【文章內(nèi)容簡介】 前整定 值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應采用標準規(guī)約。 數(shù)據(jù)采集 包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù) １）．狀態(tài)量采集 狀態(tài)量包括：斷路器狀態(tài)，隔離開關(guān)狀態(tài)，變壓器分接頭信 號及變電站一次設備告警信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過通信方式獲得。 保護動作信號則采用串行口（ RS232 或 RS485）或計算機局域網(wǎng)通過通信方式獲得。 ２）．模擬量采集 常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓，線路電壓，電流和功率值。饋線電流，電壓和功率值，頻率，相位等。此外還有變壓器油溫，變電站室溫等非電量的采集。 模擬量采集精度應能滿足 SCADA 系統(tǒng)的需要。 ３）．脈沖量 脈沖量主要是脈沖電度表的輸出脈沖，也采用光電隔離方式與系統(tǒng)連接，內(nèi)部用計數(shù)器統(tǒng)計脈沖個數(shù)，實現(xiàn) 電能測量。 事件紀錄和故障錄波測 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設計說 明 書 （ 論 文 ） 第 10 頁 事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關(guān)跳合記錄。其 SOE 分辨率一般在 1~10ms之間，以滿足不同電壓等級對 SOE 的要求。 變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和 分析 。 控制和操作閉鎖 操作人員可通過 CRT 屏幕對斷路 器，隔離開關(guān)，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設備，在系統(tǒng)設計時應保留人工直接跳合閘手段。操作閉鎖應具有以下 內(nèi)容 ： １）．電腦五防及閉鎖系統(tǒng) ２）．根據(jù)實時狀態(tài)信息，自動實現(xiàn)斷路器，刀閘的操作閉鎖功能 ３）．操作出口應具有同時操作閉鎖功能 ４）．操作出口應具有跳合閉鎖功能 同期檢測和同期合閘 該功能可以分為手動和自動兩種方式實現(xiàn)?？蛇x擇獨立的同期設備實現(xiàn)，也可以由微機保護軟件模 塊實現(xiàn)。 電壓和無功的就地控制 無功和電壓控制一般采用調(diào)整變壓器分接頭，投切電容器組，電抗器組，同步調(diào)相機等方式實現(xiàn)。操作方式可手動可自動，人工操作可就地控制或遠方控制。 無功控制可由專門的無功控制設備實現(xiàn)，也可由監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)保護裝置測量的電壓，無功和變壓器抽頭信號通過專用軟件實現(xiàn)。 數(shù)據(jù)處理和紀錄 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設計說 明 書 （ 論 文 ） 第 11 頁 歷史 數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級調(diào)度中心，變電管理和保護專業(yè)要求的數(shù) 據(jù)，主要有： １）．斷路器動作次數(shù) ２）．斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數(shù)的累計數(shù) ３）．輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間。 ４）．獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間 ５）．控制操作及修改整定值的記錄 根據(jù)需要，該功能可在變電站當?shù)厝繉崿F(xiàn)，也可在遠動操作中心或調(diào)度中心實現(xiàn)。 人機聯(lián)系 系統(tǒng)的自診斷功能 系統(tǒng)內(nèi)各插件應具有自診斷功能，自診斷信息也象被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機和遠方調(diào)度中心或操作控制中心。 與遠方控制中心的通信 本功能在 常規(guī)遠動 ?四遙 ?的基礎(chǔ)上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統(tǒng)的遠動系統(tǒng)。 根據(jù)現(xiàn)場的要求，系統(tǒng)應具有通信通道的備用及切換功能，保證通信的可靠性，同時應具備同多個調(diào)度中心不同方式的通信接口，且各通信口及 MODEM 應相互獨立。保護和故障錄波信息可采用獨立的通信與調(diào)度中心連接，通信規(guī)約應適應調(diào)度中心的要求，符合國標及 IEC 標準。 變電站綜合自動化系統(tǒng)應具有同調(diào)度中心對時，統(tǒng)一時鐘的功能，還應具有當?shù)剡\行維護功能。 防火、保安系統(tǒng) 從設計原則而言，無人值班變電站 應具有防火、保安措施。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設計說 明 書 （ 論 文 ） 第 12 頁 變電站綜合自動化的結(jié)構(gòu)及模式 目前從國內(nèi)、外變電站綜合自動化的開展情況而言 ,大致存在以下幾種結(jié)構(gòu) ： １）．分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺 計算 機單功能設備，將它們連接到能共享資源的 網(wǎng)絡 上實現(xiàn)分布式處理。這里所談的 “ 分布 ” 是按變電站資源物理上的分布（未強調(diào)地理分布），強調(diào)的是從計算機的 角度來 研究 分布 問題 的。這是一種較為理想的結(jié)構(gòu)，要做到完全分布式結(jié)構(gòu)，在可擴展性、通用性及開放性方面都具有較強的優(yōu)勢，然而在實際的工程 應用 及技術(shù)實現(xiàn)上就會遇到許多目前難以解決的問題，如在分散安裝布置時，惡劣運行環(huán)境、抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上存在的問題等等，就目前技術(shù)而言還不夠 十分成熟，一味地追求完全分布式結(jié)構(gòu)，忽略工程實用性是不必要的。 ２）．集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的硬件裝置、數(shù)據(jù)處理均集中配置，采用由前置機和后臺機構(gòu)成的集控式結(jié)構(gòu)，由前置機完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護、控制及監(jiān)測等功能，后臺機完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式，這種結(jié)構(gòu)有以下不足：前置管理機任務繁重、引線多，是一個信息 “ 瓶頸 ” ，降低了整個系統(tǒng)的可靠性，即在前置機故障情況下，將失去當?shù)丶斑h方的所有信息及功能，另外仍不能從工程設計角度上節(jié)約開支，仍需鋪設電纜，并且擴展一 些自動化需求的功能較難。在此值得一提的是這種結(jié)構(gòu)形成的原由，變電站二次產(chǎn)品早期開發(fā)過程是按保護、測量、控制和通信部分分類、獨立開發(fā)，沒有從整個系統(tǒng)設計的指導思想下進行，隨著技術(shù)的進步及電力系統(tǒng)自動化的要求，在進行變電站自動化工程的設計時，大多采用的是按功能 ?拼湊 ?的方式開展，從而導致系統(tǒng)的性能指標下降以及出現(xiàn)許多無法解決的工程問題。 ３）．分層分布式結(jié)構(gòu) 按變電站的控制層次和對象設置全站控制級（站級）和就地單元控制級（段級）的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 站級系統(tǒng)大致包括站控系統(tǒng)（ SCS）、站監(jiān) 視系統(tǒng)（ SMS）、站工程師工作臺（ EWS）及同調(diào)度中心的通信系統(tǒng)（ RTU）： 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設計說 明 書 （ 論 文 ） 第 13 頁 站控系統(tǒng)（ SCS）：應具有快速的信息響應能力及相應的信息處理 分析 功能，完成站內(nèi)的運行管理及控制（包括就地及遠方控制管理兩種方式），例如事件記錄、開關(guān)控制及 SCADA的數(shù)據(jù)收集功能。 站監(jiān)視系統(tǒng)（ SMS）：應對站內(nèi)所有運行設備進行監(jiān)測，為站控系統(tǒng)提供運行狀態(tài)及異常信息，即提供全面的運行信息功能，如擾動記錄、站內(nèi)設備運行狀態(tài)、二次設備投入 /退出狀態(tài)及設備的額定 參數(shù)等。 站工程師工作臺（ EWS）：可對站內(nèi)設備進行狀態(tài)檢查、參數(shù)整定、調(diào)試檢驗等功能，也可以用便攜機進行就地及遠端的維護工作。 上面是按大致功能基本分塊，硬件可根據(jù)功能及信息特征在一臺站控計算機中實現(xiàn)，也可以兩臺雙備用，也可以按功能分別布置，但應能夠共享數(shù)據(jù)信息，具有多任務時實處理功能。 段級在橫向按站內(nèi)一次設備（變壓器或線路等）面向?qū)ο蟮姆植际脚渲茫诠δ芊峙渖?，本著盡量下放的原則，即凡是可以在本間隔就地完成的功能決不依賴通訊網(wǎng)，特殊功能例外，如分散式錄波及小電流接地選線等功能的實現(xiàn)。 這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點： （ 1）可靠性提高，任一部分設備故障只 影響 局部，即將 ?危險 ?分散，當站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡故障，只影響到監(jiān)控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續(xù)運行；段級的任一智能單元損壞不應導致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡。 （ 2） 可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。 （ 3） 站內(nèi)二次設備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護。 基本的模式 １）．基 本配置： （１） 集中處理集中布置：將集控式屏、臺都集中布置在主控制室。 （２） 分布處理集中布置：將分布式單功能設備集中組屏仍集中布置在主控制室。 （３） 分布處理分散布置：將分布式單功能設備布置在一次設備的機柜內(nèi)或采用就地就近組屏分散設置的方式。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設計說 明 書 （ 論 文 ） 第 14 頁 ２）．基本模式： （１） 對于新建變電站的自動化系統(tǒng)的設計方式： Ａ．對于容量較大、設備進出線回路數(shù)較多、供電地位重要且投資較好的變電站，可采用分層分布式結(jié)構(gòu)的雙機備用系統(tǒng)，輔之相應的保護、測量、控制及監(jiān)測功能，并完成遠方ＲＴＵ的功能。 Ｂ．對于容量較小，主接 線簡單，供電連續(xù)性要求不高的變電站，宜取消常規(guī)的配置及前置機，采用單機系統(tǒng)，完成保護、測量、控制等功能的管理，并完成遠方ＲＴＵ的功能。 （２） 對于擴建及改造現(xiàn)有的按常規(guī)二次系統(tǒng)設計的自動化系統(tǒng)設計方式： Ａ．改造項目可采用新配置的具有三遙（或四遙）功能的 RTU,完成對老站保護動作信息、設備運行狀態(tài)及部分功能的測量，并對原有的常規(guī)二次設備進行必要的改造或ＲＴＵ增加數(shù)據(jù)采集板，使之能與增設的自動化設備構(gòu)成整體。 Ｂ．當擴建項目的范圍較大，用戶對自動化的要求較高，投資又允許時，通常采用自動化系統(tǒng)方案。 幾個問題的認識及探討 變電站自動化的基本概念 變電站自動化是指應用自動控制技術(shù)、信息處理和傳輸技術(shù)，通過計算機硬軟件系統(tǒng)或自動裝置代替人工進行各種運行作業(yè)，提高變電站運行、管理水平的一種自動化系統(tǒng)。變電站自動化的范疇包括綜合自動化技術(shù)；變電站綜合自動化是指將二次設備（包括控制、保護、測量、信號、自動裝置和遠動裝置）利用微機技術(shù)經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設計，對變電站執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)，它是自動化和計算機、通信技術(shù)在變電站領(lǐng)域的綜合應用。其具有以下特征： １）．功 能綜合化：是按變電站自動化系統(tǒng)的運行要求，將二次系統(tǒng)的功能綜合考慮，在整個的系統(tǒng)設計方案指導下，進行優(yōu)化組合設計，以達到協(xié)調(diào)一致的繼電保護及監(jiān)控系統(tǒng)?！?綜合 ” （ INTEGRATED）并非指將變電站所要求的功能以 ?拼湊 ?的方式組合，而是指在滿足基本要求的基礎(chǔ)上，達到整個系統(tǒng)性能指標的最優(yōu)化。表現(xiàn)在： 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設計說 明 書 （ 論 文 ） 第 15 頁 （１） 簡化變電站二次設備的硬件配置，盡量避免重復設計。如遠動裝置和微機監(jiān)測系統(tǒng)功能的重復設置，沒有達到信息共享。 （２） 簡化變電站各二次設備之間的互聯(lián)線，節(jié)省控制電纜，減少ＰＴ、ＣＴ的負載。力爭克服以前計量、 遠動和當?shù)乇O(jiān)測系統(tǒng)所用的變送器各自設置，不僅增加投資而且還造成數(shù)據(jù)測量的不一致性。 （３） 保護模塊相對獨立，網(wǎng)絡及監(jiān)測系統(tǒng)的故障不應影響保護功能的正常工作；對于110kV 及以上電壓等級變電站，由于其重要程度，應考慮保護、測量系統(tǒng)分開設置；而對于 110kV 以下低壓變電站，就目前的技術(shù)應用水平及工程應用角度而言，可以考慮將保護與測控功能合為一體的智能單元，這樣不但利于運行管理及工程組合，而且降低投資成本。 （４） 減少安裝施工和維護的工作量，減少總占地面積，降低總造價或運行費用。 （５） 提高運行的可靠性和 經(jīng)濟 性，保證電能質(zhì)量。 （６） 有利于全系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定控制。 ２）．系統(tǒng)構(gòu)成的數(shù)字化及模塊化：保護、控制、測量裝置的數(shù)字化（即采用微機實現(xiàn)，并具有數(shù)字化通信能力），利于把各功能模塊通過通信網(wǎng)絡連接起來，便于接口功能模塊的擴充及信息的共享。另外方便模塊的組態(tài)，適應工程的集中式、分布分散式和分布式結(jié)構(gòu)集中式組屏等方式。 ３）．操作監(jiān)視屏幕化：當變電站有人值班時，人機聯(lián)系在當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺機（或主機）上進行，當變電站無 人值班時，人機聯(lián)系功能在遠方的調(diào)度中心或操作控制中心的主機或工作站上進行，不管那種方式，操作維護人員面對的都是ＣＲＴ屏幕，操作的工具都是鍵盤或鼠標。 ４）．運行管理智能