【正文】 I 摘 要 電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性以及供應(yīng)電能的質(zhì)量，與其自動(dòng)化系統(tǒng)的水平有著密切的聯(lián)系。電力系統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)由兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成，信息就地處理的自動(dòng)化系統(tǒng)和信息集中處理的自動(dòng)化系統(tǒng)。 信息就地處理的自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)是能對(duì)電力系統(tǒng)的情況作出快速的反應(yīng)，如高壓輸電線上發(fā)生短路故障時(shí)，要求繼電保護(hù)要在 20ms 左右動(dòng)作，以便快速切除故障，而同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，可以保證系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和無功出力的分配，在故障時(shí)可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定水平，有功功率自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，能跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷的隨機(jī)波動(dòng)，保證電能的 頻率質(zhì)量，按頻率自動(dòng)減負(fù)荷裝置能在系統(tǒng)事故情況，電力系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的有功缺額時(shí)，快速的切除一些較為次要的負(fù)荷，以免造成系統(tǒng)的頻率崩潰，以上這些信息就地處理裝置，其重要的優(yōu)點(diǎn)是能對(duì)系統(tǒng)中的情況作出快速的反應(yīng)，尤其在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，其作用更為明顯，但由于其獲得的信息有局限性，因而不能從全局的角度來處理問題，例如通過自動(dòng)頻率調(diào)節(jié)，雖然可以跟蹤負(fù)荷的變化，但總還存在與額定頻率的偏差，更不能實(shí)現(xiàn)出力的經(jīng)濟(jì)分配。另外，信息就地處理自動(dòng)裝置，只能“事后”的處理出現(xiàn)的事件，而不能“事先”的對(duì)系統(tǒng)的安全性作出評(píng)價(jià)，因而有其局限性。 信息集中處理的自動(dòng)化系統(tǒng)（即電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)），可以通過設(shè)置在各發(fā)電廠和變電站的遠(yuǎn)動(dòng)終端（ RTU）采集電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，通過信道傳輸?shù)街髡?，主站根?jù)全網(wǎng)的信息，隨著微機(jī)保護(hù)，變電站綜合自動(dòng)化等技術(shù)的發(fā)展，兩個(gè)信息處理系統(tǒng)之間互相滲透，更重要的是這些微機(jī)裝置，如打破原來的二次設(shè)備柜框架 。 關(guān)鍵詞：變電所，防爆型，礦用變壓器，采區(qū)供電，保護(hù)裝置 II 目 錄 摘 要 ................................................................. I 目 錄 ................................................................ II 第一章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概況 ......................................... 1 國(guó)內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展及應(yīng)用狀況 ........................... 2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) .................................... 5 本文研究的主要內(nèi)容 ................................................. 5 第二章 35KV 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu) ........................... 6 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求 .................................... 6 保護(hù)系統(tǒng)功能 ................................................... 7 監(jiān)控系統(tǒng)功能 ................................................... 8 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ................................... 12 集中式結(jié)構(gòu) ........................................................ 12 分布式結(jié)構(gòu) ........................................................ 13 分散（層）分布式結(jié)構(gòu) .............................................. 13 第三章變電站綜合自動(dòng)化的通信 .......................................... 15 通信的相關(guān)介紹 .................................................... 15 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的任務(wù) ....................................... 16 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的構(gòu)成 ................................................ 16 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接 ............................... 17 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)常用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 ........................... 19 變電站內(nèi)的信息采集傳輸內(nèi)容 ....................................... 19 變電站的數(shù)據(jù)模擬量、開關(guān)量和電能量 ........................... 20 安全監(jiān)視功能 .................................................. 21 III 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 總結(jié)展望 ................................................................ 32 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 .................. 32 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的展望 ....................................... 32 致 謝 ................................................................ 33 參考文獻(xiàn) ................................................................ 34 第 1 頁 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）。 第 2 頁 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 第 3 頁 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