【正文】 n main equipment and transmission and distribution main content includes the function of substation integrated automation system, requirements, structure, information collection and measurement,substation automation munications technology, control technology and adjustment,substation automation system operation maintenance and debugging, improve the system reliability measures, on the analysis of substation automation system and the prospects of development, you will find it in today39。 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................... 35 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2021 級(jí) ）（電氣自動(dòng)化技術(shù)）（專業(yè)學(xué)年論文 1 前 言 變電站是電力網(wǎng)絡(luò)的線路連接點(diǎn)，是用以變化電壓、交換功率和匯集、分配電能的設(shè)施。有些變電站中還由于存在無功平衡、系統(tǒng)穩(wěn)定和限制過電壓等因素，需要裝設(shè)同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、靜止補(bǔ)償裝置等。 近幾年來，變電站綜合自動(dòng)化已成為熱門話題，引起了電力工業(yè)部門的注意和重視，并成為當(dāng)前我國(guó)電力行業(yè)推行技術(shù)進(jìn)步的重點(diǎn)技術(shù)之一。 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和控制技術(shù)等，將變電站中傳統(tǒng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)等多個(gè)獨(dú)立的功能系統(tǒng)，經(jīng)優(yōu)化、組合為一套智能化的綜合系統(tǒng)。目前該技術(shù)已經(jīng)被電力系統(tǒng)廣泛的采納，已投入運(yùn)營(yíng)的變電站正逐步進(jìn)行綜合自動(dòng)化的改造，新建的變電站幾乎普遍采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。主要的問題是城市居民反映進(jìn)戶線路截面小，電表容 量不足，供電質(zhì)量還難以滿足生活用電需求。但目前農(nóng)網(wǎng)也有結(jié)構(gòu)薄弱、線損過大、可靠性不高、收費(fèi)不合理等情況，因此，加強(qiáng)城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)的建設(shè)和改造也是拉動(dòng)國(guó)民山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2021 級(jí) ）（電氣自動(dòng)化技術(shù)）（專業(yè)學(xué)年論文 2 經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)重要舉措，發(fā)展變電站綜合自動(dòng)化也是目前城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)改造的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一。 80 年代以來，很多研究者考慮如何打破原來的二次設(shè)備框框，從變電站全局出發(fā)，著手研究全微機(jī)化的變電站二次部分的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，這就是“變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)”的由來。 （ 2）對(duì) 220kV 以上的變電站，主要采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以提高運(yùn)行管理水平，同時(shí)采用新的保護(hù)技術(shù)和控制方式，促進(jìn)各專業(yè)在技術(shù)上的協(xié)調(diào)，達(dá)到提高自動(dòng)化水平和運(yùn)行、管理水平的目的。實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)的一項(xiàng)重要技術(shù)舉措。監(jiān)視功能；②自動(dòng)控制功能；③測(cè)量表計(jì)功能；④繼電保護(hù)功能；⑤與繼電保護(hù)相關(guān)功能；⑥接口功能；⑦系統(tǒng)功能。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn) 從變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能的介紹中，可以看出變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)有以下幾個(gè)突出特點(diǎn)： （ 1）功能綜合化。 （ 2）分級(jí)分布式、微機(jī)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。一個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以有十幾個(gè)甚至幾十個(gè)微處理器同時(shí)并行工作，實(shí)現(xiàn)各種功能。采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)后，徹底改變了原來的測(cè)量手段，常規(guī)指 針式儀表全被 CRT 顯示器上的數(shù)字顯示屏代替，直觀明了。 （ 4）操作監(jiān)視屏幕化。 （ 5）運(yùn)行管理智能化。 總之，變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化可以全面的提高變 電站的技術(shù)水平和運(yùn)行管理水平，使其能適應(yīng)現(xiàn)代化大電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的需要。以下幾個(gè)方向?qū)?huì)成為發(fā)展的主要考慮因素：①變電站綜合自動(dòng)化由功能分散向單位分散發(fā)展；②變電站綜合自動(dòng)化由集中控制向分布式網(wǎng)絡(luò)發(fā)展；③從少功能向多功能發(fā)展；④向測(cè)量數(shù)據(jù)完全共享發(fā)展；⑤變電站綜合自動(dòng)化向規(guī)范化方向發(fā)展。 （ 2）變電站微機(jī)保護(hù)的軟、硬件設(shè)置既要與監(jiān)控系統(tǒng)相互獨(dú)立，又要相互協(xié)調(diào)。 （ 4）變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能與配置，應(yīng)滿足無人值班的總體要求。 （ 6）必須保證綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有高的可靠性和強(qiáng)的抗干擾能了。 （ 8）系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化程度和開放性能要好。 （ 10）變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究與開發(fā)工作，必須統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一指揮。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 集中式一般采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)并擴(kuò)展其 I/O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)字量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算和處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)控制等功能。目前國(guó)內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式，這種結(jié)構(gòu)有以下不足： 前置管理機(jī)任務(wù)繁重、引線多，降低了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，若前置機(jī)故障，將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能； 軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣；組態(tài)不靈活，對(duì)不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計(jì)，工作量大并且擴(kuò)展一些自動(dòng)化需求的功能較難。各功能模塊 (通常是多個(gè) CPU)之間采用網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級(jí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。其結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是采用主、從 CPU 協(xié)同工作方式，各功能模塊如智能電子設(shè)備（ Intelligent Electronic Device， IED）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或影響其他模塊正常運(yùn)行。分布式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)自問世以來，顯示出強(qiáng)大的生命力。 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2021 級(jí) ）（電氣自動(dòng)化技術(shù)）（專業(yè)學(xué)年論文 7 圖 分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 （層）分布式結(jié)構(gòu) 分散（層）分布式結(jié)構(gòu)采用“面向?qū)ο蟆痹O(shè)計(jì)。目前，此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在自動(dòng)化系統(tǒng)中較為流行，主要原因是：①現(xiàn)在的 IED 設(shè)備大多是 按面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的，如專門的線路保護(hù)單元、主變保護(hù)單元、小電流接地選線單元等，雖然有將所有保護(hù)功能綜合為一體的趨勢(shì)，但具體在保護(hù)安裝接線中仍是面向?qū)ο蟮?；②利用了現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，省去了大量二次接線，控制設(shè)備之間僅通過雙絞線或光纖連接，設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)備布置整齊，調(diào)整擴(kuò)建也很簡(jiǎn)單，成本低，運(yùn)行維護(hù)方便；③系統(tǒng)裝置及網(wǎng)絡(luò)魯棒性強(qiáng)，不依賴于通信網(wǎng)和主機(jī)，主機(jī)或 1 臺(tái) IED 設(shè)備損壞并不影響其它設(shè)備的正常工作，運(yùn)行可靠性有保證。分散（層）分布有兩層含義：其一，對(duì)于中低壓電壓等級(jí)，無論是 I/O單元還是保護(hù)單元皆可安裝在相應(yīng)間隔的開關(guān)盤柜上，形成地理上的分散分布；其二，對(duì)于 110kV 及以上的電壓等級(jí)，即使無法把間隔單元裝在相應(yīng)的開關(guān)柜上，也應(yīng)集中組屏，在屏柜上明確區(qū)分相應(yīng)間隔對(duì)應(yīng)的單元，在物理結(jié)構(gòu)上相對(duì)獨(dú)立，以方便各間隔單元相應(yīng)的操作和維護(hù)。這些信息大致可分為兩類：第一類是與電網(wǎng)調(diào)度控制有關(guān)的信息，它包括常規(guī)的遠(yuǎn)動(dòng)信息和上級(jí)監(jiān)控或調(diào)度中心對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化提出的附加監(jiān)控信息。第二類信息是為實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化站內(nèi)監(jiān)控所使用的信息，由監(jiān)控單元或自動(dòng)裝置測(cè)得的這些信息，用于變電站當(dāng)?shù)乇O(jiān)視和控制。 （ 1）聯(lián)絡(luò)線的有功功率、無功功率和有功電能。（ 4）三繞組變壓器三側(cè)或高壓、中壓側(cè)的有功功率、無功功率及電流；兩繞組變壓器兩側(cè)或高壓側(cè)的有功功率、無功功率及電流。（ 6）所用變低壓側(cè)電壓。（ 8）出線的有功功率或電流。（ 10）變壓器上層油溫等。（ 2）線路母線旁路和分段斷路器位置信號(hào)（ 3）變壓器中性點(diǎn)接地隔離開關(guān)位置信號(hào)。（ 5）變壓器的斷路器位置信號(hào)。（ 7）樞紐母線保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。（ 9）變壓器內(nèi)部故障綜合信號(hào)。（ 11）有關(guān)過壓、過負(fù)荷越限信號(hào)。（ 13）變壓器保護(hù)動(dòng)作總信號(hào)。（ 15）直流系統(tǒng)接地信號(hào)。（ 17）斷路器閉鎖信號(hào)等。（ 2）有關(guān)操作機(jī)構(gòu)故障總信號(hào)。（ 4）輕瓦 斯動(dòng)作信號(hào)。（ 6）繼電保護(hù)系統(tǒng)故障總信號(hào)。（ 8）高頻保護(hù)閉鎖信號(hào)。（ 10）大門打開信號(hào)。（ 12）通信線路故障信號(hào)等。 變壓器油溫的測(cè)量和采集 為適應(yīng)變電站無人值班管理運(yùn)行模式要求，需要將變壓器油溫、變電站控制室溫度等信號(hào) 加以監(jiān)視。 測(cè)量溫度常用的一次元件有熱電阻、熱電偶、熱敏電阻等，他們都是將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)化為以便測(cè)量的電氣信號(hào)或者器件參數(shù)的大小。熱電阻利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特征來測(cè)量溫度，被廣泛應(yīng)用測(cè)量 200~500℃中、低溫區(qū)的溫度、熱敏電阻利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而顯著變化的原理來測(cè)量溫度，它的測(cè)溫范圍是 50~300℃之間。在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，用熱電阻測(cè)量的溫度信號(hào)要傳到變電站控制室或遠(yuǎn)方控制中心。 最常用的熱電阻測(cè)溫電路是電橋電路，如圖 所示。 Rt 通過 r r r3 與電橋相連接， r r2 阻值相等，當(dāng)溫度變化時(shí)， r r2 的變化量相同，由于 r r2 分別在不同的橋臂，不會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差， r3 在電源回路，對(duì)測(cè)量的影響很小。 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2021 級(jí) ）（電氣自動(dòng)化技術(shù)）（專業(yè)學(xué)年論文 11 圖 熱電阻測(cè)溫常用電路 當(dāng)溫度信號(hào)要進(jìn)行傳送時(shí)，需要采用與溫度變送器相配合的測(cè)量方式，如圖 所示。在溫度變送器內(nèi)，測(cè)量這個(gè)電壓信號(hào)并變送為對(duì)應(yīng)的直流電壓輸出。 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2021 級(jí) ）（電氣自動(dòng)化技術(shù)）（專業(yè)學(xué)年論文 12 第 4 章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信技術(shù) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)通信的基本概念 在自動(dòng)化變電站系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信主要任務(wù)有兩個(gè)：一是完成自動(dòng)化綜合系統(tǒng)內(nèi)部個(gè)子系統(tǒng)或者各種功能模塊間的信息交換和實(shí)現(xiàn)信息共享；二是完成變電站與控制中心的的通信任務(wù)。 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的任務(wù)就是把信息以數(shù)據(jù)的形式從一處傳送到另一處或多處。連接方式有： ①點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接：如圖 所示 : 圖 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接 終端與計(jì)算機(jī)間通過直接連接或者通過調(diào)制解調(diào)器用線路連接，可以是撥號(hào)線路，也可以是專線。 ②多點(diǎn)式連接：為了提高物理信道的利用率，終端和計(jì)算機(jī)間的通信量不大時(shí)，可采用多點(diǎn)連接方式，即 幾個(gè)終端通過一條公用線路與計(jì)算機(jī)相連，該方式下，計(jì)算機(jī)作為主站，終端作為從站，有計(jì)算機(jī)來控制信息的接受和發(fā)送，終端不能隨意發(fā)送信息。如圖 所示： 圖 集中式連接 傳輸介質(zhì) ①同軸電纜：中央都是一根銅線，外面包有絕緣層。 ③光線：由許多細(xì)如發(fā) 絲的橡膠或者玻璃纖維外加絕緣護(hù)套組成，光束在玻璃纖維內(nèi)傳輸，防磁防電，傳輸穩(wěn)定，適用于高速網(wǎng)絡(luò)和骨干網(wǎng)。主要有無線電、微波、紅外線三種。 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2021 級(jí) ）（電氣自動(dòng)化技術(shù)）（專業(yè)學(xué)年論文 14 電路交換 數(shù)據(jù)交換是指在傳送數(shù)據(jù)時(shí)，先在網(wǎng)絡(luò)中建立一個(gè)從源節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的專用通道，像打電話一樣分為三個(gè)過程：①電路的建立。②數(shù)據(jù)傳輸。③電路拆除。 報(bào)文交換 采用電路交換方法時(shí)，如果終端間交換的數(shù)據(jù)具有隨機(jī)性和突發(fā)性，則浪費(fèi)信息容道和有效時(shí)間，而采用報(bào)文交換則不存在這個(gè)問題。報(bào)文交換的本質(zhì)就是儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)。 相比較電路交換而言，報(bào)文交換有以下優(yōu)點(diǎn)： ①電路利用率高。 ③報(bào)文交換系統(tǒng)可以吧一個(gè)報(bào)文發(fā)送到多個(gè)目的地，而電路交換網(wǎng)絡(luò)很難做到這一點(diǎn)。 分組交換 分組交換是對(duì)報(bào)文交換 的一種改進(jìn)，它他將報(bào)文分成若干個(gè)分組，每個(gè)分組的長(zhǎng)度有個(gè)上限，有限長(zhǎng)度的分組使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)所需的存儲(chǔ)容量降低了，分組可以存儲(chǔ)到內(nèi)存中，提高了交換速度。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置不同、功能獨(dú)立的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，利用通信設(shè)備和線路互 聯(lián)起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和信息交換的系統(tǒng)。其中網(wǎng)絡(luò)軟件是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成的重要部分，主要包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，具備了這些軟件，節(jié)點(diǎn)之間、計(jì)算機(jī)之間才能通信，也才能實(shí)現(xiàn)資源共享。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、星形、總線、環(huán)形結(jié)構(gòu)等。 （ 2）星形結(jié)構(gòu)：星形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是集中式控制。 （ 3）總線結(jié)構(gòu)：總線結(jié)構(gòu)中所有節(jié)點(diǎn)都經(jīng)接口連到同一條總線上，不設(shè)中央控制裝置，是一種分散式結(jié)構(gòu)。 （ 5）樹形結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及混合型結(jié)構(gòu)：樹形結(jié)構(gòu)是總線型的延伸，它是一個(gè)分層分支的結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)易于擴(kuò)充，隔離故障較容易，但缺點(diǎn)是線路利用率不如總線型結(jié)構(gòu)高，節(jié)點(diǎn)對(duì)根的依賴性大，若根發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作。 （ 1）局域網(wǎng)：局域網(wǎng)的范圍較小，比如在一個(gè)建筑物或者幾個(gè)相鄰的建筑物內(nèi)，范圍一般山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2021 級(jí) ）（電氣自動(dòng)化技術(shù)）（專業(yè)學(xué)年論文 16 在幾米到幾千米。 （ 2）城域網(wǎng)：其分布范圍介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，一般在十公里到幾十公里范圍。廣域網(wǎng)發(fā)展較早，一般采用租用專線將分布在不同區(qū)域的各個(gè)局域網(wǎng)連接，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的組成： 隨著網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)研究的發(fā)展，局域網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的范圍越來越廣泛，主要有以下特點(diǎn)：