【正文】 以以位數(shù)表示，位數(shù)越高分辯率越高。 第三節(jié) 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理 ? 變電所的二次系統(tǒng)需要采集大量的數(shù)據(jù)，用來完成對(duì)一次系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)、測量、控制等功能。由于配電線路的保護(hù)和測控單元，分散安裝在各開關(guān)柜內(nèi)，因此主控室內(nèi)減少了保護(hù)屏，加上采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)后，原先常規(guī)的控制屏、中央信號(hào)屏和所內(nèi)模擬屏可以取消，因此使主控室面積大大縮小，也有利于實(shí)現(xiàn)無人值班。 （一）分布分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式 （二）分布分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)越性 ? 1. 10～ 35kV饋線保護(hù)采用分散式結(jié)構(gòu)，在開關(guān)柜中就地安裝二次設(shè)備，通過現(xiàn)場總線與主控室的保護(hù)管理機(jī)交換信息，可以節(jié)約控制電纜。 （二）分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) ? 這種結(jié)構(gòu)形式的主要缺點(diǎn)是安裝時(shí)需要的控制電纜相對(duì)較多，增加了電纜及其輔助投資。 （二）分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) ? ? 繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)中對(duì)可靠性要求非常嚴(yán)格的設(shè)備，在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，繼電保護(hù)單元宜相對(duì)獨(dú)立，其功能不依賴于通信網(wǎng)絡(luò)或其他設(shè)備。監(jiān)控機(jī)的作用，在無人值班的變電所，主要負(fù)責(zé)與調(diào)度中心的通信，使變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有 RTU的功能，完成四遙的任務(wù)；在有人值班的變電所，除了仍然負(fù)責(zé)與調(diào)度中心通信外，還負(fù)責(zé)人機(jī)聯(lián)系，使綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通過監(jiān)控機(jī)完成當(dāng)?shù)仫@示、制表打印、開關(guān)操作等功能。可見，變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)對(duì)無人值班制起著重要的推動(dòng)作用。其一、二次設(shè)備的運(yùn)行工況如何，只能由檢修人員到現(xiàn)場后，才能知道，因此這類無人值班只適合于重要性不高的變電所。 電源單元 。 二、變配電所綜合自動(dòng)化的基本功能 ? （三）電壓、無功綜合控制子系統(tǒng) ? 電壓水平和功率因數(shù)是兩個(gè)重要電氣參數(shù)。此外，為滿足繼電保護(hù)專業(yè)和變電所管理的需要，必須進(jìn)行一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其內(nèi)容包括 : ? （ 1）主變和輸電線路有功和無功功率每天的最大值和最小值以及相應(yīng)的時(shí)間； ? （ 2）母線電壓每天定時(shí)記錄的最高值和最低值以及相應(yīng)的時(shí)間； ? （ 3）計(jì)算受配電電能平衡率； ? （ 4）統(tǒng)計(jì)斷路器動(dòng)作次數(shù)； ? （ 5）斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累計(jì)數(shù)； ? （ 6）控制操作和修改定值記錄。 ? （ 2）當(dāng)?shù)夭僮骱瓦h(yuǎn)方操作要互相閉鎖，保證只有一種操作方式，以免互相干擾。 ? 變電所的故障錄波和測距可采用兩種方法實(shí)現(xiàn)， 一是 由微機(jī)保護(hù)裝置兼作故障記錄和測距，再將記錄和測距的結(jié)果送監(jiān)控機(jī)存儲(chǔ)及打印輸出或直接送調(diào)度主所，這種方法可節(jié)約投資，減少硬件設(shè)備，但故障記錄量及測量精度有限； 另一種方法是采用專用的微機(jī)故障錄波器，并且故障錄波器應(yīng)具有串行通信功能，可以與監(jiān)控系統(tǒng)通信。 ? （一）監(jiān)控子系統(tǒng)的功能 ? 利用計(jì)算機(jī)最擅長的數(shù)據(jù)處理能力及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，完成數(shù)據(jù)采集、事件順序記錄、故障記錄錄波及測距、操作控制、安全監(jiān)視、人機(jī)聯(lián)系、打印、數(shù)據(jù)處理與記錄、諧波分析與監(jiān)視九種功能。變配電所綜合自動(dòng)化 0911 第一節(jié) 變配電所綜合自動(dòng)化概述 0911 一、概念 ? 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)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)和信號(hào)處理技術(shù)，對(duì)變電所的二次設(shè)備 (包括測量、信號(hào)、保護(hù)、控制、自動(dòng)和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等 )進(jìn)行功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所的主要設(shè)備 (變壓器、電容補(bǔ)償裝置和輸、配電線路等 )進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視、測量、控制和保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。 二、變配電所綜合自動(dòng)化的基本功能 （一）監(jiān)控子系統(tǒng)的功能 ? ? 變電所的二次系統(tǒng)需要采集大量的數(shù)據(jù)，用來完成對(duì)一次系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)、測量、控制等功能。 二、變配電所綜合自動(dòng)化的基本功能 （一）監(jiān)控子系統(tǒng)的功能 ? 、故障錄波和測距 ? （ 2）故障記錄。 ? （ 3）根據(jù)實(shí)時(shí)信息，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)斷路器與隔離開關(guān)間的閉鎖操作功能。 二、變配電所綜合自動(dòng)化的基本功能 （一）監(jiān)控子系統(tǒng)的功能 ? ? 電力系統(tǒng)中的諧波含量是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。當(dāng)變電所一次系統(tǒng)的這兩項(xiàng)指標(biāo)不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)啟動(dòng)，自動(dòng)控制變壓器和無功補(bǔ)償裝置分接頭的控制開關(guān)，使電壓水平和功率因數(shù)恢復(fù)到要求值。 通信單元 。 ? 到了 60年代，由于遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，在變電所開始應(yīng)用遙測、遙信技術(shù)，從而進(jìn)人了遠(yuǎn)方監(jiān)視的無人值班階段，在調(diào)度中心，調(diào)度人員可以了解到下面無人值班所的運(yùn)行工況，這是最早的變電所自動(dòng)化技術(shù)。 第二節(jié) 變配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 一、分類 ? 從國內(nèi)外變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展過程來看，其結(jié)構(gòu)形式有 集中式、分布集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式等四種類型。 三、分層 (級(jí) )分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)形式 ? 這種結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，可以簡單地解釋為傳統(tǒng)的二次設(shè)備功能采用單片機(jī)（主要由 CPU及其外圍設(shè)備構(gòu)成）完成，變電所的一次設(shè)備保持了原貌，變電所的結(jié)構(gòu)形式和傳統(tǒng)的變電所相比幾乎沒有改變。 ? 各保護(hù)單元要有獨(dú)立的電源，保護(hù)的輸人應(yīng)仍由電流互感器和電壓互感器通過電纜連接，輸出跳閘命令也要通過常規(guī)的控制電纜送至斷路器的跳閘線圈，保護(hù)的啟動(dòng)、測量和邏輯功能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，不依賴通信網(wǎng)絡(luò)交換信息。多數(shù)傳統(tǒng)變電所改造成綜合自動(dòng)化結(jié)構(gòu)時(shí)，因?yàn)闊o需一次設(shè)備的再投資，相比之下，采用分層 (級(jí) )分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)形式比較經(jīng)濟(jì)，所以在老所改造時(shí)是首選方案。 ? 、變壓器和電容器保護(hù)采用集中組屏結(jié)構(gòu)，保護(hù)屏安裝在控制室或保護(hù)室中，這樣通過現(xiàn)場總線與保護(hù)管理機(jī)通信，使這些重要的保護(hù)裝置處于比較好的工作環(huán)境，可以提高供電的可靠性。 ? 。 ? 所采集的數(shù)據(jù)可以分為三大類：模擬量、開關(guān)量和脈沖量，其中模擬量和開關(guān)量的采集量最大。 第三節(jié) 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理 ? 表是 A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)與分辯率的關(guān)系。 ? 虛框 2是模擬量輸出通道，計(jì)算機(jī)輸出的信號(hào)是數(shù)字量，而有的執(zhí)行元件要求提供模擬的電流或電壓，故必須采用模擬量輸出通道來實(shí)現(xiàn)。 （二）模擬量采樣方式 （二）模擬量采樣方式 ? 對(duì)于交流電壓、電流以及有功功率和無功功率等電量的采樣，如果采用直流采樣法，較簡單的辦法是采用交流電壓和交流電流變送器以及有功功率和無功功率變送器。 （二）模擬量采樣方式 （二）模擬量采樣方式 ? ? 兩種方法的主要區(qū)別是直流采樣必須把交流電流和電壓經(jīng)過整流和濾波，變成直流量，再送給 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 ? (2)能反映原來電流、電壓的實(shí)際波形，便于對(duì)所測量的結(jié)果進(jìn)行波形分析，因此在需要諧波分析或故障錄波的場合，必須采用交流采樣。 二、開關(guān)量的處理 ? ? 利用光電藕合器可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場開關(guān)量與計(jì)算機(jī)總線之間的完全隔離，光電藕合器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成。 ? 繼電保護(hù)的動(dòng)作信息輸人計(jì)算機(jī)的方式有兩種情況，常規(guī)的保護(hù)裝置和早期研制成功的微機(jī)保護(hù)裝置由于不具備串行通信能力，故其保護(hù)動(dòng)作信息往往取自信號(hào)繼電器的輔助接點(diǎn)，也以開關(guān)量的形式讀人計(jì)算機(jī)中。微機(jī)型電能計(jì)量儀表從功能、準(zhǔn)確度和性價(jià)比上都大大優(yōu)于脈沖電能表，是今后的發(fā)展方向。 (一 )綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的變電所內(nèi)部通信 ? 2. 間隔層內(nèi)部的信息交換 ? 間隔層內(nèi)部的信息交換，是指間隔層內(nèi)部相關(guān)的模塊間，即保護(hù)和控制、監(jiān)視、測量之間的數(shù)據(jù)交換。 (二 )綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度通信 ? 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具有與電力系統(tǒng)調(diào)度中心通信的功能，不另設(shè)獨(dú)立的 RTU裝置，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的 上位機(jī)必須兼有 RTU的全部功能 。 二、變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信的特點(diǎn)與要求 (一 )變電所通信網(wǎng)絡(luò)的要求 ? 。 ? （ 2）對(duì)有功電能量和無功電能量的計(jì)量用信息，傳送的時(shí)間間隔可以較長，傳送的優(yōu)先級(jí)可以較低； ? （ 3）對(duì)于變電所層數(shù)據(jù)庫的刷新，可以采用定時(shí)召喚方式，定時(shí)采集斷路器的狀態(tài)信息、繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置投人和退出的工作狀態(tài)信息。約定可能包括 :信息源和受信者間的傳輸是否可以同時(shí)還是必須輪流，一次發(fā)送的信息總量，信息格式，以及如果出現(xiàn)意外 (諸如出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí) )該做什么處理等。 三、數(shù)據(jù)通信的基本概念和工作方式 ? (一 )并行數(shù)據(jù)通信 ? 并行數(shù)據(jù)通信是指單個(gè)數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送。 ? ，且通信軟件相對(duì)復(fù)雜些。 RS232C接口有 22根線，采用標(biāo)準(zhǔn)的 25芯插座頭。為減少連接線，又為保留平衡傳輸特點(diǎn)提供可能，因此又由 RS422標(biāo)準(zhǔn)變形為RS485標(biāo)準(zhǔn)。 ? ? 光纖利用光的折射原理，通過光電轉(zhuǎn)換裝置，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)在光纖中傳播，再將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行接收實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。 ? 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是英文 “ Topology”的音譯，是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間的相互位置以及它們互連的幾何布局。 ? 總線形拓?fù)涞娜秉c(diǎn)是：故障診斷必須在網(wǎng)上各站點(diǎn)進(jìn)行 ，如果在總線上發(fā)生故障，則故障段總線及其站點(diǎn)全部被切除。 （二）現(xiàn)場總線 ? 現(xiàn)場總線是現(xiàn)場智能儀表與控制系統(tǒng)之間的一種全分散、全數(shù)字化的、智能、雙向、多變量、多點(diǎn)、多站的通信網(wǎng)絡(luò)。 （二）現(xiàn)場總線 ? 現(xiàn)代微機(jī)技術(shù)，使變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)按其服務(wù)對(duì)象 (一次設(shè)備 )將保護(hù)、測量集成在一起，然后通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，可以使體積大大縮小，有很多優(yōu)越性。 第五節(jié) 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的微機(jī)保護(hù)單元 ? 在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，繼電保護(hù)單元宜相對(duì)獨(dú)立，其功能不依賴于通信網(wǎng)絡(luò)或其他設(shè)備。 （一）微機(jī)保護(hù)裝置的優(yōu)越性 ? 。這是傳統(tǒng)保護(hù)所不能比擬的。 （三）對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的要求 微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中的各保護(hù)單元，除了具有獨(dú)立、完整的保護(hù)功能外，還必須滿足以下要求，也即必須具備以下附加功能。 ? 對(duì)保護(hù)整定值的檢查與修改要直觀、方便、可靠。如果是軟件受干擾，造成軟故障，應(yīng)有自啟動(dòng)功能，以提高保護(hù)裝置的可靠性。除此之外，現(xiàn)代的微機(jī)保護(hù)應(yīng)具備各種遠(yuǎn)方功能，它包括發(fā)送保護(hù)信息并上傳給變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，接收集控機(jī)和調(diào)度中心的控制和管理信息。微機(jī)保護(hù)裝置采用模塊化的結(jié)構(gòu)，給設(shè)計(jì)、維修及擴(kuò)展帶來極大的方便。下面對(duì) 10kV線路保護(hù)和饋線保護(hù)裝置進(jìn)行介紹。當(dāng)線路在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，工作頻率在滑差范圍內(nèi)，系統(tǒng)電壓正常時(shí)，低周保護(hù)才允許投人，反之則被閉鎖，低周保護(hù)會(huì)自動(dòng)退出。這種辦法不但麻煩，而且增加誤操作的機(jī)會(huì)。 ? ④分、合閘壓力降低。 ? 保護(hù)裝置為綜合自動(dòng)化考慮，當(dāng)鑰匙切換開關(guān)在“ 就地 ” 位置時(shí)，動(dòng)作指示燈（除 “ 電源 ” 、“ 充電 ” ）動(dòng)作后，需當(dāng)?shù)赝ㄟ^鍵盤手動(dòng)復(fù)歸，當(dāng)鑰匙切換開關(guān)在 “ 遠(yuǎn)方 ” 位置時(shí)，動(dòng)作指示燈（除 “ 電源 ” 、 “ 充電 ” ）動(dòng)作后，將自動(dòng)復(fù)歸，無需遠(yuǎn)方復(fù)掃。 1．饋線保護(hù)裝置的保護(hù)功能 ? (5)裝置告警 ? 當(dāng) CPU檢測到下列故障時(shí)，發(fā)出運(yùn)行異常信號(hào)并報(bào)警。 ? 低周減載保護(hù)作為失壓保護(hù)時(shí)，可增加電流閉鎖，以防止 PT三相斷線引起的保護(hù)誤動(dòng)作，電流的整定值為。另外裝置對(duì)外還可設(shè)計(jì)兩個(gè)外部硬壓板 (一個(gè)保護(hù)分閘壓板，一個(gè)重合閘壓板 )，這兩個(gè)壓板需用戶自行外接，若用戶不需要時(shí)必須將裝置端子排上的相應(yīng)端子與 +wc端子短接，否則，操作回路中分合閘回路將不通 。 圖 72 模塊插件式結(jié)構(gòu)示意圖 三、微機(jī)保護(hù)裝置舉例 （一）微機(jī)保護(hù)裝置的構(gòu)造形式 ? 隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，比較簡單的微機(jī)保護(hù)裝置可以和監(jiān)控裝置集成一體化的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備體積小、成本低、維修量小，但維修或擴(kuò)展時(shí)必須整個(gè)裝置都換掉，不方便擴(kuò)展。近年來，隨著 DSP（高速數(shù)據(jù)處理器）技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)保護(hù)裝置開始由最先采用8位的 CPU（如 8031），到采用高速的 DSP，系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行速度得到了大幅度的提高。 圖 71 微機(jī)保護(hù)硬件框圖 二、微機(jī)保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu) ? ? 模擬量輸入系統(tǒng)由變送器 (電壓形成回路 )、模擬低通濾波器（ ALF）、采樣保持電路（ S/H）、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（ MPX）和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ A/D）組成。同時(shí)為了加強(qiáng)對(duì)定值的管理，避免差錯(cuò)，修改定值要有校對(duì)密碼措施，以及記錄最后一個(gè)修改定值者的密碼。為此，要求保護(hù)系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)要相對(duì)獨(dú)立，而且各保護(hù)單元，必須由各自獨(dú)立的CPU組成模塊化結(jié)構(gòu)；主保護(hù)和后備保護(hù)由不同的 CPU實(shí)現(xiàn)，重要設(shè)備的保護(hù)（如變壓器保護(hù)），最好采用雙 CPU的冗余結(jié)構(gòu)，保證在保護(hù)系統(tǒng)中一個(gè)功能部件模塊損壞，只影響局部保護(hù)功能而不能影響其他設(shè)備的保護(hù)。一套保護(hù)裝置可實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)功能，可大大簡化裝置的硬件結(jié)構(gòu)，利用微機(jī)可以進(jìn)行靈活的人機(jī)交流活動(dòng)。 （一）微機(jī)保護(hù)裝置的優(yōu)越性 ? ，可靠性高。 ? 保護(hù)裝置通過通信網(wǎng)絡(luò)與保護(hù)管理機(jī)傳輸?shù)闹皇潜Ｗo(hù)動(dòng)作信息或記錄數(shù)據(jù)。 （三）典型網(wǎng)絡(luò)舉例 （三）典型網(wǎng)絡(luò)舉例 （四）遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信的基本模型 ? 遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信主要用于調(diào)度中心和變電所之間數(shù)據(jù)通信，如果分布式的設(shè)備離變電所或調(diào)度中心較遠(yuǎn)（