【正文】 第 3 頁(1) 傳統(tǒng)的變電站運行方式20 世紀 80 年代早期，傳統(tǒng)的變電站自動化系統(tǒng)是由許多安裝在控制室內(nèi)的單項自動化裝置組成，主要包括各種繼電保護裝置、自動重合閘、故障錄波裝置、變送器和遠動裝置、模擬盤和各類儀表，還需大量電纜將現(xiàn)場分合閘線圈以及位置信號觸點一一對應(yīng)地聯(lián)到上述各種自動化裝置。保護定值的整定、故障錄波和故障數(shù)據(jù)的收集，基本由現(xiàn)場人工進行。變電站二次設(shè)備均按傳統(tǒng)方式布置：控制屏實現(xiàn)站內(nèi)監(jiān)控，保護屏實現(xiàn)電力設(shè)備保護，遠動設(shè)備實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集。(2)遠動 RTU 方式20 世紀 80 年代中、后期，隨著微處理器和通信技術(shù)的發(fā)展，利用微型機構(gòu)成的遠動裝置［簡稱 RTU］的功能和性能有很大提高。所有信號由 RTU 集中采集，遙控、遙調(diào)指令通過 RTU 裝置硬接點輸出，由控制電纜引入控制回路，與數(shù)字保護不能交換信息，保護動作信號仍需通過繼電器接點采集。(3) 綜合自動化方式1）集中式自動化系統(tǒng)20 世紀 90 年代數(shù)字保護技術(shù)（即是微機保護）的廣泛應(yīng)用，使變電站自動化取得實質(zhì)性的進展。微機保護柜除保護部件外，每個柜有一個管理單元，其串行口和變電站自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制部件相連，傳送保護裝置的各種信息和參數(shù)，整定和平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 4 頁顯示保護定值，投／停保護裝置。2）分散式自動化系統(tǒng)由于集中式結(jié)構(gòu)存在軟件復(fù)雜，系統(tǒng)調(diào)試麻煩、精度低，維護工作量大，易受干擾，擴容靈活性差等不足；隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信技術(shù)的飛躍發(fā)展，同時結(jié)合變電站的實際情況，各類分散式變電站自動化系統(tǒng)紛紛研制成功和投入運行。通信方式大多數(shù)通過 rs232／rs485 通信接口相連。至于變電站自動化的功能，如遙測、遙信、采集及處理，遙控命令執(zhí)行和繼電保護功能等均由現(xiàn)場單元部件獨立完成，并將這些信息通過網(wǎng)絡(luò)送至后臺主計算機，而變電站自動化的綜合功能均由后臺主計算機系統(tǒng)承擔(dān)?？v觀我國七、八十年代的變電站自動化發(fā)展?fàn)顩r，可以看到，初期的變電站自動化，只是在常規(guī)二次設(shè)備配置的基礎(chǔ)上增加了計算機管理功能。所增加的這些計算機功能并不能取代常規(guī)的操作監(jiān)視設(shè)備，因而這種自動化方式只能稱作計算機輔助管理。只是在原有基礎(chǔ)上增加了以微機為控制中心的就地功能。進入九十年代平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 5 頁后，由于數(shù)字保護技術(shù)的發(fā)展，才使得變電站綜合自動化技術(shù)產(chǎn)生了一個飛躍，使這項技術(shù)在我國進入了實質(zhì)性發(fā)展階段。E50 標準的實施應(yīng)用，電能質(zhì)量監(jiān)測管理，一次設(shè)備的在線監(jiān)測，以及網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，變電站綜合自動化將更多地融入當(dāng)今流行的各種新觀念、新技術(shù)，其發(fā)展結(jié)果也使整個系統(tǒng)更加安全、高效、經(jīng)濟和可靠。2．提出變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能要求，對變電站綜合自動化系統(tǒng)常用組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和各自特點進行分析研究。4．以新建平煤八礦 35KV 變電站為研究對象5．分析研究變電站綜合自動化系統(tǒng)存在的共性問題，并提出改進意見。并對變電站綜合自動化系統(tǒng)幾種常用的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)：集中式、分布式、分散分布式結(jié)構(gòu)進行了介紹，對目前應(yīng)用較廣的分散分布式結(jié)構(gòu)進行重點研究。高壓、超高壓變電站自動化系統(tǒng)的主要功能要求，概括起來有３個方面。每個變電站自動化的功能將隨原來系統(tǒng)的運行經(jīng)驗、成本和性能的要求不同而變化，但它們都要適應(yīng)以下基本要求：1)當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護系統(tǒng)準確檢測故障，跳開相應(yīng)開關(guān)，迅速切除故障，不造成故障連鎖反應(yīng)，使故障造成的影響限制在盡可能小的范圍；3) 收集設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，支持設(shè)備的狀態(tài)維修和可靠性為中心的維修系統(tǒng)，提高設(shè)備可用率和使用壽命；4)在集控中心或調(diào)度控制中心對變電站失去監(jiān)控的情況下，變電站的后備控制能對變電站進行控制；平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 7 頁5)收集并及時傳送電力市場實時交易所需的技術(shù)數(shù)據(jù)，促進安全交易，減少交易風(fēng)險。變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計過程中，可靠性與系統(tǒng)總體設(shè)計及軟硬件結(jié)構(gòu)和工藝關(guān)系密切，考慮軟硬件總體方案時，可靠性必須放在第一位。同時還應(yīng)考慮操作方便，具有完備的防誤提示和措施。要求和自動化系統(tǒng)保持相對獨立，一般要求保證電磁兼容指標，設(shè)置專用電源回路（３５ｋＶ電壓等級以上），保護ＴＡ與測量ＴＡ分開，可遠方投退壓板和控制字，在線修改定值，帶簡短的事故采樣數(shù)據(jù)和動作記錄等。從功能上可分為線路保護、母線保護、變壓器保護、電容器保護及備用電源自投、故障錄波、低周低壓減載等安全自動裝置。與監(jiān)控系統(tǒng)通訊，主動上傳故障信息、動作信息、動作值及自診斷信息，接受監(jiān)控系統(tǒng)命令上傳整定值及歷史事件，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊應(yīng)采用標準規(guī)約。1）狀態(tài)量采集包括斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、接地刀閘狀態(tài)、變壓器分接頭位置等，這些信號大部分采用光電隔離方式的開關(guān)量中斷輸入。2）模擬量采集采樣各段母線電壓、各進出線回路的電流和功率值；電網(wǎng)頻率與相位等電量參數(shù)以及變壓器的瓦斯值、溫度、壓力等非電量參數(shù)。3）脈沖量采集采集由全電子電能表輸出的電量脈沖值，也可直接采集電能量。（2）事件記錄及故障錄波平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 9 頁事件記錄包括保護動作序列記錄 soe（seuenceofevents）開關(guān)跳合記錄，事件分辨率可根據(jù)不同電壓等級的要求確定，一般為 ，能存放 100 個以上的事件順序記錄。對高壓變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn)：一是配置專用微機故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通訊；另一種則由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數(shù)字化的波形及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)，由監(jiān)控系統(tǒng)存儲及打印波形。（3）遠方整定保護定值對各保護裝置，可在當(dāng)?shù)鼗蜻h方設(shè)置一組或多組保護定值，并可在當(dāng)?shù)鼗蜻h方顯示、切換整定值。（4）控制和操作閉鎖可對斷路器、隔離開關(guān)的分、合進行操作，對變壓器分接頭進行調(diào)節(jié)控制，對電容器組進行換切。為確保操作的準確可靠，操作步驟按“選擇一返送校核一執(zhí)行”來進行，并具備邏輯閉鎖功能，每次操作均有打印輸出。2）操作出口應(yīng)具有并發(fā)性操作閉鎖功能。4）CRT 屏幕操作閉鎖功能。（5）電壓無功綜合控制在上級調(diào)度直接控制時，變壓器分接頭調(diào)整和電容器組的投切直接接受上級調(diào)度的控制；當(dāng)給定電壓曲線的情況下，則由變電站自動化系統(tǒng)進行控制，按系統(tǒng)電壓與平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 10 頁功率因數(shù)變化自動調(diào)節(jié)變壓器分接頭位置或投切電容器，保證電壓質(zhì)量和優(yōu)化無功補償。若有事故發(fā)生，如開關(guān)變位等事故發(fā)生或數(shù)字量越限時則插入優(yōu)先發(fā)送，及時向調(diào)度中心報警。傳送通道可以是電力載波、微波、光纖或?qū)Ｓ猛ǖ?。通信?guī)約可以采用遠動標準規(guī)約或計算機通信規(guī)約，視調(diào)度中心的要求而定。這些數(shù)據(jù)主要有：線路、變壓器的電流、有功和無功，母線電壓定時記錄的最大值、最小值及其時間等；整點數(shù)據(jù)的日報表；每日的峰值和谷值，并標以時間；斷路器動作次數(shù)、斷路器切除故障時的故障電流和跳閘操作次數(shù)統(tǒng)計；控制操作及修改整定值的記錄及有關(guān)操作者；獨立負荷有功無功每天的峰值、最大值及其時間，并保存歸檔。（8）人機聯(lián)系功能當(dāng)變電站有人值班時，人機聯(lián)系功能在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺機上進行。則在遠方的調(diào)度中心或集控中心的調(diào)度或監(jiān)視主機上進行。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 11 頁實施遠方控制和操作，包括保護裝置的投入和退出、斷路器以及隔離開關(guān)的操作、變壓器分接頭位置控制等。顯示系統(tǒng)各設(shè)備的診斷自檢結(jié)果。（9）系統(tǒng)的自診斷檢測功能系統(tǒng)的各裝置如保護裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、控制裝置等都具有自診斷功能，所有數(shù)據(jù)采集、控制、保護等主要單元模塊故障，應(yīng)能自診斷出故障部位；具有失電保護、失電自檢、自復(fù)位至原運行狀態(tài)的能力。當(dāng)系統(tǒng)在線診斷出故障時，應(yīng)能自動報警，并將故障內(nèi)容及發(fā)生時間登錄在事件一覽表中。（10）對時系統(tǒng)對時要求是變電站自動化系統(tǒng)的最基本要求。110Ｖ終端站、35ｋＶ變電站不要求ＧＰＳ對時功能，但要求具有一定精度的站內(nèi)系統(tǒng)對時功能，定時完成由系統(tǒng)主機或由調(diào)度端發(fā)出的對站內(nèi)間隔層設(shè)備的對時功能。 變電站綜合自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變電站自動化系統(tǒng)的組成可分為２個層次，即間隔級和變電站級，也稱間隔層和站控層。通用的硬件平臺指的是由一組元件組成一個多功能裝置，用于各個間隔。通過通用的硬件和軟件采集各功能需要的數(shù)據(jù)和狀態(tài)量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。站級的集成是將變電站自動化需在站級處理的各個功能通過信息網(wǎng)絡(luò)組合在一個系統(tǒng)中。目前，國內(nèi)外變電站綜合自動化系統(tǒng)大體可分為三種結(jié)構(gòu)：集中式、分布式以及分散（層）分布式。采用這類結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)其功能模塊與硬件無關(guān)，各功能模塊的連接通過模塊化軟件實現(xiàn)，信息是集中采集、處理和運算的。此類結(jié)構(gòu)對監(jiān)控主機的性能要求較高，且系統(tǒng)處理能力有限，開發(fā)手段少，系統(tǒng)在開放性、擴展性和可維護性等方面較差，抗干擾能力不強。其結(jié)構(gòu)采用主從ＣＰＵ協(xié)同工作方式，各功能模塊如智能電子設(shè)備之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。安裝方式有集中組屏和分層組屏兩種方式，較適合于中低壓變電站。圖 22 分布式結(jié)構(gòu) 分散（層）分布式結(jié)構(gòu)分散（層）分布式結(jié)構(gòu)采用“面向?qū)ο螅⒃O(shè)計。９。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 23所示：圖 23 分散（層）分布式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點是功能分散，管理集中。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 15 頁第三章變電站綜合自動化的通信 通信的相關(guān)介紹通信是變電站綜合自動化系統(tǒng)中十分重要的基礎(chǔ)功能。變電站自動化系統(tǒng)通信主要涉及：各保護測控單元與變電站計算機系統(tǒng)通信；各保護測控單元之間相互通信；變電站自動化系統(tǒng)與電網(wǎng)自動化系統(tǒng)通信；其他智能化電子設(shè)備 IED 與變電站計算機系統(tǒng)通信；變電站計算機系統(tǒng)內(nèi)部計算機間相互通信。通過通信控制單元的控制和協(xié)調(diào)，使得各保護測控單元、其他智能化電子設(shè)備 IED 可實時、有序、可靠地與變電站計算機系統(tǒng)、電網(wǎng)自動化系統(tǒng)交換信息，傳遞變電站各種運行數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、保護動作情況，接收各種控制命令，完成變電站計算機系統(tǒng)和電網(wǎng)自動化系統(tǒng)所要求的各種操作和控制。變電站綜合自動化系統(tǒng)對通信控制單元要求：1）具有較高的可靠性、穩(wěn)定性；2）滿足實時性的要求；平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 16 頁3）支持多種、多路通信接口；4）支持多種通信方式，包括網(wǎng)絡(luò)通信方式；5）提供通信信息編輯、修改手段；6）提供通信檢查和維護手段 變電站綜合自動化系統(tǒng)的任務(wù)變電站綜合自動化系統(tǒng)：是利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備（包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等）的功能進行重新組合、優(yōu)化設(shè)計，對變電站全部設(shè)備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡化了變電站二次接線。因此，變電站綜合自動化是自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。它的出現(xiàn)為變電站的小型化、智能化、擴大控制范圍及變電站安全可靠、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟運行提供了現(xiàn)代化手段和基礎(chǔ)保證。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 17 頁網(wǎng)絡(luò)層 監(jiān)控機 繼保工程師站圖 31 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng) 綜自系統(tǒng)常用的通訊接口標準主要有：通用串行通訊接口、現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)等。以太網(wǎng)：雙絞線以太網(wǎng)、光纖以太網(wǎng)、同軸電纜以太網(wǎng)等。 變電站綜合自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接目前綜合自動化系統(tǒng)所采用的均為分層分布式結(jié)構(gòu)，站控層、間隔層之間的數(shù)據(jù)通信由網(wǎng)絡(luò)層來實現(xiàn)，即網(wǎng)絡(luò)層是站控層與間隔層的數(shù)據(jù)傳輸通道。通 訊規(guī) 約通 訊控制器通 訊接 口通 訊規(guī) 約通 訊控制器通 訊接 口通訊介質(zhì)平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 18 頁操作員站 工程師站交換機 1