【正文】 UR O M 實 時 R A MM A X 2 3 2鍵 盤 輸 入液 晶 顯 示工 業(yè) M O D E MC A N 總線 接口C A N 總線 接口P CC A N 卡監(jiān) 控 主機遠 方 通 信備 用 串 口至 監(jiān) 控 保 護 單 元 變電站內部的通信基于 CAN 總線，包含兩層通信網絡：站級 CAN 網絡和現(xiàn)場級 CAN 網絡。 LONWORKS 以這樣的方式來保證網絡傳輸?shù)膶崟r性。除了西門子公司外，還有 ABB 公司生產的 SCS100和 SCS200。而通信協(xié)議就是整個系統(tǒng)通信部分的核心。目前我們主要使用的有以下通信協(xié)議 : IEC8705101 通信協(xié)議（遠動通信標準）， IEC8705102 通信協(xié)議（電量采集通信標準）， IE87051103 通信協(xié)議（保護傳輸通信標準）。無漏信號和串音干擾。通常實現(xiàn)開閉所 RTU 至主站信息的傳輸，同時用于建設饋線 FTU 信息向配電子站集結的信息通道，但不能傳語音。 (2)： 互可操作性和互用性：設備和設備間，不同生產廠家之間。 配電線載波通信技術 配電通信載波是以 6—10KV 配電線路為傳輸通道，采用移頻監(jiān)控和跳頻技術相結合的調制方式，應用先進的 DSP 數(shù)字信號處理技 術和集成電路技術來實現(xiàn)數(shù)話同傳的通信方式。 10KV 開關柜智能保護單元 本變電站 10KV 開關柜選用的是 LG 公司的 LV1 真空開關，配置的是SIEMENS 系列產品 NSP7 系列保護及測控裝置。 零壓閉鎖元件的零序電壓，采用三相電壓計算自產零序電壓 3Uz 零序電流 可選擇取自變壓器中性點零序電流或三相電流計算自產零序電流 。 (6) : PT 斷線告警： 三相電壓均小于 16V，某相電流大于 0。 ≥ 1≥ 1≥ 1≥ 1I a I t . s e tI b I t . s e tI c I t . s e tI a I t . s e tI b I t . s e tI c I t . s e tI a I t .。 三相電壓和大于 8V， 最大線電壓小于 16V，判為二相 PT 斷線。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。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。 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。 (4)： 系統(tǒng)結構的高度分散性。 長距離光傳輸模塊是內置與交換機或路由器的光設備。 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。 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。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。 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。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。現(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。 (4)： 易于廣域網相連。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。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。通信介質為屏蔽雙絞線或光纖。 LONWORKS 總線性能較強，但系統(tǒng)復雜，造 價較高。 (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。應用處理器完成用戶現(xiàn)場控制應用。 (3)： 互操作性。采用 RS422 標準通信時位率可達到 10Mbit/s。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。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。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。監(jiān)控 CPU主要負責人機接口，保護定值管理。 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， FIFO 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。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)。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。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。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。 (2): 軟硬件模塊化，方便維護和擴展。 主 控 室 前 部 的控 制 臺上 面 安 裝 顯 示 器 ， 打 印 機 ，鍵 盤 ， 模 擬 主 接 線 ， 操 作 把手 ， 必 要 儀 表保 護 柜 ， 變 送器 柜 ， 監(jiān) 控柜 ， 電 度 表柜 ， 電 流 柜O P P O S I T E (3)微機臺式 ： 在主控室前部設微機臺，無模擬憑，無控制臺。 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。 (3) : 具備實時自檢功能。電容器。 (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。所有操作的可靠性在軟硬件設計中都應符合雙重化原則。 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。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。缺點是運行時仍不是很穩(wěn)定。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。雖然變電站綜合自動化技術在 80 年代后才被開發(fā)應用。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。 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。 (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。 (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。 （ 4） ：可靠性提高。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。圖文并冒，最后是將一些關于變電站綜合自動化系統(tǒng)的英文文章進行漢語翻譯，這對了解變電站綜合自動化系統(tǒng)的最新科技有著很大的幫助。最后將變電站綜合自動化系統(tǒng)的繼電保護和綜自設備的設置進行了 詳細的介紹。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。體現(xiàn)在硬件比較通用，制造容易統(tǒng)一標準?？煽啃院头€(wěn)定性要求很高。 (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。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。 第二階段：面向功能設計的分布式測控裝置加微機保護模式 90 年代初期，微機保護及按功能設計的分布測控裝置得以廣泛應用，保護與測控裝置相對獨立，通過通信管理單元能夠將各自信息送到當?shù)乇O(jiān)控計算機或 調度主站。對電力技術的發(fā)展來說，具有重要的意義，也是電力工業(yè)發(fā)展的顯著標志。變壓器。分布式綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)點除了減少了大量的電纜，抗干擾能力增強，并大大的簡化了二次設備，減小了占地面積。變電站層包括全站性的監(jiān)控主機，遠動通信機等。但是這種結構比較適合用于中低壓變電站。該系統(tǒng)還可以根據電網運行情況自動控制開關或變壓器分接頭。分為有事故跳閘次數(shù)和手動跳閘次數(shù)兩種。在變壓器。能夠記錄事故前后的線路電流和母線電壓。 (3): 電容器保護：包括電流速斷保護，過流保護，反時限過流保護，相間過電壓保護，相間低電壓保護和零序過電壓保護。模擬主接線，操作把手，必要的儀表和光字均安裝在控制臺面上。監(jiān)控部分在監(jiān)控機，電度機，采樣機，遠傳機任一故障情況下，應不影響其他機正常工作。 第三階段以高性能的 16 位單片機構成的硬件結構為主，具有總線不需引出芯片，電路結構簡單的特點，抗干擾能力進一步加強，并且完善了通信功能，為實現(xiàn)變電站自動化提供了方便。此保護采用了高集成 度 16 位單片機，其內部包含了 124KEPROM， 4KRAM，接近10 個內部計數(shù)器，定時器和中斷口， 2 個全雙工的串行口，以及整個內部 A/D轉換器。 DSP 的突出特點是計算能力強，精度高，總線速度快，吞吐量大，尤其是采用專用硬件實現(xiàn)定點和浮點 加乘運算，速度非常的快。再同一時刻采樣的全部通道轉換完成并存入 RAM 后，才由 DMA 請求中斷，由 CPU 做出相應的處理。因此，必須大大的壓縮數(shù)據采集的時間。 3 個保護 CPU 分別完成高頻保護，距離保護，零序保護功能。 多 CPU 微機保護裝置除完成本線路的繼電保護功能外，同時還必須完成相鄰線路的遠后備保護功能。 采用工控機實現(xiàn)的微機保護，具有小型化，低成本，高可靠性等優(yōu)點。 小節(jié) 本節(jié)介紹了變電站綜合自動化系統(tǒng)的結構形式，并介紹了各種結構形式的特點 ；變電站綜合自動化系統(tǒng)主要包括監(jiān)測，監(jiān)控，遠傳和保護四部分，介紹了各部分的主要功能。采用 RS422 標準，可以削弱干擾的影響 ，獲得更長的傳輸距離和允許更大的信號衰減?？梢栽谌魏瓮ㄐ沤橘|條件下通信，包括雙絞線，電力線，光纖，同軸電纜，射線電纜，紅外線等，并且多種介質可以在同一網絡中混合使用。網絡處理器完成 OSI 的 36 層網絡協(xié)議。 (3)： CANBUS 采用非破壞性總線裁決技術，當兩個節(jié)點同時向網絡上傳送數(shù)據時，優(yōu)先級別低的自動的主動停止數(shù)據發(fā)送，而優(yōu)先級高的網絡節(jié)點不受任何影響繼續(xù)傳送數(shù)據，大大的節(jié)省了總線沖突裁決 時間。 RS422 和 RS485 雖然在傳輸速度和距離上有所提高，但存在以下缺點：網絡上只能有一個主節(jié)點，無法構成多主冗余系統(tǒng)，系統(tǒng)可靠性差，數(shù)據通信方式為命令響應方式，從節(jié)點只有在接到主節(jié)點命令后才能響應，重要信息得不到及時傳送，致使靈活性和實時性差，糾錯能力差。網絡的通信速率為 78kb/s,最大通信距離為 2km。在間隔內部使用 LONWORKS 總線，網上的信息通過間隔層的測控單元上傳到主干網上。而方案 2 中有兩層網，主干網的帶寬已達 10MB/s，雖然間隔內的網絡仍為 78kb/s 帶寬，但其上所連接的節(jié)點數(shù)目卻大大的減少，只有幾臺。所以方案 2 中更方便，更經濟。其中站級 CAN 網絡用于實現(xiàn)上位機監(jiān)控主機和通信管理機之間的通信。根據應用經驗，當站內節(jié)點數(shù)不超過 40 時， LONWORKS 總線的網絡實時性是很好的。德國 AEG 公司的 ILS 系統(tǒng)，美國通用電氣，美國西屋電氣，法國的阿爾斯通和瑞士的 LANDIS 公司都有該類產品 。電力系統(tǒng)中所采集的信息需要很高的實時性，可靠性，所以認識認識通信協(xié)議對整個控制系統(tǒng)的影響就比較重要。 IE8705104網絡通信協(xié)議（遠動網絡通信標準）， 通信協(xié)議 ,MODBUS 通信協(xié)議，CDT 循環(huán)通信協(xié)議， SC1801 通信協(xié)議， M4F 通信協(xié)議等。 (6) ： 抗腐蝕和抗酸堿，可直接埋與地下。 (3) ： 其他通信設備 光纖收發(fā)器主要用于實現(xiàn)局域網的遠程連接。 (3)： 現(xiàn)場設備的智能化與功能自治性。具有實施方便，組網靈活，開放透明的通信網絡平臺，數(shù)據傳輸?shù)目煽啃愿?，實時性強，信道可靠等特點。 變壓器后備保護 (1)： 三段式復壓閉鎖過流保護： 配有三段共九時限（每段三時限 ）的復壓閉鎖過流保護，每段都有獨立的電流定值，時間定值和方向定值。 (3): 二段式間隙零序過流保護： 配有二段兩時限間隙零序電流保護。 2A，判為三相失