【正文】 ≥ 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 .。三段相間電流保護(hù)可以反映的故障類(lèi)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。 恢復(fù)正常以后，告警自動(dòng)消失。 三相電壓和大于 8V， 最大線電壓小于 16V，判為二相 PT 斷線。 (6) : PT 斷線告警： 三相電壓均小于 16V，某相電流大于 0。閉鎖有載調(diào)壓可選擇常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)。每個(gè)時(shí)限都可獨(dú)立投退，采用最大相電流判別。作為變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式下的接地保護(hù)，每段都可以獨(dú)立投退。 零壓閉鎖元件的零序電壓，采用三相電壓計(jì)算自產(chǎn)零序電壓 3Uz 零序電流 可選擇取自變壓器中性點(diǎn)零序電流或三相電流計(jì)算自產(chǎn)零序電流 。 (2): 三段式 零壓閉鎖零序過(guò)流保護(hù)： 配有三段共九時(shí)限（每段三時(shí)限 ）的 零壓閉鎖零序過(guò)流保護(hù)，作為變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式下的接地保護(hù)。外部接入的復(fù)壓開(kāi)入閉鎖方式配合復(fù)壓出口功能，可實(shí)現(xiàn)各側(cè)復(fù)合電壓的并聯(lián)方式。通過(guò)定植的整定，每段過(guò)流保護(hù)可以選擇是否經(jīng)過(guò)復(fù)壓元件閉鎖，是否經(jīng)過(guò)方向元件閉鎖以及方向元件的設(shè)定。 10KV 開(kāi)關(guān)柜智能保護(hù)單元 本變電站 10KV 開(kāi)關(guān)柜選用的是 LG 公司的 LV1 真空開(kāi)關(guān)，配置的是SIEMENS 系列產(chǎn)品 NSP7 系列保護(hù)及測(cè)控裝置。 REF542plus 具有保護(hù)，測(cè)量，控制，監(jiān)測(cè)的功能。最后探討了光纖通信技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù)，無(wú)線通信技術(shù)，配電載波通信技術(shù)在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用前景。 小結(jié) 本節(jié)介紹了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)通信總線進(jìn)行了比較。 配電線載波通信技術(shù) 配電通信載波是以 6—10KV 配電線路為傳輸通道，采用移頻監(jiān)控和跳頻技術(shù)相結(jié)合的調(diào)制方式，應(yīng)用先進(jìn)的 DSP 數(shù)字信號(hào)處理技 術(shù)和集成電路技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)話同傳的通信方式。提供了豐富的外圍接口，具有安裝維護(hù)方便，繞射能力強(qiáng)，組網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活，大范圍覆蓋等特點(diǎn) (2): 一點(diǎn)多址 微波通信技術(shù)：具有傳輸距離長(zhǎng)（站內(nèi) 50KM），容量大，配置靈活等特點(diǎn)。 在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣。 (4)： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性。 (2)： 互可操作性和互用性：設(shè)備和設(shè)備間，不同生產(chǎn)廠家之間。傳輸介質(zhì)主要是雙絞線。 總之，光纖通信已經(jīng)成為了主要的通信方式，應(yīng)用于主干層及饋線終端層傳輸通道建設(shè)。 長(zhǎng)距離光傳輸模塊是內(nèi)置與交換機(jī)或路由器的光設(shè)備。通常實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉所 RTU 至主站信息的傳輸，同時(shí)用于建設(shè)饋線 FTU 信息向配電子站集結(jié)的信息通道，但不能傳語(yǔ)音。 (2) : 光調(diào)制解調(diào)器。其中 SDH光端機(jī)具有自愈功能，并可以支持多個(gè)光方向，通常用 SDH 光纖網(wǎng)組成主干通信通道， PDH 用于信息量不大的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。 缺點(diǎn)是強(qiáng)度不如金屬線，連接比較困難，分路和耦合不方便，彎曲半徑不易太小。無(wú)漏信號(hào)和串音干擾。 (4) ： 輸入和輸出間 電隔離，不怕電磁干擾。 (2) ： 傳輸衰耗少，適合長(zhǎng)距離傳輸。 光纖通信技術(shù) 光纖通信 優(yōu)點(diǎn) 光纖通信是以光波做為信息載體，以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)的先進(jìn)通信手段。目前我們主要使用的有以下通信協(xié)議 : IEC8705101 通信協(xié)議（遠(yuǎn)動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)）， IEC8705102 通信協(xié)議（電量采集通信標(biāo)準(zhǔn)）， IE87051103 通信協(xié)議（保護(hù)傳輸通信標(biāo)準(zhǔn)）。但這在變電站中也是不可行的，所以采用一個(gè)好的通信協(xié)議就能達(dá)到事辦功倍的效果。如果單純 采用擴(kuò)大計(jì)算機(jī)內(nèi)存的數(shù)量的方式不僅是不經(jīng)濟(jì)的，也是有限的。在變電站控制系統(tǒng)中， CPU 采集控制單元不僅要采集各類(lèi)信號(hào)（開(kāi)關(guān)位置，保護(hù)信號(hào)，有功，無(wú)功，電壓，電流，功率因數(shù)，電量等），還要對(duì)各單元的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制和完成邏輯判斷等功能，這占用了很多 CPU 負(fù)荷以及內(nèi)存空間等資源。而通信協(xié)議就是整個(gè)系統(tǒng)通信部分的核心。再者國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在工程組織，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，售后服務(wù)等方面比國(guó)外產(chǎn)品更具有優(yōu)勢(shì)。與國(guó)外產(chǎn)品相比，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品雖然在技術(shù)性能上存在一定的差距，但是也有其本身的特點(diǎn)。 國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠家主要有南京自動(dòng)化研究所，北京自動(dòng)化研究所，以及珠海的拓普公司，煙臺(tái)的東方電子，許昌繼電器廠等公司。除了西門(mén)子公司外，還有 ABB 公司生產(chǎn)的 SCS100和 SCS200。 方案三中的 CANBUS 總線網(wǎng)絡(luò)也同樣設(shè)有優(yōu)先級(jí)傳輸，而且 CANBUS 網(wǎng)絡(luò) 中的帶寬，負(fù)荷率，通信效率等也完全可以滿(mǎn)足變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求。實(shí)際應(yīng)用中表明，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷不超過(guò)帶寬的 37%時(shí)，網(wǎng)絡(luò)上的沖突率很低，以太網(wǎng)的傳輸效率是有保障的。在方案2 中，內(nèi)部間隔的 LONWORKS 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)一般不超過(guò) 10 個(gè)，所以在這種情況下內(nèi)部間隔的網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)性是有保證的。 LONWORKS 以這樣的方式來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。 首先分析間隔內(nèi)部 LONWORKS 網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性。所以這種方案的傳輸實(shí)時(shí)性不好?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí) CAN 網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)通信管理機(jī)和監(jiān)控保護(hù)單元之間的信息傳送。 ：通 信管 理機(jī) 系統(tǒng) 的C P UR O M 實(shí) 時(shí) R A MM A X 2 3 2鍵 盤(pán) 輸 入液 晶 顯 示工 業(yè) M O D E MC A N 總線 接口C A N 總線 接口P CC A N 卡監(jiān) 控 主機(jī)遠(yuǎn) 方 通 信備 用 串 口至 監(jiān) 控 保 護(hù) 單 元 變電站內(nèi)部的通信基于 CAN 總線，包含兩層通信網(wǎng)絡(luò)：站級(jí) CAN 網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí) CAN 網(wǎng)絡(luò)。具體的方式如下圖所示 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中通信管理機(jī)的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)部的變電站子層和單元子層之間的通信 。 基于 CANBUS 總線的通信系統(tǒng)方案： 圖 1 所示為 變電站綜合自動(dòng)化基于 CANBUS 總線的分層結(jié)構(gòu)圖。 (4)： 易于廣域網(wǎng)相連。而 PC 機(jī)用廉價(jià)的以太網(wǎng)卡也可以聯(lián)到以太網(wǎng)上。 (3)： 與 PC 機(jī)接口。 (2)： 故障錄波數(shù)據(jù)上傳輸速度大大加快。于是 LONWORKS 的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載極低，即使在各臺(tái)保護(hù)同時(shí)動(dòng)作的情況下，通信效率仍很高。因此網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)多，流量大，而帶寬卻只有 78kb/s，在多臺(tái)保護(hù)同時(shí)動(dòng)作等特殊情況下，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載突然加重，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)沖突現(xiàn)象，網(wǎng)絡(luò)通信效率下降。 其中 Neuron 芯片作為 CPU 的通信處理器完成了 LONWORKS 網(wǎng)絡(luò)的通信任務(wù)，利用它可和保護(hù)裝置通信。 測(cè)控單元是整個(gè)方案的核心和關(guān)鍵。最低層的各種設(shè)備保護(hù)可不做任何改動(dòng)，保持了 向下的兼容性。 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(luò)，負(fù)責(zé)后臺(tái)機(jī)，遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)等 PC 機(jī)和各間隔進(jìn)行通信。 將站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)分為兩層。這種方案適用于中低壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，當(dāng)用于 220KV 及以上的大型高壓變電站時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)增多，網(wǎng)絡(luò)流量增大，網(wǎng)絡(luò)帶寬就顯得不夠了 ，特別是當(dāng)多個(gè)保護(hù)共同動(dòng)作時(shí)，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(dòng)化系統(tǒng)。通信介質(zhì)為屏蔽雙絞線或光纖。錄波網(wǎng)則傳送電力系統(tǒng)故障錄波信息。 LONWORKS 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)方案 ： 如 圖所示， 變電站內(nèi)部有兩個(gè) LONWORKS 網(wǎng)絡(luò)，分別為監(jiān)控網(wǎng)和錄波網(wǎng)。 CANBUS 總線是基于優(yōu)先級(jí)的多主從節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，克服了 RS422，和 RS485 總線的缺點(diǎn)，而與 LONWORKS 總線相比，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此 CANBUS 是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的一種性?xún)r(jià)比最優(yōu)的選擇。 LONWORKS 總線性能較強(qiáng)，但系統(tǒng)復(fù)雜，造 價(jià)較高。 各種總線技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn) RS232 總線通信速度快，距離短。 (9)： CANBUS 節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán) 重的情況下，具有自動(dòng)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。 (7)： CANBUS 采用短砧結(jié)構(gòu)，每一砧的有效字節(jié)數(shù)為 8 個(gè)，這樣傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低，重新發(fā)送時(shí)間短，尤其適合在強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境下工作。 (4)： CANBUS 可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)全局廣播 幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)。 (2)： CANBUS 網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)可分為不同的優(yōu)先級(jí)，并可滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求。CANBUS 通信設(shè)備本身又具有較低的造價(jià)，從而它的應(yīng)用范圍很廣，特別是在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域。 CANBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線 CANBUS 德國(guó) BOSCH 公司設(shè)計(jì)的，它是一種基于優(yōu)先級(jí)的高速。應(yīng)用處理器完成用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)控制應(yīng)用。該芯片內(nèi)部裝有 3 個(gè)微處理器；MAC 處理器完成介質(zhì)訪問(wèn)控制。 (6)： 它的通信速度可達(dá) ，此時(shí)的有效距離為 130m (7)： Lonworks 技術(shù)的一個(gè)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá) 32021 個(gè)。 (4)： Lonworks 通信采用了 “網(wǎng)絡(luò)變量 ”，使網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化成為參數(shù)設(shè)置 增加了通信技術(shù)的可靠性。 (3)： 互操作性。 (2)： 通信介質(zhì)開(kāi)放。 LONWORKS 總線的技術(shù)特性有以下 9 點(diǎn)： (1): 開(kāi)放性。 LONWORKS 總線 LONWORKS 是美國(guó) Echeton 公司推出的一種新型現(xiàn)場(chǎng)總線。采用 RS422 標(biāo)準(zhǔn)通信時(shí)位率可達(dá)到 10Mbit/s。 RS422 為全雙工，可以同時(shí)接收和發(fā)送。 RS232， RS422 和 RS485 總線： RS232 串口通信標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)于 1969 年公布的，該標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間按位串行傳輸?shù)慕涌谕ㄐ拧Ｔ撓到y(tǒng)最初使用 RS232 總線，后來(lái)用到 RS485 總線。介紹了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)以及主要的配置，為下一章的通信協(xié)議做好了鋪墊。為中低壓變電站廣為采用。使用 “一對(duì) N”方式實(shí)現(xiàn)時(shí)，一套裝置負(fù)責(zé)多條線路或變壓器的測(cè)量，保護(hù)和控制。 ③ 低壓線路的微機(jī)保護(hù)： 這種類(lèi)型的保護(hù)裝置可以分為兩種：一種為 “一對(duì)一 ”方式，即一套裝置實(shí)現(xiàn)一條線路的保護(hù)；另一種為 “一對(duì) N”方式，即一套裝置實(shí)現(xiàn)多條線路保護(hù)。工控機(jī)總線接口簡(jiǎn)單，模塊化程度高，容易結(jié)合，使用維護(hù)方便，系統(tǒng)功能容易擴(kuò)展。為適合變電站自動(dòng)化的發(fā)展，新型微機(jī)變壓器保護(hù)也提供了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的通信接口功能。許多廠家得宜于線路微機(jī)保護(hù)的成功開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中的成功經(jīng)驗(yàn)，推出了許多與微機(jī)線路保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)相似的單片機(jī)型微機(jī)元件保護(hù)。由于以上的原因，在高壓和超高壓輸變電線路中，不但主保護(hù)必須雙重化配置，后備保護(hù)也必須雙重化配置。廣泛的使用多 CPU 微機(jī)保護(hù)裝置中，距離保護(hù)三段和零序保護(hù)三段，都具有遠(yuǎn)后備的功能。因此整個(gè)保護(hù)裝置并不因?yàn)椴捎昧硕?CPU 技術(shù) 而使可靠性大幅度的提高。保護(hù)輸入和輸出通道不采用冗余技術(shù)，而只是在信號(hào)處理器部分采用。 3 個(gè)保護(hù)插件啟動(dòng)元件按三取二的原則啟動(dòng)各套保護(hù)裝置的出口回路，從而大大的提高了保護(hù)裝置的可靠性。監(jiān)控 CPU主要負(fù)責(zé)人機(jī)接口，保護(hù)定值管理。這種類(lèi)型的微機(jī)保護(hù)裝置的基本特點(diǎn)是：電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為整套裝置的公共部分 ,其頻率輸出信號(hào)分別傳送給各個(gè)保護(hù)插件，再由各個(gè)保護(hù)插件完成相應(yīng)的測(cè)頻，采樣值標(biāo)度變換，保護(hù)功能計(jì)算。 (3) 微機(jī)保護(hù)硬件的一般結(jié)構(gòu)： 微機(jī)保護(hù)的硬件類(lèi)型分為三種：高壓線路微機(jī)保護(hù)，微機(jī)元件繼點(diǎn)保護(hù)，低壓線路的微機(jī)保護(hù) . ① 高壓線路微機(jī)保護(hù) ： 目前我國(guó)的高壓線路微機(jī)保護(hù)裝置的原理，性能，主要指標(biāo)以及制造工藝方面以達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，微機(jī)保護(hù)的動(dòng)作正確率也已經(jīng)超過(guò)了常規(guī)保護(hù)。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)和調(diào)試，一些半導(dǎo)體廠家將完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成到一塊芯片中，能夠自動(dòng)完成所有輸入通道的數(shù)據(jù)采集而無(wú)須 CPU 干預(yù)。 保護(hù)裝置使用公控機(jī)時(shí)，通常采用工控機(jī)智能同步數(shù)據(jù)采集模板完成采樣，再將采樣數(shù)據(jù)通過(guò)雙口 RAM， FIFO 等方式傳送給主 CPU 進(jìn)行處理，因此并不占用主 CPU 的處理時(shí)間。采樣率的提高導(dǎo)致了采樣間隔的縮短，從而留給 CPU 進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)預(yù)處理，保護(hù)啟動(dòng)計(jì)算，主保護(hù)計(jì)算的時(shí)間大大縮短。以 ANN 為 代表的人工智能技術(shù)和小波分析理論，以及行波保護(hù)，暫態(tài)保護(hù)等概念逐步引入繼電保護(hù)領(lǐng)域，對(duì)采樣速度提出了更高的要求。主要優(yōu)點(diǎn)是：通過(guò)光電耦合器與 CPU 接口，因此抗干擾能力強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)多單片機(jī)系統(tǒng)的多 CPU 接口。這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用的芯片比較多，電路復(fù)雜，抗干擾能力差，因此，在其改進(jìn) 型產(chǎn)品中使用了電壓 頻率轉(zhuǎn)換原理的計(jì)數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。為了節(jié)省 CPU的工作時(shí)間，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在變化完成后的得到的數(shù)字輸出不需要經(jīng)過(guò) CPU控制，而經(jīng) DMA 控制直接存入本插件的 RAM 中。每個(gè)通道各有一個(gè)采樣保持器，其采樣脈沖輸入端并聯(lián)后聯(lián)到 CPU 插件上的定時(shí)器輸出端，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各通道的同時(shí)采樣。隨著數(shù)字信號(hào)處理器芯片和開(kāi)發(fā)工具的價(jià)格下降，可以預(yù)期數(shù)字信號(hào)處理器將會(huì)在微機(jī)繼電保護(hù)裝置中發(fā)揮重要的作用。將數(shù)字信號(hào)處理器應(yīng)用于微機(jī)繼電保護(hù)，極大的縮短了數(shù)字濾波。快速的指令周期，哈佛結(jié)構(gòu)，流水操作，專(zhuān)用的乘法器，特殊的指令，加上集成電路優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以使DS