分層分布化、測量顯示數(shù)字化、操作顯示屏幕化、通信手段多元化、運行管理智能化等特征。與傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)相比，它數(shù)據(jù)采集更精確、信號傳遞更方便、處理方式更靈活、運行維護更可靠、擴展更容易。</p><p><b>　　1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題 </b></p><p>　　

31、目前變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此標(biāo)準(zhǔn)問題（其中包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、自動化系統(tǒng)模式、管理標(biāo)準(zhǔn)等問題）是當(dāng)前迫切需要解決的問題。 </p><p>　?。?）生產(chǎn)廠家的問題 </p><p>　　目前在變電站綜合自動化系統(tǒng)選型當(dāng)中存在著如所選系統(tǒng)功能不夠全面，產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，系統(tǒng)性能指標(biāo)達不到要求等情況，主要有以下問題： </p><p>　　?由于變電站綜

32、合自動化設(shè)備的生產(chǎn)廠家過分重視經(jīng)濟利益，用戶又過分追求技術(shù)含量，而不重視產(chǎn)品的性能及實用性，因而一批技術(shù)含量雖較高，但產(chǎn)品并不過關(guān)，甚至結(jié)構(gòu)、可靠性很差的所謂高技術(shù)產(chǎn)品不斷被使用。廠家只要有人買就生產(chǎn)，改進的積極性不高，甚至有些產(chǎn)品生產(chǎn)過程中缺乏起碼的質(zhì)量保證措施，有些外購部件更是缺乏管理，因而導(dǎo)致部分投產(chǎn)的變電站問題較多； </p><p>　　?有些廠家就某產(chǎn)品只搞技術(shù)鑒定，沒搞產(chǎn)品鑒定；</p>

33、<p>　　?另外，生產(chǎn)廠家對變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能、作用、結(jié)構(gòu)及各項技術(shù)性能指標(biāo)宣傳和介紹不夠，導(dǎo)致電力企業(yè)內(nèi)部專業(yè)人員對系統(tǒng)認(rèn)識不透徹，造成設(shè)計漏洞較多。 </p><p>　?。?） 不同產(chǎn)品的接口問題 </p><p>　　接口是綜合自動化系統(tǒng)中非常重要而又長期以來未得到妥善解決的問題之一，包括RTU、保護、小電流接地裝置、故障錄波、無功裝置等與通信控制器、通信控

34、制器與主站、通信控制器與模擬盤等設(shè)備之間的通信。這些不同廠家的產(chǎn)品要在數(shù)據(jù)接口方面溝通，需花費軟件人員很大精力去協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)格式、通信規(guī)約等問題。當(dāng)不同廠家的產(chǎn)品、種類很多時，問題會很嚴(yán)重。 </p><p>　　如果所有廠家的自動化產(chǎn)品的數(shù)據(jù)接口遵循統(tǒng)一的、開放的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，則上述問題可得到圓滿解決，用戶可以根據(jù)各種產(chǎn)品的特點進行選擇，以滿足自身的使用要求。 </p><p>　?。? ）

35、抗干擾問題 </p><p>　　關(guān)于變電站綜合自動化系統(tǒng)的抗干擾問題，亦即所謂的電磁兼容問題，是一個非常重要然而卻常常被忽視的方面。傳統(tǒng)上的變電站綜合自動化設(shè)備出廠時抗干擾試驗手段相當(dāng)原始，僅僅做一些開關(guān)、電焊機、風(fēng)扇、手提電話等定性實驗，到現(xiàn)場后往往也只加上開合斷路器的試驗，一直沒有一個定量的指標(biāo)，這是一個極大的隱患。 </p><p>　　變電站綜合自動化系統(tǒng)的抗干擾措施是保證綜合自

36、動化系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，選擇時應(yīng)注意， 合格的自動化產(chǎn)品，除滿足一般檢驗項目外，主要還應(yīng)通過高低溫試驗、耐濕熱試驗、雷電沖擊電壓試驗、動模試驗，而且還要重點通過四項電磁兼容試驗，分別是：1 MHz脈沖干擾試驗、靜電放電干擾試驗、輻射電磁場干擾試驗、快速瞬變干擾試驗。 </p><p>　?。?）傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)的選擇問題 </p><p>　　變電站和調(diào)度中心之間的傳輸規(guī)約。目前國

37、內(nèi)各個地方情況不統(tǒng)一，變電站和調(diào)度中心之間的信息傳輸采用各種形式的規(guī)約，如部頒CDT、SC-1801、DNP3.0等。 </p><p>　　1995年IEC為了在兼容的設(shè)備之間達到互換的目的，頒布了IEC 60870-5-101傳輸規(guī)約，為了使我國盡快采用遠動傳輸?shù)膰H標(biāo)準(zhǔn)，1997年原電力部頒布了國際101規(guī)約的國內(nèi)版本DL/T 634-1997，并在1998年的桂林會議上進行了發(fā)布。該規(guī)約為調(diào)度端和站端之間

38、的信息傳輸制定了標(biāo)準(zhǔn)，今后站端變電站綜合自動化設(shè)備與遠方調(diào)度傳輸協(xié)議應(yīng)采用101規(guī)約。 </p><p>　　站內(nèi)局域網(wǎng)的通信規(guī)約。目前許多生產(chǎn)廠家各自為政，造成不同廠家設(shè)備通信連接的困難和以后維護的隱患。 </p><p>　　1997年IEC頒布了IEC 60870-5-103規(guī)約，國家經(jīng)貿(mào)委在1999年頒布了國際103規(guī)約的國內(nèi)版本DL/T 667-1999，并在2000年的南昌會議

39、上進行了發(fā)布，103規(guī)約為繼電保護和間隔層（IED）設(shè)備與變電站層設(shè)備間 的數(shù)據(jù)通信傳輸規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)，今后變電站綜合自動化系統(tǒng)站內(nèi)協(xié)議要求采用103規(guī)約。 </p><p>　　電力系統(tǒng)的電能計量傳輸規(guī)約。對于電能計量采集傳輸系統(tǒng)，IEC在1996年頒布的IEC 60870-5-102標(biāo)準(zhǔn)，即我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 719-2000，是我們在實施變電站電能計量系統(tǒng)時需要遵守的。 </p><p

40、>　　上述的三個標(biāo)準(zhǔn)即常說的101、102、103協(xié)議，運用于三層參考模型（EPA）即物理層、鏈路層、應(yīng)用層結(jié)構(gòu)之上，是相當(dāng)一段時間里指導(dǎo)變電站綜合自動化技術(shù)發(fā)展的三個重要標(biāo)準(zhǔn)。這些國際標(biāo)準(zhǔn)是按照非平衡式和平衡式傳輸遠動信息的需要制定的，完全能滿足電力系統(tǒng)中各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將得到廣泛應(yīng)用。 </p><p>　　IECTC57即將制定無縫遠動通信體系結(jié)構(gòu)，具有應(yīng)用開放和網(wǎng)絡(luò)開放統(tǒng)一的傳輸協(xié)議 IEC 61

41、850。該協(xié)議將是變電站(RTU或者變電站綜合自動化系統(tǒng))到控制中心的唯一通信協(xié)議，也是變電站綜合自動化系統(tǒng)，甚至控制中心的唯一的通信協(xié)議。目前各個公司使用的標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一，系統(tǒng)互聯(lián)和互操作性差，因此，在變電站綜合自動化系統(tǒng)建設(shè)和設(shè)備選型上應(yīng)考慮傳輸規(guī)約問題，即在變電站和控制中心之間應(yīng)使用101規(guī)約，在變電站內(nèi)部應(yīng)使用103規(guī)約，電能量計量計費系統(tǒng)應(yīng)使用102規(guī)約。新的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61850頒布之后，變電站綜合自動化系統(tǒng)從過程層到控制

42、中心將使用統(tǒng)一的通信協(xié)議。 </p><p>　?。? ）開放性問題 </p><p>　　變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備的互操作性(互換性)；系統(tǒng)應(yīng)能包容變電站自動化技術(shù)新的發(fā)展要求；還必須考慮和支持變電站運行功能的要求。而現(xiàn)有的變電站綜合自動化系統(tǒng)卻不能滿足這樣的要求，各廠家的設(shè)備之間接口困難，甚至不能連接，從而造成各廠家各自為政，重復(fù)開發(fā)，浪費了大量的財力物力。 &l

43、t;/p><p>　　另外，各種屏體及設(shè)備的組織方式不盡相同，給維護和管理帶來許多問題。 在我們現(xiàn)有的綜合自動化設(shè)備中，廠家數(shù)量較多,各廠不同系列的產(chǎn)品造成產(chǎn)品型號復(fù)雜，備品備件難以實現(xiàn)，設(shè)備運行率低的問題。</p><p>　　2．組織模式選擇的問題 </p><p>　　變電站綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)的方案隨著變電站的規(guī)模、復(fù)雜性、變電站在電力系統(tǒng)的重要地位、所要求的可靠

44、性以及變電層和過程層總線的數(shù)據(jù)流率的不同而變化。如果一個變電站綜合自動化系統(tǒng)模式選擇合適的話，不僅可以節(jié)省投資、節(jié)約材料，而且由于系統(tǒng)功能全、質(zhì)量高、其可靠性高、可信度大，更便于運行操作。因此，把好變電站綜合自動化系統(tǒng)的選擇關(guān)，意義十分重大。 </p><p>　　目前應(yīng)用較廣泛的變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式三種類型?，F(xiàn)將三種結(jié)構(gòu)形式的特點簡述如下。 </p>

45、<p>　　集中式：集中式結(jié)構(gòu)的變電站綜合自動化系統(tǒng)是指采用不同檔次的計算機，擴展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進行計算與處理，分別完成微機控制、微機保護和一些自動控制等功能。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、可減少占地面積、造價低，適用于對35 kV或規(guī)模較小的變電站，但運行可靠性較差，組態(tài)不靈活。 </p><p>　　分散與集中相結(jié)合：分散與集中相結(jié)合的變電站綜合自

46、動化系統(tǒng)是將配電線路的保護和測控單元分散安裝在開關(guān)柜內(nèi)，而高壓線路和主變壓器保護裝置等采用集中組屏的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)形式較常用，它有如下特點： </p><p>　　?6～35 kV 饋線保護采用分散式結(jié)構(gòu)，就地安裝，可節(jié)約控制電纜，通過現(xiàn)場總線與保護管理機交換信息。 </p><p>　　?高壓線路保護和變壓器保護采用集中組屏結(jié)構(gòu)，保護屏安裝在控制室或保護室中，同樣通過現(xiàn)場總線與保護管理

47、機通信，使這些重要的保護裝置處于比較好的工作環(huán)境，對可靠性較為有利。 </p><p>　　?其他自動裝置中，如備用電源自投控制裝置和電壓、無功綜合控制裝置采用集中組屏結(jié)構(gòu)，安裝于控制室或保護室中。 </p><p>　　全分散式：全分散式的變電站綜合自動化系統(tǒng)是以一次主設(shè)備如開關(guān)、變壓器、母線等為安裝單位，將控制、I/O、閉鎖、保護等單元分散，就地安裝在一次主設(shè)備屏（柜）上。站控單元通過

48、串行口與各一次設(shè)備相連，并與管理機和遠方調(diào)度中心通信。它有如下特點： </p><p>　　?簡化了變電站二次部分的配置，大大縮小了控制室的面積。 </p><p>　　?減少了施工和設(shè)備安裝工程量。由于安裝在開關(guān)柜的保護和測控單元在開關(guān)柜出廠前已由廠家安裝和調(diào)試完畢，再加上鋪設(shè)電纜的數(shù)量大大減少，因此現(xiàn)場施工、安裝和調(diào)試的工期隨之縮短。 </p><p>　　?簡

49、化了變電站二次設(shè)備之間的互連線，節(jié)省了大量連接電纜。 </p><p>　　?全分散式結(jié)構(gòu)可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便，且抗干擾能力強，可靠性高。 </p><p>　　上述三種變電站綜合自動化系統(tǒng)的推出，雖有時間先后，但并不存在前后替代的情況，變電站結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)根據(jù)各種系統(tǒng)特點和變電站的實際情況，予以選配。如以RTU為基礎(chǔ)的變電站綜合自動化系統(tǒng)可用于已建變電站的自動化改造，而分散式變

50、電站綜合自動化系統(tǒng)，更適用于新建變電站。 </p><p>　　3、變電站綜合自動化采用自動控制和計算機技術(shù)實現(xiàn)變電站二次系統(tǒng)的部分或全部功能。</p><p>　　為達到這一目的，滿足電網(wǎng)運行對變電站的要求，變電站綜合自動化系統(tǒng)體系由“數(shù)據(jù)采集和控制”、“繼電保護”、“直流電源系統(tǒng)”三大塊構(gòu)成變電站自動化基礎(chǔ)?！巴ㄐ趴刂乒芾怼菢蛄?，聯(lián)系變電站內(nèi)部各部分之間、變電站與調(diào)度控制中心之間使

51、其相互交換數(shù)據(jù)?！白冸娬局饔嬎銠C系統(tǒng)”對整個綜合自動化系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)、管理和控制，并向運行人員提供變電站運行的各種數(shù)據(jù)、接線圖、表格等畫面，使運行人員可遠方控制斷路器分、合操作，還提供運行和維護人員對自動化系統(tǒng)進行監(jiān)控和干預(yù)的手段?！白冸娬局饔嬎銠C系統(tǒng)”代替了很多過去由運行人員完成的簡單、重復(fù)和繁瑣的工作，如收集、處理、記錄、統(tǒng)計變電站運行數(shù)據(jù)和變電站運行過程中所發(fā)生的保護動作、斷路器分、合閘等重要事件，還可按運行人員的操作命令或預(yù)先設(shè)定

52、執(zhí)行各種復(fù)雜的工作?！巴ㄐ趴刂乒芾怼B接系統(tǒng)各部分，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)和命令的傳遞，并對這一過程進行協(xié)調(diào)、管理和控制。</p><p>　　與變電站傳統(tǒng)電磁式二次系統(tǒng)相比，在體系結(jié)構(gòu)上，變電站綜合自動化系統(tǒng)增添了“變電站主計算機系統(tǒng)”和“通信控制管理”兩部分；在二次系統(tǒng)具體裝置和功能實現(xiàn)上，計算機化的二次設(shè)備代替和簡化了非計算機設(shè)備，數(shù)字化的處理和邏輯運算代替了模擬運算和繼電器邏輯；在信號傳遞上，數(shù)字化信號傳遞代替了電壓

53、、電流模擬信號傳遞。數(shù)字化使變電站自動化系統(tǒng)與傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)相比，數(shù)據(jù)采集更精確、傳遞更方便、處理更靈活、運行維護更可靠、擴展更容易。</p><p>　　4、變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系較為典型的是：</p><p>　　(1)在低壓無人值班變電站里，取消變電站主計算機系統(tǒng)或者簡化變電站主計算機系統(tǒng)。</p><p>　　(2)在實際的系統(tǒng)中，更為常見的是將部

54、分變電站自動化設(shè)備，如微機保護、RTU與變電站二次系統(tǒng)中電磁式設(shè)備(如模擬式指針儀表、中央信號系統(tǒng))揉和在一起，組成一個系統(tǒng)運行。這樣，即提高了變電站二次系統(tǒng)的自動化水平，改進了常規(guī)系統(tǒng)的性能，又需投入更多的物力和財力。</p><p>　　1.3變電站綜合自動化研究的內(nèi)容及特點</p><p>　　變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、穩(wěn)定和可靠運行水平，降低運行、維護成本，提高經(jīng)濟效益

55、和向用戶提供高質(zhì)量電能的一項技術(shù)措施。變電站綜合自動化的發(fā)展，為電網(wǎng)綜合自動化的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。變電站綜合自動化最主要的特征表現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　?。ㄒ唬┕δ芫C合化。變電站綜合自動化技術(shù)是在計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、軟件模塊化基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它集保護、測量、監(jiān)控功能于一體，替代了常規(guī)變電站的保護、儀表、中央信號系統(tǒng)、RTU等二次設(shè)備。</p><p>　?。ǘ┙Y(jié)構(gòu)微機

56、化。綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)主要部件是微機化分布式結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)總線連接，將微機保護、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制等環(huán)節(jié)的中央處理器(CPU)同時并行運行。</p><p>　?。ㄈ┎僮鞅O(jiān)視屏幕化。常規(guī)方式下的指針表計讀數(shù)被屏幕數(shù)據(jù)取代。對變電站設(shè)備運行的監(jiān)視、操作、控制都可以在計算機屏幕上進行。</p><p>　?。ㄋ模┻\行管理智能化。智能化不僅表現(xiàn)在常規(guī)的自動化功能上，如自動報警、自動報表、電壓無功自動

57、調(diào)節(jié)、小電流接地自動選線、事故判斷與處理等方面，還表現(xiàn)在能夠在線自診斷，并能將自診斷結(jié)果向遠方傳送。也就是說，常規(guī)二次系統(tǒng)只能監(jiān)測一次設(shè)備，而本身的故障必須靠維護人員去檢查發(fā)現(xiàn)，綜合自動化系統(tǒng)不僅能檢測一次設(shè)備，還每時每刻檢測自己是否有故障，充分體現(xiàn)出其智能性。</p><p>　　1.4 變電站實現(xiàn)綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)越性和特點</p><p><b>　　1.4.1優(yōu)越性&l

58、t;/b></p><p>　?。?）：提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率</p><p>　?。?）：提高變電站的安全，可靠運行水平。</p><p>　　（3）：減少維護工作時間，減少值班人員的勞動強度，并達到減員增效</p><p>　　（4）：縮小變電站占地面積，減少總投資。5：提高電力系統(tǒng)的運行管理水平</p><

59、;p>　　1.4.2變電站綜合自動化系統(tǒng)特點</p><p>　　1、系統(tǒng)分網(wǎng)絡(luò)層和間隔層、監(jiān)控層:</p><p>　　間隔層按站內(nèi)一次設(shè)備分布式配置，一個一次單元對應(yīng)一個保護監(jiān)控裝置。它采用一個元件（一個間隔）對應(yīng)一個裝置的分布式設(shè)計，可直接安裝在開關(guān)柜上，各間隔功能獨立，各裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)的可靠性得到很大提高，任一裝置故障僅影響到相對應(yīng)的元件。&

60、lt;/p><p>　　網(wǎng)絡(luò)層采用安全可靠的現(xiàn)場控制總線--RS485/工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)作為站內(nèi)通訊層，各裝置的信息在通訊層共享，取消了大量的控制電纜，簡化二次接線，減輕CT、PT負(fù)荷，減少施工難度及維護工作量，節(jié)省了大量的人力物力資源，從而大大降低了綜合成本。</p><p>　　2、硬件設(shè)計模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化 </p><p>　　間隔層的保護監(jiān)控裝置采用先進的的32位高

61、性能嵌入式處理器作為主CPU，在軟件上保護模塊與其他模塊完全分開、分時完成測量功能，通訊CPU完成人機對話及通訊功能，“四合一”裝置中保護部分功能獨立，而且保護功能不依賴通訊網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)癱瘓與否不影響保護的正常運行。各裝置硬件上相同，裝設(shè)相應(yīng)軟件構(gòu)成不同保護監(jiān)控功能，減少了備品備件的數(shù)目和種類，且方便現(xiàn)場維護。</p><p>　　3、裝置采用全密封設(shè)計，加上多種抗干擾措施，使抗震能力、抗電磁干擾能力大大加強。<

62、;/p><p>　　4、開放式系統(tǒng)設(shè)計,采用國內(nèi)、國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)通信電纜規(guī)約和接口方式，可以和國內(nèi)外廠家設(shè)備進行互連和通信。系統(tǒng)擴展方便，可依據(jù)變電站建設(shè)需要隨意配置。全漢化WindowsXP系統(tǒng)軟件，用戶可依要求對畫面進行修改和制表等。數(shù)據(jù)存儲采用流行通用型數(shù)據(jù)庫。</p><p>　　5、性能可靠，維護方便</p><p><b>　　高可靠性</b

63、></p><p><b>　　易操作性</b></p><p><b>　　易擴展性</b></p><p><b>　　易維護性</b></p><p>　　1.5 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展前景</p><p>　　隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，

64、電力工業(yè)作為很重要的國家戰(zhàn)略企業(yè)，十分重視電力系統(tǒng)綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)變電站綜合自動化，這是電力工業(yè)發(fā)展的趨勢。對電力技術(shù)的發(fā)展來說，具有重要的意義，也是電力工業(yè)發(fā)展的顯著標(biāo)志。雖然變電站綜合自動化技術(shù)在80年代后才被開發(fā)應(yīng)用。但由于在技術(shù)性能上的潛在能力，必將被廣泛的應(yīng)用于祖國各個城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)中。應(yīng)用前景十分的巨大。</p><p><b>　　1.6 小結(jié)</b></p>

65、;<p>　　本章先是介紹了什么是電力系統(tǒng)綜合自動化，以及變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究內(nèi)容和發(fā)展過程。下來介紹了國內(nèi)外變電站綜合自動化的優(yōu)越性和巨大的前景應(yīng)用。</p><p>　　第二章 變電站綜合自動化系統(tǒng)原理分析</p><p>　　2.1變電站的分類及概述變電站綜合自動化系統(tǒng)的分類</p><p>　　變電站的分類有如下幾種： </p&g

66、t;<p>　　按照變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用可劃分 </p><p>　　(1)系統(tǒng)樞紐變電站。 樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點，它的電壓是系統(tǒng)最高輸電電壓，目前電壓等級有220kv、330kV(僅西北電網(wǎng))和500kv，樞紐變電站連成環(huán)網(wǎng)，全站停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至整個系統(tǒng)癱瘓，因此對樞紐變電站的可靠性要求較高。 樞紐變電站主變壓器容量大，供電范圍廣。 </p>

67、<p>　　(2)地區(qū)一次變電站。 地區(qū)一次變電站位于地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的樞紐點，是與輸電主網(wǎng)相連的地區(qū)受電端變電站，任務(wù)是直接從主網(wǎng)受電，向本供電區(qū)域供電。全站停電后，可引起地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個區(qū)域供電。電壓等級一般采用220kv或330kv。 地區(qū)一次變電站主變壓器容量較大，出線回路數(shù)較多，對供電的可靠性要求也比較高。 </p><p>　　(3)地區(qū)二次變電站。 地區(qū)二次變電站由地區(qū)一次變

68、電站受電，直接向本地區(qū)負(fù)荷供電，供電范圍小，主變壓器容量與臺數(shù)根據(jù)電力負(fù)荷而定。 全站停電后，只有本地區(qū)中斷供電。 </p><p>　　(4)終端變電站。 終端變電站在輸電線路終端，接近負(fù)荷點，經(jīng)降壓后直接向用戶供電，全站停電后，只是終端用戶停電。 </p><p>　　2．按照變電站安裝位置劃分 </p><p>　　(1)室外變電站。 室外變電站

69、除控制、直流電源等設(shè)備放在室內(nèi)外，變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等主要設(shè)備均布置在室外。這種變電站建筑面積小，建設(shè)費用低，電壓較高的變電站一般采用室外布置。 </p><p>　　(2)室內(nèi)變電站。 室內(nèi)變電站的主要設(shè)備均放在室內(nèi)，減少了總占地面積，但建筑費用較高，適宜市區(qū)居民密集地區(qū)，或位于海岸、鹽湖、化工廠及其他空氣污穢等級較高的地區(qū)。 </p><p>　　(3)地下變電站。

70、在人口和工業(yè)高度集中的大城市，由于城市用電量大，建筑物密集，將變電站設(shè)置在城市大建筑物、道路、公園的地下，可以減少占地，尤其隨著城市電網(wǎng)改造的發(fā)展，位于城區(qū)的變電站乃至大型樞紐變電站將更多的采取地下變電站。這種變電站多數(shù)為無人值班變電站。 </p><p><b>　　(4)箱式變電站。</b></p><p>　　箱式變電站又稱預(yù)裝式變電站，是將變壓器、高壓開關(guān)、低

71、壓電器設(shè)備及其相互的連接和輔助設(shè)備緊湊組合，按主接線和元器件不同，以一定方式集中布置在一個或幾個密閉的箱殼內(nèi)。箱式變電站是由工廠設(shè)計和制造的，結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、可靠性高、安裝方便，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于居民小區(qū)和公園等場所。 箱式變電站一般容量不大，電壓等級一般為3kv~35kv，隨著電網(wǎng)的發(fā)展和要求的提高，電壓范圍不斷擴大，現(xiàn)已經(jīng)制造出了132kv的箱式變電站。 箱式變電站按照裝設(shè)位置的不同又可分為戶外和戶內(nèi)兩種類型。 (5)移動變

72、電站。 將變電設(shè)備安裝在車輛上，以供臨時或短期用電場所的需要。 </p><p>　　3．按照值班方式劃分 </p><p>　　(1)有人值班變電站。 大容量、重要的變電站大都采用有人值班變電站。 </p><p>　　(2)無人值班變電站。 無人值班變電站的測量監(jiān)視與控制操作都由調(diào)度中心進行遙測遙控，變電站內(nèi)不設(shè)值班人員。 </p>&

73、lt;p>　　4.根據(jù)變壓器的使用功能劃分 </p><p>　　(1)升壓變電站。 升壓變電站是把低電壓變?yōu)楦唠妷旱淖冸娬?，例如在發(fā)電廠需要將發(fā)電機出口電壓升高至系統(tǒng)電壓，就是升壓變電站。 </p><p>　　(2)降壓變電站。 與升壓變電站相反，是把高電壓變?yōu)榈碗妷旱淖冸娬?，在電力系統(tǒng)中，大多數(shù)的變電站是降壓變電站。 40萬千瓦是功率，不是電壓，它可以是10KV.11

74、0KV.220KV.330KV.550KV等</p><p>　　2.2變電站綜合自動化實現(xiàn)的功能</p><p>　　變電站綜合自動化功能由電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和變電站建設(shè)、運行維護的綜合經(jīng)濟效益要求所決定。變電站在電網(wǎng)中的地位和作用不同，變電站自動化系統(tǒng)有不同的功能。</p><p>　　變電站綜合自動化系統(tǒng)的管理計算機通過通信電纜與安裝在現(xiàn)場的所有微機保護與監(jiān)控單

75、元進行信息交換。管理計算機可以向下發(fā)送遙控操作命令與有關(guān)參數(shù)修改，隨時接受微機保護與監(jiān)控單元傳上來的遙測、遙信與事故信息。管理計算機就可通過對信息的處理，進行存盤保存，通過記錄打印與畫面顯示，還可以對系統(tǒng)的運行情況進行分析，通過遙信可以隨時發(fā)現(xiàn)與處理事故，減少事故停電時間，通過遙控可以合理調(diào)配負(fù)荷，實現(xiàn)優(yōu)化運行，從而為實現(xiàn)現(xiàn)代化管理提供了必須的條件。</p><p>　　2.2.1監(jiān)控子系統(tǒng)</p>

76、<p>　　監(jiān)控子系統(tǒng)應(yīng)取代常規(guī)的測量系統(tǒng)，取代指針式儀表；改變常規(guī)的操作機構(gòu)和模擬盤，取代常規(guī)的告警、報警、中央信號、光字牌等；取代常規(guī)的遠動裝置等等。監(jiān)控子系統(tǒng)功能有： </p><p>　　1數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)采集有兩種。一種是變電站原始數(shù)據(jù)采集。原始數(shù)據(jù)直接來自一次設(shè)備，如：電壓互感器、電流互感器的電壓和電流信號、變壓器溫度以及斷路器輔助觸點、一次設(shè)備狀態(tài)信號。變電站的原始數(shù)據(jù)包括

77、模擬量和開關(guān)量。另一種是變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換或采集。典型的如：電能量數(shù)據(jù)、直流母線電壓信號、保護動作信號等。變電站的數(shù)據(jù)包括模擬量、開關(guān)量和電能量。 (1)模擬量的采集。各段母線電壓、母聯(lián)及分段斷路器的電流、線路及饋線電壓、 電流、有功功率、無功功率，主變壓器電流、有功功率和無功功率，電容器和并聯(lián)電抗器電 流、直流系統(tǒng)電壓、站用電電壓、電流、無功功率以及頻率、相位、功率因數(shù)等。另外，還有少數(shù)非電量，如變壓器溫度保護、氣

78、體保護等。模擬量的采集有交流和直流兩種形式。交流采樣是將電壓、電流信號不經(jīng)過變送器，直接接人數(shù)據(jù)采集單元。直流采樣是將外部信號，如交流電壓、電流，經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成適合數(shù)據(jù)采集單元處理的直流電壓信號后，再接人數(shù)據(jù)采集單元。在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，直流采樣主要用于變壓器溫度、氣體壓力等非電量數(shù)據(jù)的采集。 (2)開關(guān)量的采集。斷路器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)的</p><p>　　2..數(shù)據(jù)庫的建立與維護

79、 監(jiān)控子系統(tǒng)建立實時數(shù)據(jù)庫，存儲并不斷更新來自I／O單元及通信接口的全部實時數(shù)據(jù)；建立歷史數(shù)據(jù)庫，存儲并定期更新需要保存的歷史數(shù)據(jù)和運行報表數(shù)據(jù)。 </p><p>　　3．順序事件記錄及事故追憶 順序事件記錄包括：斷路器跳合閘記錄，保護及自動裝置的動作順序記錄，斷路 器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、變壓器分接頭等操作順序記錄，模擬輸入信號超出正常范圍等。事故追憶功能。事故追憶范圍為事故前1min到事故

80、后2min的所有相關(guān)模擬量值，采樣周期與實時系統(tǒng)采樣同期一致。 </p><p>　　4．故障記錄、錄波和測距功能變電站的故障錄波和測距采用兩種方法，一是由微機保護裝置兼作故障記錄和測距，再將記錄和測距的結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)存儲及打印輸出或直接送調(diào)度主站；另一種方法是采用專用的微機故障錄波器，并且故障錄波器應(yīng)具有串行通信功能，可以與監(jiān)控系統(tǒng)通信。對35kv及以下的配電線路，很少設(shè)置專門的故障錄波器，為了分析故障

81、的方便，可設(shè)置簡單故障記錄功能。對于大量中、低壓變電站，沒有配置專門的故障錄波裝置。而對10kv出線數(shù)量大、故障率高的，在監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置了故障記錄功能，這對正確判斷保護的動作情況及正確分析和處理事故是非常必要的。 </p><p>　　5．操作控制功能。無論是無人還是少人值班的變電站，運行人員都可通過CRT屏幕對斷路器、允許遠方電動操作的隔離開關(guān)和接地開關(guān)進行分、合操作；對變壓器及站用變壓器分接頭位置進行

82、調(diào)節(jié)控制；對補償裝置進行投、切控制，同時，要能接受遙控操作命令，進行遠方操作；為了防止計算機系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備，在設(shè)計時，應(yīng)保留人工直接跳、合閘方式。操作控制有手動和自動控制兩種控制方式。手動控制包括調(diào)度通信中心控制、站內(nèi)主控制室控制和就地控制，并具備調(diào)度通信中心／站內(nèi)主控室、站內(nèi)主控制室／就地手動的控制切換功能；自動控制包括順序控制和調(diào)節(jié)控制。 6.安全監(jiān)視功能。監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中，對采集的電流、電

83、壓、主變壓器溫度、頻率等量要不斷進行越限監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信號，同時記錄和顯示越限時間和越限值，另外還要監(jiān)視保護裝置是否失電，自控裝置是否正常等。</p><p>　　7.人機聯(lián)系功能 (1)CRT顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤是人機聯(lián)系橋梁。變電站采用微機監(jiān)控系統(tǒng)后，無論是有人值班還是無人值班，最大的特點之一是操作人員或調(diào)度員只要面對CRT顯示器的屏幕，通過操作鼠標(biāo)或鍵盤，就可以對全站的運行工況、運行參

84、數(shù)一目了然，可對全站斷路器和隔離開關(guān)等進行分、合操作，徹底改變了傳統(tǒng)的依靠指針式儀表和模擬屏或操作屏等進行操作。 (2)CRT顯示畫面。作為變電站人機聯(lián)系的主要橋梁手段的CRT顯示器，不僅可以取代常規(guī)的儀器、儀表，而且可實現(xiàn)許多常規(guī)儀表無法完成的功能。其可顯示采樣和計算的實時運行參數(shù)(U、I、P、Q、cos~v、有功電能、無功電能及主變壓器溫度、系統(tǒng)頻率，等)、實時主接線圖、事件順序記錄、越限報警、值班記錄、歷史趨勢、保護定值

85、自控裝置的設(shè)定值、故障記錄和設(shè)備運行狀態(tài)等。 (3)輸入數(shù)據(jù)。指輸入電流互感器和電壓互感器變比、保護定值和越限報警定值、測控裝置的設(shè)定值、運行人員密碼等。 </p><p>　　8．打印功能。定時打印報表和運行日志；斷路器、隔離開關(guān)操作記錄；事件順序記錄；越限；召喚；抄屏；事故追憶等。 </p><p>　　9，數(shù)據(jù)處理與記錄功能。在監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理和記錄也

86、是很重要的環(huán)節(jié)。歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容。此外，為了滿足繼電保護專業(yè)人員和變電站管理的需要，必須進行一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計，主要有：記錄母線電壓日最高值和最低值以及相應(yīng)的時 間；主變壓器及各條線路的功率、功率因數(shù)及電能的計算和統(tǒng)計；計算配電電能的平衡率；統(tǒng)計斷路器、避雷器、重合閘的動作次數(shù)；統(tǒng)計斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累計數(shù)；記錄控制操作和定值的修改；事件順序記錄及事故追憶等。 </p><p

87、>　　10.諧波的分析與監(jiān)視。電能質(zhì)量的一個重要指標(biāo)是其諧波要限制在國標(biāo)規(guī)定的范圍內(nèi)。隨著非線性元件和設(shè)備的廣泛使用，使電力系統(tǒng)的諧波成分明顯增加，并且其影響程度越來越嚴(yán)重，目前，諧波“污染”已成為電力系統(tǒng)的公害之一。因此，在綜合自動化系統(tǒng)中，必須重視對諧波含量的分析和監(jiān)視。對諧波“污染”嚴(yán)重的變電站，要采取適當(dāng)?shù)囊种拼胧档椭C波含量。 </p><p>　　11報警處。報警處理內(nèi)容包括：設(shè)備狀

88、態(tài)異常、故障；測量值越限及計算機監(jiān)控系統(tǒng)的軟／硬件、通信接口及網(wǎng)絡(luò)故障等。 </p><p>　　12．畫面生成及顯示。畫面顯示的信息包括：日歷時間、經(jīng)編號的測點、表示該點的文字或圖形、該點實時數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)、經(jīng)運算或組合后的各種參數(shù)等。由畫面顯示的內(nèi)容包括：全站生產(chǎn)運行要的電氣接線圖、設(shè)備配置圖、運行工況圖、電壓棒形圖、實時參數(shù)曲線圖、各種信息報告、操作票、工作票及各種運行報表等。 <

89、/p><p>　　13．在線計算及制表功能 (1)對變電站運行的各種常規(guī)參數(shù)進行統(tǒng)計及計算，如：日、月、年中的最大值、最小值及其出現(xiàn)的時間、電壓合格率、變壓器負(fù)荷率、全站負(fù)荷及電能平衡率等。 (2)對變電站主要設(shè)備的運行狀況進行統(tǒng)計及計算，如：斷路器正常操作及事故跳閘次數(shù)、變壓器分接頭調(diào)節(jié)的檔次、次數(shù)、停運時間等。 (3)利用以上數(shù)據(jù)生成不同格式的生產(chǎn)運行報表。并按要求方式打印輸出。

90、</p><p>　　14．電能量處理。電能量處理包括變電站各種方式采集到的電能量進行處理、對電能量進行分時段的統(tǒng)計計算以及當(dāng)運行方式的改變而自動改變計算方法并在輸出報表上予以說明等。 </p><p>　　15遠動功能 監(jiān)控子系統(tǒng)能實現(xiàn)DL 5002—1991《地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)程》、DL 5003－1991《電力系統(tǒng)調(diào)度自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中與變電站有關(guān)的全

91、部功能，滿足電網(wǎng)電能實時性、安全性和可靠性。 </p><p>　　16．運行管理功能。運行管理功能包括：運行操作指導(dǎo)、事故記錄檢索、在線設(shè)備管理、操作票開列、模擬操作、運行記錄及交接班記錄等。 除上述功能外還具有：時鐘同步、防誤閉鎖、同步、系統(tǒng)自診斷與恢復(fù)以及與其他設(shè)備接口等功能。 </p><p>　　2.2.2微機保護系統(tǒng)功能</p><p&g

92、t;　　微機保護系統(tǒng)功能是變電站綜合自動化系統(tǒng)的最基本、最重要的功能，它包括變電站的主設(shè)備和輸電線路的全套保護：高壓輸電線路保護和后備保護；變壓器的主保護、后備保護以及非電量保護；母線保護；低壓配電線路保護；無功補償裝置保護；站用變保護等。各保護單元，除應(yīng)具備獨立、完整的保護功能外，還應(yīng)具有以下附加功能： (1)具有事件記錄功能。事件記錄包括發(fā)生故障、保護動作出口、保護設(shè)備狀態(tài)等重要事項的記錄。 (2)具有與系統(tǒng)對

93、時功能。以便準(zhǔn)確記錄發(fā)生事故和保護動作的時間。 (3)具有存儲多種保護定值功能。 (4)具備當(dāng)?shù)厝藱C接口功能。不僅可顯示保護單元各種信息，還可通過它修改保護定值。 (5)具備通信功能。提供必要的通信接口，支持保護單元與計算機系統(tǒng)通信協(xié)議。 (6)具備故障自診斷功能。通過自診斷，及時發(fā)現(xiàn)保護單元內(nèi)部故障并報警。對于嚴(yán)重故障，在報警的同時，應(yīng)可靠閉鎖保護出口。 (7)各保護單元滿足上述功能要求的

94、同時，還應(yīng)滿足保護裝置的快速性、選擇性和靈敏性要求。</p><p>　　2.2.3后備控制和緊急控制功能</p><p>　　當(dāng)?shù)睾髠淇刂坪途o急控制功能包括人工操作控制、低頻減負(fù)荷、備用電源自投和穩(wěn)定控制等。 </p><p>　　2.3變電站綜合自動化的配置及硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式主要有集中式、

95、集中分布式和分散分布</p><p><b>　　集中式結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。集中式結(jié)構(gòu)也并非指只由一臺計算機完成保護、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機保護、微機監(jiān)控和與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計

96、算機完成的，只是每臺微型計算機承擔(dān)的任務(wù)多些。例如監(jiān)控機要擔(dān)負(fù)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、斷路器操作、人機聯(lián)系等多項任務(wù)；擔(dān)負(fù)微機保護的計算，可能一臺微機要負(fù)責(zé)多回低壓線路的保護等。</p><p>　　集中式系統(tǒng)的主要特點有：</p><p>　?。?）能實時采集變電站各種模擬量、開關(guān)量，完成對變電站的數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控、制表、打印、事件順序記錄等功能。</p><p>

97、　　（2）完成對變電站主要設(shè)備和進、出線的保護任務(wù)。</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可大大減少站地面積。</p><p>　?。?）造價低，尤其是對35kV或規(guī)模較小的變電站更為有利。</p><p><b>　?。?）實用性好。</b></p><p>　　集中式的主要缺點有：</p>&l

98、t;p>　?。?）每臺計算機的功能較集中，若一臺計算機出故障，影響面大，因此，必須采用雙機并聯(lián)運行的結(jié)構(gòu)才能提高可靠性。</p><p>　?。?）軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。</p><p>　　（3）組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計，工作量大。</p><p>　?。?）集中式保護與長期以來采用一對一的常規(guī)保護相

99、比，不直觀，不符合運行和維護人員的習(xí)慣，調(diào)試和維護不方便，程序設(shè)計麻煩，只適合于保護算法比較簡單的情況。</p><p><b>　　分布式結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設(shè)計，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶

100、頸問題。各功能模塊（通常是多個CPU）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實時性。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其它模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)，較多地使用于中、低壓變電站。</p><p>　　分布分散（層）式結(jié)構(gòu)</p><p>　　分布分散式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)從邏輯上

101、將變電站自動化系統(tǒng)劃分為兩層，即變電站層（站級測控單元）和間隔層（間隔單元）。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。</p><p>　　該系統(tǒng)的主要特點是按照變電站的元件，斷路器間隔進行設(shè)計。將變電站一個斷路器間隔所需要的全部數(shù)據(jù)采集、保護和控制等功能集中由一個或幾個智能化的測控單元完成。測控單元可直接放在斷路器柜上或安裝在斷路器間隔附近，相互之間用光纜或特殊通信電纜連接。這種系統(tǒng)代表了現(xiàn)代變電站自動化技術(shù)

102、發(fā)展的趨勢，大幅度地減少了連接電纜，減少了電纜傳送信息的電磁干擾，且具有很高的可靠性，比較好的實現(xiàn)了部分故障不相互影響，方便維護和擴展，大量現(xiàn)場工作可一次性地在設(shè)備制造廠家完成。分布分散式結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點有：</p><p>　?。?）間隔級控制單元的自動化、標(biāo)準(zhǔn)化使系統(tǒng)適用率較高。</p><p>　?。?）包含間隔級功能的單元直接定位在變電站的間隔上。</p><p&

103、gt;　?。?）邏輯連接到組態(tài)指示均可由軟件控制。</p><p>　?。?）簡化了變電站二次部分的配置，大大縮小了控制室的面積。</p><p>　　（5）簡化了變電站二次設(shè)備之間的互連線，節(jié)省了大量連接電纜。</p><p>　?。?）分布分散式結(jié)構(gòu)可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便。</p><p>　　第三章 變電站綜合自動化的通信<

104、;/p><p>　　3.1通信的相關(guān)介紹</p><p>　　通信是變電站綜合自動化系統(tǒng)非常重要的基礎(chǔ)功能。借助于通信，各斷路器間隔中保護測控單元、變電站計算機系統(tǒng)、電網(wǎng)控制中心自動化系統(tǒng)得以相互交換信息和信息共享，提高了變電站運行的可靠性，減少了連接電纜和設(shè)備數(shù)量，實現(xiàn)變電站遠方監(jiān)視和控制。變電站自動化系統(tǒng)通信主要涉及以下幾個方面的內(nèi)容。 (1)各保護測控單元與變電站計算機系統(tǒng)通信。

105、 (2)各保護測控單元之間互通信。 (3)變電站自動化系統(tǒng)與電網(wǎng)自動化系統(tǒng)通信。 (4)其他智能化電子設(shè)備IED與變電站計算機系統(tǒng)通信。 (5)變電站計算機系統(tǒng)內(nèi)部計算機間相互通信。 實現(xiàn)變電站綜合自動化的主要目的不僅僅是用以微機為核心的保護和控制裝置來代替?zhèn)鹘y(tǒng)變電站的保護和控制裝置，關(guān)鍵在于實現(xiàn)信息交換。通過控制和保護互連、相互協(xié)調(diào)，允許數(shù)據(jù)在各功能塊之間相互交換，可以提高他們的性能。通過信息交

106、換，互相通信，實現(xiàn)信息共享，提供常規(guī)的變電站二次設(shè) 備所不能提供的功能，減少變電站設(shè)備的重復(fù)配置，簡化設(shè)備之間的互連，從整體上提高自動化系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性，從而提高整個電網(wǎng)的自動化水平。因此，在綜合自動化系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通</p><p>　　通信的基本目的是在信息源和受信者之間交換信息。信息源，指產(chǎn)生和發(fā)送信息的地方，如保護、測控單元。受信者指接收和使用信息的地方。如，計算機監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度中心SCADA系統(tǒng)

107、。 要實現(xiàn)信息源和受信者之間相互通信，兩者之間必須有信息傳輸路徑。如電話線、無線電通道等。信息源、受信者和傳輸路徑是通信的三要素。實現(xiàn)和完成通信，需要信息源和受信者合作。如，信息源必須在受信者準(zhǔn)備好接收信息時，才能發(fā)送信息。受信者一方必須準(zhǔn)確知道通信何時開始，何時結(jié)束。信息的發(fā)送速度必須與受信者接收信息速度相匹配，否則，可能會造成接收到信息混亂。除此之外，信息源和受信者之間還必須制定某些約定。約定可能包括：信息源和受信者間的傳輸