【正文】 的數(shù)據(jù)采集能力。當(dāng)保護裝置使用單片機時，目前使用的 VFC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)難以滿足要求，必須對此單獨進行考慮。因此，必須大大的壓縮數(shù)據(jù)采集的時間。在變電站的母線保護，變壓器保護和發(fā)電機保護中，由于需要進行采樣的電流通道很多，對采樣的速度也有很高的要求。 ③ 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ： 近幾年來。 ② 電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的計數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)： 第 2 代微機線路保護的 VFC (電壓頻率保護 ) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，為了提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集速度，每個模擬輸入通道都需要使用單獨的電壓頻率轉(zhuǎn)換 /光耦合器，其輸出頻率信號送至可編程計數(shù)器 8255 進行頻率測量，在每個數(shù)據(jù)采集周期由 CPU 讀取可編程計數(shù)器的計數(shù)值，并進行標(biāo)度變換以獲得實際的采樣植。再同一時刻采樣的全部通道轉(zhuǎn)換完成并存入 RAM 后，才由 DMA 請求中斷，由 CPU 做出相應(yīng)的處理。模擬量多路轉(zhuǎn)換開關(guān)采用硬件電路控制記數(shù)自動進位切換通道號。 (2) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)： 變電站綜合自動化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分為三種：逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的計數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ， 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ① 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)： 早期的微機保護線路中，考慮到 A/D 轉(zhuǎn)換器價格昂貴，因此采用多個通道共 用一個 A/D 轉(zhuǎn)換器的方案。濾序和傅立葉變換算法 的主要時間，不但可以完成數(shù)據(jù)采集，信號處理的功能，還可以完成以往主要由 COU完成的運算功能，甚至完成獨立的繼電保護功能。 DSP 的突出特點是計算能力強，精度高，總線速度快，吞吐量大，尤其是采用專用硬件實現(xiàn)定點和浮點 加乘運算，速度非常的快。 DSP 具有強大的處理功能，在相同的主頻率下，甚至比目前最先進的個人計算機快 10—50 倍。大量使用單片機的微機保護在電力系統(tǒng)中得到了成功的應(yīng)用，也由于新型單片機的卓越性能，現(xiàn)階段使用單片機的微機保護仍將是我國微機保護的主 流產(chǎn)品。高性能單片機包含了微機保護所需要的各種硬件功能，使新型微機保護的電路設(shè)計異常簡單可靠。此保護采用了高集成度 16 位單 片機，其內(nèi)部包含了 124KEPROM， 4KRAM，接近10 個內(nèi)部計數(shù)器，定時器和中斷口， 2 個全雙工的串行口，以及整個內(nèi)部 A/D轉(zhuǎn)換器。 新型高性能的單片機性能得到了很大的提高。 使用單片機的微機保護具有較強的針對性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，整體性能和可靠性高，但通用性和可擴展性相對較差。 變電站綜合自動化系統(tǒng)微機保護的硬件結(jié)構(gòu) (1) 處理器分為單片機和數(shù)字信號處理器兩種。 第三階段以高性能的 16 位單片機構(gòu)成的硬件結(jié)構(gòu)為主，具有總線不需引出芯片，電路結(jié)構(gòu)簡單的特點，抗干擾能力進一步加強，并且完善了通信功能，為實現(xiàn)變電站自動化提供了方便。 微機保護裝置的發(fā)展大致可以分為以下幾個階段： 第一階段是以單 cpu 的硬件結(jié)構(gòu)為主，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由逐次逼近式 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，硬件和軟件的設(shè)計符合四統(tǒng)一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，其代表產(chǎn)品為微機高壓輸電線路保護裝置。 (3)： 具有較強的抗干擾能力。各單元應(yīng)具有模塊化的主機板，開出板。監(jiān)控部分在監(jiān)控機，電度機，采樣機，遠傳機任一故障情況下，應(yīng)不影響其他機正常工作。采用光電隔離和繼電器接點閑離的方法實現(xiàn)。 主 控 室前 部 微 機 臺內(nèi) 設(shè) 有 主 機 和 微 機 電 源 ， 打 印 機 ， 鍵 盤后 部保 護 柜 ， 變 送 器 柜 ， 監(jiān) 控 柜 ， 電 度 表柜 ， 交 直 流 電 流 柜 硬件的配 置原則 綜合自動化系統(tǒng)硬件配置應(yīng)遵循下列原則： (1):各自獨立，相互配合。主控室后部設(shè)保護柜，變送器柜，監(jiān)控柜，電度表柜，交直流電源柜等設(shè)備。模擬主接線，操作把手，必要的儀表和光字均安裝在控制臺面上?？刂婆_上或旁邊放主機顯示器 CRT。 模 擬 屏主 接 線 圖 上 安 裝 儀 表 和操 作 把 手微 機 臺 ， 顯 示 器 ， 鍵 盤 ， 打 印機保 護 柜 ， 變 送 器 柜 ， 電 度 表柜 ， 監(jiān) 控 柜前部后部 (2) 控制臺式 ： 再主控室前部設(shè)控制臺，無模擬屏。模擬屏主接線圖上安裝儀表和操作把手。 (3): 電容器保護 ：包括電流速斷保護，過流保護，反時限過流保護，相間過電壓保護，相間低電壓保護和零序過電壓保護。本體保護（重瓦斯，輕瓦斯，有載重瓦斯，有載輕瓦斯等），過流保護（包括低壓啟動，復(fù)合電壓啟動），過負荷保護。雙回線方向橫差保護和低周減載保護。能夠?qū)ΡＷo柜包括主機在內(nèi)的各元件進行在線檢查。能夠記錄事故前后的線路電流和母線電壓。其特點 ： (1) : 用鍵盤和八段顯示器（ LED）顯示采樣值（電流，電壓，和開關(guān)狀態(tài)）和整定值，并可修改整定值。 遠傳： 當(dāng)變電站正常運行或發(fā)生事故及報警等事件時，遠傳機會實時的向上級調(diào)度傳送該站信息，使調(diào)度人員了解該站的運行情況?；螂娋W(wǎng)故障時不應(yīng)該誤動。在變壓器。 (3) : 無功電壓自動控制：根據(jù)電網(wǎng)無功，電壓計算和判斷是投切電容器，還是調(diào)節(jié)變壓器分接頭位置。確定后，主機報警，并顯示和打印。 也可利用功率方向法等其他方法來判別。分為有事故跳閘次數(shù)和手動跳閘次數(shù)兩種。遙控執(zhí)行： 當(dāng)調(diào)度端發(fā)出遙控開關(guān)或遙調(diào) 變壓器分接頭的命令后，該系統(tǒng)能可靠的執(zhí)行。正常時利用鍵盤操作，非正常時通過模擬屏把手操作或保護柜操作。 操作方式分為手動操作和遙控執(zhí)行。該系統(tǒng)還可以根據(jù)電網(wǎng)運行情況自動控制開關(guān)或變壓器分接頭。 (3) 脈沖量：變電站需要監(jiān)測的各種脈沖量，包括線路，主變一次和二次的有功電度量 和無功電度量，電容器的無功電度量，所用電的有功電度量等。 (1) 模擬量：變電站需要監(jiān)測的各種模擬量包括主變一次，二次和各線路的電流，各段母線及重要線路的電壓，各線路零序電流，母線零序電壓，主變溫度和室溫。 監(jiān)測： 綜合自動化系統(tǒng)通過對變電站的數(shù)據(jù)進行采集，處理，顯示和打印，使運行人員了解變電站的 運行工況，并采取相應(yīng)的措施。但是這種結(jié)構(gòu)比較適合用于中低壓變電站。目前國內(nèi)應(yīng)用較多的是分散式結(jié)構(gòu)集中式組屏 。至于高壓線路保護裝置和變壓器保 護裝置，仍然可以按照集中組屏安裝在主控室內(nèi)。變電站綜合自動化系統(tǒng)主要集中在單元層和變電站層。變電站層包括全站性的監(jiān)控主機，遠動通信機等。單元層本身是有各種不同的單元裝置組成，這些獨立的單元裝置直接通過局域網(wǎng)絡(luò)或串行總線與變電站層聯(lián)系，也有可能設(shè)有數(shù)據(jù)采集管理機或保護管理機，分別管理各測量，監(jiān)視單元和 各保護單元，然后集中由數(shù)采管理機和保護管理機與變電站層通信。 設(shè)備層主要是指變電站內(nèi)的變壓器，斷路器，隔離開關(guān)以及輔助接點，電流，電壓互感器等一次設(shè)備。 當(dāng) 地 監(jiān) 控 后 臺 機I / O 通 信 控 制 器 1 I / O 通 信 控 制 器 2單 回 路 保 護 裝 置單 回 路數(shù) 采 和 監(jiān) 控單 元開 關(guān)柜 1 … … … …單 回 路 保 護 裝 置 保 護 裝 置單 回 路數(shù) 采 和 監(jiān) 控單 元數(shù) 采 和 監(jiān) 控單 元開 關(guān) 柜 n其 它 電 氣 設(shè)備送 遠 方 調(diào) 度中 心饋 線 間 隔 級網(wǎng) 絡(luò) 電 纜分 布 式 綜 合 自 動 化 系 統(tǒng) 原 理 圖 分布集中式綜合自動化系統(tǒng)： 整個變電站的一，二次設(shè)備分為三層，變電站層，單元層和設(shè)備層。分布式綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)點除了減少了大量的電纜，抗干擾能力增強，并大大的簡化了二次設(shè)備，減小了占地面積。 如圖所 示： 當(dāng) 地 監(jiān) 控 后臺 機I / O 通 信 控 制 器繼 電 保 護 裝 置 遠 動 裝 置饋線保護變壓器保護備自投低壓減載電容器保護遙控遙調(diào)遙脈遙測遙信C TP T開關(guān)量狀態(tài)模擬量脈沖量出口繼電器變壓器分接頭 分散式綜合自動化系統(tǒng)： 該系統(tǒng)按回路進行設(shè)計，每一個開關(guān)柜上或其他一次設(shè)備上就地安裝微機保護單元和單回路的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控單元，這樣不但可以節(jié)省大量的光電纜，同時也提高了抗干擾能力。它實際上是微機保護和微機遠動的系統(tǒng)集成。經(jīng)初步處理后送到 I/O 通信控制器進行數(shù)據(jù)格式的變換，并將變電站所有保護，測量，信號和控制信息統(tǒng)一處理，與當(dāng)?shù)氐暮笈_機和遠方調(diào)度中心進行信息交換。變壓器 。 第 2 章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，功能與保護配 置 變電站綜合自動化系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu) 變電站綜合自動化系統(tǒng)的組成在結(jié)構(gòu)上主要可以分成：集中式，分布集中式，集中和分散式，分散式四種。 小 結(jié) 本章先是介紹了什麼是電力系統(tǒng)綜合自動化，以及變電站綜合自動化系統(tǒng)研究的意義和發(fā)展趨勢。但由于在技術(shù)性能上的潛在能力，必將被廣泛的應(yīng)用于祖國各個城網(wǎng)和農(nóng) 網(wǎng)中。對電力技術(shù)的發(fā)展來說，具有重要的意義，也是電力工業(yè)發(fā)展的顯著標(biāo)志。 （ 3） ： 減少維護工作時間，減少值班人員的勞動強度，并達到減員增效 （ 4） ： 縮小變電站占地面積，減少總投資。該系統(tǒng)特點是針對 110KV 以下電壓等級的設(shè)備或間隔采用保護測控一體化設(shè)計的裝置，針對 110KV 及以上電壓等級的設(shè)備或間隔采用繼電保護裝置與測控裝置分別獨立設(shè)計但共同組屏的原則，故障錄波功能下放至各間隔或設(shè)備的繼電保護裝置中去，采用先進的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，系統(tǒng)配置靈活，擴展方便，非常方便運行管理和維護。該模式?jīng)]有做到面向?qū)ο笤O(shè)計，信息共享程度不高，另外系統(tǒng)的二次電纜互聯(lián)較多，擴展性不好，不利于運行管理和維護。 第二階段：面向功能設(shè)計的分布式測控裝置加微機保護模式 90 年代初期，微機保護及按功能設(shè)計的分布測控裝置得以廣泛應(yīng)用，保護與測控裝置相對獨立，通過通信管理單元能夠?qū)⒏髯孕畔⑺偷疆?dāng)?shù)乇O(jiān)控計算機或調(diào)度主站。該類系統(tǒng)是在常規(guī)的繼電保護及二次接線基礎(chǔ)上增設(shè) RTU 裝置，功能主要為完成與遠方調(diào)度主站通信實現(xiàn) “四遙 ”(遙測，遙信，遙調(diào)，遙控 )，繼電保護及自動裝置與系統(tǒng)聯(lián)結(jié)采用硬接點狀態(tài)接入。Gyr 公司等國際著名大型電氣設(shè)備制造公司 都開發(fā)和生產(chǎn)了變電站綜合自動化系統(tǒng)（或稱保護與控制一體化裝置），并取得了較為成熟的運行經(jīng)驗 ...... 我國變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展 我國變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展階段 ： 變電站內(nèi)二次設(shè)備傳統(tǒng)按功能可分為五類：繼電保護，自動裝置 , 故障錄波，當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠動。世界發(fā)達國家率先研制出成熟系統(tǒng)，并推廣應(yīng)用，大大提高了變電站管理的自動化水平，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行。同時，采用無人值班管理模式，進行遠方控制，減少人為誤操作的可能性，提高運行可靠性，降低變電站的造價和運行維護費用。 國外變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展 70 年代末 80 年代初，國外開始了對于 ISA 技術(shù)的研究，這是由于電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，要求電網(wǎng)及變電站的控制和保護系統(tǒng)必須運行安全、可靠、經(jīng)濟。高技術(shù) 的智能化開關(guān)。全站統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一維護組態(tài)工具軟件，分類分單元下載參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)。 (4) 就地通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化 強大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設(shè)計（雙 CPU，雙電源等），采用光 纖總線等等，使現(xiàn)代化的綜合自動化變電站的各種智能設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)組成一個統(tǒng)一的，互相協(xié)調(diào)工作的整體。同時也極大的提高了變電站的運行穩(wěn)定性，可靠性。這種方式最終將帶來無人值班變電站沒有建筑小室或僅設(shè)一個控 制小室，它最多也就是一臺控制顯示終端。目前的綜合自動化裝置都是安裝在低電壓的中置柜上和室內(nèi)的開關(guān)室內(nèi)，戶外的僅是一些實現(xiàn)簡單功能的柱上設(shè)備?？煽啃院头€(wěn)定性要求很高。極大的提高了性能效率比。微機保護裝置具有串行通信功能，與變電所微機監(jiān)空系統(tǒng)的通信聯(lián)絡(luò)使微機保護具有遠方監(jiān)控特性。 （ 5） ：使用靈活方便。體現(xiàn)在硬件比較通用，制造容易統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。 （ 2） ： 可以 方便的擴充其他的輔助功能。變電站綜合自動化系統(tǒng)是在計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。變電站綜合自動化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷功能，可 以方便的監(jiān)視和控制變電站內(nèi)的各種設(shè)備的運行和操作，它具有功能綜合化，結(jié)構(gòu)微機化，操作監(jiān)視屏幕化，運行管理智能化等顯著特點。變電站的綜合自動化，是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)，自動化技術(shù)和通信技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸配電線路的自動監(jiān)視，測量，控制和微機保護，以及調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。通過對變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究，對于電力系統(tǒng)的運行可靠，保護和控制以及對變電站的設(shè)計更加的合理，布局更加緊湊都有很重要的意義。計算 機技術(shù)的發(fā)展，推動了電力系統(tǒng)計算機自動化技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動化技術(shù)也日趨完善。 Abstract The thesis of the substation automation concept and development trends, and integrated substation automation system and the significance of the study of the development of the domestic