【正文】 置及前置機(jī)，采用單機(jī)系統(tǒng)，完成保護(hù)、測(cè)量、控制等功能的管理，并完成遠(yuǎn)方ＲＴＵ的功能。 （３） 分布處理分散布置：將分布式單功能設(shè)備布置在一次設(shè)備的機(jī)柜內(nèi)或采用就地就近組屏分散設(shè)置的方式。 基本的模式 １）．基 本配置： （１） 集中處理集中布置：將集控式屏、臺(tái)都集中布置在主控制室。 （ 2） 可擴(kuò)展性和開(kāi)放性較高，利于工程的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。 段級(jí)在橫向按站內(nèi)一次設(shè)備（變壓器或線(xiàn)路等）面向?qū)ο蟮姆植际脚渲?，在功能分配上，本著盡量下放的原則，即凡是可以在本間隔就地完成的功能決不依賴(lài)通訊網(wǎng)，特殊功能例外，如分散式錄波及小電流接地選線(xiàn)等功能的實(shí)現(xiàn)。 站工程師工作臺(tái)（ EWS）：可對(duì)站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢查、參數(shù)整定、調(diào)試檢驗(yàn)等功能，也可以用便攜機(jī)進(jìn)行就地及遠(yuǎn)端的維護(hù)工作。 站級(jí)系統(tǒng)大致包括站控系統(tǒng)（ SCS）、站監(jiān) 視系統(tǒng)（ SMS）、站工程師工作臺(tái)（ EWS）及同調(diào)度中心的通信系統(tǒng)（ RTU）： 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 13 頁(yè) 站控系統(tǒng)（ SCS）：應(yīng)具有快速的信息響應(yīng)能力及相應(yīng)的信息處理 分析 功能，完成站內(nèi)的運(yùn)行管理及控制（包括就地及遠(yuǎn)方控制管理兩種方式），例如事件記錄、開(kāi)關(guān)控制及 SCADA的數(shù)據(jù)收集功能。在此值得一提的是這種結(jié)構(gòu)形成的原由，變電站二次產(chǎn)品早期開(kāi)發(fā)過(guò)程是按保護(hù)、測(cè)量、控制和通信部分分類(lèi)、獨(dú)立開(kāi)發(fā)，沒(méi)有從整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想下進(jìn)行，隨著技術(shù)的進(jìn)步及電力系統(tǒng)自動(dòng)化的要求，在進(jìn)行變電站自動(dòng)化工程的設(shè)計(jì)時(shí)，大多采用的是按功能 ?拼湊 ?的方式開(kāi)展，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的性能指標(biāo)下降以及出現(xiàn)許多無(wú)法解決的工程問(wèn)題。 ２）．集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的硬件裝置、數(shù)據(jù)處理均集中配置，采用由前置機(jī)和后臺(tái)機(jī)構(gòu)成的集控式結(jié)構(gòu)，由前置機(jī)完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護(hù)、控制及監(jiān)測(cè)等功能，后臺(tái)機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠(yuǎn)方通訊等功能。這里所談的 “ 分布 ” 是按變電站資源物理上的分布（未強(qiáng)調(diào)地理分布），強(qiáng)調(diào)的是從計(jì)算機(jī)的 角度來(lái) 研究 分布 問(wèn)題 的。 防火、保安系統(tǒng) 從設(shè)計(jì)原則而言，無(wú)人值班變電站 應(yīng)具有防火、保安措施。保護(hù)和故障錄波信息可采用獨(dú)立的通信與調(diào)度中心連接，通信規(guī)約應(yīng)適應(yīng)調(diào)度中心的要求，符合國(guó)標(biāo)及 IEC 標(biāo)準(zhǔn)。 與遠(yuǎn)方控制中心的通信 本功能在 常規(guī)遠(yuǎn)動(dòng) ?四遙 ?的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測(cè)距信號(hào)的遠(yuǎn)傳等，其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。 ４）．獨(dú)立負(fù)荷有功、無(wú)功，每天的峰谷值及其時(shí)間 ５）．控制操作及修改整定值的記錄 根據(jù)需要，該功能可在變電站當(dāng)?shù)厝繉?shí)現(xiàn)，也可在遠(yuǎn)動(dòng)操作中心或調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)。 無(wú)功控制可由專(zhuān)門(mén)的無(wú)功控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)，也可由監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)保護(hù)裝置測(cè)量的電壓，無(wú)功和變壓器抽頭信號(hào)通過(guò)專(zhuān)用軟件實(shí)現(xiàn)。 電壓和無(wú)功的就地控制 無(wú)功和電壓控制一般采用調(diào)整變壓器分接頭，投切電容器組，電抗器組，同步調(diào)相機(jī)等方式實(shí)現(xiàn)。操作閉鎖應(yīng)具有以下 內(nèi)容 ： １）．電腦五防及閉鎖系統(tǒng) ２）．根據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)斷路器，刀閘的操作閉鎖功能 ３）．操作出口應(yīng)具有同時(shí)操作閉鎖功能 ４）．操作出口應(yīng)具有跳合閉鎖功能 同期檢測(cè)和同期合閘 該功能可以分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式實(shí)現(xiàn)。 控制和操作閉鎖 操作人員可通過(guò) CRT 屏幕對(duì)斷路 器，隔離開(kāi)關(guān)，變壓器分接頭，電容器組投切進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。 變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實(shí)現(xiàn)，一是集中式配置專(zhuān)用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。 事件紀(jì)錄和故障錄波測(cè) 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 10 頁(yè) 事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動(dòng)作序列記錄，開(kāi)關(guān)跳合記錄。 模擬量采集精度應(yīng)能滿(mǎn)足 SCADA 系統(tǒng)的需要。饋線(xiàn)電流，電壓和功率值，頻率，相位等。 保護(hù)動(dòng)作信號(hào)則采用串行口（ RS232 或 RS485）或計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)通過(guò)通信方式獲得。 數(shù)據(jù)采集 包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù) １）．狀態(tài)量采集 狀態(tài)量包括：斷路器狀態(tài)，隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)，變壓器分接頭信 號(hào)及變電站一次設(shè)備告警信號(hào)等。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對(duì)時(shí)鐘等命令。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，動(dòng)作序列。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 9 頁(yè) 第二章 變電站綜合自動(dòng)化 系統(tǒng) 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)的功 能 微機(jī)保護(hù) 是對(duì)站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，包括線(xiàn)路保護(hù)，變壓器保護(hù)，母線(xiàn)保護(hù)，電容器保護(hù)及備自投，低頻減載等安全自動(dòng)裝置。 以上針對(duì)我公司在開(kāi)發(fā)變電站智能裝置以及相應(yīng)組成的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，談了作者對(duì)變電站智能設(shè)備的集成與發(fā)展的一些理解和建議。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、交換技術(shù)的發(fā)展，還使得變電站內(nèi)部的 LAN 可以與廣域的 WAN 相連， WEB 瀏覽技 術(shù)使得電力系統(tǒng)的用戶(hù)在任何地方可以監(jiān)控變電站的運(yùn)行情況。 智能電子設(shè)備的采用還使得變電站一、二次設(shè)備結(jié)合成為現(xiàn)實(shí)。對(duì)于 35kV 及以下的電壓等級(jí)的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備可以集合安裝于開(kāi)關(guān)柜上；對(duì)于 110kV 及以上電壓等級(jí)的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備可以按各個(gè)控制對(duì)象即變電站 內(nèi)一次電氣設(shè)備元件按單元安裝在各電壓等級(jí)的開(kāi)關(guān)場(chǎng)地內(nèi)或 “保護(hù)小間 ”。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的高智能、多功能，使得主控系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)得以分散，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制保護(hù)及自動(dòng)化，由此可極大提高控制、保護(hù)、自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性、自治性、靈活性。 8）、靈活性 /可擴(kuò)充性：對(duì)于當(dāng)前的硬、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮到將來(lái)的擴(kuò)充，應(yīng)當(dāng)易于修改。 7）、自動(dòng)化：通過(guò)嵌入算法軟件或按用戶(hù)定義的控制順序提供未來(lái)的自動(dòng)控制功能。 5）、冗余度 ： 任何單一的部件故障不會(huì) 影響 整體系統(tǒng)性能。 3）、可靠性 /安全 /可信性：這是基本的繼電保護(hù)特性，目的是使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到 同一水平。這就給智能電子設(shè)備提出了更高的目標(biāo)，這主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： 1）、可互操作性：當(dāng)前和將來(lái)都可以與任意一個(gè)生產(chǎn)廠(chǎng)家的 IED 進(jìn)行通信。 NIM 與底層的 IED 可以通過(guò)廉價(jià)的 RS485 方式相連，規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)的 IEC8705103 變電站內(nèi)繼電保護(hù)配套規(guī)約， IEC 8705103 規(guī)約在歐洲和其他一些受 IEC 影響 的國(guó)家被普遍采用，我國(guó)國(guó)家電力公司也把該規(guī)約作為變電站內(nèi)的配套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。 傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化產(chǎn)品供應(yīng)商們通過(guò)擴(kuò)充他們的 RTU 的通信能力，即具有多個(gè)串行通信口的增強(qiáng)式 RTU 來(lái)接收各種形式的智能變電站設(shè)備（ IED），包括計(jì)量表計(jì)、故障記錄和繼電保護(hù)等設(shè)備。首先 10 M 以太網(wǎng)具有目前國(guó)內(nèi)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡(luò)不可比擬的高速特點(diǎn)，可將系統(tǒng)信息快速交換；同時(shí)以太網(wǎng)在長(zhǎng)期發(fā)展中以公認(rèn)的可靠性、安全性、靈活性著稱(chēng)，如網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均帶耐高壓的網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活，支持多種通信媒介，可根據(jù)變電站的實(shí)際情況確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及選用通信媒介。 以太網(wǎng)（ Ether）經(jīng)過(guò)若干年的發(fā)展，技術(shù)上已經(jīng)十分成熟。 如何在眾多的總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中，選擇一種合適的總線(xiàn)，既能滿(mǎn)足大數(shù)據(jù)量、傳輸速度快的平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 6 頁(yè) 要求，又要兼顧那些通訊相對(duì)少、實(shí)時(shí)性不很高的設(shè)備，以有效減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。所以說(shuō)最終現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)也不會(huì)形成一統(tǒng)天下的局面。除此外不同行業(yè)有其傳統(tǒng)使用習(xí)慣。廣義的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)包括傳感器執(zhí)行器總線(xiàn)，亦稱(chēng) I/O 總線(xiàn)，其特點(diǎn)是信息簡(jiǎn)單但傳輸速度快，其典型代表有基于 CAN 的 DeviceNet,interbuss 等；另外還有設(shè)備總線(xiàn)可用于控制，其信息量大而且復(fù)雜，傳輸較慢，如基金會(huì)總線(xiàn) FF、 HART、 LonWorks 和 Profibus。其中最主要是其標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。 在 90 年代中期，國(guó)內(nèi)外曾掀起一場(chǎng)聲勢(shì)不小的 “現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)熱 ”，國(guó)家有關(guān)部門(mén)也撥款幾千萬(wàn)元組成攻關(guān)課題。這就要求 IED 設(shè)備滿(mǎn)足局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)， I/O 設(shè)備作為局域網(wǎng)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。采用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速、可靠傳輸，可將過(guò)去集中處理的功能分散到各個(gè)節(jié)點(diǎn)去處理，并可以傳送大批量的數(shù)據(jù)，如故障錄波數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)等。通過(guò)共享冗余得到了高可靠性、簡(jiǎn)化的布線(xiàn)以及可選擇的性能升級(jí)能力。與有用的信息一起集成化的另一個(gè)好處是對(duì)誤操作的辨認(rèn) 分析 ， 對(duì)于由繼電保護(hù)或系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)的 問(wèn)題 可以高效跟蹤和平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 5 頁(yè) 修改，從而可以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和可用性。 經(jīng)濟(jì) 的快速發(fā)展要求越來(lái)越少的停電時(shí)間，電力公司內(nèi)部也經(jīng)常為自身設(shè)定顧客電量利用率的目標(biāo)。微處理器、 計(jì)算 機(jī)通信及 應(yīng)用 軟件技術(shù)的飛速發(fā) 展促成了集成系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，將來(lái)的重點(diǎn)可能由硬件 IED 發(fā)展為 “智能化 ”軟件。具有核心級(jí)的系統(tǒng)知識(shí)可以使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和潮流都得到控制。 另一個(gè)向集成化 發(fā)展 的動(dòng)力是先進(jìn)的自適應(yīng)能力和系統(tǒng)控制性能。最基本的繼電保護(hù) IED 就是一個(gè)例子，它集成了保護(hù)、測(cè)量、控制、錄波、事件順序記錄以及通信等功能。 智能設(shè)備的集成 在變電站自動(dòng) 化中存在一些促使設(shè)備集成的動(dòng)力。 在功能分配上，采用可以下放的功能盡量下放的原則。其它智能設(shè)備，也存在一定量的數(shù)據(jù)交換。 間隔層的各智能設(shè)備之間，也存在著部分?jǐn)?shù)據(jù)交換，但這種交換量不大，對(duì)實(shí)時(shí)性要求也不高。 在間隔層和變電站管理層之間，存在大量的數(shù)據(jù)交換，一方面，間隔層內(nèi)的各種智能設(shè)備需要把采集到的信息及時(shí)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)和通過(guò)通信處理機(jī)送到遠(yuǎn)方控制中心，不平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 4 頁(yè) 僅數(shù)據(jù)量大，而且要求具有很高的實(shí)時(shí)性，象站內(nèi)的事件順序記錄需達(dá)到毫秒級(jí)，測(cè)量值及信號(hào)的刷新時(shí)間需在 3 秒之內(nèi)完成。 間隔層：是各種二次設(shè)備包括采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、自動(dòng)裝置、故障濾波等，它們大多能獨(dú)立完成某種功能，且具有與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的能力。 根據(jù) IEC 國(guó)際電工委員會(huì)電力系統(tǒng)控制與通信技術(shù)委員會(huì)的劃分以及變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)，變電站內(nèi)的設(shè)備可劃分為如下三個(gè)層次。采用分布、開(kāi)放性的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，各現(xiàn)場(chǎng)單元可完全脫離系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，單個(gè)裝置的故障不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而達(dá)到 “分散布置、集中管理 ”的目的，加強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)充性。變電站自動(dòng)化近幾年的發(fā)展?fàn)顩r大致存在集中式及分布式兩種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由于電力系統(tǒng)管理方式及二次產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的 歷史 原因，大多數(shù)系統(tǒng)仍采用的是按功能 “拼湊 ”的方式開(kāi)展，沒(méi)有按工程的實(shí)際需要及正確的系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想進(jìn)行，從而導(dǎo)致 系統(tǒng)的性能指標(biāo)下降以及出現(xiàn)許多無(wú)法解決的工程問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)一重點(diǎn)電力工程的全過(guò)程設(shè)計(jì)，提出了一系列滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際和工程需要的技術(shù)要求，分析了變電站綜合自動(dòng)化所具備的功 能以及發(fā)展過(guò)程和方向，在對(duì)市場(chǎng)和產(chǎn)品充分調(diào)研下，提出了基于總線(xiàn)型的分散分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一種比較成熟和實(shí)用的系統(tǒng)，并進(jìn)行了合理選型和組態(tài)，改良了產(chǎn)品中不符合現(xiàn)場(chǎng)需要的部分，完成了該變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。從這幾年應(yīng)用和實(shí)踐看，變電站綜合自動(dòng)化給變電站設(shè)計(jì)安裝、調(diào)試和運(yùn)行、維護(hù)、管理等方面都帶來(lái)了一系列自動(dòng)化技術(shù)的變革。 32 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第