第7章_供配电系统的微机保护与综合自动化.ppt

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1、 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university第第7 7章章 供配电系统的微供配电系统的微机保护与综合自动化机保护与综合自动化 内容提要：内容提要：内容提要：内容提要：n n微机保护的特点、构成及保护算法的概念微机保护的特点、构成及保护算法的概念微机保护的特点、构成及保护算法的概念微机保护的特点、构成及保护算法的概念 n n工厂线路、变压器和高压电动机微机保护装置的工厂线路、变压器和高压电动机微机保护装置的工厂线路、变压器和高压电动机微机保护装置的工厂线路、变压器和高压电动机微机保护装置的设计实例设计实例设计实例设计实例 pp配电自动化系统的基本概念、组成、内容

2、及其功配电自动化系统的基本概念、组成、内容及其功配电自动化系统的基本概念、组成、内容及其功配电自动化系统的基本概念、组成、内容及其功能能能能 n n变电站综合自动化的基本概念和结构变电站综合自动化的基本概念和结构变电站综合自动化的基本概念和结构变电站综合自动化的基本概念和结构 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university7.1 7.1 供配电系统的微机保护供配电系统的微机保护 n n微机保护在电力系统的各个方面及各种电压等级微机保护在电力系统的各个方面及各种电压等级微机保护在电力系统的各个方面及各种电压等级微机保护在电力系统的各个方面及各种电压等级上均有较大的发

3、展，如线路保护、发电机保护、上均有较大的发展，如线路保护、发电机保护、上均有较大的发展，如线路保护、发电机保护、上均有较大的发展，如线路保护、发电机保护、变压器保护、励磁调节系统等。变压器保护、励磁调节系统等。变压器保护、励磁调节系统等。变压器保护、励磁调节系统等。现代继电保护装置的发展趋势：现代继电保护装置的发展趋势：现代继电保护装置的发展趋势：现代继电保护装置的发展趋势：n n微机控制化微机控制化微机控制化微机控制化 n n保护装置网络化保护装置网络化保护装置网络化保护装置网络化 n n算法智能化算法智能化算法智能化算法智能化 n n功能一体化功能一体化功能一体化功能一体化 广西大学电气工

4、程学院广西大学电气工程学院GuangXi university7.1.1 7.1.1 微机保护的硬件构成微机保护的硬件构成微机保护的硬件部分由四部分组成：微机保护的硬件部分由四部分组成：微机保护的硬件部分由四部分组成：微机保护的硬件部分由四部分组成：n n数据采集系统数据采集系统数据采集系统数据采集系统n nCPUCPU主系统主系统主系统主系统n n开关量输入开关量输入开关量输入开关量输入/输出系统输出系统输出系统输出系统n n外围设备外围设备外围设备外围设备 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university 图图7.1 7.1 微机保护的硬件构成框图微机保护的硬件

5、构成框图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university 1数据采集系统数据采集系统 数据采集系统又称模拟量输入系统。数据采集系统又称模拟量输入系统。数据采集系统又称模拟量输入系统。数据采集系统又称模拟量输入系统。数据采集系统由数据采集系统由数据采集系统由数据采集系统由电压形成、模拟滤波器（电压形成、模拟滤波器（ALFALF）、）、采样保持（采样保持（S/HS/H）、多路转换开关（）、多路转换开关（MPXMPX）与模数转）与模数转换器（换器（A/DA/D）几个环节组成。）几个环节组成。其作用是将电压互感器（其作用是将电压互感器（TVTV）和电流互感器（）和电流互感

6、器（TATA）二次输出的电压、电流模拟量转化为数字量，然后二次输出的电压、电流模拟量转化为数字量，然后送入送入CPUCPU主系统进行数据处理及运算。主系统进行数据处理及运算。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university 2CPU 主系统主系统 n n微机保护的微机保护的微机保护的微机保护的 CPUCPUCPUCPU主系统是由主系统是由主系统是由主系统是由 MPU MPU MPU MPU 微处理器、微处理器、微处理器、微处理器、EPROM EPROM EPROM EPROM 可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、RAM RAM R

7、AM RAM 随机存储器、随机存储器、随机存储器、随机存储器、定时器、接口板以及打印机等外围设备组成。定时器、接口板以及打印机等外围设备组成。定时器、接口板以及打印机等外围设备组成。定时器、接口板以及打印机等外围设备组成。n n它实际上是由各种芯片搭成的专用计算机，它实际上是由各种芯片搭成的专用计算机，它实际上是由各种芯片搭成的专用计算机，它实际上是由各种芯片搭成的专用计算机，或者使用单片机构成。或者使用单片机构成。或者使用单片机构成。或者使用单片机构成。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university 3开关量输入开关量输入/输出系统输出系统 n n开关量输入开关

8、量输入开关量输入开关量输入/输出系统的主要作用是输出跳闸、输出系统的主要作用是输出跳闸、输出系统的主要作用是输出跳闸、输出系统的主要作用是输出跳闸、信号等信息。信号等信息。信号等信息。信号等信息。n n与外围设备包括打印机和调试、整定设备等与外围设备包括打印机和调试、整定设备等与外围设备包括打印机和调试、整定设备等与外围设备包括打印机和调试、整定设备等接口。接口。接口。接口。n n为了防止干扰的入侵，通常经过光电隔离电为了防止干扰的入侵，通常经过光电隔离电为了防止干扰的入侵，通常经过光电隔离电为了防止干扰的入侵，通常经过光电隔离电路将开关量输入路将开关量输入路将开关量输入路将开关量输入/输出回

9、路与微机保护的主系输出回路与微机保护的主系输出回路与微机保护的主系输出回路与微机保护的主系统进行严格的隔离，使两者不存在电的直接统进行严格的隔离，使两者不存在电的直接统进行严格的隔离，使两者不存在电的直接统进行严格的隔离，使两者不存在电的直接联系。联系。联系。联系。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university7.1.2 7.1.2 微机保护的软件系统微机保护的软件系统 微机保护软件系统的组成：微机保护软件系统的组成：n n初始化模块初始化模块初始化模块初始化模块n n数据采集管理模块数据采集管理模块数据采集管理模块数据采集管理模块n n故障检出模块故障检出模块故

10、障检出模块故障检出模块 n n数字滤波模块数字滤波模块数字滤波模块数字滤波模块n n故障计算模块故障计算模块故障计算模块故障计算模块n n自检模块自检模块自检模块自检模块 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university7.1.3 7.1.3 微机保护的算法微机保护的算法微机保护的算法微机保护的算法微机保护的算法微机保护的算法是将离散的数字信号，经是将离散的数字信号，经是将离散的数字信号，经是将离散的数字信号，经过某种运算，求出电流、电压幅值、相位的过某种运算，求出电流、电压幅值、相位的过某种运算，求出电流、电压幅值、相位的过某种运算，求出电流、电压幅值、相位的过程

11、。过程。过程。过程。常用的保护算法：常用的保护算法：常用的保护算法：常用的保护算法：导数式算法导数式算法导数式算法导数式算法 全波傅立叶算法全波傅立叶算法全波傅立叶算法全波傅立叶算法 最小二乘算法最小二乘算法最小二乘算法最小二乘算法 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university7.2 7.2 线路的微机保护线路的微机保护 7.2.1 7.2.1 线路保护配置的基本原则线路保护配置的基本原则1.10kV1.10kV线路保护配置线路保护配置（1）10kV架空线路和电缆线路应装设相间短路保护，架空线路和电缆线路应装设相间短路保护，保护装置采用两相式接线，并在所有出线中

12、皆装设在保护装置采用两相式接线，并在所有出线中皆装设在同名的两相上，通常装设在同名的两相上，通常装设在A、C两相上，以保证当发两相上，以保证当发生不在同出线上的两点单相接地时有生不在同出线上的两点单相接地时有 2/3 机会切除一机会切除一个故障点。个故障点。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university（2 2）10kV10kV线路保护，一般以电流速断保护为主，以过流保护线路保护，一般以电流速断保护为主，以过流保护作为后备保护，保护装置采用的是远后备方式。作为后备保护，保护装置采用的是远后备方式。（3 3）10kV10kV线路在下述情况下必须装设电流速断保护线路在

13、下述情况下必须装设电流速断保护:对于发电厂母线上的出线发生短路时，母线电压如果低于对于发电厂母线上的出线发生短路时，母线电压如果低于0.550.650.550.65倍额定电压，则应由电流速断保护切除；对变电倍额定电压，则应由电流速断保护切除；对变电所而言，当线路上发生短路，变电所母线电压大量下降时，所而言，当线路上发生短路，变电所母线电压大量下降时，也应装设电流速断保护也应装设电流速断保护。导线截面不允许延时切除短路电流时，应装设电流速断导线截面不允许延时切除短路电流时，应装设电流速断保护。保护。1.10kV线路保护配置线路保护配置 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi un

14、iversity（1）35kV单侧电源线路保护单侧电源线路保护（2）35kV双侧电源线路保护双侧电源线路保护对于对于 35kV 双侧电源的单回线路通常装设两相方向电流双侧电源的单回线路通常装设两相方向电流保护和两相三继电器带时限方向过流保护，并附以保护和两相三继电器带时限方向过流保护，并附以检查无电压或同期的三相一次重合闸。检查无电压或同期的三相一次重合闸。通常设计成两相式电流速断保护和两相三电流继电器带通常设计成两相式电流速断保护和两相三电流继电器带时限的电流保护，电流速断经出口继电器跳开断路器，时限的电流保护，电流速断经出口继电器跳开断路器，而带时限保护经时延跳开断路器。而带时限保护经时延

15、跳开断路器。235kV线路保护配置线路保护配置 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university7.2.2 10kV7.2.2 10kV线路微机保护线路微机保护 这里所介绍的微机保护装置的这里所介绍的微机保护装置的这里所介绍的微机保护装置的这里所介绍的微机保护装置的CPUCPU采用采用采用采用ATmega128ATmega128单片机，单片机，单片机，单片机，MAX125MAX125芯片进行交芯片进行交芯片进行交芯片进行交流信号的采集，显示部分采用带字库的液晶流信号的采集，显示部分采用带字库的液晶流信号的采集，显示部分采用带字库的液晶流信号的采集，显示部分采用带字库

16、的液晶显示模块，通信物理接口是显示模块，通信物理接口是显示模块，通信物理接口是显示模块，通信物理接口是RS-485RS-485，采用，采用，采用，采用ModBusModBus通信规约，组网方便，可直接与微通信规约，组网方便，可直接与微通信规约，组网方便，可直接与微通信规约，组网方便，可直接与微机监控或保护管理机联网通信。软件部分能机监控或保护管理机联网通信。软件部分能机监控或保护管理机联网通信。软件部分能机监控或保护管理机联网通信。软件部分能准确计算各项电量参数，可实现准确计算各项电量参数，可实现准确计算各项电量参数，可实现准确计算各项电量参数，可实现1010套定值的套定值的套定值的套定值的独

17、立整定，包含独立整定，包含独立整定，包含独立整定，包含1111种线路保护算法，并可将种线路保护算法，并可将种线路保护算法，并可将种线路保护算法，并可将故障报告上传。故障报告上传。故障报告上传。故障报告上传。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university 保护装置硬件系统总体分为保护装置硬件系统总体分为7 7个部分：数据滤波个部分：数据滤波采样部分、采样部分、CPUCPU主电路、开关量输入输出部分、主电路、开关量输入输出部分、液晶显示、按键电路、通讯电路和电源电路。液晶显示、按键电路、通讯电路和电源电路。总体设计如下图总体设计如下图7.2 1.保护装置的硬件设计保护

18、装置的硬件设计 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university图图7.2保保护护装装置置的的硬硬件件结结构构 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi universityn n软件设计分为整定测试部分和故障判断处理软件设计分为整定测试部分和故障判断处理软件设计分为整定测试部分和故障判断处理软件设计分为整定测试部分和故障判断处理2 2个部分。个部分。个部分。个部分。n n整定部分是对各种保护定值和时限按照规定的步长和整定部分是对各种保护定值和时限按照规定的步长和整定部分是对各种保护定值和时限按照规定的步长和整定部分是对各种保护定值和时限按照规定的步长

19、和范围进行整定。范围进行整定。范围进行整定。范围进行整定。n n测试部分是对时间日期、电压、电流、频率等关键参测试部分是对时间日期、电压、电流、频率等关键参测试部分是对时间日期、电压、电流、频率等关键参测试部分是对时间日期、电压、电流、频率等关键参数进行测试计算。数进行测试计算。数进行测试计算。数进行测试计算。n n故障判断处理程序是根据测试部分得到的电压、频率故障判断处理程序是根据测试部分得到的电压、频率故障判断处理程序是根据测试部分得到的电压、频率故障判断处理程序是根据测试部分得到的电压、频率等参数，与存储的整定数值进行比较，按照各种故障等参数，与存储的整定数值进行比较，按照各种故障等参数

20、，与存储的整定数值进行比较，按照各种故障等参数，与存储的整定数值进行比较，按照各种故障的判据，进行分析，如果符合某种故障的条件则马上的判据，进行分析，如果符合某种故障的条件则马上的判据，进行分析，如果符合某种故障的条件则马上的判据，进行分析，如果符合某种故障的条件则马上启动对应的保护动作如报警或跳闸等，并生成故障报启动对应的保护动作如报警或跳闸等，并生成故障报启动对应的保护动作如报警或跳闸等，并生成故障报启动对应的保护动作如报警或跳闸等，并生成故障报告。告。告。告。2.保护装置的软件设计保护装置的软件设计 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university图图7.3保

21、护装置主程序流程图保护装置主程序流程图 图图7.3保保护护装装置置主主程程序序流流程程图图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi universityn n变压器成套微机保护装置作为新一代数变压器成套微机保护装置作为新一代数字式变电站变压器的各种短路故障和不字式变电站变压器的各种短路故障和不正常运行状态的成套保护测控装置，适正常运行状态的成套保护测控装置，适用于电力系统用于电力系统35kV、110kV变电站的变电站的双绕组及三绕组变压器，由变压器主保双绕组及三绕组变压器，由变压器主保护单元和后备保护单元两部分组成。护单元和后备保护单元两部分组成。7.3 变压器的微机保护变压器

22、的微机保护 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university变压器微机保护有主保护系统和后备保护系统。变压器微机保护有主保护系统和后备保护系统。变压器微机保护有主保护系统和后备保护系统。变压器微机保护有主保护系统和后备保护系统。1.1.变压器差动保护变压器差动保护变压器差动保护变压器差动保护 变压器差动保护与瓦斯保护联合构成变压变压器差动保护与瓦斯保护联合构成变压变压器差动保护与瓦斯保护联合构成变压变压器差动保护与瓦斯保护联合构成变压器的主保护，用来保护变压器的内部故障。器的主保护，用来保护变压器的内部故障。器的主保护，用来保护变压器的内部故障。器的主保护，用来保护

23、变压器的内部故障。2.2.变压器的后备保护变压器的后备保护变压器的后备保护变压器的后备保护 变压器的后备保护是用来作为外部短路和变压器的后备保护是用来作为外部短路和变压器的后备保护是用来作为外部短路和变压器的后备保护是用来作为外部短路和内部短路的后备保护装置，称为变压器的内部短路的后备保护装置，称为变压器的内部短路的后备保护装置，称为变压器的内部短路的后备保护装置，称为变压器的后备保护。后备保护。后备保护。后备保护。7.3.1 变压器微机保护的种类和配置变压器微机保护的种类和配置 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi universityn n这里介绍的是一中小型工厂这里介绍

24、的是一中小型工厂这里介绍的是一中小型工厂这里介绍的是一中小型工厂10kV/0.4kV10kV/0.4kV，容量为容量为容量为容量为3150kVA3150kVA的变压器微机保护装置的的变压器微机保护装置的的变压器微机保护装置的的变压器微机保护装置的设计。该装置的硬件部分以设计。该装置的硬件部分以设计。该装置的硬件部分以设计。该装置的硬件部分以ATmega128ATmega128处处处处理器为核心，主要设计了两片理器为核心，主要设计了两片理器为核心，主要设计了两片理器为核心，主要设计了两片1414位位位位A/DA/D芯片芯片芯片芯片MAX125MAX125和频率测量电路配合，进行实时交和频率测量电

25、路配合，进行实时交和频率测量电路配合，进行实时交和频率测量电路配合，进行实时交流采样的电路。软件部分主要设计了频率测流采样的电路。软件部分主要设计了频率测流采样的电路。软件部分主要设计了频率测流采样的电路。软件部分主要设计了频率测量、交流采集控制、故障处理、显示和时钟量、交流采集控制、故障处理、显示和时钟量、交流采集控制、故障处理、显示和时钟量、交流采集控制、故障处理、显示和时钟等模块程序。等模块程序。等模块程序。等模块程序。7.3.2 中小型工厂中小型工厂 10kV/0.4kV变压器微机保护变压器微机保护 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university1.保护装

26、置的硬件系统保护装置的硬件系统 图图7.4 保护装置的硬件结构框图保护装置的硬件结构框图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university 2.保护装置的软件部分保护装置的软件部分 该装置的软件调试使用编译软件该装置的软件调试使用编译软件AtmanAvr C IDE(Version 4.1)，核心是，核心是GNU C/C+Compiler AVRGCC 3.3.2。它是。它是Atmel公司的公司的AVR系列单片系列单片机应用机应用AVRGCC 编译器而开发的集成开发环境，编译器而开发的集成开发环境，工程项目采用模块化管理，可视化编程，文本编辑器工程项目采用模块化管理

27、，可视化编程，文本编辑器支持自动提示函数参数信息，函数检索和插入等功能。支持自动提示函数参数信息，函数检索和插入等功能。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university1）主程序）主程序图图7.5 主程序的主程序的流程图流程图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university2)翻页和设置程序翻页和设置程序 图图7.6 设置程序设置程序 流程图流程图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university图图7.7 菜单示意图菜单示意图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university3）

28、数据采集程序）数据采集程序 图图7.8 交流采集交流采集程序流程图程序流程图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university4）故障处理程序）故障处理程序 图图7.9 故障处故障处理理 程序流程图程序流程图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university 高压电动机在运行过程中，可能会发生高压电动机在运行过程中，可能会发生高压电动机在运行过程中，可能会发生高压电动机在运行过程中，可能会发生各种短路故障或不正常运行状态。如定子绕各种短路故障或不正常运行状态。如定子绕各种短路故障或不正常运行状态。如定子绕各种短路故障或不正常运行状态。如定

29、子绕组相间短路，单相接地故障，供电网络电压组相间短路，单相接地故障，供电网络电压组相间短路，单相接地故障，供电网络电压组相间短路，单相接地故障，供电网络电压和频率的降低而使电动机转速下降等，这些和频率的降低而使电动机转速下降等，这些和频率的降低而使电动机转速下降等，这些和频率的降低而使电动机转速下降等，这些故障或不正常运行状态，若不及时发现并加故障或不正常运行状态，若不及时发现并加故障或不正常运行状态，若不及时发现并加故障或不正常运行状态，若不及时发现并加以处理，会引起电动机严重损坏，并使供电以处理，会引起电动机严重损坏，并使供电以处理，会引起电动机严重损坏，并使供电以处理，会引起电动机严重损

30、坏，并使供电回路电压显著降低，因此，必须装设相应的回路电压显著降低，因此，必须装设相应的回路电压显著降低，因此，必须装设相应的回路电压显著降低，因此，必须装设相应的保护装置。保护装置。保护装置。保护装置。7.4 高压电动机的微机高压电动机的微机过电流保护过电流保护 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university7.4.1 10kV异步电动机微机保护异步电动机微机保护1.微机保护装置的硬件设计微机保护装置的硬件设计硬件系统的设计应该满足以下要求：硬件系统的设计应该满足以下要求：抗干扰性抗干扰性 可靠性可靠性 快速性快速性 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院Gu

31、angXi university图图7.10 保护装置的硬件系统结构图保护装置的硬件系统结构图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university2.微机保护装置的软件设计微机保护装置的软件设计设计过程中应遵循以下几个原则：设计过程中应遵循以下几个原则：采样时间应不受干扰采样时间应不受干扰采样时间应不受干扰采样时间应不受干扰.保护子程序的重要性次之，当程序进入保护子程序时，保护子程序的重要性次之，当程序进入保护子程序时，保护子程序的重要性次之，当程序进入保护子程序时，保护子程序的重要性次之，当程序进入保护子程序时，不能随意切换到其它程序。不能随意切换到其它程序。不能随

32、意切换到其它程序。不能随意切换到其它程序。各程序模块保持相对独立和封闭，有独立的输入输出，各程序模块保持相对独立和封闭，有独立的输入输出，各程序模块保持相对独立和封闭，有独立的输入输出，各程序模块保持相对独立和封闭，有独立的输入输出，只定义一个入口和出口，避免模块之间的交叉互联，只定义一个入口和出口，避免模块之间的交叉互联，只定义一个入口和出口，避免模块之间的交叉互联，只定义一个入口和出口，避免模块之间的交叉互联，信息通过全局变量或函数返回值传输。信息通过全局变量或函数返回值传输。信息通过全局变量或函数返回值传输。信息通过全局变量或函数返回值传输。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院Gua

33、ngXi university图图图图7.11 7.11 总体程序总体程序总体程序总体程序流程图流程图流程图流程图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university 图图图图7.12 7.12 采样采样采样采样程序流程图程序流程图程序流程图程序流程图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university图图图图7.13 7.13 保护程序流程保护程序流程保护程序流程保护程序流程图图图图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university图图图图7.14 7.14 写时钟写时钟写时钟写时钟程序流程图程序流程图程序流程图

34、程序流程图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university图图图图7.15 7.15 读时钟读时钟读时钟读时钟程序流程图程序流程图程序流程图程序流程图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university7.5 配电网自动化配电网自动化配电网自动化的主要功能包括如下主要内容：配电网自动化的主要功能包括如下主要内容：配电网自动化的主要功能包括如下主要内容：配电网自动化的主要功能包括如下主要内容：uu配电网调度自动化系统配电网调度自动化系统配电网调度自动化系统配电网调度自动化系统uu变电所、配电所自动化变电所、配电所自动化变电所、配电所自动化变

35、电所、配电所自动化 uu馈线自动化（馈线自动化（馈线自动化（馈线自动化（FAFA）uu自动制图（自动制图（自动制图（自动制图（AMAM）/设备管理（设备管理（设备管理（设备管理（FMFM）/地理信地理信地理信地理信息系统（息系统（息系统（息系统（GISGIS）广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university7.5.1 数据采集与监控系统数据采集与监控系统（SCADA）SCADASCADA是是是是“Supervisory Contro1 and Data Supervisory Contro1 and Data Acquisition”Acquisition”的缩写，

36、即的缩写，即的缩写，即的缩写，即“监视控制和数据监视控制和数据监视控制和数据监视控制和数据采集采集采集采集”之意。之意。之意。之意。配电网的配电网的配电网的配电网的SCADASCADA系统主要要实现系统主要要实现系统主要要实现系统主要要实现“四遥四遥四遥四遥”功能：功能：功能：功能：uu遥信完成采集配电网的各种开关设备的实时状态，通遥信完成采集配电网的各种开关设备的实时状态，通遥信完成采集配电网的各种开关设备的实时状态，通遥信完成采集配电网的各种开关设备的实时状态，通过配电网的信道送到监控计算机。过配电网的信道送到监控计算机。过配电网的信道送到监控计算机。过配电网的信道送到监控计算机。uu遥测

37、完成采集配电网的各种电量（如电流、电压、用遥测完成采集配电网的各种电量（如电流、电压、用遥测完成采集配电网的各种电量（如电流、电压、用遥测完成采集配电网的各种电量（如电流、电压、用户负荷、电度等）的实时数值通过配电网的信道送到户负荷、电度等）的实时数值通过配电网的信道送到户负荷、电度等）的实时数值通过配电网的信道送到户负荷、电度等）的实时数值通过配电网的信道送到监控计算机。监控计算机。监控计算机。监控计算机。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi universityu 遥控是由操作人员通过监控计算机发送开关开合命令，遥控是由操作人员通过监控计算机发送开关开合命令，通过配电网信

38、息传达现场，使现场的执行机构操作开通过配电网信息传达现场，使现场的执行机构操作开关的开合，达到给用户供电、停电等目的。关的开合，达到给用户供电、停电等目的。uu遥调是由操作人员通过监控计算机或高级监控程序自动遥调是由操作人员通过监控计算机或高级监控程序自动遥调是由操作人员通过监控计算机或高级监控程序自动遥调是由操作人员通过监控计算机或高级监控程序自动发送参数调节命令，通过配电网信道传达现场，使现场发送参数调节命令，通过配电网信道传达现场，使现场发送参数调节命令，通过配电网信道传达现场，使现场发送参数调节命令，通过配电网信道传达现场，使现场的调节机构对特定的参数进行调节，达到负荷大小、电的调节机

39、构对特定的参数进行调节，达到负荷大小、电的调节机构对特定的参数进行调节，达到负荷大小、电的调节机构对特定的参数进行调节，达到负荷大小、电压、功率因数调节等目的。压、功率因数调节等目的。压、功率因数调节等目的。压、功率因数调节等目的。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university7.5.2 配电网地理信息系统配电网地理信息系统（GIS）配电网地理信息系统的任务是在城乡街道地理配电网地理信息系统的任务是在城乡街道地理背景图上按一定比例绘制馈电线的接线图，图背景图上按一定比例绘制馈电线的接线图，图上可标注断路器、架空线、电线杆、电缆、配上可标注断路器、架空线、电线杆、电

40、缆、配电变压器等所有电气设备的符号、型号、规格。电变压器等所有电气设备的符号、型号、规格。它集配电网的图形、数据和计算于一体，达到它集配电网的图形、数据和计算于一体，达到对配电网科学管理的水平。对配电网科学管理的水平。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university7.5.3 配电网管理信息系统配电网管理信息系统（DMS）现代的电力企业管理信息系统的功能包括：现代的电力企业管理信息系统的功能包括：l 数据处理功能数据处理功能 l 辅助决策功能辅助决策功能辅助决策功能辅助决策功能 l 办公自动化功能办公自动化功能办公自动化功能办公自动化功能 广西大学电气工程学院广西大

41、学电气工程学院GuangXi university7.5.4 典型配电自动化系统典型配电自动化系统典型配电自动化系统主要由以下几部分构成：典型配电自动化系统主要由以下几部分构成：3.MMI子系统子系统2.子系统子系统4输入输出设备输入输出设备1.数据采集子系统数据采集子系统 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university6.计算机数据通信子系统计算机数据通信子系统7.时钟子系统时钟子系统8.网络设备网络设备9.电源子系统电源子系统5.历史服务器子系统历史服务器子系统 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university 图图7.16 典型配

42、电自动化系统图典型配电自动化系统图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university7.6 工厂变电所综合自动化工厂变电所综合自动化 变电站自动化是应用控制技术、信变电站自动化是应用控制技术、信息处理和通信技术，利用计算机软件和息处理和通信技术，利用计算机软件和硬件系统或自动装置代替人工进行各种硬件系统或自动装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。的一种自动化系统。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university7.6.1 变电所综合自动化的结构变电所综合自动化的结构变电所

43、综合自动化系统的结构模式可分为变电所综合自动化系统的结构模式可分为三种类型：三种类型：u集中式集中式u分布集中组屏分布集中组屏u分布分散式分布分散式 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university 1.集中式结构集中式结构 图图7.17 集中式结构示意图集中式结构示意图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university 2分布分散式结构分布分散式结构图图7.18 分布分散式结构示意图分布分散式结构示意图 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university 3分散式集中组屏结构分散式集中组屏结构 图图7.19 分

44、散式集中组屏结构分散式集中组屏结构 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university小 结1.1.1.1.微机保护的硬件部分主要由数据采集系统、微机保护的硬件部分主要由数据采集系统、微机保护的硬件部分主要由数据采集系统、微机保护的硬件部分主要由数据采集系统、CPUCPUCPUCPU主系主系主系主系统、开关量输入统、开关量输入统、开关量输入统、开关量输入/输出系统、及外围设备等四部分组输出系统、及外围设备等四部分组输出系统、及外围设备等四部分组输出系统、及外围设备等四部分组成。微机保护的软件系统由初始化模块、数据采集管成。微机保护的软件系统由初始化模块、数据采集管成。

45、微机保护的软件系统由初始化模块、数据采集管成。微机保护的软件系统由初始化模块、数据采集管理模块、故障检出模块、数字滤波模块、故障计算模理模块、故障检出模块、数字滤波模块、故障计算模理模块、故障检出模块、数字滤波模块、故障计算模理模块、故障检出模块、数字滤波模块、故障计算模块与自检模块等组成。块与自检模块等组成。块与自检模块等组成。块与自检模块等组成。2.2.2.2.微机保护的算法，是将离散的数字信号，经过某种运微机保护的算法，是将离散的数字信号，经过某种运微机保护的算法，是将离散的数字信号，经过某种运微机保护的算法，是将离散的数字信号，经过某种运算，求出电流、电压幅值、相位的过程。常用的保护算

46、，求出电流、电压幅值、相位的过程。常用的保护算，求出电流、电压幅值、相位的过程。常用的保护算，求出电流、电压幅值、相位的过程。常用的保护算法主要有导数式算法、全波傅立叶算法、最小二乘算法主要有导数式算法、全波傅立叶算法、最小二乘算法主要有导数式算法、全波傅立叶算法、最小二乘算法主要有导数式算法、全波傅立叶算法、最小二乘算法等。算法等。算法等。算法等。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university3.10kV3.10kV线路微机保护装置硬件系统总体分为线路微机保护装置硬件系统总体分为7 7个部分：个部分：数据滤波采样部分、数据滤波采样部分、CPUCPU主电路、开关量

47、输入输出部主电路、开关量输入输出部分、液晶显示、按键电路、通讯电路和电源电路。软分、液晶显示、按键电路、通讯电路和电源电路。软件设计包括整定测试部分和故障判断处理件设计包括整定测试部分和故障判断处理2 2个部分。个部分。4.4.中小型工厂中小型工厂10kV/0.4kV10kV/0.4kV变压器微机保护装置采用变压器微机保护装置采用ATmega128ATmega128芯片作为测控保护装置的处理器，外围电芯片作为测控保护装置的处理器，外围电路模块主要有信号调理模块、交流采集和处理模块、路模块主要有信号调理模块、交流采集和处理模块、继电器控制模块，以及液晶、时钟、通信等电路模块。继电器控制模块，以及

48、液晶、时钟、通信等电路模块。5.10kV5.10kV异步电动机微机保护装置选用异步电动机微机保护装置选用Atmega128芯片芯片为核心处理器，键盘、液晶显示模块完成人机对话。为核心处理器，键盘、液晶显示模块完成人机对话。软件系统可分为以下软件系统可分为以下7大程序模块：大程序模块：统初始化程序；统初始化程序；自检程序；自检程序；采样程序；采样程序；数据处理程序；数据处理程序；保护保护程序；程序；时钟程序；时钟程序；人机界面程序。人机界面程序。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院GuangXi university6.6.配电自动化系统（配电自动化系统（DAS）是一种可以使配电企业在）是一

49、种可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统。其内容包括配电网数据采集和监控系统。其内容包括配电网数据采集和监控（SCADA）、配电地理信息系统（）、配电地理信息系统（GIS）和配电网）和配电网管理信息系统（管理信息系统（DSM）等几部分。）等几部分。7.7.7.7.变电站自动化是应用控制技术、信息处理和通信技术，变电站自动化是应用控制技术、信息处理和通信技术，变电站自动化是应用控制技术、信息处理和通信技术，变电站自动化是应用控制技术、信息处理和通信技术，利用计算机软件和硬件系统或自动装置代替人工进行利用计算机软件和硬件系统或自动装置代替人工进行利用计算机软件和硬件系统或自动装置代替人工进行利用计算机软件和硬件系统或自动装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。其结构模式可分为集中式、分布集中组屏动化系统。其结构模式可分为集中式、分布集中组屏动化系统。其结构模式可分为集中式、分布集中组屏动化系统。其结构模式可分为集中式、分布集中组屏和分布分散式三种类型。和分布分散式三种类型。和分布分散式三种类型。和分布分散式三种类型。