【正文】 息。 論文通過對變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程以及發(fā)展趨勢的介紹，論述了變電站綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)越性，針對變電站綜合自動化系統(tǒng)的四種結構形式，即集中式，分布集中式，集中和分散式以及分散式進行了比較和分析。 小結 本章通過對變電站二次設備的配置要求，以及變電站各種保護裝置功能。(8) ： 采用大屏幕液晶顯示。(3) ： 主要芯片采用表面貼裝技術(4) ： 裝置電氣隔離和屏蔽按國際標準電磁兼容設計。(3) ： 一個可選的以太網接口。(2) ： 遙信功能：共有15路開入量，可采集2路脈沖電度。 測控及自檢功能的配置A：自診斷及故障記錄功能當CPU自檢到硬件故障（定值RAM故障，內部RAM故障，外部RAM故障，ROM校驗出錯，EPROM定值出錯，采樣異常等）時，故障告警燈亮，告警繼電器觸點閉合，并閉鎖保護，同時信息遠傳。經消弧線圈接地系統(tǒng)： 零序電壓啟動，零序電流的五次偕波的方向和大小判別接地線路。(2)：三相二次重合閘啟動方式：保護啟動重合閘以及開關位置不對應啟動重合閘。三相電壓和大于8V，最大線電壓小于16V，判斷為二相PT斷線。 (4) ：充電保護：設有一段充電相過流保護和一段充電零序過電流保護，可選擇投退。 恢復正常后，告警自動消失。當差流超過定值時，保護系統(tǒng)動作。(8)：橋差電流保護： 三相橋差電流保護為反應橋式接線電容器內部短路而設置。(7)：橋差電壓保護： 三相橋差電壓保護為反映橋式接線電容器組中電容器內部短路而設置。當同相的兩電容器組C1和C2中發(fā)生多臺電容器故障時，即C1的電抗不等于C2的電抗，此時流過C1和C2的電流不相等，因此流過不平衡電流Iund，而當IunbIset時保護系統(tǒng)動作。為防止電容器未投時誤發(fā)信號或保護動作后裝置不復歸，過電壓保護中加有斷路器位置判斷(3) ：欠電壓保護： 如果母線失去電源而造成失壓，當母線電壓恢復時，可能因電容器組未放完電而使電容器承受過電壓，為此設置低電壓保護，發(fā)現(xiàn)母線電壓低于定值后帶延時，切除電容器組。三段相間電流保護可以反映的故障類型有：電容器組引接母線，電流互感器，放電線圈電壓互感器，串聯(lián)電抗器等回路發(fā)生相間短路。三相電壓和大于8V， 最大線電壓小于16V，判為二相PT斷線。閉鎖有載調壓可選擇常開或常閉觸點。作為變壓器中性點接地運行方式下的接地保護，每段都可以獨立投退。(2): 三段式零壓閉鎖零序過流保護： 配有三段共九時限（每段三時限 ）的 零壓閉鎖零序過流保護，作為變壓器中性點接地運行方式下的接地保護。通過定植的整定，每段過流保護可以選擇是否經過復壓元件閉鎖，是否經過方向元件閉鎖以及方向元件的設定。REF542plus具有保護，測量，控制，監(jiān)測的功能。 小結本節(jié)介紹了綜合自動化系統(tǒng)的通信網絡發(fā)展，對不同網絡通信總線進行了比較。提供了豐富的外圍接口，具有安裝維護方便，繞射能力強，組網結構靈活，大范圍覆蓋等特點(2): 一點多址微波通信技術：具有傳輸距離長（站內50KM），容量大，配置靈活等特點。(4)：系統(tǒng)結構的高度分散性。傳輸介質主要是雙絞線。 長距離光傳輸模塊是內置與交換機或路由器的光設備。(2) : 光調制解調器。缺點是強度不如金屬線，連接比較困難，分路和耦合不方便，彎曲半徑不易太小。(4) ： 輸入和輸出間電隔離，不怕電磁干擾。 光纖通信技術 光纖通信優(yōu)點光纖通信是以光波做為信息載體，以光導纖維作為傳輸介質的先進通信手段。但這在變電站中也是不可行的，所以采用一個好的通信協(xié)議就能達到事辦功倍的效果。在變電站控制系統(tǒng)中，CPU采集控制單元不僅要采集各類信號（開關位置，保護信號，有功，無功，電壓，電流，功率因數(shù)，電量等），還要對各單元的開關進行控制和完成邏輯判斷等功能，這占用了很多CPU負荷以及內存空間等資源。再者國內產品在工程組織，現(xiàn)場調試，售后服務等方面比國外產品更具有優(yōu)勢。國內的生產廠家主要有南京自動化研究所，北京自動化研究所，以及珠海的拓普公司，煙臺的東方電子，許昌繼電器廠等公司。方案三中的CANBUS總線網絡也同樣設有優(yōu)先級傳輸，而且CANBUS網絡中的帶寬，負荷率，通信效率等也完全可以滿足變電站綜合自動化系統(tǒng)實時性要求。在方案2中，內部間隔的LONWORKS網絡節(jié)點數(shù)一般不超過10個，所以在這種情況下內部間隔的網絡傳輸實時性是有保證的。首先分析間隔內部LONWORKS網絡的實時性?，F(xiàn)場級CAN網絡用于實現(xiàn)通信管理機和監(jiān)控保護單元之間的信息傳送。具體的方式如下圖所示 變電站綜合自動化系統(tǒng)中通信管理機的主要任務是實現(xiàn)變電站內部的變電站子層和單元子層之間的通信。(4)：易于廣域網相連。(3)：與PC機接口。于是LONWORKS的網絡負載極低，即使在各臺保護同時動作的情況下，通信效率仍很高。其中Neuron芯片作為CPU的通信處理器完成了LONWORKS網絡的通信任務，利用它可和保護裝置通信。最低層的各種設備保護可不做任何改動，保持了向下的兼容性。將站內通信網絡分為兩層。通信介質為屏蔽雙絞線或光纖。 LONWORKS現(xiàn)場總線網方案：如圖所示，變電站內部有兩個LONWORKS網絡，分別為監(jiān)控網和錄波網。LONWORKS總線性能較強，但系統(tǒng)復雜，造價較高。(9)：CANBUS節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉總線的功能，切斷它和總線的聯(lián)系，以使總線的其操作不受影響。(4)：CANBUS可以點對點，一點對多點全局廣播幾種方式傳送接收數(shù)據。CANBUS通信設備本身又具有較低的造價，從而它的應用范圍很廣，特別是在電氣自動化領域。應用處理器完成用戶現(xiàn)場控制應用。(6)：，此時的有效距離為130m(7)：Lonworks技術的一個測控網絡的節(jié)點數(shù)可達32000個。(3)：互操作性。LONWORKS總線的技術特性有以下9點：(1): 開放性。采用RS422標準通信時位率可達到10Mbit/s。 RS232，RS422 和RS485總線：RS232串口通信標準是美國電子工業(yè)協(xié)會于1969年公布的，該標準定義了數(shù)據終端設備和數(shù)據通信設備之間按位串行傳輸?shù)慕涌谕ㄐ?。介紹了綜合自動化系統(tǒng)的硬件結構以及主要的配置，為下一章的通信協(xié)議做好了鋪墊。使用“一對N”方式實現(xiàn)時，一套裝置負責多條線路或變壓器的測量，保護和控制。工控機總線接口簡單，模塊化程度高，容易結合，使用維護方便，系統(tǒng)功能容易擴展。許多廠家得宜于線路微機保護的成功開發(fā)和應用中的成功經驗，推出了許多與微機線路保護硬件結構相似的單片機型微機元件保護。廣泛的使用多CPU微機保護裝置中，距離保護三段和零序保護三段，都具有遠后備的功能。保護輸入和輸出通道不采用冗余技術，而只是在信號處理器部分采用。監(jiān)控CPU主要負責人機接口，保護定值管理。(3) 微機保護硬件的一般結構：微機保護的硬件類型分為三種：高壓線路微機保護，微機元件繼點保護，低壓線路的微機保護.① 高壓線路微機保護：目前我國的高壓線路微機保護裝置的原理，性能，主要指標以及制造工藝方面以達到了國際先進水平，微機保護的動作正確率也已經超過了常規(guī)保護。保護裝置使用公控機時，通常采用工控機智能同步數(shù)據采集模板完成采樣，再將采樣數(shù)據通過雙口RAM，F(xiàn)IFO等方式傳送給主CPU進行處理，因此并不占用主CPU的處理時間。以ANN為代表的人工智能技術和小波分析理論，以及行波保護，暫態(tài)保護等概念逐步引入繼電保護領域，對采樣速度提出了更高的要求。這種數(shù)據采集系統(tǒng)使用的芯片比較多，電路復雜，抗干擾能力差，因此，在其改進型產品中使用了電壓頻率轉換原理的計數(shù)式數(shù)據采集系統(tǒng)。每個通道各有一個采樣保持器，其采樣脈沖輸入端并聯(lián)后聯(lián)到CPU插件上的定時器輸出端，以實現(xiàn)對各通道的同時采樣。將數(shù)字信號處理器應用于微機繼電保護，極大的縮短了數(shù)字濾波。數(shù)字信號處理器DSP：它與目前通用的CPU不同，是一種為了達到快速運算而具有特殊結構的微處理器。其高效豐富的指定系統(tǒng)使得編程及其應用即靈活又簡潔。而且某些保護算法需要使用乘法，除法或是開平方運算，而早期的片內資源有限，實際應用時常常需要對其功能進行補充和外部擴展。再現(xiàn)階段，在一些微機繼電保護裝置中，個別產品也采用了性能更好，功能更強大的工業(yè)控制計算機。滿足在強電場，高頻影響和諧波沖擊等環(huán)境下可靠工作，并能防止雷電沖擊。(2): 軟硬件模塊化，方便維護和擴展。不同功能的硬件之間只能有信息交換，不應有電的直接聯(lián)系。 (3)微機臺式：在主控室前部設微機臺，無模擬憑，無控制臺。在控制臺對面設保護柜，變送器柜，監(jiān)控柜，電度表柜和交直流電源柜等設備。4：母線保護：包括完全電流差動母線保護和電流比相式 變電站綜合自動化系統(tǒng)的硬件配置 綜合自動化系統(tǒng)變電站主控室的結構分為三類：(1) 模擬屏式：在主控室模擬屏前設微機臺，臺內裝微機及UPS電源，臺上放主機顯示器CRT，鍵盤和打印機。(2): 變壓器保護： 包括差電流速斷保護，帶二次諧波制動的比例差動保護。(3) : 具備實時自檢功能。 保護： 微機保護不僅有較高的可靠性和靈敏性，而且使用方便。電容器。運行人員按照提示，用人工檢除方法跳開開關自動重合，驗證主機的判斷。(2) ：接地選相：對于中性點不接地系統(tǒng)，當電網出現(xiàn)單相接地故障時利用零序電壓，零序電流增量以及壓降可判斷接地線路及相別，也可以利用功率方向等其它方法來判別。保護柜操作可通過保護機鍵盤或柜上按扭實現(xiàn)。所有操作的可靠性在軟硬件設計中都應符合雙重化原則。(2) 開關量：變電站內需要監(jiān)測的各種開關量，包括各個開關，刀閘，變壓器分接頭，繼電保護動作信息，開關機構運行狀態(tài)，交直流電源運行狀態(tài)，各微機運行狀態(tài)等。 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能主要包括監(jiān)測，監(jiān)控，遠傳，保護四部分。這種結構方式介于集中式和分散式之間。變電站層設現(xiàn)場總線或局域網，供各主機之間和監(jiān)控主機和單元層之間交換信息。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。缺點是運行時仍不是很穩(wěn)定。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。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。下來介紹了國內外變電站綜合自動化的發(fā)展過程和巨大的前景應用。雖然變電站綜合自動化技術在80年代后才被開發(fā)應用。 變電站實現(xiàn)綜合自動化的優(yōu)越性（1）：提高供電質量，提高電壓合格率（2）：提高變電站的安全，可靠運行水平。此類系統(tǒng)的出現(xiàn)是由于當時國內電力系統(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。五大類產品的不斷發(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。隨著微處理器技術、計算機網絡技術、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。光電式電流電壓互感器的應用，必將給數(shù)據采集控制系統(tǒng)帶來全新的模式。(5) 全站數(shù)據標準化 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。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，設備調試簡單。(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。 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。（4）：可靠性提高。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。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。它為調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，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。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。變電站的綜合自動化，是將變電站的二次設備經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，以及調度通信等綜合性的自動化功能。變電站綜合自動化系統(tǒng)是在計算機技術和網絡通信技術的基礎上發(fā)展起來的。體現(xiàn)在硬件比較通用，制造容易統(tǒng)一標準。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?？煽啃院头€(wěn)定性要求很高。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。(4) 就地通訊網絡協(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絡組成一個統(tǒng)一的，互相協(xié)調工作的整體。高技術的智能化開關。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。Gyr公司等國際著名大型電氣設備制造公司都開發(fā)和