【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(shí)鐘等命令。通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(hù)動(dòng)作信號則采用串行口（ RS232 或 RS485）或計(jì)算機(jī)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(yīng)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(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)脈沖個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn) 電能測量。 事件紀(jì)錄和故障錄波測 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 10 頁 事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動(dòng)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(shí)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(jī)保護(hù)裝置兼作記錄及測距計(jì)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(chǔ)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(jìn)行遠(yuǎn)方操作。為了防止系統(tǒng)故障時(shí)無法操作被控設(shè)備，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。操作閉鎖應(yīng)具有以下 內(nèi)容 ： １）．電腦五防及閉鎖系統(tǒng) ２）．根據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)斷路器，刀閘的操作閉鎖功能 ３）．操作出口應(yīng)具有同時(shí)操作閉鎖功能 ４）．操作出口應(yīng)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(dòng)和自動(dòng)兩種方式實(shí)現(xiàn)?？蛇x擇獨(dú)立的同期設(shè)備實(shí)現(xiàn)，也可以由微機(jī)保護(hù)軟件模 塊實(shí)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(jī)等方式實(shí)現(xiàn)。操作方式可手動(dòng)可自動(dòng)，人工操作可就地控制或遠(yuǎn)方控制。 無功控制可由專門的無功控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)，也可由監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)保護(hù)裝置測量的電壓，無功和變壓器抽頭信號通過專用軟件實(shí)現(xiàn)。 數(shù)據(jù)處理和紀(jì)錄 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 11 頁 歷史 數(shù)據(jù)的形成和存儲(chǔ)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(hù)專業(yè)要求的數(shù) 據(jù)，主要有： １）．?dāng)嗦菲鲃?dòng)作次數(shù) ２）．?dāng)嗦菲髑谐收蠒r(shí)截?cái)嗳萘亢吞l操作次數(shù)的累計(jì)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(shí)記錄的最大，最小值及其時(shí)間。 ４）．獨(dú)立負(fù)荷有功、無功，每天的峰谷值及其時(shí)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(dāng)?shù)厝繉?shí)現(xiàn)，也可在遠(yuǎn)動(dòng)操作中心或調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)。 人機(jī)聯(lián)系 系統(tǒng)的自診斷功能 系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)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(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心或操作控制中心。 與遠(yuǎn)方控制中心的通信 本功能在 常規(guī)遠(yuǎn)動(dòng) ?四遙 ?的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測距信號的遠(yuǎn)傳等，其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。 根據(jù)現(xiàn)場的要求，系統(tǒng)應(yīng)具有通信通道的備用及切換功能，保證通信的可靠性，同時(shí)應(yīng)具備同多個(gè)調(diào)度中心不同方式的通信接口，且各通信口及 MODEM 應(yīng)相互獨(dú)立。保護(hù)和故障錄波信息可采用獨(dú)立的通信與調(diào)度中心連接，通信規(guī)約應(yīng)適應(yīng)調(diào)度中心的要求，符合國標(biāo)及 IEC 標(biāo)準(zhǔn)。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具有同調(diào)度中心對時(shí)，統(tǒng)一時(shí)鐘的功能，還應(yīng)具有當(dāng)?shù)剡\(yùn)行維護(hù)功能。 防火、保安系統(tǒng) 從設(shè)計(jì)原則而言，無人值班變電站 應(yīng)具有防火、保安措施。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 12 頁 變電站綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)及模式 目前從國內(nèi)、外變電站綜合自動(dòng)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(tái) 計(jì)算 機(jī)單功能設(shè)備，將它們連接到能共享資源的 網(wǎng)絡(luò) 上實(shí)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(qiáng)調(diào)地理分布），強(qiáng)調(diào)的是從計(jì)算機(jī)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(kuò)展性、通用性及開放性方面都具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，然而在實(shí)際的工程 應(yīng)用 及技術(shù)實(shí)現(xiàn)上就會(huì)遇到許多目前難以解決的問題，如在分散安裝布置時(shí)，惡劣運(yùn)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(shí)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(jī)和后臺(tái)機(jī)構(gòu)成的集控式結(jié)構(gòu)，由前置機(jī)完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護(hù)、控制及監(jiān)測等功能，后臺(tái)機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠(yuǎn)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(jī)任務(wù)繁重、引線多，是一個(gè)信息 “ 瓶頸 ” ，降低了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，即在前置機(jī)故障情況下，將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能，另外仍不能從工程設(shè)計(jì)角度上節(jié)約開支，仍需鋪設(shè)電纜，并且擴(kuò)展一 些自動(dòng)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(hù)、測量、控制和通信部分分類、獨(dú)立開發(fā)，沒有從整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想下進(jìn)行，隨著技術(shù)的進(jìn)步及電力系統(tǒng)自動(dòng)化的要求，在進(jìn)行變電站自動(dòng)化工程的設(shè)計(jì)時(shí)，大多采用的是按功能 ?拼湊 ?的方式開展，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的性能指標(biāo)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(shè)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(tái)（ 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(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 13 頁 站控系統(tǒng)（ SCS）：應(yīng)具有快速的信息響應(yīng)能力及相應(yīng)的信息處理 分析 功能，完成站內(nèi)的運(yùn)行管理及控制（包括就地及遠(yuǎn)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(yīng)對站內(nèi)所有運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，為站控系統(tǒng)提供運(yùn)行狀態(tài)及異常信息，即提供全面的運(yùn)行信息功能，如擾動(dòng)記錄、站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、二次設(shè)備投入 /退出狀態(tài)及設(shè)備的額定 參數(shù)等。 站工程師工作臺(tái)（ EWS）：可對站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢查、參數(shù)整定、調(diào)試檢驗(yàn)等功能，也可以用便攜機(jī)進(jìn)行就地及遠(yuǎn)端的維護(hù)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(tái)站控計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)，也可以兩臺(tái)雙備用，也可以按功能分別布置，但應(yīng)能夠共享數(shù)據(jù)信息，具有多任務(wù)時(shí)實(shí)處理功能。 段級在橫向按站內(nèi)一次設(shè)備（變壓器或線路等）面向?qū)ο蟮姆植际脚渲?，在功能分配上，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(shí)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(diǎn)： （ 1）可靠性提高，任一部分設(shè)備故障只 影響 局部，即將 ?危險(xiǎn) ?分散，當(dāng)站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)故障，只影響到監(jiān)控部分，而最重要的保護(hù)、控制功能在段級仍可繼續(xù)運(yùn)行；段級的任一智能單元損壞不應(yīng)導(dǎo)致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡(luò)。 （ 2） 可擴(kuò)展性和開放性較高，利于工程的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。 （ 3） 站內(nèi)二次設(shè)備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護(hù)。 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(tái)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(shè)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(shè)備布置在一次設(shè)備的機(jī)柜內(nèi)或采用就地就近組屏分散設(shè)置的方式。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 14 頁 ２）．基本模式： （１） 對于新建變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式： Ａ．對于容量較大、設(shè)備進(jìn)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(jī)備用系統(tǒng)，輔之相應(yīng)的保護(hù)、測量、控制及監(jiān)測功能，并完成遠(yuǎn)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(jī)，采用單機(jī)系統(tǒng)，完成保護(hù)、測量、控制等功能的管理，并完成遠(yuǎn)方ＲＴＵ的功能。 （２） 對于擴(kuò)建及改造現(xiàn)有的按常規(guī)二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式： Ａ．改造項(xiàng)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(hù)動(dòng)作信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及部分功能的測量，并對原有的常規(guī)二次設(shè)備進(jìn)行必要的改造或ＲＴＵ增加數(shù)據(jù)采集板，使之能與增設(shè)的自動(dòng)化設(shè)備構(gòu)成整體。 Ｂ．當(dāng)擴(kuò)建項(xiàng)目的范圍較大，用戶對自動(dòng)化的要求較高，投資又允許時(shí)，通常采用自動(dòng)化系統(tǒng)方案。 幾個(gè)問題的認(rèn)識(shí)及探討 變電站自動(dòng)化的基本概念 變電站自動(dòng)化是指應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、信息處理和傳輸技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)硬軟件系統(tǒng)或自動(dòng)裝置代替人工進(jìn)行各種運(yùn)行作業(yè)，提高變電站運(yùn)行、管理水平的一種自動(dòng)化系統(tǒng)。變電站自動(dòng)化的范疇包括綜合自動(dòng)化技術(shù)；變電站綜合自動(dòng)化是指將二次設(shè)備（包括控制、保護(hù)、測量、信號、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置）利用微機(jī)技術(shù)經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對變電站執(zhí)行自動(dòng)監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)，它是自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。其具有以下特征： １）．功 能綜合化：是按變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行要求，將二次系統(tǒng)的功能綜合考慮，在整個(gè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案指導(dǎo)下，進(jìn)行優(yōu)化組合設(shè)計(jì)，以達(dá)到協(xié)調(diào)一致的繼電保護(hù)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(dá)到整個(gè)系統(tǒng)性能指標(biāo)的最優(yōu)化。表現(xiàn)在： 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 15 頁 （１） 簡化變電站二次設(shè)備的硬件配置，盡量避免重復(fù)設(shè)計(jì)。如遠(yuǎn)動(dòng)裝置和微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)功能的重復(fù)設(shè)置，沒有達(dá)到信息共享。 （２） 簡化變電站各二次設(shè)備之間的互聯(lián)線，節(jié)省控制電纜，減少ＰＴ、ＣＴ的負(fù)載。力爭克服以前計(jì)量、 遠(yuǎn)動(dòng)和當(dāng)?shù)乇O(jiān)測系統(tǒng)所用的變送器各自設(shè)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(hù)模塊相對獨(dú)立，網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)測系統(tǒng)的故障不應(yīng)影響保護(hù)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(yīng)考慮保護(hù)、測量系統(tǒng)分開設(shè)置；而對于 110kV 以下低壓變電站，就目前的技術(shù)應(yīng)用水平及工程應(yīng)用角度而言，可以考慮將保護(hù)與測控功能合為一體的智能單元，這樣不但利于運(yùn)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(hù)的工作量，減少總占地面積，降低總造價(jià)或運(yùn)行費(fèi)用。 （５） 提高運(yùn)行的可靠性和 經(jīng)濟(jì) 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(hù)、控制、測量裝置的數(shù)字化（即采用微機(jī)實(shí)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(luò)連接起來，便于接口功能模塊的擴(kuò)充及信息的共享。另外方便模塊的組態(tài)，適應(yīng)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(dāng)變電站有人值班時(shí)，人機(jī)聯(lián)系在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)（或主機(jī)）上進(jìn)行，當(dāng)變電站無 人值班時(shí)，人機(jī)聯(lián)系功能在遠(yuǎn)方的調(diào)度中心或操作控制中心的主機(jī)或工作站上進(jìn)行，不管那種方式，操作維護(hù)人員面對的都是ＣＲＴ屏幕，操作的工具都是鍵盤或鼠標(biāo)。 ４）．運(yùn)行管理智能