【正文】 通過軟件來實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)閉鎖，取消或大大簡(jiǎn)化傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中尉實(shí)現(xiàn)閉鎖功能所需要的二次回路，以組成變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，所謂分層式結(jié)構(gòu)，是將變電站信息的采集和控制分為管理層、站控層和間隔層三個(gè)級(jí)分層布置。 變壓器的保護(hù)與測(cè)控子系統(tǒng) 電力變壓器微機(jī)保護(hù)的配置比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)；差動(dòng)速斷保護(hù)；（3）本體重瓦斯、有載調(diào)壓重瓦斯和壓力釋放。（1）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)變壓器后備保護(hù)的配置。（2）中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)變壓器后備保護(hù)的配置。變壓器的兩側(cè)都裝設(shè)同極性端子相連的電流互感器，其二次繞組安環(huán)流原則相串聯(lián)。差動(dòng)繼電器接在差流回路上。 電力變壓器比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)的基本概念。當(dāng)區(qū)內(nèi)發(fā)生某些短路性故障的時(shí)候，在變壓器各側(cè)電流互感器 CT 的二次回路中將產(chǎn)生大小相同，相位不同的短路電流，當(dāng)這些短路電流的向量和即差流達(dá)到一定值時(shí)，跳開變壓器各側(cè)斷路器的保護(hù)，就是變壓器差動(dòng)保護(hù)。變壓器的差動(dòng)速斷保護(hù)。一般情況下比率制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)能作為電力變壓器主保護(hù)，但是在嚴(yán)重內(nèi)不故障時(shí)，短路電流很大的情況下，電流互感器 TA 嚴(yán)重飽和使交流暫態(tài)傳變嚴(yán)重惡化。T 的二次側(cè)基波電流為零，高次諧波分量很大，比率制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)無法反應(yīng)區(qū)內(nèi)短路故障，所以變壓器比率制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)還應(yīng)配有差動(dòng)速斷保護(hù)。變壓器差動(dòng)保護(hù)程序框圖。 電力變壓器后備保護(hù)變壓器每一側(cè)的后備保護(hù)均采用同一個(gè)負(fù)荷電壓閉鎖元件。如果是作為變壓器相鄰元件的后備保護(hù)，側(cè)變壓器指向母線為正方向，如果作為變壓器本身的后備保護(hù)，則母線指向變壓器的方向?yàn)檎较颉Ｔ谡较驎r(shí) A 相過流，與門 YY2 及 H1 輸出“1”。 變壓器危機(jī)監(jiān)控、保護(hù)裝置舉例PWS 型分布式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)所采用的是 PWS 型微機(jī)主變保護(hù)裝置，其主變保護(hù)、監(jiān)控部分由主保護(hù)裝置，高壓側(cè)裝置、中壓側(cè)裝置。低壓側(cè)裝置組成。集保護(hù)、檢測(cè)、錄波、通信為一體，適用于 110KV 及以下的變電站的變壓器保護(hù)。PWS 型變壓器微機(jī)保護(hù)裝置在硬件結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)成幾個(gè)獨(dú)立的裝置來完成不同的功能，PWS 型變壓器微機(jī)保護(hù)裝置在硬件結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)成幾個(gè)各自獨(dú)立的裝置來完成不同的功能，其硬件電路基本相同。都含有六塊或七塊電路板。 輸電線路的保護(hù)與測(cè)控子系統(tǒng)在常規(guī)輸電路繼電保護(hù)中，若流過繼電器的實(shí)際電流大于該繼電器的動(dòng)作電流時(shí)，它即會(huì)立即動(dòng)作，將動(dòng)合（常開）觸點(diǎn)閉合，而將動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)斷開。根據(jù)繼電器動(dòng)作電流整定原則和繼電器保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限的不同，過電流保護(hù)科分為定時(shí)限過電流保護(hù)、無時(shí)限電流速斷保護(hù)，帶時(shí)限電流速斷保護(hù)。第三章 數(shù)字變電站主要技術(shù)特征和架構(gòu)體系 數(shù)字變電站的主要技術(shù)特征 數(shù)據(jù)采集數(shù)字化作為數(shù)字化變電站技術(shù)應(yīng)用的主要標(biāo)志之一就是在電流、電壓的采集環(huán)節(jié)采用非常規(guī)互感器，如光電式互感器或電子式互感器，實(shí)現(xiàn)了電氣量數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的數(shù)字化的應(yīng)用，其特點(diǎn)在于：（1）可以實(shí)現(xiàn)、二次系統(tǒng)電氣上的有效隔離；（2）電氣量動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍大，測(cè)量精度高，為實(shí)現(xiàn)常規(guī)變電站裝置像信息化的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)信息采集化應(yīng)用提供了前提；（3）對(duì)于低驅(qū)動(dòng)功率的變電站二次系統(tǒng)設(shè)備可以直接實(shí)現(xiàn)數(shù)字化接口應(yīng)用。 系統(tǒng)分層分布化根據(jù) IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)的描述，變電站的一、二次設(shè)備可分為三層：（1）站控層（變電站層）：站控層主要指的是廠站級(jí)的監(jiān)控，例如變電站中的監(jiān)控系統(tǒng)、子站系統(tǒng)等。站控層設(shè)備主要就是指監(jiān)控主站、工程師站、信息子站等。（2）間隔層：間隔層一般按斷路器間隔劃分，具有測(cè)量、控制元件或繼電保護(hù)元件。測(cè)量、控制元件負(fù)責(zé)該間隔的測(cè)量、監(jiān)視、斷路器的操作控制和聯(lián)閉鎖，以及時(shí)間順序記錄等，保護(hù)元件負(fù)責(zé)該間隔線路、變壓器等設(shè)備的保護(hù)、故障記錄等。（3）過程層：過程層通常又稱為設(shè)備層，主要是指變電站內(nèi)的變壓器和斷路器、隔離開關(guān)及其輔助觸點(diǎn)，電流、電壓互感器等一次設(shè)備。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要指間隔控制元件負(fù)責(zé)間隔的測(cè)量、監(jiān)控、斷路器的操作控制和聯(lián)閉鎖，以及時(shí)間順序記錄等，保護(hù)元件負(fù)責(zé)該間隔線路、變壓器等設(shè)備的保護(hù)、故障記錄等。分層分布式系統(tǒng)按站內(nèi)一次設(shè)備（變壓器或線路等）實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮姆植际脚渲?，其主要特點(diǎn)是：不同的電氣設(shè)備均單獨(dú)安裝具有測(cè)量、控制、保護(hù)功能的元件，如數(shù)字式保護(hù)和測(cè)控單元等，任意元件出現(xiàn)故障，不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。分布式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多 CPU 工作模式，每個(gè)單獨(dú)裝置都具有一定的數(shù)據(jù)處理能力系統(tǒng)自診斷能力強(qiáng)，能自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有裝置進(jìn)行巡檢。系統(tǒng)擴(kuò)充靈活、方便。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊化緊湊性組合電器將斷路器、隔離開關(guān)和接地刀閘、TA 和 TV 等組合在了一個(gè) SF6 絕緣的密封殼體類，實(shí)現(xiàn)了變電站布置的緊湊化。用于戶外變電站的集成型斷路器設(shè)備指的是金屬殼內(nèi)、SF6 絕緣的開關(guān)模塊和空氣絕緣模塊的組合體。數(shù)字化變電站的特征之一就是由只能斷路器和其他緊湊型斷路器設(shè)備、非常規(guī)互感器、集成自動(dòng)化的系統(tǒng)按先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行布置，在高壓和超高壓變電站中，保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、故障錄播及其其他自動(dòng)裝置的 I/O 單元，如 A/D 轉(zhuǎn)換、光隔離器件、操作回路等作為智能一次設(shè)備的一部分。 系統(tǒng)建模標(biāo)準(zhǔn)化IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)定義了統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化信息和信息交換模型，主要意義在于： 實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備的互操作性。 采用了對(duì)象建模技術(shù)、抽象通信接口技術(shù)和設(shè)各自描述規(guī)范，IED 之間實(shí)現(xiàn)了通信協(xié)議和通信接口一致性，具有互操作性； 實(shí)現(xiàn)變電站信息共享。 對(duì)一、二次設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一建模，變電站站內(nèi)及變電站與控制中心之間實(shí)現(xiàn)了無縫通信體系，真正實(shí)現(xiàn)了信息其享； 支持系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。 基于信息共享的各種運(yùn)行支持系統(tǒng)，如一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)等，可以功能優(yōu)化并與變電站的運(yùn)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。作為數(shù)字變電站應(yīng)用的標(biāo)志就是各個(gè) IED 和各變電站的數(shù)據(jù)都是自我描述的、重復(fù)的使用數(shù)據(jù)類、簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)維護(hù)、維護(hù)的命名規(guī)則、對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)一建模、容易集成到 WEB技術(shù)； 信息交互網(wǎng)絡(luò)化通信網(wǎng)絡(luò)作為實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各種 IED，以及與其他系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)信息交換的功能載體，它是連接站內(nèi)各種 IED 的紐帶，必須能支持各種通信接口，滿足通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化。隨著變電站的無人化以及自動(dòng)化信息量的不斷增加，通信網(wǎng)絡(luò)必須有足夠的空間和速度來存儲(chǔ)和傳送事件信息、電量、操作命令、故障錄波等數(shù)據(jù)。需要傳輸數(shù)據(jù)有如下幾種：1 過程層與間隔層之間的信息交換，過程層的各種智能傳感器和執(zhí)行器自由的與間隔層的裝置交換信息。2 間隔層內(nèi)部的信息交換，間隔層之間的通信。3 間隔層與變電站層的通信。通訊網(wǎng)絡(luò)的性能主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：1 可靠性 2 開放性 3 實(shí)時(shí)性 4 安全性 5 同步性 信息應(yīng)用集成化集成型自動(dòng)化系統(tǒng)就是將間隔層的控制、保護(hù)、故障錄波、事件記錄和運(yùn)行支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理等功能集成在一個(gè)統(tǒng)一的多功能數(shù)字裝置內(nèi)，間隔內(nèi)部和間隔間以及間隔同站級(jí)間的通信用少量的光纖總線實(shí)現(xiàn)，取消傳統(tǒng)的硬線連接。 設(shè)備檢修狀態(tài)化設(shè)備檢修的體質(zhì)是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷的演變的，由事后檢修/故障檢修發(fā)展到預(yù)防性檢修，而預(yù)防性檢修主要有兩種：以時(shí)間為依據(jù)的檢修，預(yù)先設(shè)定檢修工作的內(nèi)容與周期的定期檢修稱為定期檢修或者計(jì)劃?rùn)z修。以可靠性為中心的檢修，狀態(tài)檢修也叫做預(yù)知性檢修，以設(shè)備的工作狀態(tài)作為檢修的依據(jù)。數(shù)字化變電站中電流、電壓的采集、二次系統(tǒng)設(shè)備狀況、操作命令的下達(dá)和執(zhí)行，完全可以通過光纖實(shí)現(xiàn)信息的有效監(jiān)測(cè)，變電站內(nèi)可以有效地獲取電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、各種 IED 的故障和動(dòng)作信息，監(jiān)測(cè)操作及信號(hào)回路狀態(tài)，設(shè)備狀態(tài)特征量的采集上沒有盲區(qū)，在此基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)常規(guī)的變電站設(shè)備“定期檢修”為“狀態(tài)檢修” 。 設(shè)備操作智能化（1)以微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的控制回路組成執(zhí)行單元，代替常規(guī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的輔助開關(guān)和輔助繼電器。可按電壓波形控制跳、合閘角度，精確控制跳、合閘過程的時(shí)間，減少暫態(tài)過電壓幅值； （2）斷路器設(shè)備的專用信息由裝在斷路器設(shè)備內(nèi)基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的控制單元直接處理，使斷路器能獨(dú)立地執(zhí)行其當(dāng)?shù)毓δ?，而不依賴于變電站層的控制系統(tǒng)： （3）非常規(guī)互感器與微機(jī)型控制元件相配合，獨(dú)立采集運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，可有效地判斷斷路器的工作狀況； （4）連續(xù)自我檢測(cè)和監(jiān)視斷路器一次、二次系統(tǒng)設(shè)備，可檢測(cè)設(shè)備缺陷和故障，在缺陷變?yōu)楣收现鞍l(fā)出報(bào)警信號(hào)，為狀態(tài)維修提供參考。實(shí)現(xiàn)斷路器的智能化必須在斷路器內(nèi)嵌入電壓和電流變換器，并作為智能控制元件的輸入實(shí)現(xiàn)斷路器操作機(jī)的數(shù)字化的接口應(yīng)用。 數(shù)字化變電站的結(jié)構(gòu)體系數(shù)字化變電站以非常規(guī)互感器代替了常規(guī)繼電保護(hù)裝置，測(cè)控等裝置的 I/O 部分；以交換式以太網(wǎng)和光纜組成的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)替代了以往的二次連接電纜和回路；基于微電子技術(shù)的 LED 設(shè)備實(shí)現(xiàn)了信息的集成化應(yīng)用，以功能、信息的冗余替代了常規(guī)變電站裝置的冗余，系統(tǒng)變電站部分控制功能可以直接下放，整個(gè)變電站可實(shí)現(xiàn)小型化、緊湊化的設(shè)計(jì)與布置。 基本結(jié)構(gòu)過程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備額結(jié)合面，或者說過程層是指智能化電氣設(shè)備的部分分為三類：1 實(shí)時(shí)運(yùn)行電氣量檢測(cè) 2 運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè) 3 操作控制命令執(zhí)行。過程層的主要功能：(1)實(shí)時(shí)運(yùn)行電氣量檢測(cè)；(2)運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)；（3）操作控制命令執(zhí)行。下圖為數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)體系圖間隔層的主要功能是：（1）匯總本問隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；（2）實(shí)施對(duì)一次設(shè)備的保護(hù)控制功能；（3）實(shí)施本間隔操作閉鎖功能；（4）實(shí)施操作同期段其他控制功能；（5）對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別控制；（5）執(zhí)行數(shù)據(jù)的承上啟下通信傳輸功能，同時(shí)高速完成與過程層及變電站層的網(wǎng)絡(luò)通信功能，上下網(wǎng)絡(luò)接口具備雙口全雙工方式以提高信息通道的冗余度，保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。 變電站層的主要功能是：1 匯總本間隔過程層的數(shù)據(jù)信息。2 實(shí)施對(duì)一次設(shè)備的保護(hù)控制功能。3 實(shí)施本間隔操作閉鎖功能 。4 實(shí)施同期及其他的控制功能。5 對(duì)數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計(jì)技術(shù)及其控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別控制。6 執(zhí)行數(shù)據(jù)的承上啟下的通訊傳輸功能。變電站層的主要任務(wù)是：（1）通過兩級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，按時(shí)登錄歷史數(shù)據(jù)庫；（2）將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送往電網(wǎng)調(diào)度或控制中心；（3）接收電網(wǎng)調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行：（4）具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能：（5）具有（或備有）站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、人機(jī)聯(lián)系功能，如顯示、操作、打印、報(bào)警等功能以及圖像、聲音等多媒體功能； 變電站二次回路通信模式相對(duì)于數(shù)字通信技術(shù)，二次回路的模擬通信方式主要存在以下弊端： (1)電纜二次接線復(fù)雜。 (2)抗干擾能力差。 (3)系統(tǒng)擴(kuò)展性差。 解決這些問題的根本出路是改變金屬電纜模擬通信方式，采用數(shù)字通信技術(shù)，建立光纖通信網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的傳遞和控制。由于非常規(guī)傳感器和其他二次智能設(shè)備本身都可以提供數(shù)字量輸出，并可以方便地?cái)U(kuò)展通信接口，所以把二次設(shè)備作為過程層的通信節(jié)點(diǎn)，其他設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)讀取這些通信節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息，通過網(wǎng)絡(luò)控制這些通信節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行和配置成為可能。這樣將能夠最大程度上消除二次電纜的影響，極大地改善變電站自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，提高系統(tǒng)的可靠性和可用率。 過程總線的組網(wǎng)方式變電站的信息交互通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，通過網(wǎng)絡(luò)可分為兩類總線，過程總線以及變電站總線。過程總線根據(jù)數(shù)據(jù)流要求、可靠性要求以及現(xiàn)場(chǎng)情況可以采用四種不同的組網(wǎng)方式，可以以四種基本方案組網(wǎng)：（1）面向間隔原則。 （2）面向位置原則。（3）單一總線原則。 （4）面向功能原則 變電站總線的組網(wǎng)方式(1)獨(dú)立的變電站總線。 IED 需要兩套以太網(wǎng)接口，分別接入過程總線和變電 站總線。 (2)合并的變電站總線和過程總線 系統(tǒng)的冗余性變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的冗余性主要由裝置／系統(tǒng)的冗余度和網(wǎng)絡(luò)的冗余度決定。功能冗余度數(shù)字化變電站系統(tǒng)和常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)一樣需要利用功能冗余提高系統(tǒng)可靠性。 對(duì)變電站二次系統(tǒng)的影響 一、二次系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效的電氣隔離電氣量采集環(huán)節(jié)采用了非常規(guī)互感器技術(shù)對(duì)于變電站二次系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用帶來的最明顯特征就是，一次系統(tǒng)的電流、電壓、功率、頻率等電氣量信息通過合并單元變?yōu)榈碗娖降臄?shù)字信號(hào)，經(jīng)光纜直接傳遞給變電站二次系統(tǒng)的 IED。變電站二次系統(tǒng)不再需要引入交流二次電纜，一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)有效的電氣隔高。 信息交互采取對(duì)等通信模式變電站之間的信息交互采取對(duì)等通信模式后，常規(guī)變電站中 IED 以 Polling 方式實(shí)現(xiàn)的信息傳送，可以轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)信息應(yīng)用的時(shí)效性要求，實(shí)現(xiàn)事故處理重要信息的有序上送和事故 分析信息的事后調(diào)用。同時(shí)，智能斷路器技術(shù)的應(yīng)用，或智能控制裝置所實(shí)現(xiàn)的斷路器控制功能就地化，使得 常規(guī)變電站內(nèi)大量的控制電纜所實(shí)現(xiàn)的操作控制命令被光纜替代，消除了二次系統(tǒng)與開關(guān)站 電氣之間的聯(lián)系。對(duì)等通信模式帶來的最大好處就是極大地提高了 IED 信息傳遞的效率和有效性，所有 IED 需要與外部智能裝置交互的信息，或者需要告知其他 IED、系統(tǒng)的信息可以在以太網(wǎng)上 用GOOSE 機(jī)制實(shí)現(xiàn)信息的有效發(fā)布。這種應(yīng)用模式改變了以往由大量二次電纜構(gòu)成的變電 站控制、跳閘、告警、事件記錄等信息傳遞、交互模式，變電站內(nèi)部全部實(shí)現(xiàn)光纖通信方式， 一方面可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)二次系統(tǒng)昀有效監(jiān)視，另一方面節(jié)省了大量的二次電纜，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)和工程實(shí)施。 信息同步采取網(wǎng)絡(luò)同步機(jī)制目前，常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)時(shí)系統(tǒng)基本采用直接對(duì)時(shí)和網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)相結(jié)合，一般在變電