【文章內容簡介】 以 微機為控制中心的就地功能。這種初期的自動化管理方式，各專業(yè)在技術上相互獨立，資源不能共享，設備設置重復，功能交叉覆蓋，無論在技術上或是經濟上都不盡合理。進入九十年代后，由于數字保護技術的發(fā)展，才使得變電站綜合自動化技術產生了一個飛躍，使這項技術在我國進入了實質性發(fā)展階段。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 5 頁 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 變電站自動化技術伴隨著現代科學技術發(fā)展，尤其是網絡技術、計算機軟、硬件技術及超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展而不斷進步，自動化系統(tǒng)以按對象設計的全分層分布式為潮流，朝著二次設備功能集成化，一次設備智能數字化 方向發(fā)展：同時經濟性和可靠 IC618 性也是變電站自動化技術發(fā)展所要考慮的實際問題。 E50 標準的實施應用，電能質量監(jiān)測管理，一次設備的在線監(jiān)測，以及網絡安全技術，變電站綜合自動化將更多地融入當今流行的各種新觀念、新技術，其發(fā)展結果也使整個系統(tǒng)更加安全、高效、經濟和可靠。總的發(fā)展趨勢可從以下幾個不同角度來描述： 本文研究的主要內容 本論文將在總結本人從事變電站設計工作五年來的經驗基礎上，結合本課題完成如下工作： 1． 首先介紹變電站綜合自動化的定義，對變電站綜合自動化在國內外的發(fā)展及應用情況進行介紹。 2． 提出 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能要求， 對變電站綜合自動化系統(tǒng)常用組網結構和各自特點進行分析研究。 3． 變電站綜合自動化的通信介紹 。 4． 以新建平煤八礦 35KV變電站為研究對象 5．分析研究變電站綜合自動化系統(tǒng) 存在的共性問題，并提出改進意見。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 6 頁 第二章 35KV 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能和結構 本章先提出了變電站綜合自動化系統(tǒng)應滿足的基本要求，接著從保護系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)兩方面對其功能進行了詳細介紹和研究。并對變電站綜合自動化系統(tǒng)幾種常用的組網結構：集中式、分布式、分散分布式結構進行了介紹，對目前應用較廣的分散分 布式結構進行重點研究。 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能要求 變電站自動化系統(tǒng)的具體功能要求主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、作用和變電站的規(guī)模、電壓等級及一次設備狀況。高壓、超高壓變電站自動化系統(tǒng)的主要功能要求，概括起來有３個方面。①控制系統(tǒng)：運行人員監(jiān)視與控制、自動控制、電力系統(tǒng)緊急控制與當地后備控制、故障錄波與事件記錄、測量與計量、自動數據分析；②保護系統(tǒng)：變壓器保護、線路保護及自動重合閘、母線保護、電容器保護；③運行支持系統(tǒng)：設備維修支持、設備非正常狀態(tài)的恢復支持、電力系統(tǒng)故障恢復支持、自動故障恢 復。每個變電站自動化的功能將隨原來系統(tǒng)的運行經驗、成本和性能的要求不同而變化，但它們都要適應以下基本要求： 1)當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護系統(tǒng)準確檢測故障，跳開相應開關，迅速切除故障，不造成故障連鎖反應，使故障造成的影響限制在盡可能小的范圍； 3) 收集設備的狀態(tài)數據，支持設備的狀態(tài)維修和可靠性為中心的維修系統(tǒng)，提高設備可用率和使用壽命； 4)在集控中心或調度控制中心對變電站失去監(jiān)控的情況下，變電站的后備控制能對變電站進行控制； 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 7 頁 5)收集并及時傳送電力市場實時交易所需的技術數據，促進安全交易，減少交易 風險。 針對以上基本要求，在做變電站綜合自動化系統(tǒng)設計時，可靠、實用、技術先進和利于推廣是系統(tǒng)設計的基本指導思想。變電站綜合自動化系統(tǒng)設計過程中，可靠性與系統(tǒng)總體設計及軟硬件結構和工藝關系密切，考慮軟硬件總體方案時，可靠性必須放在第一位。其次應強調性能價格比這個重要指標，機型選擇、硬件配置上，應從應用對象實際情況出發(fā)，特別重視性能價格比。同時還應考慮操作方便，具有完備的防誤提示和措施。 保護系統(tǒng)功能 保護裝置是綜合自動化系統(tǒng)的重要組成部分，以被保護的一次設備為對象，直接由相關的ＣＴ和ＰＴ輸入電氣量 ，動作后由接點輸出，直接作用于相應斷路器的跳閘線圈。要求和自動化系統(tǒng)保持相對獨立，一般要求保證電磁兼容指標，設置專用電源回路（３５ｋＶ電壓等級以上），保護ＴＡ與測量ＴＡ分開，可遠方投退壓板和控制字，在線修改定值，帶簡短的事故采樣數據和動作記錄等。當監(jiān)控系統(tǒng)異?；蚴ヂ?lián)系時，保護系統(tǒng)能夠獨立地完成它的使命，做電力系統(tǒng)的守護神。從功能上可分為線路保護、母線保護、變壓器保護、電容器保護及備用電源自投、故障錄波、低周低壓減載等安全自動裝置。 微機保護應具有與監(jiān)控系統(tǒng)通信的功能，包括：接受監(jiān)控系統(tǒng)查詢，若返回正確應答信號，則表明保護裝置通信接口完好；若超時無應答或應答錯誤，則表明通信接口或保護裝置本身出現故障；傳送事件報告，包括跳閘時間（分辨率２ｍＳ）、跳閘元件、相別、測距、故障波形等，且掉電后信息能保留：傳送自檢報告，包括裝置內部自檢和對輸入信號的檢查；修改時鐘及對時，目前至少要有通信廣播對時及分秒中斷對時，并能 GPS 外部對時；修改保護定值，定值要經過上傳、下裝、反校、確認等環(huán)節(jié)后，保護裝置才予以修改；接受投退保護命令，保護信號應具有掉電白保持，能夠遠方或就地復歸；接受查詢定值并送出定值；實行顯示保護主要狀態(tài)（功能投 入情況輸入量值等）。與監(jiān)控系統(tǒng)通訊，主動上傳故障信息、動作信息、動作值及自診斷信息，接受監(jiān)控系統(tǒng)命令上傳整定值及歷史事件，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊應采用標準規(guī)約。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 8 頁 監(jiān)控系統(tǒng)功能 （ 1） 數據采集 系統(tǒng)由數據采集裝置采集現場所有狀態(tài)量、模擬量及脈沖量，并可從各保護裝置采集保護運行狀態(tài)、保護動作信息、保護定值信息、保護故障信息、保護電源及保護裝置自檢信息。 1）狀態(tài)量采集 包括斷路器狀態(tài)、隔離開關狀態(tài)、接地刀閘狀態(tài)、變壓器分接頭位置等，這些信號大部分采用光電隔離方式的開關量中斷輸入。對重要的狀態(tài)量（如斷路器位置） 采用雙位置接點進行采集，即 11,00 分別表示二個狀態(tài)，以保證正確無誤地反映斷路器位置，防止繼電器觸點的失效與抖動而引起的狀態(tài)誤報。 2）模擬量采集 采樣各段母線電壓、各進出線回路的電流和功率值；電網頻率與相位等電量參數以及變壓器的瓦斯值、溫度、壓力等非電量參數。目前各種電量參數在綜合自動化系統(tǒng)中均采用交流采樣，直接采集由電流互感器與電壓互感器提供的交流參數，常規(guī)變送器加Ａ／Ｄ變換方式只用于對非電量參數如變壓器油溫、主控室溫的采集。 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。 4）繼電保護數據采集 包括保護動作信號、保護狀態(tài)、保護定值等。 （ 2）事件記錄及故障錄波 事件記錄包括保護動作序列記錄 soe（ seuenceofevents）開關跳合記錄，事件分辨率可根據不同電壓等級的要求確定，一般為 ，能存放 100 個以上的事件順序記錄。當出現電網故障時 00ms 以及故障后 3s 的波形，（如接地短路故障），能記錄故障前１ min 供事故分析。對高壓變電站故障錄波可根據需要采用兩種方式實現：一是配置專用微機故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通訊；另一種則由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數字化的波 形及平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 9 頁 測距結果送監(jiān)控系統(tǒng)，由監(jiān)控系統(tǒng)存儲及打印波形。對低壓變電站可給出故障報告，包括故障類型、動作類型及開關遮斷電流大小。 （ 3）遠方整定保護定值 對各保護裝置，可在當地或遠方設置一組或多組保護定值，并可在當地或遠方顯示、切換整定值。此功能應具有遠方、當地閉鎖，操作權限閉鎖措施。 （ 4）控制和操作閉鎖 可對斷路器、隔離開關的分、合進行操作，對變壓器分接頭進行調節(jié)控制，對電容器組進行換切。這些控制和操作可在遠方的調度中心或變電站內的后臺監(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容歸檔功能） ，也可在裝置面板上進行操作，以保證系統(tǒng)的更高的使用靈活性。為確保操作的準確可靠，操作步驟按“選擇一返送校核一執(zhí)行”來進行，并具備邏輯閉鎖功能，每次操作均有打印輸出。操作閉鎖應包括以下內容： 1）操作出口應具有跳、合閉鎖功能。 2）操作出口應具有并發(fā)性操作閉鎖功能。 3）根據實時信息，實現斷路器、刀閘操作閉鎖功能。 4） CRT 屏幕操作閉鎖功能。只有輸入正確的操作口令和監(jiān)護口令才有權進行操作控制。 （ 5）電壓無功綜合控制 在上級調度直接控制時，變壓器分接頭調整和電容器組的投切直接接受上級調度的控制；當給定電壓曲 線的情況下，則由變電站自動化系統(tǒng)進行控制，按系統(tǒng)電壓與功率因數變化自動調節(jié)變壓器分接頭位置或投切電容器，保證電壓質量和優(yōu)化無功補償。 （ 6）與遠方調度中心通信 實現遠動裝置的常規(guī)的遙測、遙信、遙控和遙調四遙功能，即將采集的數字量和狀態(tài)量實時地送往調度中心，并接受上級調度中心的控制和調節(jié)操作命令。若有事故發(fā)生，如開關變位等事故發(fā)生或數字量越限時則插入優(yōu)先發(fā)送，及時向調度中心報警。此外還將故障錄平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 10 頁 波和其他繼電保護信息送往調度中心，同時接受調度中心發(fā)來的修改繼電保護整定值的命令等。傳送通道可以是電力載波、微波、光纖 或專用通道。通信波特率隨所選用通信通道及通信方式來決定。通信規(guī)約可以采用遠動標準規(guī)約或計算機通信規(guī)約，視調度中心的要求而定。 （ 7）數據處理和統(tǒng)計記錄 系統(tǒng)將采集來的狀態(tài)量、數字量和脈沖量按規(guī)定的要求進行處理，送往當地監(jiān)控系統(tǒng)的后臺機和上級調度中心。這些數據主要有：線路、變壓器的電流、有功和無功，母線電壓定時記錄的最大值、最小值及其時間等；整點數據的日報表；每日的峰值和谷值，并標以時間；斷路器動作次數、斷路器切除故障時的故障電流和跳閘操作次數統(tǒng)計；控制操作及修改整定值的記錄及有關操作者；獨立負荷有功無功每天 的峰值、最大值及其時間，并保存歸檔。歷史數據在監(jiān)控系統(tǒng)的后臺機內至少能保存１年以上。 （ 8）人機聯(lián)系功能 當變電站有人值班時，人機聯(lián)系功能在當地監(jiān)控系統(tǒng)的后臺機上進行。當變電站無人值班時。則在遠方的調度中心或集控中心的調度或監(jiān)視主機上進行。操作人員的人機聯(lián)系界面是ＣＲＴ屏幕與鍵盤或鼠標器，可實現下列主要功能： CRT 屏幕上可顯示各種畫面、數據和表格，包括主接線圖、開關狀態(tài)、潮流信息、報警畫面與提示信息、事故記錄ＳＯＥ、負荷曲線、系統(tǒng)的配置和工作情況、保護整定值、日運行報表等，并可將顯示畫面和表格拷貝打印記 錄下來。 實施遠方控制和操作，包括保護裝置的投入和退出、斷路器以及隔離開關的操作、變壓器分接頭位置控制等。 輸入或修改數據，包括遠方操作的密碼、操作人員的代碼及密碼、保護定值的設置和修改、報警值設置和修改、遠方／當地操作的設置、控制閉鎖與允許等。 顯示系統(tǒng)各設備的診斷自檢結果。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 11 頁 無人值班站應保留一定的人機聯(lián)系功能，以保證變電站現場檢修或巡視的要求，能顯示站內各種數據和狀態(tài)量；操作出口回路具有人工當地緊急控制設施；變壓器分接頭應備有當地人工調節(jié)手段。 （ 9）系統(tǒng)的自診斷檢測功能 系統(tǒng)的各裝置如保護裝置、數據采 集裝置、控制裝置等都具有自診斷功能，所有數據采集、控制、保護等主要單元模塊故障，應能自診斷出故障部位；具有失電保護、失電自檢、自復位至原運行狀態(tài)的能力。當數據采集出現非法錯誤時，應能輸出出錯信息，進行報警和閉鎖故障單元，保證其它部分的正常工作。當系統(tǒng)在線診斷出故障時，應能自動報警，并將故障內容及發(fā)生時間登錄在事件一覽表中。診斷結果周期性地送當地監(jiān)控系統(tǒng)的后臺機和遠方調度中心，故系統(tǒng)中各裝置的狀態(tài)一目了然，無需定期檢修。 （ 10）對時系統(tǒng) 對時要求是變電站自動化系統(tǒng)的最基本要求。 110ｋＶ樞紐以上站要求系統(tǒng)具有 GPS 對時功能，能夠對變電站層設備和間隔層ＩＥ１）設備（包括全電子電能表等）實現