【正文】 郭教授淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的治學(xué)態(tài)度使我受益匪淺，在此謹(jǐn)致以衷心的感謝和深深的敬意！ 在論文工作和撰寫過程中得到河南省平頂山市工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院各位老師的指點(diǎn)和幫助，平煤電務(wù)廠的領(lǐng)導(dǎo)和同事也給予了大力支持、指點(diǎn)和幫助，在此一并表示感。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 32 頁 致 謝 本文是在導(dǎo)師、河南省平頂山市工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 XXX 教授的悉心指導(dǎo)下，結(jié)合自己的工作實(shí)踐完成的。變電站的綜自設(shè)計(jì)還缺乏相關(guān)的規(guī)程規(guī)范，變電站自動(dòng)化應(yīng)用受生產(chǎn)廠家影響巨大。但是電力系統(tǒng)是個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，目前的算法仍然沒有很好的同時(shí)解決電力系統(tǒng)繼電保護(hù)所要求的快速性、安全性、 可靠性。目前該站已經(jīng)投運(yùn)，經(jīng)過實(shí)踐表明，系統(tǒng)性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并在快速性、安全性、可靠性三方面取得了良好效果。 3）從微機(jī)保護(hù)算法、軟硬件構(gòu)成及功能實(shí)現(xiàn)方面對微機(jī)保護(hù)測控單元進(jìn)行了詳細(xì)研究。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 31 頁 第六章 總結(jié) 展望 1）研究了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求，從控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)以及運(yùn)行支持系統(tǒng)方面提出具體要求。又加上這幾個(gè)專業(yè)分屬不同部門，使得工作安排和協(xié)調(diào)程序繁瑣，有時(shí)甚至延誤了故障處理時(shí)間。通常通信和遠(yuǎn)動(dòng)專業(yè)聯(lián)系比較緊密，它們雖與保護(hù)專業(yè)之間在工作上有很多聯(lián)系，但界面分工較清楚。如果綜合自動(dòng)化系統(tǒng)能夠做到將完善的故障錄波及接地選線功能與保護(hù)測控裝置功能合一，則不需要再購置專門的故障錄波和接地選線裝置，同時(shí)省去了這部分的二次電纜。同樣，目前多數(shù)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)沒有完善的接地選線功能，同樣不能取消專用的接地選線裝置。這樣現(xiàn)場智能設(shè)備和智能儀表可采用低壓電源，解決因裝置采用逆變電源的許多問題，并能提高設(shè)備的抗干擾能力，提高整個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性，大大減少二次設(shè)計(jì)的工作量。 3）現(xiàn)場總線通信網(wǎng) 現(xiàn)場總線通信網(wǎng)是控制系統(tǒng)中最底層的通信網(wǎng)絡(luò)，而目前只是覆蓋了保護(hù)測控等間隔層設(shè)備，還未完全底層化，即一次設(shè)備與間隔層之間仍然通過二次電纜連接，而非真正意義上的數(shù)據(jù)通信。但是光學(xué)電流傳感器是～門融纖平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 30 頁 維光學(xué)、微電子學(xué)、電氣工程、精密機(jī)械和計(jì)算機(jī)等學(xué)科于一體的高新技術(shù)，這就注定它是一項(xiàng)技術(shù)難度大、協(xié)作配套廣的知識密集型產(chǎn)業(yè)。 2）電磁式電流互感器 目前繼電保護(hù)用的電磁式電流互感器在故障發(fā)生時(shí)，由于很大的直流分量，造成互感器飽和，以致傳送到保護(hù)單元時(shí)信號嚴(yán)重失真，所以要更精確的分析故障信號就需要在故障時(shí)線性度更好的電流傳感器。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)若能做 到功能配置及裝置的外形尺寸、組屏方式的統(tǒng)一，并且做到裝置背面接線方式及端子排的規(guī)范一致，綜合自動(dòng)化的各部分若能按照固定的模式做到模塊化制造，設(shè)計(jì)與安裝過程就能實(shí)現(xiàn)“流水線生產(chǎn)＂，這將為設(shè)計(jì)安裝帶來極大的便利，大大加快變電站建設(shè)的速度。由于至今沒有統(tǒng)一的制造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，目前不同自動(dòng)化系統(tǒng)的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的功能配置不盡相同，裝置的組合及組屏更是形式多樣。 本章通過分析變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的共性問題，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。 平煤八礦 35kv 變電站目前已經(jīng)投運(yùn)，經(jīng)過實(shí)踐表明，系統(tǒng)性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并在快速性、安全性、可靠性三方面取得了良好效果。 １、變壓器綜合保護(hù)測控裝置（ 378G） 保護(hù)功能：差動(dòng)速斷保護(hù)；復(fù)式比率差動(dòng)保護(hù)； CT 斷線告警：差動(dòng)電流越限告警；高壓側(cè)／低壓側(cè)各三段復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)；三段過負(fù)荷保護(hù)；兩側(cè)母線ＰＴ斷線告警；母線接地告警；兩側(cè)斷路器控制回路斷線告警；變壓器本體保護(hù)。本節(jié)將對間隔層部分設(shè)備和站控層設(shè)備進(jìn)行介紹和研究。 10KV 出線保護(hù)測控單元、電容保護(hù)測控單元分散安裝在開關(guān)柜 ）通信層硬件平臺(tái)： 32位 。 角度上邊界誤差：≤ 5。 其他定值誤差：≤177。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 26 頁 檢同期角度定值誤差：≤177。 5％ 頻率定值誤差：≤177。 2V 交流電壓回路： UN＝ ，每相不大于 交流電流回路： IN＝ 5A，每相不大于1VA 交流電流回路： IN＝ 1A，每相不大于 ＝ ，每相不大于 直流電源回路：正常工作時(shí)，不大于 15W 保護(hù)動(dòng)作時(shí)，不大于 25W 保護(hù)回路過載能力： 交流電壓回路： 倍額定電壓，連續(xù)工作交流電流回路： 2 倍額定電流， 連續(xù)工作10S0倍額定電源，允許 140倍額定電流，允許 1S 直流電源回路： 80~115％額定電壓，連續(xù)工作裝置經(jīng)受上述的過載電流／電壓后，絕緣性能不下降。 20％數(shù)字系統(tǒng)工作電壓： +5V 允許偏差177。 2）通訊管理機(jī)標(biāo)準(zhǔn)通信容量 遙測量： 2048 遙信量： 4096 遙脈量： 1024 遙控量： 1024 裝置技術(shù)指標(biāo) 裝置技術(shù)指標(biāo)包括間隔層裝置、通信接口設(shè)備等。 系統(tǒng)性能指標(biāo) 1）模擬量測量綜合誤差：≤ ％ 2）電網(wǎng)頻率測量誤差：≤ 3）站內(nèi)事件順序記錄分辨率（ SOE）：≤ 2ms 4）遙測信息響應(yīng)時(shí)間（從 I／ O輸入端至遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置出口）≤ 3S 5）遙信變化響應(yīng)時(shí)間（從 I／ O輸入端至遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置出口）≤ 2S 6）控制命令從生成到輸出的時(shí)間：≤ 1S 7）畫面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新模擬量周期：≤ 3S 8）畫面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新開關(guān)量周期：≤ 2S 9）控制操作正確率：＝ 100％ 10）遙控動(dòng)作成功率：≥ ％ 11）事故時(shí)遙信年正確動(dòng)作率：≥ ％ 12）系統(tǒng)可用率：≥ ％ 13）系統(tǒng)平均故障間隔時(shí)間（ MTBF）：≥ 20200H,BF≥ 50000H） （其中 I／ O單元模件 MT 14）間隔級測控單元平均無故障間隔時(shí)間：≥ 40000H 15）各工作站的 CPU平均負(fù)荷率： 0H≤ 30％ 正常時(shí)（任意 3H內(nèi)）：電力系統(tǒng) 故障（ 10s內(nèi)）：≤ 50％ 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 24 頁 16）監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平均負(fù)荷率： 正常時(shí)（任意 30min內(nèi)）：≤ 30％ 0≤ 50％ 電力系統(tǒng)故障（ 1s內(nèi)）： 17）模數(shù)轉(zhuǎn)換分辨率： 16位 18）ＧＰＳ對時(shí)精度：≤ 1ms 19）非電氣量變送器輸出： 420mA或 05V，可調(diào) 20）歷史曲線采樣間隔：≥ 1年 21）歷史曲線日報(bào)、月報(bào)儲(chǔ)存時(shí)間： 22）事故追憶：事故前后共追憶 1200點(diǎn) 23）系統(tǒng)支持靈活的組網(wǎng)，支持多通信機(jī)模式，輸入輸出的容量僅受硬件資源的限制，測點(diǎn)數(shù)不限。 3）簡化變電站自動(dòng)化設(shè)備及有關(guān)二次設(shè)備的硬件配置，避免重復(fù)，實(shí)現(xiàn)資源共享。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 23 頁 1）符合國家、所在地區(qū)及行業(yè)相關(guān)的規(guī)范。該計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)： 系統(tǒng)解決方案：保護(hù)、監(jiān)視和控制整體考慮，功能分布合理，設(shè)備之間無縫連接； 分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)組織方式多樣 ，可選用單機(jī)、多機(jī)或網(wǎng)絡(luò)方式，擴(kuò)展方便；商用數(shù)據(jù)庫， ANSI標(biāo)準(zhǔn) SQL接口：數(shù)據(jù)管理方便可靠，有利于數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理； WindowsNT/98環(huán)境：全新 32位多任務(wù)、多進(jìn)程（設(shè)計(jì)），實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，更為可靠；多媒體人機(jī)界面；畫面完善明快、操作簡單；電子表格易于使用，方便統(tǒng)計(jì)；語音報(bào)警，清晰、明嘹；在線幫助， 系統(tǒng)開放：支持不同廠商的設(shè)備，適應(yīng)各種規(guī)模要求，保護(hù)用戶投資。 RCS9000 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于綜合自動(dòng)化變電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)視、 管理和控制或用于集控中心對無人值班變電站進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 22 頁 第四章 以新建平煤八礦 35KV 變電站為研究對象 以南瑞 RCS9000 系統(tǒng)為例，簡介監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。軟件計(jì)算方法并非不需要任何硬件設(shè)備，其實(shí)質(zhì)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)利用交流采樣得到的電流、電壓 值，通過軟件計(jì)算出有功電能和無功電能。這種方法的實(shí)質(zhì)是傳統(tǒng)的感應(yīng)式的電能表與電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，即對原來感應(yīng)式的電能表加以改造，使電能表轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一圈便輸出一個(gè)或兩個(gè)脈沖，用輸出的脈沖數(shù)代替轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，計(jì)算機(jī)可以對這個(gè)輸出脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，將脈沖數(shù)乘以標(biāo)度系數(shù)，便得到電能量。下面介紹兩種測量的方法。 (3)電能量的采集。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 21 頁 (2)開關(guān)量的采集。直流采樣是將外部信號，如交流電壓、電流，經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成適合數(shù)據(jù)采集單元處理的直流電壓信號后，再接入數(shù)據(jù)采集單元。 模擬量采集有交流和直流采樣兩種形式。變電站需采集的模擬量有：各段母線電壓、線路電壓、電流、有功功率、無功功率，主變壓器電流、有功功率和無功功率，電容器的電流、無功功率、饋出線的電流、電壓、功率以及頻率、相位、功率因數(shù)等。這種方式，在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，已基本上被計(jì)算機(jī)通信方式所替代，或者說，可以看作系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)交換。 2)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換或采集。如斷路器的分合，隔離手車的位置、地刀的分合位置等。 (2)開關(guān)量：指控制繼電器的接通或者斷開所對應(yīng)的值，即“１”和“０”。 (1)模擬量：指控制系統(tǒng)量的大小是一個(gè)在一定范圍內(nèi)變化的連續(xù)數(shù)值，如電流、電壓、溫度等。原始數(shù)據(jù)指直接來自一次設(shè)備，如電壓互感器 （ PT） 、電流互感器 （ CT） 電壓電流信號、變壓器溫度以及開關(guān)輔助 觸點(diǎn)、一次設(shè)備狀態(tài)信號。 智能設(shè)備互連規(guī)約： MODBUS規(guī)約、保護(hù)規(guī)約、遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約、企業(yè)自定義規(guī)約 采集 傳輸內(nèi)容 數(shù)據(jù)采集是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)得以執(zhí)行其他功能的基礎(chǔ)。 ： 103規(guī)約、 61850規(guī)約、 LFP規(guī)約。 ：遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約、保護(hù)規(guī)約、電度表規(guī)約、智能設(shè)備互連規(guī)約。通信規(guī)約定義為控制計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的一套規(guī)則。有的用于傳輸中的控制，有的是通信雙方的地址，有的是通信要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，還有些是為檢測差錯(cuò)而附加上的監(jiān)督碼元。數(shù)據(jù)通信中，計(jì)算機(jī)間傳輸?shù)氖且唤M二進(jìn)制 “0”、 “1”代碼串。 計(jì)算機(jī)通信如同兩個(gè)人相互交 流，必須說同一種語言。 WorldFIP 現(xiàn)場總線，是現(xiàn)場總線技術(shù)中的一種，具有通信速度快、通信距離遠(yuǎn)、介質(zhì)冗余以及良好的抗電磁干擾能力，是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中一種十分理想的通信方式。該種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單 、數(shù)據(jù)傳送速度較快。根據(jù)其設(shè)備不 同 ，采用的網(wǎng)絡(luò)方式也不盡相同。雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)在 A網(wǎng)故障時(shí)，后臺(tái)機(jī)可以由 B網(wǎng)繼續(xù) 進(jìn)行通訊，可靠性高 ，多用于 110KV及以上變電站 。根據(jù)配置不同，可以分為單網(wǎng)和雙網(wǎng)，如圖 33所示 。 八礦降壓站 用到的綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 的 站控層網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在該系統(tǒng)中，各計(jì)算機(jī)既能獨(dú)立工作，又能交換數(shù)據(jù)進(jìn)行通信。如圖 32所示 。 專用通訊控制器 ——集基本功能與擴(kuò)展功能與一體，通訊能力提高了，但通用性降低了，如以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線的通訊控制器就屬于此類。 現(xiàn)場總線： World Fip Can Bus Lon Work 等 。 通訊系統(tǒng)的構(gòu)成 通訊系統(tǒng)的構(gòu)成有：通訊介質(zhì)、通訊接口、通訊控制器、通訊規(guī)約 等， 如圖 31所示 。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判斷功能，可方便的監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運(yùn)行和操作。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng)，代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏，用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)，改變常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷。 通過變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運(yùn)行監(jiān)視和控制任務(wù)。通過監(jiān)視和管理，隨時(shí)了解各設(shè)備、單元通信狀態(tài)以及通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，對異常情況及時(shí)報(bào)警，甚至采取必要 措施，如通道切換，以維持系統(tǒng)正常的通信。 通信控制單元在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，承擔(dān)著保護(hù)測控單元、自動(dòng)化設(shè)備和輔助設(shè)備與變電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)通信的控制、協(xié)調(diào)、監(jiān)視和管理作用。借助于通信，各開關(guān)間隔中保護(hù)測控單元、變電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電網(wǎng)控