第一篇：110kv變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及改進(jìn)設(shè)計(jì)

專版 電力建設(shè)

110kV 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及改進(jìn)設(shè)計(jì)

鄧業(yè)剛

（張家界電業(yè)局輸變電管理所）

摘 要：電力設(shè)備飛速發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。本文詳細(xì)分析了 110kV 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的含義、優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀以及存在的問題等基本概況，進(jìn)而從繼電保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)、抗干擾裝置等幾個(gè)不同方面對(duì)我國 110kV 變電站綜合自動(dòng) 化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：110kV 變電站；自動(dòng)化系統(tǒng)；改進(jìn)設(shè)計(jì)

上個(gè)世紀(jì) 90 年代以來，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)就沿著變電站的綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。隨著近年來科學(xué)技術(shù)和人民生活水平的不斷提高，電力設(shè)備也得到飛速發(fā)展，110kV 變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，也面臨著諸多問題

。1 110kV 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)基本概況 110kV 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)就是指利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)、信息信號(hào)處理技術(shù)、現(xiàn)代電子通信技術(shù)，將包括測量儀、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置等在內(nèi)的變電站二次設(shè)備經(jīng)過功能的優(yōu)化組合，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變電站以及輸電配電線路的主動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)測量、自動(dòng)控制、微機(jī)保護(hù)和調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化控制。110kV 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

110kV 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具備的功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視視頻化、運(yùn)行管理智能化等特征。其廣泛應(yīng)用一方面實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的現(xiàn)代化管理，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高了變電站正常運(yùn)行的可靠性；另一方面也通過對(duì)變電站二次系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)約了變電站的建設(shè)造價(jià)；同時(shí)，變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和超強(qiáng)邏輯判斷能力更方便地采集到齊全的數(shù)據(jù)和信息，提高了調(diào)度中心的全局監(jiān)控和控制能力。目前，110kV 變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在我國的運(yùn)用已經(jīng)比較普遍，但是其使用中存在不少的問題： 目前國家對(duì)110kV 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此不同廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品在技術(shù)、自動(dòng)化模式、自動(dòng)化管理等方面都沒有統(tǒng)一規(guī)范的指標(biāo)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)漏洞較多，產(chǎn)品質(zhì)量存在很大的問題； 傳統(tǒng)的二次設(shè)備如繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等幾乎都采取電磁型或者小規(guī)模的集成電路，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自檢和自診能力都很缺乏，可靠性低； 傳統(tǒng)的110kV 變電站使用了較多的電纜，電壓互感器和電流互感器的負(fù)擔(dān)較重，二次設(shè)備的冗余配置較多，占地面積較大； 變電站二次設(shè)備的遠(yuǎn)動(dòng)功能不夠完善，不能為調(diào)度中心提高那個(gè)大量、高精度的信息，導(dǎo)致其內(nèi)部自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)滯后，協(xié)調(diào)和配合能力較差；變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)還不能實(shí)現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備間的互相操作，且抗干擾能力較差。

廣東科技 2011.11.第 22 期 對(duì) 110kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備實(shí)施大量的微機(jī)保護(hù)

眾所周知，常規(guī)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的二次部分主要由繼電保護(hù)、故障錄波、就地監(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)四大類裝置組成。隨著近年來微機(jī)繼電保護(hù)裝置、微機(jī)故障錄波器、微機(jī)監(jiān)控以及微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的逐步運(yùn)用，這些功能各異但硬件裝置卻大抵相同的裝置，都要對(duì)各種模擬的數(shù)據(jù)量進(jìn)行采集以及對(duì) I/O 回路進(jìn)行控制，而且裝置所需采集的量和需要控制的對(duì)象都有著很多共同點(diǎn)，因此出現(xiàn)設(shè)備重復(fù)、互聯(lián)復(fù)雜等現(xiàn)象。因此，110kV 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)就是對(duì)變電站的二次部分進(jìn)行全微機(jī)化的優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立繼電保護(hù)裝置、防誤鎖裝置、測量控制的裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、故障錄波的裝置、電壓無功測量裝置、同期操作裝置、在線狀態(tài)檢測裝置等基于標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的微機(jī)處理和設(shè)計(jì)制造，在設(shè)備之間采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，以實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)據(jù)資源的共享。而在上述優(yōu)化設(shè)計(jì)措施中繼電保護(hù)設(shè)備的微機(jī)保護(hù)則是重中之重。

一般的，變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)都采用三層分布式的結(jié)構(gòu)，由綜合的保護(hù)裝置組成的間隔保護(hù)層是其關(guān)鍵部位，通過各個(gè)裝置相對(duì)獨(dú)立的工作，起著隔離變電站一次設(shè)備故障，保護(hù)設(shè)備的重要作用。110kV 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的間隔層要實(shí)現(xiàn)其對(duì)被控對(duì)象的保護(hù)功能，就要在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)采取切斷線路等措施，對(duì)繼電斷路器、隔離開關(guān)、變壓器分接頭調(diào)節(jié)、保護(hù)壓板的投退等進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的控制，使得各類保護(hù)裝置具備故障記錄、多套定值的存儲(chǔ)、與監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)通信等功能。改造設(shè)計(jì) 110kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)

110kV 變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)另一個(gè)主要方面就是對(duì)其監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造。系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集主要通過數(shù)據(jù)量、模擬量和脈沖量三種方法進(jìn)行，對(duì)斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、有功功率、無功補(bǔ)償電容的無功功率、電能表輸出的電能量等進(jìn)行采集。對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)后，應(yīng)該加強(qiáng)數(shù)據(jù)記錄和處理的形成并且存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)的功能，為變壓器內(nèi)部的調(diào)度、管理以及故障分析等提供方便：引入人機(jī)聯(lián)系的功能，使得各種畫面的顯示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示、人工控制操作、事故報(bào)警、診斷和維護(hù)等功能得到實(shí)現(xiàn)，為現(xiàn)場的維修或巡視提供方便；設(shè)置兩條以上可以互為備用的遠(yuǎn)方通信通道，更方便地傳輸遙測、遙控、遙調(diào)等常規(guī)的遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)

（下轉(zhuǎn)第 100 頁）

電力建設(shè)

2.3 加強(qiáng)供用電合同管理的建議及對(duì)策

（1）健全供用電合同管理機(jī)制，配備專職管理人員，避免因合同管理缺失引發(fā)的法律糾紛發(fā)生。

（2）實(shí)行分級(jí)審核制、分項(xiàng)簽字制、專工審查制、責(zé)任追究制等四制，規(guī)范高壓供電合同和低壓供電合同的管理，提高合同修簽質(zhì)量。

（3）建立合同內(nèi)部會(huì)簽流轉(zhuǎn)分級(jí)審核責(zé)任，嚴(yán)把合同簽約質(zhì)量關(guān)，降低和杜絕合同修簽錯(cuò)誤和遺漏。

（4）建立合同計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)平臺(tái)，統(tǒng)一模式，提升供用電合同管理水平。

析標(biāo)準(zhǔn)，形成科學(xué)的線損指標(biāo)統(tǒng)計(jì)及考核體系。

（6）深入開展反竊電專項(xiàng)活動(dòng)，建立反竊電常態(tài)化管理機(jī)制；加大稽查力度，注重用緝查分析成果指導(dǎo)營業(yè)檢查和用電檢查，提高稽查工作成效，確保經(jīng)營效益提高。

2.6 加強(qiáng)營銷信息系統(tǒng)管理的建議及對(duì)策

（1）要通過調(diào)查研究，摸清當(dāng)前電力營銷管理信息系統(tǒng)安全管理各個(gè)環(huán)節(jié)的狀況和存在的問題集思廣益對(duì)可能的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究和判別，采取相應(yīng)的防范措施。

（2）建立預(yù)警機(jī)制，提前防范風(fēng)險(xiǎn)要落實(shí)專門的機(jī)構(gòu)和人員，負(fù)責(zé)對(duì)電力營銷管理信息系統(tǒng)的安全進(jìn)行不間斷跟蹤和監(jiān)控，以便及時(shí)發(fā)出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

（3）開展事故演練，提高應(yīng)變能力。

2.4 加強(qiáng)農(nóng)電工管理的建議及對(duì)策

（1）完善用人機(jī)制，嚴(yán)格招聘紀(jì)律和制度，穩(wěn)妥做好農(nóng)電工招聘工作。

（2）完善薪酬體系，合理提高農(nóng)電工待遇。（3）健全完善培訓(xùn)機(jī)制，采取個(gè)人自學(xué)和舉辦各種培訓(xùn)班相結(jié)合的工作方式，提升農(nóng)電工的整體素質(zhì)。

（4）引進(jìn)競爭機(jī)制，嚴(yán)格業(yè)績考核，實(shí)行末位淘汰，增強(qiáng)農(nóng)電工危機(jī)感和責(zé)任感。

2.7 加強(qiáng)供電服務(wù)的建議及對(duì)策

（1）加強(qiáng)需求側(cè)管理，深入開展用電市場的調(diào)查，了解供電區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的走勢(shì)，準(zhǔn)確預(yù)測電力供應(yīng)的需求現(xiàn)狀。

（2）規(guī)范用電報(bào)裝工作流程，強(qiáng)化報(bào)裝環(huán)節(jié)時(shí)限考核。逐步開放電話報(bào)裝、網(wǎng)上報(bào)裝、上門報(bào)裝，提供多渠道、多層次的優(yōu)質(zhì)服務(wù)方式。

（3）在營業(yè)窗口公布設(shè)計(jì)、施工、電力設(shè)備供應(yīng)的候選單位名單，讓用戶自由選擇，以杜絕“三指定”現(xiàn)象的發(fā)生。規(guī)范并統(tǒng)一工程報(bào)價(jià)，建立工程預(yù)算模板系列。2.5 加強(qiáng)線損管理的建議及對(duì)策

（1）明確工作責(zé)任，強(qiáng)化考核管理。將各單位線損管理工作納入單位負(fù)責(zé)人年度業(yè)績考核，重點(diǎn)是強(qiáng)化對(duì)縣（市）公司、基

層供電所線損管理工作的考核。

（2）完善 TMR（電能量計(jì)量管理）系統(tǒng)，強(qiáng)化過程管理，實(shí)現(xiàn) 結(jié)束語

電力營銷服務(wù)作為電網(wǎng)企業(yè)的重要業(yè)務(wù)內(nèi)容和落實(shí)國網(wǎng)公司“四個(gè)服務(wù)”的窗口，不僅關(guān)系到電網(wǎng)企業(yè)本身發(fā)展，而且對(duì)其他行業(yè)和各類用戶有巨大影響。它不僅與建設(shè)節(jié)約型社會(huì)密切有關(guān)，而且與建立和諧社會(huì)密不可分。因此必須轉(zhuǎn)變觀念，開拓思路，堅(jiān)持“三抓一創(chuàng)”，堅(jiān)持以人為本，加強(qiáng)電力營銷理論方法學(xué)習(xí)，提高營銷技術(shù)水平，強(qiáng)化電力營銷管理，開創(chuàng)電力營銷工作新局面?！胺謮?、分線、分臺(tái)區(qū)”統(tǒng)計(jì)分析及各變電站母線電量平衡分析。（3）加快改造步伐，打造降損硬平臺(tái)；加快“三高”臺(tái)區(qū)改造及后續(xù)管理；加大變電站無功補(bǔ)償設(shè)備項(xiàng)目及重?fù)p變壓器線路 改造；嚴(yán)格計(jì)量裝置改造計(jì)劃管理，嚴(yán)格輪換制度的執(zhí)行與考核；嚴(yán)格抄表日程，消除因抄表時(shí)間差出現(xiàn)的線損波動(dòng)。（4）加強(qiáng)地調(diào)、縣調(diào)兩級(jí)網(wǎng)損管理；加強(qiáng)無功設(shè)備的投運(yùn)管理，確保無功設(shè)備的高可用率和投運(yùn)率；抓計(jì)劃檢修管理，統(tǒng)籌計(jì)劃檢修，合理安排檢修時(shí)間。

（5）建立縣公司一把手負(fù)責(zé)的線損分析例會(huì)制度，規(guī)范分

?。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。?！!

（上接第 98 頁）

時(shí)性、遙測的精度以及遙信變位的響應(yīng)速度。

進(jìn)行警報(bào)提醒。其次裝置還有斷電保護(hù)措施以及熱恢復(fù)功能，即使發(fā)生斷電現(xiàn)象數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。

裝置的操作界面友好，在運(yùn)行維護(hù)以及擴(kuò)充方面操作方便。并且各功能相對(duì)獨(dú)立，對(duì)后臺(tái)主機(jī)無依賴性，這樣即使后臺(tái)主機(jī)產(chǎn)生故障，變電站仍舊可以正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)： 4 改造設(shè)計(jì) 110kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾能力

針對(duì)安裝在 110kV 變電站中的二次設(shè)備抗干擾能力較差 的現(xiàn)狀，我們必須考慮在系統(tǒng)中實(shí)施加強(qiáng)抗干擾能力的措施。

通過建設(shè)能抗擊各種干擾的電路，需要對(duì)四級(jí)靜電放電干擾、[1]曾一凡，毛立新.變電站 RTU 及遠(yuǎn)動(dòng)信道故障診斷監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]．三級(jí)射頻的電磁場輻射干擾、[2] 蔡穎時(shí)，周 萍，劉桂莎．變電站綜合自動(dòng)化原理及應(yīng)用[M]．北京：中國 四級(jí)電快速瞬變的脈沖群干擾、北京：清華大學(xué)出版社，2008．

三級(jí)浪涌沖擊的干擾、三級(jí)射頻感應(yīng)的傳導(dǎo)干擾、五級(jí)脈沖磁場的電力出版社．2007．

干擾等設(shè)置專屬的抗擊設(shè)備；同時(shí)，在綜合保護(hù)自動(dòng)化系統(tǒng)裝置[3]楊風(fēng)玲．110kV變電站自動(dòng)化技術(shù)原則[J]．江西電力學(xué)院學(xué)刊，的工作電源結(jié)構(gòu)中加裝對(duì)電源電壓具備吸收、緩解和釋放功能的2008，[4]張 笠．淺談發(fā)電廠變電站變電裝置設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)要求[J].中國

電力電網(wǎng)月刊，2007，3（2）：71~88． 電路及技術(shù)，以克服變電站直流電源波動(dòng)較大的缺陷。110kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改進(jìn)后的特點(diǎn)

置具有自動(dòng)診斷的功能，一旦檢查出故障便可

要求，同時(shí)其采用了交流采樣，對(duì)采樣精度有大幅度的提高，并且裝

[5]楊奇遜，李雪梅．變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置能夠達(dá)到電力系統(tǒng)幾點(diǎn)保護(hù)發(fā)事故處理手段與調(diào)度自動(dòng)化的化，2008，12：36~45．[6]蔣年德，馬康柯．變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

體系結(jié)構(gòu)研究[J]．中國電網(wǎng)技術(shù)，2006，12：22~29．

廣東科技 2011.11.第 22 期

第二篇：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)教案

第七章

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

第一節(jié)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述

1)因此，變電站綜合自動(dòng)化是自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。

2)只有通過變電站自動(dòng)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(shí)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，調(diào)度中心對(duì)電力系統(tǒng)要下發(fā)各種遠(yuǎn)方控制命令，這些命令只有通過變電站的自動(dòng)化裝置才能最終完成。也可以說沒有一個(gè)完整、先進(jìn)、可靠的基礎(chǔ)自動(dòng)化就不可能實(shí)現(xiàn)一個(gè)高水平的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化。

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

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

5)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判斷功能，可方便的監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運(yùn)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(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏。6)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有功能自動(dòng)化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化等特征。

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7)它的應(yīng)用為變電所無人值班提供了強(qiáng)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(duì)變電所所管轄的配電網(wǎng)實(shí)行監(jiān)視和自動(dòng)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(shí)，切除負(fù)荷，或在電壓變動(dòng)時(shí)自動(dòng)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(duì)負(fù)荷的直接控制來調(diào)節(jié)負(fù)荷曲線和保持電能的供需平衡。

9)傳統(tǒng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和變電站綜合自動(dòng)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(hù)和自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等，采用了電磁式或是晶體管形式，因此結(jié)構(gòu)復(fù)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(xué)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(hù)室占地面積大，增大了征地投資。實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化就會(huì)減少占地面積，對(duì)國家目前和長遠(yuǎn)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(shí)提供運(yùn)行參數(shù)的要求，于是就不能適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計(jì)算和實(shí)時(shí)控制的要求。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)能夠和上級(jí)的調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)信息共享，可以將現(xiàn)場的“四遙”信息及時(shí)準(zhǔn)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(yùn)行和管理水平。

第二節(jié)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是多專業(yè)性的綜合技術(shù)，它以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了電站傳統(tǒng)的繼電保護(hù)、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(huì)議WG34.03工作組在研究變電站時(shí)，分析了變電站自動(dòng)化需完成的功能大概有63種，歸納起來可以分為以下幾個(gè)功能組：①控制、監(jiān)視功能；②自動(dòng)控制功能；③測量表計(jì)功能；④繼電保護(hù)功能；⑥與繼電保護(hù)有關(guān)功能；⑥接口功能；⑦系統(tǒng)功能。

結(jié)合這五個(gè)不同的功能組，我們將系統(tǒng)自動(dòng)化的基本功能體現(xiàn)在下面的五個(gè)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(gè)部分。

上位機(jī)的監(jiān)視和控制功能以及下位機(jī)的監(jiān)視和控制功能。下位機(jī)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(jī)主要包含有人機(jī)界面和人機(jī)對(duì)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(hù)動(dòng)作信號(hào)、運(yùn)行告警信號(hào)等這些信號(hào)都以開關(guān)量的形式，通過光電隔離電路輸入到計(jì)算機(jī)。對(duì)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(duì)斷路器變位的采樣分辨率能在5ms之內(nèi)。對(duì)于給定開關(guān)狀態(tài)和分接頭位置等開關(guān)信號(hào)，可以用定期查詢的方式讀取。

（3）電能計(jì)量。電能計(jì)量即指對(duì)電能量（包括有功電能和無功電能）的采集。對(duì)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(jìn)行不同的計(jì)算，得出有功電能和無功電能。這種方法不需要進(jìn)行硬件的投資，但是作為實(shí)際的電能計(jì)費(fèi)的方式，還不為大家所接受。另外的方法就是采用微機(jī)型電能計(jì)量儀表。這種儀表采用單片機(jī)和集成電路構(gòu)成，通過采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行有功電能和無功電能的計(jì)算。因?yàn)檫@種裝置是專門為電能計(jì)算設(shè)計(jì)的，因此，可以保證計(jì)量的準(zhǔn)確度。這種微機(jī)型的電能計(jì)量儀表是今后電能計(jì)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(hù)動(dòng)作順序記錄。微機(jī)保護(hù)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(shí)間的時(shí)間順序記錄，確保當(dāng)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)或遠(yuǎn)方幾種控制主站通信中斷

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時(shí)，不會(huì)丟失事件的信息，并記錄事件發(fā)生的時(shí)間（應(yīng)該精確到毫秒級(jí)）。

（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(diǎn)，以縮短修復(fù)時(shí)間，盡快恢復(fù)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(shí)現(xiàn)，一是由微機(jī)保護(hù)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(jī)存儲(chǔ)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(jī)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)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(hù)動(dòng)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(duì)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(duì)分析和掌握情況、判斷保護(hù)動(dòng)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(duì)斷路器和隔離開關(guān)（如果允許電動(dòng)操作的話）進(jìn)行分、合操作，對(duì)變壓器分接頭開關(guān)位置進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，對(duì)電容器進(jìn)行投切控制，同時(shí)要能接受遙控操作命令，進(jìn)行-164-

遠(yuǎn)方操作；為防止計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障時(shí)無法操作被控設(shè)備，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保留人工直接跳閘、合閘的手段。

斷路器應(yīng)該有閉鎖功能，操作閉鎖應(yīng)包括以下內(nèi)容：（1）斷路器操作時(shí)，應(yīng)閉鎖自動(dòng)重合閘裝置。

（2）當(dāng)?shù)剡M(jìn)行操作和遠(yuǎn)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(shí)時(shí)信息，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)斷路器與隔離開關(guān)間的閉鎖操作。

（4）無論當(dāng)?shù)夭僮骰蜻h(yuǎn)方操作，都應(yīng)有防誤操作的閉鎖措施，即要收到反校驗(yàn)信號(hào)，才執(zhí)行下一項(xiàng)；必須有對(duì)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(yùn)行過程中，對(duì)采集的電流、電壓、主變壓器溫度、頻率等量，要不斷進(jìn)行越限監(jiān)視，如果發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信號(hào)，同時(shí)記錄和顯示越限時(shí)間和越限值，另外，還要監(jiān)視保護(hù)裝置是否失電，自動(dòng)控制裝置工作是否正常等。

（六）人機(jī)聯(lián)系功能

（1）CRT顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤。變電站采用微機(jī)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(diǎn)之一是操作人員或調(diào)度員只要面對(duì)CRT顯示器的屏幕，通過操作鼠標(biāo)和鍵盤，就可對(duì)全站的運(yùn)行工況和運(yùn)行參數(shù)一目了然，可對(duì)全站的斷路器和隔離開關(guān)等進(jìn)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(dòng)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(tái)機(jī)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(tái)計(jì)算機(jī)計(jì)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(jì)算機(jī)的屏幕上實(shí)時(shí)顯示。同時(shí)，在潮流等運(yùn)行參數(shù)的顯示畫面上，應(yīng)顯示出日期和時(shí)間。對(duì)變電站主接線圖中的斷路器和隔離開關(guān)的位置要與實(shí)際狀態(tài)相適應(yīng)。進(jìn)行對(duì)斷路器或隔離開關(guān)的操作時(shí)，在CRT的顯示上，對(duì)要操作的對(duì)象應(yīng)有明顯的標(biāo)記（如閃爍、顏色改變等措施）。各項(xiàng)操作都有漢字提示。

另外，變電站投入運(yùn)行之后，隨著送電量的改變，保護(hù)整定值、越限值等都需要修改，甚至由于負(fù)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(jī)聯(lián)系中，應(yīng)該有良好的人機(jī)界面，以供變電站的操作人員對(duì)變電站的設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。

特別需要強(qiáng)調(diào)的是，針對(duì)無人值班變電站必須設(shè)置有必要的人機(jī)聯(lián)系功能，在操作人員進(jìn)行設(shè)備巡視和檢修時(shí)，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(jī)到站內(nèi)進(jìn)行操作。

（七）后臺(tái)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和打印功能

監(jiān)控系統(tǒng)除了完成上述的各項(xiàng)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(chǔ)是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容。此外，為滿足繼電保護(hù)專業(yè)和變-166-

電站管理的需要，必須進(jìn)行一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(yīng)的時(shí)間；母線電壓每天記錄的最高值和最低值以及相應(yīng)的時(shí)間；計(jì)算受配電電能平衡率；統(tǒng)計(jì)斷路器動(dòng)作次數(shù)；斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累積時(shí)間；控制操作和修改整定值記錄等。

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

二、微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)

為保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠，微機(jī)保護(hù)通常獨(dú)立于監(jiān)控系統(tǒng)，專門負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的故障檢測和處理，故要求微機(jī)保護(hù)具有安全、可靠、準(zhǔn)確、快速等性能。低壓配電所的繼電保護(hù)比較簡單，有主變瓦斯/差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)、低壓閉鎖過電壓過電流保護(hù)等。在低壓配電所中通常被設(shè)置為一個(gè)獨(dú)立的單元。微機(jī)保護(hù)在我國已經(jīng)投入運(yùn)行10多年的歷史，并且越來越受到繼電保護(hù)人員和運(yùn)行人員的普遍歡迎。對(duì)微機(jī)保護(hù)的原理和功能實(shí)現(xiàn)不作介紹。

三、無功／電壓控制功能

變電站綜合自動(dòng)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(dòng)控制功能。電壓和頻率是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，因此電壓、無功綜合控制也是變電站綜合自動(dòng)化的一個(gè)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(yīng)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(bǔ)償裝置雖然都能對(duì)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(fù)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(bǔ)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(yán)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(dǎo)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?，在進(jìn)行無功和電壓的控制時(shí)，必須將調(diào)分接頭和電容器的投切兩者結(jié)合起來，進(jìn)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(duì)電網(wǎng)的輸電能力、安全穩(wěn)定運(yùn)行水平和降低電能損耗有著極大影響。因此，要對(duì)電壓和無功功率進(jìn)行綜合調(diào)控，保證實(shí)現(xiàn)電力部門和用戶在內(nèi)的總體運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到最佳。其具體的調(diào)控目標(biāo)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(dāng)?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(biāo)之一。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)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(duì)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(wù)是，在系統(tǒng)發(fā)生故障，有功功率嚴(yán)重缺額時(shí)，需要切除部分負(fù)荷時(shí)，應(yīng)盡可能作到有次序、有計(jì)劃的切除負(fù)荷，并保證所切除的負(fù)荷數(shù)量必須合適，以盡量減少切除負(fù)荷后所造成的經(jīng)濟(jì)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(shí)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(shí)現(xiàn)低頻減載功能。

（2）把低頻減載的負(fù)荷控制分散裝設(shè)在每回線路的保護(hù)裝置中?，F(xiàn)在微機(jī)保護(hù)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(hù)設(shè)備。在線路保護(hù)裝置中，增加一個(gè)測量頻率的環(huán)節(jié)，就可以實(shí)現(xiàn)低頻減載的控制功能了。其對(duì)每回線路輪次的安排原則同上所述。只要將第n 輪動(dòng)作的頻率和延時(shí)定值事前在某回路的保護(hù)裝置中安排好，則該回路便屬于第 n 輪切除的負(fù)荷。

五、備用電源自投控制

隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷提高及家用電器迅速走向千家萬戶，用戶對(duì)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(dòng)化系統(tǒng)的基本功能之一。

備用電源自投裝置的任務(wù)是，當(dāng)電力系統(tǒng)故障或者因?yàn)槠渌脑蚴构ぷ麟娫幢粩嚅_后，能迅速將備用電源或備用設(shè)備自動(dòng)投入工作，使原來的工作電源被斷開的用戶能迅速恢復(fù)供電的一種自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)的基本要求

為了達(dá)到變電站綜合自動(dòng)化的總目標(biāo)，自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下要求：（1）變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能全面代替常規(guī)的二次設(shè)備。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)集變電站的繼電保護(hù)、測量、監(jiān)視、運(yùn)行控制和通信于一個(gè)分級(jí)分布式的系統(tǒng)中，此系統(tǒng)由微機(jī)保護(hù)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(jī)電保護(hù)、儀表、中央信號(hào)、模擬屏、控制屏和運(yùn)行控制裝置。

（2）變電站微機(jī)保護(hù)的軟件和硬件設(shè)置既要和監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，又要相互協(xié)調(diào)。微機(jī)保護(hù)是綜合自動(dòng)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(duì)獨(dú)立，即在系統(tǒng)運(yùn)行中，繼電保護(hù)的動(dòng)作、行為僅和保護(hù)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(dòng)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(shí)現(xiàn)，不影響保護(hù)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(jī)保護(hù)裝置應(yīng)具有串行接口或現(xiàn)場總線接口，向計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)或RTU提供保護(hù)動(dòng)作信息或保護(hù)定值等信息。

（4）變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能和配置，應(yīng)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(shí)施和推廣是一個(gè)必然的趨勢(shì)，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(dòng)化系統(tǒng)不管從硬件或軟件方面考慮，都必須具備和上級(jí)調(diào)度通信的能力，必須具有RTU的全部功能，以滿足和促進(jìn)變電站無人值班的實(shí)施。

（5）要有可靠、先進(jìn)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(dòng)化系統(tǒng)具有較高的可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力。在考慮總體結(jié)構(gòu)時(shí)，要主、次分明，對(duì)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，要有一定的冗余。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)要相對(duì)獨(dú)立，一旦系統(tǒng)中某個(gè)部分出現(xiàn)故障，應(yīng)盡量縮小故障影響的范圍并能盡量盡快修復(fù)故障。為此，各子系統(tǒng)應(yīng)具有獨(dú)立的故障診斷、自修復(fù)功能，任何一個(gè)部分發(fā)生了故障，應(yīng)通知監(jiān)控主機(jī)發(fā)出告警信號(hào)，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(kuò)展性和適應(yīng)性要好。在對(duì)技術(shù)落后的老變電站進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，變電站自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)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(jí)的系統(tǒng)。

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

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

（10）變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一項(xiàng)技術(shù)密集、涉及面廣、綜合性很強(qiáng)的基礎(chǔ)自動(dòng)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(gè)方面要相互配合，避免各自為戰(zhàn)。避免不必要的重復(fù)和相互干擾。

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二、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是和計(jì)算機(jī)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(dòng)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(dòng)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(diǎn)。而且光電傳感器和先進(jìn)的光纖通信技術(shù)的出現(xiàn)，為分散式的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)提供了有力的技術(shù)支持。

顯示器各保護(hù)裝置打印機(jī)鍵盤調(diào)度中心監(jiān)控主機(jī)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(hù)出口模擬量輸入斷開繼路關(guān)電器狀保和態(tài)護(hù)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(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)是和當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)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(dòng)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(hù)和各種對(duì)變電站自動(dòng)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(jī)來管理和完成，為了實(shí)現(xiàn)和調(diào)度中心的通信聯(lián)系，還要有相應(yīng)的通信控制器來負(fù)責(zé)主控計(jì)算機(jī)和調(diào)度中心的通信工作。在有人值班的變電站中，主控計(jì)算機(jī)為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話和管理功能，還必須負(fù)責(zé)管理大量的外圍設(shè)備，以滿足人機(jī)對(duì)話和數(shù)據(jù)報(bào)表的打印功能。

這種集中式的變電站綜合自動(dòng)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(shí)用等特點(diǎn)。但是，隨著技術(shù)地不斷發(fā)展和新的變電站自動(dòng)化結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，它的劣勢(shì)也就愈加明顯：

1）每臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能較為集中，如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障。影響面是很大的。必須采用雙機(jī)或者是并聯(lián)運(yùn)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(fù)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(duì)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(jì)，適應(yīng)性較差，不利于推廣。

4）集中式保護(hù)和長期以來采用的一對(duì)一的常規(guī)保護(hù)相比，不直觀，不符合運(yùn)行和維護(hù)人員的習(xí)慣，調(diào)試和維護(hù)不方便，程序設(shè)計(jì)麻煩，僅適合于保護(hù)算法簡單的場合。

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打印機(jī)（可選）人機(jī)接口當(dāng)?shù)卣{(diào)試或監(jiān)控主控機(jī)（或雙機(jī)）調(diào)度所/控制操縱中心光纜或電纜電能管理機(jī)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(hù)管理機(jī)現(xiàn)場總線或其他總線線路開關(guān)柜1保護(hù)與監(jiān)控單元線路開關(guān)柜n保護(hù)與監(jiān)控單元主變壓器保護(hù)屏監(jiān)控單元TV狀出TA態(tài)口信回高壓線路保護(hù)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(hào)路號(hào)路號(hào)路號(hào)路圖7-2 分散與集中相結(jié)合的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2、分層式分布變電站自動(dòng)化系統(tǒng)

隨著自動(dòng)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(dòng)化模式，歸納起來，都屬于分層分布式的結(jié)構(gòu)。將實(shí)際的變電站的一次、二次設(shè)備分為三個(gè)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(diǎn)，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(dú)立的單元裝置通過局域網(wǎng)或者是總線和主監(jiān)控機(jī)進(jìn)行通信。它具有測量、控制部件或繼電保護(hù)單元。測量和控制部件負(fù)責(zé)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(hù)部件負(fù)責(zé)該單元線路或變壓器、電容器的保護(hù)、故障記錄等。在這個(gè)層次中，還可能存在數(shù)據(jù)采集管理機(jī)和保護(hù)管理機(jī)，分別管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和繼電保護(hù)工作。所以說單元層本身是一個(gè)兩級(jí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

變電站層包括全站性的監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)通信機(jī)等。變電站層設(shè)現(xiàn)場總線或是局域網(wǎng)，供各主機(jī)之間和監(jiān)控主機(jī)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(shí)現(xiàn)。各種高壓和低壓線路的保護(hù)單元；電容器保護(hù)單元；主變壓器保護(hù)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(bǔ)償單元；數(shù)據(jù)采集單元；電能計(jì)量單元等。每個(gè)功能單元基本上由單獨(dú)的一個(gè)CPU來完成，多采用單片機(jī)。

在系統(tǒng)的管理上面，數(shù)據(jù)采集管理機(jī)和保護(hù)管理機(jī)能完成系統(tǒng)賦予它們的任務(wù)，并且能協(xié)調(diào)監(jiān)控機(jī)的工作。這樣就可以大大的減輕監(jiān)控機(jī)的負(fù)擔(dān)。它們通過總線或是局域網(wǎng)和主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。一旦各個(gè)管理機(jī)發(fā)生故障，就會(huì)向主控計(jì)算機(jī)發(fā)出告警信號(hào)。對(duì)于主控計(jì)算機(jī)，如果應(yīng)用在無人值班的場合，主要負(fù)責(zé)與調(diào)度中心的通信，使變電站自動(dòng)化系統(tǒng)具有RTU的功能，完成“四遙”的任務(wù)；在有人值班的場合，除了仍然負(fù)責(zé)和調(diào)度中心通信外，還要負(fù)責(zé)人機(jī)聯(lián)系，使自動(dòng)化系統(tǒng)通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)完成當(dāng)?shù)仫@示、制表打印等任務(wù)。

這種按照功能設(shè)計(jì)的分層分布式自動(dòng)化結(jié)構(gòu)，具有軟件相對(duì)簡單、調(diào)試相對(duì)方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性高等特點(diǎn)。但是，這種結(jié)構(gòu)在安裝的時(shí)候，需要的控制電纜相對(duì)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(jìn)的局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)，就可以對(duì)變電站二次系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)得到提高。一種發(fā)展趨勢(shì)就是按照每個(gè)電網(wǎng)的元件為對(duì)象，集測量、保護(hù)、控制為一體，設(shè)計(jì)在同一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。例如，對(duì)于6～35Kv的配電線路，可以將這個(gè)一體化的保護(hù)、測量、控制單元分散安裝在各個(gè)開關(guān)柜中，然后由監(jiān)控主機(jī)通過光纖或電纜網(wǎng)絡(luò)，對(duì)它們進(jìn)行管理和交換信息，這就是分散式結(jié)構(gòu)。而且對(duì)于高壓線路的各種保護(hù)和變壓器保護(hù)，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(hù)和測控單元分散安裝在控制室內(nèi)，而高壓線路保護(hù)和主變壓器保護(hù)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(dāng)前綜合自動(dòng)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(hù)和測控系統(tǒng)都是安裝在各個(gè)開關(guān)柜當(dāng)中，因此，主控室內(nèi)就減少了常規(guī)控制屏、中央信號(hào)屏和站內(nèi)模擬屏。減少了主控室的占用面積，也有利于實(shí)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(hù)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(shí)際工作分擔(dān)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(jì)算機(jī)之間通過局域網(wǎng)或總線連接，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。

（5）由于各個(gè)模塊基本上是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的，因此軟件結(jié)構(gòu)相對(duì)集中式的簡單，并且調(diào)試方便，便于系統(tǒng)擴(kuò)充。

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

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是由多臺(tái)微機(jī)組成的分級(jí)分布式的控制系統(tǒng)，包括微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、電能質(zhì)量自動(dòng)控制等多個(gè)子系統(tǒng)。在各個(gè)子系統(tǒng)中往往又由多個(gè)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(dòng)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)間的信息交換和實(shí)現(xiàn)信息共享，以減少變電站二次設(shè)備的重復(fù)配置和簡化二次設(shè)備的互連，既減少了重復(fù)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(shí)現(xiàn)的問題。

另一個(gè)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(bǔ)償?shù)劝嘿F設(shè)備。因此，對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性、抗干擾能力、工作靈活和可擴(kuò)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(dòng)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(jí)調(diào)度中心或集控站統(tǒng)稱為控制中心）。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的故障信息也要及時(shí)上報(bào)給控制中心。同時(shí)也要能接受和執(zhí)行控制中心下達(dá)的各操作和調(diào)控命令。

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因此，變電站綜合自動(dòng)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(dòng)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(gè)是變電站和控制中心間的通信。

一、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與控制中心的通信

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具有與電力系統(tǒng)控制中心通信的功能，不另外設(shè)獨(dú)立的遠(yuǎn)動(dòng)裝置，而由綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的上位機(jī)（或稱集中管理機(jī)）或通信控制機(jī)執(zhí)行遠(yuǎn)動(dòng)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(dú)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(jí)調(diào)度接受數(shù)據(jù)和控制命令，例如接收調(diào)度下達(dá)的開關(guān)操作命令，在線修改保護(hù)定值、召喚實(shí)時(shí)運(yùn)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(shí)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(dòng)化的優(yōu)越性和要求的目標(biāo)。

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(dòng)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(hù)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(gè)單元層內(nèi)部相關(guān)的功能模塊間，即繼電器保護(hù)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(yùn)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(hù)工作狀態(tài)、互鎖，相關(guān)保護(hù)動(dòng)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(jì)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(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)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(dòng)裝置的投入和退出等。

（3）參數(shù)信息。微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)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(wù)和功能特點(diǎn)，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(dòng)化系統(tǒng)通信的特點(diǎn)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(dòng)化系統(tǒng)的重要性，經(jīng)濟(jì)、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(dòng)化系統(tǒng)的要求。使變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有以下的特點(diǎn)和要求。

（1）快速和實(shí)時(shí)響應(yīng)的能力。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)要求及時(shí)地傳輸現(xiàn)場的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息和控制信息。在電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸都有嚴(yán)格的實(shí)時(shí)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(shí)性。

（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)也必須連續(xù)運(yùn)行，通信網(wǎng)絡(luò)的故障和非正常工作會(huì)影響整個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行，設(shè)計(jì)不合理的系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐稍O(shè)備和人身事故、造成很大的損失，因此變電站綜合自動(dòng)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(gè)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，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(yīng)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(gè)系統(tǒng)的分層式結(jié)構(gòu)所決定的，也只有實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的分層，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站綜合自動(dòng)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(yīng)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(yīng)速度的要求

不同類型和特性的信息要求傳送的時(shí)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(yùn)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(yīng)時(shí)間需滿足SCADA的要求，一般不宜大于1~2秒；②為計(jì)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(shí)間可以較長，傳送的優(yōu)先級(jí)可以較低；③為刷新變電站層的數(shù)據(jù)庫，需定時(shí)采集斷路器的狀態(tài)信息，繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置投入和退出的工作狀態(tài)信息，可以采用定時(shí)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(yùn)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(yùn)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(yīng)的信息，例如：事故時(shí)斷路器的位置信號(hào)，這種信號(hào)要求傳輸時(shí)延小，優(yōu)先級(jí)高；②正常操作時(shí)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(yīng)時(shí)間要小，自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)裝置的投入和退出信息，要及時(shí)傳送；③故障情況下，繼電保護(hù)動(dòng)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(shí)的故障錄波，帶時(shí)標(biāo)的擾動(dòng)記錄的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)量很大，傳輸時(shí)間長，也不必立即傳送；⑤控制命令、升降命令、繼電保護(hù)和自動(dòng)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(shí)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(dòng)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(shí)對(duì)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(shí)間的要求

（1）設(shè)備層和間隔層，1~100ms。（2）間隔層內(nèi)各個(gè)模塊間，1~100ms。（3）間隔層的各個(gè)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(gè)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(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)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(hào)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(dòng)化系統(tǒng)，由于受到當(dāng)時(shí)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(dòng)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(diǎn)是可以節(jié)約傳輸線路，特別是當(dāng)位數(shù)較多的情況和遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)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(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)部，各種自動(dòng)裝置之間，或繼電保護(hù)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(dòng)化系統(tǒng)中，微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控和其他微機(jī)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(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)中。采用RS-422/RS-485通信接口，雖然可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)（設(shè)備）的互連，但連接的數(shù)目一般不超過32個(gè)，在變電站規(guī)模較大時(shí)，不能滿足綜合自動(dòng)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(jì)算機(jī)詢問，保護(hù)單元或自控裝置答，通信效率低，難以滿足較高的實(shí)時(shí)性要求；再者，使用RS-422/RS-485通信接口，整個(gè)通信網(wǎng)上只能有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)對(duì)通信進(jìn)行管理和控制，其余皆為從節(jié)點(diǎn)，受節(jié)點(diǎn)管理和控制，這樣主節(jié)點(diǎn)便成為系統(tǒng)的瓶頸，一旦主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)的通信便無法進(jìn)行；另外，對(duì)RS-422/RS-485通信接口的通信規(guī)約缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，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(dòng)化系統(tǒng)中，也有采用計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，其傳輸容量大，但實(shí)時(shí)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(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

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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(huì)的定義，所謂現(xiàn)場總線是一種全數(shù)字的雙響多站點(diǎn)通信系統(tǒng)。

現(xiàn)場總線是基于微機(jī)化的智能現(xiàn)場儀表，實(shí)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(diǎn)、多站的通信網(wǎng)絡(luò)。它按國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO和開放系統(tǒng)互連OSI提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、通信速率快、造價(jià)低、維護(hù)成本低。

現(xiàn)場總線和一般的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(yīng)多個(gè)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(shí)時(shí)性、可確定性，并適應(yīng)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(diǎn)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(yīng)性更廣泛。現(xiàn)場總線的開放性，使用戶可方便地實(shí)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(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)越性。

隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)是按照保護(hù)、監(jiān)控、故障記錄和其他的自動(dòng)控制等功能分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)有自己的輸入和輸出設(shè)備，造成設(shè)施重復(fù)，聯(lián)-184-

系復(fù)雜，這一方面是由于以前技術(shù)條件限制，另外一個(gè)方面也與各種功能發(fā)展過程中形成的管理體制和習(xí)慣有關(guān)。現(xiàn)在微機(jī)技術(shù)，尤其是單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使人們認(rèn)識(shí)到變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是按照其服務(wù)對(duì)象（一次設(shè)備）將保護(hù)、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(dòng)化設(shè)備采用面向?qū)ο蟮奈C(jī)化產(chǎn)品后，應(yīng)用現(xiàn)場總線是必然的趨勢(shì)。

采用具有現(xiàn)場總線的自動(dòng)化設(shè)備有以下幾個(gè)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(biāo)準(zhǔn)化，而且在接口軟件上也標(biāo)準(zhǔn)化。用戶可優(yōu)選不同廠家的產(chǎn)品集成為一個(gè)比較理想的自動(dòng)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(dòng)化設(shè)備通信協(xié)議不同，要實(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(dòng)化系統(tǒng)帶來了更大的適應(yīng)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(dòng)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(hù)、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(gè)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(qiáng)。

（5）系統(tǒng)配置更靈活，可擴(kuò)展性好。

正是因?yàn)楝F(xiàn)場總線有上述主要優(yōu)點(diǎn)，因此今后變電站綜合自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)探析

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)淺析

1、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)不可避免地進(jìn)入了微機(jī)控制時(shí)代，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。變電站綜合自動(dòng)化就是通過監(jiān)控系統(tǒng)的局域網(wǎng)通信，將微機(jī)保護(hù)、微機(jī)自動(dòng)裝置、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置采集的信號(hào)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理以及功能的重新組合，按照預(yù)定程序和要求，對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)綜合性的監(jiān)視和調(diào)度。它的核心是自動(dòng)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(yùn)行，運(yùn)行最初幾年現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)、報(bào)警由模擬盤集中報(bào)警，運(yùn)行電流及相關(guān)參數(shù)需運(yùn)行值班人員現(xiàn)場手動(dòng)抄表記錄，不能及時(shí)、快速的反應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行狀況和運(yùn)行參數(shù)。2000年9月份301總變電站初步實(shí)施了微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造，通過近10年的硬件改造和軟件升級(jí)，目前監(jiān)控系統(tǒng)具備遙測、遙信、保護(hù)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(yùn)行，建站之初已配套建立微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以以太網(wǎng)方式對(duì)全站的設(shè)備實(shí)施在線監(jiān)控控制和遙控操作。完善的綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的投入為變電站的微機(jī)化管理、安全運(yùn)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(shí)間，提高事故處理效率具有重要的意義。

2、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)

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(gè)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(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象；間隔層主要指各種智能電子裝置，例如測控裝置、保護(hù)裝置等，它們利用電流電壓互感器、變動(dòng)器、繼電器等設(shè)備獲取過程層各設(shè)備的運(yùn)行信息，如電流、電壓、頻率、溫度等信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)過程層進(jìn)行監(jiān)視、控制和保護(hù)，并于站控層進(jìn)行信息的交換，完成對(duì)過程層設(shè)備的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等任務(wù)。站控層主要指計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站所有一次設(shè)備的當(dāng)?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(jì)算機(jī)裝置網(wǎng)絡(luò)相連，構(gòu)成分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——由多個(gè)分散的計(jì)算機(jī)經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的統(tǒng)一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。間隔層各個(gè)智能電子設(shè)備與站控層的各計(jì)算機(jī)分別完成各自的任務(wù)，并且共同協(xié)調(diào)合作，完成對(duì)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(jì)算機(jī)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(dòng)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(jì)量單元和一些公共單元也獨(dú)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(dòng)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(hù)測控裝置根據(jù)功能分別組裝為變壓器保護(hù)測控屏、線路保護(hù)測控屏等多個(gè)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(hù)測控裝置分散安裝在所對(duì)應(yīng)的開關(guān)柜上，而將高壓線路的保護(hù)測控裝置、變壓器的保護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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?yàn)椴恍柙谥骺厥曳胖煤芏嗟谋Ｗo(hù)屏，極大的簡化了變電站面積。

目前變電站綜合自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)；另一方面，隨著新設(shè)備、新技術(shù)的進(jìn)展，使得原來只能集中組屏的高壓線路保護(hù)裝置和主變壓器保護(hù)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(hù)和集成功能模塊聯(lián)系起來，構(gòu)成一個(gè)全分散化的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。2.2 系統(tǒng)功能

變電站綜合自動(dòng)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(shí)現(xiàn)變電站正常運(yùn)行的監(jiān)視和操作，保證變電站的正常運(yùn)行安全，當(dāng)安全事故時(shí)，由繼電保護(hù)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(fù)操作，因此，它具有的基本功能應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：

2.2.1 測量、監(jiān)視、控制功能 2.2.2 繼電保護(hù)功能

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的繼電保護(hù)主要包括線路保護(hù)、電力變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)等。微機(jī)保護(hù)是綜合自動(dòng)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(gè)系統(tǒng)的性能。各類裝置能存儲(chǔ)多套保護(hù)定值，能遠(yuǎn)方修改整定值等。2.2.3 自動(dòng)控制智能裝置的功能

變電站綜合自動(dòng)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(dòng)控制功能，一般有以下四個(gè)自動(dòng)控制功能：電壓、無功綜合控制，低頻減負(fù)荷控制，備用電源自投控制、小電流接地選線控制。2.2.4 遠(yuǎn)動(dòng)及數(shù)據(jù)通信功能

2.2.5 自診斷、自恢復(fù)和自動(dòng)切換功能

3、一化301總變電站綜合自動(dòng)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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，在投用之初只能對(duì)現(xiàn)場電氣低壓電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及部分電機(jī)電流進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控。2008年301總變供電系統(tǒng)保護(hù)裝置實(shí)施全面升級(jí)改造，采用施耐德sepam系列的微機(jī)保護(hù)裝置后，才全面提升了301總變電站的微機(jī)化智能管理。下面針對(duì)一化總變 監(jiān)

控系統(tǒng)進(jìn)行分析。3.1 結(jié)構(gòu)分析

301總變電站為90年代初設(shè)計(jì)的變電站，站內(nèi)低壓配電的電機(jī)保護(hù)仍采用LR2型熱繼電器保護(hù)，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(jī)自動(dòng)化管理系統(tǒng)。它采用分層分布式的設(shè)計(jì)理念，將高壓系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)獨(dú)立兩套監(jiān)控系統(tǒng)，即將35KV、6KV設(shè)備及380V進(jìn)線保護(hù)裝置由一套監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控，另一套監(jiān)控系統(tǒng)作為380V低壓負(fù)荷運(yùn)行監(jiān)控。同時(shí)均配有有源音箱實(shí)現(xiàn)音響報(bào)警，打印機(jī)進(jìn)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(shí)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(fù)荷管理及電量統(tǒng)計(jì)分析、運(yùn)行報(bào)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(hào)采集至控制室遙信屏、遙測屏內(nèi)。高壓設(shè)備信號(hào)采集及35KV/6KV/380V保護(hù)信號(hào)由現(xiàn)場控制柜通過通訊電纜至控制室通訊管理機(jī)，通過RS-232端口與后臺(tái)機(jī)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控。其中35KV、6KV、380V進(jìn)線保護(hù)以及6KV高壓電機(jī)保護(hù)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(hù)、測量、控制功能的時(shí)時(shí)監(jiān)測。3.3 功能特點(diǎn)

3.3.1 硬件設(shè)備方面，采用DSS-PRTU通信管理機(jī)及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（10/100Mbps）作為通信管理層主要設(shè)備。現(xiàn)場控制層設(shè)備由301區(qū)域微機(jī)保護(hù)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(bào)表遙測數(shù)據(jù)合格率＞99.9％，完全滿足301日?qǐng)?bào)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(fù)荷管理及電量統(tǒng)計(jì)分析軟件、運(yùn)行報(bào)表編輯及查詢軟件、各類變配電運(yùn)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(dāng)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(jì)報(bào)表。尤其在故障錄波功能方面，在發(fā)生故障時(shí)保護(hù)測控裝置能按設(shè)定條件啟動(dòng)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(dòng)上傳自動(dòng)化系統(tǒng)，并轉(zhuǎn)存于系統(tǒng)主機(jī)硬盤，以便在主機(jī)上調(diào)用查看及打印。

3.3.3、其它方面，作為安全保護(hù)給系統(tǒng)管理員，301每一個(gè)值班小組分配一個(gè)用戶名和口令，設(shè)置不同的管理權(quán)限。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)具有與GPS時(shí)鐘對(duì)時(shí)的功能，可接受全球定位系統(tǒng)（GPS）的標(biāo)準(zhǔn)授時(shí)信號(hào)（IRIG-B）格式，誤差小于1ms。

二化總變綜合自動(dòng)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(jí)調(diào)度通信或遠(yuǎn)動(dòng)，自成一獨(dú)立的系統(tǒng)；無需增設(shè)低頻減負(fù)荷裝置、多出了很多電動(dòng)機(jī)的微機(jī)保護(hù)等等。下面針對(duì)二化總變高中壓監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)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(jì)。站控層的構(gòu)成有后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)、全站校時(shí)系統(tǒng)，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)在硬件方面有兩臺(tái)主機(jī)，互為備用。有源音箱實(shí)現(xiàn)音響報(bào)警，打印機(jī)進(jìn)行變電站技術(shù)數(shù)據(jù)管理；軟件方面為Farad200綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以及相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)附件，完成界面操作和使用。全站校時(shí)系統(tǒng)配置衛(wèi)星時(shí)鐘裝置GPS,通過通信端口RS-485與通信服務(wù)器進(jìn)行通信，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層對(duì)時(shí)廣播命令，保證全系統(tǒng)時(shí)鐘統(tǒng)一。間隔層的各種微

機(jī)保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置通過以太網(wǎng)與站控層的設(shè)備進(jìn)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(jìn)線微機(jī)保護(hù)測控屏、兩主變壓器保護(hù)測控屏、母差保護(hù)屏和母聯(lián)及PT保護(hù)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(jìn)線保護(hù)、母聯(lián)保護(hù)以及電機(jī)微機(jī)保護(hù)等分散安裝在10KV配電室相應(yīng)的開關(guān)柜上，完成保護(hù)功能、測控功能、自動(dòng)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(jī)上能看到母線、電機(jī)等的電壓、電流、有功及無功功率等參數(shù)，在運(yùn)行過程中，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)采集到的電壓電流、頻率、主變油溫等量不斷的進(jìn)行越限監(jiān)視，如有越限立即發(fā)出報(bào)警并記錄和顯示越限時(shí)間和越限值。操作人員可以通過計(jì)算機(jī)操作界面對(duì)斷路器和隔離開關(guān)進(jìn)行分、合閘操作，對(duì)變壓器分接頭位置進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。4.3.2 繼電保護(hù)功能

110KV、10KV部分的進(jìn)線保護(hù)、變壓器保護(hù)、母聯(lián)保護(hù)、電機(jī)保護(hù)都采用SEL產(chǎn)品，功能強(qiáng)大，具有可靠的保護(hù)性能。能在前臺(tái)機(jī)、后臺(tái)機(jī)和微機(jī)裝置三部分對(duì)保護(hù)定值進(jìn)行修改。4.3.3 自動(dòng)控制功能

兩臺(tái)主變?yōu)橛休d調(diào)壓變壓器，能在監(jiān)控系統(tǒng)上進(jìn)行手動(dòng)調(diào)壓，設(shè)有無功補(bǔ)償電容器，能進(jìn)行局部的無功補(bǔ)償調(diào)節(jié)；采用備用電源自控控制裝置，在出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)裝置能迅速將備用電源自動(dòng)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(jì)，符合當(dāng)前變電站監(jiān)控系統(tǒng)的主流技術(shù)。在先進(jìn)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)以其系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和面向未來的概念正逐步取代了繁瑣而復(fù)雜的傳統(tǒng)控制保護(hù)系統(tǒng)。

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

第四篇：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)介紹

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)介紹

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

第一章

變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)基礎(chǔ) 第一節(jié)

變電站綜合自動(dòng)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(hù) 就地監(jiān)控 遠(yuǎn)動(dòng)裝置 錄波裝置 保護(hù)屏 控制屏 中央信號(hào)屏 錄波屏

常規(guī)變電站的二次系統(tǒng)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。指標(biāo)：U、F、諧波

(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(shí)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(dòng)化水平。

二、變電站綜合自動(dòng)化的基本概念

變電站綜合自動(dòng)化是將變電站的二次設(shè)備(包括測量儀表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)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(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，即利用多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)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(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏，用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)屏，改變常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷。

三、變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)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(yùn)行水平。

(3)提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行、管理水平。

(4)縮小變電站占地面積，降低造價(jià)，減少總投資。

(5)減少維護(hù)工作量，減少值班員勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減人增效。

第二節(jié)

變電站綜合自動(dòng)化的內(nèi)容、主要功能及信息量

一、變電站綜合自動(dòng)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(hù)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(fù)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(yùn)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(jì)劃提供原始數(shù)據(jù)。

二、變電站綜合自動(dòng)化的基本功能

監(jiān)控子系統(tǒng)的功能

微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)的功能

自動(dòng)控制裝置的功能

遠(yuǎn)動(dòng)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(jì)量

1）電能脈沖計(jì)量法

2）軟件計(jì)算方法

(二)事件順序記錄

包括斷路器跳合閘記錄、保護(hù)動(dòng)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(jī)保護(hù)裝置兼作故障記錄和測距 采用專用的微機(jī)故障錄波器

(2)故障記錄

記錄繼電保護(hù)動(dòng)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(duì)斷路器和隔離開關(guān)進(jìn)行分、合操作，對(duì)變壓器分接開關(guān)位置進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，應(yīng)保留人工直接跳、合閘手段，斷路器操作應(yīng)有閉鎖功能

(五)安全監(jiān)視功能

越限監(jiān)視

監(jiān)視保護(hù)裝置是否失電 自控裝置工作是否正常等

(六)人機(jī)聯(lián)系功能

(1)人機(jī)聯(lián)系橋梁：顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤。

(2)顯示畫面的內(nèi)容 ：

1)顯示采集和計(jì)算的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)

2)顯示實(shí)時(shí)主接線圖 3)事件順序記錄

4)越限報(bào)警

5)值班記錄

6)歷史趨勢(shì)

7)保護(hù)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(shí)打印報(bào)表和運(yùn)行日志； ②開關(guān)操作記錄打?。?③事件順序記錄打?。?④越限打?。?⑤召喚打?。?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(yīng)的時(shí)間； ②母線電壓每天定時(shí)記錄的最高值和最低值以及相應(yīng)的時(shí)間； ③計(jì)算受配電電能平衡率； ④統(tǒng)計(jì)斷路器動(dòng)作次數(shù)；

⑤斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累計(jì)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(jī)保護(hù)子系統(tǒng)的功能

（一）保護(hù)功能：

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

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(shí)鐘對(duì)時(shí)功能

（二）輔助功能：

(4)存儲(chǔ)多種保護(hù)整定值

(5)當(dāng)?shù)仫@示與多處觀察和授權(quán)修改保護(hù)整定值

(6)設(shè)置保護(hù)管理機(jī)或通信控制機(jī)，負(fù)責(zé)對(duì)各保護(hù)單元的管理。

(7)通信功能

(8)故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能。

2.3 自動(dòng)控制裝置的功能

（1）電壓、無功綜合控制

（2）低頻減負(fù)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(jí)間的通信（2）自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度的通信

（1）功能綜合化

（2）分級(jí)分布式、微機(jī)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（3）測量顯示數(shù)字化（5）運(yùn)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(yuǎn)動(dòng)及數(shù)據(jù)通信功能

第三節(jié)

變電站綜合自動(dòng)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(dòng)化的結(jié)構(gòu)形式

裝等形式。

一、集中式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，指采用不同檔次的計(jì)算機(jī)，擴(kuò)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(jìn)行計(jì)算與處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)控制等功能

集中式結(jié)構(gòu)最大的缺點(diǎn)是：

1)每臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能較集中，如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)出故障，影響面大 2)軟件復(fù)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(hù)與長期以來采用一對(duì)一的常規(guī)保護(hù)相比，不直觀，不符合運(yùn)行和維護(hù)人員的習(xí)慣，調(diào)試和維護(hù)不方便，程序設(shè)計(jì)麻煩，只適合于保護(hù)算法比較簡單的情況。

二、分層(級(jí))分布式系統(tǒng)集中組屏的綜合自動(dòng)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(gè)級(jí)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(hù)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(hù)管理，擔(dān)負(fù)著上傳下達(dá)的重要任務(wù)。

管理層由一臺(tái)或多臺(tái)微機(jī)組成，這種微機(jī)操作簡單方便，界面漢化，使運(yùn)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(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）可靠性高，可擴(kuò)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(hù)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(hù)相對(duì)獨(dú)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(diǎn)是安裝時(shí)需要的控制電纜相對(duì)較多，增加了電纜投資?？刂茩C(jī)的負(fù)擔(dān)。

三、分散分布式系統(tǒng)與集中相結(jié)合的綜合自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)突出的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)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(yīng)該是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。

第二章

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件原理

第三章

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

繼電保護(hù)基本知識(shí)

一、繼電保護(hù)應(yīng)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(hù)、后備保護(hù)和輔助保護(hù)

（1）主保護(hù)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(hù)設(shè)備和全線路故障的保護(hù)。

（2）后備保護(hù)指的是主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)。（3）輔助保護(hù)是為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的不足而增設(shè)的簡單保護(hù)。

三、繼電保護(hù)的基本原理

（1）反映電流改變的，有電流速斷、定時(shí)過流及零序電流等保護(hù)；（2）反映電壓改變的，有低電壓（或過電壓）、零序電壓保護(hù)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(hù)；

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

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

1、電網(wǎng)相間短路的三段式電流保護(hù)

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

（2）帶時(shí)限（限時(shí)）電流速斷保護(hù) 保護(hù)范圍限定在相鄰線路無時(shí)限電流速斷保護(hù)的保護(hù)區(qū)內(nèi)，在無時(shí)限電流速斷保護(hù)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)時(shí)限元件△t=0.5s。

（3）定時(shí)限過電流保護(hù)

定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作是按躲過最大負(fù)荷電流整定。

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

2、電網(wǎng)相間短路的方向電流保護(hù)

向線路時(shí)它才動(dòng)作，進(jìn)而使整個(gè)方向電流保護(hù)動(dòng)作切除故障。

二、輸電線路的自動(dòng)重合閘

定義：自動(dòng)重合閘裝置就是將跳閘后的斷路器自動(dòng)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(dòng)重合閘

（1）當(dāng)線路發(fā)生瞬時(shí)性故障或由于其他原因使斷路器誤跳閘時(shí)

（2）線路上發(fā)生永久性故障時(shí)

（3）手動(dòng)跳閘及遙控跳閘時(shí)

（4）閉鎖重合閘

（5）手動(dòng)合閘到故障線路時(shí)

2、雙電源供電線路的三相一次自動(dòng)重合閘

（1）故障點(diǎn)斷電時(shí)間問題

（2）同步問題

（3）重合閘實(shí)現(xiàn)方式：

①檢無壓 ②檢同期

3、自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)的配合（1）重合閘前加速保護(hù)

（2）重合閘后加速保護(hù)

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

1、自動(dòng)按頻率減負(fù)荷的基本工作原理

2、自動(dòng)按頻率減負(fù)荷的實(shí)現(xiàn)方法

①采用專用的自動(dòng)按頻率減負(fù)荷裝置

②把自動(dòng)按頻率減負(fù)荷的控制分散設(shè)在每回饋線保護(hù)裝置中 ①時(shí)限閉鎖方式

②低電壓帶時(shí)限閉鎖

③低電流閉鎖方式 ④滑差閉鎖方式

3、對(duì)自動(dòng)按頻率減負(fù)荷裝置閉鎖方式的分析

第三節(jié)

電力變壓器的微機(jī)保護(hù)、監(jiān)視與控制子系統(tǒng)一、概述

1、保護(hù)內(nèi)容

（1）主保護(hù)配置：

①比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)

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

③冷控失電，主變壓器過溫報(bào)警 ④二段式零序過電流保護(hù)

⑤一段兩時(shí)限零序電流閉鎖過電壓保護(hù) ⑥一段兩時(shí)限間隙零序過電流保護(hù)

（2）后備保護(hù)配置：

2、配置方案

（1）雙繞組變壓器

后備保護(hù)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(hù)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(dòng)保護(hù)基本原理

用環(huán)流法構(gòu)成的兩繞組變壓器電流差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖

三、變壓器差動(dòng)保護(hù)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(shí)的勵(lì)磁涌流

（5）在運(yùn)行中改變變壓器的變比

四、變壓器微機(jī)保護(hù)的電流平衡

（1）微機(jī)變壓器保護(hù)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(dòng)差動(dòng)保護(hù)（1）比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)的基本原理

定義：

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

③ 制動(dòng)電流這樣選?。涸诓黄胶怆娏鬏^大的外部故障時(shí)有制動(dòng)作用，而在內(nèi)部故障時(shí)短路電流按比率增大，即能保證外部不誤動(dòng)，又能保證內(nèi)部短路有較高的靈敏度。

制動(dòng)作用最小。

（2）和差式比率制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)原理

（3）變壓器勵(lì)磁涌流的判斷及二次諧波制動(dòng)系數(shù)

勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)：

較

二次諧波制動(dòng)比定值=0.15（4）變壓器的差動(dòng)速斷保護(hù) 定義：差動(dòng)速斷保護(hù)是差動(dòng)電流過電流瞬時(shí)速動(dòng)保護(hù)。差動(dòng)速斷的整定值按躲過最大不平衡電流和勵(lì)磁涌流來整定，其整定值可取正常運(yùn)行時(shí)負(fù)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(hù)

（1）復(fù)合電壓閉鎖方向過流保護(hù)

① 復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)為三段式： I段動(dòng)作跳本側(cè)分段斷路器（或橋斷路器）Ⅱ段動(dòng)作跳本側(cè)斷路器 Ⅲ段跳三側(cè)斷路器 ② 復(fù)合電壓啟動(dòng)判劇： ① 最大值可達(dá)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(shí)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(lì)磁涌流開始瞬間，衰減很快

勵(lì)磁涌流的閉鎖條件：將二次諧波分量算出，作為制動(dòng)分量，與基波分量進(jìn)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(fù)序電壓超過負(fù)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(hù)，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(hù)，則母線指向變壓器的正向?yàn)檎较?I段用于發(fā)警告信號(hào) II段用于啟動(dòng)風(fēng)扇冷卻器 III段用于閉鎖有載調(diào)壓 ①

中性點(diǎn)直接接地保護(hù)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(gè)時(shí)限。I段時(shí)限跳母聯(lián)（或分段）②

中性點(diǎn)不接地的零序保護(hù)方式

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

中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地的零序保護(hù)方式（2）變壓器過負(fù)荷保護(hù)

（3）變壓器零序保護(hù)

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

限跳本變壓器各側(cè)

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

電力電容器的微機(jī)保護(hù)、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(hù)配置：

過電壓和欠電壓的電壓保護(hù) 限時(shí)過電流保護(hù)

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

（2）避雷器的過電壓保護(hù)

（3）電容器組的電壓保護(hù)。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(hù)

二、并聯(lián)補(bǔ)償電容器組的通用保護(hù)

三、電容器組內(nèi)部故障的專用保護(hù)

（1）單Y形接線的電容器組保護(hù)：

① 采用零序電壓保護(hù) ② 橋式差流的保護(hù)方式 ③ 電壓差動(dòng)保護(hù)方式

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

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(bǔ)償電容器。有載調(diào)壓變壓器可以在帶負(fù)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(bǔ)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(duì)各個(gè)變電站的主變壓器的分接頭位置和無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的控制。

(2)分散控制：指在各個(gè)變電站或發(fā)電廠中，自動(dòng)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(yùn)行時(shí)，由分散安裝在各廠、站的分散控制裝置或控制軟件進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控，調(diào)控范圍和定值是從整個(gè)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，而在系統(tǒng)負(fù)荷變化較大或緊急情況或系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生大的變動(dòng)時(shí)，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(yīng)維持的母線電壓和無功功率的定值，以滿足系統(tǒng)運(yùn)行方式變化后新的要求。

(4)關(guān)聯(lián)分散控制的實(shí)現(xiàn)方法 一是通過監(jiān)控系統(tǒng)的軟件模塊實(shí)現(xiàn)；另一種是由獨(dú)立的關(guān)聯(lián)分散控制裝置實(shí)現(xiàn)。第六節(jié) 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)一、備用電源自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)斷開后，備用電源才投入。

②備用電源自動(dòng)投入切除工作電源斷路器必須經(jīng)延時(shí)。

③手動(dòng)跳開工作電源時(shí)，備自投投入裝置不應(yīng)動(dòng)作。

④應(yīng)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(yīng)動(dòng)作。

⑥工作母線失壓時(shí)還必須檢查工作電源無流，才能啟動(dòng)備自投投入。

（2）微機(jī)型的備用電源自投裝置的基本特點(diǎn) ⑦備自投裝置只允許動(dòng)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(shí)接地電流的大小劃分：

①

小電流接地系統(tǒng)：

中性點(diǎn)不接地 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

② 大電流接地系統(tǒng)：中性點(diǎn)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(dòng)化系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)

①中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)的接地電流

特征：當(dāng)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?yàn)榫€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(diǎn)電壓發(fā)生較大的位移。

實(shí)現(xiàn)方法：基于基波零序電流方向的自動(dòng)接地選線原理

②中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)的接地電流

特征：在單相接地時(shí)，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(shí)現(xiàn)方法：基于5次諧波零序電流方向的自動(dòng)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(dòng)化技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)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(dòng)化技術(shù)實(shí)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(dòng)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(qiáng)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(jià)，這已經(jīng)成為不爭的事實(shí)。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(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟，以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用，勢(shì)必對(duì)已有的變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響，全數(shù)字化的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)即將出現(xiàn) 數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.1智能化的一次設(shè)備

一次設(shè)備被檢測的信號(hào)回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)，簡化了常規(guī)機(jī)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(hào)網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)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(qiáng)電模擬信號(hào)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(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠(yuǎn)動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)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(fù)的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)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(dòng)化的運(yùn)行管理系統(tǒng)

變電站運(yùn)行管理自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動(dòng)化；變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)能即時(shí)提供故障分析報(bào)告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)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(dòng)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(yùn)行實(shí)時(shí)的電氣量檢測；(2)運(yùn)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(dòng)。

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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；(2)實(shí)施對(duì)一次設(shè)備保護(hù)控制功能；(3)實(shí)施本間隔操作閉鎖功能；(4)實(shí)施操作同期及其他控制功能；

(5)對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別的控制；

(6)承上啟下的通信功能，即同時(shí)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(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 2.3 站控層

站控層的主要任務(wù)是：

(1)通過兩級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，按時(shí)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(dāng)?shù)乇O(jiān)控，人機(jī)聯(lián)系功能，如顯示、操作、打印、報(bào)警，甚至圖像，聲音等多媒體功能；

(6)具有對(duì)間隔層、過程層諸設(shè)備的在線維護(hù)、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(dòng)分析和操作培訓(xùn)功能。謝謝！

第五篇：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案

變電站綜合自動(dòng)化解決方案

三旺變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)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(dòng)化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動(dòng)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(yùn)行監(jiān)視和控制任務(wù)。變電站綜合自動(dòng)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(dòng)化是提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。

變電站綜合自動(dòng)化需求>>

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

> 適應(yīng)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(shì)>>

> 符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的串口服務(wù)器與工業(yè)交換機(jī)完美結(jié)合

> 產(chǎn)品優(yōu)于IEC61850-3標(biāo)準(zhǔn)的EMI抗性，工業(yè)四級(jí)設(shè)計(jì)能在嚴(yán)酷的環(huán)境下可靠、穩(wěn)定工作

> 交換機(jī)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(dú)立性 > 設(shè)備設(shè)計(jì)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(shí)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(fēng)扇設(shè)計(jì),工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，-25~70℃溫度工作范圍 ◎IP30防護(hù)等級(jí)，19寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(dòng)訪問模式和網(wǎng)絡(luò)中斷自動(dòng)恢復(fù)連接功能

NP316系列