【正文】 技術的發(fā)展，決定著變電站自動化系統(tǒng)信息的融合和共享。 — 功能描述 基本功能： ? 測量、監(jiān)視、控制功能 ? 設備保護和安穩(wěn)保護功能 ? BZT、 VQC、程序化操作等自動控制等功能 ? 遠動及數(shù)據(jù)通信功能 ? 自診斷、自恢復和自動切換功能 高級功能： ? 特征量突變捕捉和斷點再續(xù) ? 視頻聯(lián)動和故障區(qū)域成像 ? 在線監(jiān)視和設備故障早期預警 ? 電能質(zhì)量監(jiān)視和諧波治理 ? 電網(wǎng)故障輔助分析和設備缺陷的統(tǒng)計 — 當前發(fā)展特點 ? 從集中控制，功能分散型向全分散網(wǎng)絡型發(fā)展 核心思想在于通過 I/O單元的就地化減少傳統(tǒng)電纜的敷設 集中的 RTU設備 ?面向電氣間隔分散安裝的單元測控 集中的母差保護 ?面向電氣間隔分散安裝的分布式母差 集中的故障錄波 ?面向電氣間隔分散安裝的故障錄波系統(tǒng) IO單元的就地化也催生了一次設備的智能化 ? 從專用設備的開發(fā)到標準的軟硬件平臺開發(fā) 核心思想在于生產(chǎn)的簡單化和規(guī)?；? 采用標準機箱結構（ 1/ 1/全寬），相同的核心模件，靈活配置的 I/O模件（插件），實現(xiàn)硬件平臺開發(fā)和生產(chǎn)的標準化，產(chǎn)品從定制化走向標準化，大大減少了備件的數(shù)量和安裝維護工作量。典型的如中壓間隔管理單元，實現(xiàn)了繼電保護、故障錄波、電氣測量、自動控制、電度計量、狀態(tài)監(jiān)視、設備維護、自我診斷等功能于一體，真正實現(xiàn)了綜合化和智能化 ? 從屏幕數(shù)據(jù)監(jiān)視到多媒體多維度監(jiān)視發(fā)展 得益于視頻監(jiān)控和在線監(jiān)測技術的發(fā)展，現(xiàn)代變電站計算機監(jiān)控從原先的畫面、文字和實時數(shù)據(jù)的刷新轉為語音告警、視頻聯(lián)動、故障點成像、健康指數(shù)顯示等多媒體多維度可視化監(jiān)視，即 “ 四遙 ” “ 六遙 ” （增加遙視和遙診） — 當前發(fā)展特點 ? 實現(xiàn)系統(tǒng)縱向和橫向的綜合 通訊協(xié)議的標準化促進了智能設備間的互操作性和無縫融合，既實現(xiàn)橫向設備及子系統(tǒng)間的信息共享和電氣互閉鎖，也實現(xiàn)了縱向層面的數(shù)據(jù)的交互和數(shù)據(jù)源的一致性。 數(shù)字化、智能化變電站的基本目標是： ? 一次設備智能化 ? 二次設備網(wǎng)絡化 ? 運行管理自動化 數(shù)字化、智能化變電站的核心標準是： IEC61850 (DL/T860) 變電站網(wǎng)絡與通信協(xié)議 （ Communication works and systems in substations） — 今后發(fā)展趨勢 一次設備的智能化 ? 前置的信號采集系統(tǒng) ? 后移的智能控制回路 ? 一次設備的狀態(tài)監(jiān)視（ CT、 PT、變壓器、開關） 典型特征： 一次設備采集和控制的核心采用了微處理器和光電通訊技術設計，與二次設備的連接的常規(guī)強電模擬信號和控制電纜被以光纖為媒介的數(shù)字網(wǎng)絡所代替，也就是數(shù)字信號網(wǎng)絡取代傳統(tǒng)的導線連接。 ? 其它智能化一次設備 通過就地配置智能控制單元，實現(xiàn)控制操作和狀態(tài)傳輸?shù)臄?shù)字化，完成對變壓器、電抗器油中氣體監(jiān)視、避雷器絕緣性能監(jiān)視和高壓設備的局放監(jiān)測，實現(xiàn)狀態(tài)檢修。 — 今后發(fā)展趨勢 IEC61850標準 : 變電站 IED通向國際標準之路 一個世界 一種技術 一個標準 IEC 61850 IEC 608705 IEC 608706 經(jīng)驗 只有 IEC 61850 能提供變電站 IT的全面解決方案 所有主要的變電站技術的供貨商都是 IEC 61850成員 US 委員會 US TAG的 IEC TC57工作組 10, 11 和 12 明確申明 IEC 作為變電站自動化的唯一標準 國際認同標準 I E C 6 1 8 5 0 US 通過 UCA? 2 第 2章 變電站自動化系統(tǒng)的結構和配置 變電站自動化系統(tǒng)的分層和邏輯接口 變電站的智能電子設備定義 變電站自動化系統(tǒng)的硬件結構模式 變電站自動化系統(tǒng)的配置原則 變電站自動化系統(tǒng)的典型配置 變電站自動化系統(tǒng)的分層和邏輯結構 IEC國際電工委員會 TC 57技術委員會（電力系統(tǒng)控制和通信技術委員會）在制定 IEC 61850系列標準時，把變電站自動化系統(tǒng)的功能在邏輯上劃分為3個層次 : 站控層 (station level) 間隔層 (bay level) 過程層 (process level) 各層次間采用高速網(wǎng)絡通訊。 （ 2）間隔層設備 變電站自動化系統(tǒng)在間隔層的設備主要有各種微機保護裝置、自動控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和 RTU等等。 變電站自動化系統(tǒng)的分層和邏輯結構 過程層的功能描述 過程層是一次設備與二次設備的結合面，或者說過程層是指智能化電氣設備的智能化部分。 (2)運行設備的狀態(tài)參數(shù)檢測 主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機械特性及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。 在當前大量應用的變電站綜合自動化系統(tǒng)中，由于一次設備的智能化尚未實現(xiàn)，過程的功能實際全部由間隔層的設備來實現(xiàn)。 變電站自動化系統(tǒng)的分層和邏輯結構 間隔層的功能描述 間隔層的設備主要有各種微機保護裝置、自動控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和 RTU等設備， 間隔層設備的主要功能是： (1)匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息； (2)實施對一次設備保護控制功能； (3)實施本間隔操作閉鎖功能； (4)實施操作同期及其他控制功能； (5)對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計運算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制； (6)承上啟下的通信功能，即同時高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡通信功能。 變電站自動化系統(tǒng)的分層和邏輯結構 變電站自動化系統(tǒng)的分層和邏輯結構 變電站自動化系統(tǒng)各項功能的邏輯接口 功能A 功能B遠方控制（NC C）7技術服務變電站層保護 控制 保護控制3298 32過程接口1,6 1,64,5過程接口4,5間隔/單 元層遠方保護　過程層遠方保護　高壓設備變電站自動化系統(tǒng)各項功能的邏輯接口 ① 間隔層和變電站層之間保護數(shù)據(jù)交換； ② 間隔層與遠方保護（不在本標準范圍）之間保護數(shù)據(jù)交換； ③ 間隔層內(nèi)數(shù)據(jù)交換； ④ 過程層和間隔層之間采樣等瞬時數(shù)據(jù)交換； ⑤ 過程層和間隔層之間控制數(shù)據(jù)交換； ⑥ 間隔和變電站層之間控制數(shù)據(jù)交換； ⑦ 變電站層與遠方工程師辦公地數(shù)據(jù)交換； ⑧ 間隔之間類似聯(lián)鎖等直接數(shù)據(jù)交換； ⑨ 變電站層內(nèi)數(shù)據(jù)交換。 IEC 61850 協(xié)議對智能電子設備 IED的定義是： 由一個或多個處理器組成 ， 具有從外部源接收和傳送數(shù)據(jù)或控制外部源的任何設備（ 例如：電子多功能儀表 、 數(shù)字繼電器 、 控制器 ） 。 變電站自動化系統(tǒng)的硬件結構模式 早期的集中式系統(tǒng)結構模式 這種系統(tǒng)集中采集變電站的模擬量 、 開關量和脈沖量等信息 ， 集中進行計算和處理 ， 分別完成微機監(jiān)控 、 保護和一些自動控制功能 。 作為變電站自動化系統(tǒng) ， 這種結構模式已被淘汰 ， 但是 RTU作為集中式系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)產(chǎn)物 ， 得到了獨立發(fā)展 ， 目前仍然在國內(nèi)發(fā)電廠中大量使用 。 ? 變電站擴建時，系統(tǒng)擴展方便 變電站自動化系統(tǒng)的硬件結構模式 分層分布式系統(tǒng)結構模式 變電站自動化系統(tǒng)的硬件結構模式 當前變電站綜合自動化系統(tǒng)的幾種模式 ① 站控監(jiān)控層僅設監(jiān)控主機 ,通過監(jiān)控主機實現(xiàn)與遠方系統(tǒng)信息交互 。 當間隔層設備與自動化系統(tǒng)只能采用單一非以太網(wǎng)通信接口進行信息交互時 ， 常采用該模式 。 而監(jiān)控主機主機則獨立從間隔設備層獲取數(shù)據(jù)信息 。 ④ 站控監(jiān)控層設監(jiān)控主機帶雙通信管理單元 ,雙通信管理單元通過雙機互備和自動切換實現(xiàn)與遠方系統(tǒng)信息交互 ， 監(jiān)控主機主機和通信管理機各自獨立從間隔設備層獲取數(shù)據(jù)信息 ， 如前圖 。 變電站自動化系統(tǒng)的硬件結構模式 當前變電站綜合自動化系統(tǒng)的幾種模式 各種模式的區(qū)別： 上述模式的共同特點是采用了分層分布式系統(tǒng)結構 ，間隔層的配置也基本相同 。 由于通信管理機作為網(wǎng)關 ， 較常規(guī)計算機設備更為穩(wěn)定和可靠 ， 因此模式 4被大面積推廣 。 綜合自動化系統(tǒng)配置的指導思想 （ 一 ） ① 通訊網(wǎng)絡首選采用以太網(wǎng)通訊 ② 監(jiān)控主機應直接與間隔層 IED交互信息 ③ 采用獨立的嵌入式設計的通訊管理機與遠方系統(tǒng)通訊 ④ 除骨干網(wǎng)外 ， 應采用星型拓撲降低網(wǎng)絡復雜度 。 ⑥ 同一站采用同一系列的產(chǎn)品以降低系統(tǒng)的調(diào)試維護工作量 。 ⑧ 單主機系統(tǒng)采用 Windows或 Linux操作系統(tǒng) （ 簡單 ） ， 多機系統(tǒng)采用 UNIX操作系統(tǒng) （ 可靠 ） ， 歷史數(shù)據(jù)庫應采用商用數(shù)據(jù)庫 （ 開放 ） 。（ 功能集成 ， 很強的實用性 ） 變電站自動化系統(tǒng)間隔層設備配置原則 根據(jù)電力系統(tǒng)微機繼電保護技術導則，對使用335kV微機保護裝置宜采用保護、測量、控制、通訊為一體的四合一單元；高壓變電所的自動化系統(tǒng)，因保護配置復雜及安全性的要求，保護與監(jiān)控必須分離。 ? 電壓等級為 110kV線路、主變壓器保護監(jiān)控宜組 屏 安裝于中控室或保護室內(nèi) 。 變電站自動化系統(tǒng)的配置原則 變電站自動化系統(tǒng)的典型配置 變電站自動化系統(tǒng)的典型配置 典型變電站配置舉例： 某 110KV降壓變電站 ， 設置兩臺 110/10KV變壓器 ， 110KV側采用內(nèi)橋接線 ， 10KV側采用單母線分段 ， 每段母線配一組雙 Y接線電容器和一組消弧變 。 變電站自動化系統(tǒng)的典型配置 一 、 主控室布置： 后臺計算機系統(tǒng) 配置 PC機或工控機 、 打印機 、 音響各一套 ， 安裝監(jiān)控系統(tǒng)軟件 ， 完成變電站當?shù)乇O(jiān)控 、 自動控制 、故障分析 、 設備維護等功能 。 變電站自動化系統(tǒng)的典型配置 一 、 主控室布置： 第二 、 三面屏：變壓器保護測控屏 每臺主變配置一套主變測控裝置 ， 另外獨立配置變壓器主保護 、 后備保護和非電量保護 。 通訊管理機完成于遠方系統(tǒng)的信息交互 ， 公共測控裝置完成直流屏 、 交流屏 、 火災 、 保安等設備的信號采集 。 網(wǎng)絡交換機 ， 完成站控層設備的通訊 。 10KV消弧接地間隔（ 2套） 2套接地變保護測控一體化裝置，就地安裝在接地柜上，除完成常規(guī)的保護、測控、錄波、遠傳等功能外，還需提供消弧消諧功能。 10KV分段間隔（ 1套） 1套備用電源自投及分段保護測控一體化裝置，就地安裝在母聯(lián)柜上，實現(xiàn)分段自投、分段開關的保護測控等功能。 第 3章 監(jiān)控系統(tǒng)的操作和使用 監(jiān)控系統(tǒng)的任務和要求 監(jiān)控系統(tǒng)的任務： 完成一次設備的監(jiān)視 、 控制 、 數(shù)據(jù)采集 、 事件順序記錄及顯示 、 使值班人員把握安全控制 、 事故處理的主動性 ，減少和避免誤操作 ， 縮短事故停電時間 ， 提高運行管理水平 ， 減少變 、 配電損失 。 具備多級權限管理和電氣閉鎖 、 防誤操作等功能 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計 需量記錄 、 電壓合格率 、 主變負載率 、 開關動作次數(shù) 、 事故狀況統(tǒng)計 、 操作記錄等 監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能 事故記錄和追憶 保護報文 、 SOE記錄 、 開關變位記錄 、 事故前后的電壓電流采樣值 故障分析 故障錄波波形顯示 、 運算 、 分析 、 故障電壓 、 電流顯示 、故障測距 制表打印 對報表 、 報文 、 定值 、 曲線 、 日志等進行手動或自動打印 數(shù)據(jù)查詢 對歷史數(shù)據(jù) 、 統(tǒng)計數(shù)據(jù) 、 歷史報文 、 操作記錄等檢索 系統(tǒng)維護 參數(shù)定義 、 設備增刪 、 限值設置 、 報表制作 監(jiān)控系統(tǒng)的體系結構和運行環(huán)境 硬件體系結構 監(jiān)控系統(tǒng)的體系結構和運行環(huán)境 Historic Database PAS Client Web Server Realtime Database Super2022 RTDBMS Server Super2022 Server Communication Interface SPAgent DTS Client Browser ODBC/OCI DB Client App client /Web client node TCP/IP Based SPBus Data process APP Server Sampling process Alarm process Control process … Data Layer App Layer Client Layer CCM process Driver Manage CCM Server SPAgent SCADAClient FES Client … 軟件體系結構 監(jiān)控系統(tǒng)的體系結構和運行環(huán)境 ? 操作系統(tǒng) ? Unix（ Solaris, AIX, HP UX, Tru64） ?