【正文】 如何配置系統(tǒng)功能，使它將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、遠(yuǎn)方監(jiān)控、保護(hù)、自動(dòng)化以及一次設(shè)備有機(jī)地配合到一起，向計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化的方向發(fā)展，最大限度地發(fā)揮它資源共享、信息共享、數(shù)字通信的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，讓綜合自動(dòng)化這種新技術(shù)更好地適應(yīng)目前的電力系統(tǒng)管理模式，執(zhí)行各項(xiàng)反事故措施要求，值得我們充分的探討和研究。 2）研究了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，介紹了集中式、分散式和分散分布式三種模式，并重點(diǎn)分析分散分布式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。雖然已有自動(dòng)化廠家在這 方面做了一些工作，如有些保護(hù)測(cè)控裝置設(shè)有試驗(yàn)拉路回路，仍然和實(shí)際相差較遠(yuǎn)。目前隨著光電技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)電流互感器已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用，其最主要的 優(yōu)點(diǎn)是不飽和、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾性能好。 第 29 頁(yè) 第五章 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題 隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展變化也日新月異，然而相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范卻沒有及時(shí)跟上，國(guó)家尚未出臺(tái)詳細(xì)統(tǒng)一的變電站綜合自動(dòng)化裝置的制造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)程，各研發(fā)、應(yīng)用部門的基本模式和指導(dǎo)思想之間的差異較大，在實(shí)際工程運(yùn)用中存在較多問(wèn)題心。 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(wú)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／ T7262020的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（絕緣≥ 20MΩ） 4）通訊接口 間隔層裝置具有可選擇的雙網(wǎng)通信方式： CAN 網(wǎng)、 485 網(wǎng)或工業(yè)以太網(wǎng)，通信速率可整定 硬件平臺(tái) 1）系統(tǒng)硬件平臺(tái) 選擇中高檔工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，指標(biāo)如下： ＣＰＵ：≥ 及以上 1主變保護(hù)測(cè)控單元、１ 變壓器有載調(diào)壓控制器、數(shù)顯溫度控制儀組屏一面， 第 27 頁(yè) 2主變保護(hù)測(cè)控單元、 2變壓器有載調(diào)壓控制器、數(shù)顯溫度控制儀組屏一面， 35KV線路保護(hù)測(cè)控裝置、 35KV 分段保護(hù)測(cè)控裝置、 10KV 分段保護(hù)測(cè)控裝置、 35KVPT電壓并列裝置、 10KVPT 電壓并列裝置、綜合測(cè)控裝置、通訊管理機(jī)組屏一面。 3）主要技術(shù)指標(biāo) 定值精度： 電流電壓定值誤差：≤177。 4）減少變電站二次設(shè)備間互連線，節(jié)約控制電纜和減輕電流互感器、電壓互感器的負(fù)載。側(cè)重于監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、畫面編輯以及應(yīng)用軟件的簡(jiǎn)介。電能計(jì)量是對(duì)電能（包括有 功 和無(wú)功電能）的采集，并能實(shí)現(xiàn)分時(shí)累加、電能平衡等功能。另外，還有少量非電量，如變壓器溫度等。進(jìn)一步的說(shuō)，就是一對(duì)觸點(diǎn)，這一對(duì)觸點(diǎn)之間有 2 個(gè)狀態(tài)，要么是連通的，就是閉合狀態(tài)（ 1），要么是斷開的，就是斷開狀態(tài)（ 0），這對(duì)觸點(diǎn)傳達(dá)的信息就是一個(gè)開關(guān)量。 ： IEC102 規(guī)約、部頒電度表規(guī)約、威盛電度表規(guī)約。這些代碼串在不同的位置可能有不同的含義。 1)直接接入以太網(wǎng)方式 該方式是將微機(jī)保護(hù)測(cè)控單元直接接入以太網(wǎng)進(jìn)行通信。構(gòu)成局域網(wǎng)的四大因 素 是網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)、傳輸控制和通信方式。 第 17 頁(yè) 圖 31 數(shù)據(jù) 通訊系統(tǒng) 綜自系統(tǒng)常用的通訊接口標(biāo)準(zhǔn)主要有：通用串行通訊接口、現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng) 等 。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)通信控制單元要求： 1） 具有較高的可靠性、穩(wěn)定性； 2） 滿足實(shí)時(shí)性的要求； 3） 支持多種、多路通信接口； 第 16 頁(yè) 4） 支持多種通信方式，包括網(wǎng)絡(luò)通信方式； 5） 提供通信信息編輯、修改手段； 6） 提供通信檢查和維護(hù)手段 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的任務(wù) 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)：是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二 次設(shè)備（包括繼電保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 23 所示： 圖 23 分散（層）分布式結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是功能分散，管理集中。其結(jié)構(gòu)采用主從ＣＰＵ協(xié)同工作方式，各功能模塊如智能電子設(shè)備之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。站級(jí)的集成是將變電站自動(dòng)化需在站級(jí)處理的各 個(gè)功能通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)組合在一個(gè)系統(tǒng)中。 110Ｖ終端站、 35ｋＶ變電站不要求ＧＰＳ對(duì)時(shí)功能，但要求具有一定精度的站內(nèi)系統(tǒng)對(duì)時(shí)功能，定時(shí)完成由系統(tǒng)主機(jī)或由調(diào)度端發(fā)出的對(duì)站內(nèi)間隔層設(shè)備的對(duì)時(shí)功能。 顯示系統(tǒng)各設(shè)備的診斷自檢結(jié)果。這些數(shù)據(jù)主要有：線路、變壓器的電流、有功和無(wú)功，母線電壓定時(shí)記錄的最大值、最小值及其時(shí)間等；整點(diǎn)數(shù)據(jù)的日?qǐng)?bào)表；每日的峰值和谷值，并標(biāo)以時(shí)間；斷路器動(dòng)作次數(shù)、斷路器切除故障時(shí)的故障電流和跳閘操作次數(shù)統(tǒng)計(jì)；控制操作及修改整定值的記錄及有關(guān)操作者；獨(dú)立負(fù)荷有功無(wú)功每天的峰值、最大值及其時(shí)間，并保存歸檔。 （ 5）電壓無(wú)功綜合控制 在上級(jí)調(diào)度直接控制時(shí)，變壓器分接頭調(diào)整和電容器組的投切直接接受上級(jí)調(diào)度的控制；當(dāng)給定電壓曲線的情況下，則由變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制，按系統(tǒng)電壓與功率因數(shù)變化自動(dòng)調(diào)節(jié)變壓器分接頭位置或投 切電容器，保證電壓質(zhì)量和優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償。 （ 4）控制和操作閉鎖 可對(duì)斷路器、隔離開關(guān)的分、合進(jìn)行操作，對(duì)變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，對(duì)電容器組進(jìn)行換切。 3）脈沖量采集 采集由全電子電能表輸出的電量脈沖值，也可直接采集電能量。從功能上可分為線路保護(hù)、母線保護(hù)、變壓器保護(hù)、電容器保護(hù)及備用電源自投、故障錄波、低周低壓減載等安全自動(dòng)裝置。每個(gè)變電站自動(dòng)化的功能將隨原來(lái)系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、成本和性能的要求不同而變化，但它們都要適應(yīng)以下基本要求： 1)當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)準(zhǔn)確檢測(cè)故障，跳開相應(yīng)開關(guān)，迅速切除故障，不造成故障連鎖反應(yīng)，使故障造成 的影響限制在盡可能小的范圍； 2)收集、處理各種設(shè)備的運(yùn)行信息和數(shù)據(jù)，按要求發(fā)送到集控中心和遠(yuǎn)方調(diào)度控制中心，滿足調(diào)度部門對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和運(yùn)行操作； 3)收集設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，支持設(shè)備的狀態(tài)維修和可靠性為中心的維修系統(tǒng)，提高設(shè)備可用率和使用壽命； 4)在集控中心或調(diào)度控制中心對(duì)變電站失去監(jiān)控的情況下，變電站的后備控制能對(duì)變電站進(jìn)行控制； 5)收集并及時(shí)傳送電力市場(chǎng)實(shí)時(shí)交易所需的技術(shù)數(shù)據(jù)，促進(jìn)安全交易，減少 第 7 頁(yè) 交易風(fēng)險(xiǎn)。 2． 提出 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求， 對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)常用組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和各自特點(diǎn)進(jìn)行分析研究。所增加的這些計(jì)算機(jī)功能并不能取代常規(guī)的操作監(jiān)視設(shè)備，因而這種自動(dòng)化方式只能稱作計(jì)算機(jī)輔助管理。 2）分散式自動(dòng)化系統(tǒng) 由于集中式結(jié) 構(gòu)存在軟件復(fù)雜，系統(tǒng)調(diào)試麻煩、精度低，維護(hù)工作量大，易受干擾，擴(kuò)容靈活性差等不足；隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信技術(shù)的飛躍發(fā)展，同時(shí)結(jié)合變電站的實(shí)際情況，各類分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)紛紛研制成功和投入運(yùn)行。 (2)遠(yuǎn)動(dòng) RTU 方式 20 世紀(jì) 80 年代中、后期，隨著微處理器和通信技術(shù)的發(fā)展，利用微型機(jī)構(gòu)成的遠(yuǎn)動(dòng)裝置［簡(jiǎn)稱 RTU］的功能和性能有很大提高。到七十年代初，便先后研制出了電氣集中控制裝置和集保 護(hù)、控制及信號(hào)為一體的”四合一”裝置。 PRI 聯(lián)合研制出了 SPC 美國(guó)西屋公司和 ES 變電站保護(hù)和控制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。 第 2 頁(yè) 所有能實(shí)現(xiàn)這些功能的設(shè)備，目前統(tǒng)稱為智能式電子儀表（ IED）。另外，信息就地處理自動(dòng)裝置，只能“事后”的處理出現(xiàn)的事件，而不能“事先”的對(duì)系統(tǒng)的安全性作出評(píng)價(jià)，因而有其局限性。 信息集中處理的自動(dòng)化系統(tǒng)（即電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)），可以通過(guò)設(shè)置在各發(fā)電廠和變電站的遠(yuǎn)動(dòng)終端（ RTU）采集電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，通過(guò)信道傳輸?shù)街髡?，主站根?jù)全網(wǎng)的信息，隨著微機(jī)保護(hù)，變電站綜合自動(dòng)化等技術(shù)的發(fā)展，兩個(gè)信息處理系統(tǒng)之間互相滲透，更重要的是這些微機(jī)裝置，如打破原來(lái)的二次設(shè)備柜框架 。變電站自動(dòng)化的目的，就是實(shí)現(xiàn)這些 IED 的信息共享，由此可減少變電站使用的電纜數(shù)量和造價(jià)，提高變電站的運(yùn)行和安全可靠性，并減少維護(hù)工作量和提高維護(hù)水平。到 1984 年，瑞士的 BBC 公司首次推出了他們的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。在八十年代中期，國(guó)內(nèi)許多高等院校及科研單位也在這方面做了大量的工作，推出一些不同類型、功能各異的自動(dòng)化系統(tǒng)，為國(guó)內(nèi)的變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展起到了卓有成效的推動(dòng)作用。該方式在原常規(guī)有人值班變電站的基礎(chǔ)上在 RTU 中增加了遙控、遙調(diào)功能，站內(nèi)仍保留傳統(tǒng)的控制屏、指示儀表、光字牌等設(shè)備。分散式系統(tǒng)的特點(diǎn)是各現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出單元部件分別安裝在中低壓開關(guān)柜或高壓一次設(shè)備附近，現(xiàn)場(chǎng)單元部件可以是保護(hù)和監(jiān)控功能的二合一裝置，用以處理各開關(guān)單元的繼電保護(hù)和監(jiān)控功能，也可以是現(xiàn)場(chǎng)的微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控部件分別保持其獨(dú)立單元部件進(jìn)行通信聯(lián)系。八十年代以后，由于微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使變電站自動(dòng)化技術(shù)得到了進(jìn)一步的提高，但是此時(shí)的自動(dòng)化管理仍未涉及到繼電保護(hù)、故障錄波等功能。 3． 變電站綜合自動(dòng)化的通信介紹 。 針對(duì)以上基本要求，在做變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可靠、實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)和利于推廣是系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的基本指導(dǎo)思想。 微機(jī)保護(hù)應(yīng)具有與監(jiān)控系統(tǒng)通信的功能，包括：接受監(jiān)控系統(tǒng)查詢，若返回正確應(yīng)答信號(hào)，則表明保護(hù)裝置通信接口完好；若超時(shí)無(wú)應(yīng)答或應(yīng)答錯(cuò)誤，則表明通信接口或保護(hù)裝置本身出現(xiàn)故障 ；傳送事件報(bào)告，包括跳閘時(shí)間（分辨率２ｍＳ）、跳閘元件、相別、測(cè)距、故障波形等，且掉電后信息能保留：傳送自檢報(bào)告，包括裝置內(nèi)部自檢和對(duì)輸入信號(hào)的檢查；修改時(shí)鐘及對(duì)時(shí)，目前至少要有通信廣播對(duì)時(shí)及分秒中斷對(duì)時(shí)，并能 GPS 外部對(duì)時(shí)；修改保護(hù)定值，定值要經(jīng)過(guò)上傳、下裝、反校、確認(rèn)等環(huán)節(jié)后，保護(hù)裝置才予以修改；接受投退保護(hù)命令，保護(hù)信號(hào)應(yīng)具有掉電白保持，能夠遠(yuǎn)方或就地復(fù)歸；接受查詢定值并送出定值；實(shí)行顯示保護(hù)主要狀態(tài)（功能投入情況輸入量值等）。 4）繼電保護(hù)數(shù)據(jù)采集 包括保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、保護(hù)狀態(tài)、保護(hù)定值等。這些控制和操作可在遠(yuǎn)方的調(diào)度中心或變電站內(nèi)的后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的ＣＲＴ及鍵盤上發(fā)命令完成（具有操作密碼和操作者及操作內(nèi)容歸檔功能），也可在裝置面板上進(jìn)行操作，以保證系統(tǒng)的更高的使用靈活性。 第 10 頁(yè) （ 6）與遠(yuǎn)方調(diào)度中心通信 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的常規(guī)的遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)四遙功能，即將采集的數(shù)字量和狀態(tài)量實(shí)時(shí)地送往調(diào)度中心，并接受上級(jí)調(diào)度中心的控制和調(diào)節(jié)操作命令。歷史數(shù)據(jù)在監(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)內(nèi)至少能保存１年以上。 無(wú)人值班站應(yīng)保留一定的人機(jī)聯(lián)系功能，以保證變電站現(xiàn)場(chǎng)檢修或巡視的要求，能顯示站內(nèi)各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)量；操作出口回路具有人工當(dāng)?shù)鼐o急控制設(shè)施；變壓器分接頭應(yīng)備有當(dāng)?shù)厝斯ふ{(diào)節(jié)手段。 （ 11）同期檢測(cè)和同期合閘 由于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)互聯(lián)是必然趨勢(shì)，所以負(fù)責(zé)系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線聯(lián)絡(luò)變壓器的樞紐變電站仍需配置自動(dòng)同期裝置，使待并列的兩個(gè)系統(tǒng)在電壓、頻率、相位角都能滿足條件的情況下能夠進(jìn)行并列操作，分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式實(shí)現(xiàn)，一般應(yīng)具有兩種方式供選擇，這部分功能也應(yīng)納入自動(dòng)化系統(tǒng)。這樣，原來(lái)站級(jí)各個(gè)分隔的系統(tǒng)及其多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)將不再需要，從而簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信規(guī)約。分布式結(jié)構(gòu)有助于其它模塊正常運(yùn)行。分散（層）分布有兩層含義：其一，對(duì)于中低壓電壓等級(jí)，無(wú)論是Ｉ／０單元還是保護(hù)單元皆可安裝在相應(yīng)間隔的開關(guān)盤柜上，形成地理上的分散分布；其二，對(duì)于１１ＯｋＶ及以上的電壓等級(jí)，即使無(wú)法把間隔單元裝在相應(yīng)的開關(guān)柜 上，也應(yīng)集中組屏，在屏柜上明確區(qū)分相應(yīng)間隔對(duì)應(yīng)的單元，在 物理結(jié)構(gòu)上相對(duì)獨(dú)立，以