变电站综合自动化系统在实际应用中存在的共性问题.docx

毕业设计（论文）（说明书）题目：XXXXXX姓名：XXX学号：XXXXXX平顶山工业职业技术学院2013年5月20日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书姓名XXX专业班级XXXXXXX任务下达日期2013_年_3_月_4日设计（论文）起先日期.2013一年3_月_10日设计（论文）完成日期一2013_年_5_月_20日设计（论文）题目：XXXXXXXXXX指导教师XXX系（部）主任郭宗跃2013年5月20日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录电力工程学院XXXXX专业,学生XXX于2013年6月10日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目：XXXXXXXXXXXX专题（论文）题目：XXXXXXXXXX指导老师：XXX答辩委员会依据学生提交的毕业设计（论文）材料，依据学生答辩状况，经答辩委员会探讨评定，赐予学生XXX毕业设计（论文）成果为O答辩委员会人,出席人答辩委员会主任（签字）：答辩委员会副主任（签字）：答辩委员会委员：，平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第页共页学生姓名：X姓专业班级XXXXX年级2()1()级毕业设计（论文）题目：_XXXXXXXXXXXX评阅人：指导老师：XXXX（签字）XXX年XXX月XXX日成绩：系（科）主任：.（签字）年月日毕业设计（论文）及答辩评语：摘要电网系统运行的牢靠性以及供应电能的质量，与其自动化系统的水平有着密切的联系。电力系统的自动化系统由两个系统构成，信息就地处理的自动化系统和信息集中处理的自动化系统。信息就地处理的自动化系统的特点是能对电力系统的状况作出快速的反应，如高压输电线上发生短路故障时，要求继电爱惜要在20ms左右动作，以便快速切除故障，而同步发电机的励磁自动限制系统，在电力系统正常运行时，可以保证系统的电压质量和无功出力的支配，在故障时可以提高系统的稳定水平，有功功率自动调整装置，能跟踪系统负荷的随机波动，保证电能的频率质量，按频率自动减负荷装置能在系统事故状况，电力系统出现严峻的有功缺额时，快速的切除一些较为次要的负荷，以免造成系统的频率崩溃，以上这些信息就地处理装置，其重要的优点是能对系统中的状况作出快速的反应，尤其在电力系统发生故隙时，其作用更为明显，但由于其获得的信息有局限性，因而不能从全局的角度来处理问题，例如通过自动频率调整，虽然可以跟踪负荷的变更，但总还存在与额定频率的偏差，更不能实现出力的经济支配。另外，信息就地处理自动装置，只能“事后”的处理出现的事务，而不能“事先”的对系统的平安性作出评价，因而有其局限性。信息集中处理的自动化系统（即电网调度自动化系统），可以通过设置在各发电厂和变电站的远动终端（RTU）采集电网运行的实时信息，通过信道传输到主站，主站依据全网的信息，随着微机爱惜，变电站综合自动化等技术的发展，两个信息处理系统之间相互渗透，更重要的是这些微机装置，如打破原来的二次设备柜框架。关键词：变电所，防爆型，矿用变压器，采区供电，爱惜装置第一章变电站综合自动化系统概况随着国民经济的持续发展，电力用户对供电质量的要求愈来愈高，加强电网建设和改造成为电力系统新的工作重点，而依靠科技的进步，接受先进的技术和现代化的管理手段是电网建设和改造的动身点，实现电网自动化则是重要手段。变电站是电力系统中的一个重要环节，它的运行状况干脆影响到电力系统的牢靠、经济运行。要提高变电站运行的牢靠性及经济性，一个最基本的方法就是要提高变电站运行管理的自动化水平，实现变电站综合自动化。变电站综合自动化是指变电站二次系统通过利用计算机技术、现代限制技术、网络通信技术和图形显示技术，实现将常规变电站的限制、测量、信号、爱惜、计量、平安自动装置、远动等功能整合于一体的计算机监控系统，这项技术涉及多个技术领域，是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。依据大电网会议WG34.03工作组的分析，变电站自动化系统较为严格的定义为心：（1）远动功能（四遥功能）；（2）自动限制功能（如有载调压变压器分接头和并联补偿电容器的综合限制（voc）,电力系统低频减载、静止无功补偿器限制、配网系统故障分段隔离/非故障段复原供电与网络重组等）；（3）测量表计功能（如三相智能式电子电费计量表等）；（4）继电爱惜功能；（5）与继电爱惜有关的功能（如故障录波、故障测距、小电流接地选线等）：（6）接口功能（如与微机五防、继电爱惜、电能计量、全球定位系统（GPS）等IED的接口）；（7）系统功能（与主站通信，当地SCADA等）。全部能实现这些功能的设备，目前统称为智能式电子仪表（1ED）。变电站自动化的目的，就是实现这些IED的信息共享，由此可削减变电站运用的电缆数量和造价，提高变电站的运行和平安牢靠性，并削减维护工作量和提高维护水平。随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展及其在电力系统中的广泛应用，变电站综合自动化系统的技术水平也在不断提高。变电站自动化技术和变电站自动化系统的内涵还在不断的丰富之中。据2001年统计，全国快走丝线切割机总保有量约65万台，其中分立元件占I-I05%,PC机占1375%,大部分为单扳机，占85%左右，是行业的主战机型。至今快走丝线切割机仍是我国特有的，结构简洁廉价低耗高牢靠，运行成本低，50-100mm/分的速度，OoOl-Oo02mm的精度，尚能满足绝大多场合的需求。假如有高水平的维护和精细操作，再多花一倍时间，精度到0。0050°Olmm之间，光滑度接近慢走丝效果，也是可能的直到1969年，晶体管被广泛应用，开关逻辑电路也成熟了许多。复旦高校的几位老师以“与生产实践相结合，成果的方式推出了“数字程序限制线切割机”，分立元件，四十多块印刷板，数码管和筑灯显示，常州以手工下线的70步进电机，双Y钢球导轨，丝杠加导轨排丝，F形丝架，。°直到今日，用粗丝、丝杠加导轨排丝、F形丝架、直径150左右的丝筒、行程开关换向等仍在延用。1.1 国内外变电站综合自动化的发展及应用状况国际上对于变电站综合自动化的探讨，已经进行了多年，并取得了令人瞩目的进展。早在七十年头末，日本就研制出了世界上第一套综合数字式爱惜和限制系统SDCS-1。此后，美国、英国、法国、德国等一些发达国家也相继在此领域内取得不同程度的进展。在八十年头初，美国一家电力公司研制了IMPAC模块化爱惜和限制系统。PRI联合研制出了SPC美国西屋公司和ES变电站爱惜和限制综合自动化系统。到1984年，瑞士的BBC公司首次推出了他们的变电站综合自动化系统。1985年，德国的西门子公司又推出了他们研制的第一套变电站综合自动化系统LSA678。变电站综合自动化目前在国外已得到了较普遍的应用。例如美国、德国、法国、意大利等国家，在他们所属的某些电力公司里，大多数的变电站都实现了综合自动化及无人值班方式。我国的变电站自动化技术起步于50年头。1954年，我国从前苏联引进了RTU技术，东北安装了16套遥测/遥信装置。此后，国内起先了系列远动产品的研制工作。到七十年头初，便先后研制出了电气集中限制装置和集爱惜、限制及信号为一体的“四合一”装置。在八十年头中期，国内许多高等院校及科研单位也在这方面做了大量的工作，推出一些不同类型、功能各异的自动化系统，为国内的变电站自动化技术的发展起到了卓有成效的推动作用。我国阅历了以下几个发展阶段：(1)传统的变电站运行方式20世纪80年头早期，传统的变电站自动化系统是由许多安装在限制室内的单项自动扮装置组成，主要包括各种继电爱惜装置、自动重合闸、故障录波装置、变送器和远动装置、模拟盘和各类仪表，还需大量电缆将现场分合闸线圈以及位置信号触点一一对应地联到上述各种自动扮装置。除爱惜动作信号、电能表脉冲信号送至远动装置外，各种爱惜、自动装置和仪表基本独立工作，微机爱惜和远动装置之间无计算机通信。爱惜定值的整定、故障录波和故障数据的收集，基本由现场人工进行。须要一个大限制室来放置各种自动装置和仪表，占地面积大，须要大量电缆管线，施工、安装和调试工作量大，远动装置的本地功能和测量仪表功能重复，各种自动装置和仪表种类、数量较多，工耗、备品备件及运行维护量大。变电站二次设备均按传统方式布置：限制屏实现站内监控，爱惜屏实现电力设备爱惜，远动设备实现实时数据采集。它们各司其职、互不相联。(2)远动RTU方式20世纪80年头中、后期，随着微处理器和通信技术的发展，利用微型机构成的远动装置简称RTU的功能和性能有很大提高。该方式在原常规有人值班变电站的基础上在RTU中增加了遥控、遥调功能，站内仍保留传统的限制屏、指示仪表、光字牌等设备。全部信号由RTU集中采集，遥控、遥调指令通过RTU装置硬接点输出，由限制电缆引入限制回路，与数字爱惜不能交换信息，爱惜动作信号仍需通过继电器接点采集。接受这种方式使二次设备增加，二次回路更困难。（3）综合自动化方式1）集中式自动化系统20世纪90年头数字爱惜技术（即是微机爱惜）的广泛应用，使变电站自动化取得实质性的进展。20世纪90年头初研制出的变电站自动化系统是在变电站限制室内设置计算机系统作为变电站自动化的心脏，另设置一数据采集和限制部件用以采集数据和发出限制叮嘱。微机爱惜柜除爱惜部件外，每个柜有一个管理单元，其串行口和变电站自动化系统的数据采集和限制部件相连，传送爱惜装置的各种信息和参数，整定和显示爱惜定值，投/停爱惜装置。此类集中式变电站自动化系统结构紧凑、体积小、造价低，尤其适合35KV或规模较小的变电站。2）分散式自动化系统由于集中式结构存在软件困难，系统调试麻烦、精度低，维护工作量大，易受干扰，扩容灵敏性差等不足；随着计算机技术、网络技术及通信技术的飞跃发展，同时结合变电站的实际状况，各类分散式变电站自动化系统纷纷研制成功和投入运行。分散式系统的特点是各现场输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备旁边，现场单元部件可以是爱惜和监控功能的二合一装置，用以处理各开关单元的继电爱惜和监控功能，也可以是现场的微机爱惜和监控部件分别保持其独立单元部件进行通信联系。通信方式大多数通过rs232/rs485通信接口相连。但近年来推出的分散式变电站自动化系统更多地接受了网络技术，如现场总线及以太网等。至于变电站自动化的功能，如遥测、遥信、采集及处理，遥控叮嘱执行和继电爱惜功能等均由现场单元部件独立完成，并将这些信息通过网络送至后台主计算机，而变电站自动化的综合功能均由后台主计算机系统担当。分散式面对对象的变电站综合自动化系统由于大大缩小了主控室的面积，牢靠性高，组态灵敏，检修便利，降低总投资，目前已成为发展趋势。纵观我国七、八十年头的变电站自动化发展状况，可以看到，初期的变电站自动化，只是在常规二次设备配置的基础上增加了计算机管理功能。如CRT屏幕监视、数值计算、自动巡检打印及自动报表等。所增加的这些计算机功能并不能取代常规的操作监视设备，因而这种自动化方式只能称作计算机帮助管理。八十年头以后，由于微机技术的发展，使变电站自动化技术得到了进一步的提高，但是此时的自动化管理仍未涉及到继电爱惜、故障录波等功能。只是在原有基础上增加了以微机为限制中心的就地功能。这种初期的自动化管理方式，各专业在技术上相互独立，资源不能共享，设备设置重复，功能交叉覆盖，无论在技术上或是经济上都不尽合理。进入九十年头后，由于数字爱惜技术的发展，才使得变电站综合自动化技术产生了一个飞跃，使这项技术在我国进入了实质性发展阶段。1.2 变电站综合自动化系统的发展趋势变电站自动化技术伴随着现代科学技术发展，尤其是网络技术、计算机软、硬件技术及超大规模集成电路技术的发展而不断进步，自动化系统以按对象设计的全分层分布式为潮流，朝着二次设备功能集成化，一次设备智能数字化方向发展：同时经济性和牢靠IC618性也是变电站自动化技术发展所要考虑的实际问题。E50标准的实施应用，电能质量监测管理，一次设备的在线监测，以及网络平安技术，变电站综合自动化将更多地融入当今流行的各种新观念、新技术，其发展结果也使整个系统更加平安、高效、经济和牢靠。总的发展趋势可从以下几个不同角度来描述:1.3 本文探讨的主要内容本论文将在总结本人从事变电站设计工作五年来的阅历基础上，结合本课题完成如下工作：1 .首先介绍变电站综合自动化的定义，对变电站综合自动化在国内外的发展及应用状况进行介绍。2 .提出变电站综合自动化系统的功能要求，对变电站综合自动化系统常用组网结构和各自特点进行分析探讨。3 .变电站综合自动化的通信介绍。4 .以新建平煤八矿35KV变电站为探讨对象5 .分析探讨变电站综合自动化系统存在的共性问题，并提出改进看法。其次章35KV变电站综合自动化系统的功能和结构本章先提出了变电站综合自动化系统应满足的基本要求，接着从爱惜系统和监控系统两方面对其功能进行了详细介绍和探讨。并对变电站综合自动化系统几种常用的组网结构：集中式、分布式、分散分布式结构进行了介绍，对目前应用较广的分散分布式结构进行重点探讨。2.1 变电站综合自动化系统的功能要求变电站自动化系统的详细功能要求主要确定于变电站在电力系统中的地位、作用和变电站的规模、电压等级及一次设备状况。高压、超高压变电站自动化系统的主要功能要求，概括起来有3个方面。限制系统：运行人员监视与限制、自动限制、电力系统紧急限制与当地后备限制、故隙录波与事务记录、测量与计量、自动数据分析；爱惜系统：变压器爱惜、线路爱惜及自动重合闸、母线爱惜、电容器爱惜；运行支持系统：设备修理支持、设备非正常状态的复原支持、电力系统故障复原支持、自动故障复原。每个变电站自动化的功能将随原来系统的运行阅历、成本和性能的要求不同而变更，但它们都要适应以下基本要求：1）当电力系统发生故障时，继电爱惜系统精确检测故障，跳开相应开关，快速切除故障，不造成故障连锁反应，使故障造成的影响限制在尽可能小的范围；2）收集、处理各种设备的运行信息和数据，按要求发送到集控中心和远方调度限制中心，满足调度部门对电力系统的监视、限制和运行操作；3）收集设备的状态数据，支持设备的状态修理和牢靠性为中心的修理系统，提高设备可用率和运用寿命；4）在集控中心或调度限制中心对变电站失去监控的状况下，变电站的后备限制能对变电站进行限制；5）收集并刚好传送电力市场实时交易所需的技术数据，促进平安交易，削减交易风险。针对以上基本要求，在做变电站综合自动化系统设计时，牢靠、好用、技术先进和利于推广是系统设计的基本指导思想。变电站综合自动化系统设计过程中，牢靠性与系统总体设计及软硬件结构和工艺关系密切，考虑软硬件总体方案时，牢靠性必需放在第一位。其次应强调性能价格比这个重要指标，机型选择、硬件配置上，应从应用对象实际状况动身，特别重视性能价格比。同时还应考虑操作便利，具有完备的防误提示和措施。爱惜系统功能爱惜装置是综合自动化系统的重要组成部分，以被爱惜的一次设备为对象，干脆由相关的CT和PT输入电气量，动作后由接点输出，干脆作用于相应断路器的跳闸线圈。要求和自动化系统保持相对独立，一般要求保证电磁兼容指标，设置专用电源回路（35kV电压等级以上），爱惜TA与测量TA分开，可远方投退压板和限制字，在线修改定值，带简短的事故采样数据和动作记录等。当监控系统异样或失去联系时，爱惜系统能够独立地完成它的使命，做电力系统的守护神。从功能上可分为线路爱惜、母线爱惜、变压器爱惜、电容器爱惜及备用电源自投、故障录波、低周低压减载等平安自动装置。微机爱惜应具有与监控系统通信的功能，包括：接受监控系统查询，若返回正确应答信号，则表明爱惜装置通信接口完好；若超时无应答或应答错误，则表明通信接口或爱惜装置本身出现故障；传送事务报告，包括跳闸时间（辨别率2mS）、跳闸元件、相别、测距、故障波形等，且掉电后信息能保留：传送自检报告，包括装置内部自检和对输入信号的检查；修改时钟及对时，目前至少要有通信广播对时及分秒中断对时，并能GPS外部对时；修改爱惜定值，定值要经过上传、下装、反校、确认等环节后，爱惜装置才予以修改；接受投退爱惜叮嘱，爱惜信号应具有掉电白保持，能够远方或就地复归；接受查询定值并送出定值；实行显示爱惜主要状态（功能投入状况输入量值等）。与监控系统通讯，主动上传故障信息、动作信息、动作值及自诊断信息，接受监控系统叮嘱上传整定值及历史事务，与监控系统通讯应接受标准规约。监控系统功能（1）数据采集系统由数据采集装置采集现场全部状态量、模拟量及脉冲量，并可从各爱惜装置采集爱惜运行状态、爱惜动作信息、爱惜定值信息、爱惜故障信息、爱惜电源及爱惜装置自检信息。1）状态量采集包括断路器状态、隔离开关状态、接地刀闸状态、变压器分接头位置等，这些信号大部分接受光电隔离方式的开关量中断输入。对重要的状态量（如断路器位置）接受双位置接点进行采集，即11,00分别表示二个状态，以保证正确无误地反映断路器位置，防止继电器触点的失效与抖动而引起的状态误报。2）模拟量采集采样各段母线电压、各进出线回路的电流和功率值；电网频率与相位等电量参数以及变压器的瓦斯值、温度、压力等非电量参数。目前各种电量参数在综合自动化系统中均接受沟通采样，干脆采集由电流互感器与电压互感器供应的沟通参数，常规变送器加A/D变换方式只用于对非电量参数如变压器油温、主控室温的采集。3）脉冲量采集采集由全电子电能表输出的电量脉冲值，也可干脆采集电能量。4）继电爱惜数据采集包括爱惜动作信号、爱惜状态、爱惜定值等。（2）事务记录及故障录波事务记录包括爱惜动作序列记录SOe（SeUenCeofeVenIS）开关跳合记录，事务辨别率可依据不同电压等级的要求确定，一般为1.3ms,能存放100个以上的事务依次记录。当出现电网故障时OOmS以及故障后3s的波形，（如接地短路故障），能记录故障前Imin供事故分析。对高压变电站故障录波可依据须要接受两种方式实现：一是配置专用微机故障录波器，并能与监控系统通讯；另一种则由微机爱惜装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波形及测距结果送监控系统，由监控系统存储及打印波形。对低压变电站可给出故障报告，包括故障类型、动作类型及开关遮断电流大小。（3）远方整定爱惜定值对各爱惜装置，可在当地或远方设置一组或多组爱惜定值，并可在当地或远方显示、切换整定值。此功能应具有远方、当地闭锁，操作权限闭锁措施。（4）限制和操作闭锁可对断路器、隔离开关的分、合进行操作，对变压器分接头进行调整限制，对电容器组进行换切。这些限制和操作可在远方的调度中心或变电站内的后台监控系统的CRT及键盘上发叮嘱完成（具有操作密码和操作者及操作内容归档功能），也可在装置面板上进行操作，以保证系统的更高的运用灵敏性。为确保操作的精确牢靠，操作步骤按“选择一返送校核一执行”来进行，并具备逻辑闭锁功能，每次操作均有打印输出。操作闭锁应包括以下内容：1）操作出口应具有跳、合闭锁功能。2）操作出口应具有并发性操作闭锁功能。3）依据实时信息，实现断路器、刀闸操作闭锁功能。4）CRT屏幕操作闭锁功能。只有输入正确的操作口令和监护口令才有权进行操作限制。（5）电压无功综合限制在上级调度干脆限制时，变压器分接头调整和电容器组的投切干脆接受上级调度的限制；当给定电压曲线的状况下，则由变电站自动化系统进行限制，按系统电压与功率因数变更自动调整变压器分接头位置或投切电容器，保证电压质量和优化无功补偿。（6）与远方调度中心通信实现远动装置的常规的遥测、遥信、遥控和遥调四遥功能，即将采集的数字量和状态量实时地送往调度中心，并接受上级调度中心的限制和调整操作叮嘱。若有事故发生，如开关变位等事故发生或数字量越限时则插入优先发送，刚好向调度中心报警。此外还将故障录波和其他继电爱惜信息送往调度中心，同时接受调度中心发来的修改继电爱惜整定值的叮嘱等。传送通道可以是电力载波、微波、光纤或专用通道。通信波特率随所选用通信通道及通信方式来确定。通信规约可以接受远动标准规约或计算机通信规约，视调度中心的要求而定。（7）数据处理和统计记录系统将采集来的状态量、数字量和脉冲量按规定的要求进行处理，送往当地监控系统的后台机和上级调度中心。这些数据主要有：线路、变压器的电流、有功和无功，母线电压定时记录的最大值、最小值及其时间等；整点数据的日报表；每日的峰值和谷值，并标以时间；断路器动作次数、断路器切除故障时的故障电流和跳闸操作次数统计；限制操作及修改整定值的记录及有关操作者；独立负荷有功无功每天的峰值、最大值及其时间，并保存归档。历史数据在监控系统的后台机内至少能保存1年以上。（8）人机联系功能当变电站有人值班时，人机联系功能在当地监控系统的后台机上进行。当变电站无人值班时，。则在远方的调度中心或集控中心的调度或监视主机上进行。操作人员的人机联系界面是CRT屏幕与键盘或鼠标器，可实现下列主要功能：CRT屏幕上可显示各种画面、数据和表格，包括主接线图、开关状态、潮流信息、报警画面与提示信息、事故记录SOE、负荷曲线、系统的配置和工作状况、爱惜整定值、日运行报表等，并可将显示画面和表格拷贝打印记录下来。实施远方限制和操作，包括爱惜装置的投入和退出、断路器以及隔离开关的操作、变压器分接头位置限制等。输入或修改数据，包括远方操作的密码、操作人员的代码及密码、爱惜定值的设置和修改、报警值设置和修改、远方/当地操作的设置、限制闭锁与允许等。显示系统各设备的诊断自检结果。无人值班站应保留确定的人机联系功能，以保证变电站现场检修或巡察的要求，能显示站内各种数据和状态量；操作出口回路具有人工当地紧急限制设施；变压器分接头应备有当地人工调整手段。（9）系统的自诊断检测功能系统的各装置如爱惜装置、数据采集装置、限制装置等都具有自诊断功能，全部数据采集、限制、爱惜等主要单元模块故障，应能自诊断出故障部位；具有失电爱惜、失电自检、自复位至原运行状态的实力。当数据采集出现非法错误时，应能输出出错信息，进行报警和闭锁故障单元，保证其它部分的正常工作。当系统在线诊断出故障时，应能自动报警，并将故障内容及发生时间登录在事务一览表中。诊断结果周期性地送当地监控系统的后台机和远方调度中心，故系统中各装置的状态一目了然，无需定期检修。（10）对时系统对时要求是变电站自动化系统的最基本要求。IlOkV枢纽以上站要求系统具有GPS对时功能，能够对变电站层设备和间隔层IEl）设备（包括全电子电能表等）实现GPS对时，并具有时钟同步网络传输校正措施。IlOV终端站、35kV变电站不要求GPS对时功能，但要求具有确定精度的站内系统对时功能，定时完成由系统主机或由调度端发出的对站内间隔层设备的对时功能。（11）同期检测和同期合闸由于实现电网互联是必定趋势，所以负责系统联络线联络变压器的枢纽变电站仍需配置自动同期装置，使待并列的两个系统在电压、频率、相位角都能满足条件的状况下能够进行并列操作，分为手动和自动两种方式实现，一般应具有两种方式供选择，这部分功能也应纳入自动化系统。2.2 变电站综合自动化系统的网络结构变电站自动化系统的组成可分为2个层次，即间隔级和变电站级，也称间隔层和站控层。间隔级的集成是构筑一个通用的硬件和软件平台，将间隔内的限制、爱惜、测量等功能集成在这个通用的平台上。通用的硬件平台指的是由一组元件组成一个多功能装置，用于各个间隔。通用的软件平台指的是在多功能装置内建立一个通用的功能软件库和数据库。通过通用的硬件和软件采集各功能须要的数据和状态量，实现数据共享。这样，原来限制、爱惜等功能将不再须要专用的硬件装置和专用的输入、输出通道，而是由合理的软件设计来实现。站级的集成是将变电站自动化需在站级处理的各个功能通过信息网络组合在一个系统中。这样，原来站级各个分隔的系统及其多个通信网络将不再须要，从而简化了网络结构和通信规约。目前，国内外变电站综合自动化系统大体可分为三种结构：集中式、分布式以及分散（层）分布式。2.3 集中式结构集中式的变电站综合自动化系统结构按信息类型划分功能。接受这类结构的系统其功能模块与硬件无关，各功能模块的连接通过模块化软件实现，信息是集中采集、处理和运算的。受计算机硬件水平的限制，该结构在早期自动化系统中应用较多，图21是一种较典型的集中式结构。此类结构对监控主机的性能要求较高，且系统处理实力有限，开发手段少，系统在开放性、扩展性和可维护性等方面较差，抗干扰实力不强。系统结构如图21所示：!工控机I系统管理，通信管理J；II二Z-保护 .d!实时数据处理J=-1电表,人机界面等模块'、其它智能 电子设为图2-1集中式结构2.4 分布式结构分布式结构则按功能设计，如按爱惜和监控等功能划分单元，分布实施。其结构接受主从CPU协同工作方式，各功能模块如智能电子设备之间接受网络技术或串行方式实现数据通信。分布式结构有助于其它模块正常运行。安装方式有集中组屏和分层组屏两种方式，较适合于中低压变电站。系统结构如图22所示。期畸遥测功能遥信功能磔邈酸TVATV/TA包括脉冲电能WPZrA桃FA隔离帙出口出口变压器分接开关图2-2分布式结构2.5 分散（层）分布式结构分散（层）分布式结构接受“面对对象"设计。所谓面对对象，就是面对电气一次回路设备或电气间隔设备，间隔层中数据、采集、限制单元（I/O单元）和爱惜单元就地分散安装在开关柜上或其他一次设备旁边，相互间通过通信网络相连，与监控主机通信.9。目前，此种系统结构在自动化系统中较为流行，主要缘由是：现在的IED设备大多是按面对对象设计的，如特地的线路爱惜单元、主变爱惜单元、小电流接地选线单元等，虽然有将全部爱惜功能综合为一体的趋势，但详细在爱惜安装接线中仍是面对对象的；利用了现场总线的技术优势，省去了大量二次接线，限制设备之间仅通过双绞线或光纤连接，设计规范，设备布置整齐，调整扩建也很简洁，成本低，运行维护便利；系统装置及网络性强，不依靠于通信网和主机，主机或1台IED设备提坏并不影响其它设备的正常工作，运行牢靠性有保证。系统结构如图2-3所示：GPSO单元间隔1单元间隔n间隔1间隔n图23分散（层）分布式结构系统结构的特点是功能分散，管理集中。分散（层）分布有两层含义：其一，对于中低压电压等级，无论是I/0单元还是爱惜单元皆可安装在相应间隔的开关盘柜上，形成地理上的分散分布；其二，对于11OkV及以上的电压等级，即使无法把间隔单元装在相应的开关柜上，也应集中组屏，在屏柜上明确区分相应间隔对应的单元，在物理结构上相对独立，以便利各间隔单元相应的操作和维护。第三章变电站综合自动化的通信3.1 通信的相关介绍通信是变电站综合自动化系统中特别重要的基础功能。借助于通信，各开关间隔中爱惜测控单元、变电站计算机系统、电网限制中心自动化系统得以相互交换信息，信息共享，提高了变电站运行牢靠性，削减了连接电缆和设备数量，实现变电站远方监视和限制。变电站自动化系统通信主要涉及：各爱惜测控单元与变电站计算机系统通信；各爱惜测控单元之间相互通信；变电站自动化系统与电网自动化系统通信；其他智能化电子设备IED与变电站计算机系统通信；变电站计算机系统内部计算机间相互通信。通信限制单元在变电站自动化系统中，担当着爱惜测控单元、自动化设备和帮助设备与变电站计算机系统以及电网自动化系统通信的限制、协调、监视和管理作用。通过通信限制单元的限制和协调，使得各爱惜测控单元、其他智能化电子设备IED可实时、有序、牢靠地与变电站计算机系统、电网自动化系统交换信息，传递变电站各种运行数据、设备状态、爱惜动作状况，接收各种限制叮嘱，完成变电站计算机系统和电网自动化系统所要求的各种操作和限制。通过监视和管理，随时了解各设备、单元通信状态以及通信网络状态，对异样状况刚好报警，甚至实行必要措施，如通道切换，以维持系统正常的通信。变电站综合自动化系统对通信限制单元要求：1）具有较高的牢靠性、稳定性：2）满足实时性的要求；3）支持多种、多路通信接口；4）支持多种通信方式，包括网络通信方式；5）供应通信信息编辑、修改手段；6）供应通信检查和维护手段3.2 变电站综合自动化系统的任务变电站综合自动化系统：是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备（包括继电爱惜、限制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行状况执行监视、测量、限制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和限制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化系统是利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规限制屏、中心信号系统和远动屏，用微机爱惜代替常规的继电爱惜，变更常规的继电爱惜装置不能与外界通信的缺陷。因此，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算实力和逻辑推断功能，可便利的监视和限制变电站内各种设备的运行和操作。它的出现为变电站的小型化、智能化、扩大限制范围及变电站平安牢靠、优质经济运行供应了现代化手段和基础保证。3.3 数据通讯系统的构成通讯系统的构成有：通讯介质、通讯接口、通讯限制器、通讯规约等，如图3-1所示。通讯通讯通讯通讯介质通讯通讯通讯规约限制器接规约限制器接口图3-1数据通讯系统综自系统常用的通讯接口标准主要有：通用串行通讯接口、现场总线、以太网等。现场总线：WorIdFip、CanBusLonWork等。以太网：双绞线以太网、光纤以太网、同轴电缆以太网等。专用通讯限制器一一集基本功能与扩展功能与一体，通讯实力提高了，但通用性降低了，如以太网、现场总线的通讯限制器就属于此类。变电站综合自动化系统的网络连接目前综合自动化系统所接受的均为分层分布式结构，站控层、间隔层之间的数据通信由网络层来实现，即网络层是站控层与间隔层的数据传输通道。如图3-2所示。图3-2典型综合自动化系统结构首先应当明确，变电站站控层的后台机、继保工程师站等计算机所构成的是一个小型的局域网，把多台小型、微型计算机以及外围设备用通信线路互连起来，并依据网络通信协议实现通信的系统。在该系统中，各计算机既能独立工作，又能交换数据进行通信。构成局域网的四大因素是网络的拓扑结构、传输介质、传输限制和通信方式。八矿降压站用到的综合自动化系统的站控层网络接受以太网结构。即是由以太网构成的局域网。依据配置不同，可以分为单网和双网，如图33所示。单网结构简洁，牢靠性比双网结构低，多用于中小型IlOKV以下变电站。双网结构在A网故障时，后台机可以由B网接着进行通讯，牢靠性高，多用于IlOKV及以上变电站。(a)单网结构(b)双网结构间隔层的网络主要完成对各电气单元之间的实时数据采集、处理、限制量的输出等功能。依据其设备不同，接受的网络方式也不尽相同。1)干脆接入以太网方式该方式是将微机爱惜测控单元干脆接入以太网进行通信。该种方式的优点是结构简洁、数据传送速度较快。2)现场总线方式现场总线是应用在生产现场，在微机化测量限制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层限制网络。WOHdFIP现场总线，是现场总线技术中的一种，具有通信速度快、通信距离远、介质冗余以及良好的抗电磁干扰实力，是变电站自动化系统中一种特别志向的通信方式。WOHdFiP现场总线的特点：(1)通信速率高，距离长(2)通信效率高，实时性强(3)通讯牢靠性高(4)通讯接口不易损坏变电站综合自动化系统常用的网络设备变电站综合自动化系统常用的网络设备有：网卡、交换机、调制解调器、规约转换器、RTU、双绞线等。计算机通信如同两个人相互沟通，必需说同一种语言。通信规约就是计算机通信的语言。数据通信中，计算机间传输的是一组二进制"0”、"1”代码串。这些代码串在不同的位置可能有不同的含义。有的用于传输中的限制，有的是通信双方的地址，有的是通信要传输的数据，还有些是为检测差错而附加上的监督码元。这些，在通信之前必需双方约定。通信规约定义为限制计算机之间实现数据交换的一套规则。电力系统常用通信规约主要有：1 .按规约来源分：国际标准规约、国内标准规约、企业标准规约。2 .按规约用途分：远动规约、爱惜规约、电度表规约、智能设备互连规约。3 .远动规约：IOl规约、104规约、CDT规约、SCII801规约、4F规约.4 .爱惜规约：103规约、61850规约、LFP规约。5 .电度表规约：IECI02规约、部颁电度表规约、威盛电度表规约。智能设备互连规约：MODBUS规约、爱惜规约、远动规约、企业自定义规约6 .4变电站内的信息采集传输内容数据采集是变电站自动化系统得以执行其他功能的基础。变电站的数据采集有两种：1)变电站原始数据采集。原始数据指干脆来自一次设备，如电压互感器(PT)、电流互感器(CT)电压电流信号、变压器温度以及开关帮助触点、一次设备状态信号。变电站的原始数据包括：模拟量、开关量和电能量。(1)模拟量：指限制系统量的大小是一个在确定范围内变更的连续数值，如电流、电压、温度等。比如电流的大小不行能由IOA突变到100A,须要有一个连续变更的过程。(2)开关量：指限制继电器的接通或者断开所对应的值，即“1”和“0wo进一步的说，就是一对触点，这一对触点之间有2个状态，要么是连通的，就是闭合状态(1),要么是断开的，就是断开状态(0),这对触点传达的信息就是一个开关量。如断路器的分合，隔离手车的位置、地刀的分合位置等。(3)电能量：反映的是累计变更的量，物理上对应的是电度量等。2)变电站自动化系统内部数据交换或采集。典型的如：电能量数据、直流母线电压信号、爱惜动作信号等。这种方式，在变电站自动化系统中，己基本上被计算机通信方式所替代，或者说，可以看作系统内数据交换。变电站的数据模拟量、开关量和电能量(1)模拟量的采集。变电站需采集的模拟量有：各段母线电压、线路电压、电流、有功功率、无功功率，主变压器电流、有功功率和无功功率，电容器的电流、无功功率、馈出线的电流、电压、功率以及频率、相位、功率因数等。另外，还有少量非电量，如变压器温度等。模拟量采集有沟通和直流采样两种形式。沟通采样，即来自PT、CT的电压、电流信号不经过变送器，干脆接入数据采集单元。直流采样是将外部信号，如沟通电压、电流，经变送器转换成适合数据采集单元处理的直流电压信号后，再接入数据采集单元。在变电站综合自动化系统中，直流采样主要用于变压器温度、气体压力等非电量数据的采集。(2)开关量的采集。变电站的开关量有：断路器