第一篇：淺析變電站綜合自動化系統(tǒng)概要

淺析變電站綜合自動化系統(tǒng)

摘 要：本文簡要介紹了變電站綜合自動化系統(tǒng)的重要性和發(fā)展趨勢，提出了變電站綜合自動化基本概念，并對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通訊方式和能實現(xiàn)的基本功能及變電站自動化的發(fā)展前景進行分析

關(guān)鍵詞：變電站綜合 自動化系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 功能

一、概述

電網(wǎng)是一個不可分割的整體，對整個電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息進行綜合利用，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。變電站綜合自動化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，一方面綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢。另一方面，保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監(jiān)視和控制管理等更強健的功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前從國內(nèi)、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結(jié)構(gòu)：

１．分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計算機單功能設(shè)備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)分布式處理。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，局部故障不影響其他模塊正常運行。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。分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)自問世以來，顯示出強大的生命力。目前，還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。

２．集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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。由前置機完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護、控制及監(jiān)測等功能，后臺機完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式，這種結(jié)構(gòu)有以下不足：

（1）前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統(tǒng)的可靠性，若前置機故障，將失去當?shù)丶斑h方的所有信息及功能。

（2）軟件復雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。

（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，工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。

３．分層分布式結(jié)構(gòu)

按變電站的控制層次和對象設(shè)置全站控制級——變電站層(站級測控單元)和就地單元控制級——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。

這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點：

（1）可靠性提高，任一部分設(shè)備故障只影響局部，即將“危險”分散，當站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)故障，只影響到監(jiān)控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續(xù)運行；段級的任一智能單元損壞不應導致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡(luò)。

（2）可擴展性和開放性較高，利于工程的設(shè)計及應用。

（3）站內(nèi)二次設(shè)備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護。

三、常見通訊方式

目前國內(nèi)常采用以太網(wǎng)通訊方式，在以太網(wǎng)出現(xiàn)之前，無論RS-232C、EIA-422/485都無法避免通信系統(tǒng)繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷?，F(xiàn)場總線的應用部分地緩解了便電站自動化系統(tǒng)對通信的需求，但在系統(tǒng)容量較大時依然顯得捉襟見肘，以太網(wǎng)的應用，使通訊問題迎刃而解。常見的通訊方式有：

1）雙以太網(wǎng)、雙監(jiān)控機模式，主要是用于220-500kV變，在實現(xiàn)上可以是雙控機+雙服務器方式，支撐光/電以太網(wǎng)。

2）單以太網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機模式。

3）雙LON網(wǎng)，雙監(jiān)控機模式。

4）單LON網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機模式。

四、變電站自動化系統(tǒng)應能實現(xiàn)的功能

１.微機保護：是對站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能： １）故障記錄消費性的社會豐富了空間的內(nèi)涵,使空間的定義擴展為人工的、精神的、心理的和虛擬的旅游空間。這些差異性體驗不僅表現(xiàn)在實體空間中旅行,也可以通過閱讀、幻想、想象甚至做夢來實現(xiàn)。而網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的巨大發(fā)展創(chuàng)造了一種可以通過數(shù)字高速公路和聊天室進行的旅游體驗。這種發(fā)展趨勢促使我們重新思考旅行的理由。旅行的傳統(tǒng)理由是對工作壓力和居住地的逃避,即所謂的推力因素,另外包括個人價值的實現(xiàn)、追求良知與個人目標之間的和諧完美。最新調(diào)查表明,假期旅游不再簡單歸為一個原因,而是要考慮多個標準,包括個人在社會等級中的身份,在家庭、政治和社會環(huán)境中的地位,特別是對出外旅行的需求。進一步來說,個體在人生不同階段有許多不同的旅行動機,而這些動機不斷變化、重疊、組合等等。遺憾的是,最近有關(guān)當代旅行動機的研究還不完善,大多解釋模棱兩可,泛泛而論,很少出現(xiàn)用實證案例檢驗的關(guān)于旅游消費和模式的周密理論[1 ]。4 德語國家休閑與旅游地理的發(fā)展前景 那么,德語國家休閑與旅游地理的發(fā)展前景是什么呢? 雖然自波塞爾以來取得了很大進展,但仍有很大的發(fā)展余地,特別是有關(guān)現(xiàn)代休閑和旅游的生產(chǎn)和消費模式的理論方面。同時,在大學機構(gòu)和學術(shù)研究中,應用性研究和實踐還將在近期主宰著學科的方向。在規(guī)劃和市場領(lǐng)域，通過提供詳細的規(guī)劃和切實可行的方案,地理學得到了社會的認可。地理系的學生具有多項綜合技能和知識,尤其是在區(qū)域開發(fā)和規(guī)劃方面,在旅游和休閑發(fā)展中對經(jīng)濟、社會、生態(tài)和文化的內(nèi)涵進行協(xié)同性的評估,并很好地對景觀潛力進行開發(fā)和管理。作為一門社會應用科學,地理學必須著眼于將培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展作為全球性思考和地方化行動的主要精神。所以,地理學家有責任倡導一種基于景觀和環(huán)境潛力而發(fā)展起來的可持續(xù)旅游活動。從這個意義上來說,旅游越來越成為對資源和質(zhì)量管理的戰(zhàn)略定位的同義詞。但學者的研究必須與實踐者保持一定的距離。只有保持獨立和自信才能具有公正的評判,也只有不迎合潛在投資商的喜好才可能得出客觀的結(jié)論。瑞士的旅游理論為未來休閑和旅游地理學研究方法提供了有益參考。其主流觀點認為,主要有4個領(lǐng)域影響旅游業(yè)的發(fā)展:社會價值、環(huán)境和資源、經(jīng)濟、政府及其相聯(lián)系的提供保護和管理作用的政策;而面臨的挑戰(zhàn)則是將研究專業(yè)問題的各個領(lǐng)域融合在一起[2 ]。為了實現(xiàn)跨學科研究所需要的多功能和整體觀,就必須建立一個有效的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。憑借其整體的研究方法,地理學更有能力勝任這個角色,將不同的模塊結(jié)合在一起形成旅游學研究的整體和系統(tǒng)。耐人尋味的是,旅游與休閑地理學的這個發(fā)展趨勢又得回到波塞爾的觀點上來,即從旅游 和休閑的有效整體來研究問題。5 結(jié)語 不論是真實的還是虛擬的,德語國家休閑與旅游地理研究的主要目的始終定位于空間和人類行為的關(guān)系。在過去70 年中,這些關(guān)系的內(nèi)涵不斷發(fā)生變化。地理學從起初對看得見的空間進行解讀到現(xiàn)在對抽象空間如行為空間、感知空間甚至虛擬空間的休閑和旅游的現(xiàn)象進行研究。從對作為生存基本需要的休閑進行簡單討論到對根植于社會和經(jīng)濟重構(gòu)之中的動機、價值體系、心理體驗以及決策者的變化進行研究。自從波塞爾在20 世紀30 年代的開創(chuàng)性研究以來,休閑與旅游地理學極大地充實了德語國家地理學的發(fā)展和旅游的管理實踐?？傮w上,休閑和旅游地理學研究經(jīng)歷了3 個階段:第一階段是以波塞爾為代表的,以廣闊的視覺和整體的區(qū)域觀來研究旅游和休閑;第二階段是代表社會和文化地理學觀點的慕尼黑學派,將人、行為及其結(jié)果突出到最重要的位置;最新的這個階段,是基于對現(xiàn)代旅游和休閑生產(chǎn)、消費及后果更深層次的理解,并尋找更有力和應用性更強的解決方案。每一個階段都代表了20 世紀特定時期地理學發(fā)展的時代精神(Zeitgeist)。盡管研究重點不同,但在休閑與旅游研究中始終貫穿著地理學歷史的共同特征。德語國家的地理學主要集中在對區(qū)域、景觀和空間的研究;其次是通過綜合分析體現(xiàn)其整體觀和多功能觀點[17 ]。沒有綜合分析,就不會形成整體和系統(tǒng)的觀點,這些是理解現(xiàn)代世界休閑與旅游發(fā)展以及由此引起的經(jīng)濟的、生態(tài)的、文化的和社會后果之間微妙關(guān)系的必要前提[2 ]。[參 考 文 獻] [ 1 ] Becker C et al.(Eds).Geographie der Freizeit und des Tourismus [M].Muenchen and Wien : Oldenburg ,2003.[ 2 ] Kreisel W.Geography of leisure and tourism research in the German-speaking world : Three Pillars to Progress [J ].Tourism Geographies ,2004 ,Vol.6.No.2 , 163190.[ 4 ] Christaller W.Beitraege zu einer Geographie des Fremdenverkehr [J ].Erdkunde , 1955 ,9 , 1107.[ 6 ] Boeventer E V.Geographie der Freizeit und des Tourismus [M].Muenchen and Wien , 1998.[ 7 ] Benthien B.Geographie der Erholung und des Tourismus [M].Gotha :Klett-Perthes ,1997.16.[ 9 ] Benno Werlen : Landschaft , Raum und Gesellschaft : Entstehungs-und Entwicklungsgeschichte wissenschaftlicher Sozialgeographie [ J ].Geographische Rundschau ,Jahrgang 47 , Sept.1995 , S.51312.[11 ] Romeiss2Stracke F.Tourismus2gegen den Strick gebuerstetPEssays [J ].Reihe Tourismuswissenschaftliche Manuskripte ,1998 ,vol.2.[12 ] Jungk , R.Wieviel Touristen pro Hektar Strand ? Pladoyer fuer sanftes Reisen[J ].GEO , 1980 ,10 , 154-156.[13 ] Oesterreichischer Gemeindebund(Ed.)Tourismus , Landschaft ,Umwelt.Ein Leitfaden zur Erhaltung des Erholungs-und Erlebniswertes der touristischen Landschaft [M].Wien ,1989.[14 ] Seiler B.Kennziffern einer harmonisierten touristischen Entwicklung.Sanfter Tourismus in Zahlen [ J ].Berner Studien zu Freizeit und Tourismus ,1989 , 24.[15 ] Bath W E.Naturschutz : Das Machbare.Praktischer Umwelt2undNaturschutz fuer alle.Ein Ratgeber [M].2nd , Hamburg : Parey ,1995.[16 ] Ziegenspeck J.Erlebnispaedagogik2Entwicklungen

第二篇：變電站綜合自動化系統(tǒng)教案

第七章

變電站綜合自動化系統(tǒng)

第一節(jié)

變電站綜合自動化系統(tǒng)概述

1)因此，變電站綜合自動化是自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應用。

2)只有通過變電站自動化系統(tǒng)才能向電力系統(tǒng)的調(diào)度中心提供完整和可靠的信息，調(diào)度中心才能了解和掌握電力系統(tǒng)實時的運行狀態(tài)。同時，調(diào)度中心對電力系統(tǒng)要下發(fā)各種遠方控制命令，這些命令只有通過變電站的自動化裝置才能最終完成。也可以說沒有一個完整、先進、可靠的基礎(chǔ)自動化就不可能實現(xiàn)一個高水平的電網(wǎng)調(diào)度自動化。

3)變電站綜合自動化系統(tǒng)是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置）等經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計。

4)微機保護代替常規(guī)的繼電保護屏，改變了常規(guī)繼電保護裝置不能與外界通信的缺陷。

5)變電站綜合自動化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷功能，可方便的監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運行，取代了常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表、常規(guī)控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠動屏。6)變電站綜合自動化系統(tǒng)具有功能自動化、結(jié)構(gòu)微機化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化等特征。

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7)它的應用為變電所無人值班提供了強有力的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控支持。8)其主要功能為：①對變電所所管轄的配電網(wǎng)實行監(jiān)視和自動操作，如通過投切配電網(wǎng)中的聯(lián)絡(luò)開關(guān)和分段開關(guān)，切除故障或者調(diào)整功率分布。②在系統(tǒng)頻率下降時，切除負荷，或在電壓變動時自動投切電容器或者調(diào)節(jié)變壓器的分接頭，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電壓和無功，提高供電質(zhì)量。③通過對負荷的直接控制來調(diào)節(jié)負荷曲線和保持電能的供需平衡。

9)傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)和變電站綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)越性體現(xiàn)：

1、傳統(tǒng)的變電站大多數(shù)采用常規(guī)設(shè)備。尤其是二次設(shè)備中的繼電保護和自動裝置、遠動裝置等，采用了電磁式或是晶體管形式，因此結(jié)構(gòu)復雜、可靠性不高，本身沒有故障自檢功能，因此不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)高可靠性的要求。

2、調(diào)節(jié)電壓。電能質(zhì)量逐漸的引起人們的關(guān)注，但是傳統(tǒng)的變電站，大多數(shù)都不具備調(diào)節(jié)電壓的手段，至于諧波污染造成的危害，還沒有引起足夠重視，更沒有采取足夠的措施，且缺乏科學的電能質(zhì)量考核辦法，不能滿足目前發(fā)展的電力市場需求。

3、占地面積。傳統(tǒng)的變電站和和二次設(shè)備大多采用電磁式和晶體管式，體積大、笨重，因此主控制室、繼電保護室占地面積大，增大了征地投資。實現(xiàn)變電站綜合自動化就會減少占地面積，對國家目前和長遠利益是很有意義的。

4、“四遙”信息。傳統(tǒng)的變電站不能滿足向調(diào)度中心及時提供運行參數(shù)的要求，于是就不能適應電力系統(tǒng)快速計算和實時控制的要求。綜合自動化系統(tǒng)能夠和上級的調(diào)度中心實現(xiàn)信息共享，可以將現(xiàn)場的“四遙”信息及時準確地傳遞到

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調(diào)度中心。因此，可以提高電力系統(tǒng)的運行和管理水平。

第二節(jié)

變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能

變電站綜合自動化系統(tǒng)是多專業(yè)性的綜合技術(shù)，它以微型計算機為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了電站傳統(tǒng)的繼電保護、控制方式、測量手段、通信和管理模式的全面技術(shù)改造。國際大電網(wǎng)會議WG34.03工作組在研究變電站時，分析了變電站自動化需完成的功能大概有63種，歸納起來可以分為以下幾個功能組：①控制、監(jiān)視功能；②自動控制功能；③測量表計功能；④繼電保護功能；⑥與繼電保護有關(guān)功能；⑥接口功能；⑦系統(tǒng)功能。

結(jié)合這五個不同的功能組，我們將系統(tǒng)自動化的基本功能體現(xiàn)在下面的五個子系統(tǒng)中。

一、監(jiān)控子功能

變電站的監(jiān)控子功能可以分為以下兩個部分。

上位機的監(jiān)視和控制功能以及下位機的監(jiān)視和控制功能。下位機的監(jiān)控功能主要包括電能量、母線電壓和電流U、I和開關(guān)量的采集、故障錄波等功能。上位機主要包含有人機界面和人機對話的功能，通信聯(lián)絡(luò)功能。

（一）數(shù)據(jù)采集

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。變電站需采集的模擬量有：各段母線的電壓、線路電壓、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，電容器的-162-

電流、無功功率，饋線電流、電壓、功率以及頻率、相位、功率因數(shù)等。此外，模擬量還有主變壓器的油溫，直流電源電壓、站用變壓器電壓等。

（2）開關(guān)量的采集。變電站的開關(guān)量有：斷路器的狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置、同期檢測狀態(tài)。繼電保護動作信號、運行告警信號等這些信號都以開關(guān)量的形式，通過光電隔離電路輸入到計算機。對于斷路器的狀態(tài)，我們通常采用中斷輸入方式和快速掃描方式，以保證對斷路器變位的采樣分辨率能在5ms之內(nèi)。對于給定開關(guān)狀態(tài)和分接頭位置等開關(guān)信號，可以用定期查詢的方式讀取。

（3）電能計量。電能計量即指對電能量（包括有功電能和無功電能）的采集。對電能的采集可以采用不同的方式。一種就是根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的各種不同的數(shù)據(jù)通過軟件的方法進行不同的計算，得出有功電能和無功電能。這種方法不需要進行硬件的投資，但是作為實際的電能計費的方式，還不為大家所接受。另外的方法就是采用微機型電能計量儀表。這種儀表采用單片機和集成電路構(gòu)成，通過采樣數(shù)據(jù)進行有功電能和無功電能的計算。因為這種裝置是專門為電能計算設(shè)計的，因此，可以保證計量的準確度。這種微機型的電能計量儀表是今后電能計量的發(fā)展方向。

（二）事件順序記錄（SOE）

事件順序記錄SOE（Sequence of Events）包括斷路器合閘記錄、保護動作順序記錄。微機保護或監(jiān)控系統(tǒng)采集環(huán)節(jié)必須有足夠的內(nèi)存，能存放足夠數(shù)量或足夠廠時間的時間順序記錄，確保當后臺監(jiān)控系統(tǒng)或遠方幾種控制主站通信中斷

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時，不會丟失事件的信息，并記錄事件發(fā)生的時間（應該精確到毫秒級）。

（三）故障記錄、故障錄波和測距

（1）故障錄波與測距。110KV及以上的重要輸電線路距離廠、發(fā)生故障的影響大。必須盡快查找故障點，以縮短修復時間，盡快恢復供電，減小損失。設(shè)置故障錄波和各種測距是解決此問題的最好途徑。變電站的故障錄波和測距可采用兩種方法實現(xiàn)，一是由微機保護裝置兼作故障記錄和測距，在將記錄和測距結(jié)果送監(jiān)控機存儲和打印輸出或是直接送調(diào)度主站，這種方法可節(jié)約投資，減小硬件投資，但故障記錄的數(shù)量有限；另外的方法就是采用專門的微機故障錄波器，并且故障錄波器應具有串行通信功能，可以與監(jiān)視系統(tǒng)通信。

（2）故障記錄。35 KV、10 KV、6 KV的配電線路很少專門設(shè)置故障錄波器，為了分析故障的方便，可以設(shè)置簡單故障記錄功能。

故障記錄功能是記錄繼電保護動作前后與故障有關(guān)的電流量和母線電壓，故障記錄量的選擇可以按照以下的原則：

對于大量中、低壓變電站，沒有配備專門的故障錄波裝置，而10KV出線數(shù)量大、故障率高，在監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置了故障記錄功能，對分析和掌握情況、判斷保護動作是否正確很有益處。

（四）操作控制功能

無論是無人值班還是少人值班變電站，操作人員都可以通過CRT屏幕對斷路器和隔離開關(guān)（如果允許電動操作的話）進行分、合操作，對變壓器分接頭開關(guān)位置進行調(diào)節(jié)控制，對電容器進行投切控制，同時要能接受遙控操作命令，進行-164-

遠方操作；為防止計算機系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備，在設(shè)計時，應保留人工直接跳閘、合閘的手段。

斷路器應該有閉鎖功能，操作閉鎖應包括以下內(nèi)容：（1）斷路器操作時，應閉鎖自動重合閘裝置。

（2）當?shù)剡M行操作和遠方控制操作要互相閉鎖，保證只有一處操作，以免相互干擾。

（3）根據(jù)實時信息，自動實現(xiàn)斷路器與隔離開關(guān)間的閉鎖操作。

（4）無論當?shù)夭僮骰蜻h方操作，都應有防誤操作的閉鎖措施，即要收到反校驗信號，才執(zhí)行下一項；必須有對象校核、操作性質(zhì)校核和命令執(zhí)行三步，以保證操作的正確性。

（五）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、電壓、主變壓器溫度、頻率等量，要不斷進行越限監(jiān)視，如果發(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，自動控制裝置工作是否正常等。

（六）人機聯(lián)系功能

（1）CRT顯示器、鼠標和鍵盤。變電站采用微機監(jiān)控之后，無論是有人值班還是無人值班的變電站，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，通過操作鼠標和鍵盤，就可對全站的運行工況和運行參數(shù)一目了然，可對全站的斷路器和隔離開關(guān)等進行分、合操作，徹底改變了傳統(tǒng)依靠指針式儀

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表和依靠模擬屏或操作屏手段的操作方式。

變電站中的這種顯示是和變電站綜合自動化系統(tǒng)的具體功能緊密相連的。CRT的顯示內(nèi)容是變電站中前臺機監(jiān)視、控制和測量等具體功能的人性化體現(xiàn)。在這些可以顯示的內(nèi)容中，包括現(xiàn)場采集的各種數(shù)據(jù)和經(jīng)過后臺計算機計算得到的數(shù)據(jù)：U、I、P、Q、cos?、有功電能、無功電能以及主變壓器溫度T、系統(tǒng)頻率f等，都可以在計算機的屏幕上實時顯示。同時，在潮流等運行參數(shù)的顯示畫面上，應顯示出日期和時間。對變電站主接線圖中的斷路器和隔離開關(guān)的位置要與實際狀態(tài)相適應。進行對斷路器或隔離開關(guān)的操作時，在CRT的顯示上，對要操作的對象應有明顯的標記（如閃爍、顏色改變等措施）。各項操作都有漢字提示。

另外，變電站投入運行之后，隨著送電量的改變，保護整定值、越限值等都需要修改，甚至由于負荷的增加，都需要更換原有的設(shè)備，例如更換TA的變化。因此在人機聯(lián)系中，應該有良好的人機界面，以供變電站的操作人員對變電站的設(shè)備進行參數(shù)設(shè)定。

特別需要強調(diào)的是，針對無人值班變電站必須設(shè)置有必要的人機聯(lián)系功能，在操作人員進行設(shè)備巡視和檢修時，可以通過液晶顯示器和七段顯示器或者CRT顯示器和便攜式機到站內(nèi)進行操作。

（七）后臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計和打印功能

監(jiān)控系統(tǒng)除了完成上述的各項功能外，數(shù)據(jù)處理和記錄也是很重要的環(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，為滿足繼電保護專業(yè)和變-166-

電站管理的需要，必須進行一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其內(nèi)容包括：主變和輸電線路有功和無功功率每天的最大和最小值以及相應的時間；母線電壓每天記錄的最高值和最低值以及相應的時間；計算受配電電能平衡率；統(tǒng)計斷路器動作次數(shù)；斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累積時間；控制操作和修改整定值記錄等。

對數(shù)據(jù)的記錄之后，就可以通過系統(tǒng)的打印機進行數(shù)據(jù)打印，以供變電站管理和歷史存檔。對于無人職守的系統(tǒng)變電站，可以不配備打印機，不設(shè)當?shù)卮蛴」δ?，各變電站的運行報表集中在控制中心打印輸出。

二、微機保護子系統(tǒng)

為保證電力系統(tǒng)運行的安全可靠，微機保護通常獨立于監(jiān)控系統(tǒng)，專門負責系統(tǒng)運行過程中的故障檢測和處理，故要求微機保護具有安全、可靠、準確、快速等性能。低壓配電所的繼電保護比較簡單，有主變瓦斯/差動保護、電流速斷保護、低壓閉鎖過電壓過電流保護等。在低壓配電所中通常被設(shè)置為一個獨立的單元。微機保護在我國已經(jīng)投入運行10多年的歷史，并且越來越受到繼電保護人員和運行人員的普遍歡迎。對微機保護的原理和功能實現(xiàn)不作介紹。

三、無功／電壓控制功能

變電站綜合自動化系統(tǒng)能夠必須具有保證安全可靠供電和提高電能質(zhì)量的自動控制功能。電壓和頻率是電能質(zhì)量的重要指標，因此電壓、無功綜合控制也是變電站綜合自動化的一個重要組成部分。造成電壓下降的主要原因是系統(tǒng)中的無功功率不足和無功功率分布不合理。所以，在變電站內(nèi)，應該接有有載調(diào)壓變壓器和控制無功分布的電容器。

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變電站內(nèi)的有載調(diào)壓變壓器和無功補償裝置雖然都能對系統(tǒng)的無功和電壓起到調(diào)節(jié)作用，但是，兩種調(diào)節(jié)方式的作用是不相同的。有載調(diào)壓變壓器可以載帶有負荷的情況下，切換分接頭位置，從而改變變壓器的變比，起到調(diào)節(jié)電壓和降低損耗的作用?？刂茻o功補償電容器的投切，可以改變網(wǎng)絡(luò)中無功功率的分布，改變功率因數(shù)，減少網(wǎng)絡(luò)損耗和電壓損耗，改善用戶的電壓質(zhì)量。在系統(tǒng)的無功功率嚴重不足的情況下，單純的調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器的抽頭，使電網(wǎng)的電壓水平較高，反而使得該地區(qū)的無功功率不足，導致惡性循環(huán)。因此，在系統(tǒng)無功缺乏的情況下，必須調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無功功率?？傊谶M行無功和電壓的控制時，必須將調(diào)分接頭和電容器的投切兩者結(jié)合起來，進行合理的調(diào)控。才能起到改變電壓水平，又降低網(wǎng)絡(luò)損耗的效果。

電力系統(tǒng)中，電壓和無功的調(diào)控對電網(wǎng)的輸電能力、安全穩(wěn)定運行水平和降低電能損耗有著極大影響。因此，要對電壓和無功功率進行綜合調(diào)控，保證實現(xiàn)電力部門和用戶在內(nèi)的總體運行技術(shù)指標和經(jīng)濟指標達到最佳。其具體的調(diào)控目標是：

1、維持供電電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)。

2、保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和適當?shù)臒o功平衡。

3、保證在電壓合格的前提下使電能損耗最小。

四、低頻減載功能

電力系統(tǒng)的頻率是電能質(zhì)量最重要的指標之一。在系統(tǒng)正常運行時必須維持電網(wǎng)的頻率在50Hz±（0.1～0.2）Hz的范圍內(nèi)。系統(tǒng)頻率不論是偏大還是偏小，-168-

對大量的用電設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)備都是十分不利的。因此，在變電站內(nèi)部，裝設(shè)低頻減載系統(tǒng)。低頻減載系統(tǒng)的主要任務是，在系統(tǒng)發(fā)生故障，有功功率嚴重缺額時，需要切除部分負荷時，應盡可能作到有次序、有計劃的切除負荷，并保證所切除的負荷數(shù)量必須合適，以盡量減少切除負荷后所造成的經(jīng)濟損失。

目前，較為常用的兩種方法是：

（1）采用專門的低頻減載裝置實現(xiàn)。這種低頻減載裝置的控制方式在前面的章節(jié)里面已經(jīng)做過介紹。采用不同的低頻減載輪來實現(xiàn)低頻減載功能。

（2）把低頻減載的負荷控制分散裝設(shè)在每回線路的保護裝置中?，F(xiàn)在微機保護幾乎都是面向?qū)ο笤O(shè)置的，每回線路都有一套自己的保護設(shè)備。在線路保護裝置中，增加一個測量頻率的環(huán)節(jié)，就可以實現(xiàn)低頻減載的控制功能了。其對每回線路輪次的安排原則同上所述。只要將第n 輪動作的頻率和延時定值事前在某回路的保護裝置中安排好，則該回路便屬于第 n 輪切除的負荷。

五、備用電源自投控制

隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，科學技術(shù)的不斷提高及家用電器迅速走向千家萬戶，用戶對供電質(zhì)量和供電可靠性的要求日益提高。備用電源自投是保證配電系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要措施。因此，備用電源自投已經(jīng)成為變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能之一。

備用電源自投裝置的任務是，當電力系統(tǒng)故障或者因為其他的原因使工作電源被斷開后，能迅速將備用電源或備用設(shè)備自動投入工作，使原來的工作電源被斷開的用戶能迅速恢復供電的一種自動控制裝置。

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一般來講，變電站的備用電源自投有兩種形式：明備用和暗備用。

第三節(jié)

變電站的基本結(jié)構(gòu)

一、變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本要求

為了達到變電站綜合自動化的總目標，自動化系統(tǒng)應該滿足以下要求：（1）變電站綜合自動化系統(tǒng)應能全面代替常規(guī)的二次設(shè)備。綜合自動化系統(tǒng)應集變電站的繼電保護、測量、監(jiān)視、運行控制和通信于一個分級分布式的系統(tǒng)中，此系統(tǒng)由微機保護子系統(tǒng)、測量子系統(tǒng)、各種控制子系統(tǒng)組成。這些系統(tǒng)能代替常規(guī)的機電保護、儀表、中央信號、模擬屏、控制屏和運行控制裝置。

（2）變電站微機保護的軟件和硬件設(shè)置既要和監(jiān)控系統(tǒng)相對獨立，又要相互協(xié)調(diào)。微機保護是綜合自動化系統(tǒng)中較為重要的環(huán)節(jié)，因此軟件和硬件的配置要相對獨立，即在系統(tǒng)運行中，繼電保護的動作、行為僅和保護裝置有關(guān)，不依賴監(jiān)控系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)，保證綜合自動化系統(tǒng)中，任何其他的環(huán)節(jié)故障只是影響局部功能的實現(xiàn)，不影響保護子系統(tǒng)的正常工作。但和監(jiān)控系統(tǒng)要保持緊密的通信聯(lián)系。

（3）微機保護裝置應具有串行接口或現(xiàn)場總線接口，向計算機監(jiān)控系統(tǒng)或RTU提供保護動作信息或保護定值等信息。

（4）變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能和配置，應該滿足無人值班變電站的要求。系統(tǒng)中無人值班變電站的實施和推廣是一個必然的趨勢，是電網(wǎng)調(diào)度管理的發(fā)展方向。傳統(tǒng)的四遙裝置不能滿足現(xiàn)代化電網(wǎng)調(diào)度、管理的要求。因此，變電-170-

站綜合自動化系統(tǒng)不管從硬件或軟件方面考慮，都必須具備和上級調(diào)度通信的能力，必須具有RTU的全部功能，以滿足和促進變電站無人值班的實施。

（5）要有可靠、先進的通信網(wǎng)絡(luò)和合理的通信協(xié)議。

（6）必須保證綜合自動化系統(tǒng)具有較高的可靠性和較強的抗干擾能力。在考慮總體結(jié)構(gòu)時，要主、次分明，對關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，要有一定的冗余。綜合自動化系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)要相對獨立，一旦系統(tǒng)中某個部分出現(xiàn)故障，應盡量縮小故障影響的范圍并能盡量盡快修復故障。為此，各子系統(tǒng)應具有獨立的故障診斷、自修復功能，任何一個部分發(fā)生了故障，應通知監(jiān)控主機發(fā)出告警信號，并能迅速將自診斷信息發(fā)送到監(jiān)控中心。

（7）系統(tǒng)的可擴展性和適應性要好。在對技術(shù)落后的老變電站進行技術(shù)改造時，變電站自動化設(shè)備應能根據(jù)變電站不同的要求，組成不同規(guī)模和不同技術(shù)等級的系統(tǒng)。

（8）系統(tǒng)的標準化程度和開放性要好。研究新的產(chǎn)品時，應盡量符合國家或部頒標準，使系統(tǒng)的開放性能好，也便于系統(tǒng)以后升級。

（9）必須充分利用好數(shù)字通信的優(yōu)勢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)共享應該是自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，只有實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，才能簡化自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少設(shè)備的重復，降低造價。

（10）變電站綜合自動化系統(tǒng)是一項技術(shù)密集、涉及面廣、綜合性很強的基礎(chǔ)自動化工程。系統(tǒng)的研究和開發(fā)，必須統(tǒng)一規(guī)劃、協(xié)調(diào)工作。各個方面要相互配合，避免各自為戰(zhàn)。避免不必要的重復和相互干擾。

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二、綜合自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

變電站綜合自動化系統(tǒng)是和計算機技術(shù)、集成電路技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)密切相關(guān)的。隨著這些技術(shù)的不斷發(fā)展，綜合自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)也在不斷的發(fā)生變化，功能和特性也在不斷的提高。從變電站綜合自動化的發(fā)展過程來看，它的體系結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了集中式、分布集中式、分散與集中相集合的方式和分散式等不同的發(fā)展類型和階段。其中分層分散式的結(jié)構(gòu)是今后的發(fā)展方向。它具有明顯的優(yōu)點。而且光電傳感器和先進的光纖通信技術(shù)的出現(xiàn)，為分散式的綜合自動化系統(tǒng)提供了有力的技術(shù)支持。

顯示器各保護裝置打印機鍵盤調(diào)度中心監(jiān)控主機通信控制器輸出接口模入接口開入接口輸出接口A/D模塊輸入接口主變壓器TVTA線路TVTA斷路器分合狀態(tài)保護出口模擬量輸入斷開繼路關(guān)電器狀保和態(tài)護隔輸出口繼電器信輸入離入息圖7-1 集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)框圖

1、集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（如圖7-1所示）

集中式的變電站綜合自動化系統(tǒng)是和當時計算機技術(shù)發(fā)展水平密切相關(guān)的。出現(xiàn)在70年代中、后期。在集中結(jié)構(gòu)中，將自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集（包括模擬量和狀態(tài)量）、繼電保護和各種對變電站自動化設(shè)備的控制功能通過一定的接-172-

口交給系統(tǒng)的主監(jiān)控機來管理和完成，為了實現(xiàn)和調(diào)度中心的通信聯(lián)系，還要有相應的通信控制器來負責主控計算機和調(diào)度中心的通信工作。在有人值班的變電站中，主控計算機為了實現(xiàn)人機對話和管理功能，還必須負責管理大量的外圍設(shè)備，以滿足人機對話和數(shù)據(jù)報表的打印功能。

這種集中式的變電站綜合自動化系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、占地面積小，可以減少投資、實用等特點。但是，隨著技術(shù)地不斷發(fā)展和新的變電站自動化結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，它的劣勢也就愈加明顯：

1）每臺計算機的功能較為集中，如果一臺計算機出現(xiàn)故障。影響面是很大的。必須采用雙機或者是并聯(lián)運行的結(jié)構(gòu)來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性

2）集中式結(jié)構(gòu)，軟件復雜，修改的工作量大，而且系統(tǒng)的軟件調(diào)試工作麻煩。

3）組態(tài)不靈活，對不同結(jié)主接線和規(guī)模不同的變電站，其軟、硬件都必須另行設(shè)計，適應性較差，不利于推廣。

4）集中式保護和長期以來采用的一對一的常規(guī)保護相比，不直觀，不符合運行和維護人員的習慣，調(diào)試和維護不方便，程序設(shè)計麻煩，僅適合于保護算法簡單的場合。

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打印機（可選）人機接口當?shù)卣{(diào)試或監(jiān)控主控機（或雙機）調(diào)度所/控制操縱中心光纜或電纜電能管理機485總線智能電能表智能電能表TV狀出TA態(tài)口信回TV狀出TA態(tài)口信回保護管理機現(xiàn)場總線或其他總線線路開關(guān)柜1保護與監(jiān)控單元線路開關(guān)柜n保護與監(jiān)控單元主變壓器保護屏監(jiān)控單元TV狀出TA態(tài)口信回高壓線路保護屏監(jiān)控單元TV狀出TA態(tài)口信回電壓無功控制屏備用電源自投裝置號路號路號路號路圖7-2 分散與集中相結(jié)合的變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2、分層式分布變電站自動化系統(tǒng)

隨著自動化系統(tǒng)的發(fā)展，到了90年代，出現(xiàn)了不同的變電站綜合自動化模式，歸納起來，都屬于分層分布式的結(jié)構(gòu)。將實際的變電站的一次、二次設(shè)備分為三個不同的結(jié)構(gòu)層次。

設(shè)備層主要指變電站內(nèi)的變壓器、斷路器和隔離開關(guān)及其輔助觸點，電流、電壓互感器等一次設(shè)備。

單元層主要是按照斷路器間隔劃分的。單元層本身由各種不同的單元裝置組成，這些獨立的單元裝置通過局域網(wǎng)或者是總線和主監(jiān)控機進行通信。它具有測量、控制部件或繼電保護單元。測量和控制部件負責該單元的測量、監(jiān)視、斷路-174-

器的操作控制和連鎖及事件順序記錄等；保護部件負責該單元線路或變壓器、電容器的保護、故障記錄等。在這個層次中，還可能存在數(shù)據(jù)采集管理機和保護管理機，分別管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和繼電保護工作。所以說單元層本身是一個兩級系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

變電站層包括全站性的監(jiān)控主機、遠動通信機等。變電站層設(shè)現(xiàn)場總線或是局域網(wǎng)，供各主機之間和監(jiān)控主機之間的信息交換。

根據(jù)上面的變電站結(jié)構(gòu)層次的劃分，通常要采用按功能來分類的多CPU來實現(xiàn)。各種高壓和低壓線路的保護單元；電容器保護單元；主變壓器保護單元；備用電源自投單元；低頻減載控制單元；電壓、無功綜合補償單元；數(shù)據(jù)采集單元；電能計量單元等。每個功能單元基本上由單獨的一個CPU來完成，多采用單片機。

在系統(tǒng)的管理上面，數(shù)據(jù)采集管理機和保護管理機能完成系統(tǒng)賦予它們的任務，并且能協(xié)調(diào)監(jiān)控機的工作。這樣就可以大大的減輕監(jiān)控機的負擔。它們通過總線或是局域網(wǎng)和主控計算機進行通信。一旦各個管理機發(fā)生故障，就會向主控計算機發(fā)出告警信號。對于主控計算機，如果應用在無人值班的場合，主要負責與調(diào)度中心的通信，使變電站自動化系統(tǒng)具有RTU的功能，完成“四遙”的任務；在有人值班的場合，除了仍然負責和調(diào)度中心通信外，還要負責人機聯(lián)系，使自動化系統(tǒng)通過監(jiān)控計算機完成當?shù)仫@示、制表打印等任務。

這種按照功能設(shè)計的分層分布式自動化結(jié)構(gòu)，具有軟件相對簡單、調(diào)試相對方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性高等特點。但是，這種結(jié)構(gòu)在安裝的時候，需要的控制電纜相對較多，增加了電纜的投資。

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3、分布分散式和集中式相結(jié)合的系統(tǒng)（如圖7-2所示）

利用先進的局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)，就可以對變電站二次系統(tǒng)進行優(yōu)化，使變電站綜合自動化系統(tǒng)得到提高。一種發(fā)展趨勢就是按照每個電網(wǎng)的元件為對象，集測量、保護、控制為一體，設(shè)計在同一個機箱內(nèi)。例如，對于6～35Kv的配電線路，可以將這個一體化的保護、測量、控制單元分散安裝在各個開關(guān)柜中，然后由監(jiān)控主機通過光纖或電纜網(wǎng)絡(luò)，對它們進行管理和交換信息，這就是分散式結(jié)構(gòu)。而且對于高壓線路的各種保護和變壓器保護，仍然可以通過集中組屏安裝在控制室內(nèi)。這種將低壓線路的保護和測控單元分散安裝在控制室內(nèi)，而高壓線路保護和主變壓器保護采用集中組屏的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，稱為分布和集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，這是當前綜合自動化系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)。

分布分散式結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性在于：

（1）簡化了變電站內(nèi)二次部分的配置，大大減小了控制室的面積。配電線路的保護和測控系統(tǒng)都是安裝在各個開關(guān)柜當中，因此，主控室內(nèi)就減少了常規(guī)控制屏、中央信號屏和站內(nèi)模擬屏。減少了主控室的占用面積，也有利于實現(xiàn)無人值班。

（2）減小了施工和設(shè)備安裝工程量。在開關(guān)柜中的保護和測控系統(tǒng)已經(jīng)由廠家事先調(diào)整完畢，分布分散式系統(tǒng)的電纜敷設(shè)工程量小，因此施工和設(shè)備安裝工程量就減小了。

（3）簡化了變電站二次設(shè)備之間的互連線，節(jié)省了連接電纜。

（4）分層分散式結(jié)構(gòu)將大量的實際工作分擔到不同的單元去完成，因此可-176-

靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便。并且，各模塊和主控計算機之間通過局域網(wǎng)或總線連接，抗干擾能力強，可靠性高。

（5）由于各個模塊基本上是面向?qū)ο笤O(shè)計的，因此軟件結(jié)構(gòu)相對集中式的簡單，并且調(diào)試方便，便于系統(tǒng)擴充。

第四節(jié) 變電站綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信

變電站綜合自動化系統(tǒng)實質(zhì)上是由多臺微機組成的分級分布式的控制系統(tǒng)，包括微機監(jiān)控、微機保護、電能質(zhì)量自動控制等多個子系統(tǒng)。在各個子系統(tǒng)中往往又由多個智能模塊組成。例如：微機保護子系統(tǒng)中，有變壓器保護、電容器保護和各種線路保護等。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，實現(xiàn)各子系統(tǒng)內(nèi)部和各子系統(tǒng)間的信息交換和實現(xiàn)信息共享，以減少變電站二次設(shè)備的重復配置和簡化二次設(shè)備的互連，既減少了重復投資，又提高了整體的安全性，這是常規(guī)的變電站的二次設(shè)備所不能實現(xiàn)的問題。

另一個方面，變電站是電能傳輸、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、工作靈活和可擴展性要求很高，尤其是在無人值班變電站中，不僅要求綜合自動化系統(tǒng)中所采集的測量信息和各斷路器、隔離開關(guān)的狀態(tài)信息等能傳送給地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心（簡稱地調(diào)）或縣調(diào)或省調(diào)（為了敘述簡單，下文將各級調(diào)度中心或集控站統(tǒng)稱為控制中心）。綜合自動化系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的故障信息也要及時上報給控制中心。同時也要能接受和執(zhí)行控制中心下達的各操作和調(diào)控命令。

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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)內(nèi)部各子系統(tǒng)或各種功能模塊間的信息交換；另一個是變電站和控制中心間的通信。

一、綜合自動化系統(tǒng)與控制中心的通信

綜合自動化系統(tǒng)應具有與電力系統(tǒng)控制中心通信的功能，不另外設(shè)獨立的遠動裝置，而由綜合自動化系統(tǒng)的上位機（或稱集中管理機）或通信控制機執(zhí)行遠動功能。把變電站所需測量的模擬量、電能量、狀態(tài)信息和SOE等類信息傳送到控制中心，這些信息是變電站和控制中心共用的，不必專門為送控制中心專門單獨采集。

變電站不僅要向控制中心發(fā)送測量和監(jiān)視信息，而且要從上級調(diào)度接受數(shù)據(jù)和控制命令，例如接收調(diào)度下達的開關(guān)操作命令，在線修改保護定值、召喚實時運行參數(shù)。從全系統(tǒng)范圍內(nèi)考慮電能質(zhì)量、潮流和穩(wěn)定的控制等，這些功能如果實現(xiàn)，將給電力系統(tǒng)帶來很大效益，這也是變電站綜合自動化的優(yōu)越性和要求的目標。

二、變電站內(nèi)的信息傳輸

在具有變電站層—單元層（間隔層）—現(xiàn)場層（設(shè)備層）的分層式自動化系統(tǒng)中，要傳輸?shù)男畔⒂腥缦聨追N。

（一）設(shè)備層和間隔層（單元層）間的信息交換

間隔層的設(shè)備有控制測量單元或繼電保護單元，或兩者都有。

設(shè)備層的高壓斷路器可能有智能傳感器和執(zhí)行器，可以自由地與單元層的裝-178-

置交換信息。間隔層的設(shè)備大多需要從設(shè)備層的電壓和電流互感器采集正常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，這些信息包括：斷路器和隔離開關(guān)位置、主變壓器分頭位置，變壓器、互感器、避雷器的診斷信息和斷路器的操作信息。

（二）單元層內(nèi)部的信息交換

在一個單元層內(nèi)部相關(guān)的功能模塊間，即繼電器保護和控制、監(jiān)視、測量間的數(shù)據(jù)交換。這類信息有如測量數(shù)據(jù)、斷路器狀態(tài)、器件的運行狀態(tài)、同步采樣信息等。

（三）單元層間的通信

不同單元層間的數(shù)據(jù)交換有：主、后繼電保護工作狀態(tài)、互鎖，相關(guān)保護動作閉鎖電壓無功綜合控制裝置信息。

（四）單元層和變電站層的通信

單元層和變電站層的通信內(nèi)容很豐富，概括起來有以下三類：

（1）測量及狀態(tài)信息。正常和事故情況下的測量值和計算值，斷路器、隔離開關(guān)、主變壓器分接頭開關(guān)位置、各單元層運行狀態(tài)、保護動作信息等。

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

（3）參數(shù)信息。微機保護和自動裝置的整定值等。

（五）變電站層的內(nèi)部通信

變電站層的內(nèi)部通信，要根據(jù)各設(shè)備的任務和功能特點，傳輸所需的測量信

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息、狀態(tài)信息和操作命令等。

三、變電站綜合自動化系統(tǒng)通信的特點和要求

（一）、變電站通信網(wǎng)絡(luò)的要求

由于數(shù)據(jù)通信在綜合自動化系統(tǒng)的重要性，經(jīng)濟、可靠的數(shù)據(jù)通信成為系統(tǒng)的技術(shù)核心，而由于變電站的特殊環(huán)境和綜合自動化系統(tǒng)的要求。使變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有以下的特點和要求。

（1）快速和實時響應的能力。變電站綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)要求及時地傳輸現(xiàn)場的實時運行信息和控制信息。在電力工業(yè)標準中對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸都有嚴格的實時性指標，網(wǎng)絡(luò)必須很好地保證數(shù)據(jù)通信的實時性。

（2）很高的可靠性。電力系統(tǒng)是連續(xù)運行的，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)也必須連續(xù)運行，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)的運行，設(shè)計不合理的系統(tǒng)，嚴重時甚至會造成設(shè)備和人身事故、造成很大的損失，因此變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)必須保證很高的可靠性。

（3）優(yōu)良的電磁兼容性能。變電站是一個具有強電磁干擾的環(huán)境，存在電源、雷擊、跳閘等強電磁干擾，通信環(huán)境惡劣，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)必須注意采取相應地措施消除這些干擾的影響。

（4）分層式結(jié)構(gòu)。這是由整個系統(tǒng)的分層式結(jié)構(gòu)所決定的，也只有實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的分層，才能實現(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)的各層次又各自具有特殊的應用條件和性能要求，因此每一層都要有合適的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

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（二）、信息傳輸響應速度的要求

不同類型和特性的信息要求傳送的時間差異很大，具體內(nèi)容如下：

（1）經(jīng)常傳送的監(jiān)視信息。①為監(jiān)視變電站運行狀態(tài)，需要傳輸母線電壓、電流、有功功率、無功功率、零序電壓、頻率等測量值，這類信息需要經(jīng)常傳送，響應時間需滿足SCADA的要求，一般不宜大于1~2秒；②為計量用的信息，如有功電能量和無功電能量，這類信息傳送的時間可以較長，傳送的優(yōu)先級可以較低；③為刷新變電站層的數(shù)據(jù)庫，需定時采集斷路器的狀態(tài)信息，繼電保護裝置和自動裝置投入和退出的工作狀態(tài)信息，可以采用定時召喚方式，以刷新數(shù)據(jù)庫；④為監(jiān)視變電站的電氣設(shè)備和安全運行所需的信息，例如變壓器、避雷器等的狀態(tài)監(jiān)視信息，變電站保安、防火有關(guān)的運行信息。

（2）突發(fā)事件產(chǎn)生的信息。①系統(tǒng)發(fā)生事故的情況下，需要快速響應的信息，例如：事故時斷路器的位置信號，這種信號要求傳輸時延小，優(yōu)先級高；②正常操作時的狀態(tài)變化信息（如斷路器狀態(tài)變化）要求立即傳送，傳輸響應時間要小，自動裝置和繼電保護裝置的投入和退出信息，要及時傳送；③故障情況下，繼電保護動作的狀態(tài)信息和事件順序記錄，這些信息作為事故后分析事故之用，不需要立即傳送。待事故處理完畢后在送即可；④事故發(fā)生時的故障錄波，帶時標的擾動記錄的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)量很大，傳輸時間長，也不必立即傳送；⑤控制命令、升降命令、繼電保護和自動設(shè)備的投入和退出命令。修改定值命令的傳輸不是固定的，傳輸?shù)臅r間間隔比較長；⑥隨著電子技術(shù)的發(fā)展，在高壓電氣設(shè)備內(nèi)裝設(shè)的智能傳感器和智能執(zhí)行器，高速地和自動化系統(tǒng)單元層的設(shè)備交換數(shù)

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據(jù)，這些信息的傳輸速率取決于正常狀態(tài)時對模擬量的采樣速率，以及故障情況下快速傳輸?shù)臓顟B(tài)量。

（三）、各層次之間和每層內(nèi)部傳輸信息時間的要求

（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）間隔層的各個間隔單元間，1~100ms。（4）間隔層和變電站層之間，1~1000ms。（5）變電站層的各個設(shè)備之間，≥1000ms。（6）變電站和控制中心間，≥1000ms。

第五節(jié) 現(xiàn)場總線在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的應用

一、概述

變電站數(shù)據(jù)通信可以采取并行通信或串行通信方式。并行通信方式除了需要數(shù)據(jù)線外還需要控制線和狀態(tài)信號線，顯然并行通信方式下需要的傳輸線路較多，成本高，因此常用在傳輸距離較短（通常小于10m），傳輸速率較快的場合。早期的變電站綜合自動化系統(tǒng)，由于受到當時通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等具體條件的限制，變電站內(nèi)部通信大多采用并行通信，在綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上，多為集中組屏式。

串行通信方式是一位一位順序傳送。串行通信最大的優(yōu)點是可以節(jié)約傳輸線路，特別是當位數(shù)較多的情況和遠距離傳輸時，這個優(yōu)點就更加明顯，不僅節(jié)約-182-

了投資，還簡化了接線。在變電站綜合自動化系統(tǒng)的內(nèi)部，各種自動裝置之間，或繼電保護裝置與監(jiān)控系統(tǒng)間，為了減小連接電纜，簡化配線，常采用串行通信。

目前，在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，微機保護、微機監(jiān)控和其他微機型的自控裝置間的通信，大多通過RS-422/RS-485通信接口連接，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與微機保護和自動裝置間的相互交換數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。這與變電站原來的二次系統(tǒng)相比，已有很大的優(yōu)越性，可節(jié)省大量連接電纜，接線簡單、可靠。

然而，在變電站綜合自動化系統(tǒng)中。采用RS-422/RS-485通信接口，雖然可以實現(xiàn)多個節(jié)點（設(shè)備）的互連，但連接的數(shù)目一般不超過32個，在變電站規(guī)模較大時，不能滿足綜合自動化的要求；其次，采用RS-422/RS-485通信接口，其通信方式為查詢方式，即由主計算機詢問，保護單元或自控裝置答，通信效率低，難以滿足較高的實時性要求；再者，使用RS-422/RS-485通信接口，整個通信網(wǎng)上只能有一個主節(jié)點對通信進行管理和控制，其余皆為從節(jié)點，受節(jié)點管理和控制，這樣主節(jié)點便成為系統(tǒng)的瓶頸，一旦主節(jié)點出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)的通信便無法進行；另外，對RS-422/RS-485通信接口的通信規(guī)約缺乏統(tǒng)一標準，使不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備很難互連，給用戶帶來不便。

在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，也有采用計算機局域網(wǎng)的，比如Novell網(wǎng)，Ether網(wǎng)Token Ring網(wǎng)等。但這些局域網(wǎng)適用于一般做數(shù)據(jù)處理的計算機網(wǎng)絡(luò)，其傳輸容量大，但實時性不高。

以上的種種問題不僅在電力系統(tǒng)中，在其他的工業(yè)控制領(lǐng)域也存在?；谏鲜鲈?，國際上在80年代就提出了現(xiàn)場總線，并制定了相應的標準。

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并且出現(xiàn)了幾種較為著名的現(xiàn)場總線技術(shù)。

根據(jù)國際現(xiàn)場總線基金會的定義，所謂現(xiàn)場總線是一種全數(shù)字的雙響多站點通信系統(tǒng)。

現(xiàn)場總線是基于微機化的智能現(xiàn)場儀表，實現(xiàn)現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數(shù)字化的、智能、雙向、多變量、多點、多站的通信網(wǎng)絡(luò)。它按國際標準化組織ISO和開放系統(tǒng)互連OSI提供了網(wǎng)絡(luò)服務，可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、通信速率快、造價低、維護成本低。

現(xiàn)場總線和一般的計算機局域網(wǎng)有些相似之處，但也有不少差別。局域網(wǎng)適合于一般數(shù)據(jù)處理的計算機網(wǎng)絡(luò)，而現(xiàn)場總線是作為現(xiàn)場測控網(wǎng)絡(luò)，要求方便地適應多個輸入輸出類型數(shù)據(jù)（突發(fā)性數(shù)據(jù)和周期性數(shù)據(jù)）的傳輸，要求通信的周期性、實時性、可確定性，并適應工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。

現(xiàn)場總線除了具有局域網(wǎng)的優(yōu)點外，最主要的是它滿足了工業(yè)控制過程所要求的現(xiàn)場設(shè)備通信的要求，且提供了互換操作，使不同廠家和設(shè)備也可互連，并可統(tǒng)一組態(tài)，使所組成的系統(tǒng)的適應性更廣泛。現(xiàn)場總線的開放性，使用戶可方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

二、現(xiàn)場總線技術(shù)在變電站綜合自動化系統(tǒng)中應用的優(yōu)越性。

隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和微型計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站綜合自動化系統(tǒng)從體系結(jié)構(gòu)上面臨著由原來面向功能往面向?qū)ο蟮姆较虬l(fā)展。以往的變電站綜合自動化系統(tǒng)是按照保護、監(jiān)控、故障記錄和其他的自動控制等功能分為若干個相對獨立的子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)有自己的輸入和輸出設(shè)備，造成設(shè)施重復，聯(lián)-184-

系復雜，這一方面是由于以前技術(shù)條件限制，另外一個方面也與各種功能發(fā)展過程中形成的管理體制和習慣有關(guān)?，F(xiàn)在微機技術(shù)，尤其是單片機技術(shù)的發(fā)展，使人們認識到變電站綜合自動化系統(tǒng)是按照其服務對象（一次設(shè)備）將保護、測量集成在一起，然后通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，可以使體積大大縮小，有很多優(yōu)越性。

變電站的自動化設(shè)備采用面向?qū)ο蟮奈C化產(chǎn)品后，應用現(xiàn)場總線是必然的趨勢。

采用具有現(xiàn)場總線的自動化設(shè)備有以下幾個方面的優(yōu)越性。

（1）互操作性好。具有現(xiàn)場總線接口的設(shè)備不僅在硬件上標準化，而且在接口軟件上也標準化。用戶可優(yōu)選不同廠家的產(chǎn)品集成為一個比較理想的自動化系統(tǒng)。

（2）現(xiàn)場總線的通信網(wǎng)絡(luò)為開放式網(wǎng)絡(luò)。以前，由于不同廠家生產(chǎn)的自動化設(shè)備通信協(xié)議不同，要實現(xiàn)不同設(shè)備間的互連比較困難。而現(xiàn)場總線為開放式的互連網(wǎng)絡(luò)，所有技術(shù)和標準都是公開的，所有制造商必須遵守，使用戶可以自由地組成不同制造商的通信網(wǎng)絡(luò)，既可以與同層網(wǎng)絡(luò)相連，也可以與不同層網(wǎng)絡(luò)互連，因此現(xiàn)場總線給綜合自動化系統(tǒng)帶來了更大的適應性。

（3）成本降低。由于現(xiàn)場總線完全采用數(shù)字通信，其控制功能也可不下放到現(xiàn)場。由現(xiàn)場總線設(shè)備組成的自動化系統(tǒng)，減少了占地面積，簡化了控制系統(tǒng)內(nèi)部的連接，可節(jié)約大量的連接電纜，使成本大大降低。

（4）安裝、維護、使用方便。使用現(xiàn)場總線接口技術(shù)，無需用很多控制電纜連接各控制單元，只需將各個設(shè)備掛接在總線上，這樣就顯著減少了連接電纜，-185-

使安裝更方便，抗干擾能力更強。

（5）系統(tǒng)配置更靈活，可擴展性好。

正是因為現(xiàn)場總線有上述主要優(yōu)點，因此今后變電站綜合自動化設(shè)備采用現(xiàn)場總線是發(fā)展的方向。

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第三篇：變電站綜合自動化系統(tǒng)探析

變電站綜合自動化系統(tǒng)淺析

1、引言

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)不可避免地進入了微機控制時代，變電站綜合自動化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為當前電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。變電站綜合自動化就是通過監(jiān)控系統(tǒng)的局域網(wǎng)通信，將微機保護、微機自動裝置、微機遠動裝置采集的信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理以及功能的重新組合，按照預定程序和要求，對變電站實現(xiàn)綜合性的監(jiān)視和調(diào)度。它的核心是自動監(jiān)控系統(tǒng)，紐帶是監(jiān)控系統(tǒng)的局域網(wǎng)通信。

建峰化肥分公司一化裝置301總變電站92年送電投入運行，運行最初幾年現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)、報警由模擬盤集中報警，運行電流及相關(guān)參數(shù)需運行值班人員現(xiàn)場手動抄表記錄，不能及時、快速的反應設(shè)備的運行狀況和運行參數(shù)。2000年9月份301總變電站初步實施了微機監(jiān)控系統(tǒng)改造，通過近10年的硬件改造和軟件升級，目前監(jiān)控系統(tǒng)具備遙測、遙信、保護監(jiān)控以及UPS、直流電源裝置的綜合在線監(jiān)控。二化裝置的總變電站于2009年8月送電投入運行，建站之初已配套建立微機監(jiān)控系統(tǒng)，以以太網(wǎng)方式對全站的設(shè)備實施在線監(jiān)控控制和遙控操作。完善的綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)的投入為變電站的微機化管理、安全運行提供了可靠的保障，為電氣值班、檢修人員判斷電氣設(shè)備狀態(tài)以及故障提供直觀的依據(jù)，減少故障查找時間，提高事故處理效率具有重要的意義。

2、綜合自動化系統(tǒng)基礎(chǔ)知識

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式 2.1.1 分層分布式

1）分層式的結(jié)構(gòu)，在分層分布式結(jié)構(gòu)的變電站控制系統(tǒng)中，整個變電站的一、二次設(shè)備被劃分為三層：過程層、間隔層、站控層。過程層主要指變電站內(nèi)的一次設(shè)備，如線路、變壓器、電容器、斷路器、電流互感器、電壓互感器等，它們是變電站綜合自動化系統(tǒng)的監(jiān)控對象；間隔層主要指各種智能電子裝置，例如測控裝置、保護裝置等，它們利用電流電壓互感器、變動器、繼電器等設(shè)備獲取過程層各設(shè)備的運行信息，如電流、電壓、頻率、溫度等信息，從而實現(xiàn)對過程層進行監(jiān)視、控制和保護，并于站控層進行信息的交換，完成對過程層設(shè)備的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等任務。站控層主要指計算機監(jiān)控系統(tǒng)，它借助通信網(wǎng)絡(luò)完成與間隔層之間的信息交換，從而實現(xiàn)對全變電站所有一次設(shè)備的當?shù)乇O(jiān)控功能以及間隔層設(shè)備的監(jiān)控、變電站各種數(shù)據(jù)的管理及處理。

2）分布式的結(jié)構(gòu)，間隔層的各種以微處理器為核心的智能電子設(shè)備，與站控層的計算機裝置網(wǎng)絡(luò)相連，構(gòu)成分布式計算機系統(tǒng)——由多個分散的計算機經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的統(tǒng)一計算機系統(tǒng)。間隔層各個智能電子設(shè)備與站控層的各計算機分別完成各自的任務，并且共同協(xié)調(diào)合作，完成對全變電站的監(jiān)視、控制等。2.1.2 組屏及安裝方式

這里所說的組屏及安裝方式是指將間隔層各智能電子設(shè)備及站控層各計算機以及通信設(shè)備如何組屏和安裝。一般情況下，在分層分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)中，站控層的各主要設(shè)備都布置在主控室內(nèi)；間隔層的電能計量單元和一些公共單元也獨立組屏安裝在主控室里，間隔層的其他智能裝置則根據(jù)需要安裝在不同的地方，按間隔層中智能裝置的安裝位置，變電站綜合自動化系統(tǒng)有以下三種不同的組屏及安裝方

式：

1）集中式的組屏及安裝方式

這種方式是將間隔層的各保護測控裝置根據(jù)功能分別組裝為變壓器保護測控屏、線路保護測控屏等多個屏柜，把這些屏都集中安裝在變電站的主控室內(nèi)。2）分散與集中相結(jié)合的組屏及安裝方式

這種方式是將配電線路的保護測控裝置分散安裝在所對應的開關(guān)柜上，而將高壓線路的保護測控裝置、變壓器的保護測控裝置均集中組屏安裝在主控室內(nèi)。3）全分散式組屏及安裝方式

這種方式間隔層中所有間隔的保護測控裝置，包括抵押配電線路、高壓線路和變壓器等間隔的保護測控裝置均分散安裝在開關(guān)柜上或距離一次設(shè)備較近的保護小間內(nèi)，各裝置只通過通信電纜與主控室內(nèi)的變電站層設(shè)備之間交換信息。這種安裝方式節(jié)省了大量的二次電纜，而且因為不需在主控室放置很多的保護屏，極大的簡化了變電站面積。

目前變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)都在不斷地向前發(fā)展，全分散式的結(jié)構(gòu)式是目前的發(fā)展方向，主要原因有：一方面分層分散式自動化系統(tǒng)的突出優(yōu)點；另一方面，隨著新設(shè)備、新技術(shù)的進展，使得原來只能集中組屏的高壓線路保護裝置和主變壓器保護也可以考慮安裝在高壓場附近，并利用日益發(fā)展的光纖技術(shù)和局域網(wǎng)技術(shù)，將這些分散在各開關(guān)柜的保護和集成功能模塊聯(lián)系起來，構(gòu)成一個全分散化的綜合自動化系統(tǒng)。2.2 系統(tǒng)功能

變電站綜合自動化的內(nèi)容包括變電站電氣量的采集和電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)變電站正常運行的監(jiān)視和操作，保證變電站的正常運行安全，當安全事故時，由繼電保護等完成瞬間電氣量的采集、監(jiān)視和控制，并迅速切除故障，完成事故后的恢復操作，因此，它具有的基本功能應包括以下幾個方面：

2.2.1 測量、監(jiān)視、控制功能 2.2.2 繼電保護功能

變電站綜合自動化系統(tǒng)中的繼電保護主要包括線路保護、電力變壓器保護、母線保護、電容器保護等。微機保護是綜合自動化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的功能和可靠性如何，在很大程度上影響了整個系統(tǒng)的性能。各類裝置能存儲多套保護定值，能遠方修改整定值等。2.2.3 自動控制智能裝置的功能

變電站綜合自動化系統(tǒng)必須具有保證安全、可靠供電和提高電能質(zhì)量的自動控制功能，一般有以下四個自動控制功能：電壓、無功綜合控制，低頻減負荷控制，備用電源自投控制、小電流接地選線控制。2.2.4 遠動及數(shù)據(jù)通信功能

2.2.5 自診斷、自恢復和自動切換功能

3、一化301總變電站綜合自動化系統(tǒng)分析

一化總變電站在2000年9月份新增加了一套微機監(jiān)控系統(tǒng)，在投用之初只能對現(xiàn)場電氣低壓電動機的運行狀態(tài)以及部分電機電流進行時時監(jiān)控。2008年301總變供電系統(tǒng)保護裝置實施全面升級改造，采用施耐德sepam系列的微機保護裝置后，才全面提升了301總變電站的微機化智能管理。下面針對一化總變 監(jiān)

控系統(tǒng)進行分析。3.1 結(jié)構(gòu)分析

301總變電站為90年代初設(shè)計的變電站，站內(nèi)低壓配電的電機保護仍采用LR2型熱繼電器保護，為了在保證這種老變電站的設(shè)備不做改造的基礎(chǔ)上，能成功的引入微機自動化管理系統(tǒng)。它采用分層分布式的設(shè)計理念，將高壓系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)獨立兩套監(jiān)控系統(tǒng)，即將35KV、6KV設(shè)備及380V進線保護裝置由一套監(jiān)控系統(tǒng)進行時時監(jiān)控，另一套監(jiān)控系統(tǒng)作為380V低壓負荷運行監(jiān)控。同時均配有有源音箱實現(xiàn)音響報警，打印機進行變電站技術(shù)數(shù)據(jù)管理；軟件方面采用PowerSCADA 3000電力監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備的事件記錄查詢、事故錄波數(shù)據(jù)采集及分析、負荷管理及電量統(tǒng)計分析、運行報表管理等。3.2 組屏及安裝方式

組屏及安裝方式采用分散與集中相結(jié)合原則，低壓設(shè)備監(jiān)控信號采集至控制室遙信屏、遙測屏內(nèi)。高壓設(shè)備信號采集及35KV/6KV/380V保護信號由現(xiàn)場控制柜通過通訊電纜至控制室通訊管理機，通過RS-232端口與后臺機實現(xiàn)在線監(jiān)控。其中35KV、6KV、380V進線保護以及6KV高壓電機保護均分散安裝在現(xiàn)場控制開關(guān)柜上，通過通訊網(wǎng)絡(luò)連接來完成保護、測量、控制功能的時時監(jiān)測。3.3 功能特點

3.3.1 硬件設(shè)備方面，采用DSS-PRTU通信管理機及網(wǎng)絡(luò)交換機（10/100Mbps）作為通信管理層主要設(shè)備?，F(xiàn)場控制層設(shè)備由301區(qū)域微機保護裝置，智能監(jiān)控設(shè)備及其他具備智能通信功能的設(shè)備組成。AI量處理滿足遙測處理誤差＜0.1%，報表遙測數(shù)據(jù)合格率＞99.9％，完全滿足301日報表要求。DI量處理滿足DI正確率：100%，系統(tǒng)的SOE分辨率 <1ms，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)掃描周期5s內(nèi)。

3.3.2 軟件系統(tǒng)方面，具有圖形編輯軟件、通訊管理軟件、事件記錄查詢軟件、故障錄波數(shù)據(jù)采集及分析軟件、負荷管理及電量統(tǒng)計分析軟件、運行報表編輯及查詢軟件、各類變配電運行管理軟件等功能。具備模擬量處理及限值監(jiān)視功能，根據(jù)當前測量值的大小來判斷是否越限，越限作為系統(tǒng)事件記錄入事件庫，以備查詢并可以生成各種各樣的統(tǒng)計報表。尤其在故障錄波功能方面，在發(fā)生故障時保護測控裝置能按設(shè)定條件啟動故障錄波，記錄故障發(fā)生前、過程中、發(fā)生后的電壓、電流波形數(shù)據(jù)，能自動上傳自動化系統(tǒng)，并轉(zhuǎn)存于系統(tǒng)主機硬盤，以便在主機上調(diào)用查看及打印。

3.3.3、其它方面，作為安全保護給系統(tǒng)管理員，301每一個值班小組分配一個用戶名和口令，設(shè)置不同的管理權(quán)限。同時監(jiān)控系統(tǒng)具有與GPS時鐘對時的功能，可接受全球定位系統(tǒng)（GPS）的標準授時信號（IRIG-B）格式，誤差小于1ms。

二化總變綜合自動化系統(tǒng)探析

二化總變電站是廠總變電所，與單純供配電功能的變電站，有所差別，比如無需與上級調(diào)度通信或遠動，自成一獨立的系統(tǒng)；無需增設(shè)低頻減負荷裝置、多出了很多電動機的微機保護等等。下面針對二化總變高中壓監(jiān)控系統(tǒng)進行探析。（具體結(jié)構(gòu)參考附圖）4.1 結(jié)構(gòu)

它采用分層分布式設(shè)計。站控層的構(gòu)成有后臺監(jiān)控系統(tǒng)、全站校時系統(tǒng)，后臺監(jiān)控系統(tǒng)在硬件方面有兩臺主機，互為備用。有源音箱實現(xiàn)音響報警，打印機進行變電站技術(shù)數(shù)據(jù)管理；軟件方面為Farad200綜合自動化系統(tǒng)以及相應網(wǎng)絡(luò)附件，完成界面操作和使用。全站校時系統(tǒng)配置衛(wèi)星時鐘裝置GPS,通過通信端口RS-485與通信服務器進行通信，進行網(wǎng)絡(luò)層對時廣播命令，保證全系統(tǒng)時鐘統(tǒng)一。間隔層的各種微

機保護裝置、自動控制裝置通過以太網(wǎng)與站控層的設(shè)備進行通信。4.2 組屏及安裝方式

組屏及安裝方式采用分散與集中相結(jié)合的方式，110KV間隔部分有六屏構(gòu)成，分別為兩進線微機保護測控屏、兩主變壓器保護測控屏、母差保護屏和母聯(lián)及PT保護測控屏，另加三通信屏，安裝在主控室內(nèi)。10KV間隔部分采用就地安裝方式，10KV進線保護、母聯(lián)保護以及電機微機保護等分散安裝在10KV配電室相應的開關(guān)柜上，完成保護功能、測控功能、自動控制功能。4.3 功能

4.3.1 測量、監(jiān)視、控制功能

在監(jiān)控主機上能看到母線、電機等的電壓、電流、有功及無功功率等參數(shù)，在運行過程中，監(jiān)控系統(tǒng)對采集到的電壓電流、頻率、主變油溫等量不斷的進行越限監(jiān)視，如有越限立即發(fā)出報警并記錄和顯示越限時間和越限值。操作人員可以通過計算機操作界面對斷路器和隔離開關(guān)進行分、合閘操作，對變壓器分接頭位置進行調(diào)節(jié)控制。4.3.2 繼電保護功能

110KV、10KV部分的進線保護、變壓器保護、母聯(lián)保護、電機保護都采用SEL產(chǎn)品，功能強大，具有可靠的保護性能。能在前臺機、后臺機和微機裝置三部分對保護定值進行修改。4.3.3 自動控制功能

兩臺主變?yōu)橛休d調(diào)壓變壓器，能在監(jiān)控系統(tǒng)上進行手動調(diào)壓，設(shè)有無功補償電容器，能進行局部的無功補償調(diào)節(jié)；采用備用電源自控控制裝置，在出現(xiàn)故障時自動裝置能迅速將備用電源自動投入使用。結(jié)束語

建峰化肥分公司一化301總變和二化總變電站兩套監(jiān)控系統(tǒng)均采用分層分布式設(shè)計，符合當前變電站監(jiān)控系統(tǒng)的主流技術(shù)。在先進技術(shù)不斷發(fā)展的今天，變電站自動化系統(tǒng)以其系統(tǒng)化、標準化和面向未來的概念正逐步取代了繁瑣而復雜的傳統(tǒng)控制保護系統(tǒng)。

附圖（二化變電站綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及組屏圖）

第四篇：變電站綜合自動化系統(tǒng)介紹

變電站綜合自動化系統(tǒng)介紹

變電站綜合自動化系統(tǒng)

第一章

變電站綜合自動化技術(shù)基礎(chǔ) 第一節(jié)

變電站綜合自動化的基本概念

一、常規(guī)變電站狀況

電力系統(tǒng)的環(huán)節(jié)：發(fā)、輸、配、用 變電站的基本作用：配電 常規(guī)變電站的二次系統(tǒng)構(gòu)成：

繼電保護 就地監(jiān)控 遠動裝置 錄波裝置 保護屏 控制屏 中央信號屏 錄波屏

常規(guī)變電站的二次系統(tǒng)的缺點：

(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)量缺乏科學的保證。指標：U、F、諧波

(3)占地面積大，增加了征地投資。

(4)不適應電力系統(tǒng)快速計算和實時控制的要求。

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

二、變電站綜合自動化的基本概念

變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備(包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等)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、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。

變電站綜合自動化系統(tǒng)，即利用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)，代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠動屏，用微機保護代替常規(guī)的繼電保護屏，改變常規(guī)的繼電保護裝置不能與外界通信的缺陷。

三、變電站實現(xiàn)綜合自動化的優(yōu)越性

(1)提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率。

(2)提高變電站的安全、可靠運行水平。

(3)提高電力系統(tǒng)的運行、管理水平。

(4)縮小變電站占地面積，降低造價，減少總投資。

(5)減少維護工作量，減少值班員勞動，實現(xiàn)減人增效。

第二節(jié)

變電站綜合自動化的內(nèi)容、主要功能及信息量

一、變電站綜合自動化的內(nèi)容 電氣量的采集 電氣設(shè)備(如斷路器等)的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)。

由繼電保護和故障錄波等完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制，并迅速切除故障和完成事故后的恢復正常操作。

高壓電器設(shè)備本身的監(jiān)視信息(如斷路器、變壓器和避雷器等的絕緣和狀態(tài)監(jiān)視等)。將變電站所采集的信息傳送給調(diào)度中心外，還要送給運行方式科和檢修中心，以便為電氣設(shè)備的監(jiān)視和制定檢修計劃提供原始數(shù)據(jù)。

二、變電站綜合自動化的基本功能

監(jiān)控子系統(tǒng)的功能

微機保護子系統(tǒng)的功能

自動控制裝置的功能

遠動及數(shù)據(jù)通信功能 2.1 監(jiān)控子系統(tǒng)的功能(一)數(shù)據(jù)采集

(1)模擬量的采集

1）交流模擬量：U、I、P、Q、COS、F 2）直流模擬量： DC220V、DC5V、DC24V(2)開關(guān)量的采集(3)電能計量

1）電能脈沖計量法

2）軟件計算方法

(二)事件順序記錄

包括斷路器跳合閘記錄、保護動作順序記錄

(三)故障記錄、故障錄波和測距

(1)故障錄波與測距

微機保護裝置兼作故障記錄和測距 采用專用的微機故障錄波器

(2)故障記錄

記錄繼電保護動作前后與故障有關(guān)的電流量和母線電壓

(四)操作控制功能

操作人員都可通過電腦屏幕界面對斷路器和隔離開關(guān)進行分、合操作，對變壓器分接開關(guān)位置進行調(diào)節(jié)控制，應保留人工直接跳、合閘手段，斷路器操作應有閉鎖功能

(五)安全監(jiān)視功能

越限監(jiān)視

監(jiān)視保護裝置是否失電 自控裝置工作是否正常等

(六)人機聯(lián)系功能

(1)人機聯(lián)系橋梁：顯示器、鼠標和鍵盤。

(2)顯示畫面的內(nèi)容 ：

1)顯示采集和計算的實時運行參數(shù)

2)顯示實時主接線圖 3)事件順序記錄

4)越限報警

5)值班記錄

6)歷史趨勢

7)保護定值和自控裝置的設(shè)定值

(3)輸入數(shù)據(jù)：變比、定值、密碼等 ①定時打印報表和運行日志； ②開關(guān)操作記錄打印； ③事件順序記錄打印； ④越限打印； ⑤召喚打印； ⑥抄屏打?。?⑦事故追憶打印。

①主變和輸電線路有功和無功功率每天的最大值和最小值以及相應的時間； ②母線電壓每天定時記錄的最高值和最低值以及相應的時間； ③計算受配電電能平衡率； ④統(tǒng)計斷路器動作次數(shù)；

⑤斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累計數(shù)； ⑥控制操作和修改定值記錄。

(1)諧波源分析(2)諧波檢測與抑制(七)打印功能

(八)數(shù)據(jù)處理與記錄功能

(九)諧波分析與監(jiān)視

2.2 微機保護子系統(tǒng)的功能

（一）保護功能：

①高壓輸電線路的主保護和后備保護； ②主變壓器的主保護和后備保護； ③無功補償電容器組的保護； ④母線保護； ⑤配電線路的保護；

⑥不完全接地系統(tǒng)的單相接地選線。

(1)它的工作不受監(jiān)控系統(tǒng)和其他子系統(tǒng)的影響(2)具有故障記錄功能

(3)具有與統(tǒng)一時鐘對時功能

（二）輔助功能：

(4)存儲多種保護整定值

(5)當?shù)仫@示與多處觀察和授權(quán)修改保護整定值

(6)設(shè)置保護管理機或通信控制機，負責對各保護單元的管理。

(7)通信功能

(8)故障自診斷、自閉鎖和自恢復功能。

2.3 自動控制裝置的功能

（1）電壓、無功綜合控制

（2）低頻減負荷控制（3）備用電源自投控制（4）小電流接地選線控制（1）系統(tǒng)內(nèi)部的現(xiàn)場級間的通信（2）自動化系統(tǒng)與上級調(diào)度的通信

（1）功能綜合化

（2）分級分布式、微機化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（3）測量顯示數(shù)字化（5）運行管理智能化

（1）其結(jié)構(gòu)形式有集中式、分布式、分散（層）分布式；

（2）從安裝物理位置上來劃分有集中組屏、分層組屏和分散在一次設(shè)備間隔設(shè)備上安2.4 遠動及數(shù)據(jù)通信功能

第三節(jié)

變電站綜合自動化的基本特征

（4）操作監(jiān)視屏幕化

第四節(jié)

變電站綜合自動化的結(jié)構(gòu)形式

裝等形式。

一、集中式綜合自動化系統(tǒng)

集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)，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，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和一些自動控制等功能

集中式結(jié)構(gòu)最大的缺點是：

1)每臺計算機的功能較集中，如果一臺計算機出故障，影響面大 2)軟件復雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試麻煩。3)組態(tài)不靈活，影響了批量生產(chǎn)，不利于推廣。

4)集中式保護與長期以來采用一對一的常規(guī)保護相比，不直觀，不符合運行和維護人員的習慣，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。

二、分層(級)分布式系統(tǒng)集中組屏的綜合自動化系統(tǒng)

（一）分層分布式結(jié)構(gòu)的概念

所謂分層式結(jié)構(gòu)，是將變電站信息的采集和控制分為管理層、站控層和間隔層三個級分層布置。

間隔層按一次設(shè)備組織，一般按斷路器的間隔劃分，具有測量、控制和繼電保護部分。

站控層的主要功能就是作為數(shù)據(jù)集中處理和保護管理，擔負著上傳下達的重要任務。

管理層由一臺或多臺微機組成，這種微機操作簡單方便，界面漢化，使運行值班人員極益掌握。

（二）中、小型變電站的分層分布式集中組屏結(jié)構(gòu)

（三）大型變電站的分層分布式集中組屏結(jié)構(gòu)

（四）分層分布式集中組屏綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點

（1）可靠性高，可擴展性和靈活性高；

（2）二次電纜大大簡化，節(jié)約投資也簡化維護量。

（3）分布式系統(tǒng)為多CPU工作方式，各裝置都有一定數(shù)據(jù)處理能力，從而減輕了主（4）繼電保護相對獨立。

（5）具有與系統(tǒng)控制中心通信功能。（6）適合于老站改造。主要缺點是安裝時需要的控制電纜相對較多，增加了電纜投資?？刂茩C的負擔。

三、分散分布式系統(tǒng)與集中相結(jié)合的綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

分層分散式結(jié)構(gòu)的變電站綜合自動化系統(tǒng)突出的優(yōu)點如下：

(1)簡化變電站二次部分配置，縮小控制室的面積。

(2)減少了施工和設(shè)備安裝工程量。

(3)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。

(4)分層分散式結(jié)構(gòu)可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便。

以上幾點都說明采用分層分散式的結(jié)構(gòu)可以降低總投資，在今后的技術(shù)條件下，應該是變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向。

第二章

變電站綜合自動化系統(tǒng)的硬件原理

第三章

變電站綜合自動化系統(tǒng)的微機保護、監(jiān)視與控制子系統(tǒng) 第一節(jié)

繼電保護基本知識

一、繼電保護應滿足的要求（1）選擇性

（2）快速性

（3）靈敏性

（4）可靠性

二、主保護、后備保護和輔助保護

（1）主保護是指滿足系統(tǒng)穩(wěn)定及設(shè)備安全要求，有選擇地切除被保護設(shè)備和全線路故障的保護。

（2）后備保護指的是主保護或斷路器拒動時，用以切除故障的保護。（3）輔助保護是為補充主保護和后備保護的不足而增設(shè)的簡單保護。

三、繼電保護的基本原理

（1）反映電流改變的，有電流速斷、定時過流及零序電流等保護；（2）反映電壓改變的，有低電壓（或過電壓）、零序電壓保護等；（3）既反映電流又反映電流與電壓間相角改變的，有方向過電流保護；

（4）反映電壓與電流的比值，即反映短路點到保護安裝處阻抗（或距離）的，有距離保護；（5）反映輸入電流和輸出電流之差的，有變壓器差動保護等。第二節(jié)

輸電線路的微機保護、監(jiān)視與控制子系統(tǒng)一、輸電線路繼電保護原理

1、電網(wǎng)相間短路的三段式電流保護

（1）無時限（瞬時）電流速斷保護 此種保護的動作電流是按躲過被保護輸電線路末端最大短路電流整定的，它沒有時限元件。

（2）帶時限（限時）電流速斷保護 保護范圍限定在相鄰線路無時限電流速斷保護的保護區(qū)內(nèi)，在無時限電流速斷保護的基礎(chǔ)上增加了一個時限元件△t=0.5s。

（3）定時限過電流保護

定時限過電流保護的動作是按躲過最大負荷電流整定。

定義：方向繼電器又稱為功率繼電器，它的動作具有方向性，即規(guī)定當功率由母線流

2、電網(wǎng)相間短路的方向電流保護

向線路時它才動作，進而使整個方向電流保護動作切除故障。

二、輸電線路的自動重合閘

定義：自動重合閘裝置就是將跳閘后的斷路器自動重新投入的裝置，簡稱AAR裝置。

1、單電源供電線路的三相一次自動重合閘

（1）當線路發(fā)生瞬時性故障或由于其他原因使斷路器誤跳閘時

（2）線路上發(fā)生永久性故障時

（3）手動跳閘及遙控跳閘時

（4）閉鎖重合閘

（5）手動合閘到故障線路時

2、雙電源供電線路的三相一次自動重合閘

（1）故障點斷電時間問題

（2）同步問題

（3）重合閘實現(xiàn)方式：

①檢無壓 ②檢同期

3、自動重合閘與繼電保護的配合（1）重合閘前加速保護

（2）重合閘后加速保護

三、自動按頻率減負荷 運行規(guī)程規(guī)定：電力系統(tǒng)的運行頻率偏差為±0.2Hz，系統(tǒng)頻率不能長時間運行在49.5～49Hz以下，事故情況下，不能較長時間停留在47Hz以下，系統(tǒng)頻率的瞬時值絕不能低于45Hz。

1、自動按頻率減負荷的基本工作原理

2、自動按頻率減負荷的實現(xiàn)方法

①采用專用的自動按頻率減負荷裝置

②把自動按頻率減負荷的控制分散設(shè)在每回饋線保護裝置中 ①時限閉鎖方式

②低電壓帶時限閉鎖

③低電流閉鎖方式 ④滑差閉鎖方式

3、對自動按頻率減負荷裝置閉鎖方式的分析

第三節(jié)

電力變壓器的微機保護、監(jiān)視與控制子系統(tǒng)一、概述

1、保護內(nèi)容

（1）主保護配置：

①比率制動式差動保護

②差動速斷保護 ③本體重瓦斯、有載調(diào)壓重瓦斯和壓力釋放 ①三段復合電壓閉鎖方向過電流保護 ②三段過負荷保護

③冷控失電，主變壓器過溫報警 ④二段式零序過電流保護

⑤一段兩時限零序電流閉鎖過電壓保護 ⑥一段兩時限間隙零序過電流保護

（2）后備保護配置：

2、配置方案

（1）雙繞組變壓器

后備保護可以配置一套，裝于降壓變壓器的高壓側(cè)（或升壓變壓器的低壓側(cè)）

后備保護可以配置兩套： 一套裝于高壓側(cè)

另一套裝于中壓側(cè)或低壓側(cè)的電源側(cè)

（2）三繞組變壓器

二、變壓器差動保護基本原理

用環(huán)流法構(gòu)成的兩繞組變壓器電流差動保護的原理接線圖

三、變壓器差動保護的特殊問題

（1）兩側(cè)電流互感器的形式不同

（2）兩側(cè)電流互感器的變比不同

（3）變壓器各側(cè)繞組接線方式不同

（4）變壓器空載合閘時的勵磁涌流

（5）在運行中改變變壓器的變比

四、變壓器微機保護的電流平衡

（1）微機變壓器保護電流互感器接線原則

（2）電流平衡的調(diào)整系數(shù)

五、電力變壓器比率制動差動保護（1）比率制動式差動保護的基本原理

定義：

① 比率制動式差動保護的原理簡單地說就是保護的動作電流（差動電流定值）隨外部② 比率就是指差動電流與制動電流之比。

③ 制動電流這樣選取：在不平衡電流較大的外部故障時有制動作用，而在內(nèi)部故障時短路電流按比率增大，即能保證外部不誤動，又能保證內(nèi)部短路有較高的靈敏度。

制動作用最小。

（2）和差式比率制動的差動保護原理

（3）變壓器勵磁涌流的判斷及二次諧波制動系數(shù)

勵磁涌流的特點：

較

二次諧波制動比定值=0.15（4）變壓器的差動速斷保護 定義：差動速斷保護是差動電流過電流瞬時速動保護。差動速斷的整定值按躲過最大不平衡電流和勵磁涌流來整定，其整定值可取正常運行時負荷電流的5～6倍。

（5）電流互感器斷線監(jiān)視

六、電力變壓器后備保護

（1）復合電壓閉鎖方向過流保護

① 復合電壓閉鎖過流保護為三段式： I段動作跳本側(cè)分段斷路器（或橋斷路器）Ⅱ段動作跳本側(cè)斷路器 Ⅲ段跳三側(cè)斷路器 ② 復合電壓啟動判?。?① 最大值可達額定電流的6~8倍

② 波形是非正弦的，含有很大的非周期分量，特性曲線幾乎全部偏在時間軸的一邊 ③ 包含以二次諧波為主的高次諧波 ④ 波形之間出現(xiàn)間斷

⑤ 勵磁涌流開始瞬間，衰減很快

勵磁涌流的閉鎖條件：將二次諧波分量算出，作為制動分量，與基波分量進行比

關(guān) 母線線電壓小于本側(cè)母線線電壓的低電壓定值 負序電壓超過負序電壓定值 或的關(guān)系 ③

方向：

如果作為變壓器相鄰元件的后備保護，則變壓器指向母線為正方向 如果作為變壓器本身的后備保護，則母線指向變壓器的正向為正方向 I段用于發(fā)警告信號 II段用于啟動風扇冷卻器 III段用于閉鎖有載調(diào)壓 ①

中性點直接接地保護方式

由兩段式經(jīng)零序電壓閉鎖的零序電流構(gòu)成，每段設(shè)一個時限。I段時限跳母聯(lián)（或分段）②

中性點不接地的零序保護方式

裝設(shè)I段兩時限的零序無流閉鎖零序過電壓保護，第一時限跳母聯(lián)或分段開關(guān)，第二時③

中性點經(jīng)放電間隙接地的零序保護方式（2）變壓器過負荷保護

（3）變壓器零序保護

斷路器或跳三繞組變壓器中壓側(cè)有源線路；II段時限跳本側(cè)（或全跳）斷路器

限跳本變壓器各側(cè)

I段兩時限方式，第一時限跳高壓側(cè)母聯(lián)開關(guān)（或分段開關(guān)），第二時限跳本變各側(cè)開第四節(jié)

電力電容器的微機保護、監(jiān)視與控制子系統(tǒng)一、電力電容器的內(nèi)部和外部故障

（1）電容器內(nèi)部故障的原因

（2）電容器的外部故障及系統(tǒng)異常

（3）電容器保護配置：

過電壓和欠電壓的電壓保護 限時過電流保護

防止電容器內(nèi)部故障的電容器組專用保護（1）與電容器串聯(lián)的電抗器

（2）避雷器的過電壓保護

（3）電容器組的電壓保護。主要用于防止系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)過電壓和欠電壓。（4）電容器組的電流保護

二、并聯(lián)補償電容器組的通用保護

三、電容器組內(nèi)部故障的專用保護

（1）單Y形接線的電容器組保護：

① 采用零序電壓保護 ② 橋式差流的保護方式 ③ 電壓差動保護方式

（2）雙Y形接線的電容器組保護：采用不平衡電流或電壓保護（3）三角形接線的電容器組保護：采用零序電流保護

第五節(jié)

電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)一、變電站電壓、無功綜合控制的原理

在變電站主要的調(diào)壓手段是調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭位置和控制無功補償電容器。有載調(diào)壓變壓器可以在帶負荷的情況下切換分接頭位置，從而改變變壓器的變比，起控制無功補償電容器的投切，可改變網(wǎng)絡(luò)中無功功率的分布，改善功率因數(shù)，減少網(wǎng)

到調(diào)整電壓和降低損耗的作用。損和電壓損耗，改善用戶的電壓質(zhì)量。

二、電力系統(tǒng)的電壓、無功綜合控制的方式

(1)集中控制：指在調(diào)度中心對各個變電站的主變壓器的分接頭位置和無功補償設(shè)備進行統(tǒng)一的控制。

(2)分散控制：指在各個變電站或發(fā)電廠中，自動調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器的分接頭位置或其他調(diào)壓設(shè)備，以控制地區(qū)的電壓和無功功率在規(guī)定的范圍內(nèi)。

(3)關(guān)聯(lián)分散控制：指電力系統(tǒng)正常運行時，由分散安裝在各廠、站的分散控制裝置或控制軟件進行自動調(diào)控，調(diào)控范圍和定值是從整個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行出發(fā)，事先由電壓、無功優(yōu)化程序計算好的，而在系統(tǒng)負荷變化較大或緊急情況或系統(tǒng)運行方式發(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所應維持的母線電壓和無功功率的定值，以滿足系統(tǒng)運行方式變化后新的要求。

(4)關(guān)聯(lián)分散控制的實現(xiàn)方法 一是通過監(jiān)控系統(tǒng)的軟件模塊實現(xiàn)；另一種是由獨立的關(guān)聯(lián)分散控制裝置實現(xiàn)。第六節(jié) 變電站綜合自動化系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)一、備用電源自動投入裝置 定義：備用電源自投裝置是因電力系統(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供電的一種自動控制裝置。

（1）備用電源的配置

① 明備用的控制

② 暗備用的控制

①工作電源確實斷開后，備用電源才投入。

②備用電源自動投入切除工作電源斷路器必須經(jīng)延時。

③手動跳開工作電源時，備自投投入裝置不應動作。

④應具有閉鎖備自投裝置的功能。

⑤備用電源不滿足有壓條件，備自投裝置不應動作。

⑥工作母線失壓時還必須檢查工作電源無流，才能啟動備自投投入。

（2）微機型的備用電源自投裝置的基本特點 ⑦備自投裝置只允許動作一次。

二、小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的檢測

（1）概述

根據(jù)系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時接地電流的大小劃分：

①

小電流接地系統(tǒng)：

中性點不接地 中性點經(jīng)消弧線圈接地

② 大電流接地系統(tǒng)：中性點直接接地（2）小電流接地系統(tǒng)的接地電流 第六節(jié) 變電站綜合自動化系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)

①中性點不接地系統(tǒng)單相接地故障時的接地電流

特征：當電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，非故障電路電容電流就是該線路的零序電流，故障線路首段的零序電流數(shù)值上等于系統(tǒng)非故障線路全部電容電流的總和，其方向為線路指向母線，與非故障線路中零序電流的方向相反，系統(tǒng)中性點電壓發(fā)生較大的位移。

實現(xiàn)方法：基于基波零序電流方向的自動接地選線原理

②中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障時的接地電流

特征：在單相接地時，故障線路首端的5次諧波電流在數(shù)值上等于系統(tǒng)非故障線路5實現(xiàn)方法：基于5次諧波零序電流方向的自動接地選線原理 次諧波電流的總和，其方向與非故障線路腫次諧波零序電流方向相反，由線路指向母線。第五章

數(shù)字化變電站簡介

變電站自動化技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達到一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動化技術(shù)實現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性，降低了變電站建設(shè)的總造價，這已經(jīng)成為不爭的事實。然而，技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的，隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運行設(shè)備在線狀態(tài)檢測、變電站運行操作培訓仿真等技術(shù)日趨成熟，以及計算機高速網(wǎng)絡(luò)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(shù)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) 數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的特點

1.1智能化的一次設(shè)備

一次設(shè)備被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計，簡化了常規(guī)機電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導線連接。換言之，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。

1.2網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備

變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠動裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置等全部基于標準化、模塊化的微處理機設(shè)計制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。

1.3自動化的運行管理系統(tǒng)

變電站運行管理自動化系統(tǒng)應包括電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計無紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動化；變電站運行發(fā)生故障時能即時提供故障分析報告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統(tǒng)能自動發(fā)出變電站設(shè)備檢修報告，即常規(guī)的變電站設(shè)備“定期檢修”改變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”。數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2.1 過程層

過程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，或者說過程層是指智能化電氣設(shè)備的智能化部分。過程層的主要功能分三類：(1)電力運行實時的電氣量檢測；(2)運行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)檢測；(3)操作控制執(zhí)行與驅(qū)動。

2.2 間隔層

間隔層設(shè)備的主要功能是：(1)匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息；(2)實施對一次設(shè)備保護控制功能；(3)實施本間隔操作閉鎖功能；(4)實施操作同期及其他控制功能；

(5)對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計運算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制；

(6)承上啟下的通信功能，即同時高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。2 數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 2.3 站控層

站控層的主要任務是：

(1)通過兩級高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶崟r數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實時數(shù)據(jù)庫，按時登錄歷史數(shù)據(jù)庫；

(2)按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；

(3)接收調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行；(4)具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；

(5)具有(或備有)站內(nèi)當?shù)乇O(jiān)控，人機聯(lián)系功能，如顯示、操作、打印、報警，甚至圖像，聲音等多媒體功能；

(6)具有對間隔層、過程層諸設(shè)備的在線維護、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能；(7)具有(或備有)變電站故障自動分析和操作培訓功能。謝謝！

第五篇：變電站綜合自動化系統(tǒng)解決方案

變電站綜合自動化解決方案

三旺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)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)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)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(shè)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)量電能的一項重要技術(shù)措施。

變電站綜合自動化需求>>

> 測控裝置的串口信號要求能連接到以太網(wǎng)，用于本地和遠程控制站點高級管理和同步化

> 適應變電站惡劣環(huán)境

> 保證變電站重要數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先性和穩(wěn)定 > 設(shè)備種類繁多，要求通信設(shè)備符合電力IEC61850規(guī)約，兼容變電站各種智能設(shè)備 方案優(yōu)勢>>

> 符合IEC61850標準的串口服務器與工業(yè)交換機完美結(jié)合

> 產(chǎn)品優(yōu)于IEC61850-3標準的EMI抗性，工業(yè)四級設(shè)計能在嚴酷的環(huán)境下可靠、穩(wěn)定工作

> 交換機支持QOS、VLAN等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，保障變電站重要數(shù)據(jù)的傳輸優(yōu)先性和獨立性 > 設(shè)備設(shè)計符合IEC61850規(guī)約，能兼容變電站任何智能設(shè)備

<<關(guān)鍵產(chǎn)品>>

◎支持接口類型可根據(jù)需要搭配

◎支持SW-Ring環(huán)網(wǎng)冗余專利技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)故障自愈時間＜20ms ◎支持802.1X、密碼管理、端口鏡像、端口匯聚

◎支持支持DC110~220V或AC100~240V三位端子電源輸入 ◎無風扇設(shè)計,工業(yè)級設(shè)計，-25~70℃溫度工作范圍 ◎IP30防護等級，19寸標準機架安裝方式

IES5024系列

? 支持RS-232/RS-485/RS-422三種串口形式 ? 支持300bps~115200bps線速無阻塞通信

? 支持虛擬串口驅(qū)動訪問模式和網(wǎng)絡(luò)中斷自動恢復連接功能

NP316系列