【正文】 年 12 月 前 言 變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，它擔(dān)負著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行起著舉足輕重的作用。 此論文是以１１０ＫＶ變電站綜合自動化系統(tǒng)主體的變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究 。 變電站綜合自動化基本現(xiàn)狀 變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，隨著電壓等級的提高，供電范圍的擴大，輸電容量的增大，采用傳統(tǒng)的變電站及其控制技術(shù)越來越難滿足電力系統(tǒng)降低投資、提高效益的發(fā)展要求 。隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，站內(nèi) RTU幾 TU 或保護測控單元將直接上網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)與后臺機 (上位機 )及工作站通信。 （ 2） 設(shè)備安裝就地化、戶外化。 （ 6） 變電站綜合自動化系統(tǒng)安全體系不斷升級。 集中式的結(jié)構(gòu)形式 集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)，指采用不同 檔次的計算機，擴展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關(guān)倆個和數(shù)字量等信息，集中進行計算與處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和一些自動控制等功能，集中式結(jié)構(gòu)也并非指由一天計算機完成保護、監(jiān)控等全部功能。 4）造價低，尤其是對 35kV 或規(guī)模較小的變電站更為有利。 4）集中式保護與長期以來采用一對一的常規(guī)保護相比，不直觀，不符合運 行和維護人員的習(xí)慣，調(diào)試和維護不方便，程序設(shè)計麻煩，只適合于保護算法比較簡單的情況。 設(shè)備層主要指變電站內(nèi)的變壓器和斷路器、隔離開關(guān)及其輔助觸點，也包括電流互感器、電壓幅干起等一次設(shè)備。變電站層設(shè)現(xiàn)場總線或局域網(wǎng)，供各主機之間和監(jiān)控主機與間隔層之間交換信息。這種分散模塊化結(jié)構(gòu)具有軟件相對簡單、調(diào)試維護方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性高等特點； 2） 繼電保護相對獨立； 3）具有與控制中心通信功能； 4）可靠性高； 5）維 護管理方便； 6 ) 需要電纜較多。 （ 3）節(jié)約二次電纜。模擬屏主接線圖上安裝儀表和操作把手?？刂婆_上或旁邊放主機顯示器 CRT。主控室后部設(shè)保護柜，變送器柜，監(jiān)控柜，電度表柜，交直流電源柜等設(shè)備。所采集的數(shù)據(jù)分為三大類：模擬量，開關(guān)量和脈沖量。 監(jiān)控： 綜合自動化系統(tǒng)提供方便可靠的人機對話，運行人員利用鍵盤和顯示器操作開關(guān)，刀閘和變壓器分接頭。手動操作分為三種方式：鍵盤操作，把手操作，保護柜操作。 變電站監(jiān)控的內(nèi)容主要有以下幾個方面： (1) ：跳閘統(tǒng)計：統(tǒng)計開關(guān)跳閘次數(shù)。為了保證可靠性，應(yīng)多次采樣后才能確定。以使無功和電壓滿足要求。當(dāng)電容器檢修時，不應(yīng)參與控制。 (2) : 具有事故追憶功能。 變電站保護分為以下幾種類型： (1): 線路保護：包括電流速斷保護，定時限過電流保護，方向性電流保護，零序電壓，電流及方向保護，反時限過流保護，高頻保護， 距離保護。零序保護，高壓側(cè)備用電源自投和低壓側(cè)備電源自投。間隔層也就是下位機系統(tǒng)，按斷路器間隔劃分，包括主變監(jiān)控保護單元、主變后備保護單元、線路監(jiān)控保護單元、電容器保護單元等。這些裝置可以安裝在變電站的間隔里，長期穩(wěn)定地運行在高溫、強電磁干擾和潮濕的惡劣環(huán)境中。可以同時用不同的規(guī)約向兩個或多個調(diào)度所或集控站發(fā)送報文。為所有裝置提供兩個獨立的通信網(wǎng)。為此， GPS 裝置只需提供一副觸點，避免了以往為每臺設(shè)備提供一副觸點和一對接線的麻煩。 后臺監(jiān)控主機 后臺監(jiān)控主機主要作用是完成當(dāng)?shù)乇O(jiān)控的功能。 （ 3）提供報警提示。 （ 5）事故記錄和事故追憶。作為調(diào)度、運行及保護等各個專業(yè)人員的人機交互窗口，該監(jiān)控主機以圖形顯示 、報表打印、語音報警等各種方式對系統(tǒng)運行狀況進行實時監(jiān)控、對可控裝置進行控制調(diào)節(jié)等，并協(xié)助調(diào)度中心完成“四遙”功能。 電力系統(tǒng)的保護單元裝置中，現(xiàn)場數(shù)據(jù)在進入保護功能處理程序之前，要進行一系列的預(yù)處理。所以，設(shè)置 一臺多路轉(zhuǎn)換器，由它逐一控制輸入信號的采集，并把它們按一定規(guī)律傳給 A/D 轉(zhuǎn)換器， A/D 轉(zhuǎn)換器接著把它們一一轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。任何一個模塊出錯不會影響另一模塊的正常運行。這兩個 CPU都選用為 80C196KB。這種類型的微機保護裝置的基本特點是：電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為整套裝置的公共部分 ,其頻率輸出信號分別傳送給各個保護插件，再由各個保護插件完成相應(yīng)的測頻，采樣值標(biāo)度變換，保護功能計算。 3 個保護插件啟動元件按三取二的原則啟動各套保護裝置的出口回路，從而大大的提高了保護裝置的可靠性。因此整個保護 裝置并不因為采用了多 CPU 技術(shù)而使可靠性大幅度的提高。由于以上的原因，在高壓和超高壓輸變電線路中，不但主保護必須雙重化配置，后備保護也必須雙重化配置。為適合變電站自動化的發(fā)展，新型微機變壓器保護也提供了基于現(xiàn)場總線的通信接口功能。 ③ 低壓線路的微機保護： 這種類型的保護裝置可以分為兩種：一種為 “一對一 ”方式，即一套裝置實現(xiàn)一條線路的保護；另一種為 “一對 N”方式，即一套裝置實現(xiàn)多條線路保護。為中低壓變電站廣為采用。該裝置完全按照分布式系統(tǒng) 的設(shè)計要求，在信息源點安裝小型的高可靠性的單元測控裝置，采用工業(yè)測控網(wǎng)絡(luò)與安裝于控制室的中心設(shè)備相連接，實現(xiàn)全變電站的監(jiān)控。 RCS9700C 系列測控裝置采用新型的 ARM+DSP 硬件平臺， 14位并行 AD 轉(zhuǎn)換器，160*240圖形點陣液晶， 100M 以太網(wǎng)雙網(wǎng)，工業(yè)用實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了大容量、高精度的快速、實時信息處理 ，裝置支持主接線圖顯示圖形可網(wǎng)絡(luò)下載，裝置具備完善間隔層聯(lián)鎖功能，聯(lián)鎖邏輯可網(wǎng)絡(luò)下裝。本裝置按每個周波采集 32點，對 CT、 PT 和直流變送器進行交直流采樣，并按 N 次等間隔采樣的離 散表達式計算電流、電壓、有功、無功、有功電度、無功電度、功率因素、頻率等交流值和溫度、電流、電壓等直流測量值。 3) 控制單元 控制操作由調(diào)度或當(dāng)?shù)乇O(jiān)控下達命令，裝置接收此命令并返回校核無誤，即輸出此命令對開關(guān)進行跳 /合操作。 6) 人機接口 160*240大屏幕點陣液晶顯示及薄膜式鍵盤，能方便地實現(xiàn)人機對話。 CPU 板主要功能 主 CPU 板以 32位 ARM+DSP 為核心， CPLD， EPROM,RAM 及外圍接口芯片支持，構(gòu)成 最基本的單片機系統(tǒng)，主管一下任務(wù)： ； （變位及 SOE 信息的記錄及發(fā)送）； （累計）； ； ； ； ，支持人機界面； ； 對時； 。遙測采用三表法。另外本裝置具有硬件自檢閉鎖功能，以防止硬件損壞導(dǎo)致誤出口。 測控裝置典型應(yīng)用及功能 RCS9703C 測控裝置主要用于站內(nèi)主變本體及低壓側(cè)測控，裝置擁有單斷路器測控、分接頭的調(diào)節(jié)、地刀的控制及與用于溫度、直流系統(tǒng)測量的常規(guī)變送器的接口。 相角差測量誤差 ≤177。最后，等參與同期的兩側(cè)電壓的壓差、相角、頻差均小于定值并且兩側(cè)電壓均不低于低壓閉鎖定值時，合閘出口。最后，參于檢無壓的兩側(cè)電壓中任何一側(cè)電壓小于無壓定值，合閘出口。例 : 線路電壓類型整定為 0，即參于同期的電壓相別是 A相，所有與電壓有關(guān)的定值如低壓、壓差、無壓都以相電壓為基準(zhǔn)。 4． 頻差閉鎖值 ：當(dāng)參與檢同期判別的兩個電壓的頻率差值大于該定值時，不允許合閘。例：線路電壓類型整定為 0，參于同期檢測的相別就為 A相，母線 A相電壓和線路電壓之間的相位角即為合閘角，在測控單元中可看到該角度的實際值 Vxm 。需要說明的是監(jiān)控后臺遙控時可選 擇檢同期、檢無壓或不檢方式，它的優(yōu)先級高于測控裝置上的相應(yīng)設(shè)置。當(dāng)參與判別的兩個電壓中線路電壓小于 30V或者母線電壓三相均小于 30V 時，判斷為無壓。如果設(shè)置的是 100V，且線路電壓類型為 0~2（ Ua、 Ub、 Uc）時，裝置會對測量到的 Ux除以√ 3再進行檢同期或檢無壓過程。 3． 測控裝置對線路電壓的 PTDX檢測，條件是開入 5為 1，即重新定義開入 5為線路 PTDX信號輸入，如果線路 PTDX報警，將閉鎖檢同期和檢無壓過程。查看同期復(fù)歸參數(shù)為 1 秒，擔(dān)心太短，整定 20秒后再試，仍然失敗。 查閱《 RCS9705C 同期判斷流程圖》，便能加深對檢同期過程的理解。 性能特征 RCS9705C 系列裝置采用整體式結(jié)構(gòu)，強弱電嚴(yán)格分開，全密封機箱設(shè)計，加上精心設(shè)計的抗干擾組件，使抗振能力，抗電磁干擾 能力強。 技術(shù)數(shù)據(jù) 1. 裝置基本參數(shù)及基本性能指標(biāo) 2. 環(huán)境條件 遵循標(biāo)準(zhǔn) GB/T137292021（ IDT IEC60255 6:1988） 正常工作溫度范圍 10℃ — +55℃ 極限工作溫度范圍 25℃ — +55℃ 貯存運輸溫度范圍 40℃ — +55℃ 相對濕度 5%— 95%，設(shè)備內(nèi)部不應(yīng)凝露，結(jié)冰 大氣壓力 70Kpa_— 106Kpa 3. 交流電流 額定頻率 50Hz177。 SOE 分辨率 ≤ 額定電壓 Vn 100/ 110/ 100V， 110V 線性范圍 106V 173V 連續(xù)過載 能力 120V 120V 10S 過載能力 200V 200V 額定電壓下的功耗 TV 系列新型電壓互感器 5. 直流電源輸入 額定電壓 Vn 110/125V DC 220/250V DC 輸入范圍 88— 144V DC 176— 288V DC 紋波 按 GB/T83761987（ IEC 6025511:1979， EQV） 最大為直流值的 12% 直流中斷 按 GB/T83761987 （ IEC 6025511:1979， EQV） 直流中斷 20Ms,不會導(dǎo)致裝置重啟 靜態(tài)功耗 動作時功耗 15W 25W 啟動時間 10s 6. 開關(guān)量輸入 額定電壓 110V 220V 動作電壓 77V 54V 返回電壓 121V 最大允許電壓 150V 300V 額定電流 耐壓水平 2KVac 2KVac 額定電壓 Vn 100/ 110/ 100V， 110V 線性范圍 106V 173V 連續(xù)過載 能力 160V 150V 10S 過載能力 200V 200V 額定電壓下的功耗 輸出形式 繼電器無源節(jié)點 （ DSP繼電器） 繼電器無源節(jié)點 （ ST 繼電器） 繼電器無源節(jié)點 （ DSP/S 接點并聯(lián)） （ 4） 主變壓器保護側(cè)控裝置配置 額定電壓 250Vac/dc 250Vac/dc 250Vac/dc 接通電流 5A 8A 13A 過載能力（ 1s） 30A 35A 35A 動作時間 5ms 10ms 5ms 接點抖動時間 1ms 1ms 1ms 斷弧能力（ L/R=40ms at250Vdc) 機械尺寸（寬 高深） （ 1/2)6U 機箱， 261mm 291mm 安裝尺寸 （寬 高） 嵌入式安裝（開關(guān)柜 /組屏） 開孔尺寸： 215mm 267mm, M5螺絲 顏色 銀灰 裝置質(zhì)量 約 4Kg 防護等級 IEC60529 前面板 IP5箱體側(cè)面 IP后面板 IP20 絕緣電阻 GB/（ IDT IEC602555:2021）用 500V 兆歐表 下述端口之間絕緣電阻不小于 100M◎，所有端口對地之間、電源及開人開出回路對交流電壓電流回路之間、電源 及開人回路對開出回路之間 耐壓 GB/（ IDT IEC602555:2021）在下述端口之間加 2KV 交流或 直流 1分鐘，泄漏電流小于 10mA,所以端口對地之間、電源及開人開出回路對交流電流電壓回路之間、電源及開入回路對開出回路之間，無擊穿和閃絡(luò) 沖擊電壓 GB/（ IDT IEC602555:2021）在下述端口之間加前沿時間為 177。 變壓器后備保護 (1)：三段式復(fù)壓閉鎖過流保護： 配有三段共九時限（每段