【正文】 際應(yīng)用中存在的問題 ................................................................. 29 第六章 總結(jié)展望 ...................................................................................................................... 31 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的共性問題 .................................................. 31 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的展望 ........................................................................................ 31 致 謝 ................................................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................... 33 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 說 明 書 第 1 頁 第一章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概況 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，電力用戶對(duì)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(dòng)化則是重要手段。 依據(jù)大電網(wǎng)會(huì)議 工作組的分析，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)較為嚴(yán)格的定義為心 ： （ 1） 遠(yuǎn)動(dòng)功能（四遙功能） ； （ 2） 自動(dòng)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）。 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(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)水平也在不斷提高。此后，美國(guó)、英 國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家也相繼在此領(lǐng)域內(nèi)取得不同程度的進(jìn)展。 1985 年，德國(guó)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(dòng)化系統(tǒng) LSA678。 1954年，我國(guó)從前蘇聯(lián)引進(jìn)了 RTU技術(shù)，東北安裝了 16 套遙測(cè)／遙信裝置。我國(guó)經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段： (1) 傳統(tǒng)的變電站運(yùn)行方式 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 說 明 書 第 3 頁 20 世紀(jì) 80 年代早期，傳統(tǒng)的變電站自動(dòng) 化系統(tǒng)是由許多安裝在控制室內(nèi)的單項(xiàng)自動(dòng)化裝置組成，主要包括各種繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)重合閘、故障錄波裝置、變送器和遠(yuǎn)動(dòng)裝置、模擬盤和各類儀表，還需大量電纜將現(xiàn)場(chǎng)分合閘線圈以及位置信號(hào)觸點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)地聯(lián)到上述各種自動(dòng)化裝置。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(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。所有信號(hào)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(dòng)作信號(hào)仍需通過繼電器接點(diǎn)采集。微機(jī)保護(hù)柜除保護(hù)部件外，每個(gè)柜有一個(gè)管理單元，其串行口和變電站自動(dòng)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。通信方式大多數(shù)通過rs232／ rs485 通信接口相連。 縱觀我國(guó)七、八十年代的變電站自動(dòng)化發(fā)展?fàn)顩r，可以看到，初期的變電站自動(dòng)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。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。 E50 標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施應(yīng)用，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理，一次設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)，以及網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，變電站綜合自動(dòng)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(gè)系統(tǒng)更加安全、高效、經(jīng)濟(jì)和可靠。 4． 以新建平煤八礦 35KV變電站為研究對(duì)象 5．分析研究變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 存在的共性問題，并提出改進(jìn)意見。高壓、超高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能要求，概括起來有３個(gè)方面。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，可靠性與系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及軟硬件結(jié)構(gòu)和工藝關(guān)系密切，考慮軟硬件總體方案時(shí)，可靠性必須放在第一位。要求和自動(dòng)化系統(tǒng)保持相對(duì)獨(dú)立，一般要求保證電磁兼容指標(biāo)，設(shè)置專用電源回路（３５ｋＶ電壓等級(jí)以上），保護(hù)ＴＡ與測(cè)量ＴＡ分開，可遠(yuǎn)方投退壓板和控制字，在線修改定值，帶簡(jiǎn)短的事故采樣數(shù)據(jù)和動(dòng)作記錄等。與監(jiān)控系統(tǒng)通訊，主動(dòng)上傳故障信息、動(dòng)作信息、動(dòng)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(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。 2）模擬量采集 采樣各段母線電壓、各進(jìn)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(hù)動(dòng)作序列記錄 soe（ seuenceofevents）開關(guān)跳合記錄，事件分辨率可根據(jù)不同電壓等級(jí)的要求確定，一般為 ，能存放 100 個(gè)以上的事件順序記錄。 （ 3）遠(yuǎn)方整定保護(hù)定值 對(duì)各保護(hù)裝置，可在當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)方設(shè)置一組或多組保護(hù)定值，并可在當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)方顯示、切換整定值。為確保操作的準(zhǔn)確可靠，操作步驟按“選擇一返送校核一執(zhí)行”來進(jìn)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(guān)變位等事故發(fā)生或數(shù)字量越限時(shí)則插入優(yōu)先發(fā)送，及時(shí)向調(diào)度中心報(bào)警。通信規(guī)約可以采用遠(yuǎn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約或計(jì)算機(jī)通信規(guī)約，視調(diào)度中心的要求而定。 （ 8）人機(jī)聯(lián)系功能 當(dāng)變電站有人值班時(shí)，人機(jī)聯(lián)系功能在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)上進(jìn)行。 實(shí)施遠(yuǎn)方控制和操作，包括保護(hù)裝置的投入和退出、斷路器以及隔離開關(guān)的操作、變壓器分接頭位置控制等。 （ 9）系統(tǒng)的自診斷檢測(cè)功能 系統(tǒng)的各裝置如保護(hù)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(hù)等主要單元模塊故障，應(yīng)能自診斷出故障部位；具有失電保護(hù)、失電自檢、自復(fù)位至原運(yùn)行狀態(tài)的能力。 （ 10）對(duì)時(shí)系統(tǒng) 對(duì)時(shí)要求是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的最基本要求。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 說 明 書 第 12 頁 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的組成可分為２個(gè)層次，即間隔級(jí)和變電站級(jí)，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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 目前，國(guó)內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)大體可分為三種結(jié)構(gòu)：集中式、分布式以及分散（層）分布式。此類結(jié)構(gòu)對(duì)監(jiān)控主機(jī)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(kuò)展性和可維護(hù)性等方面較差，抗干擾能力不強(qiáng)。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(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 說 明 書 第 15 頁 第三章變電站綜合自動(dòng)化的通信 通信的相關(guān)介紹 通信是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中十分重要的基礎(chǔ)功能。通過通信控制單元的控制和協(xié)調(diào)，使得各保護(hù)測(cè)控單元、其他智能化電子設(shè)備 IED可實(shí)時(shí)、有序、可靠地與變電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)交換 信息，傳遞變電站各種運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作情況，接收各種控制命令，完成變電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)所要求的各種操作和控制。變電站綜合自動(dòng)化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡(jiǎn)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(kuò)大控制范圍及變電站安全可靠、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì) 運(yùn)行提供了現(xiàn)代化手段和基礎(chǔ)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(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 說 明 書 第 18 頁 操作員站 工程師站 交換機(jī) 1 交換機(jī) 2 A 網(wǎng) 操作員站 工程師站 交換機(jī) 1 交換機(jī) 2 A 網(wǎng) B 網(wǎng) 首先應(yīng)該明確，變電站站控層的后臺(tái)機(jī)、繼保工程師站等計(jì)算機(jī)所構(gòu)成的是一個(gè)小型的局域網(wǎng) ， 把多臺(tái)小型、微型計(jì)算機(jī)以及外圍設(shè)備用通信線路互連起來，并按照網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信的系統(tǒng)。即是由以太網(wǎng)構(gòu)成的局域網(wǎng)。 （ a）單網(wǎng)結(jié)構(gòu) （ b）雙網(wǎng)結(jié)構(gòu) 間隔層的網(wǎng)絡(luò)主 要完成對(duì)各電氣單元之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理、控制量的輸出等功能 。 2) 現(xiàn)場(chǎng)總線方式 現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。通信規(guī)約就是計(jì)算機(jī)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(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 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(gè)連續(xù)變化的過程。 (3)電能量：反映的是累計(jì)變化的量，物理上對(duì)應(yīng)的是電度量等。 變電站的數(shù)據(jù)模擬量、開關(guān) 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(hào)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(guān)量有：斷路器的狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置、同期檢測(cè)狀態(tài)、繼電保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、運(yùn)行告警信號(hào)等，這些信號(hào)都以開關(guān)量的形式，通過光電隔離電路輸入至計(jì)算機(jī)。 ① 電能脈沖計(jì)量法。 安全監(jiān)視功能 監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，對(duì)采集的電流、電壓、主變壓器溫度、頻率等量，要不斷進(jìn)行越限監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信號(hào)，同時(shí)記錄和顯示越限時(shí)間和越限值，另外還要監(jiān)視保護(hù)裝置是否失電，自動(dòng)控制裝置工作是否正常等。 RCS9000 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過測(cè)控裝置、微機(jī)保護(hù)以及變電站內(nèi)其它微機(jī)化設(shè)備（ IED）采集和處理變電站運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)，對(duì)變電站運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)監(jiān)視，按照運(yùn)行人員的控制命令和預(yù)先設(shè)定的控制條件對(duì)變電站進(jìn)行控制，為變電站運(yùn)行維護(hù)人員提供變 電站運(yùn)行監(jiān)視所需的各種功能，減輕運(yùn)行維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高變電站運(yùn)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(yùn)行和故障處理，提高運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)一步保證供電質(zhì)量。 通信指標(biāo) 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(shí)施方案 根據(jù)本站工程實(shí)際情況并遵循設(shè)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(dòng)化裝置心。 表 12 電容器柜參數(shù)表 型號(hào) 品牌 山東電氣 結(jié)構(gòu)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(lì)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(shè)備配置如表 41 所列。 激勵(lì)量≥ 倍定值時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作段動(dòng)作時(shí)間：≤ 35ms 延時(shí)動(dòng)作段動(dòng)作時(shí)間離散誤差：≤ 30ms 各保護(hù)段返回時(shí)間：≤ 25ms 遙測(cè)量計(jì)量等級(jí) 電流、電壓、頻率： 級(jí) 其他： 級(jí) 遙信量分辨率：小于 1ms 信號(hào)輸入方式：無源接點(diǎn) 輸出接點(diǎn)容量：裝置出口和信號(hào)接點(diǎn)單接點(diǎn)最大允許接通功率不小于 150W 或 1250VA 絕緣試驗(yàn)： 裝置絕緣耐壓、耐濕熱、抗振動(dòng)、抗沖擊、抗碰撞性能符合國(guó) 際 GB／ T72620xx 的有關(guān)標(biāo)