【正文】 ， ， ， , 。 設(shè)計題 目： XXXXXXXXXXXX 專題 （ 論 文） 題 目： XXXXXXXXXX 指 導(dǎo) 老 師 ： XXX 答 辯 委 員會 根據(jù) 學(xué) 生提交的 畢業(yè)設(shè)計 （ 論 文）材料，根據(jù) 學(xué) 生答 辯 情 況 ， 經(jīng) 答辯 委 員會討論評 定， 給 予 學(xué) 生 XXX 畢業(yè)設(shè)計 （ 論 文）成 績?yōu)? 。 信息就地處理的自動化系統(tǒng)的特點是能對電力系統(tǒng)的情況作出快速的反應(yīng)，如高壓輸電線上發(fā)生短路故障時，要求繼電保護要在 20ms 左右動作， 以便快速切除故障，而同步發(fā)電機的勵磁自動控制系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)正常運行時，可以保證系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和無功出力的分配，在故障時可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定水平，有功功率自動調(diào)節(jié)裝置，能跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷的隨機波動，保證電能的頻率質(zhì)量，按頻率自動減負(fù)荷裝置能在系統(tǒng)事故情況，電力系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的有功缺額時，快速的切除一些較為次要的負(fù)荷，以免造成系統(tǒng)的頻率崩潰，以上這些信息就地處理裝置，其重要的優(yōu)點是能對系統(tǒng)中的情況作出快速的反應(yīng)，尤其在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，其作用更為明顯，但由于其獲得的信息有局限性，因而不能從全局的角度來處理問題，例如 通過自動頻率調(diào)節(jié)，雖然可以跟蹤負(fù)荷的變化，但總還存在與額定頻率的偏差，更不能實現(xiàn)出力的經(jīng)濟分配。變電站是電力系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，它的運行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟運行。電力系統(tǒng)低頻減載、靜止無功補償器控制、配網(wǎng)系統(tǒng)故障分段隔離／非故障段恢復(fù)供電與網(wǎng)絡(luò)重組等） ； (3) 測量表計功能（如三相智能式電子電費計量表等） ； (4) 繼電保護功能 ； (5) 與繼電保護有關(guān)的功能（如故障錄波、故障測距、小電流接地選線等）： (6) 接口功能（如與微機五防、繼電保護、電能計量、全球定位系統(tǒng)（ GPS）等 IED 的接口） ； (7) 系統(tǒng)功能（與主站通信，當(dāng)?shù)?SCADA 等）。變電站自動化技術(shù)和變電站自動化系統(tǒng)的內(nèi)涵還在不斷的豐富之中。在八十年代初，美國一家電力公司研制了 IMPAC 模塊化保護和控制系統(tǒng)。變電站綜合自動化目前在國外已得到了較普遍的應(yīng)用。此后，國內(nèi)開始了系列遠動產(chǎn)品的研制工作。除保護動作信號、電能表脈沖信號送至遠動裝置外，各種保護、自動裝置和儀表基本獨立工作，微機保護和遠動裝置之間無計算機通信。它們各司其職、互不相聯(lián)。采用這種方式使二次設(shè)備增加，二次回路更復(fù)雜。此類集中式變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、造價低，尤其適合 35KV 或規(guī)模較小的變電站。但近年來推出的分散式變電站自動化系統(tǒng)更多地采用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如現(xiàn)場總線及以太網(wǎng)等。如 CRT 屏幕監(jiān)視、數(shù)值計算、自動巡檢打印及自動報表等。這種初期的自動化管理方式，各專業(yè)在技術(shù)上相互獨立，資源不能共享，設(shè)備設(shè)置重復(fù)，功能交叉覆蓋，無論在技術(shù)上或是經(jīng)濟上都不盡合理?？偟陌l(fā)展趨勢可從以下幾個不同角度來描述： 本文研究的主要內(nèi)容 本論文將在總結(jié)本人從事變電站設(shè)計工作五年來的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，結(jié)合本課題完成如下工作： 1． 首先介紹變電站綜合自動化的定義，對變電站綜合自動化在國內(nèi)外的發(fā)展及應(yīng)用情況進行介紹。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 6 頁 第二章 35KV 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu) 本章先提出了變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)滿足的基本要求，接著從保護系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)兩方面對其功能進行了詳細介紹和研究。①控制系統(tǒng)：運行人員監(jiān)視與控制、自動控制、電力系統(tǒng)緊急控制與當(dāng)?shù)睾髠淇刂?、故障錄波與事件記錄、測量與計量、自動數(shù)據(jù)分析；②保護系統(tǒng)：變壓器保護、線路保護及自動重合閘、母線保護、電容器保護；③運行支持系統(tǒng)：設(shè)備維修支持、設(shè)備非正常狀態(tài)的恢復(fù)支持、電力系統(tǒng)故障恢復(fù)支持、自動故障恢 復(fù)。其次應(yīng)強調(diào)性能價格比這個重要指標(biāo)，機型選擇、硬件配置上，應(yīng)從應(yīng)用對象實際情況出發(fā)，特別重視性能價格比。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)異常或失去聯(lián)系時，保護系統(tǒng)能夠獨立地完成它的使命，做電力系統(tǒng)的守護神。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 8 頁 監(jiān)控系統(tǒng)功能 （ 1） 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集裝置采集現(xiàn)場所有狀態(tài)量、模擬量及脈沖量，并可從各保護裝置采集保護運行狀態(tài)、保護動作信息、保護定值信息、保護故障信息、保護電源及保護裝置自檢信息。目前各種電量參數(shù)在綜合自動化系統(tǒng)中均采用交流采樣，直接采集由電流互感器與電壓互感器提供的交流參數(shù)，常規(guī)變送器加Ａ／Ｄ變換方式只用于對非電量參數(shù)如變壓器油溫、主控室溫的采集。當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)故障時 00ms 以及故障后 3s 的波形，（如接地短路故障），能記錄故障前１ min 供事故分析。此功能應(yīng)具有遠方、當(dāng)?shù)亻]鎖，操作權(quán)限閉鎖措施。操作閉鎖應(yīng)包括以下內(nèi)容： 1）操作出口應(yīng)具有跳、合閉鎖功能。只有輸入正確的操作口令和監(jiān)護口令才有權(quán)進行操作控制。此外還將故障錄平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 10 頁 波和其他繼電保護信息送往調(diào)度中心，同時接受調(diào)度中心發(fā)來的修改繼電保護整定值的命令等。 （ 7）數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計記錄 系統(tǒng)將采集來的狀態(tài)量、數(shù)字量和脈沖量按規(guī)定的要求進行處理，送往當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺機和上級調(diào)度中心。當(dāng)變電站無人值班時。 輸入或修改數(shù)據(jù)，包括遠方操作的密碼、操作人員的代碼及密碼、保護定值的設(shè)置和修改、報警值設(shè)置和修改、遠方／當(dāng)?shù)夭僮鞯脑O(shè)置、控制閉鎖與允許等。當(dāng)數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)非法錯誤時，應(yīng)能輸出出錯信息，進行報警和閉鎖故障單元，保證其它部分的正常工作。 110ｋＶ樞紐以上站要求系統(tǒng)具有 GPS 對時功能，能夠?qū)ψ冸娬緦釉O(shè)備和間隔層ＩＥ１）設(shè)備（包括全電子電能表等）實現(xiàn) GPS 對時，并具有時鐘同步網(wǎng)絡(luò)傳 輸校正措施。間隔級的集成是構(gòu)筑一個通用的硬件和軟件平臺，將間隔內(nèi)的控制、保護、測量等功能集成在這個通用的平臺上。這樣，原來控制、保護等功能 將不再需要專用的硬件裝置和專用的輸入、輸出通道，而是由合理的軟件設(shè)計來實現(xiàn)。 集中式結(jié)構(gòu) 集中式的變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按信息類型劃分功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 21 所示： 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 13 頁 圖 21 集中式結(jié)構(gòu) 分布式結(jié)構(gòu) 分布式結(jié)構(gòu)則按功能設(shè)計，如按保護和監(jiān)控等功能劃分單元，分布實施。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 22 所示。目前，此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在自動化系統(tǒng)中較為流行，主要原因是：①現(xiàn)在的ＩＥＤ設(shè)備大多是按面向?qū)ο笤O(shè)計的，如專門的線路保護單元、主變保護單元、小電流接地選線單元等，雖然有將所有保 護功能綜合為一體的趨勢，但具體在保護安裝接線中仍是面向?qū)ο蟮?；②利用了現(xiàn)平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 14 頁 場總線的技術(shù)優(yōu)勢，省去了大量二次接線，控制設(shè)備之間僅通過雙絞線或光纖連接，設(shè)計規(guī)范，設(shè)備布置整齊，調(diào)整擴建也很簡單，成本低，運行維護方便；③系統(tǒng)裝置及網(wǎng)絡(luò)性強，不依賴于通信網(wǎng)和主機，主機或１臺 IED設(shè)備損壞并不影響其它設(shè)備的正常工作，運行可靠性有保證。借助于通信，各開關(guān)間隔中保護測控單元、變電站計算機系統(tǒng)、電網(wǎng)控制中心自動化系統(tǒng)得以相互交換信息，信息共享，提高了變電站運行可靠性，減少了連接電纜和設(shè)備數(shù)量，實現(xiàn)變電站遠方監(jiān)視和控 制。通過監(jiān)視和管理，隨時了解各設(shè)備、單元通信狀態(tài)以及通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，對異常情況及時報警，甚至采取必要措施，如通道切換，以維持系統(tǒng)正常的通信。 變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用多臺微型計算機和大規(guī)模集成電路 組成的自動化系統(tǒng)，代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠動屏，用微機保護代替常規(guī)的繼電保護，改變常規(guī)的繼電保護裝置不能與外界通信的缺陷。 數(shù)據(jù) 通訊系統(tǒng)的構(gòu) 成 通訊系統(tǒng)的構(gòu)成有：通訊介質(zhì)、通訊接口、通訊控制器、通訊規(guī)約 等， 如圖 31 所示 。 專用通訊控制器 ——集基本功能與擴展功能與一體，通訊能力提高了，但通用性降低了，如以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線的通訊控制器就屬于此類。在該系統(tǒng)中，各計算機既能獨立工作，又能交換數(shù)據(jù)進行通信。根據(jù)配置不同，可以分為單網(wǎng)和雙網(wǎng)，如圖 33 所示 。根據(jù)其設(shè)備不 同 ，采用的網(wǎng)絡(luò)方式也不盡相同。 WorldFIP 現(xiàn)場總線，是現(xiàn)場總線技術(shù)中的一種，具有通信速度快、通信距離遠、介質(zhì)冗余以及良好的抗電磁干擾能力，是變電站自動化系統(tǒng)中一種十分理想的通信方式。數(shù)據(jù)通信中，計算機間傳輸?shù)氖且唤M二進制 “0”、 “1”代碼串。通信規(guī)約定義為控制計算機之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的一套規(guī)則。 ： 103 規(guī)約、 61850 規(guī)約、 LFP 規(guī)約。原始數(shù)據(jù)指直接來自一次設(shè)備，如電壓互感器 （ PT） 、電流互感器 （ CT） 電壓電流信號、變壓器溫度以及開關(guān)輔助觸點、一次設(shè)備狀態(tài)信號。 (2)開關(guān)量：指控制繼電器的接通或者斷開所對應(yīng)的值，即 “１”和“０”。 2)變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換或采集。變電站需采集的模擬量有：各段母線電壓、線路電壓、電流、有功功率、無功功率，主變壓器電流、有功功率和無功功率，電容器的電流、無功功率、饋出線的電流、電壓、功率以及頻率、相位、功率因數(shù)等。直流采樣是將外部信號，如交流電壓、電流，經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成適合數(shù)據(jù)采集單元處理的直流電壓信號后，再接入數(shù)據(jù)采集單元。 (3)電能量的采集。這種方法的實質(zhì)是傳統(tǒng)的感應(yīng)式的電能表與電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，即對原來感應(yīng)式的電能表加以改造，使電能表轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一圈便輸 出一個或兩個脈沖，用輸出的脈沖數(shù)代替轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，計算機可以對這個輸出脈沖數(shù)進行計數(shù)，將脈沖數(shù)乘以標(biāo)度系數(shù)，便得到電能量。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 22 頁 第四章 以 新建平煤八礦 35KV 變電站為研究對象 以南瑞 RCS9000 系統(tǒng)為例，簡介監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。該計算機監(jiān)控系統(tǒng)具有如下特點： 系統(tǒng)解決方案：保護、監(jiān)視和控制整體考慮，功能分布合理，設(shè)備之間無縫連接； 分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)組織方式多樣，可選用單機、多機或網(wǎng)絡(luò)方式，擴展方便；商用數(shù)據(jù)庫， ANSI 標(biāo)準(zhǔn) SQL 接口：數(shù)據(jù)管理方便可靠，有利于數(shù)據(jù)進一步處理； WindowsNT/98 環(huán)境：全新 32 位多任務(wù)、多進程（設(shè)計），實時性更強，更為可靠；多媒體人機界面；畫面完善明快、操作簡單；電子表格易于使用，方便統(tǒng)計；語音報警，清晰、明嘹；在線幫助， 系統(tǒng)開放：支持不同廠商的設(shè)備，適應(yīng)各種規(guī)模要求，保護用戶投資。 3）簡化變電站自動化設(shè)備及有關(guān)二次設(shè)備的硬件配置，避免重復(fù)，實現(xiàn)資源共享。 2）通訊管理機標(biāo)準(zhǔn)通信容量 遙測量： 2048 遙信量： 4096 遙脈量： 1024 遙控量： 1024 裝置技術(shù)指標(biāo) 裝置技術(shù)指標(biāo)包括間隔層裝置、通信接口設(shè)備等 。 2V 交流電壓回路： UN＝ ，每相不大于 交流電流回路： IN＝ 5A，每相不大于1VA 交流電流回路 ： IN＝ 1A，每相不大于 ＝ ，每相不大于 直流電源回路：正常工作時，不大于 15W 保護動作時，不大于 25W 保護回路過載能力： 交流電壓回路： 倍額定電壓，連續(xù)工作交流電流回路： 2 倍額定電流，連續(xù)工作10S0 倍額定電源，允許 140 倍額定電流，允許 1S 直流電源回路： 80~115％額定電壓，連續(xù)工作裝置經(jīng)受上述的過載電流／電壓后，絕緣性能不下降。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 26 頁 檢 同期角度定值誤差：≤177。 角度上邊界誤差：≤ 5。本節(jié)將對間隔層部分設(shè)備和站控層設(shè)備進行介紹和