【正文】 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，與其自動化系統(tǒng)的水平有著密切的聯(lián)系。電力系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)由兩個系統(tǒng)構(gòu)成，信息就地處理的自動化系統(tǒng)和信息集中處理的自動化系統(tǒng)。信息就地處理的自動化系統(tǒng)的特點(diǎn)是能對電力系統(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，要求繼電保護(hù)要在20ms左右動作，以便快速切除故障，而同步發(fā)電機(jī)的勵磁自動控制系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，可以保證系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和無功出力的分配，在故障時可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定水平，有功功率自動調(diào)節(jié)裝置，能跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷的隨機(jī)波動，保證電能的頻率質(zhì)量，按頻率自動減負(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，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，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，信息就地處理自動裝置，只能“事后”的處理出現(xiàn)的事件，而不能“事先”的對系統(tǒng)的安全性作出評價，因而有其局限性。信息集中處理的自動化系統(tǒng)（即電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)），可以通過設(shè)置在各發(fā)電廠和變電站的遠(yuǎn)動終端（RTU）采集電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時信息，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)，變電站綜合自動化等技術(shù)的發(fā)展，兩個信息處理系統(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)裝置目 錄第一章 變電站綜合自動化系統(tǒng)概況隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，電力用戶對供電質(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)自動化則是重要手段。變電站是電力系統(tǒng)中的一個重要環(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，一個最基本的方法就是要提高變電站運(yùn)行管理的自動化水平，實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動化。變電站綜合自動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、測量、信號、保護(hù)、計(jì)量、安全自動裝置、遠(yuǎn)動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)涉及多個技術(shù)領(lǐng)域，是自動化技術(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。，變電站自動化系統(tǒng)較為嚴(yán)格的定義為心：（1）遠(yuǎn)動功能（四遙功能）；（2）自動控制功能（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)豐CADA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，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)歷了以下幾個發(fā)展階段：(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，每個柜有一個管理單元，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。縱觀我國七、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)果也使整個系統(tǒng)更加安全、高效、經(jīng)濟(jì)和可靠