【正文】 千兆網(wǎng)的出現(xiàn)，使得串行通信傳輸速度已優(yōu)于普通并行傳輸。 串行通訊 數(shù)據(jù)按一位一位的順序傳送，將一個(gè)字節(jié)的不同位，分時(shí)在同一數(shù)據(jù)線上傳送。僅能用于超短距離通訊。 采用分層式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 只有分層式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，才能滿足分層分布式的綜合自動化系統(tǒng)分層式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)既使過程層通訊成為相對獨(dú)立的子網(wǎng)，又使站控層網(wǎng)絡(luò)流量大大降低，從而顯著提升通訊網(wǎng)絡(luò)的可靠性。 很高的可靠性 功能的分散化和采樣與執(zhí)行模塊的就地化，導(dǎo)致對通訊網(wǎng)絡(luò)的依賴性越來越高，要求保護(hù)動作應(yīng)不依賴于通訊網(wǎng)絡(luò)的規(guī)定已不符合最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因此通訊的可靠性顯得更加重要。 在線監(jiān)測設(shè)備 設(shè)備溫度的在線監(jiān)測 通過在高壓開關(guān)柜、電力電纜及電纜頭、電纜溝道、電力變壓器、發(fā)電機(jī)、隔離開關(guān)、母線、電力電容器等高壓電力設(shè)備的內(nèi)部或表面，安裝各種溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)對這些設(shè)備溫度的實(shí)時(shí)測量和監(jiān)視。 在線監(jiān)測設(shè)備 在線監(jiān)測 對象及參數(shù)一覽表 監(jiān)測對象 監(jiān)測內(nèi)容 電力變壓器 鐵芯接地電流、油中溶解氣體 互感器、耦合電容器、套管 末屏電流、等值電容、介損 tanδ MOA避雷器 泄漏電流、阻性電流、容性電流 開關(guān)柜及母線接頭、地下電纜、隧道電纜、高壓進(jìn)線 在線測溫 斷路器 動作時(shí)間、累計(jì)次數(shù)、累計(jì)的觸頭磨損量、 開關(guān)動作時(shí)刻的電流波形等 母線 PT 母線電壓、諧波電壓、系統(tǒng)頻率 現(xiàn)場環(huán)境 污穢電流、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度 在線監(jiān)測設(shè)備 在線油色譜分析 通過安裝在線監(jiān)測設(shè)備，采用與電力油化驗(yàn)室相同的氣相色譜原理，檢測出混合氣體（ HCO、 C2H2 、 C2H4 ）濃度或直接得到國標(biāo)規(guī)定的六組分氣體（ HCO、 CH C2H C2H C2H6）的濃度，將以往變壓器油最短半年化驗(yàn)一次，提升為約 1小時(shí)自動檢測一次，真正實(shí)現(xiàn)對變壓器等設(shè)備的全程監(jiān)視。 ?提供多個(gè)網(wǎng)口和各種串行通訊接口 ?支持同時(shí)與多個(gè)主站系統(tǒng)交互數(shù)據(jù) ?支持各種常規(guī)通訊協(xié)議，可接入站內(nèi)各 IED設(shè)備 ?支持雙機(jī)協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)冗余配置 ?內(nèi)置大容量非易失性存儲器，能夠保持一段時(shí)期內(nèi)的全站重要?dú)v史數(shù)據(jù) 在線監(jiān)測設(shè)備 現(xiàn)行高壓設(shè)備定期檢修制度的弊端 ?停電試驗(yàn)，減少設(shè)備的可用時(shí)間 ?不能真實(shí)反映設(shè)備的運(yùn)行狀況。 它的主要作用如下： 找出事故原因 ， 制定反事故措施 利于解決復(fù)雜故障 、 不正確動作 、 記錄不全或次序顛倒 為查找故障點(diǎn)提供依據(jù) 判斷故障性質(zhì) 、 測算故障距離 積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) ， 提供運(yùn)行水平 判定故障性質(zhì) ， 方便統(tǒng)計(jì)分析 找出繼電保護(hù)不正確動作的原因 ， 及時(shí)改進(jìn) 分析斷路器可能存在的問題 ， 便于改進(jìn) 為檢修工作提供依據(jù) 故障錄波器 故障錄波器的啟動判據(jù) 相電壓和零序電壓突變量啟動 ?U=5%Un， ? U0=2%Un 電壓越限啟動 U90%Un ， U110%Un ， U2=3%Un ，U0=2%Un 主變中性點(diǎn)電流越限啟動 3I0=2%In 頻率越限和滑差越限啟動 f， f， df/dt 系統(tǒng)振蕩啟動 I波動大于 10%In 保護(hù)跳閘接點(diǎn)啟動 人工啟動 故障錄波器 故障錄波器的記錄格式 分時(shí)段記錄 至少為擾動前 、 擾動初期 、 擾動中期 、 擾動后期 、 恢復(fù)期五個(gè)時(shí)段 ， 前 2個(gè)時(shí)期為原始波形 ， 后 3個(gè)時(shí)期可為有效值波形 不定長錄波 錄波長度由啟動次數(shù)和故障性質(zhì)決定 故障錄波器的數(shù)據(jù)輸出格式 符合暫態(tài)數(shù)據(jù)交換格式 COMTRADE格式 電壓無功自動控制器 變電站調(diào)壓的主要手段 有載調(diào)壓變壓器 UL=UH/Kt 調(diào)節(jié)變比 Kt實(shí)現(xiàn)調(diào)壓 補(bǔ)償電容器 ?U=USU=[P*RS+(C)*XS]/U 投退電容器 ， 改變系統(tǒng)壓降 VQC的目標(biāo) ? 維持供電電壓在規(guī)定范圍內(nèi) ? 保持系統(tǒng)穩(wěn)定和無功平衡 ? 保證電壓合格前提下網(wǎng)損最小 電壓無功自動控制器 VQC裝置的基本要求 ? 自動識別運(yùn)行方式 ， 并采取相應(yīng)的控制策略 ? 能靈活設(shè)定電壓允許偏差和功率因素上下限 ? 能閉環(huán)檢測控制輸出 ， 不成功則采取相應(yīng)對策 ， 并保存記錄 ? 變壓器的分接頭控制和電容器組的投切考慮各種條件的限制； 電壓無功自動控制器 cosφ0 U U0 cosφH cosφL Q 0區(qū) 目標(biāo)區(qū) 8區(qū) 先切電容 再降壓 1區(qū)，只降 壓 2區(qū) 先降 壓 再投電容 3區(qū) 只投電容 7區(qū) 只切電容 6區(qū) 先升 壓 再切電容 4區(qū) 先投電容 再升 壓 5區(qū)，只升 壓 UH UL VQC九區(qū)控制策略 為達(dá)到更加優(yōu)化的控制策略，可從九區(qū)控制演化為 27區(qū)控制 電壓無功自動控制器 主變調(diào)檔應(yīng)遵循以下條件和要求 ?多臺變壓器并列運(yùn)行時(shí)必須保證同步調(diào)檔； ?確保有載調(diào)壓分級進(jìn)行，一次調(diào)一檔，前后兩次調(diào)檔應(yīng)有一定延時(shí)； ?人工閉鎖或主變保護(hù)動作或主變停運(yùn)閉鎖調(diào)擋； ?調(diào)檔命令發(fā)出后要進(jìn)行校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)拒動、滑檔閉鎖調(diào)檔機(jī)構(gòu) ?主變過負(fù)荷、母線電壓太低閉鎖調(diào)檔。 安全性 不誤動 ， 通過改善工藝和質(zhì)量提升 選擇性 選擇對系統(tǒng)影響最小的點(diǎn) ， 終止事故發(fā)展 措施：時(shí)限和定值滿足上下級級差配合 提供后備保護(hù) 中壓遠(yuǎn)后備 ， 高壓近后備 高壓配置雙重化及斷路器保護(hù) 快速性 最快速度切除故障 ， 結(jié)合重合閘 ， 提升暫態(tài)穩(wěn)定性 。 繼電保護(hù)裝置 保證電力元件安全運(yùn)行 安全自動裝置 保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行 繼電保護(hù)的任務(wù) 設(shè)備故障 ， 迅速準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)最近點(diǎn)斷路器跳閘 ， 減少對設(shè)備的損壞 ， 降低對系統(tǒng)安全供電的影響 ， 滿足穩(wěn)定性要求 反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況 ， 及時(shí)發(fā)信或自動調(diào)整 ， 或自動切除那些繼續(xù)運(yùn)行將引發(fā)事故的電氣設(shè)備 。 Arg U1/I1 θ+90176。 Arg U0/I0 θ+270176。 Arg U2/I2 θ+270176。以復(fù)合電壓閉鎖方向過流保護(hù)為例，其動作判據(jù)如下： ?????????T z dtI z dI時(shí)）方向一致（投方向判據(jù)方向元件指向與設(shè)定的時(shí)）復(fù)合電壓元件啟動（投 合 電電壓閉m a x復(fù)? 只有上述幾個(gè)判據(jù)同時(shí)滿足時(shí)，保護(hù)才出口。累加值達(dá)到整定值則動作 返回系數(shù)的處理 ： 返回系數(shù)理論可為 1，但一般設(shè)定 ~，目的在于： ? 被測量在動作邊界時(shí)有一個(gè)明確的輸出結(jié)果 ? 保證輸出接點(diǎn)不抖動以延長接點(diǎn)壽命 定時(shí)限欠量保護(hù)的實(shí)現(xiàn) 定時(shí)限欠量保護(hù)種類： 低電壓保護(hù)、電機(jī)失載保護(hù)、全阻抗距離保護(hù)、低頻減載等 定時(shí)限欠量 保護(hù)的基本判據(jù)： ??????即速斷保護(hù)為時(shí)間定值，為整定值有效值、或、為0 ,ZF zdT z dT z dT z dtV z dIUVVV動作時(shí)間和返回系數(shù)的處理與過量保護(hù)類似，所不同的是，對欠量保護(hù)而言，返回系數(shù)常設(shè)為 ~ 矢量保護(hù)的實(shí)現(xiàn) 矢量保護(hù)以判別角度是否滿足動作范圍為主，矢量保護(hù)的 種類包括： 方向繼電器、姆歐繼電器等 姆歐繼電器動作方程： 為極化電壓pUIZUpUA r gZD??????? 902 7 0 ??為最大靈敏角 9090 ???? ??????IeUA r g j正方向繼電器動作方程： 顯然，上述兩個(gè)判別式可以簡化其特征矢量的實(shí)部的極性判別。 CPU核心系統(tǒng)介紹 CPU核心系統(tǒng)實(shí)例 電源系統(tǒng) IED的 “心臟” ? 完成高電壓小電流輸入到低壓大電流輸出的轉(zhuǎn)換 ? 完成外部電源系統(tǒng)與 IED內(nèi)部系統(tǒng)的隔離 ? 抑制外部高頻干擾信號對 IED內(nèi)部系統(tǒng)的擾動 ? 抑制內(nèi)部高頻信號對外部電源系統(tǒng)的干擾 ? 實(shí)現(xiàn)過流、過壓、過熱保護(hù) ? 在電源輸入較大波動下，仍然維持輸出穩(wěn)定 IED電源系統(tǒng)介紹 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ? 元器件等降額使用（整流器件、電容、 MOSFET） ? 電源輸出功率降額使用 ? 電解電容原理發(fā)熱器件 ? 優(yōu)化散熱條件 ? 考慮 EMI和 EMS ? 壽命計(jì)算和等壽命法則運(yùn)用 IED電源系統(tǒng)介紹 電源系統(tǒng)工作原理 IED電源系統(tǒng)介紹 XY濾波及共模抑制 全橋整流 高頻振蕩及過載檢測 高頻變壓器隔離 高頻整流及濾波 電壓反饋 電源輸入 多路低壓電源輸出 IED電源系統(tǒng)介紹 操作回路的基本功能 ? 電氣防跳 ? 動作保持以保證出口接點(diǎn)不拉弧 ? 斷路器異常閉鎖操作（壓力、儲能） ? 斷路器操作回路斷線監(jiān)視 ? 斷路器位置監(jiān)視 ? 實(shí)現(xiàn)人工遠(yuǎn)方或就地分閘閉鎖重合閘 保護(hù)操作回路介紹 保護(hù)操作回路介紹 機(jī)箱的基本要求 ? 美觀、實(shí)用 ? 提供人機(jī)操作界面 ? 實(shí)現(xiàn)對外部干擾的屏蔽 變電站保護(hù)、測控及自動化裝置機(jī)箱 兩種插件布置結(jié)構(gòu) ? 前插件結(jié)構(gòu) 維護(hù)方便、強(qiáng)弱電分離困難、抗干擾差 ? 后插件結(jié)構(gòu) 每塊插件就地實(shí)現(xiàn)內(nèi)外隔離和屏蔽、弱電走線遠(yuǎn)離強(qiáng)電區(qū)域、抗干擾強(qiáng)、組屏方式不易維護(hù) 變電站保護(hù)、測控及自動化裝置機(jī)箱 采用后插件結(jié)構(gòu)的機(jī)箱實(shí)例 第 5章 變電站 IED設(shè)備軟件和算法 有效值的計(jì)算方法 功率和電度量計(jì)算方法 定時(shí)限過量保護(hù)元件的實(shí)現(xiàn) 定時(shí)限欠量保護(hù)元件的實(shí)現(xiàn) 定時(shí)限矢量保護(hù)元件的實(shí)現(xiàn) 反時(shí)限保護(hù)的實(shí)現(xiàn) 復(fù)雜保護(hù)的實(shí)現(xiàn) 有效值計(jì)算方法 有效值計(jì)算方法主要有三種 ? 正弦函數(shù)的半周積分法 ? 周期函數(shù)的傅立葉濾波算法 ? 周期函數(shù)的真有效值計(jì)算法 有效值計(jì)算方法 正弦函數(shù)的半周積分法 一個(gè)正弦函數(shù)的半周期面積為 S， 而 S可由離散采樣點(diǎn)通過梯形法近似求得 。顯然片內(nèi)鎖存可靠性更高些，但 CPU IO資源往往有限，無法滿足大規(guī)模開關(guān)量輸出需要。 開關(guān)量采集回路 軟件的防抖處理 軟件處理時(shí)應(yīng)捕捉第一次狀態(tài)變化時(shí)間，但應(yīng)延時(shí)判別后才能確認(rèn)狀態(tài)是否變化 開關(guān)量采集回路 判有變位 ， 記錄事件放于暫存中 復(fù)雜濾波時(shí)間到 ， 變位有效 ， 正式記錄此事件 T 開關(guān)量輸出回路 開關(guān)量輸出回路的幾個(gè)注意事項(xiàng) 繼電器線圈去激勵(lì)時(shí)的瞬變干擾抑制 多重閉鎖措施防止誤出口 根據(jù)控制對象的特點(diǎn)設(shè)計(jì)印制板走線 應(yīng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外信號電氣隔離 推薦兩級隔離抑制源于輸出回路的傳導(dǎo)干擾 常用數(shù)字量輸出接口電路 輸出接口電路可直接由 CPU IO引腳內(nèi)部寄存器鎖存輸出，也可由外部控制總線鎖存輸出。但高于掃描周期高速變化信號則無法捕捉。 采用定時(shí)掃描方式采樣 采樣電路簡單，采集方式性能可靠，可與交流采樣中斷中順帶實(shí)現(xiàn)，實(shí)時(shí)性也能滿足一般遙信量的需要。 從時(shí)間或閥值上具備一定的遲滯特性來過濾抖動 采用光電隔離的開關(guān)量輸入方式 開關(guān)量采集回路 采用繼電器隔離的開關(guān)量輸入方式 兩種輸入方式的優(yōu)缺點(diǎn)對比 采用光耦隔離的開關(guān)量輸入方式 節(jié)省空間、功耗低 (一般設(shè)定 2mA)、速度快 (幾十 us)、成本低廉、抗擾動性能不如繼電器，但電氣隔離能力優(yōu)于繼電器 采用繼電器隔離的開關(guān)量輸入方式 具有天然的遲滯特性，抗擾動能力強(qiáng)。 10 V量程下， 14位 AD精度已接近信噪比極限，采用更高 AD位數(shù)效果并不明顯。由于變電站 IED內(nèi)部噪音約為 1~5mV。對變電站 IED而言，即便每周波 200點(diǎn)密集采樣，全部通道轉(zhuǎn)換周期也只要小于 100 μs即可。 1/2LSB， 177。用數(shù)字量的最小有效位表示。 一般用 A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量的位數(shù)來表示分辨率。 模擬量采集回路 采樣保持器的作用和原理 （ 1）保證轉(zhuǎn)換時(shí)的誤差在 A/D轉(zhuǎn)換器的量化誤差內(nèi) （ 2）實(shí)現(xiàn)多個(gè)模擬量的同步采樣（功率計(jì)算、差動保護(hù)） 模擬量采集回路 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)性能 （ 1）分辨率：分辨率反映 A/D轉(zhuǎn)換器對輸入模擬信號微小變化響應(yīng)的能力，通常以數(shù)字量輸出的最低位（ LSB）所對應(yīng)的模擬輸入電平值表示。例如 AD786 MAX12 AD765 ADS8364等 模擬量采集回路 兩種直流模擬量采集方式回路