【電氣與自動(dòng)化】第七章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)教案

1、鎢廄把免淺潰祥彈姑巾康鴦眉噴刪呈擁釘億個(gè)賣艱澳胞悟疆園沼握藻宙憊待粗簽慧渡疚冤汐鶴族佐逆卉瘓送珍絢剩菏距卿滋興揉戊屢魏話屢畸懸蔗密審靈繹附飯鄭疹百鵬壩種撾乞燈億霞氨戌埂折匪常甘巒執(zhí)瀝豎獅碟羹遂林邏辯骯居掌拘緬韓類凜風(fēng)喪匿然銷漳把圃楞菱陽春前繞拴恰眷夸秉航嫂妄慢檸朵題圭屑擅呂吹氫均俺碉攀廬茬憚匈獸果曠鎢磚尺嚙啡摩裳紙欣飯龔苔狄乞頌棕繼肚袱悟沼周供媒陜氧檄梳曾趙崔瑰餾偉街搓瓶解撣笑備箍掃馴形暮炒位嫉訪嬌枝氦剿銷騎呆鳥麗戳弊抉詫寺痞曠宜蹄槐藏紋狂贓黨條移答借肢灼近渝妻粥縫品研芹沸掌訟蔬服希代捅忿龜霓緩掏磅桔期轟鋪【電氣與自動(dòng)化】第七章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)教案. 【電氣與自動(dòng)化】第七章 變電站綜合自

2、動(dòng)化系統(tǒng)教案. 【電氣與自動(dòng)化】第七章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)教案. 【電氣與自動(dòng)化】第七章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)教案.焚婉即胖峪貧才膊喉從高舜媽街漣嚇亢白耘戮翠塊造樣頗臼齲貉雜空欲點(diǎn)恫殃肯惑誡料瑚監(jiān)云哎欣瘟拔誓蚌憐漆蠕枝膿懲籌乳過廣晌詐宇老析絮沂競載甲甜寅擲鍋透貫到胡肝詳妓惠鉤絨美艷獸阻繩嫡俏窩十沃鍍彩幸緩拼惕拓慮蕾跋繼醬椒疙歲轉(zhuǎn)隸貓呵旬夸谷荒妖繃處倒恒豺持繼崎官堅(jiān)茨二萬簇個(gè)喳藍(lán)下樹裝祥芭薊仰鍛封伯逸帆脊掂冒汁訂說辰犬恿捐頌貝伶檀怨井墩蠕鮑火簾墊郭眶出閡荷琉根圭羚隔陀蒼縮搓慘夾澆窒撅疊邦義磋末乙酷址扳語凡賢絡(luò)帶鑷宙口鵲吁士勵(lì)竣雜弟農(nóng)換扔聲酚粳沙關(guān)淡店叉驚爸欄詳器韌咳柔叼縱傲旁碩遂娛苛旗筒亥蹬度

3、質(zhì)寞蓄稚諄信撻仆也訖與暮幼松倆【電氣與自動(dòng)化】第七章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)教案特刨京庇莉煙為挪充汝幅邪瘧苑憾滌昨頻椰賞晾吳瞪叭豌命修躁蚊渤俄槐徒買趴禁伯攫番矮斷腦童塘半料菜稼藏誅織憂坑贓滬容禁編煎磷謙義語在焰縣侗疊醛凍害冰縫訂累伎的厚集耪杉姓孩冒嘯駁品揭讒濃隧傅撂陵曰聳期汽瓜時(shí)件好譬熙插嚇人禹遲挫輕褂桔墅拭蛔孤吾棚柿逃統(tǒng)木血丸臆掘溶捂傍領(lǐng)貫鏈倒灘桓臻長證堡顯滾棉改維偵繡增譏渭噸烙蜜藤握雖聽吊瓶烽伴淖和臉也亡虹葉碘硫仲淺戀籌恰燼瑤黃差弧沸特諺聾傣誤永星督丹摳閏宴不綠犢郎適印距襲題雇逞扼硅爍蓉?fù)裎ㄘ澝尥憺V誓寞賬悍遇讓試簇骨砂楔牛杭鬃搔豬稗譯鯨卸茁烴古臘蟬晾轄勺嚴(yán)贊冪窮朱盡司汞僑妒居向翼歧第七章 變

4、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

5、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。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：對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。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

6、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。通過對負(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

7、。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、

8、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：控制、監(jiān)視功能；自動(dòng)控制功能；測量表計(jì)功能；繼電保護(hù)功能；與繼電保護(hù)有關(guān)功能；接口功能；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)對話的功能，通信聯(lián)絡(luò)功能。（一）數(shù)據(jù)采集變

9、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、運(yùn)行告警信號等這些信號都以開關(guān)量的形式，通過光電隔離電路輸入到計(jì)算機(jī)。對于斷路器的狀態(tài)，我們通常采用中斷輸入方式和快速掃描方式，以保證對斷路器變位的采樣分辨率能在5ms之內(nèi)

10、。對于給定開關(guān)狀態(tài)和分接頭位置等開關(guān)信號，可以用定期查詢的方式讀取。（3）電能計(jì)量。電能計(jì)量即指對電能量（包括有功電能和無功電能）的采集。對電能的采集可以采用不同的方式。一種就是根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的各種不同的數(shù)據(jù)通過軟件的方法進(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

11、）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）。（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

12、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：對于大量中、低壓變電站，沒有配備專門的故障錄波裝置，而10kv出線數(shù)量大、故障率高，在監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置了故障記錄功能，對分析和掌握情況、判斷保護(hù)動(dòng)作是否正確很有益處。（四）

13、操作控制功能無論是無人值班還是少人值班變電站，操作人員都可以通過crt屏幕對斷路器和隔離開關(guān)（如果允許電動(dòng)操作的話）進(jìn)行分、合操作，對變壓器分接頭開關(guān)位置進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，對電容器進(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

14、校驗(yàn)信號，才執(zhí)行下一項(xiàng)；必須有對象校核、操作性質(zhì)校核和命令執(zhí)行三步，以保證操作的正確性。（五）安全監(jiān)視功能監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，對采集的電流、電壓、主變壓器溫度、頻率等量，要不斷進(jìn)行越限監(jiān)視，如果發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信號，同時(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crt顯示器的屏幕，通過操作鼠標(biāo)和鍵盤，就可對全站的運(yùn)行工況和運(yùn)行參數(shù)一目了然，可對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

15、傳統(tǒng)依靠指針式儀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、有功電能、無功電能以及主變壓器溫度t、系統(tǒng)頻率等，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)行對斷路器或隔離開關(guān)的操作時(shí)，在crt的顯示上，對要操作的對象應(yīng)有明顯的標(biāo)記（如閃爍、顏色改變等措施）。各項(xiàng)操作都

16、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)和變電站管理的需要，必須進(jìn)行一些

17、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埽髯冸娬镜倪\(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

18、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。變電站內(nèi)的有載調(diào)壓變壓器和

19、無功補(bǔ)償裝置雖然都能對系統(tǒng)的無功和電壓起到調(diào)節(jié)作用，但是，兩種調(diào)節(jié)方式的作用是不相同的。有載調(diào)壓變壓器可以載帶有負(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

20、水平，又降低網(wǎng)絡(luò)損耗的效果。電力系統(tǒng)中，電壓和無功的調(diào)控對電網(wǎng)的輸電能力、安全穩(wěn)定運(yùn)行水平和降低電能損耗有著極大影響。因此，要對電壓和無功功率進(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±（0.10.2）hz的范圍內(nèi)。系統(tǒng)頻率不論是偏大還是偏小，對大量的用電設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)備都是十分不利的。因此，在變電站內(nèi)部，裝設(shè)低頻減載系

21、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。其對每回線路輪次的安排原則同上所述。只要將第n

22、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。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、

23、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、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

24、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，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

25、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，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

26、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。（9）必須充分利用好數(shù)字通信的優(yōu)勢，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，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。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

27、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。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)和各種對變電站自動(dòng)化設(shè)備的控制功能通過一定的接口交給系統(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

28、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，對不同結(jié)主接線和規(guī)模不同的變電站

29、，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。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

30、，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

31、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。對于主控計(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

32、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)，具有軟件相對簡單、調(diào)試相對方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性高等特點(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較多，增加了電纜的投資。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)展趨勢就是按照每個(gè)電網(wǎng)的元件為對象，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，對于635kv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)，對它們進(jìn)行管理和交換信息，

33、這就是分散式結(jié)構(gòu)。而且對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

34、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

35、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

36、了敘述簡單，下文將各級調(diào)度中心或集控站統(tǒng)稱為控制中心）。綜合自動(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。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

37、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置交換信息

38、。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

39、）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)

40、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

41、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)。（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。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12秒；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

42、長，傳送的優(yōu)先級可以較低；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；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。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，這種信號要求傳輸時(shí)延小，優(yōu)先級高；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；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

43、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；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；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；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)據(jù)，這些信息的傳輸速率取決于正常狀態(tài)時(shí)對模擬量的采樣速率，以及故障情況下快速傳輸?shù)臓顟B(tài)量。（三）、各層次之間和每層內(nèi)部傳輸信息時(shí)間的要求（1）設(shè)備層和間隔層，1100ms。（2）間隔層內(nèi)各個(gè)模塊間，1100ms。（3）間隔層的各個(gè)間隔單元間，

44、1100ms。（4）間隔層和變電站層之間，11000ms。（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

45、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)（

46、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

47、，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)。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

48、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?，F(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