畢業(yè)設計--變電站綜合自動化發(fā)展淺述

1、<p>　　2007屆本科畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　題目：變電站綜合自動化發(fā)展淺述</p><p><b>　　2006年6月</b></p><p>　　變電站綜合自動化發(fā)展淺述</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著

2、我國國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和對電力能源需求的不斷增長，變電站的數(shù)量逐步增加，對變電站的二次設備的可靠性及技術水平要求日益提高，因此對變電站的自動化要求也越來越高。面對今后大量變電站建設改造的任務，研究和分析國內(nèi)外變電站綜合自動化技術是很有必要的。</p><p>　　本論文《變電站綜合自動化發(fā)展淺述》從對發(fā)展變電站綜合自動化的必要性和意義著手，闡述了綜合自動化系統(tǒng)的幾種主要結(jié)構(gòu)形式、主要功能，回顧了國內(nèi)變電站自動化技

3、術發(fā)展的過程，分析了國內(nèi)變電站自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；同時亦介紹了國外變電站自動化技術的發(fā)展和現(xiàn)狀，還著重提出了今后變電站自動化新技術動向，以供探討。</p><p>　　關鍵詞：  變電站；綜合自動化；集中式；分散式。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要……………………………………

4、………………………………4</p><p>　　第一章 引言…………………………………………………………7 第二章 發(fā)展變電站綜合自動化的必要性…………………………9

5、 第三章 變電站綜合自化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式…………………………11 </p><p><b>　　3.1 集中式結(jié)構(gòu)</b></p><p><b&g

6、t;　　3.2 分散式結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　3.3 集中與分散結(jié)合式結(jié)構(gòu)</p><p>　　第四章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的主要功能………………………13 </p><p>　　4.1 數(shù)據(jù)采集及通訊功能<

7、;/p><p><b>　　4.2 數(shù)據(jù)處理</b></p><p><b>　　4.3 安全監(jiān)控</b></p><p><b>　　4.4 運行記錄</b></p><p>　　4.5 微機保護功能</p><p>　　4.6 電壓和無功控制功能<

8、/p><p><b>　　4.7 遠動功能</b></p><p>　　4.8 人機聯(lián)系功能</p><p>　　第五章 我國變電站自動化發(fā)展階段………………………………15 5.1變電站自動化發(fā)展階段 </p><p>　　5.1.1第一階段：面向功能

9、設計的集中式RTU加常規(guī)保護模式 5.1.2第二階段：面向功能設計的分布式測控裝置加微機保護模式 5.1.3第三階段：面向間隔、面向?qū)ο?Object-Oriented)設計的分層分布式結(jié)構(gòu)模式 </p><p>　　5.2分層分布式技術成為潮流5.2.1變電站層</p><p><b>　　5.2.2網(wǎng)絡層</b></p><p>&l

10、t;b>　　5.2.3間隔層</b></p><p>　　5.3 運行管理模式與變電站綜合自動化5.3.1保護和遠動專業(yè)管理模式對變電站綜合自動化技術發(fā)展的影響 </p><p>　　5.3.2無人值班的運行管理模式與變電站自動化技術的關系 5.3.3保護信息管理系統(tǒng)的出現(xiàn)是變電站當前運行管理的需求 </p><p>　　5.4 繼電保護技術的

11、發(fā)展 5.4.1繼電保護技術的發(fā)展史 5.4.2 繼電保護的現(xiàn)狀 </p><p>　　第六章 國外變電站自動化技術……………………………………19 </p><p>　　第七章 變電站自動化技術新動向…………………………………22 </p

12、><p>　　7.1 保護監(jiān)控一體化：</p><p>　　7.2設備安裝就地化、戶外化：</p><p>　　7.3人機操作界面接口統(tǒng)一化、運行操作設備無線化：</p><p>　　7.4防誤閉鎖邏輯驗證圖形化，規(guī)范化、離線模擬化：</p><p>　　7.5就地通訊網(wǎng)絡協(xié)議標準化：</p><p&g

13、t;　　7.6全所數(shù)據(jù)標準化：</p><p>　　7.7數(shù)據(jù)采集和一次設備一體化：</p><p>　　第八章 結(jié)束語………………………………………………………25 </p><p>　　參考文獻………………………………………………………………26</p><p>　　致謝……………………………………………………………………27

14、 </p><p><b>　　第一章引言</b></p><p>　　自20世紀90年代以來，變電站自動化技術一直是我國電力行業(yè)的熱點技術之一。其所以成為熱點，一是建設的需要，二是市場的因素。目前全國投入電網(wǎng)運行的35～110 kV變電站約18 000座(不包括用戶變)，220 kV變

15、電站約有1 000座，則500 kV變電站大約有50座。而且每年變電站的數(shù)量以3%～5%的速度增長，也就是說每年都有千百座新建電站投入電網(wǎng)運行。同時根據(jù)電網(wǎng)的要求，每年又有不少變電站進行技術改造，以提高自動化水平。近十年來我國變電站自動化技術，無論是從國外引進的，還是國內(nèi)自行開發(fā)研制的系統(tǒng)和設備，在技術和數(shù)量上都有顯著的發(fā)展。</p><p>　　隨著計算機技術、自動控制技術、網(wǎng)絡及通信技術的飛速發(fā)展，一方面綜合

16、自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)已經(jīng)成為必然的趨勢，微機保護不再只考慮實現(xiàn)單純的繼電器功能，而是在保證安全可靠的前提下增加了許多遠動功能，從而以綜合裝置的形式融入到綜合自動化的體系結(jié)構(gòu)；另一方面，保護本身也需自檢測、故障錄波、事件記錄、運行監(jiān)視和控制管理等更強大的功能，綜合自動化可以很好地融合這些要求。</p><p>　　“變電站自動化系統(tǒng)”(Substation Automation System-S

17、AS)名詞，國際電工委員會解釋為“在變電站內(nèi)提供包括通信基礎設施在內(nèi)的自動化系統(tǒng)(SAS-Substation Automation System： The SAS provides Automation in a Substation including the Communication infrastructure)”。 在國內(nèi)，我們所說的變電站綜合自動化系統(tǒng)，是利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現(xiàn)對變

18、電站二次設備(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)化設計，對變電站全部設備的運行情況執(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)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運行監(jiān)視和控制任務。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設備，簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動化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)量電能的一

19、項重要技術措施。</p><p>　　在已采用自動化技術的變電站中，早期采用較多的國外產(chǎn)品有：如ABB、SIEMENS、GE等公司的產(chǎn)品。但隨著國內(nèi)廠家的產(chǎn)品技術含量、工藝水平的提高以及國家產(chǎn)業(yè)政策的支持，目前220kV及以下電壓等級變電站的自動化大都采用了國產(chǎn)產(chǎn)品，330kV及以上電壓等級變電站也大量使用了國產(chǎn)產(chǎn)品。目前，國產(chǎn)產(chǎn)品廠家主要有：南瑞集團、北京四方、許繼電氣、國電南自等。</p>&l

20、t;p>　　第二章發(fā)展變電站綜合自動化的必要性 </p><p>　　變電站是電力系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié),它的運行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟運行。它作為整個電網(wǎng)中的一個節(jié)點，擔負著電能傳輸、分配的監(jiān)測、控制和管理的任務。變電站繼電保護、監(jiān)控自動化系統(tǒng)是保證上述任務完成的基礎。在電網(wǎng)統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下，電網(wǎng)各節(jié)點(如變電站、發(fā)電廠)具體實施和

21、保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行。因此，變電站自動化是電網(wǎng)自動系統(tǒng)的一個重要組成部分。作為變電站自動化系統(tǒng)，它應確保實現(xiàn)以下要求： 　　(1)檢測電網(wǎng)故障，盡快隔離故障部分。 　　(2)采集變電站運行實時信息，對變電站運行進行監(jiān)視、計量和控制。 　　(3)采集一次設備狀態(tài)數(shù)據(jù)，供維護一次設備參考。 　　(4)實現(xiàn)當?shù)睾髠淇刂坪途o急控制。 　　(5)確保通信要求。 因此，要

22、求變電站綜合自動化系統(tǒng)運行高效、實時、可靠，對變電站內(nèi)設備進行統(tǒng)一監(jiān)測、管理、協(xié)調(diào)和控制。同時，又必須與電網(wǎng)系統(tǒng)進行實時、有效的信息交換、共享，優(yōu)化電網(wǎng)操作，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平，提高經(jīng)濟效益，并為電網(wǎng)自動化的進一步發(fā)展留下空間。  傳統(tǒng)變電站中，其自動化系統(tǒng)存在諸多缺點，難以滿足上述要求。例如： 　　(1)傳統(tǒng)二次設</p><p>　　第三章變電站綜合自化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式&

23、lt;/p><p>　　目前,國內(nèi)外變電站綜合自動化系統(tǒng)大體可分為三種結(jié)構(gòu):集中式、分散式以及集中與分散結(jié)合式。</p><p><b>　　3.1 集中式結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　初期的變電站自動化設計都是采用集中式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的設計方法是將設備按其不同功能進行歸類劃分,形成若干個獨立系統(tǒng),各系統(tǒng)分別采用集中裝置來完成自身的功能,這種結(jié)

24、構(gòu)方式的缺點是資源不能共享,設備設置重復、且運行的可靠性低,功能有限,也不能大量節(jié)省電纜、屏柜和占地面積,因而這種結(jié)構(gòu)方式并沒有得到廣泛的推廣應用。此類集中式變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、造價低，尤其適合35 kV或規(guī)模較小的變電站，如柳州箭盤變電站等。</p><p><b>　　3.2 分散式結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　由于集中式結(jié)構(gòu)存在軟件

25、復雜，系統(tǒng)調(diào)試麻煩、精度低，維護工作量大，易受干擾，擴容靈活性差等不足;隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術及通信技術的飛躍發(fā)展，同時結(jié)合變電站的實際情況，各類分散式變電站自動化系統(tǒng)紛紛研制成功和投入運行。分散式系統(tǒng)的特點是各現(xiàn)場輸入輸出單元部件分別安裝在中低壓開關柜或高壓一次設備附近，現(xiàn)場單元部件可以是保護和監(jiān)控功能的二合一裝置，用以處理各開關單元的繼電保護和監(jiān)控功能，也可以是現(xiàn)場的微機保護和監(jiān)控部件分別保持其獨立單元部件進行通信聯(lián)系。通信方式大

26、多數(shù)通過RS—422/RS—485通信接口相連。但近年來推出的分散式變電站自動化系統(tǒng)更多地采用了網(wǎng)絡技術，如LON WORKS和CAN等現(xiàn)場總線型網(wǎng)。至于變電站自動化的功能，如遙測、遙信、采集及處理，遙控命令執(zhí)行和繼電保護功能等均由現(xiàn)場單元部件獨立完成，并將這些信息通過網(wǎng)絡送至后臺主計算機,而變電站自動化的綜合功能均由后臺主計算機系統(tǒng)承擔。分散式面向?qū)ο蟮淖冸娬揪C合自動化系統(tǒng)由于大大縮小了主控室的面積，可靠性高，組態(tài)靈活，檢修

27、方便，降低總投資，目前已成為發(fā)展趨勢。    如河池市六墟變電站是1998年9月13日投運的廣西第一座22</p><p>　　這種結(jié)構(gòu)方式介于集中式與分散式兩種結(jié)構(gòu)之間,形式較多。但目前國內(nèi)應用較多的是分散式結(jié)構(gòu)集中式組屏。這種結(jié)構(gòu)方式具有分散式結(jié)構(gòu)的全部優(yōu)點,由于采用了集中式組屏,非常有利于系統(tǒng)的設計、安裝與維護管理。因為中低壓變電所的一次設備比較集中,所以此種結(jié)構(gòu)方

28、式比較適用于中低壓變電站。</p><p>　　第四章變電站綜合自動化系統(tǒng)的主要功能</p><p>　　一般的來說,變電站綜合自動化主要包括數(shù)據(jù)采集及通訊、數(shù)據(jù)處理、安全監(jiān)視、微機保護、開關操作、電壓無功控制、遠動及自診斷等功能。</p><p>　　4.1 數(shù)據(jù)采集及通訊功能</p><p>　　其中包括主變及各條線路的交流測量、溫濕

29、度等非電氣量的直流測量、開關刀閘等遙信量的實時采集、保護信息的收集、與上級調(diào)度通訊、統(tǒng)一時鐘等。</p><p><b>　　4.2 數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　主變及各條線路的功率及功率因數(shù)計算、電能計算及統(tǒng)計、事件順序記錄及事故追憶等。</p><p><b>　　4.3 安全監(jiān)控</b></p>

30、<p>　　系統(tǒng)運行工況監(jiān)視,變電站一次系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)視,遙測量的越限監(jiān)視,遙信變位的聲光報警,事故信號及預告信號的告警顯示,變壓器分接頭與電容器組人工、自動調(diào)節(jié)與投切,保護測定值的顯示與修改,在線自診斷等。</p><p><b>　　4.4 運行記錄</b></p><p>　　電力系統(tǒng)事故記錄及運行記錄,系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)記錄，設備運行記錄,以及各種記錄

31、的統(tǒng)計，報表人工、自動打印,屏幕拷貝等。</p><p>　　4.5 微機保護功能</p><p>　　包括變壓器保護、線路保護、母線保護、電容器保護及其他設備的保護配置。</p><p>　　4.6 電壓和無功控制功能</p><p>　　對有載調(diào)壓變壓器分接頭和并聯(lián)補償電容器組進行綜合調(diào)節(jié)控制，保證</p><p>

32、;　　電壓質(zhì)量和優(yōu)化無功補償。</p><p><b>　　4.7 遠動功能</b></p><p>　　包括常規(guī)的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，保護定值的遠方監(jiān)視與修改,故障錄波及測距的遠方傳輸?shù)裙δ堋?lt;/p><p>　　4.8 人機聯(lián)系功能</p><p>　　在線生成、修改各種報表及畫面,在線修改數(shù)據(jù)庫參數(shù),控制閉鎖與

33、解除;多窗口顯示,畫面可放大、縮小、漫游以及方便的畫面調(diào)用，遠方和當?shù)夭僮饕约爱數(shù)夭僮鞯姆勒`操作等功能。</p><p>　　第五章我國變電站自動化發(fā)展階段</p><p>　　5.1變電站自動化發(fā)展階段 </p><p>　　變電站二次部分傳統(tǒng)按功能分為四大類產(chǎn)品：繼電保護、故障錄波、當?shù)乇O(jiān)控和遠動。按系統(tǒng)模式出現(xiàn)順序可將變電站自動化發(fā)展分為三個階段：

34、5.1.1第一階段：面向功能設計的集中式RTU加常規(guī)保護模式 80年代及以前，是以RTU為基礎的遠動裝置及當?shù)乇O(jiān)控為代表。該類系統(tǒng)實際上是在常規(guī)的繼電保護及二次接線的基礎上增設RTU裝置，功能主要為與遠方調(diào)度通信實現(xiàn)“二遙”或“四遙”(遙測、遙信、遙控、遙調(diào))；與繼電保護及安全自動裝置的聯(lián)結(jié)通過硬接點接入或串行口通信較多。此類系統(tǒng)稱為集中RTU模式，目前在一些老站改造中仍有少量使用，此階段為自動化的初級階段。 5.1.2第二

35、階段：面向功能設計的分布式測控裝置加微機保護模式 第二階段始于90年代初期，單元式微機保護及按功能設計的分散式微機測控裝置得以廣泛應用，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偷胶笈_或調(diào)度端計算機。特點是繼電保護(包括安全自動裝置)按功能劃分的測控裝置獨立運行，應用了現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡技術，通過數(shù)據(jù)通信進行信息交換。此系統(tǒng)電纜互聯(lián)仍較多，擴展性功能不強。 5.1.3第三階段：面向間隔、面向?qū)ο?Obj</p

36、><p><b>　　5.2.1變電站層</b></p><p>　　變電站層橫向按功能分布為當?shù)乇O(jiān)控、保護信息管理及遠方通信。變電站層功能分布的形式取決于網(wǎng)絡層的結(jié)構(gòu)、變電站電壓等級以及用戶的實際需求。 當?shù)乇O(jiān)控功能作為當?shù)剡\行人員的人機交互窗口，以圖形顯示、報表打印、語音報警等各種方式實現(xiàn)當?shù)氐摹八倪b”。通過“五防”系統(tǒng)聯(lián)鎖控制開關及刀閘的跳合，并對斷路器合

37、閘操作自動檢同期， 按VQC原理調(diào)節(jié)變壓器檔位或投切電容器組，以及與MIS系統(tǒng)安全聯(lián)接實現(xiàn)信息共享。 保護信息管理功能作為當?shù)乩^保人員的人機交互窗口，也可以圖形顯示、報表打印、語音報警等各種方式對繼電保護及安全自動裝置的運行狀況如裝置是否故障、定值是否改變、采樣是否準確等進行實時監(jiān)視，根據(jù)運行需要決定保護投退和定值修改，故障發(fā)生后通過故障錄波及保護動作信息進行故障分析和診斷。 遠方通信功能是將當?shù)乇O(jiān)控和保護信息管理功

38、能通過通信在遠方實現(xiàn)，是變電站實現(xiàn)無人值班的前提條件。遠方監(jiān)控和保護信息管理功能同樣可以各自獨立即通過不同的通道和規(guī)約分別接至調(diào)度中心和保護信息管理主站，也可以合二為一即通過同一通道接至遠方主站。</p><p><b>　　5.2.2網(wǎng)絡層</b></p><p>　　網(wǎng)絡層完成信息傳遞和系統(tǒng)對時等功能。通過信息交換，實現(xiàn)信息共享，減化變電站的設備配置，從整體上提高

39、變電站自動化系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性。目前國內(nèi)外產(chǎn)品流行兩種網(wǎng)絡層結(jié)構(gòu)：即雙層網(wǎng)和單層網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 目前采用的現(xiàn)場總線有：Lonworks、Canbus、WorldFIP、Profibus等，速率為1~12Mbps；以太網(wǎng)通信方式，速率大多為10Mbps/100Mbps自適應。現(xiàn)場總線具有使用方便、簡單、經(jīng)濟的特點，以太網(wǎng)具有網(wǎng)絡標準、開放性好、高速率、傳輸容量大的特點。但目前由于以太網(wǎng)在性能和應用特點上仍不能完全替代現(xiàn)場總線， 面向

40、實時控制的工業(yè)以太網(wǎng)技術及標準正處于研究和制定過程中， 所以現(xiàn)場總線將會和以太網(wǎng)并存相當長時間。 5.2.3間隔層</p><p>　　間隔層主要是繼保、監(jiān)控設備層?？杉薪M屏也可分布在各繼電保護小間內(nèi)或安裝在開關柜上。繼保、監(jiān)控既可以各自獨立也可以合二為一。它對相關一次設備進行保護、測量和控制，響應就地層、變電站層、遠方主站的操作要求，對采集的信息進行處理上送，并在變電站層、遠方主站控制失效的情況下仍能完成保

41、護、測量和控制功能。 三層之間的關系。變電站層、網(wǎng)絡層、間隔層既相互獨立又相互聯(lián)系。變電站層功能的實現(xiàn)依賴于網(wǎng)絡層和間隔層的完好性；但是間隔層功能的實現(xiàn)，特別是繼電保護及安全自動裝置的功能的實現(xiàn)決不能依賴于網(wǎng)絡層和變電站層；遠方主站監(jiān)控功能的實現(xiàn)應不依賴于變電站層設備。 5.3 運行管理模式與變電站綜合自動化 5.3.1保護和遠動專業(yè)管理模式對變電站綜合自動化技術發(fā)展的影響 由于變電站綜合自動化系統(tǒng)源于傳統(tǒng)的“四

42、遙”并在微機保護、遠動基礎上發(fā)展起來的，保護和遠動分屬不同的部門和專業(yè)，運行管理是分開的，隨著變電站自動化技術的發(fā)展，特別是近階段，在中低壓站已經(jīng)采用保護和測控合一的綜合裝置， 許多廠家在研制高壓和超高壓站的裝置時，已經(jīng)考慮將保護、測控、故障錄波等功能綜合在一個裝置內(nèi)。因此，各自獨</p><p>　　第六章國外變電站自動化技術</p><p>　　國外變電站自動化技術的發(fā)展是從80年

43、代開始的。以德國西門子公司為例，該公司于1985年投運了第一套變電站自動化系統(tǒng)LSA-678，此后陸續(xù)在德國及歐洲投運的該型變電站自動化系統(tǒng)達300多套。在中國，1995年亦投運了該公司的LSA-678變電站自動化系統(tǒng)?！　SA-678的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩類，一類是全分散式的系統(tǒng)，另一類是集中與分散相結(jié)合的系統(tǒng)。該兩類系統(tǒng)均由6MB測控系統(tǒng)，7S/7U保護系統(tǒng)，8TK開關閉鎖系統(tǒng)三部分構(gòu)成?！　】刂浦鲉卧?MB51是6MB測控系統(tǒng)的心臟

44、，選用高檔32位386/486芯片，它管理I/O單元6MB52，并通過6MB52和7S/7U數(shù)字保護單元通信。而6MB52一般分散安裝在中低壓開關柜上，完成開關量、測量值、脈沖量的采集，執(zhí)行主單元的開關操作命令，對交流采樣值進行P，Q計算等。系統(tǒng)框圖見圖1。</p><p>　　圖1　全分散式LSA678系統(tǒng)框圖</p><p>　　另一類集中與分散相結(jié)合的系統(tǒng)采用了站控單元6MB55，它

45、既有6MB51的功能又有RTU的功能，一般用于擴建的變電站，對已建部分采用集中方式，而對擴建部分則采用上述全分散式通過6MB52 I/O單元對各開關單元進行監(jiān)控和保護。　　日本在90年代亦新建和擴建了多座高壓變電站，采用了以計算機監(jiān)控系統(tǒng)為基礎的運行支援系統(tǒng)。其主要特點是繼電保護裝置下放至開關現(xiàn)場，并設置微機控制終端，采集測量值和開關接點信息，通過光纜傳輸至主控制室的后臺計算機系統(tǒng)，開關及隔離開關操作命令亦由主控制室通過光纜下達至終端

46、執(zhí)行。主控制室計算機系統(tǒng)采用雙以太網(wǎng)，配置有2臺主計算機和1臺培訓用計算機?！　”Ｗo下放有直接置于各高壓開關旁密閉箱內(nèi)的，內(nèi)有除濕用加熱器，但不設空調(diào)降溫；有置于開關附近保護室內(nèi)的?！　≈劣诿绹冸娬咀詣踊壳巴哆\的大體有三類。一是以RTU為基礎進行實時數(shù)據(jù)采集，配置微機作當?shù)毓δ?，并和上級調(diào)度中心通信；二是以通用計算機為數(shù)據(jù)采集設備，不但采集實時數(shù)據(jù)而且建立歷史數(shù)據(jù)庫，并通過計算機網(wǎng)(以太網(wǎng))與遠程工作站聯(lián)絡；三是采用MODBUS

47、-PLUS(1 Mbit/s),保護監(jiān)控I/O等部件均通過規(guī)約轉(zhuǎn)</p><p>　　第七章變電站自動化技術新動向</p><p>　　技術的發(fā)展是沒有止境的，隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態(tài)檢測、變電站運行操作培訓仿真等技術日趨成熟，以及計算機高速網(wǎng)絡在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應用，勢必對已有的變電站自動化技術產(chǎn)生深刻的影響，全數(shù)字化的變電站自動化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。下面

48、根據(jù)目前變電站綜合自動化的現(xiàn)狀及技術發(fā)展之趨勢，對今后的綜合自動化技術和設備作出一些膚淺的要求和展望。</p><p>　　7.1 保護監(jiān)控一體化：</p><p>　　這種方式在35kV及以下的電壓等級中已普遍采用，今后在110kV及以上的線路間隔和主變?nèi)齻?cè)中采用此方式已是大勢所趨。它的好處是高度地功能按一次單元集中化，以利于穩(wěn)定信息采集和設備狀態(tài)控制，極大地提高了性能效率比。其目前的缺

49、點也是顯而易見的：此種裝置的運行可靠性必須極高，否則任何形式的檢修維護都將迫使一次設備的停役。這也是目前110kV及以上的電壓等級還采用保護和監(jiān)控分離設置的原因之一。隨著技術的發(fā)展，冗余性、在線維護性設計的出現(xiàn)，將使保護監(jiān)控一體化成為必然。</p><p>　　7.2設備安裝就地化、戶外化：</p><p>　　綜合自動化裝置將和一次設備整合在一起。其電氣的抗干擾性能，設備抗熱寒、抗雨雪、

50、防腐蝕等各項環(huán)境指標將達到一個極高的地步。目前的綜合自動化裝置都是安裝在低電壓的中置柜上，和室內(nèi)的開關室內(nèi)，戶外的僅是一些實現(xiàn)簡單功能的柱上設備。隨著高電壓等級的推廣，其設備都將就地安裝在戶外的端子箱上，對環(huán)境條件要求不嚴。這種方式最終將帶來無人值班變電站沒有建筑小室或僅設一個控制小室，其內(nèi)最多也就是一臺控制顯示終端。這將極大地減少整個變電站的二次電纜，使變電站的建設簡化、快速，設備調(diào)試簡單、易行，同時也極大提高變電站的運行穩(wěn)定性、可靠

51、性。</p><p>　　7.3人機操作界面接口統(tǒng)一化、運行操作設備無線化：</p><p>　　前面一點所提到的無人無建筑小室的變電站，變電運行人員如果在就地查看設備和控制操作，將通過一個手持式可視無線終端，邊監(jiān)視一次設備邊進行操作控制，所有相關的量化數(shù)據(jù)將都顯示在可視無線終端上，巡視操作非常簡潔明了，并隨時配合有軟件防誤操作的邏輯判斷和語音提示，還可通過加配數(shù)字攝像頭，將圖象傳給遠方監(jiān)

52、護人員或技術分析人員。所有的這些人機界面數(shù)據(jù)來源，都將通過本變電站的一個無線網(wǎng)絡節(jié)點，和整個變電站的數(shù)據(jù)網(wǎng)連在一起，并通過此變電站的遠傳廣域接口，和整個電網(wǎng)的實時SCADA系統(tǒng)連接在一起，給遠方監(jiān)護診斷以條件，并在控制操作時可實現(xiàn)站間邏輯閉鎖。目前在奧地利VATECH公司（原來的伊林）的變電站監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)圖（圖1）就出現(xiàn)了這種運行監(jiān)控模式。</p><p>　　7.4防誤閉鎖邏輯驗證圖形化，規(guī)范化、離線模擬化：&

53、lt;/p><p>　　在220kV及以上的變電站中，隨著自動化水平的提高，電動操作設備日益增多，其操作的防誤閉鎖邏輯將緊密結(jié)合于監(jiān)控系統(tǒng)之中，借助于監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)采集和控制鏈路得以實現(xiàn)。而一個變電站的建成都是通過幾次擴建才達到終期規(guī)模，這就給每次防誤閉鎖邏輯的實際操作驗證帶來難題：如何在不影響一次設備停役的情況下擺出各種運行狀態(tài)來驗證其正反操作邏輯的正確性。圖形化，規(guī)范化的防誤閉鎖邏輯驗證模擬操作圖正是為解決這一難

54、題而作，其嚴謹性是建立在監(jiān)控系統(tǒng)全站的實時數(shù)據(jù)庫之上的，使防誤閉鎖邏輯驗證的離線模擬化成為可能。 </p><p>　　7.5就地通訊網(wǎng)絡協(xié)議標準化：</p><p>　　強大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設計（雙CPU、雙電源等），光纖總線等等，使現(xiàn)代化的綜合自動化變電站的各種智能設備通過網(wǎng)絡組成一個統(tǒng)一的、互相協(xié)調(diào)工作的整體，正如圖1所示的那樣。標準化的通訊網(wǎng)絡協(xié)議（

55、如IEC60870－5－103）是關鍵，目前國外變電站智能化設備小到一個油溫儀，也采用此協(xié)議作為SCADA采集系統(tǒng)的標準接口。另外就地運行巡視所需的音、視頻信息也可一體化集成到一個網(wǎng)絡內(nèi)，并實現(xiàn)遠程監(jiān)控。</p><p>　　7.6全所數(shù)據(jù)標準化：</p><p>　　變電站的智能監(jiān)控裝置（IO設備）將無電壓等級劃分，只有下載參數(shù)設置版本不同。全站統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫包，統(tǒng)一維護組態(tài)工具軟件，分類分

56、單元下載參數(shù)設置數(shù)據(jù)。其實時運行數(shù)據(jù)庫可通過嚴密的安全防護措施和整個電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)連在一起。</p><p>　　7.7數(shù)據(jù)采集和一次設備一體化：</p><p>　　除了常規(guī)的電流電壓、有功無功、開關狀態(tài)等信息采集外，對一些設備的在線狀態(tài)檢測量化值，如主變的油位、開關的氣體壓力等等，都將緊密結(jié)合一次設備的傳感器，直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫中。控制操作也不局限于開關和閘刀的分合，如門

57、鎖的開啟、清潔系統(tǒng)的開啟等等也將納入控制范圍。高技術的智能化開關、光電式電流電壓互感器的應用，必將給數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)帶來全新的模式。</p><p>　　變電站自動化系統(tǒng)最終向數(shù)字化發(fā)展，指的是智能化電氣的發(fā)展，如智能開關設備、光電式電壓和電流互感器、智能電子裝置(IED)等的出現(xiàn)，使變電站自動化技術進入了數(shù)字化階段。智能化一次設備的數(shù)字化傳感器、數(shù)字化控制回路逐漸取代傳統(tǒng)的一次回路， 使變電站層、間隔層、過程層

58、最終用網(wǎng)絡聯(lián)接起來，并實現(xiàn)統(tǒng)一的通信標準。 </p><p><b>　　第八章結(jié)束語</b></p><p>　　變電站綜合自動化在我國尚屬一門新興技術。變電站自動化技術是伴隨著現(xiàn)代科技技術發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡技術、計算機軟、硬件技術及超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展而不斷進步， 自動化系統(tǒng)以按對象設計的全分層分布式為潮流， 朝著二次設備功能集成化，一次設備智能數(shù)字化方

59、向發(fā)展；運行管理朝著各專業(yè)協(xié)調(diào)統(tǒng)一和站內(nèi)無人值班模式發(fā)展。經(jīng)過廣大電力科研工作者的不懈努力,已在此技術領域積累了不少寶貴的經(jīng)驗。我們深信,隨著我國經(jīng)濟技術的迅速發(fā)展,變電站綜合自動化必將日趨成熟和完善。高自動化水平的變電站以及電力系統(tǒng)自動化管理將為加速我國的經(jīng)濟建設起到巨大的推動作用。</p><p>　　參考文獻 [1] 曾慶禹. 變電站自動化技術的未來發(fā)展. 電力系統(tǒng)自動化，2000；[2] 汪覺恒. 國

60、內(nèi)外變電站綜合自動化技術的現(xiàn)狀與發(fā)展.湖南電力，1999；[3] 朱大新. 變電站自動化系統(tǒng)的新發(fā)展. 電力系統(tǒng)自動化時代，2001；[4] 譚文恕. 有關變電站自動化系統(tǒng)國際標準的動態(tài).電力系統(tǒng)自動化時代，1999；[5] 楊奇遜. 變電站綜合自動化技術發(fā)展趨勢. 電力系統(tǒng)自動化，1995；[6] 唐 濤. 國內(nèi)外變電站無人值班與綜合自動化技術發(fā)展綜述.電力系統(tǒng)自動化，1995；[7] 張建俠等. 變電站綜合自動化技術綜述.

61、 貴州電力技術，2001；[8] 金午橋. 變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展策略. 電力系統(tǒng)自動化，1999。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文是在導師**教授的悉心指導下完成的，*老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。*老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我