【正文】 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究畢業(yè)論文目錄目錄 3第1章 緒論 5 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究 5 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究意義 5 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 6 國外變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展 7 我國變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展 7 變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的優(yōu)越性 8 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展前景 8 小結(jié) 8第2章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，功能與保護(hù)配置 9 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 9 集中式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)： 9 分散式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)： 10 分布集中式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)： 11 集中和分散結(jié)合式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)： 11 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能 12 監(jiān)測： 12 監(jiān)控： 12 遠(yuǎn)傳： 13 保護(hù)： 13 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件配置 13 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)變電站主控室的結(jié)構(gòu)分為三類： 13 硬件的配置原則 15 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu) 16 小節(jié) 19第3章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò) 20 通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展： 20 RS232，RS422 和RS485總線： 20 LONWORKS總線 20 CANBUS現(xiàn)場總線 21 各種總線技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn) 21 現(xiàn)場總線在變電站綜合自動(dòng)化內(nèi)部網(wǎng)的應(yīng)用 22 嵌入式以太網(wǎng)方案： 23 LONWORKS現(xiàn)場總線網(wǎng)方案和嵌入式以太網(wǎng)方案的比較和分析： 24 基于CANBUS總線的通信系統(tǒng)方案： 24 內(nèi)部通信網(wǎng)的傳輸實(shí)時(shí)性分析 26 國外相關(guān)產(chǎn)品的比較 26 通信協(xié)議的作用 27 光纖通信技術(shù) 27 光纖通信優(yōu)點(diǎn) 27 光纖通信的類型以及在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用如下 28 現(xiàn)場總線通信技術(shù) 28 無線通信技術(shù) 28 配電線載波通信技術(shù) 29 小結(jié) 29第4章 繼電保護(hù)設(shè)備和綜自設(shè)備的設(shè)置 30 35KV開關(guān)柜智能保護(hù)單元 30 10KV開關(guān)柜智能保護(hù)單元 30 變壓器后備保護(hù) 30 電容器保護(hù) 31 配電變壓器保護(hù) 36 饋線保護(hù) 37 備自投保護(hù) 37 測控及自檢功能的配置 37 38第5章 總結(jié) 39致謝 40參考文獻(xiàn) 41英文翻譯 42第1章 緒論 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究意義電力系統(tǒng)變電站的安全，可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行再很大程度上依賴于變電站繼電保護(hù)，控制和監(jiān)控技術(shù)的完善程度以及它們的可靠性，技術(shù)特性指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性等多方面的因素。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)也日趨完善。它為調(diào)度中心提供了廠站端的運(yùn)行情況，通過控制操作和閉鎖，可以實(shí)現(xiàn)變電站當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方的監(jiān)視和控制；為遠(yuǎn)方的遙調(diào)，遙測，遙控，遙信和反事故措施提供了可靠的技術(shù)保障；無人職守的變電站提高了供電的可靠性又實(shí)現(xiàn)了減員增效。通過對變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究，對于電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠，保護(hù)和控制以及對變電站的設(shè)計(jì)更加的合理，布局更加緊湊都有很重要的意義。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一種以計(jì)算機(jī)為主，將變電站的一，二次設(shè)備經(jīng)過功能組合形成的標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化，網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。變電站的綜合自動(dòng)化，是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(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(dòng)監(jiān)視，測量，控制和微機(jī)保護(hù)，以及調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)代替了常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替了常規(guī)控制屏，中央信號系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏，用微機(jī)保護(hù)代替了常規(guī)的繼電保護(hù)屏，解決了常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的問題。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判斷功能，可以方便的監(jiān)視和控制變電站內(nèi)的各種設(shè)備的運(yùn)行和操作，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)行管理智能化等顯著特點(diǎn)。通過利用先進(jìn)的綜合自動(dòng)化技術(shù)，提高了供電質(zhì)量，提高了電壓合格率，提高了變電站的安全可靠性和系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平，縮小了變電站占地面積，降低了造價(jià)，減少了總投資，減少了維護(hù)工作量，減少了值班員勞動(dòng)強(qiáng)度。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)相比較，微機(jī)保護(hù)具有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）：改善和提高了繼電保護(hù)的動(dòng)作特性和性能，動(dòng)作正確率高。（2）：可以方便的擴(kuò)充其他的輔助功能。（3）：工藝結(jié)構(gòu)條件優(yōu)越。體現(xiàn)在硬件比較通用，制造容易統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。（4）：可靠性提高。（5）：使用靈活方便。（6）：可以進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控。微機(jī)保護(hù)裝置具有串行通信功能，與變電所微機(jī)監(jiān)空系統(tǒng)的通信聯(lián)絡(luò)使微機(jī)保護(hù)具有遠(yuǎn)方監(jiān)控特性。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢（1） 保護(hù)監(jiān)控一體化 這種方式在35KV及以下的電壓等級中已普遍采用，它的好處是功能按一次單元集中化，利于穩(wěn)定的進(jìn)行信息采集以及對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行控制。極大的提高了性能效率比。它的缺點(diǎn)是對運(yùn)行的可靠性要求極高，任何形式的檢修維護(hù)都將迫使一次設(shè)備的停止?？煽啃院头€(wěn)定性要求很高。(2) 設(shè)備安裝就地化，戶外化 綜合自動(dòng)化裝置將和一次設(shè)備整合在一起，其電氣的抗干擾性能，設(shè)備抗熱，抗寒，抗雨雪，防腐蝕等各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)將達(dá)到極高的地步。目前的綜合自動(dòng)化裝置都是安裝在低電壓的中置柜上和室內(nèi)的開關(guān)室內(nèi)，戶外的僅是一些實(shí)現(xiàn)簡單功能的柱上設(shè)備。隨著高電壓等級的推廣，其設(shè)備都將就地安裝在戶外的端子箱上，對環(huán)境條件要求高。這種方式最終將帶來無人值班變電站沒有建筑小室或僅設(shè)一個(gè)控制小室，它最多也就是一臺控制顯示終端。這將極大的減少整個(gè)變電站的二次電纜，使變電站的建設(shè)簡化，快速，設(shè)備調(diào)試簡單。同時(shí)也極大的提高了變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性，可靠性。(3) 人機(jī)操作界面接口統(tǒng)一化，運(yùn)行操作無線化 無人無建筑小室的變電站，變電運(yùn)行人員如果在就地查看設(shè)備和控制操作，將通過一個(gè)手持式可視無線終端，邊監(jiān)視一次設(shè)備邊進(jìn)行控制操作，所有相關(guān)的量化數(shù)據(jù)將顯示在可視無線終端上。(4) 就地通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化 強(qiáng)大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設(shè)計(jì)（雙CPU，雙電源等），采用光纖總線等等，使現(xiàn)代化的綜合自動(dòng)化變電站的各種智能設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)統(tǒng)一的，互相協(xié)調(diào)工作的整體。(5) 全站數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 變電站的智能監(jiān)控裝置將無電壓等級劃分，只是下載參數(shù)設(shè)置版本不同。全站統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一維護(hù)組態(tài)工具軟件，分類分單元下載參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)。其實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫可通過嚴(yán)密的安全防護(hù)措施與整個(gè)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)連在一起(6) 數(shù)據(jù)采集和一次設(shè)備一體化 除了常規(guī)的電流電壓，有功無功，開關(guān)狀態(tài)等信息采集外，對一些設(shè)備的在線狀態(tài)檢測量化值，直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中。高技術(shù)的智能化開關(guān)。光電式電流電壓互感器的應(yīng)用，必將給數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)帶來全新的模式。 國外變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展70年代末80年代初，國外開始了對于ISA技術(shù)的研究，這是由于電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，要求電網(wǎng)及變電站的控制和保護(hù)系統(tǒng)必須運(yùn)行安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。因此，各級調(diào)度中心需要更多的信息，以便及時(shí)掌握電網(wǎng)及變電站的運(yùn)行情況。同時(shí)，采用無人值班管理模式，進(jìn)行遠(yuǎn)方控制，減少人為誤操作的可能性，提高運(yùn)行可靠性，降低變電站的造價(jià)和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。隨著微處理器技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，人們可以利用現(xiàn)代先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備來組成一個(gè)自動(dòng)化的控制和保護(hù)系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)二次設(shè)備模式，做到設(shè)備簡化，信息共享，減少變電站的造價(jià)和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。世界發(fā)達(dá)國家率先研制出成熟系統(tǒng)，并推廣應(yīng)用，大大提高了變電站管理的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。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（Westing house），法國阿爾斯通公司（ALSTHOM），瑞士Landisamp。Gyr公司等國際著名大型電氣設(shè)備制造公司都開發(fā)和生產(chǎn)了變電站綜合自動(dòng)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)...... 我國變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展我國變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展階段：變電站內(nèi)二次設(shè)備傳統(tǒng)按功能可分為五類：繼電保護(hù)，自動(dòng)裝置, 故障錄波，當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)。五大類產(chǎn)品的不斷發(fā)展及其功能相互滲透，推動(dòng)了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了多種多樣的系統(tǒng)模式，按系統(tǒng)模式出現(xiàn)的時(shí)間順序可將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展分為三個(gè)階段： 第一階段：面向功能設(shè)計(jì)的集中式RTU加常規(guī)繼電保護(hù)模式80年代是以RTU為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)動(dòng)裝置及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控為代表。該類系統(tǒng)是在常規(guī)的繼電保護(hù)及二次接線基礎(chǔ)上增設(shè)RTU裝置，功能主要為完成與遠(yuǎn)方調(diào)度主站通信實(shí)現(xiàn)“四遙”(遙測，遙信，遙調(diào)，遙控)，繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置與系統(tǒng)聯(lián)結(jié)采用硬接點(diǎn)狀態(tài)接入。此類系統(tǒng)特點(diǎn)是功能簡單，整體性能指標(biāo)較低，系統(tǒng)聯(lián)結(jié)復(fù)雜，不便于運(yùn)行管理與維護(hù)，為自動(dòng)化系統(tǒng)的初級階段。 第二階段：面向功能設(shè)計(jì)的分布式測控裝置加微機(jī)保護(hù)模式90年代初期，微機(jī)保護(hù)及按功能設(shè)計(jì)的分布測控裝置得以廣泛應(yīng)用，保護(hù)與測控裝置相對獨(dú)立，通過通信管理單元能夠?qū)⒏髯孕畔⑺偷疆?dāng)?shù)乇O(jiān)控計(jì)算機(jī)或調(diào)度主站。此類系統(tǒng)的出現(xiàn)是由于當(dāng)時(shí)國內(nèi)電力系統(tǒng)保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)分屬于不同部門和專業(yè)，另外對繼電保護(hù)與測控裝置在技術(shù)上如何融和沒有達(dá)成一致的認(rèn)識，故相當(dāng)一部分尤其是110KV及以下電壓等級自動(dòng)化系統(tǒng)采用此類模式。該模式?jīng)]有做到面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)，信息共享程度不高，另外系統(tǒng)的二次電纜互聯(lián)較多，擴(kuò)展性不好，不利于運(yùn)行管理和維護(hù)。 第三階段：面向間隔和對象(objectoriented)的分層分布式結(jié)構(gòu)模式90年代中期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，行業(yè)內(nèi)對計(jì)算機(jī)保護(hù)與測控技術(shù)不斷爭論和探討達(dá)成了一致的認(rèn)識，采用面向設(shè)備或間隔為對象設(shè)計(jì)的保護(hù)及測控單元，采用分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，形成了真正意義上的分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)特點(diǎn)是針對110KV以下電壓等級的設(shè)備或間隔采用保護(hù)測控一體化設(shè)計(jì)的裝置，針對110KV及以上電壓等級的設(shè)備或間隔采用繼電保護(hù)裝置與測控裝置分別獨(dú)立設(shè)計(jì)但共同組屏的原則，故障錄波功能下放至各間隔或設(shè)備的繼電保護(hù)裝置中去，采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，系統(tǒng)配置靈活，擴(kuò)展方便，非常方便運(yùn)行管理和維護(hù)。 變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)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）：減少維護(hù)工作時(shí)間，減少值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并達(dá)到減員增效（4）：縮小變電站占地面積，減少總投資。5：提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展前景隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電力工業(yè)作為很重要的國家戰(zhàn)略企業(yè)，十分重視電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化，這是電力工業(yè)發(fā)展的趨勢。對電力技術(shù)的發(fā)展來說，具有重要的意義，也是電力工業(yè)發(fā)展的顯著標(biāo)志。雖然變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)在80年代后才被開發(fā)應(yīng)用。但由于在技術(shù)性能上的潛在能力，必將被廣泛的應(yīng)用于祖國各個(gè)城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)中。應(yīng)用前景十分的巨大。 小結(jié)本章先是介紹了什麼是電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化，以及變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)研究的意義和發(fā)展趨勢。下來介紹了國內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過程和巨大的前景應(yīng)用。第2章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，功能與保護(hù)配置 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的組成在結(jié)構(gòu)上主要可以分成：集中式，分布集中式，集中和分散式，分散式四種。 集中式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)：它是按功能要求配置相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置并安裝在變電站的中央控制室內(nèi)。變壓器。各進(jìn)出線以及其他電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)通過ct,pt，開關(guān)輔助觸點(diǎn)有電纜傳送到變電站的中央控制室的保護(hù)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置內(nèi)。經(jīng)初步處理后送到I/O通信控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的變換，并將變電站所有保護(hù)，測量，信號和控制信息統(tǒng)一處理，與當(dāng)?shù)氐暮笈_機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心進(jìn)行信息交換。它的特點(diǎn)是將變電站中所有的信息統(tǒng)一集中處理，形成一個(gè)系統(tǒng)，并符合傳統(tǒng)的變電站運(yùn)行模式。它實(shí)際上是微機(jī)保護(hù)和微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)的系統(tǒng)集成。缺點(diǎn)是組屏多，占地面積大，而且需要鋪設(shè)大量的電纜，投資量和工程量大，接線復(fù)雜，獨(dú)立單元較多，維護(hù)工作量大，運(yùn)行不可靠。如圖所示： 分散式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)：該系統(tǒng)按回路進(jìn)行設(shè)計(jì)，每一個(gè)開關(guān)柜上或其他一次設(shè)備上就地安裝微機(jī)保護(hù)單元和單回路的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控單元，這樣不但可以節(jié)省大量的光電纜，同時(shí)也提高了抗干擾能力。微機(jī)保護(hù)單元和單回路的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控單元與I/O通信控制器相互之間用網(wǎng)絡(luò)電纜連接起來，僅做數(shù)據(jù)信息的傳送。分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)除了減少了大量的電纜，抗干擾能力增強(qiáng)，并大大的簡化了二次設(shè)備，減小了占地面積。缺點(diǎn)是運(yùn)行時(shí)仍不是很穩(wěn)定。 分布集中式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)：整個(gè)變電站的一，二次設(shè)備分為三層，變電站層，單元層和設(shè)備層。設(shè)備層為0層，單元層為1層，變電站層為2層。設(shè)備層主要是指變電站內(nèi)的變壓器，斷路器，隔離開關(guān)以及輔助接點(diǎn)，電流，電壓互感器等一次設(shè)備。單元層一般按斷路器間隔劃分，具有測量，控制部件或繼電保護(hù)部件。單元層本身是有各種不同的單元裝置組成，這些獨(dú)立的單元裝置直接通過局域網(wǎng)絡(luò)或串行總線與變電站層聯(lián)系，也有可能設(shè)有數(shù)據(jù)采集管理機(jī)或保護(hù)管理機(jī)，分別管理各測量，監(jiān)視單元和各保護(hù)單元，然后集中由數(shù)采管理機(jī)和保護(hù)管理機(jī)與變電站層通信。單元層本身就是兩級系統(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(dòng)通信機(jī)等。變電站層設(shè)現(xiàn)場總線或局域網(wǎng)，供各主機(jī)之間和監(jiān)控主機(jī)和單元層之間交換信息。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要集中在單元層和變電站層。 集中和分散結(jié)合式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)：隨著單片機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，特別是現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，一種發(fā)展趨勢是按每個(gè)電網(wǎng)元件，