【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(jié)構(gòu)形式，即集中式，分布集中式，集中和分散式以及分散式進(jìn)行了比較和分析。 小結(jié) 本章通過對變電站二次設(shè)備的配置要求，以及變電站各種保護(hù)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(shù)(4) ： 裝置電氣隔離和屏蔽按國際標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容設(shè)計。(3) ： 一個可選的以太網(wǎng)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(dāng)CPU自檢到硬件故障（定值RAM故障，內(nèi)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(hù)，同時信息遠(yuǎn)傳。經(jīng)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(hù)啟動重合閘以及開關(guān)位置不對應(yīng)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(hù)：設(shè)有一段充電相過流保護(hù)和一段充電零序過電流保護(hù)，可選擇投退。 恢復(fù)正常后，告警自動消失。當(dāng)差流超過定值時，保護(hù)系統(tǒng)動作。(8)：橋差電流保護(hù)： 三相橋差電流保護(hù)為反應(yīng)橋式接線電容器內(nèi)部短路而設(shè)置。(7)：橋差電壓保護(hù)： 三相橋差電壓保護(hù)為反映橋式接線電容器組中電容器內(nèi)部短路而設(shè)置。當(dāng)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(dāng)IunbIset時保護(hù)系統(tǒng)動作。為防止電容器未投時誤發(fā)信號或保護(hù)動作后裝置不復(fù)歸，過電壓保護(hù)中加有斷路器位置判斷(3) ：欠電壓保護(hù)： 如果母線失去電源而造成失壓，當(dāng)母線電壓恢復(fù)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(shè)置低電壓保護(hù)，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(hù)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(diào)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(hù)，每段都可以獨立投退。(2): 三段式零壓閉鎖零序過流保護(hù)： 配有三段共九時限（每段三時限 ）的 零壓閉鎖零序過流保護(hù)，作為變壓器中性點接地運行方式下的接地保護(hù)。通過定植的整定，每段過流保護(hù)可以選擇是否經(jīng)過復(fù)壓元件閉鎖，是否經(jīng)過方向元件閉鎖以及方向元件的設(shè)定。REF542plus具有保護(hù)，測量，控制，監(jiān)測的功能。 小結(jié)本節(jié)介紹了綜合自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，對不同網(wǎng)絡(luò)通信總線進(jìn)行了比較。提供了豐富的外圍接口，具有安裝維護(hù)方便，繞射能力強(qiáng)，組網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活，大范圍覆蓋等特點(2): 一點多址微波通信技術(shù)：具有傳輸距離長（站內(nèi)50KM），容量大，配置靈活等特點。(4)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性。傳輸介質(zhì)主要是雙絞線。 長距離光傳輸模塊是內(nèi)置與交換機(jī)或路由器的光設(shè)備。(2) : 光調(diào)制解調(diào)器。缺點是強(qiáng)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(shù) 光纖通信優(yōu)點光纖通信是以光波做為信息載體，以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)的先進(jìn)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(dá)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(guān)位置，保護(hù)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(guān)進(jìn)行控制和完成邏輯判斷等功能，這占用了很多CPU負(fù)荷以及內(nèi)存空間等資源。再者國內(nèi)產(chǎn)品在工程組織，現(xiàn)場調(diào)試，售后服務(wù)等方面比國外產(chǎn)品更具有優(yōu)勢。國內(nèi)的生產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)也同樣設(shè)有優(yōu)先級傳輸，而且CANBUS網(wǎng)絡(luò)中的帶寬，負(fù)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(nèi)部間隔的LONWORKS網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)一般不超過10個，所以在這種情況下內(nèi)部間隔的網(wǎng)絡(luò)傳輸實時性是有保證的。首先分析間隔內(nèi)部LONWORKS網(wǎng)絡(luò)的實時性?，F(xiàn)場級CAN網(wǎng)絡(luò)用于實現(xiàn)通信管理機(jī)和監(jiān)控保護(hù)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(jī)的主要任務(wù)是實現(xiàn)變電站內(nèi)部的變電站子層和單元子層之間的通信。(4)：易于廣域網(wǎng)相連。(3)：與PC機(jī)接口。于是LONWORKS的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載極低，即使在各臺保護(hù)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(wǎng)絡(luò)的通信任務(wù)，利用它可和保護(hù)裝置通信。最低層的各種設(shè)備保護(hù)可不做任何改動，保持了向下的兼容性。將站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)分為兩層。通信介質(zhì)為屏蔽雙絞線或光纖。 LONWORKS現(xiàn)場總線網(wǎng)方案：如圖所示，變電站內(nèi)部有兩個LONWORKS網(wǎng)絡(luò)，分別為監(jiān)控網(wǎng)和錄波網(wǎng)。LONWORKS總線性能較強(qiáng)，但系統(tǒng)復(fù)雜，造價較高。(9)：CANBUS節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)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(jù)。CANBUS通信設(shè)備本身又具有較低的造價，從而它的應(yīng)用范圍很廣，特別是在電氣自動化領(lǐng)域。應(yīng)用處理器完成用戶現(xiàn)場控制應(yīng)用。(6)：，此時的有效距離為130m(7)：Lonworks技術(shù)的一個測控網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)可達(dá)32000個。(3)：互操作性。LONWORKS總線的技術(shù)特性有以下9點：(1): 開放性。采用RS422標(biāo)準(zhǔn)通信時位率可達(dá)到10Mbit/s。 RS232，RS422 和RS485總線：RS232串口通信標(biāo)準(zhǔn)是美國電子工業(yè)協(xié)會于1969年公布的，該標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)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(jié)構(gòu)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(fù)責(zé)多條線路或變壓器的測量，保護(hù)和控制。工控機(jī)總線接口簡單，模塊化程度高，容易結(jié)合，使用維護(hù)方便，系統(tǒng)功能容易擴(kuò)展。許多廠家得宜于線路微機(jī)保護(hù)的成功開發(fā)和應(yīng)用中的成功經(jīng)驗，推出了許多與微機(jī)線路保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)相似的單片機(jī)型微機(jī)元件保護(hù)。廣泛的使用多CPU微機(jī)保護(hù)裝置中，距離保護(hù)三段和零序保護(hù)三段，都具有遠(yuǎn)后備的功能。保護(hù)輸入和輸出通道不采用冗余技術(shù)，而只是在信號處理器部分采用。監(jiān)控CPU主要負(fù)責(zé)人機(jī)接口，保護(hù)定值管理。(3) 微機(jī)保護(hù)硬件的一般結(jié)構(gòu)：微機(jī)保護(hù)的硬件類型分為三種：高壓線路微機(jī)保護(hù)，微機(jī)元件繼點保護(hù)，低壓線路的微機(jī)保護(hù).① 高壓線路微機(jī)保護(hù)：目前我國的高壓線路微機(jī)保護(hù)裝置的原理，性能，主要指標(biāo)以及制造工藝方面以達(dá)到了國際先進(jìn)水平，微機(jī)保護(hù)的動作正確率也已經(jīng)超過了常規(guī)保護(hù)。保護(hù)裝置使用公控機(jī)時，通常采用工控機(jī)智能同步數(shù)據(jù)采集模板完成采樣，再將采樣數(shù)據(jù)通過雙口RAM，F(xiàn)IFO等方式傳送給主CPU進(jìn)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(shù)和小波分析理論，以及行波保護(hù)，暫態(tài)保護(hù)等概念逐步引入繼電保護(hù)領(lǐng)域，對采樣速度提出了更高的要求。這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用的芯片比較多，電路復(fù)雜，抗干擾能力差，因此，在其改進(jìn)型產(chǎn)品中使用了電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的計數(shù)式數(shù)據(jù)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(yīng)用于微機(jī)繼電保護(hù)，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(dá)到快速運算而具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。其高效豐富的指定系統(tǒng)使得編程及其應(yīng)用即靈活又簡潔。而且某些保護(hù)算法需要使用乘法，除法或是開平方運算，而早期的片內(nèi)資源有限，實際應(yīng)用時常常需要對其功能進(jìn)行補(bǔ)充和外部擴(kuò)展。再現(xiàn)階段，在一些微機(jī)繼電保護(hù)裝置中，個別產(chǎn)品也采用了性能更好，功能更強(qiáng)大的工業(yè)控制計算機(jī)。滿足在強(qiáng)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(hù)和擴(kuò)展。不同功能的硬件之間只能有信息交換，不應(yīng)有電的直接聯(lián)系。 (3)微機(jī)臺式：在主控室前部設(shè)微機(jī)臺，無模擬憑，無控制臺。在控制臺對面設(shè)保護(hù)柜，變送器柜，監(jiān)控柜，電度表柜和交直流電源柜等設(shè)備。4：母線保護(hù)：包括完全電流差動母線保護(hù)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(jié)構(gòu)分為三類：(1) 模擬屏式：在主控室模擬屏前設(shè)微機(jī)臺，臺內(nèi)裝微機(jī)及UPS電源，臺上放主機(jī)顯示器CRT，鍵盤和打印機(jī)。(2): 變壓器保護(hù)： 包括差電流速斷保護(hù)，帶二次諧波制動的比例差動保護(hù)。(3) : 具備實時自檢功能。 保護(hù)： 微機(jī)保護(hù)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(guān)自動重合，驗證主機(jī)的判斷。(2) ：接地選相：對于中性點不接地系統(tǒng)，當(dāng)電網(wǎng)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(hù)柜操作可通過保護(hù)機(jī)鍵盤或柜上按扭實現(xiàn)。所有操作的可靠性在軟硬件設(shè)計中都應(yīng)符合雙重化原則。(2) 開關(guān)量：變電站內(nèi)需要監(jiān)測的各種開關(guān)量，包括各個開關(guān)，刀閘，變壓器分接頭，繼電保護(hù)動作信息，開關(guān)機(jī)構(gòu)運行狀態(tài)，交直流電源運行狀態(tài)，各微機(jī)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(yuǎn)傳，保護(hù)四部分。這種結(jié)構(gòu)方式介于集中式和分散式之間。變電站層設(shè)現(xiàn)場總線或局域網(wǎng)，供各主機(jī)之間和監(jiān)控主機(jī)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(hù)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(shè)大量的電纜，投資量和工程量大，接線復(fù)雜，獨立單元較多，維護(hù)工作量大，運行不可靠。各進(jìn)出線以及其他電氣設(shè)備的運行狀態(tài)通過ct,pt，開關(guān)輔助觸點有電纜傳送到變電站的中央控制室的保護(hù)裝置和遠(yuǎn)動裝置內(nèi)。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(yīng)用。雖然變電站綜合自動化技術(shù)在80年代后才被開發(fā)應(yīng)用。 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。此類系統(tǒng)的出現(xiàn)是由于當(dāng)時國內(nèi)電力系統(tǒng)保護(hù)和遠(yuǎn)動分屬于不同部門和專業(yè)，另外對繼電保護(hù)與測控裝置在技術(shù)上如何融和沒有達(dá)成一致的認(rèn)識，故相當(dāng)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(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(shè)計的集中式RTU加常規(guī)繼電保護(hù)模式80年代是以RTU為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)動裝置及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控為代表。隨著微處理器技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，人們可以利用現(xiàn)代先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備來組成一個自動化的控制和保護(hù)系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)二次設(shè)備模式，做到設(shè)備簡化，信息共享，減少變電站的造價和運行維護(hù)費用。光電式電流電壓互感器的應(yīng)用，必將給數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)帶來全新的模式。(5) 全站數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shè)簡化，快速，設(shè)備調(diào)試簡單。(2) 設(shè)備安裝就地化，戶外化 綜合自動化裝置將和一次設(shè)備整合在一起，其電氣的抗干擾性能，設(shè)備抗熱，抗寒，抗雨雪，防腐蝕等各項環(huán)境指標(biāo)將達(dá)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(hù)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(jìn)行信息采集以及對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行控制。（4）：可靠性提高。與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)相比較，微機(jī)保護(hù)具有許多優(yōu)點：（1）：改善和提高了繼電保護(hù)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(yuǎn)動屏，用微機(jī)保護(hù)代替了常規(guī)的繼電保護(hù)屏，解決了常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的問題。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(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方的監(jiān)視和控制；為遠(yuǎn)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(shù)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(jī)技術(shù)的發(fā)展，推動了電力系統(tǒng)計算機(jī)自動化技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動化技術(shù)也日趨完善。變電站的綜合自動化，是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，自動化技術(shù)和通信技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸配電線路的自動監(jiān)視，測量，控制和微機(jī)保護(hù)，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)是在計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)。微機(jī)保護(hù)裝置具有串行通信功能，與變電所微機(jī)監(jiān)空系統(tǒng)的通信聯(lián)絡(luò)使微機(jī)保護(hù)具有遠(yuǎn)方監(jiān)控特性。可靠性和穩(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(shè)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(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化 強(qiáng)大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設(shè)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(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)組成一個統(tǒng)一的，互相協(xié)調(diào)工作的整體。高技術(shù)的智能化開關(guān)。同時，采用無人值班管理模式，進(jìn)行遠(yuǎn)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(hù)費用。Gyr公司等國際著名大型電氣設(shè)備制造公司都開發(fā)和