【正文】 線路保護。工控機總線接口簡單，模塊化程度高，容易結(jié)合，使用維護方便，系統(tǒng)功能 容易擴展。為適合變電站自動化的發(fā)展，新型微機變壓器保護也提供了基于現(xiàn)場總線的通信接口功能。許多廠家得宜于線路微機保護的成功開發(fā)和應(yīng)用中的成功經(jīng)驗，推出了許多與微機線路保護硬件結(jié)構(gòu)相似的單片機型微機元件保護。由于以上的原因，在高壓和超高壓輸變電線路中，不但主保護必須雙重化配置，后備保護也必須雙重化配置。廣泛的使用多 CPU 微機保護裝置中，距離保護三段和零序保護三段，都具有遠(yuǎn)后備的功能。因此整個保護 裝置并不因為采用了多 CPU 技術(shù)而使可靠性大幅度的提高。保護輸入和輸出通道不采用冗余技術(shù)，而只是在信號處理器部分采用。 3 個保護插件啟動元件按三取二的原則啟動各套保護裝置的出口回路，從而大大的提高了保護裝置的可靠性。監(jiān)控 CPU 主 要負(fù)責(zé)人機接口，保護定值管理。這種類型的微機保護裝置的基本特點是：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 ,其頻率輸出信號分別傳送給各個保護插件，再由各個保護插件完成相應(yīng)的測頻，采樣值標(biāo)度變換，保護功能計算。 微機保護硬件的一般結(jié)構(gòu)： 微機保護的硬件類型分為三種：高壓線路微機保護，微機元件繼點保護，低壓線路的微 機保護 . ① 高壓線路微機保護： 目前我國的高壓線路微機保護裝置的原理，性能，主要指標(biāo)以及制造工藝方面以達(dá)到了國際先進(jìn)水平，微機保護的動作正確率也已經(jīng)超過了常規(guī)保護。這兩個 CPU都選用為 80C196KB。在本系統(tǒng)中，選用 PHILIPS 公司生產(chǎn)的獨立 CAN 總線控制器 SJA1000；總線收發(fā)器是 CAN控制器與物理總線間的接口，系統(tǒng)中選用 PHILIPS 公司生產(chǎn)的芯片 PCA82C25O，它可以提供對總線的差動收發(fā)能力。任何一個模塊出錯不會影響另一模塊的正常運行。 通信模塊主要負(fù)責(zé)測控保護單元與 CAN總線的接口的：包括從 CAN總線接收數(shù)據(jù)和向 CAN 總線發(fā)送數(shù)據(jù)。所以，設(shè)置 一臺多路轉(zhuǎn)換器，由它逐一控制輸入信號的采集，并把它們按一定規(guī)律傳給 A/D 轉(zhuǎn)換器， A/D 轉(zhuǎn)換器接著把它們一一轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。這些信號首先被轉(zhuǎn)換成與微型計算機相匹配的電平，通過模擬濾波削去其中的高頻成分，然后由采樣保持環(huán)節(jié)將連續(xù)信號離散化。 電力系統(tǒng)的保護單元裝置中，現(xiàn)場數(shù)據(jù)在進(jìn)入保護功能處理程序之前，要進(jìn)行一系列的預(yù)處理。為了提高系統(tǒng)的運行速度，減輕單個 CPU 運行負(fù)荷，每個模塊單元均采用雙 CPU 結(jié)構(gòu)：一片 CPU 完成模擬量采集和處理、開關(guān)量輸入／輸出和人機接口等功能；另一片 CPU 完成與 CAN 總線接口的通信任務(wù)。作為調(diào)度、運行及保護等各個專業(yè)人員的人機交互窗口，該監(jiān)控主機以圖形顯示 、報表打印、語音報警等各種方式對系統(tǒng)運行狀況進(jìn)行實時監(jiān)控、對可控裝置進(jìn)行控制調(diào)節(jié)等，并協(xié)助調(diào)度中心完成“四遙”功能。將事故前 M分鐘和事故后 N分鐘的重要運行數(shù)據(jù)自動存入歷史數(shù)據(jù)庫。 （ 5）事故記錄和事故追憶。當(dāng)各設(shè)備出現(xiàn)故障，包括斷路器跳閘、 保護裝置動作等故障，以及各種不正常事件，如設(shè)備變位、狀態(tài)異常、模擬量越限以及下位機各間隔單元狀態(tài)異常的情況時，后臺監(jiān)控主機會發(fā)出相應(yīng)的提示。 （ 3）提供報警提示。具體說來其功能可以分成以下幾個方面 : （ 1）收集并存儲變電站下位機各檢測保護單元采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，錄入并保存反映變電站和各一次設(shè)備運行狀態(tài)的離線數(shù)據(jù)。 后臺監(jiān)控主機 后臺監(jiān)控主機主要作用是完成當(dāng)?shù)乇O(jiān)控的功能。 RCS9000變電站綜合自動化 系統(tǒng)主要功能有：數(shù)據(jù)采集和處理、超高壓線路和低壓饋線保護及測控、備自投、低頻減載、自動同期、電壓無功控制等自動控制功能；數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理，例如電量統(tǒng)計、電壓合格率統(tǒng)計以 及主變負(fù)荷率計算等；異常和事故報警及處理、保護及故障信息管理和處理。為此， GPS 裝置只需提供一副觸點，避免了以往為每臺設(shè)備提供一副觸點和一對接線的麻煩。也可以將兩網(wǎng)分別用于通信和故障錄波。為所有裝置提供兩個獨立的通信網(wǎng)。 單元監(jiān)控裝置將保護、測控和其他功能按對象進(jìn)行設(shè)計，可以就地安裝在開關(guān)柜里，通過通信電纜或光纜和總控單元聯(lián)系，從而取消了接往控制室的大量信號、測量、控制、保護和其他電纜，提高了系統(tǒng)的可靠性，也節(jié)約了投資?？梢酝瑫r用不同的規(guī)約向兩個或多個調(diào)度所或集控站發(fā)送報文。為保證通信可靠性采用雙網(wǎng)通信方式。這些裝置可以安裝在變電站的間隔里，長期穩(wěn)定地運行在高溫、強電磁干擾和潮濕的惡劣環(huán)境中。它分為三層的體系結(jié)構(gòu)。間隔層也就是下位機系統(tǒng)，按斷路器間隔劃分，包括主變監(jiān)控保護單元、主變后備保護單元、線路監(jiān)控保護單元、電容器保護單元等。 (4):母線保護：包括完全電流差動母線保護和電流比相式 分層分布式變電站綜合自動化工程應(yīng)用 本文所 采用的變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式： 變電站綜合自動化系統(tǒng)分為變電站層和間隔層，這兩層之間建立了基于以太網(wǎng)的站內(nèi)通信網(wǎng)，間隔層設(shè)備間建立 CAN 總線通信網(wǎng)。零序保護，高壓側(cè)備用電源自投和低壓側(cè)備電源自投。 (2): 變壓器保護： 包括差電流速斷保護，帶二次諧波制動的比例差動保護。 變電站保護分為以下幾種類型： (1): 線路保護：包括電流速斷保護，定時限過電流保護，方向性電流保護，零序電壓，電流及方向保護，反時限過流保護，高頻保護， 距離保護。 (3) : 具備實時自檢功能。 (2) : 具有事故追憶功能。 保護： 微機保護不僅有較高的可靠性和靈敏性，而且使用方便。當(dāng)電容器檢修時，不應(yīng)參與控制。電容器。以使無功和電壓滿足要求。運行人員按照提示，用人工檢除方法跳開開關(guān)自動重合，驗證主機的判斷。為了保證可靠性，應(yīng)多次采樣后才能確定。 (2) ：接地選相：對于中性點不接地系統(tǒng)，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障時利用零序電壓，零序電流增量以及壓降可判斷接地線路及相別，也可以利用功率方 向等其它方法來判別。 變電站監(jiān)控的內(nèi)容主要有以下幾個方面： (1) ：跳閘統(tǒng)計：統(tǒng)計開關(guān)跳閘次數(shù)。保護柜操作可通過保護機鍵盤或柜上按扭實現(xiàn)。手動操作分為三種方式：鍵盤操作，把手操作，保護柜操作。所有操作的可靠性在軟硬件設(shè)計中都應(yīng)符合雙重化原則。 監(jiān)控： 綜合自動化系統(tǒng)提供方便可靠的人機對話，運行人員利用鍵盤和顯示器操作開關(guān)，刀閘和變壓器分接頭。 (2) 開關(guān)量 ： 變電 站內(nèi)需要監(jiān)測的各種開關(guān)量，包括各個開關(guān)，刀閘，變壓器分接頭，繼電保護動作信息，開關(guān)機構(gòu)運行狀態(tài)，交直流電源運行狀態(tài)，各微機運行狀態(tài)等。所采集的數(shù)據(jù)分為三大類：模擬量，開關(guān)量和脈沖量。 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 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能主要包括監(jiān)測，監(jiān)控，遠(yuǎn)傳，保護四部分。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。 綜上所述 ，經(jīng)過三種綜合自動化結(jié)構(gòu)形式的對比，本設(shè)計選擇分層分布式的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行詳細(xì)闡述，并充分利用其優(yōu)點來滿足系統(tǒng)的要求。 （ 3）節(jié)約二次電纜。 這種完全分散型結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)的主要特點是： （ 1）系統(tǒng)部件完全依主設(shè)備分散安裝。這種分散模塊化結(jié)構(gòu)具有軟件相對簡單、調(diào)試維護方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性高等特點； 2） 繼電保護相對獨立； 3）具有與控制中心通信功能； 4）可靠性高； 5）維 護管理方便； 6 ) 需要電纜較多。變電站層的有關(guān)自動化設(shè)備一般安裝于控制室，而單元層的設(shè)備宜安裝于靠近現(xiàn)場，以減少控制電纜長度。變電站層設(shè)現(xiàn)場總線或局域網(wǎng)，供各主機之間和監(jiān)控主機與間隔層之間交換信息。測量、控制部分完成該單元的測量、監(jiān)視、操作控制、聯(lián)鎖及事件順序記錄等功能；保護部分完成該單元線路或變壓器或電容器的保護、故障記錄等功能。 設(shè)備層主要指變電站內(nèi)的變壓器和斷路器、隔離開關(guān)及其輔助觸點，也包括電流互感器、電壓幅干起等一次設(shè)備。在所分的三層中，變電站層稱為 2 層，間隔層為 1 層，設(shè)備層位 0 層。 4）集中式保護與長期以來采用一對一的常規(guī)保護相比，不直觀，不符合運 行和維護人員的習(xí)慣，調(diào)試和維護不方便，程序設(shè)計麻煩，只適合于保護算法比較簡單的情況。 2）集中式結(jié)構(gòu)，軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試麻煩。 4）造價低，尤其是對 35kV 或規(guī)模較小的變電站更為有利。 2）完成對變電站主要設(shè)備和進(jìn)出線的保護任務(wù)。 集中式的結(jié)構(gòu)形式 集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)，指采用不同 檔次的計算機，擴展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關(guān)倆個和數(shù)字量等信息，集中進(jìn)行計算與處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和一些自動控制等功能，集中式結(jié)構(gòu)也并非指由一天計算機完成保護、監(jiān)控等全部功能。隨著這些高科技的不斷發(fā)展，綜合自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)也不斷發(fā)生變化，其性能和功能以及可靠性等也不斷提高。 （ 6） 變電站綜合自動化系統(tǒng)安全體系不斷升級。 （ 4） 通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化。 （ 2） 設(shè)備安裝就地化、戶外化。 變電站綜合自動化發(fā)展趨勢 計算機網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和微機實時技術(shù)在電力系統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，為進(jìn)一步提高變電站的自動化水平開辟了新途徑。隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，站內(nèi) RTU幾 TU 或保護測控單元將直接上網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)與后臺機 (上位機 )及工作站通信。 今后變電站自動化的運行模式將從無人值班，有人值守逐步向無人值守過渡。 變電站綜合自動化基本現(xiàn)狀 變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，隨著電壓等級的提高，供電范圍的擴大，輸電容量的增大，采用傳統(tǒng)的變電站及其控制技術(shù)越來越難滿足電力系統(tǒng)降低投資、提高效益的發(fā)展要求 。 設(shè)計者：孫偉 2021 年 12 月 第 1 章 變電站綜合自動化概論 變電站綜合自動化基本概念 變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(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、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。 此論文是以１１０ＫＶ變電站綜合自動化系統(tǒng)主體的變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究 。 變電站綜合自動化技術(shù)應(yīng)用計算機技術(shù)，通信技術(shù)，檢測技術(shù)和控制技術(shù)等，將變壓器中傳統(tǒng)的繼電保護系統(tǒng)，測量系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，調(diào)試系統(tǒng)，信號系統(tǒng)和運動系統(tǒng)等多個獨立的功能系統(tǒng)，經(jīng)濟化，組合為一套智能化的綜合系統(tǒng)。 湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計 課題名稱： 110KV 變電站綜合自動化技術(shù) 專 業(yè)：電力系統(tǒng)自動化 學(xué)生姓名：孫偉 學(xué) 號： 202122030020 班 級：電力三班 指導(dǎo)老師：朱雪雄 時 間： 2021 年 12 月 前 言 變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行起著舉足輕重的作用。為了提高變電站安全穩(wěn)定運行水平，降低運行維護成本，提高經(jīng)濟效益，向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)，變電站綜合自動化技術(shù) 開始興起并得到廣泛應(yīng)用。這一技術(shù)的應(yīng)用，提高了對變電站電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，控制和保護的自動化，智能化水平，提高保護，控制的可靠性和電力系統(tǒng)的安全運行水平，社會經(jīng)濟效益十分顯著。 限于作者水平有限，論文中難免存在錯誤和不當(dāng)之處 ， 敬請專家和讀者批評指正，作者不勝感激。變電站綜合自動化系統(tǒng)，即利用多臺微型計算機和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(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)動屏，用微機保護代替常規(guī)的繼電保護屏，改變常規(guī)的繼電保護裝置不能與外界通信的缺陷。研制和開發(fā)以計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的、各種電壓等級的變電站綜合自動化系統(tǒng)，取代、更新和改造傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，逐步實現(xiàn)無人值班和調(diào)度自動化，以適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求。因此遙視警戒技術(shù) (防火、防盜、防漬、防水汽泄漏及遠(yuǎn)方監(jiān)視等 )將應(yīng)運而生，并將得到迅速發(fā)展。取消傳統(tǒng)的前置處理機環(huán)節(jié)，從而徹底消除通信“ 瓶頸”現(xiàn)象。建立一個監(jiān)視控制自動化、管理信息化、實時信息共享的變電站綜合自動化系統(tǒng)已成為發(fā)展趨勢： （ 1） 系統(tǒng)從集中控制、功能分散型向分散網(wǎng)絡(luò)型發(fā)展。 （ 3） 測量、控制設(shè)備向通