【正文】 (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）；平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 2 頁(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)稱為智能式電子儀表（IED）。變電站自動化的目的，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，變電站綜合自動化系統(tǒng)的技術(shù)水平也在不斷提高。變電站自動化技術(shù)和變電站自動化系統(tǒng)的內(nèi)涵還在不斷的豐富之中。 國內(nèi)外變電站綜合自動化的發(fā)展及應(yīng)用狀況國際上對于變電站綜合自動化的研究，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)SDCSI。此后，美國、英國、法國、德國等一些發(fā)達(dá)國家也相繼在此領(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 SPC 美國西屋公司和 ES 變電站保護(hù)和控制綜合自動化系統(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化系統(tǒng)。 1985 年，德國的西門子公司又推出了他們研制的第一套變電站綜合自動化系統(tǒng) LSA678。變電站綜合自動化目前在國外已得到了較普遍的應(yīng)用。例如美國、德國、法國、意大利等國家，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)了綜合自動化及無人值班方式。我國的變電站自動化技術(shù)起步于 50 年代。1954 年，我國從前蘇聯(lián)引進(jìn)了 RTU 技術(shù)，東北安裝了 16 套遙測／遙信裝置。此后，國內(nèi)開始了系列遠(yuǎn)動產(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)、控制及信號為一體的”四合一”裝置。在八十年代中期，國內(nèi)許多高等院校及科研單位也在這方面做了大量的工作，推出一些不同類型、功能各異的自動化系統(tǒng)，為國內(nèi)的變電站自動化技術(shù)的發(fā)展起到了卓有成效的推動作用。我國經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段：平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 3 頁(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)的變電站自動化系統(tǒng)是由許多安裝在控制室內(nèi)的單項(xiàng)自動化裝置組成，主要包括各種繼電保護(hù)裝置、自動重合閘、故障錄波裝置、變送器和遠(yuǎn)動裝置、模擬盤和各類儀表，還需大量電纜將現(xiàn)場分合閘線圈以及位置信號觸點(diǎn)一一對應(yīng)地聯(lián)到上述各種自動化裝置。除保護(hù)動作信號、電能表脈沖信號送至遠(yuǎn)動裝置外，各種保護(hù)、自動裝置和儀表基本獨(dú)立工作，微機(jī)保護(hù)和遠(yuǎn)動裝置之間無計(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)場人工進(jìn)行。需要一個(gè)大控制室來放置各種自動裝置和儀表，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)動裝置的本地功能和測量儀表功能重復(fù)，各種自動裝置和儀表種類、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 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)動裝置［簡稱 RTU］的功能和性能有很大提高。該方式在原常規(guī)有人值班變電站的基礎(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。所有信號由 RTU 集中采集，遙控、遙調(diào)指令通過 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)動作信號仍需通過繼電器接點(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) 綜合自動化方式1）集中式自動化系統(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)，整定和平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 4 頁顯示保護(hù)定值，投／停保護(hù)裝置。此類集中式變電站自動化系統(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。2）分散式自動化系統(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，各類分散式變電站自動化系統(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)場輸入輸出單元部件分別安裝在中低壓開關(guān)柜或高壓一次設(shè)備附近，現(xiàn)場單元部件可以是保護(hù)和監(jiān)控功能的二合一裝置，用以處理各開關(guān)單元的繼電保護(hù)和監(jiān)控功能，也可以是現(xiàn)場的微機(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 rs232／rs485 通信接口相連。但近年來推出的分散式變電站自動化系統(tǒng)更多地采用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如現(xiàn)場總線及以太網(wǎng)等。至于變電站自動化的功能，如遙測、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)場單元部件獨(dú)立完成，并將這些信息通過網(wǎng)絡(luò)送至后臺主計(jì)算機(jī)，而變電站自動化的綜合功能均由后臺主計(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?？v觀我國七、八十年代的變電站自動化發(fā)展?fàn)顩r，可以看到，初期的變電站自動化，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、自動巡檢打印及自動報(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，因而這種自動化方式只能稱作計(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，使變電站自動化技術(shù)得到了進(jìn)一步的提高，但是此時(shí)的自動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。這種初期的自動化管理方式，各專業(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)入九十年代平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 5 頁后，由于數(shù)字保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，才使得變電站綜合自動化技術(shù)產(chǎn)生了一個(gè)飛躍，使這項(xiàng)技術(shù)在我國進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性發(fā)展階段。 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢變電站自動化技術(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，自動化系統(tǒng)以按對象設(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 性也是變電站自動化技術(shù)發(fā)展所要考慮的實(shí)際問題。E50 標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施應(yīng)用，電能質(zhì)量監(jiān)測管理，一次設(shè)備的在線監(jiān)測，以及網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，變電站綜合自動化將更多地融入當(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)濟(jì)和可靠?？偟陌l(fā)展趨勢可從以下幾個(gè)不同角度來描述： 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化的定義，對變電站綜合自動化在國內(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化系統(tǒng)的功能要求，對變電站綜合自動化系統(tǒng)常用組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和各自特點(diǎn)進(jìn)行分析研究。3．變電站綜合自動化的通信介紹。4．以新建平煤八礦 35KV 變電站為研究對象5．分析研究變電站綜合自動化系統(tǒng)存在的共性問題，并提出改進(jìn)意見。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 6 頁第二章 35KV 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)本章先提出了變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)滿足的基本要求，接著從保護(hù)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)兩方面對其功能進(jìn)行了詳細(xì)介紹和研究。并對變電站綜合自動化系統(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。 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能要求變電站自動化系統(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、電壓等級及一次設(shè)備狀況。高壓、超高壓變電站自動化系統(tǒng)的主要功能要求，概括起來有３個(gè)方面。①控制系統(tǒng)：運(yùn)行人員監(jiān)視與控制、自動控制、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、測量與計(jì)量、自動數(shù)據(jù)分析；②保護(hù)系統(tǒng)：變壓器保護(hù)、線路保護(hù)及自動重合閘、母線保護(hù)、電容器保護(hù)；③運(yùn)行支持系統(tǒng)：設(shè)備維修支持、設(shè)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、自動故障恢復(fù)。每個(gè)變電站自動化的功能將隨原來系統(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)確檢測故障，跳開相應(yīng)開關(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；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)度控制中心對變電站失去監(jiān)控的情況下，變電站的后備控制能對變電站進(jìn)行控制；平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 7 頁5)收集并及時(shí)傳送電力市場實(shí)時(shí)交易所需的技術(shù)數(shù)據(jù)，促進(jìn)安全交易，減少交易風(fēng)險(xiǎn)。針對以上基本要求，在做變電站綜合自動化系統(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。變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，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。 保護(hù)系統(tǒng)功能保護(hù)裝置是綜合自動化系統(tǒng)的重要組成部分，以被保護(hù)的一次設(shè)備為對象，直接由相關(guān)的ＣＴ和ＰＴ輸入電氣量，動作后由接點(diǎn)輸出，直接作用于相應(yīng)斷路器的跳閘線圈。要求和自動化系統(tǒng)保持相對獨(dú)立，一般要求保證電磁兼容指標(biāo)，設(shè)置專用電源回路（３５ｋＶ電壓等級以上），保護(hù)ＴＡ與測量ＴＡ分開，可遠(yuǎn)方投退壓板和控制字，在線修改定值，帶簡短的事故采樣數(shù)據(jù)和動作記錄等。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，若返回正確應(yīng)答信號，則表明保護(hù)裝置通信接口完好；若超時(shí)無應(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，包括跳閘時(shí)間（分辨率２ｍＳ）、跳閘元件、相別、測距、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)部自檢和對輸入信號的檢查；修改時(shí)鐘及對時(shí)，目前至少要有通信廣播對時(shí)及分秒中斷對時(shí)，并能 GPS 外部對時(shí)；修改保護(hù)定值，定值要經(jīng)過上傳、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)信號應(yīng)具有掉電白保持，能平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 8 頁夠遠(yuǎn)方或就地復(fù)歸；接受查詢定值并送出定值；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，主動上傳故障信息、動作信息、動作值及自診斷信息，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。 監(jiān)控系統(tǒng)功能（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集裝置采集現(xiàn)場所有狀態(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，這些信號大部分采用光電隔離方式的開關(guān)量中斷輸入。對重要的狀態(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)，以保證正確無誤地反映斷路器位置，防止繼電器觸點(diǎn)的失效與抖動而引起的狀態(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)在綜合自動化系統(tǒng)中均采用