【正文】 變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究畢業(yè)論文目錄目錄 3第1章 緒論 5 變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究 5 變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究意義 5 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 6 國外變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展 7 我國變電站綜合自動化技術的發(fā)展 7 變電站實現(xiàn)綜合自動化的優(yōu)越性 8 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展前景 8 小結(jié) 8第2章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構，功能與保護配置 9 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構 9 集中式綜合自動化系統(tǒng)： 9 分散式綜合自動化系統(tǒng)： 10 分布集中式綜合自動化系統(tǒng)： 11 集中和分散結(jié)合式綜合自動化系統(tǒng)： 11 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能 12 監(jiān)測： 12 監(jiān)控： 12 遠傳： 13 保護： 13 變電站綜合自動化系統(tǒng)的硬件配置 13 綜合自動化系統(tǒng)變電站主控室的結(jié)構分為三類： 13 硬件的配置原則 15 變電站綜合自動化系統(tǒng)微機保護的硬件結(jié)構 16 小節(jié) 19第3章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡 20 通信網(wǎng)絡的發(fā)展： 20 RS232，RS422 和RS485總線： 20 LONWORKS總線 20 CANBUS現(xiàn)場總線 21 各種總線技術的優(yōu)缺點 21 現(xiàn)場總線在變電站綜合自動化內(nèi)部網(wǎng)的應用 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)的傳輸實時性分析 26 國外相關產(chǎn)品的比較 26 通信協(xié)議的作用 27 光纖通信技術 27 光纖通信優(yōu)點 27 光纖通信的類型以及在配電自動化系統(tǒng)中的應用如下 28 現(xiàn)場總線通信技術 28 無線通信技術 28 配電線載波通信技術 29 小結(jié) 29第4章 繼電保護設備和綜自設備的設置 30 35KV開關柜智能保護單元 30 10KV開關柜智能保護單元 30 變壓器后備保護 30 電容器保護 31 配電變壓器保護 36 饋線保護 37 備自投保護 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 41英文翻譯 42第1章 緒論 變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究 變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究意義電力系統(tǒng)變電站的安全，可靠和經(jīng)濟運行再很大程度上依賴于變電站繼電保護，控制和監(jiān)控技術的完善程度以及它們的可靠性，技術特性指標和經(jīng)濟性等多方面的因素。計算機技術的發(fā)展，推動了電力系統(tǒng)計算機自動化技術的發(fā)展，變電站綜合自動化技術也日趨完善。它為調(diào)度中心提供了廠站端的運行情況，通過控制操作和閉鎖，可以實現(xiàn)變電站當?shù)睾瓦h方的監(jiān)視和控制；為遠方的遙調(diào)，遙測，遙控，遙信和反事故措施提供了可靠的技術保障；無人職守的變電站提高了供電的可靠性又實現(xiàn)了減員增效。通過對變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究，對于電力系統(tǒng)的運行可靠，保護和控制以及對變電站的設計更加的合理，布局更加緊湊都有很重要的意義。變電站綜合自動化系統(tǒng)是一種以計算機為主，將變電站的一，二次設備經(jīng)過功能組合形成的標準化，模塊化，網(wǎng)絡化的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。變電站的綜合自動化，是將變電站的二次設備經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術，自動化技術和通信技術，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸配電線路的自動監(jiān)視，測量，控制和微機保護，以及調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。變電站綜合自動化系統(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)和遠動屏，用微機保護代替了常規(guī)的繼電保護屏，解決了常規(guī)的繼電保護裝置不能與外界通信的問題。變電站綜合自動化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計算機的高速計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)的各種設備的運行和操作，它具有功能綜合化，結(jié)構微機化，操作監(jiān)視屏幕化，運行管理智能化等顯著特點。通過利用先進的綜合自動化技術，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)的運行管理水平，縮小了變電站占地面積，降低了造價，減少了總投資，減少了維護工作量，減少了值班員勞動強度。變電站綜合自動化系統(tǒng)是在計算機技術和網(wǎng)絡通信技術的基礎上發(fā)展起來的。與傳統(tǒng)的繼電保護相比較，微機保護具有許多優(yōu)點：（1）：改善和提高了繼電保護的動作特性和性能，動作正確率高。（2）：可以方便的擴充其他的輔助功能。（3）：工藝結(jié)構條件優(yōu)越。體現(xiàn)在硬件比較通用，制造容易統(tǒng)一標準。（4）：可靠性提高。（5）：使用靈活方便。（6）：可以進行遠方監(jiān)控。微機保護裝置具有串行通信功能，與變電所微機監(jiān)空系統(tǒng)的通信聯(lián)絡使微機保護具有遠方監(jiān)控特性。 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢（1） 保護監(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)定的進行信息采集以及對設備狀態(tài)進行控制。極大的提高了性能效率比。它的缺點是對運行的可靠性要求極高，任何形式的檢修維護都將迫使一次設備的停止?？煽啃院头€(wěn)定性要求很高。(2) 設備安裝就地化，戶外化 綜合自動化裝置將和一次設備整合在一起，其電氣的抗干擾性能，設備抗熱，抗寒，抗雨雪，防腐蝕等各項環(huán)境指標將達到極高的地步。目前的綜合自動化裝置都是安裝在低電壓的中置柜上和室內(nèi)的開關室內(nèi)，戶外的僅是一些實現(xiàn)簡單功能的柱上設備。隨著高電壓等級的推廣，其設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一個控制小室，它最多也就是一臺控制顯示終端。這將極大的減少整個變電站的二次電纜，使變電站的建設簡化，快速，設備調(diào)試簡單。同時也極大的提高了變電站的運行穩(wěn)定性，可靠性。(3) 人機操作界面接口統(tǒng)一化，運行操作無線化 無人無建筑小室的變電站，變電運行人員如果在就地查看設備和控制操作，將通過一個手持式可視無線終端，邊監(jiān)視一次設備邊進行控制操作，所有相關的量化數(shù)據(jù)將顯示在可視無線終端上。(4) 就地通訊網(wǎng)絡協(xié)議標準化 強大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設計（雙CPU，雙電源等），采用光纖總線等等，使現(xiàn)代化的綜合自動化變電站的各種智能設備通過網(wǎng)絡組成一個統(tǒng)一的，互相協(xié)調(diào)工作的整體。(5) 全站數(shù)據(jù)標準化 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)設置版本不同。全站統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一維護組態(tài)工具軟件，分類分單元下載參數(shù)設置數(shù)據(jù)。其實時運行數(shù)據(jù)庫可通過嚴密的安全防護措施與整個電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)連在一起(6) 數(shù)據(jù)采集和一次設備一體化 除了常規(guī)的電流電壓，有功無功，開關狀態(tài)等信息采集外，對一些設備的在線狀態(tài)檢測量化值，直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫中。高技術的智能化開關。光電式電流電壓互感器的應用，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技術的研究，這是由于電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，要求電網(wǎng)及變電站的控制和保護系統(tǒng)必須運行安全、可靠、經(jīng)濟。因此，各級調(diào)度中心需要更多的信息，以便及時掌握電網(wǎng)及變電站的運行情況。同時，采用無人值班管理模式，進行遠方控制，減少人為誤操作的可能性，提高運行可靠性，降低變電站的造價和運行維護費用。隨著微處理器技術、計算機網(wǎng)絡技術、數(shù)字通信技術的發(fā)展，人們可以利用現(xiàn)代先進的技術和設備來組成一個自動化的控制和保護系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)二次設備模式，做到設備簡化，信息共享，減少變電站的造價和運行維護費用。世界發(fā)達國家率先研制出成熟系統(tǒng)，并推廣應用，大大提高了變電站管理的自動化水平，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行。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備制造公司都開發(fā)和生產(chǎn)了變電站綜合自動化系統(tǒng)（或稱保護與控制一體化裝置），并取得了較為成熟的運行經(jīng)驗...... 我國變電站綜合自動化技術的發(fā)展我國變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展階段：變電站內(nèi)二次設備傳統(tǒng)按功能可分為五類：繼電保護，自動裝置, 故障錄波，當?shù)乇O(jiān)控和遠動。五大類產(chǎn)品的不斷發(fā)展及其功能相互滲透，推動了變電站自動化系統(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)的時間順序可將變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展分為三個階段： 第一階段：面向功能設計的集中式RTU加常規(guī)繼電保護模式80年代是以RTU為基礎的遠動裝置及當?shù)乇O(jiān)控為代表。該類系統(tǒng)是在常規(guī)的繼電保護及二次接線基礎上增設RTU裝置，功能主要為完成與遠方調(diào)度主站通信實現(xiàn)“四遙”(遙測，遙信，遙調(diào)，遙控)，繼電保護及自動裝置與系統(tǒng)聯(lián)結(jié)采用硬接點狀態(tài)接入。此類系統(tǒng)特點是功能簡單，整體性能指標較低，系統(tǒng)聯(lián)結(jié)復雜，不便于運行管理與維護，為自動化系統(tǒng)的初級階段。 第二階段：面向功能設計的分布式測控裝置加微機保護模式90年代初期，微機保護及按功能設計的分布測控裝置得以廣泛應用，保護與測控裝置相對獨立，通過通信管理單元能夠?qū)⒏髯孕畔⑺偷疆數(shù)乇O(jiān)控計算機或調(diào)度主站。此類系統(tǒng)的出現(xiàn)是由于當時國內(nèi)電力系統(tǒng)保護和遠動分屬于不同部門和專業(yè)，另外對繼電保護與測控裝置在技術上如何融和沒有達成一致的認識，故相當一部分尤其是110KV及以下電壓等級自動化系統(tǒng)采用此類模式。該模式?jīng)]有做到面向?qū)ο笤O計，信息共享程度不高，另外系統(tǒng)的二次電纜互聯(lián)較多，擴展性不好，不利于運行管理和維護。 第三階段：面向間隔和對象(objectoriented)的分層分布式結(jié)構模式90年代中期，隨著計算機技術、網(wǎng)絡和通信技術的飛速發(fā)展，行業(yè)內(nèi)對計算機保護與測控技術不斷爭論和探討達成了一致的認識，采用面向設備或間隔為對象設計的保護及測控單元，采用分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構，形成了真正意義上的分層分布式自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)特點是針對110KV以下電壓等級的設備或間隔采用保護測控一體化設計的裝置，針對110KV及以上電壓等級的設備或間隔采用繼電保護裝置與測控裝置分別獨立設計但共同組屏的原則，故障錄波功能下放至各間隔或設備的繼電保護裝置中去，采用先進的網(wǎng)絡通信技術，系統(tǒng)配置靈活，擴展方便，非常方便運行管理和維護。 變電站實現(xiàn)綜合自動化的優(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，可靠運行水平。（3）：減少維護工作時間，減少值班人員的勞動強度，并達到減員增效（4）：縮小變電站占地面積，減少總投資。5：提高電力系統(tǒng)的運行管理水平 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展前景隨著國民經(jīng)濟的飛速發(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)綜合自動化技術的發(fā)展，實現(xiàn)變電站綜合自動化，這是電力工業(yè)發(fā)展的趨勢。對電力技術的發(fā)展來說，具有重要的意義，也是電力工業(yè)發(fā)展的顯著標志。雖然變電站綜合自動化技術在80年代后才被開發(fā)應用。但由于在技術性能上的潛在能力，必將被廣泛的應用于祖國各個城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)中。應用前景十分的巨大。 小結(jié)本章先是介紹了什麼是電力系統(tǒng)綜合自動化，以及變電站綜合自動化系統(tǒng)研究的意義和發(fā)展趨勢。下來介紹了國內(nèi)外變電站綜合自動化的發(fā)展過程和巨大的前景應用。第2章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構，功能與保護配置 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構 變電站綜合自動化系統(tǒng)的組成在結(jié)構上主要可以分成：集中式，分布集中式，集中和分散式，分散式四種。 集中式綜合自動化系統(tǒng)：它是按功能要求配置相應的繼電保護裝置和遠動裝置并安裝在變電站的中央控制室內(nèi)。變壓器。各進出線以及其他電氣設備的運行狀態(tài)通過ct,pt，開關輔助觸點有電纜傳送到變電站的中央控制室的保護裝置和遠動裝置內(nèi)。經(jīng)初步處理后送到I/O通信控制器進行數(shù)據(jù)格式的變換，并將變電站所有保護，測量，信號和控制信息統(tǒng)一處理，與當?shù)氐暮笈_機和遠方調(diào)度中心進行信息交換。它的特點是將變電站中所有的信息統(tǒng)一集中處理，形成一個系統(tǒng)，并符合傳統(tǒng)的變電站運行模式。它實際上是微機保護和微機遠動的系統(tǒng)集成。缺點是組屏多，占地面積大，而且需要鋪設大量的電纜，投資量和工程量大，接線復雜，獨立單元較多，維護工作量大，運行不可靠。如圖所示： 分散式綜合自動化系統(tǒng)：該系統(tǒng)按回路進行設計，每一個開關柜上或其他一次設備上就地安裝微機保護單元和單回路的數(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，同時也提高了抗干擾能力。微機保護單元和單回路的數(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)絡電纜連接起來，僅做數(shù)據(jù)信息的傳送。分布式綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)點除了減少了大量的電纜，抗干擾能力增強，并大大的簡化了二次設備，減小了占地面積。缺點是運行時仍不是很穩(wěn)定。 分布集中式綜合自動化系統(tǒng)：整個變電站的一，二次設備分為三層，變電站層，單元層和設備層。設備層為0層，單元層為1層，變電站層為2層。設備層主要是指變電站內(nèi)的變壓器，斷路器，隔離開關以及輔助接點，電流，電壓互感器等一次設備。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部件。單元層本身是有各種不同的單元裝置組成，這些獨立的單元裝置直接通過局域網(wǎng)絡或串行總線與變電站層聯(lián)系，也有可能設有數(shù)據(jù)采集管理機或保護管理機，分別管理各測量，監(jiān)視單元和各保護單元，然后集中由數(shù)采管理機和保護管理機與變電站層通信。單元層本身就是兩級系統(tǒng)的結(jié)構。變電站層包括全站性的監(jiān)控主機，遠動通信機等。變電站層設現(xiàn)場總線或局域網(wǎng)，供各主機之間和監(jiān)控主機和單元層之間交換信息。變電站綜合自動化系統(tǒng)主要集中在單元層和變電站層。 集中和分散結(jié)合式綜合自動化系統(tǒng)：隨著單片機技術和通信技術的發(fā)展，特別是現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)絡技術的應用，一種發(fā)展趨勢是按每個電網(wǎng)元件，