35KV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(shū)

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1、 I 摘 要電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性以及供應(yīng)電能的質(zhì)量，與其自動(dòng)化系統(tǒng)的水平有著密切的聯(lián)系。電力系統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)由兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成，信息就地處理的自動(dòng)化系統(tǒng)和信息集中處理的自動(dòng)化系統(tǒng)。信息就地處理的自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)是能對(duì)電力系統(tǒng)的情況作出快速的反應(yīng)，如高壓輸電線上發(fā)生短路故障時(shí)，要求繼電保護(hù)要在 20ms 左右動(dòng)作，以便快速切除故障，而同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，可以保證系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和無(wú)功出力的分配，在故障時(shí)可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定水平，有功功率自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，能跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷的隨機(jī)波動(dòng)，保證電能的頻率質(zhì)量，按頻率自動(dòng)減負(fù)荷裝置能在系統(tǒng)事故情況，電力系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的有功缺額時(shí)，快速的切除

2、一些較為次要的負(fù)荷，以免造成系統(tǒng)的頻率崩潰，以上這些信息就地處理裝置，其重要的優(yōu)點(diǎn)是能對(duì)系統(tǒng)中的情況作出快速的反應(yīng)，尤其在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，其作用更為明顯，但由于其獲得的信息有局限性，因而不能從全局的角度來(lái)處理問(wèn)題，例如通過(guò)自動(dòng)頻率調(diào)節(jié)，雖然可以跟蹤負(fù)荷的變化，但總還存在與額定頻率的偏差，更不能實(shí)現(xiàn)出力的經(jīng)濟(jì)分配。另外，信息就地處理自動(dòng)裝置，只能“事后”的處理出現(xiàn)的事件，而不能“事先”的對(duì)系統(tǒng)的安全性作出評(píng)價(jià)，因而有其局限性。信息集中處理的自動(dòng)化系統(tǒng)（即電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)） ，可以通過(guò)設(shè)置在各發(fā)電廠和變電站的遠(yuǎn)動(dòng)終端（RTU）采集電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，通過(guò)信道傳輸?shù)街髡?，主站根?jù)全網(wǎng)的信息，隨

3、著微機(jī)保護(hù)，變電站綜合自動(dòng)化等技術(shù)的發(fā)展，兩個(gè)信息處理系統(tǒng)之間互相滲透，更重要的是這些微機(jī)裝置，如打破原來(lái)的二次設(shè)備柜框架。關(guān)鍵詞：變電所，防爆型，礦用變壓器，采區(qū)供電，保護(hù)裝置 II 目 錄摘 要 .1目 錄 .II第一章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概況 .11.1 國(guó)內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展及應(yīng)用狀況.21.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì).51.3 本文研究的主要內(nèi)容.5第二章 35KV 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu) .72.1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求.72.1.1 保護(hù)系統(tǒng)功能 .82.1.2 監(jiān)控系統(tǒng)功能 .92.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).132.3 集中式結(jié)構(gòu).

4、132.4 分布式結(jié)構(gòu).142.5 分散（層）分布式結(jié)構(gòu).14第三章變電站綜合自動(dòng)化的通信 .163.1 通信的相關(guān)介紹.163.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的任務(wù).173.3 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的構(gòu)成.173.3.1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接 .183.3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)常用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 .203.4 變電站內(nèi)的信息采集傳輸內(nèi)容.213.4.1 變電站的數(shù)據(jù)模擬量、開(kāi)關(guān)量和電能量 .223.4.2 安全監(jiān)視功能 .23 III 第四章 以新建平煤八礦 35KV 變電站為研究對(duì)象 .244.1 概述.244.2 設(shè)計(jì)原則和系統(tǒng)技術(shù)參數(shù).244.2.1 系統(tǒng)性能指標(biāo) .254.2.2 通信指

5、標(biāo) .264.2.3 裝置技術(shù)指標(biāo) .264.2.4 硬件平臺(tái) .284.3 系統(tǒng)實(shí)施方案.294.5 小結(jié).30第五章 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題 .32總結(jié)展望 .356.1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的共性問(wèn)題.356.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的展望.35致 謝 .36參考文獻(xiàn) .37 第 1 頁(yè)第一章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概況隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，電力用戶(hù)對(duì)供電質(zhì)量的要求愈來(lái)愈高，加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)和改造成為電力系統(tǒng)新的工作重點(diǎn)，而依靠科技的進(jìn)步，采用先進(jìn)的技術(shù)和現(xiàn)代化的管理手段是電網(wǎng)建設(shè)和改造的出發(fā)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化則是重要手段。變電站是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它的

6、運(yùn)行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。要提高變電站運(yùn)行的可靠性及經(jīng)濟(jì)性，一個(gè)最基本的方法就是要提高變電站運(yùn)行管理的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化。變電站綜合自動(dòng)化是指變電站二次系統(tǒng)通過(guò)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)，實(shí)現(xiàn)將常規(guī)變電站的控制、測(cè)量、信號(hào)、保護(hù)、計(jì)量、安全自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)等功能整合于一體的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，這項(xiàng)技術(shù)涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，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。依據(jù)大電網(wǎng)會(huì)議 WG34.03 工作組的分析，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)較為嚴(yán)格的定義為心：（1）遠(yuǎn)動(dòng)功能（四遙功能） ；（2）自動(dòng)控制功能（如有載調(diào)壓變壓器分接頭和并

7、聯(lián)補(bǔ)償電容器的綜合控制（voc） 。電力系統(tǒng)低頻減載、靜止無(wú)功補(bǔ)償器控制、配網(wǎng)系統(tǒng)故障分段隔離非故障段恢復(fù)供電與網(wǎng)絡(luò)重組等） ；(3)測(cè)量表計(jì)功能（如三相智能式電子電費(fèi)計(jì)量表等） ；(4)繼電保護(hù)功能；(5)與繼電保護(hù)有關(guān)的功能（如故障錄波、故障測(cè)距、小電流接地選線等）：(6)接口功能（如與微機(jī)五防、繼電保護(hù)、電能計(jì)量、全球定位系統(tǒng)（Gps）等 IED的接口） ；(7)系統(tǒng)功能（與主站通信，當(dāng)?shù)?SCADA 等） 。所有能實(shí)現(xiàn)這些功能的設(shè)備，目前統(tǒng)稱(chēng)為智能式電子儀表（IED） 。變電站自動(dòng)化 第 2 頁(yè)的目的，就是實(shí)現(xiàn)這些 IED 的信息共享，由此可減少變電站使用的電纜數(shù)量和造價(jià)，提高變電站的

8、運(yùn)行和安全可靠性，并減少維護(hù)工作量和提高維護(hù)水平。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)水平也在不斷提高。變電站自動(dòng)化技術(shù)和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)涵還在不斷的豐富之中。1.1 國(guó)內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展及應(yīng)用狀況國(guó)際上對(duì)于變電站綜合自動(dòng)化的研究，已經(jīng)進(jìn)行了多年，并取得了令人矚目的進(jìn)展。早在七十年代末，日本就研制出了世界上第一套綜合數(shù)字式保護(hù)和控制系統(tǒng) SDCS-I。此后，美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家也相繼在此領(lǐng)域內(nèi)取得不同程度的進(jìn)展。在八十年代初，美國(guó)一家電力公司研制了 IMPAC 模塊化保護(hù)和控制系統(tǒng)。PRI 聯(lián)合研制出了 SP

9、C 美國(guó)西屋公司和 ES 變電站保護(hù)和控制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。到 1984 年，瑞士的 BBC 公司首次推出了他們的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。1985 年，德國(guó)的西門(mén)子公司又推出了他們研制的第一套變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng) LSA678。變電站綜合自動(dòng)化目前在國(guó)外已得到了較普遍的應(yīng)用。例如美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、意大利等國(guó)家，在他們所屬的某些電力公司里，大多數(shù)的變電站都實(shí)現(xiàn)了綜合自動(dòng)化及無(wú)人值班方式。我國(guó)的變電站自動(dòng)化技術(shù)起步于 50 年代。1954 年，我國(guó)從前蘇聯(lián)引進(jìn)了 RTU 技術(shù)，東北安裝了 16 套遙測(cè)遙信裝置。此后，國(guó)內(nèi)開(kāi)始了系列遠(yuǎn)動(dòng)產(chǎn)品的研制工作。到七十年代初，便先后研制出了電氣集中控制裝置和集保護(hù)

10、、控制及信號(hào)為一體的”四合一”裝置。在八十年代中期，國(guó)內(nèi)許多高等院校及科研單位也在這方面做了大量的工作，推出一些不同類(lèi)型、功能各異的自動(dòng)化系統(tǒng)，為國(guó)內(nèi)的變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展起到了卓有成效的推動(dòng)作用。我國(guó)經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段：(1)傳統(tǒng)的變電站運(yùn)行方式20 世紀(jì) 80 年代早期，傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是由許多安裝在控制室內(nèi)的單項(xiàng)自動(dòng)化裝置組成，主要包括各種繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)重合閘、故障錄波裝置、變送器和 第 3 頁(yè)遠(yuǎn)動(dòng)裝置、模擬盤(pán)和各類(lèi)儀表，還需大量電纜將現(xiàn)場(chǎng)分合閘線圈以及位置信號(hào)觸點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)地聯(lián)到上述各種自動(dòng)化裝置。除保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、電能表脈沖信號(hào)送至遠(yuǎn)動(dòng)裝置外，各種保護(hù)、自動(dòng)裝置和儀表基本

11、獨(dú)立工作，微機(jī)保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)裝置之間無(wú)計(jì)算機(jī)通信。保護(hù)定值的整定、故障錄波和故障數(shù)據(jù)的收集，基本由現(xiàn)場(chǎng)人工進(jìn)行。需要一個(gè)大控制室來(lái)放置各種自動(dòng)裝置和儀表，占地面積大，需要大量電纜管線，施工、安裝和調(diào)試工作量大，遠(yuǎn)動(dòng)裝置的本地功能和測(cè)量?jī)x表功能重復(fù)，各種自動(dòng)裝置和儀表種類(lèi)、數(shù)量較多，工耗、備品備件及運(yùn)行維護(hù)量大。變電站二次設(shè)備均按傳統(tǒng)方式布置：控制屏實(shí)現(xiàn)站內(nèi)監(jiān)控，保護(hù)屏實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備保護(hù)，遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。它們各司其職、互不相聯(lián)。(2)遠(yuǎn)動(dòng) RTU 方式20 世紀(jì) 80 年代中、后期，隨著微處理器和通信技術(shù)的發(fā)展，利用微型機(jī)構(gòu)成的遠(yuǎn)動(dòng)裝置簡(jiǎn)稱(chēng) RTU的功能和性能有很大提高。該方式在原常規(guī)有人值

12、班變電站的基礎(chǔ)上在 RTU 中增加了遙控、遙調(diào)功能，站內(nèi)仍保留傳統(tǒng)的控制屏、指示儀表、光字牌等設(shè)備。所有信號(hào)由 RTU 集中采集，遙控、遙調(diào)指令通過(guò) RTU 裝置硬接點(diǎn)輸出，由控制電纜引入控制回路，與數(shù)字保護(hù)不能交換信息，保護(hù)動(dòng)作信號(hào)仍需通過(guò)繼電器接點(diǎn)采集。采用這種方式使二次設(shè)備增加，二次回路更復(fù)雜。(3)綜合自動(dòng)化方式1）集中式自動(dòng)化系統(tǒng)20 世紀(jì) 90 年代數(shù)字保護(hù)技術(shù)（即是微機(jī)保護(hù)）的廣泛應(yīng)用，使變電站自動(dòng)化取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。20 世紀(jì) 90 年代初研制出的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是在變電站控制室內(nèi)設(shè)置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為變電站自動(dòng)化的心臟，另設(shè)置一數(shù)據(jù)采集和控制部件用以采集數(shù)據(jù)和發(fā)出控制命令。微機(jī)保

13、護(hù)柜除保護(hù)部件外，每個(gè)柜有一個(gè)管理單元，其串行口和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制部件相連，傳送保護(hù)裝置的各種信息和參數(shù)，整定和顯示保護(hù)定值，投停保護(hù)裝置。此類(lèi)集中式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、造價(jià)低，尤其適合 35KV 或規(guī)模較小的變電站。 第 4 頁(yè)2）分散式自動(dòng)化系統(tǒng)由于集中式結(jié)構(gòu)存在軟件復(fù)雜，系統(tǒng)調(diào)試麻煩、精度低，維護(hù)工作量大，易受干擾，擴(kuò)容靈活性差等不足；隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信技術(shù)的飛躍發(fā)展，同時(shí)結(jié)合變電站的實(shí)際情況，各類(lèi)分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)紛紛研制成功和投入運(yùn)行。分散式系統(tǒng)的特點(diǎn)是各現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出單元部件分別安裝在中低壓開(kāi)關(guān)柜或高壓一次設(shè)備附近，現(xiàn)場(chǎng)單元部件可以是保護(hù)

14、和監(jiān)控功能的二合一裝置，用以處理各開(kāi)關(guān)單元的繼電保護(hù)和監(jiān)控功能，也可以是現(xiàn)場(chǎng)的微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控部件分別保持其獨(dú)立單元部件進(jìn)行通信聯(lián)系。通信方式大多數(shù)通過(guò) rs232rs485 通信接口相連。但近年來(lái)推出的分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)更多地采用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如現(xiàn)場(chǎng)總線及以太網(wǎng)等。至于變電站自動(dòng)化的功能，如遙測(cè)、遙信、采集及處理，遙控命令執(zhí)行和繼電保護(hù)功能等均由現(xiàn)場(chǎng)單元部件獨(dú)立完成，并將這些信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送至后臺(tái)主計(jì)算機(jī)，而變電站自動(dòng)化的綜合功能均由后臺(tái)主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)承擔(dān)。分散式面向?qū)ο蟮淖冸娬揪C合自動(dòng)化系統(tǒng)由于大大縮小了主控室的面積，可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便，降低總投資，目前已成為發(fā)展趨勢(shì)。縱觀我國(guó)七、八

15、十年代的變電站自動(dòng)化發(fā)展?fàn)顩r，可以看到，初期的變電站自動(dòng)化，只是在常規(guī)二次設(shè)備配置的基礎(chǔ)上增加了計(jì)算機(jī)管理功能。如 CRT 屏幕監(jiān)視、數(shù)值計(jì)算、自動(dòng)巡檢打印及自動(dòng)報(bào)表等。所增加的這些計(jì)算機(jī)功能并不能取代常規(guī)的操作監(jiān)視設(shè)備，因而這種自動(dòng)化方式只能稱(chēng)作計(jì)算機(jī)輔助管理。八十年代以后，由于微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使變電站自動(dòng)化技術(shù)得到了進(jìn)一步的提高，但是此時(shí)的自動(dòng)化管理仍未涉及到繼電保護(hù)、故障錄波等功能。只是在原有基礎(chǔ)上增加了以微機(jī)為控制中心的就地功能。這種初期的自動(dòng)化管理方式，各專(zhuān)業(yè)在技術(shù)上相互獨(dú)立，資源不能共享，設(shè)備設(shè)置重復(fù)，功能交叉覆蓋，無(wú)論在技術(shù)上或是經(jīng)濟(jì)上都不盡合理。進(jìn)入九十年代后，由于數(shù)字保護(hù)技術(shù)

16、的發(fā)展，才使得變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生了一個(gè)飛躍，使這項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性發(fā)展階段。 第 5 頁(yè)1.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)變電站自動(dòng)化技術(shù)伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，自動(dòng)化系統(tǒng)以按對(duì)象設(shè)計(jì)的全分層分布式為潮流，朝著二次設(shè)備功能集成化，一次設(shè)備智能數(shù)字化方向發(fā)展：同時(shí)經(jīng)濟(jì)性和可靠IC618 性也是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展所要考慮的實(shí)際問(wèn)題。E50 標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施應(yīng)用，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理，一次設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)，以及網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，變電站綜合自動(dòng)化將更多地融入當(dāng)今流行的各種新觀念、新技術(shù)，其發(fā)展結(jié)果也使整個(gè)系統(tǒng)更加安全、高效、經(jīng)

17、濟(jì)和可靠?？偟陌l(fā)展趨勢(shì)可從以下幾個(gè)不同角度來(lái)描述：1.3 本文研究的主要內(nèi)容本論文將在總結(jié)本人從事變電站設(shè)計(jì)工作五年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合本課題完成如下工作：1首先介紹變電站綜合自動(dòng)化的定義，對(duì)變電站綜合自動(dòng)化在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展及應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。2提出變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求，對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)常用組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和各自特點(diǎn)進(jìn)行分析研究。3變電站綜合自動(dòng)化的通信介紹。4以新建平煤八礦 35KV 變電站為研究對(duì)象5分析研究變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)存在的共性問(wèn)題，并提出改進(jìn)意見(jiàn)。 第 6 頁(yè)第二章 35KV 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)本章先提出了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求，接著從保護(hù)系統(tǒng)

18、和監(jiān)控系統(tǒng)兩方面對(duì)其功能進(jìn)行了詳細(xì)介紹和研究。并對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)幾種常用的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)：集中式、分布式、分散分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，對(duì)目前應(yīng)用較廣的分散分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)研究。2.1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的具體功能要求主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、作用和變電站的規(guī)模、電壓等級(jí)及一次設(shè)備狀況。高壓、超高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能要求，概括起來(lái)有個(gè)方面?？刂葡到y(tǒng)：運(yùn)行人員監(jiān)視與控制、自動(dòng)控制、電力系統(tǒng)緊急控制與當(dāng)?shù)睾髠淇刂?、故障錄波與事件記錄、測(cè)量與計(jì)量、自動(dòng)數(shù)據(jù)分析；保護(hù)系統(tǒng)：變壓器保護(hù)、線路保護(hù)及自動(dòng)重合閘、母線保護(hù)、電容器保護(hù)；運(yùn)行支持系統(tǒng)：設(shè)備維修支持、設(shè)

19、備非正常狀態(tài)的恢復(fù)支持、電力系統(tǒng)故障恢復(fù)支持、自動(dòng)故障恢復(fù)。每個(gè)變電站自動(dòng)化的功能將隨原來(lái)系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、成本和性能的要求不同而變化，但它們都要適應(yīng)以下基本要求：1)當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)準(zhǔn)確檢測(cè)故障，跳開(kāi)相應(yīng)開(kāi)關(guān)，迅速切除故障，不造成故障連鎖反應(yīng)，使故障造成的影響限制在盡可能小的范圍；2)收集、處理各種設(shè)備的運(yùn)行信息和數(shù)據(jù)，按要求發(fā)送到集控中心和遠(yuǎn)方調(diào)度控制中心，滿(mǎn)足調(diào)度部門(mén)對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和運(yùn)行操作；3)收集設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，支持設(shè)備的狀態(tài)維修和可靠性為中心的維修系統(tǒng)，提高設(shè)備可用率和使用壽命；4)在集控中心或調(diào)度控制中心對(duì)變電站失去監(jiān)控的情況下，變電站的后備控制能對(duì)變電站

20、進(jìn)行控制；5)收集并及時(shí)傳送電力市場(chǎng)實(shí)時(shí)交易所需的技術(shù)數(shù)據(jù)，促進(jìn)安全交易，減少交易 第 7 頁(yè)風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)以上基本要求，在做變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可靠、實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)和利于推廣是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本指導(dǎo)思想。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，可靠性與系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及軟硬件結(jié)構(gòu)和工藝關(guān)系密切，考慮軟硬件總體方案時(shí)，可靠性必須放在第一位。其次應(yīng)強(qiáng)調(diào)性能價(jià)格比這個(gè)重要指標(biāo)，機(jī)型選擇、硬件配置上，應(yīng)從應(yīng)用對(duì)象實(shí)際情況出發(fā)，特別重視性能價(jià)格比。同時(shí)還應(yīng)考慮操作方便，具有完備的防誤提示和措施。2.1.1 保護(hù)系統(tǒng)功能保護(hù)裝置是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，以被保護(hù)的一次設(shè)備為對(duì)象，直接由相關(guān)的和輸入電氣量，動(dòng)作

21、后由接點(diǎn)輸出，直接作用于相應(yīng)斷路器的跳閘線圈。要求和自動(dòng)化系統(tǒng)保持相對(duì)獨(dú)立，一般要求保證電磁兼容指標(biāo)，設(shè)置專(zhuān)用電源回路（電壓等級(jí)以上） ，保護(hù)與測(cè)量分開(kāi)，可遠(yuǎn)方投退壓板和控制字，在線修改定值，帶簡(jiǎn)短的事故采樣數(shù)據(jù)和動(dòng)作記錄等。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)異?；蚴ヂ?lián)系時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)能夠獨(dú)立地完成它的使命，做電力系統(tǒng)的守護(hù)神。從功能上可分為線路保護(hù)、母線保護(hù)、變壓器保護(hù)、電容器保護(hù)及備用電源自投、故障錄波、低周低壓減載等安全自動(dòng)裝置。微機(jī)保護(hù)應(yīng)具有與監(jiān)控系統(tǒng)通信的功能，包括：接受監(jiān)控系統(tǒng)查詢(xún)，若返回正確應(yīng)答信號(hào)，則表明保護(hù)裝置通信接口完好；若超時(shí)無(wú)應(yīng)答或應(yīng)答錯(cuò)誤，則表明通信接口或保護(hù)裝置本身出現(xiàn)故障；傳送事件報(bào)告，

22、包括跳閘時(shí)間（分辨率） 、跳閘元件、相別、測(cè)距、故障波形等，且掉電后信息能保留：傳送自檢報(bào)告，包括裝置內(nèi)部自檢和對(duì)輸入信號(hào)的檢查；修改時(shí)鐘及對(duì)時(shí)，目前至少要有通信廣播對(duì)時(shí)及分秒中斷對(duì)時(shí)，并能 GPS 外部對(duì)時(shí)；修改保護(hù)定值，定值要經(jīng)過(guò)上傳、下裝、反校、確認(rèn)等環(huán)節(jié)后，保護(hù)裝置才予以修改；接受投退保護(hù)命令，保護(hù)信號(hào)應(yīng)具有掉電白保持，能夠遠(yuǎn)方或就地復(fù)歸；接受查詢(xún)定值并送出定值；實(shí)行顯示保護(hù)主要狀態(tài)（功能投入情況輸入量值等） 。與監(jiān)控系統(tǒng)通訊，主動(dòng)上傳故障信息、動(dòng)作信息、動(dòng)作值及自診斷信息， 第 8 頁(yè)接受監(jiān)控系統(tǒng)命令上傳整定值及歷史事件，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。2.1.2 監(jiān)控系統(tǒng)功能（1）數(shù)

23、據(jù)采集系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集裝置采集現(xiàn)場(chǎng)所有狀態(tài)量、模擬量及脈沖量，并可從各保護(hù)裝置采集保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作信息、保護(hù)定值信息、保護(hù)故障信息、保護(hù)電源及保護(hù)裝置自檢信息。1）狀態(tài)量采集包括斷路器狀態(tài)、隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)、接地刀閘狀態(tài)、變壓器分接頭位置等，這些信號(hào)大部分采用光電隔離方式的開(kāi)關(guān)量中斷輸入。對(duì)重要的狀態(tài)量（如斷路器位置）采用雙位置接點(diǎn)進(jìn)行采集，即 11,00 分別表示二個(gè)狀態(tài)，以保證正確無(wú)誤地反映斷路器位置，防止繼電器觸點(diǎn)的失效與抖動(dòng)而引起的狀態(tài)誤報(bào)。2）模擬量采集采樣各段母線電壓、各進(jìn)出線回路的電流和功率值；電網(wǎng)頻率與相位等電量參數(shù)以及變壓器的瓦斯值、溫度、壓力等非電量參數(shù)。目前各種電量參數(shù)在

24、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中均采用交流采樣，直接采集由電流互感器與電壓互感器提供的交流參數(shù)，常規(guī)變送器加變換方式只用于對(duì)非電量參數(shù)如變壓器油溫、主控室溫的采集。3）脈沖量采集采集由全電子電能表輸出的電量脈沖值，也可直接采集電能量。4）繼電保護(hù)數(shù)據(jù)采集包括保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、保護(hù)狀態(tài)、保護(hù)定值等。（2）事件記錄及故障錄波事件記錄包括保護(hù)動(dòng)作序列記錄 soe（seuenceofevents）開(kāi)關(guān)跳合記錄，事件分辨率可根據(jù)不同電壓等級(jí)的要求確定，一般為 1.3ms，能存放 100 個(gè)以上的事件順序記錄。當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)故障時(shí) 00ms 以及故障后 3s 的波形， （如接地短路故障） ，能記錄故障前min 供事故分析。對(duì)高壓

25、變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實(shí)現(xiàn)：一是配置 第 9 頁(yè)專(zhuān)用微機(jī)故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通訊；另一種則由微機(jī)保護(hù)裝置兼作記錄及測(cè)距計(jì)算，再將數(shù)字化的波形及測(cè)距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)，由監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)及打印波形。對(duì)低壓變電站可給出故障報(bào)告，包括故障類(lèi)型、動(dòng)作類(lèi)型及開(kāi)關(guān)遮斷電流大小。（3）遠(yuǎn)方整定保護(hù)定值對(duì)各保護(hù)裝置，可在當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)方設(shè)置一組或多組保護(hù)定值，并可在當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)方顯示、切換整定值。此功能應(yīng)具有遠(yuǎn)方、當(dāng)?shù)亻]鎖，操作權(quán)限閉鎖措施。（4）控制和操作閉鎖可對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的分、合進(jìn)行操作，對(duì)變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，對(duì)電容器組進(jìn)行換切。這些控制和操作可在遠(yuǎn)方的調(diào)度中心或變電站內(nèi)的后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的及鍵

26、盤(pán)上發(fā)命令完成（具有操作密碼和操作者及操作內(nèi)容歸檔功能） ，也可在裝置面板上進(jìn)行操作，以保證系統(tǒng)的更高的使用靈活性。為確保操作的準(zhǔn)確可靠，操作步驟按“選擇一返送校核一執(zhí)行”來(lái)進(jìn)行，并具備邏輯閉鎖功能，每次操作均有打印輸出。操作閉鎖應(yīng)包括以下內(nèi)容：1）操作出口應(yīng)具有跳、合閉鎖功能。2）操作出口應(yīng)具有并發(fā)性操作閉鎖功能。3）根據(jù)實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)斷路器、刀閘操作閉鎖功能。4）CRT 屏幕操作閉鎖功能。只有輸入正確的操作口令和監(jiān)護(hù)口令才有權(quán)進(jìn)行操作控制。（5）電壓無(wú)功綜合控制在上級(jí)調(diào)度直接控制時(shí)，變壓器分接頭調(diào)整和電容器組的投切直接接受上級(jí)調(diào)度的控制；當(dāng)給定電壓曲線的情況下，則由變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制

27、，按系統(tǒng)電壓與功率因數(shù)變化自動(dòng)調(diào)節(jié)變壓器分接頭位置或投切電容器，保證電壓質(zhì)量和優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償。（6）與遠(yuǎn)方調(diào)度中心通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的常規(guī)的遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)四遙功能，即將采集的數(shù)字量和 第 10 頁(yè)狀態(tài)量實(shí)時(shí)地送往調(diào)度中心，并接受上級(jí)調(diào)度中心的控制和調(diào)節(jié)操作命令。若有事故發(fā)生，如開(kāi)關(guān)變位等事故發(fā)生或數(shù)字量越限時(shí)則插入優(yōu)先發(fā)送，及時(shí)向調(diào)度中心報(bào)警。此外還將故障錄波和其他繼電保護(hù)信息送往調(diào)度中心，同時(shí)接受調(diào)度中心發(fā)來(lái)的修改繼電保護(hù)整定值的命令等。傳送通道可以是電力載波、微波、光纖或?qū)Ｓ猛ǖ?。通信波特率隨所選用通信通道及通信方式來(lái)決定。通信規(guī)約可以采用遠(yuǎn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約或計(jì)算機(jī)通信規(guī)約，視調(diào)度中心的要求

28、而定。（7）數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)記錄系統(tǒng)將采集來(lái)的狀態(tài)量、數(shù)字量和脈沖量按規(guī)定的要求進(jìn)行處理，送往當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)和上級(jí)調(diào)度中心。這些數(shù)據(jù)主要有：線路、變壓器的電流、有功和無(wú)功，母線電壓定時(shí)記錄的最大值、最小值及其時(shí)間等；整點(diǎn)數(shù)據(jù)的日?qǐng)?bào)表；每日的峰值和谷值，并標(biāo)以時(shí)間；斷路器動(dòng)作次數(shù)、斷路器切除故障時(shí)的故障電流和跳閘操作次數(shù)統(tǒng)計(jì)；控制操作及修改整定值的記錄及有關(guān)操作者；獨(dú)立負(fù)荷有功無(wú)功每天的峰值、最大值及其時(shí)間，并保存歸檔。歷史數(shù)據(jù)在監(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)內(nèi)至少能保存年以上。（8）人機(jī)聯(lián)系功能當(dāng)變電站有人值班時(shí)，人機(jī)聯(lián)系功能在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)上進(jìn)行。當(dāng)變電站無(wú)人值班時(shí)， 。則在遠(yuǎn)方的調(diào)度中心或集控

29、中心的調(diào)度或監(jiān)視主機(jī)上進(jìn)行。操作人員的人機(jī)聯(lián)系界面是屏幕與鍵盤(pán)或鼠標(biāo)器，可實(shí)現(xiàn)下列主要功能：CRT 屏幕上可顯示各種畫(huà)面、數(shù)據(jù)和表格，包括主接線圖、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、潮流信息、報(bào)警畫(huà)面與提示信息、事故記錄、負(fù)荷曲線、系統(tǒng)的配置和工作情況、保護(hù)整定值、日運(yùn)行報(bào)表等，并可將顯示畫(huà)面和表格拷貝打印記錄下來(lái)。實(shí)施遠(yuǎn)方控制和操作，包括保護(hù)裝置的投入和退出、斷路器以及隔離開(kāi)關(guān)的操作、變壓器分接頭位置控制等。輸入或修改數(shù)據(jù)，包括遠(yuǎn)方操作的密碼、操作人員的代碼及密碼、保護(hù)定值的設(shè)置和修改、報(bào)警值設(shè)置和修改、遠(yuǎn)方當(dāng)?shù)夭僮鞯脑O(shè)置、控制閉鎖與允許等。 第 11 頁(yè)顯示系統(tǒng)各設(shè)備的診斷自檢結(jié)果。無(wú)人值班站應(yīng)保留一定的人機(jī)聯(lián)系

30、功能，以保證變電站現(xiàn)場(chǎng)檢修或巡視的要求，能顯示站內(nèi)各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)量；操作出口回路具有人工當(dāng)?shù)鼐o急控制設(shè)施；變壓器分接頭應(yīng)備有當(dāng)?shù)厝斯ふ{(diào)節(jié)手段。（9）系統(tǒng)的自診斷檢測(cè)功能系統(tǒng)的各裝置如保護(hù)裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、控制裝置等都具有自診斷功能，所有數(shù)據(jù)采集、控制、保護(hù)等主要單元模塊故障，應(yīng)能自診斷出故障部位；具有失電保護(hù)、失電自檢、自復(fù)位至原運(yùn)行狀態(tài)的能力。當(dāng)數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)非法錯(cuò)誤時(shí)，應(yīng)能輸出出錯(cuò)信息，進(jìn)行報(bào)警和閉鎖故障單元，保證其它部分的正常工作。當(dāng)系統(tǒng)在線診斷出故障時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)報(bào)警，并將故障內(nèi)容及發(fā)生時(shí)間登錄在事件一覽表中。診斷結(jié)果周期性地送當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心，故系統(tǒng)中各裝置的狀態(tài)一目

31、了然，無(wú)需定期檢修。（10）對(duì)時(shí)系統(tǒng)對(duì)時(shí)要求是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的最基本要求。110樞紐以上站要求系統(tǒng)具有GPS 對(duì)時(shí)功能，能夠?qū)ψ冸娬緦釉O(shè)備和間隔層）設(shè)備（包括全電子電能表等）實(shí)現(xiàn) GPS 對(duì)時(shí)，并具有時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)傳輸校正措施。110終端站、35變電站不要求對(duì)時(shí)功能，但要求具有一定精度的站內(nèi)系統(tǒng)對(duì)時(shí)功能，定時(shí)完成由系統(tǒng)主機(jī)或由調(diào)度端發(fā)出的對(duì)站內(nèi)間隔層設(shè)備的對(duì)時(shí)功能。（11）同期檢測(cè)和同期合閘由于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)互聯(lián)是必然趨勢(shì)，所以負(fù)責(zé)系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線聯(lián)絡(luò)變壓器的樞紐變電站仍需配置自動(dòng)同期裝置，使待并列的兩個(gè)系統(tǒng)在電壓、頻率、相位角都能滿(mǎn)足條件的情況下能夠進(jìn)行并列操作，分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式實(shí)現(xiàn)，一般應(yīng)具有兩

32、種方式供選擇，這部分功能也應(yīng)納入自動(dòng)化系統(tǒng)。 第 12 頁(yè)2.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的組成可分為個(gè)層次，即間隔級(jí)和變電站級(jí)，也稱(chēng)間隔層和站控層。間隔級(jí)的集成是構(gòu)筑一個(gè)通用的硬件和軟件平臺(tái)，將間隔內(nèi)的控制、保護(hù)、測(cè)量等功能集成在這個(gè)通用的平臺(tái)上。通用的硬件平臺(tái)指的是由一組元件組成一個(gè)多功能裝置，用于各個(gè)間隔。通用的軟件平臺(tái)指的是在多功能裝置內(nèi)建立一個(gè)通用的功能軟件庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)通用的硬件和軟件采集各功能需要的數(shù)據(jù)和狀態(tài)量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這樣，原來(lái)控制、保護(hù)等功能將不再需要專(zhuān)用的硬件裝置和專(zhuān)用的輸入、輸出通道，而是由合理的軟件設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。站級(jí)的集成是將變電站自動(dòng)化需在

33、站級(jí)處理的各個(gè)功能通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)組合在一個(gè)系統(tǒng)中。這樣，原來(lái)站級(jí)各個(gè)分隔的系統(tǒng)及其多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)將不再需要，從而簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信規(guī)約。目前，國(guó)內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)大體可分為三種結(jié)構(gòu)：集中式、分布式以及分散（層）分布式。2.3 集中式結(jié)構(gòu)集中式的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按信息類(lèi)型劃分功能。采用這類(lèi)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)其功能模塊與硬件無(wú)關(guān)，各功能模塊的連接通過(guò)模塊化軟件實(shí)現(xiàn)，信息是集中采集、處理和運(yùn)算的。受計(jì)算機(jī)硬件水平的限制，該結(jié)構(gòu)在早期自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用較多，圖是一種較典型的集中式結(jié)構(gòu)。此類(lèi)結(jié)構(gòu)對(duì)監(jiān)控主機(jī)的性能要求較高，且系統(tǒng)處理能力有限，開(kāi)發(fā)手段少，系統(tǒng)在開(kāi)放性、擴(kuò)展性和可維護(hù)性等方面較差，抗干擾能

34、力不強(qiáng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示： 第 13 頁(yè)圖 2-1 集中式結(jié)構(gòu)2.4 分布式結(jié)構(gòu)分布式結(jié)構(gòu)則按功能設(shè)計(jì)，如按保護(hù)和監(jiān)控等功能劃分單元，分布實(shí)施。其結(jié)構(gòu)采用主從協(xié)同工作方式，各功能模塊如智能電子設(shè)備之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。分布式結(jié)構(gòu)有助于其它模塊正常運(yùn)行。安裝方式有集中組屏和分層組屏兩種方式，較適合于中低壓變電站。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2-2 所示。圖 2-2 分布式結(jié)構(gòu)2.5 分散（層）分布式結(jié)構(gòu)分散（層）分布式結(jié)構(gòu)采用“面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)。所謂面向?qū)ο?，就是面向電氣一次回路設(shè)備或電氣間隔設(shè)備，間隔層中數(shù)據(jù)、采集、控制單元（I/O 單元）和保護(hù)單元就地分散安裝在開(kāi)關(guān)柜上或其他一次設(shè)

35、備附近，相互間通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)相連，與監(jiān)控主機(jī)通信。 。目前，此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在自動(dòng)化系統(tǒng)中較為流行，主要原因是：現(xiàn)在的設(shè)備大多是按面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的，如專(zhuān)門(mén)的線路保護(hù)單元、主變保護(hù)單元、小電流接地選線單元等，雖然有將所有保護(hù)功能綜合為一體的趨勢(shì)，但具體在保護(hù)安裝接 第 14 頁(yè)線中仍是面向?qū)ο蟮?；利用了現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，省去了大量二次接線，控制設(shè)備之間僅通過(guò)雙絞線或光纖連接，設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)備布置整齊，調(diào)整擴(kuò)建也很簡(jiǎn)單，成本低，運(yùn)行維護(hù)方便；系統(tǒng)裝置及網(wǎng)絡(luò)性強(qiáng)，不依賴(lài)于通信網(wǎng)和主機(jī)，主機(jī)或臺(tái)IED 設(shè)備損壞并不影響其它設(shè)備的正常工作，運(yùn)行可靠性有保證。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2-3 所示：圖 2-3 分散（層）分布

36、式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是功能分散，管理集中。分散（層）分布有兩層含義：其一，對(duì)于中低壓電壓等級(jí)，無(wú)論是單元還是保護(hù)單元皆可安裝在相應(yīng)間隔的開(kāi)關(guān)盤(pán)柜上，形成地理上的分散分布；其二，對(duì)于及以上的電壓等級(jí)，即使無(wú)法把間隔單元裝在相應(yīng)的開(kāi)關(guān)柜上，也應(yīng)集中組屏，在屏柜上明確區(qū)分相應(yīng)間隔對(duì)應(yīng)的單元，在物理結(jié)構(gòu)上相對(duì)獨(dú)立，以方便各間隔單元相應(yīng)的操作和維護(hù)。 第 15 頁(yè)第三章變電站綜合自動(dòng)化的通信3.1 通信的相關(guān)介紹通信是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中十分重要的基礎(chǔ)功能。借助于通信，各開(kāi)關(guān)間隔中保護(hù)測(cè)控單元、變電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電網(wǎng)控制中心自動(dòng)化系統(tǒng)得以相互交換信息，信息共享，提高了變電站運(yùn)行可靠性，減少了連接電纜和

37、設(shè)備數(shù)量，實(shí)現(xiàn)變電站遠(yuǎn)方監(jiān)視和控制。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信主要涉及：各保護(hù)測(cè)控單元與變電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信；各保護(hù)測(cè)控單元之間相互通信；變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)通信；其他智能化電子設(shè)備 IED 與變電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信；變電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部計(jì)算機(jī)間相互通信。通信控制單元在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，承擔(dān)著保護(hù)測(cè)控單元、自動(dòng)化設(shè)備和輔助設(shè)備與變電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)通信的控制、協(xié)調(diào)、監(jiān)視和管理作用。通過(guò)通信控制單元的控制和協(xié)調(diào)，使得各保護(hù)測(cè)控單元、其他智能化電子設(shè)備 IED 可實(shí)時(shí)、有序、可靠地與變電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)交換信息，傳遞變電站各種運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作情況，接收各

38、種控制命令，完成變電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)所要求的各種操作和控制。通過(guò)監(jiān)視和管理，隨時(shí)了解各設(shè)備、單元通信狀態(tài)以及通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，對(duì)異常情況及時(shí)報(bào)警，甚至采取必要措施，如通道切換，以維持系統(tǒng)正常的通信。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)通信控制單元要求：1）具有較高的可靠性、穩(wěn)定性；2）滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性的要求；3）支持多種、多路通信接口； 第 16 頁(yè)4）支持多種通信方式，包括網(wǎng)絡(luò)通信方式；5）提供通信信息編輯、修改手段；6）提供通信檢查和維護(hù)手段3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的任務(wù)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(cè)

39、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(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。通過(guò)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(jiǎn)化了變電站二次接線。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用多臺(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(cè)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)，改變常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷。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

40、。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)行和操作。它的出現(xiàn)為變電站的小型化、智能化、擴(kuò)大控制范圍及變電站安全可靠、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了現(xiàn)代化手段和基礎(chǔ)保證。3.3 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的構(gòu)成通訊系統(tǒng)的構(gòu)成有：通訊介質(zhì)、通訊接口、通訊控制器、通訊規(guī)約等，如圖 3-1所示。 第 17 頁(yè)通 訊規(guī) 約通 訊控制器通 訊接 口通 訊規(guī) 約通 訊控制器通 訊接 口通訊介質(zhì)圖 3-1 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)綜自系統(tǒng)常用的通訊接口標(biāo)準(zhǔn)主要有：通用串行通訊接口、現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)等。現(xiàn)場(chǎng)總線：WorldFip、CanBus、LonWork

41、等。以太網(wǎng)：雙絞線以太網(wǎng)、光纖以太網(wǎng)、同軸電纜以太網(wǎng)等。專(zhuān)用通訊控制器集基本功能與擴(kuò)展功能與一體，通訊能力提高了，但通用性降低了，如以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊控制器就屬于此類(lèi)。3.3.1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接目前綜合自動(dòng)化系統(tǒng)所采用的均為分層分布式結(jié)構(gòu)，站控層、間隔層之間的數(shù)據(jù)通信由網(wǎng)絡(luò)層來(lái)實(shí)現(xiàn)，即網(wǎng)絡(luò)層是站控層與間隔層的數(shù)據(jù)傳輸通道。如圖 3-2 所示。網(wǎng)絡(luò)層監(jiān)控機(jī)監(jiān)控機(jī)繼保工程師站圖 3-2 典型綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)首先應(yīng)該明確，變電站站控層的后臺(tái)機(jī)、繼保工程師站等計(jì)算機(jī)所構(gòu)成的是一個(gè)小型的局域網(wǎng)，把多臺(tái)小型、微型計(jì)算機(jī)以及外圍設(shè)備用通信線路互連起來(lái)，并按照 第 18 頁(yè)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議實(shí)

42、現(xiàn)通信的系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，各計(jì)算機(jī)既能獨(dú)立工作，又能交換數(shù)據(jù)進(jìn)行通信。構(gòu)成局域網(wǎng)的四大因素是網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)、傳輸控制和通信方式。八礦降壓站用到的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的站控層網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。即是由以太網(wǎng)構(gòu)成的局域網(wǎng)。根據(jù)配置不同，可以分為單網(wǎng)和雙網(wǎng)，如圖 3-3 所示。單網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性比雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)低，多用于中小型 110KV 以下變電站。雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)在 A 網(wǎng)故障時(shí)，后臺(tái)機(jī)可以由 B 網(wǎng)繼續(xù)進(jìn)行通訊，可靠性高，多用于 110KV 及以上變電站。 操作員站工程師站交換機(jī) 1交換機(jī) 2A 網(wǎng)操作員站工程師站交換機(jī) 1交換機(jī) 2A 網(wǎng)B 網(wǎng)（a）單網(wǎng)結(jié)構(gòu) （b）雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)間隔層的網(wǎng)絡(luò)主要完成對(duì)各電

43、氣單元之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理、控制量的輸出等功能。根據(jù)其設(shè)備不同，采用的網(wǎng)絡(luò)方式也不盡相同。1)直接接入以太網(wǎng)方式該方式是將微機(jī)保護(hù)測(cè)控單元直接接入以太網(wǎng)進(jìn)行通信。該種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)傳送速度較快。2)現(xiàn)場(chǎng)總線方式現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱(chēng)為開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。WorldFIP 現(xiàn)場(chǎng)總線，是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)中的一種，具有通信速度快、通信距離遠(yuǎn)、介質(zhì)冗余以及良好的抗電磁干擾能力，是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中一種十分理想的通信方式。WorldFip 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)： 第 19 頁(yè)(1)通信速率高，距離長(zhǎng)(2)通信效

44、率高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)(3)通訊可靠性高(4)通訊接口不易損壞3.3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)常用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)常用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有：網(wǎng)卡、交換機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、規(guī)約轉(zhuǎn)換器、RTU、雙絞線等。計(jì)算機(jī)通信如同兩個(gè)人相互交流，必須說(shuō)同一種語(yǔ)言。通信規(guī)約就是計(jì)算機(jī)通信的語(yǔ)言。數(shù)據(jù)通信中，計(jì)算機(jī)間傳輸?shù)氖且唤M二進(jìn)制“0” 、 “1”代碼串。這些代碼串在不同的位置可能有不同的含義。有的用于傳輸中的控制，有的是通信雙方的地址，有的是通信要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，還有些是為檢測(cè)差錯(cuò)而附加上的監(jiān)督碼元。這些，在通信之前必須雙方約定。通信規(guī)約定義為控制計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的一套規(guī)則。電力系統(tǒng)常用通信規(guī)約主要有：1.按規(guī)

45、約來(lái)源分：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。2.按規(guī)約用途分：遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約、保護(hù)規(guī)約、電度表規(guī)約、智能設(shè)備互連規(guī)約。3.遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約：101 規(guī)約、104 規(guī)約、CDT 規(guī)約、SCI1801 規(guī)約、4F 規(guī)約。4.保護(hù)規(guī)約：103 規(guī)約、61850 規(guī)約、LFP 規(guī)約。5.電度表規(guī)約：IEC102 規(guī)約、部頒電度表規(guī)約、威盛電度表規(guī)約。智能設(shè)備互連規(guī)約：MODBUS 規(guī)約、保護(hù)規(guī)約、遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約、企業(yè)自定義規(guī)約3.4 變電站內(nèi)的信息采集傳輸內(nèi)容數(shù)據(jù)采集是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)得以執(zhí)行其他功能的基礎(chǔ)。變電站的數(shù)據(jù)采集有兩種：1)變電站原始數(shù)據(jù)采集。原始數(shù)據(jù)指直接來(lái)自一次設(shè)備，如電壓互感器（PT） 、電流互

46、感器（CT）電壓電流信號(hào)、變壓器溫度以及開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)、一次設(shè)備狀態(tài)信號(hào)。 第 20 頁(yè)變電站的原始數(shù)據(jù)包括：模擬量、開(kāi)關(guān)量和電能量。(1)模擬量：指控制系統(tǒng)量的大小是一個(gè)在一定范圍內(nèi)變化的連續(xù)數(shù)值，如電流、電壓、溫度等。比如電流的大小不可能由 10A 突變到 100A，需要有一個(gè)連續(xù)變化的過(guò)程。(2)開(kāi)關(guān)量：指控制繼電器的接通或者斷開(kāi)所對(duì)應(yīng)的值，即“”和“” 。進(jìn)一步的說(shuō)，就是一對(duì)觸點(diǎn)，這一對(duì)觸點(diǎn)之間有 2 個(gè)狀態(tài)，要么是連通的，就是閉合狀態(tài)（1） ，要么是斷開(kāi)的，就是斷開(kāi)狀態(tài)（0） ，這對(duì)觸點(diǎn)傳達(dá)的信息就是一個(gè)開(kāi)關(guān)量。如斷路器的分合，隔離手車(chē)的位置、地刀的分合位置等。(3)電能量：反映的是累

47、計(jì)變化的量，物理上對(duì)應(yīng)的是電度量等。2)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換或采集。典型的如：電能量數(shù)據(jù)、直流母線電壓信號(hào)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)等。這種方式，在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，已基本上被計(jì)算機(jī)通信方式所替代，或者說(shuō)，可以看作系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)交換。3.4.1 變電站的數(shù)據(jù)模擬量、開(kāi)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：各段母線電壓、線路電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率，主變壓器電流、有功功率和無(wú)功功率，電容器的電流、無(wú)功功率、饋出線的電流、電壓、功率以及頻率、相位、功率因數(shù)等。另外，還有少量非電量，如變壓器溫度等。模擬量采集有交流和直流采樣兩種形式。交流采樣，即來(lái)自 PT、CT 的電壓、電流信號(hào)不

48、經(jīng)過(guò)變送器，直接接入數(shù)據(jù)采集單元。直流采樣是將外部信號(hào)，如交流電壓、電流，經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成適合數(shù)據(jù)采集單元處理的直流電壓信號(hào)后，再接入數(shù)據(jù)采集單元。在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，直流采樣主要用于變壓器溫度、氣體壓力等非電量數(shù)據(jù)的采集。(2)開(kāi)關(guān)量的采集。變電站的開(kāi)關(guān)量有：斷路器的狀態(tài)、隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)、有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置、同期檢測(cè)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(kāi)關(guān)量的形式，通過(guò)光電隔離電路輸入至計(jì)算機(jī)。 第 21 頁(yè)(3)電能量的采集。電能計(jì)量是對(duì)電能（包括有功和無(wú)功電能）的采集，并能實(shí)現(xiàn)分時(shí)累加、電能平衡等功能。下面介紹兩種測(cè)量的方法。電能脈沖計(jì)量法。這種方法的實(shí)質(zhì)是傳統(tǒng)

49、的感應(yīng)式的電能表與電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，即對(duì)原來(lái)感應(yīng)式的電能表加以改造，使電能表轉(zhuǎn)盤(pán)每轉(zhuǎn)一圈便輸出一個(gè)或兩個(gè)脈沖，用輸出的脈沖數(shù)代替轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，計(jì)算機(jī)可以對(duì)這個(gè)輸出脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，將脈沖數(shù)乘以標(biāo)度系數(shù)，便得到電能量。軟件計(jì)算方法。軟件計(jì)算方法并非不需要任何硬件設(shè)備，其實(shí)質(zhì)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)利用交流采樣得到的電流、電壓值，通過(guò)軟件計(jì)算出有功電能和無(wú)功電能。3.4.2 安全監(jiān)視功能監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)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。 第 22 頁(yè)第

50、四章 以新建平煤八礦 35KV 變電站為研究對(duì)象以南瑞 RCS-9000 系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)介監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。側(cè)重于監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、畫(huà)面編輯以及應(yīng)用軟件的簡(jiǎn)介。4.1 概述RCS-9000 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于綜合自動(dòng)化變電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)視、管理和控制或用于集控中心對(duì)無(wú)人值班變電站進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控。RCS-9000 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)測(cè)控裝置、微機(jī)保護(hù)以及變電站內(nèi)其它微機(jī)化設(shè)備（IED）采集和處理變電站運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)，對(duì)變電站運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)監(jiān)視，按照運(yùn)行人員的控制命令和預(yù)先設(shè)定的控制條件對(duì)變電站進(jìn)行控制，為變電站運(yùn)行維護(hù)人員提供變電站運(yùn)行監(jiān)視所需的各種功能，減輕運(yùn)行維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高變電站運(yùn)行的

51、穩(wěn)定性和可靠性。該計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：系統(tǒng)解決方案：保護(hù)、監(jiān)視和控制整體考慮，功能分布合理，設(shè)備之間無(wú)縫連接；分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)組織方式多樣，可選用單機(jī)、多機(jī)或網(wǎng)絡(luò)方式，擴(kuò)展方便；商用數(shù)據(jù)庫(kù)，ANSI 標(biāo)準(zhǔn) SQL 接口：數(shù)據(jù)管理方便可靠，有利于數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理；WindowsNT/98 環(huán)境：全新 32 位多任務(wù)、多進(jìn)程（設(shè)計(jì)） ，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，更為可靠；多媒體人機(jī)界面；畫(huà)面完善明快、操作簡(jiǎn)單；電子表格易于使用，方便統(tǒng)計(jì)；語(yǔ)音報(bào)警，清晰、明嘹；在線幫助，系統(tǒng)開(kāi)放：支持不同廠商的設(shè)備，適應(yīng)各種規(guī)模要求，保護(hù)用戶(hù)投資。4.2 設(shè)計(jì)原則和系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)本站綜自系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和設(shè)備選型中要統(tǒng)遵循如下

52、原則及技術(shù)參數(shù)。 第 23 頁(yè)1）符合國(guó)家、所在地區(qū)及行業(yè)相關(guān)的規(guī)范。2）有利于全系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行和故障處理，提高運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)一步保證供電質(zhì)量。3）簡(jiǎn)化變電站自動(dòng)化設(shè)備及有關(guān)二次設(shè)備的硬件配置，避免重復(fù)，實(shí)現(xiàn)資源共享。4）減少變電站二次設(shè)備間互連線，節(jié)約控制電纜和減輕電流互感器、電壓互感器的負(fù)載。4.2.1 系統(tǒng)性能指標(biāo)1）模擬量測(cè)量綜合誤差：0.52）電網(wǎng)頻率測(cè)量誤差：0.01HZ3）站內(nèi)事件順序記錄分辨率（SOE）：2ms4）遙測(cè)信息響應(yīng)時(shí)間（從 IO 輸入端至遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置出口）3S5）遙信變化響應(yīng)時(shí)間（從 IO 輸入端至遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置出口）2S6）控制命令從生成到輸出的時(shí)間

53、：1S7）畫(huà)面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新模擬量周期：3S8）畫(huà)面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新開(kāi)關(guān)量周期：2S9）控制操作正確率：10010）遙控動(dòng)作成功率：99.9911）事故時(shí)遙信年正確動(dòng)作率：99.9912）系統(tǒng)可用率：99.9913）系統(tǒng)平均故障間隔時(shí)間（MTBF）：20000H,BF50000H）（其中 IO 單元模件 MT14）間隔級(jí)測(cè)控單元平均無(wú)故障間隔時(shí)間：40000H15）各工作站的 CPU 平均負(fù)荷率：0H30正常時(shí)（任意 3H 內(nèi)）：電力系統(tǒng)故障（10s 內(nèi)）：50 第 24 頁(yè)16）監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平均負(fù)荷率：正常時(shí)（任意 30min 內(nèi)）：30050電力系統(tǒng)故障（1s 內(nèi)）：17）模數(shù)轉(zhuǎn)換分辨率：16

54、位18）對(duì)時(shí)精度：1ms19）非電氣量變送器輸出：4-20mA 或 0-5V，可調(diào)20）歷史曲線采樣間隔：1 年21）歷史曲線日?qǐng)?bào)、月報(bào)儲(chǔ)存時(shí)間：22）事故追憶：事故前后共追憶 1200 點(diǎn)23）系統(tǒng)支持靈活的組網(wǎng)，支持多通信機(jī)模式，輸入輸出的容量?jī)H受硬件資源的限制，測(cè)點(diǎn)數(shù)不限。4.2.2 通信指標(biāo)1）通訊速率CAN 網(wǎng)接口，波特率范圍 5k1mBPSRS-232、RS-485 和 RS-422 串口，波特率范圍 3P 以太網(wǎng)，傳輸速率為10/100Mbs。2）通訊管理機(jī)標(biāo)準(zhǔn)通信容量遙測(cè)量：2048遙信量：4096遙脈量：1024遙控量：10244.2.3 裝置技術(shù)指標(biāo)裝置技術(shù)指標(biāo)包括間隔層裝

55、置、通信接口設(shè)備等。1）環(huán)境參數(shù) 第 25 頁(yè)正常工作溫度：-1055極限工作溫度：-2060貯存及運(yùn)輸：-40702）額定電氣參數(shù)頻率 50HZ交流電流：5A 或 1A（額定電流）交流電壓：100V 或 200V（額定電壓）交流零序電流（不接地系統(tǒng)電容電流）：0.3A直流工作電源：220V/110V，允許偏差20數(shù)字系統(tǒng)工作電壓：+5V 允許偏差0.15V繼電器回路工作電壓：+24V，允許偏差：2V交流電壓回路：UN57.7V，每相不大于 0.5VA 交流電流回路：IN5A，每相不大于 1VA交流電流回路：IN1A，每相不大于 0.5VAIN0.3A，每相不大于 0.5VA直流電源回路：正常

56、工作時(shí)，不大于 15W保護(hù)動(dòng)作時(shí)，不大于 25W保護(hù)回路過(guò)載能力：交流電壓回路：1.2 倍額定電壓，連續(xù)工作交流電流回路：2 倍額定電流，連續(xù)工作 10S0 倍額定電源，允許 140 倍額定電流，允許 1S直流電源回路：80115額定電壓，連續(xù)工作裝置經(jīng)受上述的過(guò)載電流電壓后，絕緣性能不下降。3）主要技術(shù)指標(biāo)定值精度：電流電壓定值誤差：5頻率定值誤差：0.01HZ 第 26 頁(yè)頻率滑差定值誤差：0.1HZ/S檢同期角度定值誤差：5。其他定值誤差：5方向元件邊界條件：角度下邊界誤差：+10。角度上邊界誤差：-5。激勵(lì)量1.2 倍定值時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作段動(dòng)作時(shí)間：35ms延時(shí)動(dòng)作段動(dòng)作時(shí)間離散誤差：30

57、ms各保護(hù)段返回時(shí)間：25ms遙測(cè)量計(jì)量等級(jí)電流、電壓、頻率：0.2 級(jí)其他：0.5 級(jí)遙信量分辨率：小于 1ms信號(hào)輸入方式：無(wú)源接點(diǎn)輸出接點(diǎn)容量：裝置出口和信號(hào)接點(diǎn)單接點(diǎn)最大允許接通功率不小于 150W 或1250VA絕緣試驗(yàn)：裝置絕緣耐壓、耐濕熱、抗振動(dòng)、抗沖擊、抗碰撞性能符合國(guó)際 GBT7262000 的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（絕緣20M）4）通訊接口間隔層裝置具有可選擇的雙網(wǎng)通信方式：CAN 網(wǎng)、485 網(wǎng)或工業(yè)以太網(wǎng)，通信速率可整定4.2.4 硬件平臺(tái)1）系統(tǒng)硬件平臺(tái)選擇中高檔工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，指標(biāo)如下： 第 27 頁(yè)：INTEIP42.8G 及以上1#主變保護(hù)測(cè)控單元、#變壓器有載調(diào)壓控制器、數(shù)

58、顯溫度控制儀組屏一面，2#主變保護(hù)測(cè)控單元、2#變壓器有載調(diào)壓控制器、數(shù)顯溫度控制儀組屏一面，35KV 線路保護(hù)測(cè)控裝置、35KV 分段保護(hù)測(cè)控裝置、10KV 分段保護(hù)測(cè)控裝置、35KVPT 電壓并列裝置、10KVPT 電壓并列裝置、綜合測(cè)控裝置、通訊管理機(jī)組屏一面。10KV 出線保護(hù)測(cè)控單元、電容保護(hù)測(cè)控單元分散安裝在開(kāi)關(guān)柜）通信層硬件平臺(tái)：32 位。4.3 系統(tǒng)實(shí)施方案根據(jù)本站工程實(shí)際情況并遵循設(shè)備選型原則，本站選用了深圳南瑞科技有限公司的 ISA-300 變電站綜合自動(dòng)化裝置心。本節(jié)將對(duì)間隔層部分設(shè)備和站控層設(shè)備進(jìn)行介紹和研究。綜自系統(tǒng)設(shè)備配置如表 4-1 所列。、變壓器綜合保護(hù)測(cè)控裝置

59、（378G）保護(hù)功能：差動(dòng)速斷保護(hù)；復(fù)式比率差動(dòng)保護(hù)；CT 斷線告警：差動(dòng)電流越限告警；高壓側(cè)低壓側(cè)各三段復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)；三段過(guò)負(fù)荷保護(hù)；兩側(cè)母線斷線告警；母線接地告警；兩側(cè)斷路器控制回路斷線告警；變壓器本體保護(hù)。表 1-2 電容器柜參數(shù)表型號(hào)BW0.4-14-3品牌山東電氣結(jié)構(gòu)形式并聯(lián)自愈式低壓電力電容器容量允差0+10%額定電壓0.4kv額定容量15kva相數(shù)三相損耗正切值無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓聯(lián)接組別號(hào)低于 0.1X耐電壓極間 1.75 倍額定電壓 10 秒鐘(3)電容器實(shí)際補(bǔ)償容量： = =277.97kvarcQ2.CwCUUNq(4)人工補(bǔ)償后的功率因數(shù)：Qac= =358.169-27

60、7.97=80.2kvarcQQ 第 28 頁(yè)Sac=306.08kVA22acQP Cosac=0.965acSPI=AUSac67.1710732. 108.3063測(cè)控功能：6 路通過(guò)操作回路采集的位置遙信；8 路本體跳閘開(kāi)入；35 路空接點(diǎn)遙信開(kāi)入，包括外部復(fù)歸、差動(dòng)速斷壓板、比率差動(dòng)壓板、本體輕瓦斯、有載輕瓦斯、非電量 1、非電量 2、檢修開(kāi)入；多路軟遙信，包括事故總信號(hào)、保護(hù)軟壓板位置；IaH，IbH，IcH，UaH，UbH，UcH，IaL，IbL，IcL，UaL，UbL，UcL，UabH，UbcH，UcaH，UabL，UbcL，UcaL，PaH，PbH，PcH，PaL，PbL，P

61、cL，PH，QH，SH，COStpH，PL，QL，SL，COS（Pl，F(xiàn)r，Zl1，Zl2，DW 等 36 個(gè)遙測(cè)量；9 路操作開(kāi)關(guān)遙控和軟壓板遙控，并作遙控操作記錄及統(tǒng)計(jì)；事件記錄、SOE 記錄、自檢記錄、瞬時(shí)閉鎖保護(hù)記錄；諧波分析功能；具有和五防主機(jī)同規(guī)則的間隔五防閉鎖遙控功能。4.5 小結(jié)平煤八礦 35kv 變電站目前已經(jīng)投運(yùn)，經(jīng)過(guò)實(shí)踐表明，系統(tǒng)性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并在快速性、安全性、可靠性三方面取得了良好效果。 第 29 頁(yè)第五章 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展變化也日新月異，然而相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范卻沒(méi)有及時(shí)跟上，國(guó)家尚未出臺(tái)詳細(xì)統(tǒng)一的變

62、電站綜合自動(dòng)化裝置的制造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)程，各研發(fā)、應(yīng)用部門(mén)的基本模式和指導(dǎo)思想之間的差異較大，在實(shí)際工程運(yùn)用中存在較多問(wèn)題心。本章通過(guò)分析變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的共性問(wèn)題，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。1）綜合自動(dòng)化裝置制造及設(shè)計(jì)的規(guī)范和統(tǒng)一綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，它包括繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的功能配置，裝置的組合、組屏方式及監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)備組成、數(shù)據(jù)采集和處理方式等等。由于至今沒(méi)有統(tǒng)一的制造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，目前不同自動(dòng)化系統(tǒng)的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的功能配置不盡相同，裝置的組合及組屏更是形式多樣。不規(guī)范的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)給設(shè)計(jì)安裝及運(yùn)行檢修帶來(lái)了極大的不便，也造成了備品備件的浪費(fèi)

63、。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)若能做到功能配置及裝置的外形尺寸、組屏方式的統(tǒng)一，并且做到裝置背面接線方式及端子排的規(guī)范一致，綜合自動(dòng)化的各部分若能按照固定的模式做到模塊化制造，設(shè)計(jì)與安裝過(guò)程就能實(shí)現(xiàn)“流水線生產(chǎn)，這將為設(shè)計(jì)安裝帶來(lái)極大的便利，大大加快變電站建設(shè)的速度。而且運(yùn)行維護(hù)起來(lái)也比較方便。2）電磁式電流互感器目前繼電保護(hù)用的電磁式電流互感器在故障發(fā)生時(shí)，由于很大的直流分量，造成互感器飽和，以致傳送到保護(hù)單元時(shí)信號(hào)嚴(yán)重失真，所以要更精確的分析故障信號(hào)就需要在故障時(shí)線性度更好的電流傳感器。目前隨著光電技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)電流互感器已經(jīng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用，其最主要的優(yōu)點(diǎn)是不飽和、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾性能好。但是光學(xué)電流

64、傳感器是門(mén)融纖維光學(xué)、微電子學(xué)、電氣工程、精密機(jī)械和計(jì)算機(jī)等學(xué)科于一體的高新技術(shù)，這就注定它是一項(xiàng)技術(shù)難度大、協(xié)作配套廣的知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)。如 第 30 頁(yè)能大規(guī)模的應(yīng)用，必將提高繼電保護(hù)的可靠性和靈敏性。3）現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)是控制系統(tǒng)中最底層的通信網(wǎng)絡(luò)，而目前只是覆蓋了保護(hù)測(cè)控等間隔層設(shè)備，還未完全底層化，即一次設(shè)備與間隔層之間仍然通過(guò)二次電纜連接，而非真正意義上的數(shù)據(jù)通信。如能將現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)進(jìn)一步延伸到現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備，可省去大量的控制信號(hào)電纜，僅保留開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)跳、合閘所需的高壓交、直流電源的動(dòng)力電纜。這樣現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備和智能儀表可采用低壓電源，解決因裝置采用逆變電源的許多問(wèn)題，并

65、能提高設(shè)備的抗干擾能力，提高整個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性，大大減少二次設(shè)計(jì)的工作量。4）故障錄波和接地選線目前多數(shù)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)并不具備完善的故障錄波功能，有的只錄有故障前后幾個(gè)周波，而根據(jù)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，因此需要專(zhuān)門(mén)的故障錄波裝置。同樣，目前多數(shù)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)沒(méi)有完善的接地選線功能，同樣不能取消專(zhuān)用的接地選線裝置。雖然已有自動(dòng)化廠家在這方面做了一些工作，如有些保護(hù)測(cè)控裝置設(shè)有試驗(yàn)拉路回路，仍然和實(shí)際相差較遠(yuǎn)。如果綜合自動(dòng)化系統(tǒng)能夠做到將完善的故障錄波及接地選線功能與保護(hù)測(cè)控裝置功能合一，則不需要再購(gòu)置專(zhuān)門(mén)的故障錄波和接地選線裝置，同時(shí)省去了這部分的二次電纜。5

66、）綜合自動(dòng)化設(shè)備維護(hù)中各專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)調(diào)與管理目前就我國(guó)電力系統(tǒng)管理模式而言，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)分屬保護(hù)、通信、遠(yuǎn)動(dòng)等專(zhuān)業(yè)部門(mén)負(fù)責(zé)。通常通信和遠(yuǎn)動(dòng)專(zhuān)業(yè)聯(lián)系比較緊密，它們雖與保護(hù)專(zhuān)業(yè)之間在工作上有很多聯(lián)系，但界面分工較清楚。調(diào)度中心無(wú)法判斷這些故障出自保護(hù)、通信、遠(yuǎn)動(dòng)的哪一系統(tǒng)，多數(shù)情況下必須幾個(gè)專(zhuān)業(yè)人員同時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)處理。又加上這幾個(gè)專(zhuān)業(yè)分屬不同部門(mén)，使得工作安排和協(xié)調(diào)程序繁瑣，有時(shí)甚至延誤了故障處理時(shí)間。因此，新技術(shù)的推廣與應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)的管理體現(xiàn)和舊有模式提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 第 31 頁(yè)總結(jié)展望6.1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的共性問(wèn)題1）研究了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求，從控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)以及運(yùn)行支持系統(tǒng)方面提出具體要求。2）研究了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，介紹了集中式、分散式和分散分布式三種模式，并重點(diǎn)分析分散分布式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。3）從微機(jī)保護(hù)算法、軟硬件構(gòu)成及功能實(shí)現(xiàn)方面對(duì)微機(jī)保護(hù)測(cè)控單元進(jìn)行了詳細(xì)研究。4）以新建 35KV 八礦變電站為研究項(xiàng)目，完成了該站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，對(duì)綜自系統(tǒng)的各保護(hù)裝置構(gòu)成及功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入細(xì)致的分析。目前該站已經(jīng)投