變電站綜合自動化系統(tǒng)教案

word格式，下載后可自由編輯PAGEPAGE68變電站綜合自動化系統(tǒng)教案第一篇：變電站綜合自動化系統(tǒng)教案第七章變電站綜合自動化系統(tǒng)第一節(jié)變電站綜合自動化系統(tǒng)概述1)因此，變電站綜合自動化是自動化技術(shù)、計算機(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)時的運(yùn)行狀態(tài)。同時，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化裝置才能最終完成。也可以說沒有一個完整、先進(jìn)、可靠的基礎(chǔ)自動化就不可能實(shí)現(xiàn)一個高水平的電網(wǎng)調(diào)度自動化。3)變電站綜合自動化系統(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)、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置）等經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計。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)變電站綜合自動化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計算機(jī)的高速計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)動屏。6)變電站綜合自動化系統(tǒng)具有功能自動化、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。-160-7)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對變電所所管轄的配電網(wǎng)實(shí)行監(jiān)視和自動操作，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，切除負(fù)荷，或在電壓變動時自動投切電容器或者調(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)變電站自動化系統(tǒng)和變電站綜合自動化系統(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)和自動裝置、遠(yuǎn)動裝置等，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)變電站綜合自動化就會減少占地面積，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)快速計算和實(shí)時控制的要求。綜合自動化系統(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”信息及時準(zhǔn)確地傳遞到-161-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)變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能變電站綜合自動化系統(tǒng)是多專業(yè)性的綜合技術(shù)，它以微型計算機(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)會議WG34.03工作組在研究變電站時，分析了變電站自動化需完成的功能大概有63種，歸納起來可以分為以下幾個功能組：①控制、監(jiān)視功能；②自動控制功能；③測量表計功能；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)合這五個不同的功能組，我們將系統(tǒng)自動化的基本功能體現(xiàn)在下面的五個子系統(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)。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）電能計量。電能計量即指對電能量（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算。因?yàn)檫@種裝置是專門為電能計算設(shè)計的，因此，可以保證計量的準(zhǔn)確度。這種微機(jī)型的電能計量儀表是今后電能計量的發(fā)展方向。（二）事件順序記錄（SOE）事件順序記錄SOE（SequenceofEvents）包括斷路器合閘記錄、保護(hù)動作順序記錄。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)量或足夠廠時間的時間順序記錄，確保當(dāng)后臺監(jiān)控系統(tǒng)或遠(yuǎn)方幾種控制主站通信中斷-163-時，不會丟失事件的信息，并記錄事件發(fā)生的時間（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。35KV、10KV、6KV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屏幕對斷路器和隔離開關(guān)（如果允許電動操作的話）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，同時要能接受遙控操作命令，進(jìn)行-164-遠(yuǎn)方操作；為防止計算機(jī)系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備，在設(shè)計時，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，應(yīng)閉鎖自動重合閘裝置。（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)時信息，自動實(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，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，同時記錄和顯示越限時間和越限值，另外，還要監(jiān)視保護(hù)裝置是否失電，自動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，徹底改變了傳統(tǒng)依靠指針式儀-165-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)過后臺計算機(jī)計算得到的數(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，都可以在計算機(jī)的屏幕上實(shí)時顯示。同時，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，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，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）后臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計和打印功能監(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，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)的時間；母線電壓每天記錄的最高值和最低值以及相應(yīng)的時間；計算受配電電能平衡率；統(tǒng)計斷路器動作次數(shù)；斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累積時間；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?，各變電站的運(yùn)行報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化的一個重要組成部分。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。-167-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。控制無功補(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谶M(jìn)行無功和電壓的控制時，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，需要切除部分負(fù)荷時，應(yīng)盡可能作到有次序、有計劃的切除負(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。現(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輪動作的頻率和延時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)供電的一種自動控制裝置。-169-一般來講，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、變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本要求為了達(dá)到變電站綜合自動化的總目標(biāo)，自動化系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下要求：（1）變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)能全面代替常規(guī)的二次設(shè)備。綜合自動化系統(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，向計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)或RTU提供保護(hù)動作信息或保護(hù)定值等信息。（4）變電站綜合自動化系統(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-170-站綜合自動化系統(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)和合理的通信協(xié)議。（6）必須保證綜合自動化系統(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，要主、次分明，對關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，要有一定的冗余。綜合自動化系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)要相對獨(dú)立，一旦系統(tǒng)中某個部分出現(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，變電站自動化設(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，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。（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，才能簡化自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少設(shè)備的重復(fù)，降低造價。（10）變電站綜合自動化系統(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。-171-二、綜合自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)變電站綜合自動化系統(tǒng)是和計算機(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化系統(tǒng)是和當(dāng)時計算機(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)報表的打印功能。這種集中式的變電站綜合自動化系統(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化結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，它的劣勢也就愈加明顯：1）每臺計算機(jī)的功能較為集中，如果一臺計算機(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，其軟、硬件都必須另行設(shè)計，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)計麻煩，僅適合于保護(hù)算法簡單的場合。-173-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路號路號路號路圖7-2分散與集中相結(jié)合的變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2、分層式分布變電站自動化系統(tǒng)隨著自動化系統(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；電能計量單元等。每個功能單元基本上由單獨(dú)的一個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)和主控計算機(jī)進(jìn)行通信。一旦各個管理機(jī)發(fā)生故障，就會向主控計算機(jī)發(fā)出告警信號。對于主控計算機(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，使自動化系統(tǒng)通過監(jiān)控計算機(jī)完成當(dāng)?shù)仫@示、制表打印等任務(wù)。這種按照功能設(shè)計的分層分布式自動化結(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)在安裝的時候，需要的控制電纜相對較多，增加了電纜的投資。-175-3、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，使變電站綜合自動化系統(tǒng)得到提高。一種發(fā)展趨勢就是按照每個電網(wǎng)的元件為對象，集測量、保護(hù)、控制為一體，設(shè)計在同一個機(jī)箱內(nèi)。例如，對于6～35Kv的配電線路，可以將這個一體化的保護(hù)、測量、控制單元分散安裝在各個開關(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，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）由于各個模塊基本上是面向?qū)ο笤O(shè)計的，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)變電站綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信變電站綜合自動化系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是由多臺微機(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)量自動控制等多個子系統(tǒng)。在各個子系統(tǒng)中往往又由多個智能模塊組成。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，下文將各級調(diào)度中心或集控站統(tǒng)稱為控制中心）。綜合自動化系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的故障信息也要及時上報給控制中心。同時也要能接受和執(zhí)行控制中心下達(dá)的各操作和調(diào)控命令。-177-因此，變電站綜合自動化系統(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；另一個是變電站和控制中心間的通信。一、綜合自動化系統(tǒng)與控制中心的通信綜合自動化系統(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)動裝置，而由綜合自動化系統(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)，自動裝置的投入和退出等。（3）參數(shù)信息。微機(jī)保護(hù)和自動裝置的整定值等。（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-179-息、狀態(tài)信息和操作命令等。三、變電站綜合自動化系統(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)境和綜合自動化系統(tǒng)的要求。使變電站綜合自動化系統(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)時響應(yīng)的能力。變電站綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)要求及時地傳輸現(xiàn)場的實(shí)時運(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影響整個變電站綜合自動化系統(tǒng)的運(yùn)行，設(shè)計不合理的系統(tǒng)，嚴(yán)重時甚至?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)整個變電站綜合自動化系統(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)。-180-（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)時間需滿足SCADA的要求，一般不宜大于1~2秒；②為計量用的信息，如有功電能量和無功電能量，這類信息傳送的時間可以較長，傳送的優(yōu)先級可以較低；③為刷新變電站層的數(shù)據(jù)庫，需定時采集斷路器的狀態(tài)信息，繼電保護(hù)裝置和自動裝置投入和退出的工作狀態(tài)信息，可以采用定時召喚方式，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：事故時斷路器的位置信號，這種信號要求傳輸時延小，優(yōu)先級高；②正常操作時的狀態(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)時間要小，自動裝置和繼電保護(hù)裝置的投入和退出信息，要及時傳送；③故障情況下，繼電保護(hù)動作的狀態(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)生時的故障錄波，帶時標(biāo)的擾動記錄的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)量很大，傳輸時間長，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，高速地和自動化系統(tǒng)單元層的設(shè)備交換數(shù)-181-據(jù)，這些信息的傳輸速率取決于正常狀態(tài)時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)部傳輸信息時間的要求（1）設(shè)備層和間隔層，1~100ms。（2）間隔層內(nèi)各個模塊間，1~100ms。（3）間隔層的各個間隔單元間，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化系統(tǒng)，由于受到當(dāng)時通信技術(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，這個優(yōu)點(diǎn)就更加明顯，不僅節(jié)約-182-了投資，還簡化了接線。在變電站綜合自動化系統(tǒng)的內(nèi)部，各種自動裝置之間，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)多個節(jié)點(diǎn)（設(shè)備）的互連，但連接的數(shù)目一般不超過32個，在變電站規(guī)模較大時，不能滿足綜合自動化的要求；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)時性要求；再者，使用RS-422/RS-485通信接口，整個通信網(wǎng)上只能有一個主節(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。在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，也有采用計算機(jī)局域網(wǎng)的，比如Novell網(wǎng)，Ether網(wǎng)TokenRing網(wǎng)等。但這些局域網(wǎng)適用于一般做數(shù)據(jù)處理的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，其傳輸容量大，但實(shí)時性不高。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。基于上述原因，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)。-183-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、造價低、維護(hù)成本低。現(xiàn)場總線和一般的計算機(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?，F(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)和微型計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站綜合自動化系統(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化系統(tǒng)是按照保護(hù)、監(jiān)控、故障記錄和其他的自動控制等功能分為若干個相對獨(dú)立的子系統(tǒng)，每個子系統(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)?，F(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)識到變電站綜合自動化系統(tǒng)是按照其服務(wù)對象（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。采用具有現(xiàn)場總線的自動化設(shè)備有以下幾個方面的優(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)品集成為一個比較理想的自動化系統(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化設(shè)備采用現(xiàn)場總線是發(fā)展的方向。-186-第二篇：變電站綜合自動化系統(tǒng)iPACS-5000新型變電站綜合自動化系統(tǒng)iPACS-5000新型變電站綜合自動化系統(tǒng)采用分層、分布式結(jié)構(gòu)，是金智科技為適應(yīng)變電站綜合自動化的需要，在總結(jié)多年從事變電站綜合自動化系統(tǒng)開發(fā)、研究及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，基于變電站自動化整體解決方案，運(yùn)用新的計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、芯片技術(shù)、電磁兼容技術(shù)，并結(jié)合最新國際標(biāo)準(zhǔn)，而推出的新一代集保護(hù)、測控、遠(yuǎn)動、電壓無功控制（VQC）、微機(jī)五防功能及繼電保護(hù)信息系統(tǒng)（FIS）于一體的新型變電站綜合自動化系統(tǒng)。iPACS-5000系統(tǒng)采用先進(jìn)技術(shù)，精心設(shè)計，使變電站保護(hù)和測控既相對獨(dú)立又相互融合，以先進(jìn)的通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)外各子系統(tǒng)及裝置的信息交換，保護(hù)裝置工作不受測控和外部通信的影響，同時又可以在間隔層互通邏輯，確保保護(hù)獨(dú)立的安全性和可靠性，同時又實(shí)現(xiàn)信息共享，為變電站綜合自動化提供一個完整的解決方案。本系統(tǒng)適用于35KV～750KV等各種電壓等級變電站和發(fā)電廠網(wǎng)控自動化系統(tǒng)。主要特點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計的整體方案系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了繼電保護(hù)、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、遠(yuǎn)動、電壓無功控制、一體化在線五防、小電流接地選線、繼電保護(hù)和故障錄波信息管理、運(yùn)行管理、設(shè)備管理等功能；·基于全站網(wǎng)絡(luò)通信及拓?fù)浼夹g(shù)，由軟件實(shí)現(xiàn)了任意主接線、任意變電站規(guī)模的電壓無功綜合控制（VQC）；·基于網(wǎng)絡(luò)通訊的不依賴于后臺的全站間隔層聯(lián)鎖功能；·基于間隔層信息交換的全變電站程序化自動控制功能，將通過操作票的人工操作由計算機(jī)智能化實(shí)現(xiàn)，通過程序化來自動控制，減少了不必要的人為工作，提高了變電站的運(yùn)行效率、并降低可能的失誤概率；·系統(tǒng)集成了微機(jī)五防系統(tǒng)的全部功能（一體化五防系統(tǒng)）；·系統(tǒng)集成了繼電保護(hù)信息系統(tǒng)（FIS）子站的全部功能，包括全站故障信息的采集、統(tǒng)計、分析功能，為保護(hù)人員進(jìn)行事故處理提供幫助。該功能通過嵌入式通訊控制器實(shí)現(xiàn)，可以直接與調(diào)度FIS主站網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)。強(qiáng)大靈活的通信手段·站控層網(wǎng)絡(luò)采用100M以太網(wǎng)，間隔層設(shè)備支持100M高速工業(yè)級以太網(wǎng)，并配以適應(yīng)工業(yè)控制場合應(yīng)用的高可靠性交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，構(gòu)成系統(tǒng)強(qiáng)大的通信平臺；·站控層、間隔層支持雙網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)競爭式雙網(wǎng)熱備運(yùn)行方式。系統(tǒng)采用高效、新穎的算法同時收取雙網(wǎng)數(shù)據(jù)并甄別數(shù)據(jù)的有效性，故障時不需切換網(wǎng)絡(luò)，消除了由于網(wǎng)絡(luò)切換而帶來的數(shù)據(jù)丟失和重復(fù)問題，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖傩院桶踩煽啃裕弧ぷ孕虚_發(fā)的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備采用工業(yè)級芯片，直流供電，機(jī)架式安裝結(jié)構(gòu)，滿足變電站二次設(shè)備電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)；·系統(tǒng)既可以采用IEC60870-5-103繼電保護(hù)設(shè)備信息接口配套標(biāo)準(zhǔn)傳輸規(guī)約，所有信息采用通用分類服務(wù)傳送，最大限度地保證了系統(tǒng)的開放性；也可以適應(yīng)智能電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范要求采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)?！づ渲昧硕郈PU結(jié)構(gòu)的iPACS-5790系列通信裝置，提供各種標(biāo)準(zhǔn)接口，可方便地實(shí)現(xiàn)與其它設(shè)備的互聯(lián)，保證用戶對產(chǎn)品的靈活選擇。開放的后主站系統(tǒng)·主站系統(tǒng)采用跨平臺技術(shù)，支持Windows和Unix系統(tǒng)，支持混合平臺；·通過組件技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)軟件功能“即插即用”，可隨時加入擴(kuò)展功能，且不必修改或編譯原有程序，能很好地滿足綜合自動化系統(tǒng)的需要。直觀的后臺界面顯示·具備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔δ?，直接在接線圖上反映設(shè)備的帶電、接地狀況；·具備動態(tài)著色功能，通過不同的顏色、圖符直接反映一次設(shè)備或智能裝置的運(yùn)行情況；·采用豐富的分層、分類、分級方式的智能報警，事件過濾方式；·曲線、餅圖、棒圖的即時察看功能，不需事先編輯，可選擇不同方式實(shí)時察看任一測點(diǎn)的變化趨勢；·Excel風(fēng)格的報表，可方便地制作各種類型的報表，能顯示各種類型的數(shù)據(jù)、曲線、棒圖?？勺詣哟蛴』蛘賳敬蛴?。遠(yuǎn)動信息直采直送遠(yuǎn)動主機(jī)、監(jiān)控主機(jī)通信功能相互獨(dú)立，遠(yuǎn)動信息從間隔層直采直送，杜絕了通信瓶頸，保證了遠(yuǎn)動信息的可靠傳輸。面向?qū)ο蟮男畔⒔M織·信息的組織面向?qū)ο?。邏輯裝置與物理裝置一一對應(yīng)，信息的組織直接基于邏輯裝置，按照廠站、裝置、測點(diǎn)(遙信、遙測、遙控、脈沖和檔位)三個層次組織，單個變更的影響局限于某個邏輯裝置的相關(guān)部分。便于擴(kuò)展；·信息的屬性自我描述，支持設(shè)備的在線配置，實(shí)時校驗(yàn)功能。安全可靠的測控裝置·所有保護(hù)與裝置均基于高性能32位CPU和DSP硬件平臺，采用vxWorks實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng),處理能力強(qiáng)大，能很好地適應(yīng)變電站間隔層對數(shù)據(jù)采集、處理的需要；·裝置采用16位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所有交流輸入信號同時采樣，保證了模擬量測量精度；·校時方案采用IRIG-B對時，對時精度達(dá)到1mS，保證了SOE的分辨率；·控制回路的多種閉鎖、開放、校驗(yàn)、檢查措施，基于網(wǎng)絡(luò)通訊間隔層橫向聯(lián)鎖功能，保證了遠(yuǎn)方和就地控制操作的安全性；·裝置提供100M光纖/雙絞線高速工業(yè)級以太網(wǎng)，方便系統(tǒng)組網(wǎng)；·可編程邏輯控制，模塊化設(shè)計，可滿足用戶個性化需求；·提供創(chuàng)新的調(diào)試維護(hù)工具包iTools,極大地方便用戶現(xiàn)場的調(diào)試與維護(hù)；·裝置采用整體面板，背插式結(jié)構(gòu)，強(qiáng)弱電嚴(yán)格分開，具有良好的抗電磁干擾能力，功耗低，工作溫度范圍寬，可就地安裝。系統(tǒng)組成該系統(tǒng)分為三層：間隔層站控層、網(wǎng)絡(luò)層、站控層。間隔層:主要由各種智能保護(hù)、測控裝置組成。iPACS－5000系列保護(hù)、測控裝置解決了裝置在惡劣環(huán)境下（高溫、強(qiáng)電磁場干擾、潮濕）長期可靠運(yùn)行的問題，并在整體設(shè)計上，通過保護(hù)、測控裝置有機(jī)結(jié)合，信息交換，減少重復(fù)設(shè)備，簡化了設(shè)計，減少了電纜。間隔層:支持單網(wǎng)或雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，支持100M全以太網(wǎng)；雙網(wǎng)采用競爭式熱備運(yùn)行方式，有效地保證了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時性和可靠性；通信協(xié)議采用電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，可方便地實(shí)現(xiàn)不同廠家的設(shè)備互連；可選用光纖組網(wǎng)，增強(qiáng)通信抗電磁干擾能力；利用GPS，支持硬件對時網(wǎng)絡(luò)，減少了GPS與設(shè)備之間的連線，方便可靠，對時準(zhǔn)確。站控層:采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提供多種組織形式，可以是單機(jī)系統(tǒng)，亦可多機(jī)系統(tǒng)。靈活性好，可靠性高，且方便系統(tǒng)擴(kuò)展。變電站層為變電值班人員、調(diào)度運(yùn)行人員提供變電站監(jiān)視、控制和管理功能，界面友好，易于使用。通過組件技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)軟件功能“即插即用”，能很好地滿足綜合自動化系統(tǒng)的需要。提供遠(yuǎn)動通信功能，可以不同的規(guī)約向不同的調(diào)度所或集控站轉(zhuǎn)發(fā)不同的信息報文。典型結(jié)構(gòu)說明·數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作員站、維護(hù)工作站、繼電保護(hù)工作站、微機(jī)五防，可以配置多機(jī)，冗余配置，也可以將功能適當(dāng)集中，甚至配置單機(jī)系統(tǒng)；·后臺操作系統(tǒng)可選擇Windows或者各種常規(guī)的Unix；·遠(yuǎn)動通訊裝置和保護(hù)管理裝置均可采用單機(jī)或者雙機(jī)配置，其中保護(hù)管理可以選擇單獨(dú)的保護(hù)管理裝置，也可以同遠(yuǎn)動通訊裝置合用。系統(tǒng)功能iPACS-5000變電站綜合自動化系統(tǒng)，具有如下功能：·實(shí)時數(shù)據(jù)采集與處理·數(shù)據(jù)庫的建立與維護(hù)·控制操作、同步檢測、防誤閉鎖·程序化控制·報警處理·事件順序記錄、事故追憶·畫面生成及顯示·在線計算及制表·電能量處理·遠(yuǎn)動功能·電壓-無功自動調(diào)節(jié)（VQC）·小電流接地選線功能·一體化在線微機(jī)五防·時鐘同步·人機(jī)接口·系統(tǒng)自診斷與自恢復(fù)·與其它智能電子設(shè)備（IED）的接口·繼電保護(hù)和故障錄波信息管理（FIS子站）第三篇：變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)概述第1章概述常規(guī)變電站的二次設(shè)備主要由繼電保護(hù)、就地監(jiān)控(測量、控制、信號)、遠(yuǎn)動、故障錄波等裝援組成。隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展和在電力系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，近年來，這些裝置都開始采用微機(jī)型的，即微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)遠(yuǎn)動等。這些微機(jī)裝置盡管功能不一，但其硬件配置卻大體相同，裝置所采集的量和要控制的對象許多是共同的。但由于這些設(shè)備分屬不同的專業(yè)，加上管理體制上的一些原因，在變電站上述各專業(yè)的設(shè)備出現(xiàn)了功能重復(fù)、裝置重復(fù)配置、互連復(fù)雜等問題。這就迫切需要打破各專業(yè)分界的框框，從全局出發(fā)來考慮全微機(jī)化的變電站二次設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計，這便提出了變電站綜合自動化的問題。變電站自動化是將應(yīng)用控制技術(shù)、信息處理和通信技術(shù)，通過計算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)或自動裝置代替人工進(jìn)行各種運(yùn)行作業(yè)，提高變電站運(yùn)行、管理水平的一種自動化系統(tǒng)。它包括綜合自動化技術(shù)、遠(yuǎn)動技術(shù)、繼電保護(hù)技術(shù)及變電站其他智能技術(shù)。變電站綜合自動化利用微機(jī)技術(shù)將變電站的二次設(shè)備（包括控制、信號、測量、保護(hù)、自動裝置、遠(yuǎn)動裝置）經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計，構(gòu)成了對變電站執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的綜合性自動化系統(tǒng)。它是計算機(jī)、自動控制、電子通訊技術(shù)在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，它具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化等特點(diǎn)。變電站綜合自動化系統(tǒng)以全微機(jī)化的新型二次設(shè)備替代常規(guī)設(shè)備，盡量做到硬件資源、信息資源共享。用不同的模塊軟件實(shí)現(xiàn)常規(guī)設(shè)備的各種功能，用計算機(jī)局域網(wǎng)代替大量信號電纜的連接，用主動模式代替常規(guī)的被動模式，簡化了變電站二次部分的硬件配置，減輕了安裝施工和運(yùn)行維護(hù)工作量，降低了變電站總造價和運(yùn)行費(fèi)用，使變電運(yùn)行更安全、可靠，為提高運(yùn)行管理自動化水平打下了基礎(chǔ)。第2章原因使變電站綜合自動化成為電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展方向原因有兩個方面：一是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，對變電站保護(hù)和監(jiān)控的要求發(fā)生了很大的變化，而現(xiàn)有的常規(guī)保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)漸漸不能滿足要求；二是變電站現(xiàn)有的常規(guī)保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計本身具有很多缺點(diǎn)和不足。2.1.對變電站保護(hù)和監(jiān)控的要求的變化繼電保護(hù)要求的變化當(dāng)前的電力系統(tǒng)具有電網(wǎng)規(guī)模大、電壓等級高和機(jī)組容量大的特點(diǎn)。為了最大限度的發(fā)揮電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，電力系統(tǒng)越來越多地運(yùn)行在其穩(wěn)定極限附近。這就要求一旦發(fā)生故障，繼電保護(hù)裝置能更快地切除故障。220XX及以上的超高壓輸電線路要求的典型故障切除時間30ms，嚴(yán)重故障時要求故障切除時間更短；母線保護(hù)要求內(nèi)部故障切除時間10ms，能自動識別母線運(yùn)行方式并作出相應(yīng)調(diào)整，能在近端外-1算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的長足發(fā)展，集變電站二次功能于一身的變電站綜合自動化系統(tǒng)已越來越明顯的成為變電站自動化發(fā)展的趨勢。國外從70年代末80年代初就開始進(jìn)行保護(hù)和控制綜合自動化新技術(shù)的開發(fā)和試驗(yàn)研究工作。到目前為止，各大電力設(shè)備制造公司都陸續(xù)推出了系列化產(chǎn)品。90年代以來，世界各國新建變電站大部分采用了變電站綜合自動化系統(tǒng)。我國在70年代初期便先后研制成電氣集中控制裝置和“四合一”集控臺。隨著微機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的日益成熟，80年代中期，我國亦開始研究變電站綜合自動化技術(shù)。尤其是近年來，國內(nèi)變電站綜合自動化技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展，下面就國內(nèi)外變電站綜合自動化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展作一總結(jié)和分析。第3章國內(nèi)外變電站綜合自動化技術(shù)發(fā)展概況3.1.國外變電站綜合自動化系統(tǒng)概況國外從70年代末、80年代初就開始進(jìn)行保護(hù)和控制綜合自動化系統(tǒng)的新技術(shù)開發(fā)和試驗(yàn)研究工作。如由美國西屋電氣公司和美國電力科學(xué)研究院(EPRI)聯(lián)合研制的SPCS變電站保護(hù)和控制綜合自動化系統(tǒng)，由日本關(guān)西電力公司與三菱電氣公司共同研制的SDS—I、II保護(hù)和控制綜合自動比系統(tǒng)從1977一1979年進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)及試運(yùn)行，8O年代初已交付商業(yè)應(yīng)用。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(Wesinghouse)，法國阿爾斯通公司(AL—STHOM)，瑞士Landis&Gyr公司等國際著名大型電氣公司均開發(fā)和生產(chǎn)了變電站綜合自動化系統(tǒng)(或稱保護(hù)與控制一體化裝置)，并取得了較為成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。其主要特點(diǎn)為：系統(tǒng)一般采用分層分布式，系統(tǒng)由站控級和元件／間隔級組成，大部分系統(tǒng)在站控級和元件／間隔級的通信采用星形光纖連接，繼電保護(hù)裝置下放到就地，主控制室與各級電壓配電裝置之間僅有光纜聯(lián)系，沒有強(qiáng)電控制電纜進(jìn)入主控制室，這樣節(jié)約了大量控制電纜，大大減少對主控制室內(nèi)計算機(jī)系統(tǒng)及其他電子元件器的干擾，提高了運(yùn)行水平和安全可靠性。3.2.國內(nèi)變電站綜合自動化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢我國變電站綜合自動化技術(shù)的起步發(fā)展雖比國外晚，但我國70年代初期便先后研制成電氣集中控制裝置和“四合一”裝置(保護(hù)、控制、測量、信號)。如南京電力自動比設(shè)備廠制造的DJK型集中控制裝置，長沙湘南電氣設(shè)備廠制造的WJBX型“四合一”集控臺。這些稱之為集中式的弱電控制、信號、測量系統(tǒng)的研制成功和投運(yùn)為研制微機(jī)化的綜合自動化裝置積累了有益的經(jīng)驗(yàn)。70年代末80年代初南京電力自動比研究院事先研制成功以Motorola芯片為核心的微機(jī)RTU用于韶山灌區(qū)和鄭州供電網(wǎng)，促進(jìn)了微機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。1987年，清華大學(xué)在山東威海望島35KV變電站用3臺微型計算機(jī)實(shí)現(xiàn)了全站的微機(jī)繼電保護(hù)、監(jiān)測和控制功能。之后．隨著1988年由華北電力學(xué)院研制的第1代微機(jī)保護(hù)(O1型)投入運(yùn)行，第2代微機(jī)保護(hù)(WXB—11)1990年4月投入運(yùn)行并于同年12月通過部級鑒定。較遠(yuǎn)動裝置采用微機(jī)技術(shù)滯后且更為復(fù)雜的繼電保護(hù)全面采用微機(jī)技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)。至此，隨著微機(jī)保護(hù)、微機(jī)遠(yuǎn)動、微機(jī)故障錄波、微機(jī)監(jiān)控裝置在電網(wǎng)中的全面推廣應(yīng)用，人們?nèi)找娓械礁鲗I(yè)在技術(shù)上保待相-3第2種類型早期的變電站綜合自動化系統(tǒng)多為集中式，由一臺或兩臺計算機(jī)完成變電站的所有繼電保護(hù)、測量監(jiān)視、操作控制、中央信號數(shù)據(jù)通信和記錄打印等功能。系統(tǒng)各功能模塊與硬件無關(guān)，采用模塊化軟件連接來實(shí)現(xiàn)，集中采集信息，集中處理運(yùn)算。具有工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、性價比高等優(yōu)點(diǎn)，但可擴(kuò)充性、可維護(hù)性差。調(diào)度主站系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器V20XXU板系統(tǒng)支持板漢字庫板鍵盤接口板STDBUS后臺機(jī)A/D轉(zhuǎn)換板開關(guān)量輸入板開關(guān)量輸出板電量變送器斷路器繼電器第3種類型為從硬件結(jié)構(gòu)上按功能對裝置進(jìn)行了劃分，摒棄了集中式單CPU結(jié)構(gòu)而走向分散，系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集單元(模擬量、開關(guān)堡、脈沖量)，主機(jī)單元(總控單元)、遙控執(zhí)行單元、保護(hù)單元組成。各功能單元(設(shè)備)通過通信網(wǎng)絡(luò)等手段實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成系統(tǒng)。該類系統(tǒng)可替代常規(guī)的保護(hù)屏、控制屏、中央信號屏、遠(yuǎn)動屏、測量儀表等。它具有較強(qiáng)的在線功能。各種功能比較完善，且人機(jī)界面較好。但系統(tǒng)仍然比較復(fù)雜，聯(lián)結(jié)電纜較多，系統(tǒng)可靠性不太高。這類系統(tǒng)雖然做到了一定程度上的分散(功能分散)，但沒有從整體上來考慮變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、一般僅是監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)簡單的相加。由于我國保護(hù)和遠(yuǎn)動分屬不同的部門和專業(yè)。故我國目前的大多數(shù)綜合自動化系統(tǒng)均屬此類結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。這類系統(tǒng)一般稱為分散式系統(tǒng)或第2代綜合自動化系統(tǒng)，是一種過渡方案。第4種類型系統(tǒng)是采用國際上成熟的先進(jìn)設(shè)計思想，引入了站控級和間隔級概念，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)。設(shè)備分變電站層設(shè)備(站控級)和間隔層設(shè)備(間隔級)。間隔層設(shè)備原則上按一次設(shè)備組織，例如l條線路、l臺主變壓器。每一間隔層設(shè)備包括保護(hù)、控制、測量、通信、錄波等所有功能。設(shè)計的原則是：凡是可以在本間隔層設(shè)備完成的功能，盡量由間隔層設(shè)備就地獨(dú)立處理，不依賴于通信網(wǎng)和變電站層設(shè)備。變電站層設(shè)備是通過間隔層設(shè)備了解和掌握整個變電站實(shí)時運(yùn)行情況、并通過間隔層設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站控制，它還負(fù)責(zé)站內(nèi)信息收集、分析、存儲以及與遠(yuǎn)方調(diào)度中心的聯(lián)系，這類系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息資源的共享以及保護(hù)、監(jiān)控功能的綜合化，大大簡化了站內(nèi)二次回路，它完全消除了設(shè)備之間錯綜復(fù)雜的二次電纜。由于間隔層設(shè)備可放在開關(guān)柜上或放置在一次設(shè)備附近，從而可大大縮小主控制室面-567方調(diào)度中心或集控中心，及時診斷出故障模塊并自動切換。系統(tǒng)還應(yīng)具有程序出格時的自恢復(fù)和保護(hù)出口閉鎖功能。4.6.遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程維護(hù)遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程維護(hù)是伴隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來。遠(yuǎn)程診斷是生產(chǎn)廠家通過網(wǎng)絡(luò)與變電站的系統(tǒng)通信，由專家遠(yuǎn)方監(jiān)視運(yùn)行和查找系統(tǒng)故障的一種新的診斷技術(shù)。遠(yuǎn)程維護(hù)包括調(diào)取修改參數(shù)、調(diào)取故障錄波數(shù)據(jù)，調(diào)試時可遠(yuǎn)方下載規(guī)約程序等。4.7.變電站內(nèi)交直流用電系統(tǒng)和直流用電系統(tǒng)站內(nèi)交直流用電系統(tǒng)應(yīng)能遙控、遙測、電源自動投切。充電機(jī)操作可遙控和就地，并可實(shí)現(xiàn)自動均充、浮充等多種運(yùn)行方式。直流系統(tǒng)電壓可手調(diào)或遠(yuǎn)調(diào)，并具有運(yùn)行參數(shù)、故障報警、絕緣監(jiān)測、實(shí)時采集、與監(jiān)控系統(tǒng)通信等自動功能。遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程維護(hù)4.8.變電站的在線監(jiān)測變電站的在線監(jiān)測是集高電壓技術(shù)、測試技術(shù)、材料（特別是絕緣材料）技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體的綜合性科學(xué)技術(shù)?，F(xiàn)階段由于它造價較高，所以實(shí)際應(yīng)用很少，估計將來它應(yīng)該是變電站綜合自動化系統(tǒng)必不可少的重要組成部分。變電站的在線監(jiān)測主要由以下幾個部分構(gòu)成：變電站內(nèi)設(shè)備聲音的遠(yuǎn)方監(jiān)聽變電站值班人員要經(jīng)常巡視站內(nèi)設(shè)施，主要靠耳聽和眼看來發(fā)現(xiàn)異常。利用多媒體技術(shù)，可將高保真度的聲音傳送到遠(yuǎn)方調(diào)度中心或集控中心。變電站內(nèi)設(shè)備聲紋變化的模式識別變電站設(shè)備在正常運(yùn)行時都在發(fā)出不同的聲音，而且在故障時會引起聲音的改變，例如開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)卡死引起的聲音改變，雨天污穢絕緣子引起的電暈聲和局部放電聲的改變。借助于人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對變電站設(shè)備聲紋的變化進(jìn)行監(jiān)測，可達(dá)到故障識別的目的。變電站設(shè)備的圖象監(jiān)測紅外線圖象法，主要是局部測溫和設(shè)備溫度分布測量工業(yè)電視監(jiān)測圖象的多點(diǎn)自動錄象利用多媒體技術(shù)和靜止圖象壓縮技術(shù)（JPEG），在監(jiān)測到變電站內(nèi)被監(jiān)測畫面產(chǎn)生突變時自動保存畫面突變前后的圖象，并用公用電話網(wǎng)向預(yù)定的電話號碼自動撥號送出圖象。在線監(jiān)測專家系統(tǒng)油浸變壓器的油色譜在線分析及告警。第四篇：變電站綜合自動化系統(tǒng)介紹變電站綜合自動化系統(tǒng)介紹變電站綜合自動化系統(tǒng)第一章變電站綜合自動化技術(shù)基礎(chǔ)第一節(jié)變電站綜合自動化的基本概念一、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)動裝置錄波裝置保護(hù)屏控制屏中央信號屏錄波屏常規(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)快速計算和實(shí)時控制的要求。(5)維護(hù)工作量大，設(shè)備可靠性差，不利于提高運(yùn)行管理水平和自動化水平。二、變電站綜合自動化的基本概念變電站綜合自動化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)、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置等)經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。變電站綜合自動化系統(tǒng)，即利用多臺微型計算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)，代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠(yuǎn)動屏，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，減少總投資。(5)減少維護(hù)工作量，減少值班員勞動，實(shí)現(xiàn)減人增效。第二節(jié)變電站綜合自動化的內(nèi)容、主要功能及信息量一、變電站綜合自動化的內(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)視和制定檢修計劃提供原始數(shù)據(jù)。二、變電站綜合自動化的基本功能監(jiān)控子系統(tǒng)的功能微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)的功能自動控制裝置的功能遠(yuǎn)動及數(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、F2）直流模擬量：DC220XXDC5V、DC24V(2)開關(guān)量的采集(3)電能計量1）電能脈沖計量法2）軟件計算方法(二)事件順序記錄包括斷路器跳合閘記錄、保護(hù)動作順序記錄(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斷路器和隔離開關(guān)進(jìn)行分、合操作，對變壓器分接開關(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)顯示采集和計算的實(shí)時運(yùn)行參數(shù)2)顯示實(shí)時主接線圖3)事件順序記錄4)越限報警5)值班記錄6)歷史趨勢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定時打印報表和運(yùn)行日志；②開關(guān)操作記錄打??；③事件順序記錄打印；④越限打?。虎菡賳敬蛴?；⑥抄屏打印；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)的時間；②母線電壓每天定時記錄的最高值和最低值以及相應(yīng)的時間；③計算受配電電能平衡率；④統(tǒng)計斷路器動作次數(shù)；⑤斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累計數(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)一時鐘對時功能（二）輔助功能：(4)存儲多種保護(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)場級間的通信（2）自動化系統(tǒng)與上級調(diào)度的通信（1）功能綜合化（2）分級分布式、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)動及數(shù)據(jù)通信功能第三節(jié)變電站綜合自動化的基本特征（4）操作監(jiān)視屏幕化第四節(jié)變電站綜合自動化的結(jié)構(gòu)形式裝等形式。一、集中式綜合自動化系統(tǒng)集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)，指采用不同檔次的計算機(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)和一些自動控制等功能集中式結(jié)構(gòu)最大的缺點(diǎn)是：1)每臺計算機(jī)的功能較集中，如果一臺計算機(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)計麻煩，只適合于保護(hù)算法比較簡單的情況。二、分層(級)分布式系統(tǒng)集中組屏的綜合自動化系統(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級分層布置。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)。管理層由一臺或多臺微機(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)是安裝時需要的控制電纜相對較多，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化系統(tǒng)的發(fā)展方向。第二章變電站綜合自動化系統(tǒng)的硬件原理第三章變電站綜合自動化系統(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)或斷路器拒動時，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）無時限（瞬時）電流速斷保護(hù)此種保護(hù)的動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，它沒有時限元件。（2）帶時限（限時）電流速斷保護(hù)保護(hù)范圍限定在相鄰線路無時限電流速斷保護(hù)的保護(hù)區(qū)內(nèi)，在無時限電流速斷保護(hù)的基礎(chǔ)上增加了一個時限元件△t=0.5s。（3）定時限過電流保護(hù)定時限過電流保護(hù)的動作是按躲過最大負(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)向線路時它才動作，進(jìn)而使整個方向電流保護(hù)動作切除故障。二、輸電線路的自動重合閘定義：自動重合閘裝置就是將跳閘后的斷路器自動重新投入的裝置，簡稱AAR裝置。1、單電源供電線路的三相一次自動重合閘（1）當(dāng)線路發(fā)生瞬時性故障或由于其他原因使斷路器誤跳閘時（2）線路上發(fā)生永久性故障時（3）手動跳閘及遙控跳閘時（4）閉鎖重合閘（5）手動合閘到故障線路時2、雙電源供電線路的三相一次自動重合閘（1）故障點(diǎn)斷電時間問題（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)頻率不能長時間運(yùn)行在49.5～49Hz以下，事故情況下，不能較長時間停留在47Hz以下，系統(tǒng)頻率的瞬時值絕不能低于45Hz。1、自動按頻率減負(fù)荷的基本工作原理2、自動按頻率減負(fù)荷的實(shí)現(xiàn)方法①采用專用的自動按頻率減負(fù)荷裝置②把自動按頻率減負(fù)荷的控制分散設(shè)在每回饋線保護(hù)裝置中①時限閉鎖方式②低電壓帶時限閉鎖③低電流閉鎖方式④滑差閉鎖方式3、對自動按頻率減負(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比率制動式差動保護(hù)②差動速斷保護(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，主變壓器過溫報警④二段式零序過電流保護(hù)⑤一段兩時限零序電流閉鎖過電壓保護(hù)⑥一段兩時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保護(hù)的原理接線圖三、變壓器差動保護(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）變壓器空載合閘時的勵磁涌流（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差動保護(hù)（1）比率制動式差動保護(hù)的基本原理定義：①比率制動式差動保護(hù)的原理簡單地說就是保護(hù)的動作電流（差動電流定值）隨外部②比率就是指差動電流與制動電流之比。③制動電流這樣選?。涸诓黄胶怆娏鬏^大的外部故障時有制動作用，而在內(nèi)部故障時短路電流按比率增大，即能保證外部不誤動，又能保證內(nèi)部短路有較高的靈敏度。制動作用最小。（2）和差式比率制動的差動保護(hù)原理（3）變壓器勵磁涌流的判斷及二次諧波制動系數(shù)勵磁涌流的特點(diǎn)：較二次諧波制動比定值=0.15（4）變壓器的差動速斷保護(hù)定義：差動速斷保護(hù)是差動電流過電流瞬時速動保護(hù)。差動速斷的整定值按躲過最大不平衡電流和勵磁涌流來整定，其整定值可取正常運(yùn)行時負(fù)荷電流的5～6倍。（5）電流互感