【正文】 際應用中存在的問題 ................................................................. 29 第六章 總結展望 ...................................................................................................................... 31 變電站綜合自動化系統(tǒng)在實際應用中存在的共性問題 .................................................. 31 變電站綜合自動化系統(tǒng)的展望 ........................................................................................ 31 致 謝 ................................................................................................................................... 32 參考文獻 ................................................................................................................................... 33 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 1 頁 第一章 變電站綜合自動化系統(tǒng)概況 隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，電力用戶對供電質(zhì)量的要求愈來愈高，加強電網(wǎng)建設和改造成為電力系統(tǒng)新的工作重點，而依靠科技的進步，采用先進的技術和現(xiàn)代化的管理手段是電網(wǎng)建設和改造的出發(fā)點，實現(xiàn)電網(wǎng)自動化則是重要手段。 依據(jù)大電網(wǎng)會議 工作組的分析，變電站自動化系統(tǒng)較為嚴格的定義為心 ： （ 1） 遠動功能（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)補償電容 器的綜合控制（ voc）。 隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術和通信技術的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的廣泛應用，變電站綜合自動化系統(tǒng)的技術水平也在不斷提高。此后，美國、英 國、法國、德國等一些發(fā)達國家也相繼在此領域內(nèi)取得不同程度的進展。 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。 1954年，我國從前蘇聯(lián)引進了 RTU技術，東北安裝了 16 套遙測／遙信裝置。我國經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段： (1) 傳統(tǒng)的變電站運行方式 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 3 頁 20 世紀 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)的單項自動化裝置組成，主要包括各種繼電保護裝置、自動重合閘、故障錄波裝置、變送器和遠動裝置、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一一對應地聯(lián)到上述各種自動化裝置。變電站二次設備均按傳統(tǒng)方式布置：控制屏實現(xiàn)站內(nèi)監(jiān)控，保護屏實現(xiàn)電力設備保護，遠動設備實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集。所有信號由 RTU集中采集，遙控、遙調(diào)指令通 過 RTU裝置硬接點輸出，由控制電纜引入控制回路，與數(shù)字保護不能交換信息，保護動作信號仍需通過繼電器接點采集。微機保護柜除保護部件外，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，傳送保護裝置的各種信息和參數(shù)，整定和顯示保護定值，投／停保護裝置。通信方式大多數(shù)通過rs232／ rs485 通信接口相連。 縱觀我國七、八十年代的變電站自動化發(fā)展狀況，可以看到，初期的變電站自動化，只是在常規(guī)二次設備配置的基礎上增加了計算機管理功能。只是在原有基礎上增加了以 微機為控制中心的就地功能。 E50 標準的實施應用，電能質(zhì)量監(jiān)測管理，一次設備的在線監(jiān)測，以及網(wǎng)絡安全技術，變電站綜合自動化將更多地融入當今流行的各種新觀念、新技術，其發(fā)展結果也使整個系統(tǒng)更加安全、高效、經(jīng)濟和可靠。 4． 以新建平煤八礦 35KV變電站為研究對象 5．分析研究變電站綜合自動化系統(tǒng) 存在的共性問題，并提出改進意見。高壓、超高壓變電站自動化系統(tǒng)的主要功能要求，概括起來有３個方面。變電站綜合自動化系統(tǒng)設計過程中，可靠性與系統(tǒng)總體設計及軟硬件結構和工藝關系密切，考慮軟硬件總體方案時，可靠性必須放在第一位。要求和自動化系統(tǒng)保持相對獨立，一般要求保證電磁兼容指標，設置專用電源回路（３５ｋＶ電壓等級以上），保護ＴＡ與測量ＴＡ分開，可遠方投退壓板和控制字，在線修改定值，帶簡短的事故采樣數(shù)據(jù)和動作記錄等。與監(jiān)控系統(tǒng)通訊，主動上傳故障信息、動作信息、動作值及自診斷信息，接受監(jiān)控系統(tǒng)命令上傳整定值及歷史事件，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊應采用標準規(guī)約。 2）模擬量采集 采樣各段母線電壓、各進出線回路的電流和功率值；電網(wǎng)頻率與相位等電量參數(shù)以及變壓器的瓦斯值、溫度、壓力等非電量參數(shù)。 （ 2）事件記錄及故障錄波 事件記錄包括保護動作序列記錄 soe（ seuenceofevents）開關跳合記錄，事件分辨率可根據(jù)不同電壓等級的要求確定，一般為 ，能存放 100 個以上的事件順序記錄。 （ 3）遠方整定保護定值 對各保護裝置，可在當?shù)鼗蜻h方設置一組或多組保護定值，并可在當?shù)鼗蜻h方顯示、切換整定值。為確保操作的準確可靠，操作步驟按“選擇一返送校核一執(zhí)行”來進行，并具備邏輯閉鎖功能，每次操作均有打印輸出。 4） CRT 屏幕操作閉鎖功能。若有事故發(fā)生，如開關變位等事故發(fā)生或數(shù)字量越限時則插入優(yōu)先發(fā)送，及時向調(diào)度中心報警。通信規(guī)約可以采用遠動標準規(guī)約或計算機通信規(guī)約，視調(diào)度中心的要求而定。 （ 8）人機聯(lián)系功能 當變電站有人值班時，人機聯(lián)系功能在當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺機上進行。 實施遠方控制和操作，包括保護裝置的投入和退出、斷路器以及隔離開關的操作、變壓器分接頭位置控制等。 （ 9）系統(tǒng)的自診斷檢測功能 系統(tǒng)的各裝置如保護裝置、數(shù)據(jù)采 集裝置、控制裝置等都具有自診斷功能，所有數(shù)據(jù)采集、控制、保護等主要單元模塊故障，應能自診斷出故障部位；具有失電保護、失電自檢、自復位至原運行狀態(tài)的能力。 （ 10）對時系統(tǒng) 對時要求是變電站自動化系統(tǒng)的最基本要求。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 12 頁 變電站綜合自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構 變電站自動化系統(tǒng)的組成可分為２個層次，即間隔級和變電站級，也稱間隔層和站控層。通過通用的硬件和軟件采集各功能需要的數(shù)據(jù)和狀態(tài)量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 目前，國內(nèi)外變電站綜合自動化系統(tǒng)大體可分為三種結構：集中式、分布式以及分散（層）分布式。此類結構對監(jiān)控主機的性能要求較高，且系統(tǒng)處理能力有限，開發(fā)手段少，系統(tǒng)在開放性、擴展性和可維護性等方面較差，抗干擾能力不強。安裝方式有集中組屏和分層組屏兩種方 式，較適合于中低壓變電站。９。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 15 頁 第三章變電站綜合自動化的通信 通信的相關介紹 通信是變電站綜合自動化系統(tǒng)中十分重要的基礎功能。通過通信控制單元的控制和協(xié)調(diào)，使得各保護測控單元、其他智能化電子設備 IED可實時、有序、可靠地與變電站計算機系統(tǒng)、電網(wǎng)自動化系統(tǒng)交換 信息，傳遞變電站各種運行數(shù)據(jù)、設備狀態(tài)、保護動作情況，接收各種控制命令，完成變電站計算機系統(tǒng)和電網(wǎng)自動化系統(tǒng)所要求的各種操作和控制。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設備，簡化了變電站二次接線。它的出現(xiàn)為變電站的小型化、智能化、擴大控制范圍及變電站安全可靠、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟 運行提供了現(xiàn)代化手段和基礎保證。 以太網(wǎng)：雙絞線以太網(wǎng)、光纖以太網(wǎng)、同軸電纜以太網(wǎng) 等 。 圖 32 典型綜合自動化系統(tǒng)結構 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 18 頁 操作員站 工程師站 交換機 1 交換機 2 A 網(wǎng) 操作員站 工程師站 交換機 1 交換機 2 A 網(wǎng) B 網(wǎng) 首先應該明確，變電站站控層的后臺機、繼保工程師站等計算機所構成的是一個小型的局域網(wǎng) ， 把多臺小型、微型計算機以及外圍設備用通信線路互連起來，并按照網(wǎng)絡通信協(xié)議實現(xiàn)通信的系統(tǒng)。即是由以太網(wǎng)構成的局域網(wǎng)。 （ a）單網(wǎng)結構 （ b）雙網(wǎng)結構 間隔層的網(wǎng)絡主 要完成對各電氣單元之間的實時數(shù)據(jù)采集、處理、控制量的輸出等功能 。 2) 現(xiàn)場總線方式 現(xiàn)場總線是應用在生產(chǎn)現(xiàn)場，在微機化測量控制設備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡。通信規(guī)約就是計算機通信的語言。這些，在通信之前必須雙方約定 。 ： 101 規(guī)約、 104 規(guī)約、 CDT 規(guī)約、 SCI1801 規(guī)約、 μ4F規(guī)約。變電站的數(shù)據(jù)采集有兩種： 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 20 頁 1)變電站原始數(shù)據(jù)采集。比如電流的大小不可能由 10A 突變到 100A，需要有一個連續(xù)變化的過程。 (3)電能量：反映的是累計變化的量，物理上對應的是電度量等。 變電站的數(shù)據(jù)模擬量、開關 量和電能量 (1)模擬量的采集。交流采樣，即來自 PT、 CT 的電壓、電流信號不經(jīng)過變送器，直接接入數(shù)據(jù)采集單元。變電站的開關量有：斷路器的狀態(tài)、隔離開關狀態(tài)、有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置、同期檢測狀態(tài)、繼電保護動作信號、運行告警信號等，這些信號都以開關量的形式，通過光電隔離電路輸入至計算機。 ① 電能脈沖計量法。 安全監(jiān)視功能 監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中，對采集的電流、電壓、主變壓器溫度、頻率等量，要不斷進行越限監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信號，同時記錄和顯示越限時間和越限值，另外還要監(jiān)視保護裝置是否失電，自動控制裝置工作是否正常等。 RCS9000 計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過測控裝置、微機保護以及變電站內(nèi)其它微機化設備（ IED）采集和處理變電站運行的各種數(shù)據(jù)，對變電站運行參數(shù)自動監(jiān)視，按照運行人員的控制命令和預先設定的控制條件對變電站進行控制，為變電站運行維護人員提供變 電站運行監(jiān)視所需的各種功能，減輕運行維護人員的勞動強度，提高變電站運行的穩(wěn)定性和可靠性。 2）有利于全系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行和故障處理，提高運行的可靠性、經(jīng)濟性，進一步保證供電質(zhì)量。 通信指標 1）通訊速率 CAN 網(wǎng)接口，波特率范圍 5k～ 1mBPS． RS23 RS485 和 RS422 串口，波特率范圍 3P 以太網(wǎng)，傳輸速率為 10/100Mbs。 繼電器回路工作電壓： +24V，允許偏差：177。 頻率滑差定值誤差：≤177。 5％ 方向元件邊界條件： 角度下邊界誤差：≤ +10。 系統(tǒng)實施方案 根據(jù)本站工程實際情況并遵循設備選型原則，本站選用了深圳南瑞科技有限公司的ISA300 變電站綜合自動化裝置心。 表 12 電容器柜參數(shù)表 型號 品牌 山東電氣 結構形式 并聯(lián)自愈式低壓電力電容器 容 量 允差 0~+10% 額定電壓 額 定 容量 15kva 相數(shù) 三相 損 耗 正切值 無勵磁調(diào)壓 聯(lián)接組 低于 耐電壓 極間 倍額定電壓 10 秒。綜自系統(tǒng)設備配置如表 41 所列。 激勵量≥ 倍定值時，瞬時動作段動作時間：≤ 35ms 延時動作段動作時間離散誤差：≤ 30ms 各保護段返回時間：≤ 25ms 遙測量計量等級 電流、電壓、頻率： 級 其他： 級 遙信量分辨率：小于 1ms 信號輸入方式：無源接點 輸出接點容量：裝置出口和信號接點單接點最大允許接通功率不小于 150W 或 1250VA 絕緣試驗： 裝置絕緣耐壓、耐濕熱、抗振動、抗沖擊、抗碰撞性能符合國 際 GB／ T72620xx 的有關標