第一篇：變電站綜合自動化技術(shù)

第一章

1、變電站綜合自動化：是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。

2、傳統(tǒng)變電站的缺點(diǎn)：

（1）安全性、可靠性不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)高可靠性的要求。（2）供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證。（3）占地面積大，增加了征地投資。

（4）不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計(jì)算和實(shí)時控制的要求。

（5）維護(hù)工作量大，設(shè)備可靠性差，不利于提高運(yùn)行管理水平和自動化水平。

3、變電站自動化技術(shù)的發(fā)展過程。[P5內(nèi)詳] 第二章

4、二次設(shè)備的組成部分：繼電保護(hù)、自動裝置、測量儀表、操作控制屏和中央信號屏以及遠(yuǎn)動裝置。

5、變電站綜合自動化的優(yōu)越性：

（1）變電站綜合自動化系統(tǒng)利用當(dāng)代計(jì)算機(jī)的技術(shù)和通信技術(shù)，提供了先進(jìn)技術(shù)的設(shè)備，改變了傳統(tǒng)的二次設(shè)備模式，信息共享，簡化了系統(tǒng)，減少了連接電纜，減少占地面積，降低造價，改變了變電站的面貌。（2）提高了自動化水平，減輕了值班員的操作量，減少了維修工作量。（3）隨著電網(wǎng)復(fù)雜程度的增加，各級調(diào)度中心要求各變電站能提供更多的信息，以便及時掌握電網(wǎng)及變電站的運(yùn)行情況。（4）提高變電站的可控性，要求更多地采用遠(yuǎn)方集中控制、操作、反事故措施等。（5）采用無人值班管理模式，提高勞動生產(chǎn)率，減少人為誤報(bào)操作的可能。（6）全面提高運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

6、變電站的數(shù)據(jù)包括：模擬量、開關(guān)量和電能量。

7、直流采樣：即將交流電壓、電流等信號經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換為適合于A/D轉(zhuǎn)換器輸入電平的直流信號。交流采樣：指輸入給A/D轉(zhuǎn)換器的是與變電站的電壓、電流成比例關(guān)系的交流電壓信號。

8、并聯(lián)、串聯(lián)有源電力濾波器的不同點(diǎn)及示意圖。[P17內(nèi)詳]

9、電力系統(tǒng)的電壓、無功綜合控制的方式：集中控制、分散控制和關(guān)聯(lián)分散控制。[P27內(nèi)詳]

10、電力系統(tǒng)頻率偏移的原因：電力系統(tǒng)的頻率與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速有著嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，而發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是由作用在機(jī)組轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩決定的，原動機(jī)輸入的功率如果在扣除了勵磁損耗和各種機(jī)械損耗后能與發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率保持平衡，則發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速將保持不變，電力系統(tǒng)所有發(fā)電機(jī)輸出的有功功率的總和，在任何時刻都將等于此系統(tǒng)包括各種用電設(shè)備所需的有功功率和網(wǎng)絡(luò)的有功損耗的總和。但由于有功負(fù)荷經(jīng)常變化，其任何變動都將立刻引起發(fā)電機(jī)輸出電磁功率的變化，而原動機(jī)輸入功率由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的滯后，不能立即隨負(fù)荷波動而作相應(yīng)的變化，此時發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩平衡被打破，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速將發(fā)生變化，系統(tǒng)的頻率隨之發(fā)生偏移。

11、電力系統(tǒng)頻率降低的危害：

（1）系統(tǒng)的頻率下降，使發(fā)電廠的廠用機(jī)械出力大為下降，結(jié)果必然影響發(fā)電設(shè)備的正常工作，使發(fā)電機(jī)的有功出力減少，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率的進(jìn)一步降低。

（2）系統(tǒng)頻率降低，勵磁機(jī)的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)降低，當(dāng)勵磁電流一定時，勵磁機(jī)發(fā)出的無功功率就會減少。（3）系統(tǒng)頻率長期處于49.5Hz或49Hz以下時，會降低各用戶的生產(chǎn)率。

12、明備用和暗備用的原理和圖。[P33內(nèi)詳] 系統(tǒng)正常運(yùn)行時，備用電源不工作的稱明備用。系統(tǒng)正常運(yùn)行時，備用電源也投入運(yùn)行的，稱為暗備用。

備用電源自投（BZT）的作用：備用電源自投裝置是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)故障或其他原因使工作電源被斷開后，能迅速將備用電源或備用設(shè)備或其他正常工作的電源自動投入工作，使原來工作電源被斷開的用戶能迅速恢復(fù)供電的一種自動控制裝置。

13、變電站綜合自動化系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）功能綜合化

（2）分級分布式、微機(jī)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（3）測量顯示數(shù)字化（4）操作監(jiān)視屏幕化（5）運(yùn)行管理智能化 第三章

14、光電傳感器的優(yōu)越性：

（1）優(yōu)良的絕緣性能，造價低、體積小、質(zhì)量輕。（2）不含鐵心，消除了磁飽和、鐵磁諧振等問題。（3）動態(tài)范圍大，測量精度高。（4）頻率范圍寬。（5）抗干擾能力強(qiáng)。第四章

15、輸入/輸出的傳送方式：并行和串行傳送方式。

16、CPU對輸入/輸出的控制方式：同步傳送方式、查詢傳送方式、中斷控制輸入/輸出方式和直接存儲器訪問方式（DMA）[P50內(nèi)詳]

17、DMA控制器必須具備的功能：

（1）能接受外設(shè)的請求，向CPU發(fā)出總線請求信號HOLD；

（2）當(dāng)CPU發(fā)出總線請求認(rèn)可信號HLDA后，接管對地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的控制，進(jìn)入DMA方式；（3）發(fā)出地址信息，能對存儲器尋址及能修改地址指針；（4）能向存儲器和外設(shè)發(fā)出讀或?qū)懙瓤刂菩盘枺?/p>

（5）能控制傳送的字節(jié)數(shù)及判斷DMA傳送是否結(jié)束；

（6）在DMA傳送結(jié)束以后，能發(fā)出DMA結(jié)束信號，釋放總線使CPU恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

18、光電耦合器工作原理及原理圖。[P62內(nèi)詳] 第五章

19、D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理、關(guān)系式、權(quán)電阻輸入網(wǎng)絡(luò)。[P67內(nèi)詳] 20、絕對精度和相對精度。[P74內(nèi)詳] 第六章

21、交流采樣法：是直接對經(jīng)過裝置內(nèi)部小TA，小TV轉(zhuǎn)換后形成的交流電壓信號進(jìn)行采樣，保持和A/D轉(zhuǎn)換，然后在軟件中通過各種算法計(jì)算出所需電量。第七章

22、小波分析在變電站綜合自動化中的應(yīng)用前景。[P103內(nèi)詳] 第八章

23、變電站內(nèi)的信息傳輸：

（1）設(shè)備層與間隔層（單元層）間信息交換（2）單元層內(nèi)部的信息交換（3）單元層之間的通信

（4）單元層和變電站層的通信（5）變電站層的內(nèi)部通信

24、變電站通信網(wǎng)絡(luò)的要求：快速的實(shí)時響應(yīng)能力，很高的可靠性，優(yōu)良的電磁兼容性能，分層式結(jié)構(gòu)。

25、數(shù)據(jù)通信的傳輸?shù)姆绞剑翰⑿袛?shù)據(jù)通信和串行數(shù)據(jù)傳輸。

26、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的工作方式：單工通信，半雙工通信和全雙工通信。原理及圖示[P119內(nèi)詳]

27、網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點(diǎn)對點(diǎn)結(jié)構(gòu)、星型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)和環(huán)形結(jié)構(gòu)。

28、移頻鍵控原理。[P131內(nèi)詳]

29、差錯檢測技術(shù)：就是采用有效編碼方法對咬傳輸信息進(jìn)行編碼，并按約定的規(guī)則附上若干碼元（稱監(jiān)督碼），作為信息編碼的一部分，傳輸?shù)浇邮斩?，接收端則按約定的規(guī)則對所收到的碼進(jìn)行檢驗(yàn)。30、幾種常用的監(jiān)督碼構(gòu)成方法：奇偶校驗(yàn)、縱向冗余校驗(yàn)和循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC。第九章

31、電磁兼容意義：電氣或電子設(shè)備或系統(tǒng)能夠在規(guī)定的電磁環(huán)境下不因電磁干擾而降低工作性能，它們本身發(fā)射電磁量不影響其他的設(shè)備或系統(tǒng)正常工作，從而達(dá)到互不干擾，在共同的電磁環(huán)境下一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。

32、電磁干擾的三要素：干擾源、傳播途徑和電磁敏感設(shè)備。

33、解決電磁干擾問題的方法：

（1）抑制干擾源產(chǎn)生的電磁干擾（濾波、屏蔽和接地）；（2）切斷干擾的傳播途徑；

（3）提高敏感設(shè)備抗電磁干擾的能力（降低對干擾的敏感度）。

34、干擾分類：

（1）差模干擾：是串聯(lián)于信號源回路中的干擾，主要由長線路傳輸?shù)幕ジ旭詈纤?。?）共模干擾：是由網(wǎng)絡(luò)對地電位變化所引起的干擾，即對地干擾。

35、抑制干擾源影響的屏蔽措施：

（1）一次設(shè)備與自動化系統(tǒng)輸入、輸出的連接采用帶有金屬外皮的控制電纜，電纜的屏蔽層兩端接地。（2）測量和微機(jī)保護(hù)或自控裝置采用的各類中間互感器的一、二次繞組之間加設(shè)屏蔽層。（3）機(jī)箱或機(jī)柜的輸入端子對地接一耐高壓的小電容，可抑制外部高頻干擾。（4）系統(tǒng)的機(jī)柜和機(jī)箱采用鐵質(zhì)材料。

第二篇：變電站綜合自動化技術(shù)

變電站綜合自動化技術(shù)

摘要：計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，推動了電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)自動化技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自

化技術(shù)也日趨完善。本論文根據(jù)目前電力系統(tǒng)變電站綜合自動化技術(shù)現(xiàn)狀，從其設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)模式、功能及其發(fā)展基礎(chǔ)上對變電站綜合自動化系統(tǒng)進(jìn)行分析和描述。并對今后的發(fā)展趨勢做了總結(jié)，提出意見。

關(guān)鍵詞：變電站 綜合自動化 結(jié)構(gòu)模式 基本過程 功能 發(fā)展趨勢

變電站綜合自動化系統(tǒng)是一種以計(jì)算機(jī)為主、將變電站的一、二次設(shè)備經(jīng)過功能組合形成的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。變電站綜合自動化，是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。

一、變電站綜合自動化的結(jié)構(gòu)模式

變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式主要有集中式、集中分布式和分散分布式。

（一）集中式結(jié)構(gòu)

集中式一般采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)并擴(kuò)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(jìn)行計(jì)算和處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動控制等功能。集中式結(jié)構(gòu)也并非指只由一臺計(jì)算機(jī)完成保護(hù)、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控和與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計(jì)算機(jī)完成的，只是每臺微型計(jì)算機(jī)承擔(dān)的任務(wù)多些。例如監(jiān)控機(jī)要擔(dān)負(fù)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、斷路器操作、人機(jī)聯(lián)系等多項(xiàng)任務(wù)；擔(dān)負(fù)微機(jī)保護(hù)的計(jì)算，可能一臺微機(jī)要負(fù)責(zé)多回低壓線路的保護(hù)等。

（二）分布式結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計(jì)算機(jī)來完成。分布式模式一般按功能設(shè)計(jì)，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(yùn)算處理的瓶頸問題。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(shí)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(shí)時性。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其它模塊正常運(yùn)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。

（三）分布分散（層）式結(jié)構(gòu)

分布分散式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)從邏輯上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。

該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是按照變電站的元件，斷路器間隔進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(hù)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)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(shí)現(xiàn)了部分故障不相互影響，方便維護(hù)和擴(kuò)展，大量現(xiàn)場工作可一次性地在設(shè)備制造廠家完成。

二、變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

（一）變電站綜合自動化系統(tǒng)作為電網(wǎng)調(diào)度自動化的一個子系統(tǒng)，應(yīng)服從電網(wǎng)調(diào)度自動化的總體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)思想應(yīng)采用以調(diào)度為中心的原則。其配置、功能及設(shè)備的配置應(yīng)滿足電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。

（二）分散式系統(tǒng)的功能宜采用下放得原則，凡可以在間隔層就地完成的功能無須通過網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)去完成。

（三）按我國實(shí)際情況，目前大部分地區(qū)的變電站還不大可能實(shí)現(xiàn)完全的無人值守。因此，設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮遠(yuǎn)方與就地控制操作并存的模式。

三、實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動化的基本過程

（一）數(shù)字量的輸入與輸出

（二）模擬量的輸入與輸出

（三）交流采樣常用算法分析

（四）數(shù)據(jù)通信

四、變電站綜合自動化系統(tǒng)技術(shù)功能

（一）監(jiān)控子系統(tǒng)

（二）繼電保護(hù)子系統(tǒng)

（三）電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)

（四）電力系統(tǒng)的低頻減負(fù)荷控制子系統(tǒng)

（五）備用電源自投控制子系統(tǒng)

（六）通信子系統(tǒng)

五．發(fā)展趨勢

變電站的綜合自動化系統(tǒng)取得了良好的應(yīng)用效果，但也有不足之處，主要體現(xiàn)在：

（一）一次和二次之間的信息交互還是延續(xù)電纜的接線模式，成本高，施工、維護(hù)不便。

（二）二次的數(shù)據(jù)采集部分大量的重復(fù)，浪費(fèi)資源。

（三）細(xì)心標(biāo)準(zhǔn)化不夠，信息共享度低多套系統(tǒng)并存，設(shè)備之間、設(shè)備與系統(tǒng)之間聯(lián)系困難，形成信息弧島，信息難以被綜合應(yīng)用。

（四）發(fā)生事故時，會出現(xiàn)大量的事件警告信息，缺乏有效地過濾機(jī)制，干擾值班運(yùn)行人員對故障的正常判斷。

因此，變電站的綜合自動化技術(shù)的發(fā)展贏采用

（一）保護(hù)監(jiān)控一體化

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)中采用此方式也已是大勢所趨。它的好處是功能按一次單元集中化，利于穩(wěn)定的進(jìn)行信息采集以及對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行控制，極大地提高了性能效率比。其目前的缺點(diǎn)也是顯而易見的:此種裝置的運(yùn)行可靠性要求極高，否則任何形式的檢修維護(hù)都將迫使一次設(shè)備的停役?？煽啃浴⒎€(wěn)定性要求高，這也是目前110千伏及以上電壓等級還采用保護(hù)和監(jiān)控分離設(shè)置的原因之一。隨著技術(shù)的發(fā)展，冗余性、在線維護(hù)性設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，將使保護(hù)監(jiān)控一體化成為必然。

（二）人機(jī)操作界面接口統(tǒng)一化、運(yùn)行操作無線化

無人無建筑小室的變電站，變電運(yùn)行人員如果在就地查看設(shè)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(shè)備邊進(jìn)行操作控制，所有相關(guān)的量化數(shù)據(jù)將顯示在可視無線終端上。

（三）防誤閉鎖邏輯驗(yàn)證圖形化、規(guī)范化、離線模擬化

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(shè)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(shí)現(xiàn)。而一座變電站的建設(shè)都是通過幾次擴(kuò)建才達(dá)到終期規(guī)模，這就給每次防誤閉鎖邏輯的實(shí)際操作驗(yàn)證帶來難題，如何在不影響一次設(shè)備停役的情況下模擬出各種運(yùn)行狀態(tài)來驗(yàn)證其正反操作邏輯的正確性？圖形化、規(guī)范化的防誤閉邏輯驗(yàn)證模擬操作圖正是為解決這一難題而作，其嚴(yán)謹(jǐn)性是建立在監(jiān)控系統(tǒng)全站的實(shí)時數(shù)據(jù)庫之上的，使防誤閉鎖邏輯驗(yàn)證的離線模擬化成為可能。

（四）就地通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化

強(qiáng)大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設(shè)計(jì)（雙CPU、雙電源等），采用光纖總線等等，使現(xiàn)代化的綜合自動化變電站的各種智能設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)組成一個統(tǒng)一的、互相協(xié)調(diào)工作的整體。

（五）數(shù)據(jù)采集和一次設(shè)備一體化

除了常規(guī)的電流電壓、有功無功、開關(guān)狀態(tài)等信息采集外，對一些設(shè)備的在線狀態(tài)檢測量化值，如主變的油位、開關(guān)的氣體壓力等等，都將緊密結(jié)合一次設(shè)備的傳感器，直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)庫中。高技術(shù)的智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器的應(yīng)用，必將給數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)帶來全新的模式。

變電站綜合自動化系統(tǒng)是近10多年發(fā)展起來的多專業(yè)綜合技術(shù)，是變配電系統(tǒng)的一次革命。隨著中國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，社會對電力的需求與日俱增，各行各業(yè)對電力質(zhì)量的要求越來越高，各種智能技術(shù)的普遍應(yīng)用，使得變電站自動化管理和無人值守已是一種必然趨勢和必然選擇。對常規(guī)人工控制為主的傳統(tǒng)變電站，實(shí)施以微機(jī)監(jiān)控為主的綜合自動化系統(tǒng)建設(shè)，是新時期開創(chuàng)我國電力系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和全面提升電力自動化水平重大的舉措，對鞏固和加強(qiáng)電能在中國能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)和戰(zhàn)略地位，都具有十分迫切和深遠(yuǎn)意義。

參考文獻(xiàn)

(1)張惠剛.變電站綜合自動化原理與系統(tǒng).北京：中國電力出版社

(2)林栩栩、陸繼明.變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展.北京：中國電力出版社(3)變電站綜合自動化系統(tǒng)的最新應(yīng)用

第三篇：變電站綜合自動化技術(shù)復(fù)習(xí)資料

1、什么是變電站綜合自動化系統(tǒng)？它具有哪些特點(diǎn)？

① 變電站綜合自動化系統(tǒng)是指利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)對變電站主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護(hù)以及調(diào)度通信等綜合性自動化功能。變電站綜合自動化系統(tǒng)，即利用多臺微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)，可以收集到所需要的各種數(shù)據(jù)和信息，利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判斷能力，監(jiān)視和控制變電站的各種設(shè)備。

② 功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、通信網(wǎng)絡(luò)化、操作監(jiān)視屏幕化、測量顯示數(shù)字化、運(yùn)行管理智能化。

2、常規(guī)變電站自動化系統(tǒng)存在著哪些缺點(diǎn)？ ① 安全性、可靠性不高 ② 電能質(zhì)量可控性低

③ 數(shù)據(jù)實(shí)時性差，信息少、無法共享

④ 設(shè)備體積大、控制電纜連接復(fù)雜、占地面積多，經(jīng)濟(jì)性差 ⑤ 安裝調(diào)試工作量大，維護(hù)不便

3、變電站綜合自動化系統(tǒng)具有哪些優(yōu)越性？ ① 功能增強(qiáng)，提供參數(shù)信息多、實(shí)時性好 ② 結(jié)構(gòu)優(yōu)化、在線運(yùn)行的可靠性高 ③ 改善供電質(zhì)量、設(shè)備可控性好 ④ 大量減少電纜、縮小占地面積 ⑤ 檢修維護(hù)方便，提升運(yùn)行管理水平

4、變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用的意義？

① 簡化了變電站二次部分的硬件配置,連接電纜減少，降低了工程總造價 ② 減輕了安裝施工和維護(hù)工作量 ③ 為實(shí)現(xiàn)變電站無人值班奠定基礎(chǔ)

④ 提高勞動生產(chǎn)率，為電力企業(yè)減人增效和運(yùn)行管理水平改進(jìn)創(chuàng)造良好的條件

5、變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式有哪些？各有何特點(diǎn)？

① 集中式。特點(diǎn)：設(shè)備少、造價低；可靠性不高；軟件復(fù)雜，調(diào)試維護(hù)麻煩；組態(tài)不靈活。

② 分布式。特點(diǎn)：可靠性提高；主控機(jī)負(fù)擔(dān)減小；通信能力增強(qiáng)；組態(tài)不靈活。包括分層分布式{按變電站自動化系統(tǒng)二次設(shè)備分布，將變電站的信息采集和控制分為站控層（由帶數(shù)據(jù)庫的計(jì)算機(jī)，操作員，工作站及遠(yuǎn)方接口組成）、間隔層（由間隔內(nèi)的控制，保護(hù)或Ｉ／Ｏ單元組成）和過程層（由智能傳感器和執(zhí)行元器件組成）三個級別}。特點(diǎn)：面向間隔對象；組態(tài)配置靈活；可靠性高；設(shè)備接線簡化；檢修調(diào)試便捷。

③ 分散與集中相結(jié)合和分布分散式結(jié)構(gòu)形式。特點(diǎn)：減少二次接線；有利于實(shí)現(xiàn)無人值班；施工、安裝和調(diào)試工作簡化；組態(tài)靈活、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。

6、什么是分層分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)？它是怎么構(gòu)成的，各部分的作用如何？

分層分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)，是按功能劃分的分布式多CPU系統(tǒng)，分層式結(jié)構(gòu)，按變電站自動化系統(tǒng)二次設(shè)備分布，將變電站的信息采集和控制分為站控層、間隔層和過程層三個級別。

① 站控層：由帶數(shù)據(jù)庫的計(jì)算機(jī)，操作員，工作站及遠(yuǎn)方接口組成。作用：當(dāng)?shù)乇O(jiān)控；保護(hù)信息管理；遠(yuǎn)方通信裝置。

② 間隔層：由間隔內(nèi)的控制，保護(hù)或Ｉ／Ｏ單元組成。作用：繼保、監(jiān)控設(shè)備。③ 過程層：由智能傳感器和執(zhí)行元器件組成。作用：負(fù)責(zé)信息交換、通信功能。

7、模擬量信息主要包括：

① 聯(lián)絡(luò)線的有功功率、無功功率和有功電能 ② 線路及旁路的有功功率、無功功率和電流 ③ 不同電壓等級母線各段的線電壓及相電壓

④ 三繞組變壓器三側(cè)或高壓、中壓側(cè)的有功功率、無功功率及電流，兩繞組變壓器兩側(cè)或高壓側(cè)的有功功率、無功功率及電流 ⑤ 直流母線的電壓 ⑥ 所用變低壓側(cè)電壓

⑦ 母聯(lián)電流、分段電流、分支斷路器電流 ⑧ 出線的有功功率或電流 ⑨ 并聯(lián)補(bǔ)償裝置電流 ⑩ 變壓器上層油溫等

8、香農(nóng)采樣定理：為了對連續(xù)信號f(t)進(jìn)行不失真的采樣，采樣頻率ωs應(yīng)不低于f(t)所包含最高頻率ωmax的兩倍。

9、開關(guān)量主要信息包括：

① 變電站事故總信號

② 線路、母聯(lián)、旁路和分段斷路器位置信號 ③ 變壓器中性點(diǎn)接地隔離開關(guān)位置信號 ④ 線路及旁聯(lián)重合閘動作信號 ⑤ 變壓器的斷路器位置信號 ⑥ 線路及旁聯(lián)保護(hù)動作信號 ⑦ 樞紐母線保護(hù)動作信號 ⑧ 重要隔離開關(guān)位置信號 ⑨ 斷路器失靈保護(hù)動作信號 ⑩ 有關(guān)過壓、過負(fù)荷越限信號 ? 有載調(diào)壓變壓器分接頭位置信號；變壓器保護(hù)動作總信號 ? 斷路器事故跳閘總信號 ? 直流系統(tǒng)接地信號 ? 控制方式由遙控轉(zhuǎn)為當(dāng)?shù)乜刂菩盘?? 斷路器閉鎖信號等

10、監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能：

① 實(shí)時數(shù)據(jù)采集和處理：模擬量的采集；狀態(tài)量的采集；電能量的采集；數(shù)字量的采集

② 運(yùn)行監(jiān)視與報(bào)警功能 ③ 操作控制功能

④ 數(shù)據(jù)處理與記錄功能

⑤ 事故順序記錄及事故追憶功能 ⑥ 故障錄波與測距功能

⑦ 人機(jī)聯(lián)系功能（CRT顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤）：CRT屏幕顯示的內(nèi)容；輸入數(shù)據(jù) ⑧ 制表打印功能

⑨ 運(yùn)行的技術(shù)管理功能 ⑩ 諧波的分析及監(jiān)控功能

11、監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)：監(jiān)控系統(tǒng)是由監(jiān)控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)管理單元、測控單元、遠(yuǎn)動接口、打印機(jī)等部分組成；根據(jù)完成的功能不同，變電站監(jiān)控系統(tǒng)可分為信息收集和執(zhí)行子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)和人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)。

12、監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求及特點(diǎn)：

一、基本要求：①實(shí)時性{含義：（1）系統(tǒng)對外界激勵及時作出響應(yīng)的能力。（2）系統(tǒng)在所要求的時間內(nèi)完成規(guī)定任務(wù)的能力。不同的應(yīng)用系統(tǒng)對實(shí)時性有不同的要求}；②可靠性：指無故障運(yùn)行的能力；③可維護(hù)性：指維護(hù)工作時的方便快捷程度；④信息采集和輸出技術(shù)先進(jìn)；⑤人機(jī)交流方便；⑥通信可靠：通訊指在監(jiān)控系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間對同類和不同類總線之間及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的信息傳輸；⑦信息處理和控制算法先進(jìn)。

二、變電站監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)：①采集和處理；②監(jiān)視；③控制。

13、監(jiān)控系統(tǒng)的附屬部分？

① 保護(hù)管理機(jī)系統(tǒng)：主要功能是采集就對保護(hù)裝置、故障濾波器、安全自動裝置等廠站內(nèi)智能裝置的實(shí)時/非實(shí)時的運(yùn)行、配置和故障信息，對這些裝置進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視；用于遠(yuǎn)方及站內(nèi)查看保護(hù)信息、定值、連接片狀態(tài)，進(jìn)行定值區(qū)切換和連接片切換操作，完成分散或故障濾波數(shù)據(jù)的接收、遠(yuǎn)傳、分析及波形顯示。

② 操作票專家系統(tǒng)：電氣操作票：指在給定操作任務(wù)的情況下，一些電氣設(shè)備由當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)切換到目的狀態(tài)時，遵守操作規(guī)程或章程而形成的一系列操作命令或指令的有序集合；操作票專家系統(tǒng)：采用人工智能技術(shù)，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)度操作規(guī)程和專家經(jīng)驗(yàn)自動生成正確的操作票；主要開票的方式有：圖形開票、利用專家?guī)扉_票、調(diào)用典型操作票、手工開票、調(diào)用歷史操作票。

③ 防誤操作：“五防” 防止誤分、合斷路器；防止帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)；防止誤入帶電間隔；防止帶電掛接地線（接地開關(guān)）；防止帶接地線（接地開關(guān)）合隔離開關(guān)（隔離開關(guān)）。（國內(nèi)常用的誤防系統(tǒng)大體可分為機(jī)械型、電氣型和微機(jī)型。）④ GPS實(shí)時時鐘：現(xiàn)代電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)、AGC調(diào)頻、負(fù)荷管理和控制、運(yùn)行報(bào)表統(tǒng)計(jì)、事件順序記錄。為實(shí)現(xiàn)精確地控制，正確地分析事件的前因后果，時間的精確性和統(tǒng)一性十分重要；電網(wǎng)內(nèi)的實(shí)時時鐘的核心問題是要求統(tǒng)一，即要求各廠站與調(diào)度中心之間的實(shí)時時鐘相一致。

14、變電站內(nèi)自動控制的主要內(nèi)容有：

① 電壓無功控制 ② 負(fù)荷頻率控制 ③ 備用電源自投控制 ④ 故障錄波控制

15、中樞點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)的方式及其意義？

① 逆調(diào)壓：負(fù)荷的變動較大（即最大、最小負(fù)荷的差別較大），在最大負(fù)荷時要提高中樞點(diǎn)的電壓以抵償線路上因最大負(fù)荷而增加的電壓損失；在最小負(fù)荷時，因線路上電壓損耗減小，可將中樞點(diǎn)電壓降低一些，以防止負(fù)荷點(diǎn)電壓過高。

② 恒調(diào)壓：負(fù)荷的變動較小，線路上電壓損耗也較小，只要把中樞點(diǎn)電壓保持在較線路額定電壓高（2—5）%的數(shù)值，不必隨負(fù)荷變化來調(diào)整中樞點(diǎn)電壓。③ 順調(diào)壓：負(fù)荷變動甚小，線路電壓損耗小。在最大負(fù)荷時，允許中樞點(diǎn)電壓低一些，但不得低于額定電壓的102.5%；在最負(fù)荷時，允許中樞點(diǎn)電壓高一些，但不得高于線路額定電壓的107.5%。

16、電力系統(tǒng)的電壓無功綜合控制方式：

① 集中控制：調(diào)度中心對各個變電站的主變分接頭位置和無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的控制；集中優(yōu)化控制，難度大。

② 分散控制：在變電站或發(fā)電廠中，自動調(diào)節(jié)，以控制地區(qū)的電壓和無功功率在規(guī)定③

17、① ②

18、① ②

19、的范圍內(nèi)；局部優(yōu)化，無法全局優(yōu)化。

關(guān)聯(lián)分散控制：電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，分散控制，控制范圍和定值是從整個系統(tǒng)的安全，穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行出發(fā)，事先由電壓、無功優(yōu)化程序計(jì)算好的；系統(tǒng)負(fù)荷變化較大或緊急情況或運(yùn)行方式發(fā)生大的變動時，可由調(diào)度中心直接操作控制，或由調(diào)度中心修改下屬變電站應(yīng)維持的母線電壓和無功功率的定值。電力系統(tǒng)低頻低壓減載控制方式： 切除固定線路： 根據(jù)功率切除線路。

變電站備用電源自投控制：

明備用——系統(tǒng)正常時，備用電源不工作 暗備用——系統(tǒng)正常時備用電源也投入運(yùn)行 電壓無功綜合控制策略：

20、變電站備用電源自投控制：備用電源自投裝置是當(dāng)工作電源因故障被斷開后，能迅速自動地將備用電源或備用設(shè)備投入工作，使用戶不至于停電的一種自動控制裝置。備用電源自動投入是變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能之一。

21、變電站備用電源自投控制的優(yōu)點(diǎn)：

① 提高供電可靠性，節(jié)省建設(shè)投資； ② 簡化繼電保護(hù)；

③ 限制短路電流、提高母線殘余電壓。

22、故障錄波裝置：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或震蕩時能自動記錄電力系統(tǒng)中有關(guān)電氣參數(shù)變化過程以便分析和研究的一種裝置。分類：機(jī)電式、光電式、固態(tài)數(shù)據(jù)存儲器。

23、分析錄波圖的方法：

① 大致判斷系統(tǒng)發(fā)生了什么故障，故障持續(xù)時間；

② 以某一相電壓或電流的過零點(diǎn)為相位基礎(chǔ)，查看故障前電流電壓相位關(guān)系是否正確，是否為正相序？負(fù)荷角為多少度？

③ 以故障相電流電壓相位關(guān)系是否正確確定故障態(tài)電流電壓相位關(guān)系； ④ 繪制向量圖，進(jìn)行分析。

24、提高變電站綜合自動化系統(tǒng)可靠性的措施：

① 減少故障和錯誤出現(xiàn)的幾率； ② 利用微機(jī)系統(tǒng)的自動檢測技術(shù)； ③ 采用容錯設(shè)計(jì)。

25、電磁兼容的意義：電氣或電子設(shè)備或系統(tǒng)能夠在規(guī)定的電磁環(huán)境下不因電磁干擾而降低工作性能，它們本身所發(fā)射的電磁能量不影響其他設(shè)備或系統(tǒng)的正常工作，從而達(dá)到互不干擾，在共同的電磁環(huán)境下一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。

26、電磁干擾的三要素和解決方法：

① 電磁干擾的三要素：干擾源、傳播途徑和電磁敏感設(shè)備。② 解決辦法：抑制干擾源產(chǎn)生的電磁干擾（濾波、屏蔽和接地）；切斷干擾的傳播途徑；提高敏感設(shè)備抗電磁干擾的能力（降低對干擾源的敏感度）。

27、電磁干擾的耦合途徑：

① 電容性耦合（又稱靜電耦合或電場耦合）

分布電容，電荷影響

② 電感性耦合（又稱電磁耦合或磁場耦合）

電感，磁鏈影響 ③ 共阻抗耦合

共用一個主回路或共用一根接地電流返回路徑 ④ 輻射耦合

高頻電流經(jīng)過導(dǎo)體時發(fā)射電磁波

28、電磁防干擾措施：

① 消除或抑制干擾源； ② 切斷電磁耦合途徑；

③ 降低裝置本身對電磁干擾的敏感度

29、變電站綜合自動化系統(tǒng)的調(diào)試的目的：檢驗(yàn)自動化裝置的功能、特性是否達(dá)到設(shè)計(jì)和有關(guān)規(guī)定的要求；以及與變電站二次回路的連接是否正確、是否達(dá)到有關(guān)規(guī)定或設(shè)計(jì)要求。30、一般性檢查的內(nèi)容：

① 箱體內(nèi)容的檢查； ② 插件外觀的檢查； ③ 端子排及背板檢查； ④ 壓板操作開關(guān)等檢查。

31、變電站綜合自動化系統(tǒng)的調(diào)試的內(nèi)容：

① 間隔層測控單元的檢查測試；

② 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件配置和參數(shù)組態(tài)； ③ 主要功能的檢查試驗(yàn)。

自動化裝置一般是由間隔層的控制單元，具有當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能的站控級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以及他們之間的通信網(wǎng)絡(luò)組成。

32、變電站綜合自動化系統(tǒng)調(diào)試前工作：

① 調(diào)試工作需要在同一組織協(xié)調(diào)下，有計(jì)劃有步驟地進(jìn)行，擬定調(diào)試方案，準(zhǔn)備好各種記錄表格；

② 調(diào)試人員認(rèn)真負(fù)責(zé)，如實(shí)、準(zhǔn)確、詳細(xì)記錄調(diào)試結(jié)果。

33、巡視內(nèi)容：巡檢周期一般為24h一次。

① 設(shè)備和各種信號燈的工況；

② 檢查異常狀況，及時報(bào)告異常信息； ③ 對設(shè)備進(jìn)行采樣值檢查和時鐘校對； ④ 檢查通信系統(tǒng)是否正常工作；

⑤ 檢查設(shè)備電源指示燈及工作電源是否正常； ⑥ 檢查設(shè)備的連接片切除手柄是否在正常位置； ⑦ 對UPS進(jìn)行自動切換檢查。

34、運(yùn)行維護(hù)基礎(chǔ)工作：

① 檢修管理制度； ② 備品備件管理制度；

③ 技術(shù)管理制度和技術(shù)資料管理制度； ④ 安全培訓(xùn)制度：事故分析、缺陷處理； ⑤ 技術(shù)培訓(xùn)制度；

⑥ 合理化建議與技術(shù)革新管理制度。

35、變電站日常運(yùn)行相關(guān)規(guī)定：

① 定期檢查三遙功能；

② 保證工作銜接方之間信息的正確和完整性； ③ 變電站一次設(shè)備變更，需經(jīng)過批準(zhǔn)的書面通知；

④ 監(jiān)控設(shè)備及其二次回路上的工作和操作需上級調(diào)度批準(zhǔn)； ⑤ 對測量儀器儀表按規(guī)定堅(jiān)定；

⑥ 對運(yùn)行設(shè)備、數(shù)據(jù)庫、軟件重大修改需進(jìn)行技術(shù)論證； ⑦ 與一次設(shè)備相關(guān)的自動化設(shè)備需與一次設(shè)備結(jié)合檢驗(yàn)； ⑧ 一次設(shè)備檢修時，應(yīng)將鄉(xiāng)音謠傳信號退出運(yùn)行； ⑨ 交接班應(yīng)對監(jiān)控系統(tǒng)全面檢查。

第四篇：變電站綜合自動化技術(shù)探討專題

變電站綜合自動化技術(shù)探討

【摘 要】計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，推動了電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)自動化技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動化技術(shù)也日趨完善。本文在深入分析我國變電站綜合自動化結(jié)構(gòu)模式及發(fā)展階段的基礎(chǔ)上，提出了其發(fā)展趨勢，以期推動我國變電站綜合自動化的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】變電站 綜合自動化 結(jié)構(gòu)模式 發(fā)展趨勢

變電站綜合自動化系統(tǒng)是一種以計(jì)算機(jī)為主、將變電站的一、二次設(shè)備（包括測量、信號、控制、保護(hù)、自動、遠(yuǎn)動等）經(jīng)過功能組合形成的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。變電站綜合自動化，是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。

一、變電站綜合自動化的結(jié)構(gòu)模式

變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式主要有集中式、集中分布式和分散分布式。

（一）集中式結(jié)構(gòu)

集中式一般采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)并擴(kuò)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(jìn)行計(jì)算和處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動控制等功能。集中式結(jié)構(gòu)也并非指只由一臺計(jì)算機(jī)完成保護(hù)、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控和與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計(jì)算機(jī)完成的，只是每臺微型計(jì)算機(jī)承擔(dān)的任務(wù)多些。例如監(jiān)控機(jī)要擔(dān)負(fù)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、斷路器操作、人機(jī)聯(lián)系等多項(xiàng)任務(wù)；擔(dān)負(fù)微機(jī)保護(hù)的計(jì)算，可能一臺微機(jī)要負(fù)責(zé)多回低壓線路的保護(hù)等。

（二）分布式結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計(jì)算機(jī)來完成。分布式模式一般按功能設(shè)計(jì)，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(yùn)算處理的瓶頸問題。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(shí)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(shí)時性。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其它模塊正常運(yùn)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。

（三）分布分散（層）式結(jié)構(gòu)

分布分散式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)從邏輯上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。

該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是按照變電站的元件，斷路器間隔進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(hù)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)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(shí)現(xiàn)了部分故障不相互影響，方便維護(hù)和擴(kuò)展，大量現(xiàn)場工作可一次性地在設(shè)備制造廠家完成。

二、我國變電站自動化發(fā)展階段

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(hù)、故障錄波、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)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：

第一階段：面向功能設(shè)計(jì)的集中式RTU加常規(guī)保護(hù)模式

80年代及以前，是以RTU為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)動裝置及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控為代表。該類系統(tǒng)實(shí)際上是在常規(guī)的繼電保護(hù)及二次接線的基礎(chǔ)上增設(shè)RTU裝置，功能主要為與遠(yuǎn)方調(diào)度通信實(shí)現(xiàn)“二遙”或“四遙”（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）；與繼電保護(hù)及安全自動裝置的聯(lián)結(jié)通過硬接點(diǎn)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。

第二階段：面向功能設(shè)計(jì)的分布式測控裝置加微機(jī)保護(hù)模式

第二階段始于90年代初期，單元式微機(jī)保護(hù)及按功能設(shè)計(jì)的分散式微機(jī)測控裝置得以廣泛應(yīng)用，保護(hù)與測控裝置相對獨(dú)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(jì)算機(jī)。特點(diǎn)是繼電保護(hù)（包括安全自動裝置）按功能劃分的測控裝置獨(dú)立運(yùn)行，應(yīng)用了現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過數(shù)據(jù)通信進(jìn)行信息交換。此系統(tǒng)電纜互聯(lián)仍較多，擴(kuò)展性功能不強(qiáng)。

第三階段：面向間隔、面向?qū)ο螅∣bject-Oriented）設(shè)計(jì)的分層分布式結(jié)構(gòu)模式

第三階段始于90年代中期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，采用按間隔為對象設(shè)計(jì)保護(hù)測控單元，采用分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，形成真正意義上的分層分布式自動化系統(tǒng)。目前國內(nèi)外主流廠家均采用了此類結(jié)構(gòu)模式。110kV以下電壓等級變電站，保護(hù)測控裝置要求一體化、110kV幾以上電壓等級保護(hù)測控大多按間隔分別設(shè)計(jì)，對超高壓變電站的規(guī)模比較大的系統(tǒng)，為減少中間環(huán)節(jié)，避免通信瓶頸，要求裝置直接上以太網(wǎng)與監(jiān)控后臺通信，甚至要求保護(hù)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立組網(wǎng)，由于采用了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)，系統(tǒng)配置靈活、擴(kuò)展方便。

三、變電站綜合自動化發(fā)展趨勢

（一）保護(hù)監(jiān)控一體化

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)中采用此方式也已是大勢所趨。它的好處是功能按一次單元集中化，利于穩(wěn)定的進(jìn)行信息采集以及對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行控制，極大地提高了性能效率比。其目前的缺點(diǎn)也是顯而易見的:此種裝置的運(yùn)行可靠性要求極高，否則任何形式的檢修維護(hù)都將迫使一次設(shè)備的停役?？煽啃浴⒎€(wěn)定性要求高，這也是目前110千伏及以上電壓等級還采用保護(hù)和監(jiān)控分離設(shè)置的原因之一。隨著技術(shù)的發(fā)展，冗余性、在線維護(hù)性設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，將使保護(hù)監(jiān)控一體化成為必然。

（二）人機(jī)操作界面接口統(tǒng)一化、運(yùn)行操作無線化

無人無建筑小室的變電站，變電運(yùn)行人員如果在就地查看設(shè)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(shè)備邊進(jìn)行操作控制，所有相關(guān)的量化數(shù)據(jù)將顯示在可視無線終端上。

（三）防誤閉鎖邏輯驗(yàn)證圖形化、規(guī)范化、離線模擬化

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(shè)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(shí)現(xiàn)。而一座變電站的建設(shè)都是通過幾次擴(kuò)建才達(dá)到終期規(guī)模，這就給每次防誤閉鎖邏輯的實(shí)際操作驗(yàn)證帶來難題，如何在不影響一次設(shè)備停役的情況下模擬出各種運(yùn)行狀態(tài)來驗(yàn)證其正反操作邏輯的正確性？圖形化、規(guī)范化的防誤閉邏輯驗(yàn)證模擬操作圖正是為解決這一難題而作，其嚴(yán)謹(jǐn)性是建立在監(jiān)控系統(tǒng)全站的實(shí)時數(shù)據(jù)庫之上的，使防誤閉鎖邏輯驗(yàn)證的離線模擬化成為可能。

（四）就地通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化

強(qiáng)大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設(shè)計(jì)（雙CPU、雙電源等），采用光纖總線等等，使現(xiàn)代化的綜合自動化變電站的各種智能設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)組成一個統(tǒng)一的、互相協(xié)調(diào)工作的整體。

（五）數(shù)據(jù)采集和一次設(shè)備一體化

除了常規(guī)的電流電壓、有功無功、開關(guān)狀態(tài)等信息采集外，對一些設(shè)備的在線狀態(tài)檢測量化值，如主變的油位、開關(guān)的氣體壓力等等，都將緊密結(jié)合一次設(shè)備的傳感器，直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)庫中。高技術(shù)的智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器的應(yīng)用，必將給數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)帶來全新的模式。

變電站綜合自動化系統(tǒng)是近10多年發(fā)展起來的多專業(yè)綜合技術(shù)，是變配電系統(tǒng)的一次革命。隨著中國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，社會對電力的需求與日俱增，各行各業(yè)對電力質(zhì)量的要求越來越高，各種智能技術(shù)的普遍應(yīng)用，使得變電站自動化管理和無人值守已是一種必然趨勢和必然選擇。對常規(guī)人工控制為主的傳統(tǒng)變電站，實(shí)施以微機(jī)監(jiān)控為主的綜合自動化系統(tǒng)建設(shè)，是新時期開創(chuàng)我國電力系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和全面提升電力自動化水平重大的舉措，對鞏固和加強(qiáng)電能在中國能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)和戰(zhàn)略地位，都具有十分迫切和深遠(yuǎn)意義。

參考文獻(xiàn)：

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第五篇：變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信技術(shù)

淺談變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信技術(shù)

【摘要】變電站綜合自動化功能的實(shí)現(xiàn)，離不開站內(nèi)工作可靠、靈活性好、易于擴(kuò)展的通信網(wǎng)絡(luò)，以來滿足各種信息的傳送要求。在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，通信網(wǎng)絡(luò)是一個重要的環(huán)節(jié)。本文對通信網(wǎng)絡(luò)的要求和組成、信息的傳輸和交換及通信的功能作了有詳細(xì)的介紹。

【Abstract】In the transformer substation synthesis automation function realizes cannot leave stands the communication network which is highly reliable and flexible, can be expanded.It fulfills demands of all types of data transmission.In transformer substation synthesis automated system, communication network is very important.The requirement and composition of network, transmission and commutation of data and function of communication network are introduced in detail.【關(guān)鍵字】變電站綜合自動化系統(tǒng)；信息傳輸；數(shù)據(jù)通信

【Key Word】transformer substation synthesis automated system information transmission data communication

引言

變電站綜合自動化系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是由多臺微機(jī)組成的分層分布式的控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控、繼電器保護(hù)、電能質(zhì)量自動控制系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)。在各個子系統(tǒng)中，往往又由多個智能模塊組成，例如微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)中，有變壓器保護(hù)、電容器保護(hù)和各種線路保護(hù)等。因此在綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部，必須通過內(nèi)部數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)內(nèi)部和各子系統(tǒng)間信息交換和實(shí)現(xiàn)信息共享，以減少變電站二次設(shè)備的重復(fù)配置和簡化各子系統(tǒng)間的互連，提高整體的安全性。[

2、5]

另一方面，變電站是電力系統(tǒng)中電能傳輸、交換、分配的重要環(huán)節(jié)，它集中了變壓器、開關(guān)、無功補(bǔ)償?shù)劝嘿F設(shè)備。因此，對變電站綜合自動化系統(tǒng)的可靠性、抗干擾能力、工作靈活性和可擴(kuò)展性的要求很高，尤其是無人值班變電站。綜合自動化系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的故障信息要及時上報(bào)控制中心，同時也要能接受和執(zhí)行控制中心下達(dá)的各種操作和調(diào)控命令。[2] 因此，變電站綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信包括兩方面的內(nèi)容：一是綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)或各種功能模塊間的信息交換；而是變電站與控制中心的通信。

一、變電站內(nèi)的信息傳輸[2、3、5]

現(xiàn)場的綜合自動化系統(tǒng)一般都是分層分布式結(jié)構(gòu)，傳輸?shù)男畔⒂幸韵聨追N：

（一）現(xiàn)場一次設(shè)備與間隔層間的信息傳輸

間隔層設(shè)備大多需從現(xiàn)場一次設(shè)備的電壓和電流互感器采集正常情況和事故情況下的電壓值和電流值，采集設(shè)備的狀態(tài)信息和故障診斷信息，這些信息主要是：斷路器、隔離開關(guān)位置、變壓器的分接頭位置、變壓器、互感器、避雷針的診斷信息以及斷路器操作信息。

（二）間隔層的信息交換

在一個間隔層內(nèi)部相關(guān)的功能模塊間，即繼電保護(hù)和控制、監(jiān)視、測量之間的數(shù)據(jù)交換。這類信息有如測量數(shù)據(jù)、斷路器狀態(tài)、器件的運(yùn)行狀態(tài)、同步采樣信息等。

同時，不同間隔層之間的數(shù)據(jù)交換有：主、后備繼電保護(hù)工作狀態(tài)、互鎖，相關(guān)保護(hù)動作閉鎖，電壓無功綜合控制裝置等信息。

（三）間隔層與變電站層的信息

1、測量及狀態(tài)信息。正常及事故情況下的測量值和計(jì)算值，斷路器、隔離開關(guān)、主變壓器分接開關(guān)位置、各間隔層運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)動作信息等。

2、操作信息。斷路器和隔離開關(guān)的分、合閘命令，主變壓器分接頭位置的調(diào)節(jié)，自動裝置的投入與退出等。

3、參數(shù)信息。微機(jī)保護(hù)和自動裝置的整定值等。

另外，變電站層的不同設(shè)備之間通信，根據(jù)各設(shè)備的任務(wù)和功能的特點(diǎn)，傳輸所需的測量信息、狀態(tài)信息和操作命令等。

二、綜合自動化系統(tǒng)與控制中心的通信[

2、3]

綜合自動化系統(tǒng)前置機(jī)或通信控制機(jī)具有執(zhí)行遠(yuǎn)動功能，能將變電站所測的模擬量、電能量、狀態(tài)信息和SOE等類信息傳送至控制中心，同時又能從上級調(diào)度接收數(shù)據(jù)和控制命令。變電站向控制中心傳送的信息稱為“上行信息”；控制中心向變電站傳送的信息稱為“下行信息”。這些信息主要包括遙測信息、遙信、遙控和遙調(diào)。

圖1

分布式綜合自動化系統(tǒng)通信框圖

為了保證與遠(yuǎn)方控制中心的通信，在常規(guī)遠(yuǎn)動“四遙”的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測距信號的遠(yuǎn)傳等，其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動系統(tǒng)。一般根據(jù)現(xiàn)場的要求，系統(tǒng)應(yīng)具有通信通道的備用及切換功能，保證通信的可靠性，同時應(yīng)具備多個調(diào)度中心不同方式的通信接口，且各通信接口及MODEM應(yīng)相互獨(dú)立。保護(hù)和故障錄波信息可采用獨(dú)立的通信與調(diào)度中心連接，通信規(guī)約應(yīng)滿足調(diào)度中心的要求，符合國標(biāo)和IEC標(biāo)準(zhǔn)。

三、變電站綜合自動化系統(tǒng)通信的要求

（一）變電站通信網(wǎng)絡(luò)的要求

由于變電站的特殊環(huán)境和綜合自動化系統(tǒng)的要求，其數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有以下要求：

1、快速的實(shí)時響應(yīng)能力。變電站綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)要及時地傳輸現(xiàn)場的實(shí)時運(yùn)行信息和操作控制信息。在電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送有嚴(yán)格的實(shí)時性指標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)必須很好地保證數(shù)據(jù)通信的實(shí)時性。[

2、5]

2、很高的可靠性。電力系統(tǒng)是連續(xù)運(yùn)行的，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)也必須是連續(xù)運(yùn)行的，通信網(wǎng)絡(luò)的故障和非正常工作會影響整個變電站綜合自動化系統(tǒng)的運(yùn)行，設(shè)計(jì)不合理的系統(tǒng)，嚴(yán)重時甚至?xí)斐稍O(shè)備和人身事故。因此，變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)必須具有很高的可靠性。[1、2、5]

3、很強(qiáng)的抗干擾能力。變電站是一個具有強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境，存在電源、雷擊、跳閘等強(qiáng)電磁干擾和地電位差干擾，通信環(huán)境惡劣，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)須注意采取相應(yīng)的措施消除這些干擾。[1、2、5]

4、分層式結(jié)構(gòu)。這是由整個系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu)決定的，也只有實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的分層，才能實(shí)現(xiàn)整個變電站綜合自動化系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的各層次又有其特殊應(yīng)用和性能要求因此每一層都要有合適的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。[1、2、5]

（二）信息傳輸響應(yīng)速度的要求[2]

不同類型和特性的信息要求傳送的時間差別很大，舉例說明：

1、經(jīng)常傳輸?shù)谋O(jiān)視信息。（1）監(jiān)視變電站的運(yùn)行狀態(tài)，需要傳送母線電壓、電流、有功功率、頻率等測量值，這類信息經(jīng)常傳輸，響應(yīng)時間需滿足SCADA的要求，一般不宜大于1~2s。（2）計(jì)量用的信息如有功電能量，傳送的時間間隔較長，傳送的優(yōu)先級可降低。（3）刷新變電站數(shù)據(jù)庫所需的信息可以采用定時召喚方式。

2、突發(fā)事件產(chǎn)生的信息。（1）系統(tǒng)發(fā)生事故的信息要求傳輸時延最小，優(yōu)先級最高。（2）正常操作的狀態(tài)變化信息要求立即傳輸，傳輸響應(yīng)時間要小。（3）故障下，繼電保護(hù)動作的狀態(tài)信息和時間順序記錄，不需立即傳送，故障處理完后再傳送。

（三）各層次之間和每層內(nèi)部傳輸信息時間的要求[2]

1、設(shè)備層和間隔層，1~100ms。

2、間隔層內(nèi)各個模塊間，1~100ms。

3、間隔層的各個單元之間，1~100ms。

4、間隔層和變電站層之間，10~1000ms。

5、變電站層的各個設(shè)備之間，≥1000ms。

6、變電站和控制中心之間，≥1000ms。

四、變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信功能

變電站綜合自動化系統(tǒng)由微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)、自動裝置子系統(tǒng)及微機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)組成，其通信功能可以從以下三個方面了解。

（一）微機(jī)保護(hù)的通信功能[3]

微機(jī)保護(hù)的通信功能除與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信外，還包括通過監(jiān)控系統(tǒng)與控制中心的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。

1、接受監(jiān)控系統(tǒng)查詢。

2、向監(jiān)控系統(tǒng)傳送事件報(bào)告，具有遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)功能，失電后這些信息還能保留。

3、向監(jiān)控系統(tǒng)傳送自檢報(bào)告，包括裝置內(nèi)部自檢及對輸入信號的檢查。

4、校對時鐘，與監(jiān)控系統(tǒng)對時，修改時鐘。

5、修改保護(hù)定值。

6、接受調(diào)度或監(jiān)控系統(tǒng)值班人員投退保護(hù)命令。

7、保護(hù)信號的遠(yuǎn)方復(fù)歸功能。

8、實(shí)時向監(jiān)控系統(tǒng)傳送保護(hù)主要狀態(tài)。

（二）自動裝置的通信功能[

3、4]

目前微機(jī)保護(hù)裝置以綜合了原自動裝置的重合閘、自動按頻率減負(fù)荷等自動功能，其通信指：接地選線裝置、備用電源自投、電壓和無功自動綜合控制與監(jiān)控系統(tǒng)的通信。

1、小電流接地系統(tǒng)接地選線裝置的通信內(nèi)容。母線和接地線路，母線TV諧振信息接

2、時間，開口三角形電壓值等。

3、備用電源自投裝置的通信功能。與微機(jī)保護(hù)通信功能類似。

4、電壓合無功調(diào)節(jié)控制通信功能。除具有與微機(jī)保護(hù)類似的通信功能外，電壓和無功調(diào)節(jié)還具有接收調(diào)度控制命令的功能。調(diào)度中心給定電壓和無功曲線時，切換為變電站監(jiān)控后臺機(jī)自動就地控制。

（三）微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信功能[

3、4]

1、具有擴(kuò)展遠(yuǎn)動RTU功能

傳統(tǒng)變電站的遠(yuǎn)動RTU功能是指遙控、遙測、遙信、遙調(diào)的“四遙”功能。在綜合自動化的變電站中，大大擴(kuò)展了傳統(tǒng)變電站遠(yuǎn)動RTU功能的應(yīng)用領(lǐng)域，主要是對保護(hù)及其他智能系統(tǒng)的遠(yuǎn)動功能。此外，還包括變電站其他信息的監(jiān)視和控制功能，如溫度、壓力、消防、直流系統(tǒng)等，幾乎整個變電站的所有信息均通過網(wǎng)絡(luò)通信傳送至調(diào)度中心，相應(yīng)地調(diào)度中心下傳的信息也增加了許多。

2、具有與系統(tǒng)通信的功能

變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與系統(tǒng)的通信具備兩條獨(dú)立的同通信通道。一條是常規(guī)的電力載波通道，一條是數(shù)字微波通信或光纖通信信道。

結(jié)束語

當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，已改變了傳統(tǒng)二次設(shè)備的模式，在簡化系統(tǒng)、信息共享、減少電纜、減少占地面積、降低造價等方面已改變了變電站運(yùn)行的面貌。雖然國內(nèi)的變電站綜合自動化技術(shù)還不夠成熟，在某些方面還存在著不足，但隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，變電站綜合自動化技術(shù)水平的提高將會注入了新的活力，變電站綜合自動化技術(shù)將朝著網(wǎng)絡(luò)化、綜合智能化、多媒體化的方向發(fā)展。

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