【正文】 19 變電站的數(shù)據(jù)模擬量、開關(guān)量和電能量 .................................................................. 20 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 III 安全監(jiān)視功能 ........................................................................................................... 21 第四章 以新建平煤八礦 35KV變電站為研究對(duì)象 ................................................................. 22 概述 ................................................................................................................................. 22 設(shè)計(jì)原則和系統(tǒng)技術(shù)參數(shù) ............................................................................................... 22 系統(tǒng)性能指標(biāo) ........................................................................................................... 23 通信指 標(biāo) ................................................................................................................... 24 裝置技術(shù)指標(biāo) ........................................................................................................... 24 硬件平臺(tái) ................................................................................................................... 26 系統(tǒng)實(shí)施方案 .................................................................................................................. 27 小結(jié) ................................................................................................................................. 28 第五章 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題 ................................................................. 29 第六章 總結(jié)展望 ...................................................................................................................... 31 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的共性問題 .................................................. 31 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的展望 ........................................................................................ 31 致 謝 ................................................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................... 33 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 1 頁(yè) 第一章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概況 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，電力用戶對(duì)供電質(zhì)量的要求愈來愈高，加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)和改造成為電力系統(tǒng)新的工作重點(diǎn)，而依靠科技的進(jìn)步，采用先進(jìn)的技術(shù)和現(xiàn)代化的管理手段是電網(wǎng)建設(shè)和改造的出發(fā)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化則是重要手段。變電站是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它的運(yùn)行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。要提高變電站運(yùn)行的可靠性及經(jīng)濟(jì)性，一個(gè)最基本的方法就是要 提高變電站運(yùn)行管理的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化。 變電站綜合自動(dòng)化是指變電站二次系統(tǒng)通過利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)，實(shí)現(xiàn)將常規(guī)變電站的控制、測(cè)量、信號(hào)、保護(hù)、計(jì)量、安全自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)等功能整合于一體的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，這項(xiàng)技術(shù)涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，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。 依據(jù)大電網(wǎng)會(huì)議 工作組的分析，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)較為嚴(yán)格的定義為心 ： （ 1） 遠(yuǎn)動(dòng)功能（四遙功能） ； （ 2） 自動(dòng)控制功能（如有載調(diào)壓變壓器分接頭和并聯(lián)補(bǔ)償電容 器的綜合控制（ voc）。電力系統(tǒng)低頻減載、靜止無功補(bǔ)償器控制、配網(wǎng)系統(tǒng)故障分段隔離／非故障段恢復(fù)供電與網(wǎng)絡(luò)重組等） ； (3) 測(cè)量表計(jì)功能（如三相智能式電子電費(fèi)計(jì)量表等） ； (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(cè)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） ； (7) 系統(tǒng)功能（與主站通信，當(dāng)?shù)?SCADA 等）。 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(yè) 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(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)水平也在不斷提高。變電站自動(dòng)化技術(shù)和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)涵還在不斷的豐富之中。 國(guó)內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展及應(yīng)用狀況 國(guó)際上對(duì)于變電站綜合自動(dòng)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(guó)、英 國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)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(guó)西屋公司和 ES 變電站保護(hù)和控制綜合自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)。 1985 年，德國(guó)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(dòng)化系統(tǒng) LSA678。變電站綜合自動(dòng)化目前在國(guó)外已得到了較普遍的應(yīng)用。例如美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、意大利等國(guó)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(dòng)化及無人值 班方式。 我國(guó)的變電站自動(dòng)化技術(shù)起步于 50年代。 1954年，我國(guó)從前蘇聯(lián)引進(jìn)了 RTU技術(shù)，東北安裝了 16 套遙測(cè)／遙信裝置。此后，國(guó)內(nèi)開始了系列遠(yuǎn)動(dòng)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(hào)為一體的 ” 四合一 ” 裝置。在八十年代中期，國(guó)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(dòng)化系統(tǒng)，為國(guó)內(nèi)的變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展起到了卓有成效的推動(dòng)作用。我國(guó)經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段： (1) 傳統(tǒng)的變電站運(yùn)行方式 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(yè) 20 世紀(jì) 80 年代早期，傳統(tǒng)的變電站自動(dòng) 化系統(tǒng)是由許多安裝在控制室內(nèi)的單項(xiàng)自動(dòng)化裝置組成，主要包括各種繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)重合閘、故障錄波裝置、變送器和遠(yuǎn)動(dòng)裝置、模擬盤和各類儀表，還需大量電纜將現(xiàn)場(chǎng)分合閘線圈以及位置信號(hào)觸點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)地聯(lián)到上述各種自動(dòng)化裝置。除保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、電能表脈沖信號(hào)送至遠(yuǎn)動(dòng)裝置外，各種保護(hù)、自動(dòng)裝置和儀表基本獨(dú)立工作，微機(jī)保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)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(chǎng)人工進(jìn)行。需要一個(gè)大控制室來放置各種自動(dòng)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(dòng)裝置的本地功 能和測(cè)量?jī)x表功能重復(fù)，各種自動(dòng)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(dòng)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(dòng) 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(dòng)裝置［簡(jiǎn)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(hào)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(dòng)作信號(hào)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(dòng)化方式 1）集中式自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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)，整定和顯示保護(hù)定值，投／停保護(hù)裝置。此類集中式變電站自動(dòng)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。 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(yè) 2）分散式自動(dòng)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(dòng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(dòng)化系統(tǒng)更多地采用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如現(xiàn)場(chǎng)總線及以太網(wǎng)等。至于變電站自動(dòng)化的功能，如遙測(cè)、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(chǎng)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(tái)主計(jì)算機(jī)，而變電站自動(dòng)化的綜合功能均由后臺(tái)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(dòng)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(shì)。 縱觀我國(guó)七、八十年代的變電站自動(dòng)化發(fā)展?fàn)顩r，可以看到，初期的變電站自動(dòng)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(dòng)巡檢打印及自動(dòng)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(dòng)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(dòng)化技術(shù)得到了進(jìn)一步的提高，但是此時(shí)的自動(dòng)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