第五章 變電站綜合自動(dòng)化

1、引言引言 傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)是由相對獨(dú)立的繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)是由相對獨(dú)立的繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)（或稱四遙：遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）和系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)（或稱四遙：遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）和調(diào)度通信系統(tǒng)組成。這個(gè)系統(tǒng)在設(shè)備上和管理上都彼此獨(dú)立，調(diào)度通信系統(tǒng)組成。這個(gè)系統(tǒng)在設(shè)備上和管理上都彼此獨(dú)立，各司其職，統(tǒng)一由系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度員使用和控制各司其職，統(tǒng)一由系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度員使用和控制 20世紀(jì)世紀(jì)80年代以來，隨著繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)了微年代以來，隨著繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)了微機(jī)化，遠(yuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，調(diào)度實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，機(jī)化，遠(yuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，調(diào)度實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，于是出現(xiàn)了相互融合的趨勢。產(chǎn)生了基于

2、微機(jī)于是出現(xiàn)了相互融合的趨勢。產(chǎn)生了基于微機(jī)裝置和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，裝置和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，繼電保護(hù)成為與變電站綜合自動(dòng)化不可分割的繼電保護(hù)成為與變電站綜合自動(dòng)化不可分割的一個(gè)重要的組成部分一個(gè)重要的組成部分多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)代替多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表常規(guī)的控制屏、中央信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏常規(guī)的控制屏、中央信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)改變了常規(guī)的繼電保護(hù)裝置孤立運(yùn)行，不與外界聯(lián)系的狀態(tài)改變了常規(guī)的繼電保護(hù)裝置孤立運(yùn)行，不與外界聯(lián)系的狀態(tài)集中式分層分布式分散與集中相結(jié)合的分布式 對于大容量高壓變電站，需要保護(hù)和控制的設(shè)備對

3、于大容量高壓變電站，需要保護(hù)和控制的設(shè)備很多，用集中式系統(tǒng)時(shí)可靠性、靈敏性不能滿足要很多，用集中式系統(tǒng)時(shí)可靠性、靈敏性不能滿足要求，隨著計(jì)算機(jī)價(jià)格的不斷下降，到求，隨著計(jì)算機(jī)價(jià)格的不斷下降，到20世紀(jì)末期，世紀(jì)末期，變電站綜合自動(dòng)化向分層分布式結(jié)構(gòu)發(fā)展變電站綜合自動(dòng)化向分層分布式結(jié)構(gòu)發(fā)展 在結(jié)構(gòu)上采用在結(jié)構(gòu)上采用主從主從CPU協(xié)同工作方式，各個(gè)功能協(xié)同工作方式，各個(gè)功能模塊（通常是各個(gè)從模塊（通常是各個(gè)從CPU）之間采用）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或或串行串行方式方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，多實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了集中式結(jié)構(gòu)中一個(gè)事件的能力，解

4、決了集中式結(jié)構(gòu)中一個(gè)CPU計(jì)算處理計(jì)算處理的瓶頸問題，方便了系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影的瓶頸問題，方便了系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其他模塊（部件）正常運(yùn)行。響其他模塊（部件）正常運(yùn)行。 這種間隔單元的設(shè)備相互獨(dú)立，僅通過光纖或電纜網(wǎng)絡(luò)這種間隔單元的設(shè)備相互獨(dú)立，僅通過光纖或電纜網(wǎng)絡(luò)由站控機(jī)對它們進(jìn)行管理和交換信息。由站控機(jī)對它們進(jìn)行管理和交換信息。分散與集中相結(jié)合的分布式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 它不僅適合應(yīng)用在各種電壓等級的變電站中，而且它不僅適合應(yīng)用在各種電壓等級的變電站中，而且在高壓變電站中應(yīng)用更趨于合理，經(jīng)濟(jì)效益更好。在高壓變電站中應(yīng)用更趨于合理，經(jīng)濟(jì)效益更好。 主要任務(wù)：

5、用以微機(jī)為核心的保護(hù)和控制裝置替代變電站內(nèi)模用以微機(jī)為核心的保護(hù)和控制裝置替代變電站內(nèi)模擬式的保護(hù)和控制裝置擬式的保護(hù)和控制裝置 關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)了信息交換關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)了信息交換 通通過信息交換實(shí)現(xiàn)了信息共享，減少變電站設(shè)備過信息交換實(shí)現(xiàn)了信息共享，減少變電站設(shè)備的的 重復(fù)配置重復(fù)配置簡化設(shè)備之間的互連，從整體上提高了電網(wǎng)自簡化設(shè)備之間的互連，從整體上提高了電網(wǎng)自動(dòng)化水平動(dòng)化水平 在電力系統(tǒng)中大多數(shù)調(diào)制采用數(shù)字調(diào)頻，又稱移頻鍵控（簡稱FSK：Frequency-shift keying）方式調(diào)制與解調(diào)示意圖 變電站綜合自動(dòng)化所以能夠?qū)崿F(xiàn)，主要是依靠計(jì)算機(jī)局變電站綜合自動(dòng)化所以能夠?qū)崿F(xiàn)，主要是依靠計(jì)

6、算機(jī)局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)部區(qū)域網(wǎng)絡(luò) （a）星型； （b）總線型； （c）環(huán)型 顯然，各站點(diǎn)的通信處理負(fù)擔(dān)很輕，而中央節(jié)點(diǎn)負(fù)顯然，各站點(diǎn)的通信處理負(fù)擔(dān)很輕，而中央節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)建立和控制任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的通信路徑，任務(wù)重，責(zé)建立和控制任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的通信路徑，任務(wù)重，程序復(fù)雜。當(dāng)中央節(jié)點(diǎn)出故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)癱瘓。程序復(fù)雜。當(dāng)中央節(jié)點(diǎn)出故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)癱瘓。為保證系統(tǒng)工作可靠，中心節(jié)點(diǎn)可設(shè)置備份。在電力為保證系統(tǒng)工作可靠，中心節(jié)點(diǎn)可設(shè)置備份。在電力系統(tǒng)中，采用循環(huán)式規(guī)約的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)其調(diào)度端同各廠、系統(tǒng)中，采用循環(huán)式規(guī)約的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)其調(diào)度端同各廠、站的通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是星型結(jié)構(gòu)站的通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是星型結(jié)構(gòu) 采用總線

7、方式時(shí)增加或減少用戶比較方便。但如采用總線方式時(shí)增加或減少用戶比較方便。但如總線故障，就會(huì)導(dǎo)致全系統(tǒng)失效總線故障，就會(huì)導(dǎo)致全系統(tǒng)失效數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)終端設(shè)備(Data Terminal Equipment簡稱簡稱DTE）數(shù)據(jù)電路端設(shè)備數(shù)據(jù)電路端設(shè)備(Data Circuit Equipment簡稱簡稱DCE） 由于采用平衡傳輸，抗干擾性能力大大加強(qiáng)，傳輸速度和性能由于采用平衡傳輸，抗干擾性能力大大加強(qiáng)，傳輸速度和性能與與RS232C相比，提高很多相比，提高很多，如距離，如距離1200m速度可達(dá)速度可達(dá)100Kbps，若距離為若距離為12 m遠(yuǎn)，速度可達(dá)遠(yuǎn)，速度可達(dá)10Mbps 由于由于RS-4

8、85采用平衡傳輸，每個(gè)信號(hào)采用采用平衡傳輸，每個(gè)信號(hào)采用2根信號(hào)線傳根信號(hào)線傳輸，具有良好的抗干擾性能。故在實(shí)踐中常采用輸，具有良好的抗干擾性能。故在實(shí)踐中常采用RS-485電氣接口，組成總線通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對多點(diǎn)通信電氣接口，組成總線通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對多點(diǎn)通信 基于上述原因，國際上已在基于上述原因，國際上已在20世紀(jì)世紀(jì)80年代中期就提出年代中期就提出了現(xiàn)場總線，并制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。目前在高壓變電站了現(xiàn)場總線，并制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。目前在高壓變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用 具有局域網(wǎng)（具有局域網(wǎng)（LAN）的一些優(yōu)點(diǎn)）的一些優(yōu)點(diǎn) 可以可以滿足工業(yè)過程控制中

9、各種現(xiàn)場設(shè)備的通信要求滿足工業(yè)過程控制中各種現(xiàn)場設(shè)備的通信要求 滿足了互換操作，使不同廠家的設(shè)備可以互連互換滿足了互換操作，使不同廠家的設(shè)備可以互連互換 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 在電力系統(tǒng)現(xiàn)場總線適合于在電力系統(tǒng)現(xiàn)場總線適合于RTU和附近區(qū)域工作站的和附近區(qū)域工作站的通信，以及滿足發(fā)電廠、變電站內(nèi)自動(dòng)化中智能模塊之間通信，以及滿足發(fā)電廠、變電站內(nèi)自動(dòng)化中智能模塊之間的通信。的通信。 將差分信號(hào)與電氣連接圖結(jié)合起來后，可以看出，如果多個(gè)節(jié)點(diǎn)向?qū)⒉罘中盘?hào)與電氣連接圖結(jié)合起來后，可以看出，如果多個(gè)節(jié)點(diǎn)向總線發(fā)送信息，有的節(jié)點(diǎn)發(fā)送總線發(fā)送信息，