【導讀】重任務，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行起著舉足輕重的作用。為了提高變電站安全穩(wěn)定運行。動化技術(shù)開始興起并得到廣泛應用。多個獨立的功能系統(tǒng)，經(jīng)濟化，組合為一套智能化的綜合系統(tǒng)。這一技術(shù)的應用，提高。護，控制的可靠性和電力系統(tǒng)的安全運行水平，社會經(jīng)濟效益十分顯著。１０ＫＶ變電站綜合自動化系統(tǒng)主體的變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究。限于作者水平有限，論文中難免存在錯誤和不當之處，敬請專家和讀者批評指正，監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，隨著電壓等級的提高，供電范圍的擴大，取消傳統(tǒng)的前置處理機環(huán)節(jié)，從而徹底。變電站綜合自動化系統(tǒng)安全體系不斷升級。絡技術(shù)密切相關(guān)。從國內(nèi)外變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展。在所分的三層中，變電站層稱為2層，間隔。成該單元線路或變壓器或電容器的保護、故障記錄等功能。變電站綜合自動化系統(tǒng)主要位于1層和2. 以減少控制電纜長度。

　　

【正文】 信單元的解釋、整理和傳送。當上位機想得到下面的實時信息時，網(wǎng)絡適配器從下位機那里取得數(shù)據(jù)，進行解釋、整理后，然后上發(fā)給上位機；上位機在下達遙控、遙調(diào)命令時，先將指令發(fā)到網(wǎng)絡適配器，網(wǎng)絡適配器再按照下位機的協(xié)議下發(fā)到指定單元， 從而實現(xiàn)這些命令。 網(wǎng)絡適配器 主要有以下三方面的功能：一是提供 CAN 總線的接口；二是提供 PC 機即當?shù)乇O(jiān)控機的接口；另外 還要與調(diào)度中心的通信接口，即與 MODEM 對接。本系統(tǒng)采用了 NSC200 系列 網(wǎng)絡適配器。它可以采用單機和雙機冗余這兩種配置方式。 第 3 章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡 通信網(wǎng)絡的發(fā)展： 目前，國內(nèi)變電站綜合自動化系統(tǒng)用的通信網(wǎng)絡主要是總線式網(wǎng)絡。該系統(tǒng)最初使用 RS232總線，后來用到 RS485總線。近年來隨著新型現(xiàn)場總線 CANBUS和 LONWORKS的推出，變電站綜合自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信得到了新的發(fā)展，新型現(xiàn)場總線 CANBUS 是變電站綜合自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡性價比最 好的一種。 RS232， RS422 和 RS485 總線： RS232 串口通信標準是美國電子工業(yè)協(xié)會于 1969 年公布的，該標準定義了數(shù)據(jù)終端設備和數(shù)據(jù)通信設備之間按位串行傳輸?shù)慕涌谕ㄐ?。通常用于近距離傳輸，此時可將兩臺具有 RS232 接口的通信設備直接相連，如果要進行遠距離傳輸，可以再加調(diào)制器即可。 RS422 為全雙工，可以同時接收和發(fā)送。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。采用 RS422 標準通信時位率可達到10Mbit/s。 RS485 為半雙工通信方式，在某一時刻，一個發(fā)送一個接受，當用于多站互連時，可節(jié)省信號線，便于高速遠距離的傳送。 LONWORKS 總線 LONWORKS 是美國 Echeton 公司推出的一種新型現(xiàn)場總線。它的基本思想是將控制系統(tǒng)按局域網(wǎng)絡的方式構(gòu)造，用網(wǎng)絡節(jié)點代替局域網(wǎng)中的工作站，網(wǎng)絡節(jié)點安裝在監(jiān)控 現(xiàn)場，直接于各種傳感器和控制器相連。 LONWORKS 總線的技術(shù)特性有以下 9 點： (1): 開放性。網(wǎng)絡協(xié)議開放，對任何用戶平等。 (2)：通信介質(zhì)開放?？梢栽谌魏瓮ㄐ沤橘|(zhì)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(zhì)可以在同一網(wǎng)絡中混合使用。 (3)：互操作性。 Lonworks 通信協(xié)議符合 OSI 模型，任何制造商的產(chǎn)品都可以實現(xiàn)互操作。 (4)： Lonworks 通信采用了 “網(wǎng)絡變量 ”，使網(wǎng)絡通信的設計簡化成為參數(shù)設置增加了通信技術(shù)的可靠性。 (5)：它的通信每楨有效字節(jié)可以達到 0 到 228 個字節(jié)。 (6)：它的通信速度可達 ，此時的有效距離為 130m (7)： Lonworks 技術(shù)的一個測控網(wǎng)絡的節(jié)點數(shù)可達 32021 個。 (8)： Lonworks 直接通信 距離長達 2700m (9)： Lonworks 技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片。該芯片內(nèi)部裝有 3 個微處理器； MAC 處理器完成介質(zhì)訪問控制。網(wǎng)絡處理器完成 OSI 的 36 層網(wǎng)絡協(xié)議。應用處理器完成用戶現(xiàn)場控制應用。它們之間通過公共存儲器傳遞數(shù)據(jù)。 CANBUS 現(xiàn)場總線 CANBUS 德國 BOSCH 公司設計的，它是一種基于優(yōu)先級的高速?？垢蓴_能力強并具有檢錯功能的現(xiàn)場總線，可采用多種媒體通信，比如光纜和雙絞線。 CANBUS 通信設備本身又具有較低的造價，從而它的應用范圍很廣，特別是在電氣自動化領域。 CANBUS 的主要技術(shù)特性如下： (1)： CANBUS 可以多主方式工作，網(wǎng)絡上任意一個接點均可以在任何時刻主動向其它節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。 (2)： CANBUS 網(wǎng)絡上節(jié)點可分為不同的優(yōu)先級，并可滿足不同的實時要求。 (3)： CANBUS 采用非破壞性總線裁決技術(shù)，當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡上傳送數(shù)據(jù)時，優(yōu)先級別低的自動的主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的網(wǎng)絡節(jié)點不受任何影響繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)，大大的節(jié)省了總線沖突裁決時間。 (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(jù)。 (5)： CANBUS 直接通信距離最遠可達 10km， CANBUS 的通信速率最高可達 1Mbit/s. (6)： CANBUS 上的節(jié)點數(shù)實際上可達 110 個，理論上可達 2021 多個。 (7)： CANBUS 采用短砧結(jié)構(gòu)，每一砧的有效字節(jié)數(shù)為 8 個，這樣傳輸時間短，受干擾的概率低，重新發(fā)送時間短，尤其適合在強電磁場環(huán)境下工作。 (8)： CANBUS 每砧信息都有 CRC 校驗及其它檢驗措施，保證了數(shù)據(jù)出錯率極低。 (9)： CANBUS 節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它和總線的聯(lián)系，以使總線的其操作不受影響。 (10): NZR 編碼 /解碼方式，并采用位填充技術(shù)。 各種總線技術(shù)的優(yōu)缺點 RS232 總線通信速度快，距離短。 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(wǎng)絡上只能有一個主節(jié)點，無法構(gòu)成多主冗余系統(tǒng)，系統(tǒng)可靠性差，數(shù)據(jù)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。 LONWORKS 總線性能較強，但系統(tǒng)復雜，造價較高。因而實用性較差。 CANBUS 總線是基于優(yōu)先級的多主從節(jié)點結(jié)構(gòu)，具有較強的糾錯能力，克服了 RS422，和 RS485 總線的缺點，而與 LONWORKS 總線相比，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，造價低，實用性強等優(yōu)點，因此 CANBUS 是變電站綜合自動化系統(tǒng)的一種性價比最優(yōu)的選擇。 現(xiàn)場總線在變電站綜合自動化內(nèi)部網(wǎng)的應用 變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部通信網(wǎng)主要可以分為三種 ： LONWORKS 現(xiàn)場總線網(wǎng)方案，嵌入式以太網(wǎng)方案，基于 CANBUS 總線的通信系統(tǒng)方案。 LONWORKS 現(xiàn)場總線網(wǎng)方案 ： 如圖所示， 變電站內(nèi)部有兩個 LONWORKS 網(wǎng)絡，分別為監(jiān)控網(wǎng)和錄波網(wǎng)。監(jiān)控網(wǎng)用來傳送各種控制和狀態(tài)信息。錄波網(wǎng)則傳送電力系統(tǒng)故障錄波信息。網(wǎng)絡的通信速率為 78kb/s,最大通信距離為 2km。通信介質(zhì)為屏蔽雙絞線或光纖。每個保護裝置都帶有 LONWORKS網(wǎng)絡接口，后臺機，工程師站，遠動機等 pc 機上均有 PCLTA 卡，于是保護裝置和 PC 機就可以連接到 LONWORKS 網(wǎng)絡上。這種方案適用于中低壓變電站自動化系統(tǒng)，當用于220KV 及以上的大型高壓變電站時，由于網(wǎng)絡節(jié)點增多，網(wǎng)絡流量增大，網(wǎng)絡帶寬就顯得不夠了，特別是當多個保護共同動作時，網(wǎng)上沖突加劇，重發(fā)次數(shù)增多，通信效率降低，因此這種方案只使用于中小 變電站自動化系統(tǒng)。 嵌入式以太網(wǎng)方案： 如圖 2 所示， 站內(nèi)有 3 個相互獨立的光纖以太網(wǎng)，網(wǎng)絡 1， 2 為監(jiān)控網(wǎng)，網(wǎng)絡 3 為錄波網(wǎng)。將站內(nèi)通信網(wǎng)絡分為兩層。間隔以上和間隔內(nèi)部。 間隔以上用 10MB/S 的嵌入式以太網(wǎng)構(gòu)成站內(nèi)通信的主干網(wǎng)絡，負責后臺機，遠動機等 PC 機和各間隔進行通信。在間隔內(nèi)部使用 LONWORKS 總線，網(wǎng)上的信息通過間隔層的測控單元上傳到主干網(wǎng)上。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。這種方案實際上是將嵌入式以太網(wǎng)和LONWORKS 現(xiàn)場總線技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮了各自的優(yōu) 勢。 測控單元是整個方案的核心和關(guān)鍵。圖 3 中詳細的介紹了測控單元的工作原理。 其中 Neuron 芯片作為 CPU 的通信處理器完成了 LONWORKS 網(wǎng)絡的通信任務，利用它可和保護裝置通信。 CPU 采用 32b 單片機， CPU 部分采用了嵌入式軟件設計，利用實時多任務操作系統(tǒng)及 TCP/IP 模塊，完成以太網(wǎng)的通信和測控任務 第 4 章 繼電保護設備和綜自設備的設置 35KV 開關(guān)柜智能保護單元 本變電站中 35KV 開關(guān)柜采用的是 ABB 公司的 SF6 開關(guān)柜 ZX2，它的保護和控制單元柜為柜上安裝的 由主機和作為控制單元的人機接口 HMI 兩部分組成，HMI 可于一個運行 WINDOWS NT 的 PC 機相連接。 REF542plus 具有保護，測量，控制，監(jiān)測的功能。 REF542plus 中的數(shù)字處理器 DSP 執(zhí)行測量和保護的功能，電流傳感器適用于距離保護和差動保護。 10KV 開關(guān)柜智能保護單元 本變電站 10KV 開關(guān)柜選用的是 LG 公司的 LV1 真空開關(guān)，配置的是 SIEMENS 系列產(chǎn)品 NSP7 系列保護及測控裝置。 電容器保護 (1) ：三相式相間電流保護： 裝置設三段相間電流保護，每段均可 獨立投退。三段相間電流保護可以反映的故障類型有：電容器組引接母線，電流互感器，放電線圈電壓互感器，串聯(lián)電抗器等回路發(fā)生相間短路?；蛘唠娙萜鞅旧碓繐舸┬纬上嚅g短路。 ≥ 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 . s e tI c I t . s e tI b I t . s e tH 1H 2 H 3 S W 1S W 2S W 3t 1t 1t 1000跳 閘三 段 式 相 間 電 流 保 護 原 理 圖 (2) ：過電壓保護 ： 為避免使用相電壓在單相接地時引起過電壓保護誤動，過電壓保護采用相電壓。過電壓保護取母線電壓是為了防止母線電壓過高時損壞電容器，且切除電容器可降低母線電壓。為防止電容器未投時誤發(fā)信號或保護動作后裝置不復歸，過電壓保護中加有斷 路器位置判斷≥ 1amp。amp。amp。U a b U s e t 1U b c U s e t 1U c a U s e t 1H 1t 10k t ps w 1K BY Y Y 2 跳 閘 Y 3 跳 閘過 電 壓 保 護 原 理 圖 (3) ：欠電壓保護： 如果母線失去電源而造成失壓，當母線電壓恢復時，可能因電容器組未放完電而使電容器承受過電壓，為此設置低電壓保護，發(fā)現(xiàn)母線電壓低于定值后帶延時，切除電容器組。 amp。amp。amp。U a b U s e tU b c U s e tU c a U s e tI a I s e tI b I s e tI c I s e tt0跳 閘k t p欠 電 壓 保 護 原 理 圖 在電容器組中過電壓和欠電壓保護均可通過延時來判別穩(wěn)態(tài)過電壓和欠電壓。 (4): 不平衡電流保護： 反映了電容器組內(nèi)部的故障。做為雙星性接線電容器組的內(nèi)部故障保護。當同相的兩電容器組 C1 和 C2 中發(fā)生多臺電容器故障時，即 C1 的電抗 不等于 C2 的電抗，此時流過 C1 和 C2 的電流不相等，因此流過不平衡電流 Iund，而當 IunbIset 時保護系統(tǒng)動 作。 amp。I u n b I s e t零 序 電 流 保護 投 入s wt0跳 閘不 平 衡 電 流 保 護 原 理 圖 (5): 不平衡電壓保護： 當雙星型接線采用不平衡電壓保護時，可用電壓互感器的一次繞組串在中性線中，當某電容器組發(fā)生多臺電容器故障時，故障電容器組所在星型的中性點電位發(fā)生偏移，從而產(chǎn)生不平衡電壓，當 UunbUset 時，保護動作。 X 1U u n b U s e t零 序 電 壓 保護 投 入s wt0跳 閘不 平 衡 電 壓 保 護 原 理 圖 (6)：兩段式零序過流保護： 配有兩 段式零序過流保護，可選擇投退。當 IunbIset 時，保護動作。 ≥ 1I I s e t 1零 序 電 流 保 護投 入I I s e t 2 零 序 電 流 保 護投 入S w 1S w 2t 1t 100跳 閘兩 段 零 序 過 電 流 保 護 原 理 圖 (7)：橋差電壓保護： 三相橋差電壓保護為反映橋式接線電容器組中電容器內(nèi)部短路而設置。如圖所式 ：c 1c 2橋 差 電 壓 接 線 原 理 圖 TV 的一次繞組可以兼做電容器組的放電回路，二次繞組接成壓差式即反極性相串聯(lián)。正常運行時 C1=C2，壓差為 0。當電容器組 C1 或 C2中有多臺電容器組被損壞時，由于 C1 和 C2 容抗不等，因此兩只 TV 的一次繞組分壓不等，壓差接線的 二次繞組中將出現(xiàn)差電壓，當壓差超過定值時，保護動作。 ≥ 1amp。U a U s e tU b U s e tU c U s e t橋 差 投 入s wH 1T 10跳 閘橋 差 電 壓 保 護 原 理 框 圖 (8)：橋差電流保護：