變電站綜合自動化的研究與設計

1、.PAGE ：.；PAGE 46畢業(yè)設計論文題 目變電站綜合自動化的研討與設計 班 級 姓 名 指點教師 摘 要 隨著高新技術的開展和運用，對電能質量和供電可靠提出了新的要求，高壓、超高壓變電站的控制和維護系統必需順應這種新情勢，因此，改善電網構造，提高供電才干與可靠性以及綜合自動化程度，以滿足日益增長的社會需求是電力企業(yè)的首要目的。 變電站綜合自動化系統是在計算機和網絡通訊技術根底上開展起來的，在我國近幾年開展迅速，產品的更新換代及定型也越來越快。從這幾年運用和實際看，變電站綜合自動化給變電站設計安裝、調試和運轉、維護、管理等方面都帶來了一系列自動化技術的變革。但是，目前國內還沒有出臺變電站

2、綜合自動化系統的詳細要求和制造規(guī)范，國內市場上變電站綜合自動化產品的類型及系統構造也各不一樣，因此，選擇一種理想的自動化系統，合理組態(tài)是工程設計和運用的重點。本文經過對一重點電力工程的全過程設計，提出了一系列滿足現場實踐和工程需求的技術要求，分析了變電站綜合自動化所具備的功能以及開展過程和方向，在對市場和產品充分調研下，提出了基于總線型的分散分布式綜合自動化系統是一種比較成熟和適用的系統，并進展了合理選型和組態(tài)，改良了產品中不符合現場需求的部分，完成了該變電站綜合自動化系統的設計和實施。關鍵詞： 變電站綜合自動化，通訊協議， 微機維護，硬件配置。目錄 TOC o 1-3 h z u HYPER

3、LINK l _Toc170107328 目錄 PAGEREF _Toc170107328 h 3 HYPERLINK l _Toc170107329 第1章 緒論 PAGEREF _Toc170107329 h 5 HYPERLINK l _Toc170107330 1.1 變電站綜合自動化系統的研討 PAGEREF _Toc170107330 h 5 HYPERLINK l _Toc170107331 1.1.1 變電站綜合自動化系統的研討意義 PAGEREF _Toc170107331 h 5 HYPERLINK l _Toc170107332 1.1.2 變電站綜合自動化系統的開展趨勢

4、 PAGEREF _Toc170107332 h 6 HYPERLINK l _Toc170107333 1.2 國外變電站綜合自動化系統的開展 PAGEREF _Toc170107333 h 7 HYPERLINK l _Toc170107334 1.3 我國變電站綜合自動化技術的開展 PAGEREF _Toc170107334 h 7 HYPERLINK l _Toc170107335 1.4 變電站實現綜合自動化的優(yōu)越性 PAGEREF _Toc170107335 h 8 HYPERLINK l _Toc170107336 1.5 變電站綜合自動化系統的開展前景 PAGEREF _Toc

5、170107336 h 8 HYPERLINK l _Toc170107337 1.6 小結 PAGEREF _Toc170107337 h 8 HYPERLINK l _Toc170107338 第2章 變電站綜合自動化系統的構造，功能與維護配置 PAGEREF _Toc170107338 h 9 HYPERLINK l _Toc170107339 2.1 變電站綜合自動化系統的構造 PAGEREF _Toc170107339 h 9 HYPERLINK l _Toc170107340 2.1.1 集中式綜合自動化系統 PAGEREF _Toc170107340 h 9 HYPERLINK

6、l _Toc170107341 2.1.2 分散式綜合自動化系統 PAGEREF _Toc170107341 h 10 HYPERLINK l _Toc170107342 2.1.3 分布集中式綜合自動化系統 PAGEREF _Toc170107342 h 11 HYPERLINK l _Toc170107343 2.1.4 集中和分散結合式綜合自動化系統 PAGEREF _Toc170107343 h 11 HYPERLINK l _Toc170107344 2.2 變電站綜合自動化系統的功能 PAGEREF _Toc170107344 h 12 HYPERLINK l _Toc170107

7、345 2.2.1 監(jiān)測 PAGEREF _Toc170107345 h 12 HYPERLINK l _Toc170107346 2.2.2 監(jiān)控 PAGEREF _Toc170107346 h 12 HYPERLINK l _Toc170107347 2.2.3 遠傳 PAGEREF _Toc170107347 h 13 HYPERLINK l _Toc170107348 2.2.4 維護 PAGEREF _Toc170107348 h 13 HYPERLINK l _Toc170107349 2.3 變電站綜合自動化系統的硬件配置 PAGEREF _Toc170107349 h 13 H

8、YPERLINK l _Toc170107350 2.3.1 綜合自動化系統變電站主控室的構造分為三類 PAGEREF _Toc170107350 h 13 HYPERLINK l _Toc170107351 2.3.2 硬件的配置原那么 PAGEREF _Toc170107351 h 15 HYPERLINK l _Toc170107352 2.3.3 變電站綜合自動化系統微機維護的硬件構造 PAGEREF _Toc170107352 h 16 HYPERLINK l _Toc170107353 2.4 小節(jié) PAGEREF _Toc170107353 h 19 HYPERLINK l _T

9、oc170107374 第3章 繼電維護設備和綜自設備的設置20 HYPERLINK l _Toc170107375 3.1 35KV開關柜智能維護單元20 HYPERLINK l _Toc170107376 3.2 10KV開關柜智能維護單元20 HYPERLINK l _Toc170107377 3.2.1 變壓器后備維護20 HYPERLINK l _Toc170107378 3.2.2 電容器維護21 HYPERLINK l _Toc170107379 3.2.3 配電變壓器維護26 HYPERLINK l _Toc170107380 3.2.4 饋線維護27 HYPERLINK l

10、_Toc170107381 3.2.5 備自投維護27 HYPERLINK l _Toc170107382 3.2.6 測控及自檢功能的配置27 HYPERLINK l _Toc170107383 3.3小結28 HYPERLINK l _Toc170107384 第4章 變電站綜合自動化設計29 HYPERLINK l _Toc170107385 4.1變電站自動化的功能設計原理30 HYPERLINK l _Toc170107386 4.1綜合自動化變電所調試38第1章 緒論1.1 變電站綜合自動化系統的研討1.1.1 變電站綜合自動化系統的研討意義電力系統變電站的平安，可靠和經濟運轉再很

11、大程度上依賴于變電站繼電維護，控制和監(jiān)控技術的完善程度以及它們的可靠性，技術特性目的和經濟性等多方面的要素。計算機技術的開展，推進了電力系統計算機自動化技術的開展，變電站綜合自動化技術也日趨完善。它為調度中心提供了廠站端的運轉情況，經過控制操作和閉鎖，可以實現變電站當地和遠方的監(jiān)視和控制；為遠方的遙調，遙測，遙控，遙信和反事故措施提供了可靠的技術保證；無人職守的變電站提高了供電的可靠性又實現了減員增效。經過對變電站綜合自動化系統的研討，對于電力系統的運轉可靠，維護和控制以及對變電站的設計更加的合理，規(guī)劃更加緊湊都有很重要的意義。變電站綜合自動化系統是一種以計算機為主，將變電站的一，二次設備經過

12、功能組合構成的規(guī)范化，模塊化，網絡化的計算機監(jiān)控系統。變電站的綜合自動化，是將變電站的二次設備經過功能的重新組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術，自動化技術和通訊技術，實現對全變電站的主要設備和輸配電線路的自動監(jiān)視，丈量，控制和微機維護，以及調度通訊等綜合性的自動化功能。變電站綜合自動化系統替代了常規(guī)的丈量和監(jiān)視儀表，替代了常規(guī)控制屏，中央信號系統和遠動屏，用微機維護替代了常規(guī)的繼電維護屏，處理了常規(guī)的繼電維護安裝不能與外界通訊的問題。變電站綜合自動化系統可以采集到比較齊全的數據和信息，利用計算機的高速計算才干和邏輯判別功能，可以方便的監(jiān)視和控制變電站內的各種設備的運轉和操作，它具有功能綜合化

13、，構造微機化，操作監(jiān)視屏幕化，運轉管明智能化等顯著特點。經過利用先進的綜合自動化技術，提高了供電質量，提高了電壓合格率，提高了變電站的平安可靠性和系統的運轉管理程度，減少了變電站占地面積，降低了造價，減少了總投資，減少了維護任務量，減少了值班員勞動強度。變電站綜合自動化系統是在計算機技術和網絡通訊技術的根底上開展起來的。與傳統的繼電維護相比較，微機維護具有許多優(yōu)點：1改善和提高了繼電維護的動作特性和性能，動作正確率高。2可以方便的擴展其他的輔助功能。3工藝構造條件優(yōu)越。表達在硬件比較通用，制造容易一致規(guī)范。4可靠性提高。5運用靈敏方便。6可以進展遠方監(jiān)控。微機維護安裝具有串行通訊功能，與變電所

14、微機監(jiān)空系統的通訊聯絡使微機維護具有遠方監(jiān)控特性。1.1.2 變電站綜合自動化系統的開展趨勢1 維護監(jiān)控一體化 這種方式在35KV及以下的電壓等級中已普遍采用，它的益處是功能按一次單元集中化，利于穩(wěn)定的進展信息采集以及對設備形狀進展控制。極大的提高了性能效率比。它的缺陷是對運轉的可靠性要求極高，任何方式的檢修維護都將迫使一次設備的停頓?？煽啃院头€(wěn)定性要求很高。(2) 設備安裝就地化，戶外化 綜合自動化安裝將和一次設備整合在一同，其電氣的抗干擾性能，設備抗熱，抗寒，抗雨雪，防腐蝕等各項環(huán)境目的將到達極高的地步。目前的綜合自動化安裝都是安裝在低電壓的中置柜上和室內的開關室內，戶外的僅是一些實現簡單

15、功能的柱上設備。隨著高電壓等級的推行，其設備都將就地安裝在戶外的端子箱上，對環(huán)境條件要求高。這種方式最終將帶來無人值班變電站沒有建筑小室或僅設一個控制小室，它最多也就是一臺控制顯示終端。這將極大的減少整個變電站的二次電纜，使變電站的建立簡化，快速，設備調試簡單。同時也極大的提高了變電站的運轉穩(wěn)定性，可靠性。(3) 人機操作界面接口一致化，運轉操作無線化 無人無建筑小室的變電站，變電運轉人員假設在就地查看設備和控制操作，將經過一個手持式可視無線終端，邊監(jiān)視一次設備邊進展控制操作，一切相關的量化數據將顯示在可視無線終端上。(4) 就地通訊網絡協議規(guī)范化 強大的通訊接口才干，主要通訊部件雙備份冗余設

16、計雙CPU，雙電源等，采用光纖總線等等，使現代化的綜合自動化變電站的各種智能設備經過網絡組成一個一致的，相互協調任務的整體。(5) 全站數據規(guī)范化 變電站的智能監(jiān)控安裝將無電壓等級劃分，只是下載參數設置版本不同。全站一致數據庫，一致維護組態(tài)工具軟件，分類分單元下載參數設置數據。其實時運轉數據庫可經過嚴密的平安防護措施與整個電力系統實時數據連在一同(6) 數據采集和一次設備一體化 除了常規(guī)的電流電壓，有功無功，開關形狀等信息采集外，對一些設備的在線形狀檢丈量化值，直接采集到監(jiān)控系統的實時數據庫中。高技術的智能化開關。光電式電流電壓互感器的運用，必將給數據采集控制系統帶來全新的方式。 1.2 國外

17、變電站綜合自動化系統的開展70年代末80年代初，國外開場了對于ISA技術的研討，這是由于電網規(guī)模不斷擴展，要求電網及變電站的控制和維護系統必需運轉平安、可靠、經濟。因此，各級調度中心需求更多的信息，以便及時掌握電網及變電站的運轉情況。同時，采用無人值班管理方式，進展遠方控制，減少人為誤操作的能夠性，提高運轉可靠性，降低變電站的造價和運轉維護費用。隨著微處置器技術、計算機網絡技術、數字通訊技術的開展，人們可以利用現代先進的技術和設備來組成一個自動化的控制和維護系統，改動傳統二次設備方式，做到設備簡化，信息共享，減少變電站的造價和運轉維護費用。世界興隆國家率先研制出成熟系統，并推行運用，大大提高了

18、變電站管理的自動化程度，實現電力系統的平安、可靠、經濟運轉。目前，日本日立、三菱、東芝公司，德國西門子公司SIEMENS、AEG公司，瑞士ABB公司，美國通用電氣公司GE、西屋電氣公司Westing house，法國阿爾斯通公司ALSTHOM，瑞士Landis&Gyr公司等國際著名大型電氣設備制造公司都開發(fā)和消費了變電站綜合自動化系統或稱維護與控制一體化安裝，并獲得了較為成熟的運轉閱歷 1.3 我國變電站綜合自動化技術的開展我國變電站自動化系統的開展階段：變電站內二次設備傳統按功能可分為五類：繼電維護，自動安裝, 缺點錄波，當地監(jiān)控和遠動。五大類產品的不斷開展及其功能相互浸透，推進了變電站自動

19、化系統的開展，產生了多種多樣的系統方式，按系統方式出現的時間順序可將變電站自動化系統的開展分為三個階段： 第一階段：面向功能設計的集中式RTU加常規(guī)繼電維護方式80年代是以RTU為根底的遠動安裝及當地監(jiān)控為代表。該類系統是在常規(guī)的繼電維護及二次接線根底上增設RTU安裝，功能主要為完成與遠方調度主站通訊實現“四遙(遙測，遙信，遙調，遙控)，繼電維護及自動安裝與系統結合采用硬接點形狀接入。此類系統特點是功能簡單，整體性能目的較低，系統結合復雜，不便于運轉管理與維護，為自動化系統的初級階段。 第二階段：面向功能設計的分布式測控安裝加微機維護方式90年代初期，微機維護及按功能設計的分布測控安裝得以廣泛

20、運用，維護與測控安裝相對獨立，經過通訊管理單元可以將各自信息送到當地監(jiān)控計算機或調度主站。此類系統的出現是由于當時國內電力系統維護和遠動分屬于不同部門和專業(yè)，另外對繼電維護與測控安裝在技術上如何融和沒有達成一致的認識，故相當一部分尤其是110KV及以下電壓等級自動化系統采用此類方式。該方式沒有做到面向對象設計，信息共享程度不高，另外系統的二次電纜互聯較多，擴展性不好，不利于運轉管理和維護。 第三階段：面向間隔和對象(object-oriented)的分層分布式構造方式90年代中期，隨著計算機技術、網絡和通訊技術的飛速開展，行業(yè)內對計算機維護與測控技術不斷爭論和討論達成了一致的認識，采用面向設備

21、或間隔為對象設計的維護及測控單元，采用分層分布式的系統構造，構成了真正意義上的分層分布式自動化系統。該系統特點是針對110KV以下電壓等級的設備或間隔采用維護測控一體化設計的安裝，針對110KV及以上電壓等級的設備或間隔采用繼電維護安裝與測控安裝分別獨立設計但共同組屏的原那么，缺點錄波功能下放至各間隔或設備的繼電維護安裝中去，采用先進的網絡通訊技術，系統配置靈敏，擴展方便，非常方便運轉管理和維護。1.4 變電站實現綜合自動化的優(yōu)越性1提高供電質量，提高電壓合格率2提高變電站的平安，可靠運轉程度。3減少維護任務時間，減少值班人員的勞動強度，并到達減員增效4減少變電站占地面積，減少總投資。5：提高

22、電力系統的運轉管理程度1.5 變電站綜合自動化系統的開展前景隨著國民經濟的飛速開展，電力工業(yè)作為很重要的國家戰(zhàn)略企業(yè)，非常注重電力系統綜合自動化技術的開展，實現變電站綜合自動化，這是電力工業(yè)開展的趨勢。對電力技術的開展來說，具有重要的意義，也是電力工業(yè)開展的顯著標志。雖然變電站綜合自動化技術在80年代后才被開發(fā)運用。但由于在技術性能上的潛在才干，必將被廣泛的運用于祖國各個城網和農網中。運用前景非常的宏大。1.6 小結本章先是引見了什麼是電力系統綜合自動化，以及變電站綜合自動化系統研討的意義和開展趨勢。下來引見了國內外變電站綜合自動化的開展過程和宏大的前景運用。第2章 變電站綜合自動化系統的構造

23、，功能與維護配置2.1 變電站綜合自動化系統的構造 變電站綜合自動化系統的組成在構造上主要可以分成：集中式，分布集中式，集中和分散式，分散式四種。2.1.1 集中式綜合自動化系統它是按功能要求配置相應的繼電維護安裝和遠動安裝并安裝在變電站的中央控制室內。變壓器。各進出線以及其他電氣設備的運轉形狀經過ct,pt，開關輔助觸點有電纜傳送到變電站的中央控制室的維護安裝和遠動安裝內。經初步處置后送到I/O通訊控制器進展數據格式的變換，并將變電站一切維護，丈量，信號和控制信息一致處置，與當地的后臺機和遠方調度中心進展信息交換。它的特點是將變電站中一切的信息一致集中處置，構成一個系統，并符合傳統的變電站運

24、轉方式。它實踐上是微機維護和微機遠動的系統集成。缺陷是組屏多，占地面積大，而且需求鋪設大量的電纜，投資量和工程量大，接線復雜，獨立單元較多，維護任務量大，運轉不可靠。如下圖：2.1.2 分散式綜合自動化系統該系統按回路進展設計，每一個開關柜上或其他一次設備上就地安裝微機維護單元和單回路的數據采集和監(jiān)控單元，這樣不但可以節(jié)省大量的光電纜，同時也提高了抗干擾才干。微機維護單元和單回路的數據采集和監(jiān)控單元與I/O通訊控制器相互之間用網絡電纜銜接起來，僅做數據信息的傳送。分布式綜合自動化系統的優(yōu)點除了減少了大量的電纜，抗干擾才干加強，并大大的簡化了二次設備，減小了占地面積。缺陷是運轉時仍不是很穩(wěn)定。2

25、.1.3 分布集中式綜合自動化系統整個變電站的一，二次設備分為三層，變電站層，單元層和設備層。設備層為0層，單元層為1層，變電站層為2層。設備層主要是指變電站內的變壓器，斷路器，隔分開關以及輔助接點，電流，電壓互感器等一次設備。單元層普通按斷路器間隔劃分，具有丈量，控制部件或繼電維護部件。單元層本身是有各種不同的單元安裝組成，這些獨立的單元安裝直接經過局域網絡或串行總線與變電站層聯絡，也有能夠設有數據采集管理機或維護管理機，分別管理各丈量，監(jiān)視單元和各維護單元，然后集中由數采管理機和維護管理機與變電站層通訊。單元層本身就是兩級系統的構造。變電站層包括全站性的監(jiān)控主機，遠動通訊機等。變電站層設現

26、場總線或局域網，供各主機之間和監(jiān)控主機和單元層之間交換信息。變電站綜合自動化系統主要集中在單元層和變電站層。2.1.4 集中和分散結合式綜合自動化系統隨著單片機技術和通訊技術的開展，特別是現場總線和局域網絡技術的運用，一種開展趨勢是按每個電網元件，比如一臺變壓器，一臺斷路器等為對象，集丈量，維護，控制為一體，設計在同一機箱內。至于高壓線路維護安裝和變壓器維護安裝，依然可以按照集中組屏安裝在主控室內。這種構造方式介于集中式和分散式之間。目前國內運用較多的是分散式構造集中式組屏。這種構造方式具有分散式構造的全部優(yōu)點，并且由于采用了集中式組屏，有利于系統的設計，安裝以及維護管理。但是這種構造比較適宜

27、用于中低壓變電站。2.2 變電站綜合自動化系統的功能 變電站綜合自動化系統的功能主要包括監(jiān)測，監(jiān)控，遠傳，維護四部分。2.2.1 監(jiān)測綜合自動化系統經過對變電站的數據進展采集，處置，顯示和打印，使運轉人員了解變電站的運轉工況，并采取相應的措施。所采集的數據分為三大類：模擬量，開關量和脈沖量。(1) 模擬量：變電站需求監(jiān)測的各種模擬量包括主變一次，二次和各線路的電流，各段母線及重要線路的電壓，各線路零序電流，母線零序電壓，主變溫度和室溫。(2) 開關量：變電站內需求監(jiān)測的各種開關量，包括各個開關，刀閘，變壓器分接頭，繼電維護動作信息，開關機構運轉形狀，交直流電源運轉形狀，各微機運轉形狀等。(3)

28、 脈沖量：變電站需求監(jiān)測的各種脈沖量，包括線路，主變一次和二次的有功電度量和無功電度量，電容器的無功電度量，所用電的有功電度量等。2.2.2 監(jiān)控 綜合自動化系統提供方便可靠的人機對話，運轉人員利用鍵盤和顯示器操作開關，刀閘和變壓器分接頭。該系統還可以根據電網運轉情況自動控制開關或變壓器分接頭。一切操作的可靠性在軟硬件設計中都應符合雙重化原那么。操作方式分為手動操作和遙控執(zhí)行。手動操作分為三種方式：鍵盤操作，把手操作，維護柜操作。正常時利用鍵盤操作，非正常時經過模擬屏把手操作或維護柜操作。維護柜操作可經過維護機鍵盤或柜上按扭實現。遙控執(zhí)行：當調度端發(fā)出遙控開關或遙調變壓器分接頭的命令后，該系統

29、能可靠的執(zhí)行。變電站監(jiān)控的內容主要有以下幾個方面：(1) 跳閘統計：統計開關跳閘次數。分為有事故跳閘次數和手動跳閘次數兩種。(2) 接地選相：對于中性點不接地系統，當電網出現單相接地缺點時利用零序電壓，零序電流增量以及壓降可判別接地線路及相別，也可以利用功率方向等其它方法來判別。也可利用功率方向法等其他方法來判別。為了保證可靠性，應多次采樣后才干確定。確定后，主機報警，并顯示和打印。運轉人員按照提示，用人工檢除方法跳開開關自動重合，驗證主機的判別。(3) 無功電壓自動控制：根據電網無功，電壓計算和判別是投切電容器，還是調理變壓器分接頭位置。以使無功和電壓滿足要求。在變壓器。電容器。或電網缺點時

30、不應該誤動。當電容器檢修時，不應參與控制。2.2.3 遠傳 當變電站正常運轉或發(fā)惹事故及報警等事件時，遠傳時機實時的向上級調度傳送該站信息，使調度人員了解該站的運轉情況。2.2.4 維護 微機維護不僅有較高的可靠性和靈敏性，而且運用方便。其特點：(1) 用鍵盤和八段顯示器LED顯示采樣值電流，電壓，和開關形狀和整定值，并可修正整定值。(2) 具有事故追想功能。可以記錄事故前后的線路電流和母線電壓。(3) 具備實時自檢功能?？梢詫S護柜包括主機在內的各元件進展在線檢查。變電站維護分為以下幾種類型：(1) 線路維護：包括電流速斷維護，定時限過電流維護，方向性電流維護，零序電壓，電流及方向維護，反時

31、限過流維護，高頻維護，間隔 維護。雙回線方向橫差維護和低周減載維護。(2) 變壓器維護： 包括差電流速斷維護，帶二次諧波制動的比例差動維護。本體維護重瓦斯，輕瓦斯，有載重瓦斯，有載輕瓦斯等，過流維護包括低壓啟動，復合電壓啟動，過負荷維護。零序維護，高壓側備用電源自投和低壓側備電源自投。(3) 電容器維護：包括電流速斷維護，過流維護，反時限過流維護，相間過電壓維護，相間低電壓維護和零序過電壓維護。4：母線維護：包括完全電流差動母線維護和電流比相式2.3 變電站綜合自動化系統的硬件配置2.3.1 綜合自動化系統變電站主控室的構造分為三類(1) 模擬屏式：在主控室模擬屏前設微機臺，臺內裝微機及UPS

32、電源，臺上放主機顯示器CRT，鍵盤和打印機。模擬屏主接線圖上安裝儀表和操作把手。其他如維護柜，變送器柜，電度表柜，監(jiān)控柜，交直流電源柜等均放在模擬屏后，或分置于其他房間。(2) 控制臺式：再主控室前部設控制臺，無模擬屏。在控制臺對面設維護柜，變送器柜，監(jiān)控柜，電度表柜和交直流電源柜等設備。控制臺上或旁邊放主機顯示器CRT。打印機和鍵盤。模擬主接線，操作把手，必要的儀表和光字均安裝在控制臺面上。 (3)微機臺式：在主控室前部設微機臺，無模擬憑，無控制臺。主控室后部設維護柜，變送器柜，監(jiān)控柜，電度表柜，交直流電源柜等設備。微機臺內裝主機和微機電源，微機臺上放CRT，打印機和鍵盤。2.3.2 硬件的

33、配置原那么綜合自動化系統硬件配置應遵照以下原那么：(1)各自獨立，相互配合。不同功能的硬件之間只能有信息交換，不應有電的直接聯絡。采用光電隔離和繼電器接點閑離的方法實現。維護柜內各單元應有獨立的交流輸入，獨立電源，獨立出口，應有可靠的抗干擾措施。監(jiān)控部分在監(jiān)控機，電度機，采樣機，遠傳機任一缺點情況下，應不影響其他機正常任務。(2) 軟硬件模塊化，方便維護和擴展。各單元應具有模塊化的主機板，開出板。開入板，模入板等，方便維護，并可在此根底上進一步開發(fā)。(3) 具有較強的抗干擾才干。滿足在強電場，高頻影響調和波沖擊等環(huán)境下可靠任務，并能防止雷電沖擊。微機維護安裝的開展大致可以分為以下幾個階段： 第

34、一階段是以單cpu的硬件構造為主，數據采集系統由逐次逼近式A/D模數轉換器構成，硬件和軟件的設計符合四一致設計規(guī)范，其代表產品為微機高壓輸電線路維護安裝。第二階段以多單片機構成的多cpu硬件構造為主，數據采集系統為電壓頻率轉換原理的計數式數據采集系統，硬件軟件的設計汲取了第一代微機維護安裝的勝利運轉閱歷，利用多cpu的特點，強化了自檢和互檢功能，使硬件缺點可以定位，對維護的跳閘出口回路，具有完善的抗干擾措施以及防止拒動和誤動的措施。第三階段以高性能的16位單片機構成的硬件構造為主，具有總線不需引出芯片，電路構造簡單的特點，抗干擾才干進一步加強，并且完善了通訊功能，為實現變電站自動化提供了方便。

35、再現階段，在一些微機繼電維護安裝中，個別產品也采用了性能更好，功能更強大的工業(yè)控制計算機。 2.3.3 變電站綜合自動化系統微機維護的硬件構造(1) 處置器分為單片機和數字信號處置器兩種單片機經過大規(guī)模集成電路技術將CPU ,ROM, RAM, 和I/O接口電路封裝在一塊芯片中，具有可靠性高，接口設計簡單，運轉速度快，功耗低，性價比高的優(yōu)點。運用單片機的微機維護具有較強的針對性，系統構造緊湊，整體性能和可靠性高，但通用性和可擴展性相對較差。而且某些維護算法需求運用乘法，除法或是開平方運算，而早期的片內資源有限，實踐運用時經常需求對其功能進展補充和外部擴展。新型高性能的單片機性能得到了很大的提高

36、。運轉才干也得到了大大的加強，出現了無須進展外部擴展的所謂總線不出芯片的新型微機維護。此維護采用了高集成度16位單片機，其內部包含了124KEPROM， 4KRAM，接近10個內部計數器，定時器和中斷口，2個全雙工的串行口，以及整個內部A/D轉換器。其高效豐富的指定系統使得編程及其運用即靈敏又簡約。高性能單片機包含了微機維護所需求的各種硬件功能，使新型微機維護的電路設計異常簡單可靠。由于單片機價錢低廉，因此，微機維護由當初的單CPU的硬件構造為主開展到為多單片機構成的多CPU硬件構造為主。大量運用單片機的微機維護在電力系統中得到了勝利的運用，也由于新型單片機的杰出性能，現階段運用單片機的微機維

37、護仍將是我國微機維護的主流產品。數字信號處置器DSP：它與目前通用的CPU不同，是一種為了到達快速運算而具有特殊構造的微處置器。DSP具有強大的處置功能，在一樣的主頻率下，甚至比目前最先進的個人計算機快1050倍?？焖俚闹噶钪芷?，哈佛構造，流水操作，公用的乘法器，特殊的指令，加上集成電路優(yōu)化設計，可以使DSP的指令周期到達200ns。DSP的突出特點是計算才干強，精度高，總線速度快，吞吐量大，尤其是采用公用硬件實現定點和浮點加乘運算，速度非常的快。將數字信號處置器運用于微機繼電維護，極大的縮短了數字濾波。濾序和傅立葉變換算法的主要時間，不但可以完成數據采集，信號處置的功能，還可以完成以往主要由

38、COU完成的運算功能，甚至完成獨立的繼電維護功能。隨著數字信號處置器芯片和開發(fā)工具的價錢下降，可以預期數字信號處置器將會在微機繼電維護安裝中發(fā)揚重要的作用。(2) 數據采集系統變電站綜合自動化的數據采集系統分為三種：逐次逼近式A/D轉換器構成的數據采集系統， 電壓頻率轉換原理的計數式數據采集系統 ，高速數據采集系統 逐次逼近式A/D轉換器構成的數據采集系統早期的微機維護線路中，思索到A/D轉換器價錢昂貴，因此采用多個通道共用一個A/D轉換器的方案。每個通道各有一個采樣堅持器，其采樣脈沖輸入端并聯后聯到CPU插件上的定時器輸出端，以實現對各通道的同時采樣。模擬量多路轉換開關采用硬件電路控制記數自

39、動進位切換通道號。為了節(jié)省CPU的任務時間，數據采集系統在變化完成后的得到的數字輸出不需求經過CPU控制，而經DMA控制直接存入本插件的RAM中。再同一時辰采樣的全部通道轉換完成并存入RAM后，才由DMA懇求中斷，由CPU做出相應的處置。這種數據采集系統運用的芯片比較多，電路復雜，抗干擾才干差，因此，在其改良型產品中運用了電壓頻率轉換原理的計數式數據采集系統。 電壓頻率轉換原理的計數式數據采集系統第2代微機線路維護的VFC (電壓頻率維護) 數據采集系統中，為了提高數據采集系統的采集速度，每個模擬輸入通道都需求運用單獨的電壓頻率轉換/光耦合器，其輸出頻率信號送至可編程計數器8255進展頻率丈量

40、，在每個數據采集周期由CPU讀取可編程計數器的計數值，并進展標度變換以獲得實踐的采樣植。主要優(yōu)點是：經過光電耦合器與CPU接口，因此抗干擾才干強，容易實現多單片機系統的多CPU接口。 高速數據采集系統 近幾年來。以ANN為代表的人工智能技術和小波分析實際，以及行波維護，暫態(tài)維護等概念逐漸引入繼電維護領域，對采樣速度提出了更高的要求。在變電站的母線維護，變壓器維護和發(fā)電機維護中，由于需求進展采樣的電流通道很多，對采樣的速度也有很高的要求。采樣率的提高導致了采樣間隔的縮短，從而留給CPU進展采樣數據預處置，維護啟動計算，主維護計算的時間大大縮短。因此，必需大大的緊縮數據采集的時間。維護安裝運用公控

41、機時，通常采用工控機智能同步數據采集模板完成采樣，再將采樣數據經過雙口RAM，FIFO等方式傳送給主CPU進展處置，因此并不占用主CPU的處置時間。當維護安裝運用單片機時，目前運用的VFC數據采集系統難以滿足要求，必需對此單獨進展思索。為了進一步簡化電路設計和調試，一些半導體廠家將完好的數據采集系統集成到一塊芯片中，可以自動完成一切輸入通道的數據采集而無須CPU干涉。采用這種公用數據采集芯片，將極大簡化單片機型微機維護安裝數據采集系統的設計，消費，調試方式，大大的提高其數據采集系統的數據采集才干。(3) 微機維護硬件的普通構造微機維護的硬件類型分為三種：高壓線路微機維護，微機元件繼點維護，低壓

42、線路的微機維護. 高壓線路微機維護目前我國的高壓線路微機維護安裝的原理，性能，主要目的以及制造工藝方面以到達了國際先進程度，微機維護的動作正確率也曾經超越了常規(guī)維護。對于高壓和超高壓輸電線路微機維護安裝，多單片機構成的多CPU硬件構造已成為現行的實踐規(guī)范。這種類型的微機維護安裝的根本特點是：電壓頻率轉換原理的數據采集系統為整套安裝的公共部分,其頻率輸出信號分別傳送給各個維護插件，再由各個維護插件完成相應的測頻，采樣值標度變換，維護功能計算。3個維護CPU分別完成高頻維護，間隔 維護，零序維護功能。監(jiān)控CPU主要擔任人機接口，維護定值管理。通訊控制，維護CPU運轉形狀監(jiān)控等功能。3個維護插件啟動

43、元件按三取二的原那么啟動各套維護安裝的出口回路，從而大大的提高了維護安裝的可靠性。 但是這種多CPU微機維護安裝采用了不完全冗余技術。維護輸入和輸出通道不采用冗余技術，而只是在信號處置器部分采用。假設模擬輸入通道和數據采集系統發(fā)生缺點，那麼輸入3個CPU插件的缺點數據將不在準確，整套安裝不能正確任務；跳閘出口通道發(fā)生缺點，整套安裝同樣不能正確任務。因此整個維護安裝并不由于采用了多CPU技術而使可靠性大幅度的提高。多CPU微機維護安裝除完本錢線路的繼電維護功能外，同時還必需完成相鄰線路的遠后備維護功能。廣泛的運用多CPU微機維護安裝中，間隔 維護三段和零序維護三段，都具有遠后備的功能。在間隔 維

44、護CPU插件或者零序維護CPU插件發(fā)生缺點時，即使線路的主維護可以正常任務，仍將失去遠方后備維護的功能。由于以上的緣由，在高壓和超高壓輸變電線路中，不但主維護必需雙重化配置，后備維護也必需雙重化配置。 微機元件繼電維護微機元件維護的種類很多，硬件構造也各有特征，根本的類型有單片機型和工控機型微機元件維護。許多廠家得宜于線路微機維護的勝利開發(fā)和運用中的勝利閱歷，推出了許多與微機線路維護硬件構造類似的單片機型微機元件維護。比如采用了高壓線路維護類似的VFC數據采集系統和高性能單片機構成的雙CPU系統，變壓器主維護與變壓器各側的后備維護分別采用不同的CPU完成維護功能。為適宜變電站自動化的開展，新型

45、微機變壓器維護也提供了基于現場總線的通訊接口功能。采用工控機實現的微機維護，具有小型化，低本錢，高可靠性等優(yōu)點。工控機總線接口簡單，模塊化程度高，容易結合，運用維護方便，系統功能容易擴展?？梢源蟠罂s短微機維護安裝的開發(fā)周期，實現微機繼電維護安裝的系列化和規(guī)范化，便于運轉部門的運轉維護，必將在微機維護的開展中發(fā)揚重要的作用。 低壓線路的微機維護這種類型的維護安裝可以分為兩種：一種為“一對一方式，即一套安裝實現一條線路的維護；另一種為“一對N方式，即一套安裝實現多條線路維護。采用“一對一：實現時，一套安裝擔任一條線路或一臺變壓器的丈量，維護和控制。運用“一對N方式實現時，一套安裝擔任多條線路或變壓

46、器的丈量，維護和控制。它具有分布式構造的全部優(yōu)點而且又便于設計安裝及運轉維護。為中低壓變電站廣為采用。2.4 小節(jié) 本節(jié)引見了變電站綜合自動化系統的構造方式，并引見了各種構造方式的特點；變電站綜合自動化系統主要包括監(jiān)測，監(jiān)控，遠傳和維護四部分，引見了各部分的主要功能。引見了綜合自動化系統的硬件構造以及主要的配置，為下一章的通訊協議做好了第3章 繼電維護設備和綜自設備的設置3.1 35KV開關柜智能維護單元本變電站中35KV開關柜采用的是ABB公司的SF6開關柜ZX2，它的維護和控制單元柜為柜上安裝的REF542plus.它由主機和作為控制單元的人機接口HMI兩部分組成，HMI可于一個運轉WIN

47、DOWS NT的PC機相銜接。REF542plus具有維護，丈量，控制，監(jiān)測的功能。REF542plus中的數字處置器DSP執(zhí)行丈量和維護的功能，電流傳感器適用于間隔 維護和差動維護。3.2 10KV開關柜智能維護單元本變電站10KV開關柜選用的是LG公司的LV1真空開關，配置的是SIEMENS系列產品NSP7系列維護及測控安裝。3.2.1 變壓器后備維護(1)：三段式復壓閉鎖過流維護配有三段共九時限每段三時限 的復壓閉鎖過流維護，每段都有獨立的電流定值，時間定值和方向定值。經過定植的整定，每段過流維護可以選擇能否經過復壓元件閉鎖，能否經過方向元件閉鎖以及方向元件的設定。 復壓閉鎖過流維護的復

48、壓閉鎖元件，有本側復壓閉鎖和外部接入的復壓開入閉鎖或門構成。外部接入的復壓開入閉鎖方式配合復壓出口功能，可實現各側復合電壓的并聯方式。在PT斷線期間，可以選擇復壓閉鎖或不閉鎖。(2): 三段式零壓閉鎖零序過流維護 配有三段共九時限每段三時限 的 零壓閉鎖零序過流維護，作為變壓器中性點接地運轉方式下的接地維護。每段可獨立投退，并且維護可以選擇能否經過零壓元件閉鎖，能否經過方向元件閉鎖以及方向元件的設定。零壓閉鎖元件的零序電壓，采用三相電壓計算自產零序電壓3Uz零序電流可選擇取自變壓器中性點零序電流或三相電流計算自產零序電流 。(3): 二段式間隙零序過流維護配有二段兩時限間隙零序電流維護。作為變

49、壓器中性點接地運轉方式下的接地維護，每段都可以獨立投退。(4): 過復合維護包括過復合警告，啟動風冷，閉鎖有載調壓，各一段一時限。每個時限都可獨立投退，采用最大相電流判別。 啟動風冷，過負荷告警觸點為常開觸點。閉鎖有載調壓可選擇常開或常閉觸點。(5) 復合電壓出口功能：為實現各側復合電壓并聯的方式，本安裝配有復合電壓出口功能，有獨立的低電壓和負序電壓定值，當復合電壓滿足條件，接通復壓出口觸點，并異常告警。(6) : PT斷線告警：三相電壓均小于16V，某相電流大于0。2A，判為三相失壓。三相電壓和大于8V， 最大線電壓小于16V，判為二相PT斷線。三相電壓和大于8V， 最大線電壓和最小線電壓差

50、大于16V，判為單相PT斷線?；謴驼Ｒ院?，告警自動消逝。 3.2.2 電容器維護 (1) 三相式相間電流維護安裝設三段相間電流維護，每段均可獨立投退。三段相間電流維護可以反映的缺點類型有：電容器組引接母線，電流互感器，放電線圈電壓互感器，串聯電抗器等回路發(fā)生相間短路?；蛘唠娙萜鞅旧碓繐舸嫵上嚅g短路。(2) 過電壓維護 為防止運用相電壓在單相接地時引起過電壓維護誤動，過電壓維護采用相電壓。過電壓維護取母線電壓是為了防止母線電壓過高時損壞電容器，且切除電容器可降低母線電壓。為防止電容器未投時誤發(fā)信號或維護動作后安裝不復歸，過電壓維護中加有斷路器位置判別(3) 欠電壓維護 假設母線失去電源

51、而呵斥失壓，當母線電壓恢復時，能夠因電容器組未放完電而使電容器接受過電壓，為此設置低電壓維護，發(fā)現母線電壓低于定值后帶延時，切除電容器組。在電容器組中過電壓和欠電壓維護均可經過延時來判別穩(wěn)態(tài)過電壓和欠電壓。(4) 不平衡電流維護 反映了電容器組內部的缺點。做為雙星性接線電容器組的內部缺點維護。當同相的兩電容器組C1和C2中發(fā)生多臺電容器缺點時，即C1的電抗不等于C2的電抗，此時流過C1和C2的電流不相等，因此流過不平衡電流Iund，而當IunbIset時維護系統動作。(5) 不平衡電壓維護 當雙星型接線采用不平衡電壓維護時，可用電壓互感器的一次繞組串在中性線中，當某電容器組發(fā)生多臺電容器缺點時

52、，缺點電容器組所在星型的中性點電位發(fā)生偏移，從而產生不平衡電壓，當UunbUset時，維護動作。(6)兩段式零序過流維護配有兩段式零序過流維護，可選擇投退。當IunbIset時，維護動作。(7)橋差電壓維護 三相橋差電壓維護為反映橋式接線電容器組中電容器內部短路而設置。如圖所式： TV的一次繞組可以兼做電容器組的放電回路，二次繞組接成壓差式即反極性相串聯。正常運轉時C1=C2，壓差為0。當電容器組C1或C2中有多臺電容器組被損壞時，由于C1和C2容抗不等，因此兩只TV的一次繞組分壓不等，壓差接線的二次繞組中將出現差電壓，當壓差超越定值時，維護動作。(8)橋差電流維護 三相橋差電流維護為反響橋式

53、接線電容器內部短路而設置。電容器組為單星型接線，而每相接成四個平衡臂的橋路時，可以采用橋差接地維護方式。當正常運轉時四個橋臂容抗平衡，Xc1=Xc2, Xc3=Xc4因此M和N之間無電流經過。當有一個電容器組存在多個電容器損壞時，橋臂之間因此不平衡，再橋差接線MN之間流過不平衡差電流。當差流超越定值時，維護系統動作。(9)PT斷線告警維護 三相線電壓均小于16V，某相電流大于0.2A，判別為三相失壓。 三相電壓和大于8V，最大線電壓小于16V，判別為二相PT斷線。 三相電壓和大于8V，最大線電壓和最小線電壓差大于16V，判別為單相PT斷線。 恢復正常后，告警自動消逝。3.2.3 配電變壓器維護

54、 (1) 三段式相間電流維護設有三段相間電流維護，每段均可獨立投退，電流和時間定值也分別整定，且均可帶復合電壓閉鎖，可分別投退。(2) 兩段式零序過流維護各段均可獨立投退，主要思索在小電阻接地系統中發(fā)生的單相接地缺點。(3) 過負荷維護和上面的電容器過負荷維護一樣。 (4)：充電維護設有一段充電相過流維護和一段充電零序過電流維護，可選擇投退。(5) 小電流單相接地維護中性點不接地系統：零序電壓啟動，零序電流的方向和大小判別接地線路。經消弧線圈接地系統：零序電壓啟動，零序電流的五次偕波方向和大小判別接地系統。(6) PT斷線告警三相電壓均小于16V，某相電流大于0.2A，判別為三相失壓。三相電壓

55、和大于8V，最大線電壓小于16V，判別為二相PT斷線。三相電壓和大于8V，最大線電壓和最小線電壓的壓差大于16V，判別為單相PT斷線恢復正常后，告警自動消逝3.2.4 饋線維護(1)三段電流維護方向元件采用90度接線，按相啟動。方向元件具有記憶功能用來消除近處三相短路時方向元件的死區(qū)。低電壓元件檢測三個線電壓的值，過流1，2，3段來判別邏輯能否一致。(2)三相二次重合閘啟動方式：維護啟動重合閘以及開關位置不對應啟動重合閘。抽取電壓：線電壓和相電壓。檢同期和檢無壓 ：閉鎖條件：控制回路斷線確認后/彈簧未儲能信號/外部閉鎖重合閘信號/低周減載元件動作/手合后加速動作/過負荷跳閘動作(3)充電維護設

56、有充電相電流和充電零序電流維護，充電相過流可帶低壓閉鎖以及方向閉鎖。(4)小電流單相接地維護 中性點不接地系統：零序電壓啟動，零序電流的方向和大小判別接地回路。經消弧線圈接地系統： 零序電壓啟動，零序電流的五次偕波的方向和大小判別接地線路。3.2.5 備自投維護安裝引入兩段母線電壓，用于進展有壓，無壓判別以及啟動備用電源自投安裝，每個進線開關各引入任一相電流，是為了防止PT全相斷線后呵斥備自投安裝誤投，也是為了更好確實認進線開關已斷開，假設需求自投后聯切負荷，那么利用進線該相電流判別能否超越過負荷定值，以實現聯切功能。安裝引入單相電壓，是為了在進線互投時判別備用進線電壓能否合格；安裝引入開關和

57、母聯位置，作為系統運轉方式判別以及自投預備和選擇自投方式，安裝還引入閉鎖備自投開入量以及各開關的合后位置和允許備自投開入量，以便手跳時閉鎖，以及變壓器后備維護動作時閉鎖自投安裝。安裝具有多種備投方案，并有PT斷線告警功能。3.2.6 測控及自檢功能的配置A：自診斷及缺點記錄功能當CPU自檢到硬件缺點定值RAM缺點，內部RAM缺點，外部RAM缺點，ROM校驗出錯，EPROM定值出錯，采樣異常等時，缺點告警燈亮，告警繼電器觸點閉合，并閉鎖維護，同時信息遠傳。(1) 遙控記錄遠方，當地，定值修正記錄等(2) 缺點記錄(3) 可存儲四套定值。(4) 可記錄256個SOE報文紀錄。B ： 測控功能(1)

58、 遙測功能：對于相電壓輸入的接線方式，安裝可以完成一條線路的丈量，總共有15條線路。(2) 遙信功能：共有15路開入量，可采集2路脈沖電度。(3) 遙控功能：正常斷路器遙控開合。C： 通訊功能(1) 一個規(guī)范的RS485接口。(2) 一個可選的CANBUS接口，通訊速率可選。(3) 一個可選的以太網接口。(4) 一個RS232調試串行接口。(5) 系統可以方便的拓展為雙RS485網絡D：特點(1) 采用了先進的工業(yè)級芯片，各安裝內部含維護CPU和管理CPU，維護CPU為32位DSP芯片，存儲定值平安可靠；管理CPU為RCM3200，硬件系統具有高的抗干擾才干和任務可靠性。(2) 采用16位A/

59、D采集芯片，提高了數據采集的分辨率和丈量精度。(3) 主要芯片采用外表貼裝技術(4) 安裝電氣隔離和屏蔽按國際規(guī)范電磁兼容設計。(5) 所采用的維護原理成熟可靠，并且曾經有豐富的運轉閱歷。(6) 安裝維護功能相對獨立。(7) 具有豐富的通訊接口。(8) 采用大屏幕液晶顯示。(9) 具有GPS硬件對時功能。(10) 安裝配有大容量掉電堅持的NVRAM芯片，可保管事件報文及缺點濾波報文。(11) 具有看門狗和電源監(jiān)測電路，系統平安，可靠。3.3 小結 本章經過對變電站二次設備的配置要求，以及變電站各種維護安裝功能。實現了變電站綜合自動化的硬件維護及配置功能。 第4章 變電站自動化的功能設計原那么變

60、電站綜合自動化的功能繼電維護功能變電站綜合自動化系統要具備常規(guī)變電站系統維護及元件維護設備的全部功能，而且要獨立于監(jiān)控系統，即當該系統網各軟、硬件發(fā)生缺點退出運轉時，繼電維護單元依然正常運轉。微機維護除了所具有的繼電維護功能外，還需具有其它功能。1 模擬量的顯示功能。系統應能顯示電流、電壓、有功、無功、電度等模擬量參數，當通訊網退出運轉時仍能滿足運轉監(jiān)視。2 缺點記錄功能。系統應能顯示缺點時間、電流、電壓大小、開關變位、維護動作形狀等。3 能儲存多套定值，并能當地修正定值和顯示定值。4 與監(jiān)控系統通訊，能接納監(jiān)控系統命令，選擇并修正定值，發(fā)送缺點信息、維護動作情況、當時整定值及自診斷信號等。除