变电站的毕业设计.docx

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1、摘要本次毕业设计通过对变电站自动化的概念和进展趋势，以及变电站综合自动化系统国内外现在进展的状况的论述，探讨了变电站综合自动化系统的功能，构造，保护配置。并且进一步争论了微机保护硬件的构造和特点。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(包括继电保护、掌握、测量、信号、 故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进展重组合、优化设计，对变电站全部设备的运行状况执行监视、测量、掌握和协调的一种综合性的自动化系统。它是一项提高变电站安全、牢靠稳定运行水平，降低运行维护本钱，提高经济效益，向用户供给高质量电能效劳的一项措施。随着自动化技术、通

2、信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速进展，变电站综合自动化技术得到了快速进展。目前，广泛承受的变电站综合自动化系统是通过后台监控机对变电站全部一次设备及二次设备进展监视、测量、记录、并处理各种信息，对变电站的主要设备实现远方掌握操作功能。然而，在实际使用过程中也随之消灭了一些问题，通过对各个综合自动化系统进展归纳总结，探讨分析，就目前变电站综合自动化系统在实际工作中消灭的共性问题进展综合分析。关键词：变电站综合自动化； 微机保护；硬件配置；继电保护名目摘要1第一章 变电站综合自动化系统的概述41.1 变电站综合自动化的进展过程41.1.1 国外变电站综合自动化系统的进展41.1.2 我国变电

3、站综合自动化技术的进展41.2 变电站自动化系统的根本概念及现状51.2.1 变电站自动化系统的根本概念：51.2.2 传统变电站二次系统概况及变电站综合自动化系统51.2.3 变电站综合自动化系统现状61.3 变电站综合自动化争论的内容及特点91.4 变电站实现综合自动化系统的优越性和特点101.4.1 优越性101.4.2 变电站综合自动化系统特点101.5 变电站综合自动化系统的进展前景101.6小结11其次章 变电站综合自动化系统原理分析122.1 变电站的分类及概述变电站综合自动化系统的分类122.2.1 监控子系统132.2.2 微机保护系统功能152.2.3 后备掌握和紧急掌握功

4、能152.3 变电站综合自动化的配置及硬件构造15第三章 变电站综合自动化的通信173.1 通信的相关介绍173.2 变电站综合自动化系统通信的任务173.3 数据通信的传输方式183.3.1 并行数据通信方式183.3.2 串行数据通信183.3.3 局域网络通信183.5 变电站远传信息的内容193.5.1 开关量信息 YX 193.5.2 掌握量信息 YK 203.5.3 遥测203.5.4 遥信213.5.5 遥控21参考文献22致 谢23第一章 变电站综合自动化系统的概述1.1 变电站综合自动化的进展过程微机分布式变电站综合自动化系统在我国已有近十几年的历史，随着时间的证明，它越来越

5、受到电力系统的认可和欢送，具有极强的生命力，我们平煤集团也在不断引进。变电站综合自动化是将变电站的二次设备包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对变电站的设备自动监视、测量、自动掌握和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。1.1.1 国外变电站综合自动化系统的进展70 年月末 80 年月初，国外开头了对于ISA 技术的争论，这是由于电网规模不断扩大，要求电网及变电站的掌握和保护系统必需运行安全、牢靠、经济。因此，各级调度中心需要更多的信息，以便准时把握电网及变电站的运行状况。同时，承

6、受无人值班治理模式，进展远方掌握，削减人为误操作的可能性，提高运行牢靠性，降低变电站的造价和运行维护费用。随着微处理器技术、计算机网络技术、数字通信技术的进展，人们可以利用现代先进的技术和设备来组成一个自动化的掌握和保护系统，转变传统二次设备模式，做到设备简化，信息共享，削减变电站的造价和运行维护费用。世界兴旺国家领先研制出成熟系统，并推广应用，大大提高了变电站治理的自动化水平，实现电力系统的安全、牢靠、经济运行。目前，日本日立、三菱、东芝公司， 德国西门子公司SIEMENS、AEG 公司，瑞士ABB 公司，美国通用电气公司GE、西屋电气公司Westing house，法国阿尔斯通公司ALST

7、HOM，瑞士 Landis&Gyr 公司等国际著名大型电气设备制造公司都开发和生产了变电站综合自动化系统或称保护与掌握一体扮装置，并取得了较为 成熟的运行阅历.1.1.2 我国变电站综合自动化技术的进展我国变电站自动化系统的进展阶段：变电站内二次设备传统按功能可分为五类：继电保护，自动装置, 故障录波，当地监控和远动。五大类产品的不断进展及其功能相互渗透，推动了变电站自动化系统的进展，产生了多种多样的系统模式，按系统模式消灭的时间挨次可将变电站自动化系统的进展分为三个阶段：第一阶段：面对功能设计的集中式RTU 加常规继电保护模式80 年月是以 RTU 为根底的远动装置及当地监控为代表。该类系统

8、是在常规的继电保护及二次接线根底上增设RTU 装置，功能主要为完成与远方调度主站通信实现“四遥”(遥测，遥信，遥调，遥控)， 继电保护及自动装置与系统联结承受硬接点状态接入。此类系统特点是功能简洁，整体性能指标较 低，系统联结简单，不便于运行治理与维护，为自动化系统的初级阶段。其次阶段：面对功能设计的分布式测控装置加微机保护模式90 年月初期，微机保护及按功能设计的分布测控装置得以广泛应用，保护与测控装置相对独立，通过通信治理单元能够将各自信息送到当地监控计算机或调度主站。此类系统的消灭是由于当时国内电力系统保护和远动分属于不同部门和专业，另外对继电保护与测控装置在技术上如何融和没有达成全都的

9、生疏，故相当一局部尤其是 110KV 及以下电压等级自动化系统承受此类模式。该模式没有做到面对对象设计，信息共享程度不高，另外系统的二次电缆互联较多，扩展性不好，不利于运行治理和维护。第三阶段：面对间隔和对象(object-oriented)的分层分布式构造模式90 年月中期，随着计算机技术、网络和通信技术的飞速进展，行业内对计算机保护与测控技术不断争论和探讨达成了全都的生疏，承受面对设备或间隔为对象设计的保护及测控单元，承受分层分布 式的系统构造，形成了真正意义上的分层分布式自动化系统。该系统特点是针对 110KV 以下电压等级的设备或间隔承受保护测控一体化设计的装置，针对 110KV 及以

10、上电压等级的设备或间隔承受继电保护装置与测控装置分别独立设计但共同组屏的原则，故障录波功能下放至各间隔或设备的继电 保护装置中去，承受先进的网络通信技术，系统配置敏捷，扩展便利，格外便利运行治理和维护。1.2 变电站自动化系统的根本概念及现状1.2.1 变电站自动化系统的根本概念：变电站综合自动化技术是随着现代科学技术进步而进展起来的一门型穿插学科。它利用先进的计算机技术、掌握技术、信息处理技术、网络通信技术，对变电站内的继电保护、掌握、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等二次设备的功能进展优化重组，通过其内部通信网络相互交换信息，共享数据，实现对变电站内电气设备及线路等运行状况的监视、

11、测量、掌握及保护。变电站综合自动化系统是以组成全站的各掌握单元微机化为根底，加上相互之间的通信联络， 构成的全站二次掌握整体自动化系统。它转变了变电站传统的二次系统模式，实现了信息共享，可 以简化二次系统，削减电缆，节约占地面积，降低造价，是提高变电站安全稳定运行水平、降低运 行维护本钱、提高经济效益、向用户供给高质量电能的一项重要技术措施。1.2.2 传统变电站二次系统概况及变电站综合自动化系统传统变电站二次系统的设备是按功能分别组织和设置的，主要包括继电保护、自动装置、测量仪表、 掌握系统和信号系统以及远动装置等，相应的有中心信号屏、掌握屏、保护屏、录波屏等。这些二 次设备不仅功能不同，实

12、现的原理和技术也不同，它们之间互不兼容，彼此独立且自成体系。因此， 逐步形成了自动、远动和保护等不同的专业和相应的技术部门。这种传统的变电站主要有以下缺点：（1） 电能质量难以掌握。只有准时把握系统的运行工况，才能实行快速、有效的掌握和调整措施， 消退不利因素，保证电力系统优质、安全、经济的运行。但常规变电站的远动功能不够完善，供给 给调度中心的信息量少、精度差，而且变电站内自动掌握和调整手段不全，远方集中掌握、操作的 手段较少，不能远方修改保护及自动装置的定值和检查其工作状态可控性不高，难以满足电网实 时监测和掌握的要求，不利于电网的优质、安全、稳定运行。(2) 安全性、牢靠性不高。传统的变

13、电站二次系统中的继电保护、自动装置和远动装置等大多为晶体管或小规模集成电路形式，构造及接线简单，二次设备主要依靠电缆，主要通过模拟信号来交换 信息，信息量小，牢靠性不高。而且这种二次系统是一个被动系统，没有自检和自诊断的力量，不 能准时觉察自身的故障，因此需定期进展测试和校验，增加了工作量，假设两次校验之间消灭了故障而没有觉察，则系统不能安全牢靠地工作，例如可能会造保护拒动或误动等。(3) 监控以人为主。传统的变电站二次系统中，主要由人来处理信息，人处于核心位置，但人在处理大量信息时的准确性和牢靠性不高，尤其是传统的变电站二次系统供给应人的关于事故发生状况 的具体信息不全面，往往要靠人的阅历来

14、推断，这不利于正确处理事故。(4) 电缆用量多，调试和维护工作量大。传统变电站的掌握，保护、测量等都是由电缆连接的，功能受到限制，扩展困难，标准也很难统一。每个一次设备都与全部这些二次设备有关，因而每个一 次设备的电流互感器的二次侧，都需要分别引到这些屏卜，断路器的跳、合闸回路也需要连到保护 屏、掌握屏、远动屏及其他自动装置屏上，因此变电站内的电缆错综简单。这既增加了投资，又要 花费大量的人力去从事众多装置之间的连接设计、配线、安装、调试、维护等工作。(5) 二次设备冗余配置多，占地面积大。传统变电站的二次没备冗余配置多，体积大，笨重，因此主控室、继电保护室等占地面积大。综合自动化变电站不同于

15、传统的变电站， 是以高科技的现代化技术为根底， 通过有效的 设计，结合当地的环境而制成的机电一体化式的变电站，它有自身的特点：（1） 承受技术与当时比较前沿的科技相结合，应用技术，使得变电站摆脱了传 统变压器的弊端，安全性和牢靠性更高。例如，承受技术的综合自动化变电站，一次断路器设备呈现出无油化，无污染。二次掌握元件也表现出了集成的模块化，使得变电站工作更 加准确，削减了设备修理工作。（2） 设备调度便利、快捷现代化的自动化变电站在调整电压负荷、报表传送等方面 具有比较强的优势，指令操作简洁，并且误操作的次数大大降低，使得变电站的设备工作起 来更加的放心。而且，相互连接的各个测控单元既独立，也

16、保持相比照较高的集成性，相互 之间可以通过模块化进展信息共享，实现数据和信息的传递，有利于结合当地的环境，变换 主体值班室的构造和值守的方式等。（3） 本钱低综合自动化变电站所占地面积比较少，空间利用率高，摆脱传统的土地 建设投资大的劣势，充分发挥了其自动化的突出特点，降低了整个变电站的生产投入本钱， 使得变电站更加趋于低廉、高效。1.2.3 变电站综合自动化系统现状变电站综合自动化系统利用先进的计算机技术、掌握技术、通信技术和信号处理技术，对微机 化的变电站的二次没备进展功能的组合和优化设计，以实现对变电站内电气设备及线路的自动监视、测量、掌握、保护以及与调度通信等综合性的自动化功能。它是由

17、多台微型计算机和大规模集成电 路组成的自动化系统，在二次系统具体装置和功能实现上，微机化的二次设备代替和简化了非计算 机设备，在信号传递上，数字化信号传递代替了电压、电流等模拟信号传递，数字化的处理和规律 运算代替了模拟运算和继电器规律。综合自动化系统集测量、监视、掌握、保护于一体，承受信息 共享代替硬件重复配置，可以全面替代常规的二次设备，具有功能综合化、构造分层分布化、测量 显示数字化、操作显示屏幕化、通信手段多元化、运行治理智能化等特征。与传统变电站二次系统 相比，它数据采集更准确、信号传递更便利、处理方式更敏捷、运行维护更牢靠、扩展更简洁。1 技术标准问题目前变电站综合自动化系统的设计

18、还没有统一标准，因此标准问题其中包括技术标准、自动化系统模式、治理标准等问题是当前迫切需要解决的问题。（1） 生产厂家的问题目前在变电站综合自动化系统选型当中存在着如所选系统功能不够全面，产品质量不过关，系统性能指标达不到要求等状况，主要有以下问题：由于变电站综合自动化设备的生产厂家过分重视经济利益，用户又过分追求技术含量，而不重视产 品的性能及有用性，因而一批技术含量虽较高，但产品并不过关，甚至构造、牢靠性很差的所谓高技术产品不断被使用。厂家只要有人买就生产，改进的乐观性不高，甚至有些产品生产过程中缺乏起码的质量保证措施，有些外购部件更是缺乏治理，因而导致局部投产的变电站问题较多；有些厂家就

19、某产品只搞技术鉴定，没搞产品鉴定；另外，生产厂家对变电站综合自动化系统的功能、作用、构造及各项技术性能指标宣传和介绍不够， 导致电力企业内部专业人员对系统生疏不透彻，造成设计漏洞较多。（2） 不同产品的接口问题接口是综合自动化系统中格外重要而又长期以来未得到妥当解决的问题之一，包括RTU、保护、小电流接地装置、故障录波、无功装置等与通信掌握器、通信掌握器与主站、通信掌握器与模拟盘等设备之间的通信。这些不同厂家的产品要在数据接口方面沟通，需花费软件人员很大精力去协调数据格式、通信规约等问题。当不同厂家的产品、种类很多时，问题会很严峻。假设全部厂家的自动化产品的数据接口遵循统一的、开放的数据接口标

20、准，则上述问题可得到圆满解决，用户可以依据各种产品的特点进展选择，以满足自身的使用要求。3 抗干扰问题关于变电站综合自动化系统的抗干扰问题，亦即所谓的电磁兼容问题，是一个格外重要然而却常常 被无视的方面。传统上的变电站综合自动化设备出厂时抗干扰试验手段相当原始，仅仅做一些开关、电焊机、风扇、手提 等定性试验，到现场后往往也只加上开合断路器的试验，始终没有一个定 量的指标，这是一个极大的隐患。变电站综合自动化系统的抗干扰措施是保证综合自动化系统牢靠和稳定运行的根底，选择时应留意， 合格的自动化产品，除满足一般检验工程外，主要还应通过凹凸温试验、耐湿热试验、雷电冲击电 压试验、动模试验，而且还要重

21、点通过四项电磁兼容试验，分别是：1 MHz 脉冲干扰试验、静电放电干扰试验、辐射电磁场干扰试验、快速瞬变干扰试验。4传输规约和传输网络的选择问题变电站和调度中心之间的传输规约。目前国内各个地方状况不统一，变电站和调度中心之间的信息传输承受各种形式的规约，如部颁CDT、SC-1801、DNP3.0 等。1995 年 IEC 为了在兼容的设备之间到达互换的目的，公布了IEC 60870-5-101 传输规约，为了使我国尽快承受远动传输的国际标准，1997 年原电力部公布了国际 101 规约的国内版本DL/T 634-1997， 并在 1998 年的桂林会议上进展了公布。该规约为调度端和站端之间的信

22、息传输制定了标准，今后站端变电站综合自动化设备与远方调度传输协议应承受101 规约。站内局域网的通信规约。目前很多生产厂家各自为政，造成不同厂家设备通信连接的困难和以后维护的隐患。1997 年 IEC 公布了 IEC 60870-5-103 规约，国家经贸委在 1999 年公布了国际 103 规约的国内版本DL/T 667-1999，并在 2023 年的南昌会议上进展了公布，103 规约为继电保护和间隔层IED设备与变电站层设备间 的数据通信传输规定了标准，今后变电站综合自动化系统站内协议要求承受103 规约。电力系统的电能计量传输规约。对于电能计量采集传输系统，IEC 在 1996 年公布的

23、IEC 60870-5-102 标准，即我国电力行业标准DL/T 719-2023，是我们在实施变电站电能计量系统时需要遵守的。上述的三个标准即常说的 101、102、103 协议，运用于三层参考模型EPA即物理层、链路层、应用层构造之上，是相当一段时间里指导变电站综合自动化技术进展的三个重要标准。这些国际标 准是依据非平衡式和平衡式传输远动信息的需要制定的，完全能满足电力系统中各种网络拓扑构造， 将得到广泛应用。IECTC57 马上制定无缝远动通信体系构造，具有应用开放和网络开放统一的传输协议 IEC 61850。该协议将是变电站(RTU 或者变电站综合自动化系统)到掌握中心的唯一通信协议，

24、也是变电站综合自动化系统，甚至掌握中心的唯一的通信协议。目前各个公司使用的标准尚不统一，系统互联和互操作性差，因此，在变电站综合自动化系统建设和设备选型上应考虑传输规约问题，即在变电站和掌握中心之间应使用 101 规约，在变电站内部应使用 103 规约，电能量计量计费系统应使用102 规约。的国际标准IEC 61850 公布之后，变电站综合自动化系统从过程层到掌握中心将使用统一的通信协议。5 开放性问题变电站综合自动化系统应能实现不同厂家生产的设备的互操作性(互换性)；系统应能包涵变电站自 动化技术的进展要求；还必需考虑和支持变电站运行功能的要求。而现有的变电站综合自动化系 统却不能满足这样的

25、要求，各厂家的设备之间接口困难，甚至不能连接，从而造成各厂家各自为政， 重复开发，铺张了大量的财力物力。另外，各种屏体及设备的组织方式不尽一样，给维护和治理带来很多问题。 在我们现有的综合自动化设备中，厂家数量较多,各厂不同系列的产品造成产品型号简单，备品备件难以实现，设备运行率低的问题。2. 组织模式选择的问题变电站综合自动化系统实现的方案随着变电站的规模、简单性、变电站在电力系统的重要地位、所要求的牢靠性以及变电层和过程层总线的数据流率的不同而变化。假设一个变电站综合自动化系统模式选择适宜的话，不仅可以节约投资、节约材料，而且由于系统功能全、质量高、其牢靠性高、可信度大，更便于运行操作。因

26、此，把好变电站综合自动化系统的选择关，意义格外重大。目前应用较广泛的变电站综合自动化系统的构造形式主要有集中式、分散与集中相结合和全分散式三种类型。现将三种构造形式的特点简述如下。集中式：集中式构造的变电站综合自动化系统是指承受不同档次的计算机，扩展其外围接口电路， 集中采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进展计算与处理，分别完成微机掌握、微机保护和一些自动掌握等功能。这种系统构造紧凑、体积小、可削减占地面积、造价低，适用于对35 kV 或规模较小的变电站，但运行牢靠性较差，组态不敏捷。分散与集中相结合：分散与集中相结合的变电站综合自动化系统是将配电线路的保护和测控单元分散安装在开关

27、柜内，而高压线路和主变压器保护装置等承受集中组屏的系统构造。此构造形式较常用，它有如下特点： 635 kV 馈线保护承受分散式构造，就地安装，可节约掌握电缆，通过现场总线与保护治理机交换信息。高压线路保护和变压器保护承受集中组屏构造，保护屏安装在掌握室或保护室中，同样通过现场总线与保护治理机通信，使这些重要的保护装置处于比较好的工作环境，对牢靠性较为有利。其他自动装置中，如备用电源自投掌握装置和电压、无功综合掌握装置承受集中组屏构造，安装于掌握室或保护室中。全分散式：全分散式的变电站综合自动化系统是以一次主设备如开关、变压器、母线等为安装单位， 将掌握、I/O、闭锁、保护等单元分散，就地安装在

28、一次主设备屏柜上。站控单元通过串行口与各一次设备相连，并与治理机和远方调度中心通信。它有如下特点：简化了变电站二次局部的配置，大大缩小了掌握室的面积。削减了施工和设备安装工程量。由于安装在开关柜的保护和测控单元在开关柜出厂前已由厂家安装和调试完毕，再加上铺设电缆的数量大大削减，因此现场施工、安装和调试的工期随之缩短。简化了变电站二次设备之间的互连线，节约了大量连接电缆。全分散式构造牢靠性高，组态敏捷，检修便利，且抗干扰力量强，牢靠性高。上述三种变电站综合自动化系统的推出，虽有时间先后，但并不存在前后替代的状况，变电站构造 形式的选择应依据各种系统特点和变电站的实际状况，予以选配。如以 RTU

29、为根底的变电站综合自动化系统可用于已建变电站的自动化改造，而分散式变电站综合自动化系统，更适用于建变电站。 3、变电站综合自动化承受自动掌握和计算机技术实现变电站二次系统的局部或全部功能。为到达这一目的，满足电网运行对变电站的要求，变电站综合自动化系统体系由“数据采集和掌握”、 “继电保护”、“直流电源系统”三大块构成变电站自动化根底。“通信掌握治理是桥梁，联系变 电站内部各局部之间、变电站与调度掌握中心之间使其相互交换数据。“变电站主计算机系统”对整 个综合自动化系统进展协调、治理和掌握，并向运行人员供给变电站运行的各种数据、接线图、表 格等画面，使运行人员可远方掌握断路器分、合操作，还供给

30、运行和维护人员对自动化系统进展监 控和干预的手段。“变电站主计算机系统”代替了很多过去由运行人员完成的简洁、重复和繁琐的工 作，如收集、处理、记录、统计变电站运行数据和变电站运行过程中所发生的保护动作、断路器分、合闸等重要大事，还可按运行人员的操作命令或预先设定执行各种简单的工作。“通信掌握治理 连接系统各局部，负责数据和命令的传递，并对这一过程进展协调、治理和掌握。与变电站传统电磁式二次系统相比，在体系构造上，变电站综合自动化系统增加了“变电站主计算 机系统”和“通信掌握治理”两局部；在二次系统具体装置和功能实现上，计算机化的二次设备代 替和简化了非计算机设备，数字化的处理和规律运算代替了模

31、拟运算和继电器规律；在信号传递上， 数字化信号传递代替了电压、电流模拟信号传递。数字化使变电站自动化系统与传统变电站二次系 统相比，数据采集更准确、传递更便利、处理更敏捷、运行维护更牢靠、扩展更简洁。4、变电站综合自动化系统构造体系较为典型的是：(1) 在低压无人值班变电站里，取消变电站主计算机系统或者简化变电站主计算机系统。(2) 在实际的系统中，更为常见的是将局部变电站自动化设备，如微机保护、RTU 与变电站二次系统中电磁式设备(如模拟式指针仪表、中心信号系统)揉和在一起，组成一个系统运行。这样，即提高 了变电站二次系统的自动化水平，改进了常规系统的性能，又需投入更多的物力和财力。1.3

32、变电站综合自动化争论的内容及特点变电站综合自动化是一项提高变电站安全、稳定和牢靠运行水平，降低运行、维护本钱，提高经济效益和向用户供给高质量电能的一项技术措施。变电站综合自动化的进展，为电网综合自动化的进展奠定了根底。变电站综合自动化最主要的特征表现在以下几个方面：一功能综合化。变电站综合自动化技术是在计算机技术、数据通信技术、软件模块化根底上 进展起来的。它集保护、测量、监控功能于一体，替代了常规变电站的保护、仪表、中心信号系统、RTU 等二次设备。二构造微机化。综合自动化系统内主要部件是微机化分布式构造，网络总线连接，将微机保护、数据采集、监视掌握等环节的中心处理器(CPU)同时并行运行。

33、三操作监视屏幕化。常规方式下的指针表计读数被屏幕数据取代。对变电站设备运行的监视、操作、掌握都可以在计算机屏幕上进展。四运行治理智能化。智能化不仅表现在常规的自动化功能上，如自动报警、自动报表、电压无功自动调整、小电流接地自动选线、事故推断与处理等方面，还表现在能够在线自诊断，并能将自诊断结果向远方传送。也就是说，常规二次系统只能监测一次设备，而本身的故障必需靠维护人员去检查觉察，综合自动化系统不仅能检测一次设备，还每时每刻检测自己是否有故障，充分表达出其智能性。1.4 变电站实现综合自动化系统的优越性和特点1.4.1 优越性（1） ：提高供电质量，提高电压合格率（2） ：提高变电站的安全，牢

34、靠运行水平。（3） ：削减维护工作时间，削减值班人员的劳动强度，并到达减员增效（4） ：缩小变电站占地面积，削减总投资。5：提高电力系统的运行治理水平1.4.2 变电站综合自动化系统特点1、系统分网络层和间隔层、监控层:间隔层按站内一次设备分布式配置，一个一次单元对应一个保护监控装置。它承受一个元件一个间隔对应一个装置的分布式设计，可直接安装在开关柜上，各间隔功能独立，各装置之间仅通过网络联结，网络组态敏捷，使整个系统的牢靠性得到很大提高，任一装置故障仅影响到相对应的元件。网络层承受安全牢靠的现场掌握总线-RS485/工业以太网技术作为站内通讯层，各装置的信息在通 讯层共享，取消了大量的掌握电

35、缆，简化二次接线，减轻CT、PT 负荷，削减施工难度及维护工作量，节约了大量的人力物力资源，从而大大降低了综合本钱。2、硬件设计模块化、标准化间隔层的保护监控装置承受先进的的 32 位高性能嵌入式处理器作为主 CPU，在软件上保护模块与其他模块完全分开、分时完成测量功能，通讯CPU 完成人机对话及通讯功能，“四合一”装置中保护局部功能独立，而且保护功能不依靠通讯网，网络瘫痪与否不影响保护的正常运行。各装置硬件上一样，装设相应软件构成不同保护监控功能，削减了备品备件的数目和种类，且便利现场维护。 3、装置承受全密封设计，加上多种抗干扰措施，使抗震力量、抗电磁干扰力量大大加强。4、开放式系统设计,

36、承受国内、国际公认的标准通信电缆规约和接口方式，可以和国内外厂家设备 进展互连和通信。系统扩展便利，可依据变电站建设需要随便配置。全汉化WindowsXP 系统软件， 用户可依要求对画面进展修改和制表等。数据存储承受流行通用型数据库。5、性能牢靠，维护便利高牢靠性易操作性易扩展性易维护性1.5 变电站综合自动化系统的进展前景随着国民经济的飞速进展，电力工业作为很重要的国家战略企业，格外重视电力系统综合自动化技 术的进展，实现变电站综合自动化，这是电力工业进展的趋势。对电力技术的进展来说，具有重要 的意义，也是电力工业进展的显著标志。虽然变电站综合自动化技术在80 年月后才被开发应用。但由于在技

37、术性能上的潜在力量，必将被广泛的应用于祖国各个城网和农网中。应用前景格外的巨大。1.6 小结本章先是介绍了什么是电力系统综合自动化，以及变电站综合自动化系统的争论内容和进展过程。下来介绍了国内外变电站综合自动化的优越性和巨大的前景应用。其次章 变电站综合自动化系统原理分析2.1 变电站的分类及概述变电站综合自动化系统的分类变电站的分类有如下几种：依据变电站在电力系统中的地位和作用可划分(1) 系统枢纽变电站。 枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，它的电压是系统最高输电电压，目前电压等级有 220kv、330kV(仅西北电网)和 500kv，枢纽变电站连成环网，全站停电后，将引起系统解列，甚至整个系

38、统瘫痪，因此对枢纽变电站的牢靠性要求较高。 枢纽变电站主变压器容量大， 供电范围广。(2) 地区一次变电站。 地区一次变电站位于地区网络的枢纽点，是与输电主网相连的地区受电端变电站，任务是直接从主网受电，向本供电区域供电。全站停电后，可引起地区电网瓦解，影响整个区域供电。电压等级一般承受220kv 或 330kv。 地区一次变电站主变压器容量较大，出线回路数较多，对供电的牢靠性要求也比较高。(3) 地区二次变电站。地区二次变电站由地区一次变电站受电，直接向本地区负荷供电，供电范围小，主变压器容量与台数依据电力负荷而定。全站停电后，只有本地区中断供电。(4) 终端变电站。终端变电站在输电线路终端

39、，接近负荷点，经降压后直接向用户供电，全站停电后，只是终端用户停电。2. 依据变电站安装位置划分(1) 室外变电站。 室外变电站除掌握、直流电源等设备放在室内外，变压器、断路器、隔离开关等主要设备均布置在室外。这种变电站建筑面积小，建设费用低，电压较高的变电站一般承受室外布置。(2) 室内变电站。 室内变电站的主要设备均放在室内，削减了总占地面积，但建筑费用较高，适宜市区居民密集地区，或位于海岸、盐湖、化工厂及其他空气污秽等级较高的地区。(3) 地下变电站。在人口和工业高度集中的大城市，由于城市用电量大，建筑物密集，将变电站 设置在城市大建筑物、道路、公园的地下，可以削减占地，尤其随着城市电网

40、改造的进展，位于城区的变电站乃至大型枢纽变电站将更多的实行地下变电站。这种变电站多数为无人值班变电站。 (4)箱式变电站。箱式变电站又称预装式变电站，是将变压器、高压开关、低压电器设备及其相互的连接和关心设备紧凑组合，按主接线和元器件不同，以肯定方式集中布置在一个或几个密闭的箱壳内。箱式变电站是由工厂设计和制造的，构造紧凑、占地少、牢靠性高、安装便利，现在广泛应用于居民小区和公园等场所。 箱式变电站一般容量不大，电压等级一般为 3kv35kv，随着电网的进展和要求的提高，电压范围不断扩大，现已经制造出了 132kv 的箱式变电站。 箱式变电站依据装设位置的不同又可分为户外和户内两种类型。 (5

41、)移动变电站。 将变电设备安装在车辆上，以供临时或短期用电场所的需要。3. 依据值班方式划分(1) 有人值班变电站。大容量、重要的变电站大都承受有人值班变电站。(2) 无人值班变电站。无人值班变电站的测量监视与掌握操作都由调度中心进展遥测遥控，变电站内不设值班人员。4. 依据变压器的使用功能划分(1) 升压变电站。 升压变电站是把低电压变为高电压的变电站，例如在发电厂需要将发电机出口电压上升至系统电压，就是升压变电站。(2) 降压变电站。 与升压变电站相反，是把高电压变为低电压的变电站，在电力系统中，大多数的变电站是降压变电站。 40 万千瓦是功率，不是电压，它可以是 10KV.110KV.2

42、20KV.330KV.550KV等2.2 变电站综合自动化实现的功能变电站综合自动化功能由电网安全稳定运行和变电站建设、运行维护的综合经济效益要求所打算。变电站在电网中的地位和作用不同，变电站自动化系统有不同的功能。变电站综合自动化系统的治理计算机通过通信电缆与安装在现场的全部微机保护与监控单元进展信息交换。治理计算机可以向下发送遥控操作命令与有关参数修改，随时承受微机保护与监控单元传上来的遥测、遥信与事故信息。治理计算机就可通过对信息的处理，进展存盘保存，通过记录打印与画面显示，还可以对系统的运行状况进展分析，通过遥信可以随时觉察与处理事故，削减事故停电时间，通过遥控可以合理调配负荷，实现优

43、化运行，从而为实现现代化治理供给了必需的条件。2.2.1 监控子系统监控子系统应取代常规的测量系统，取代指针式仪表；转变常规的操作机构和模拟盘，取代常规的告警、报警、中心信号、光字牌等；取代常规的远动装置等等。监控子系统功能有：1 数据采集数据采集有两种。一种是变电站原始数据采集。原始数据直接来自一次设备，如： 电压互感器、电流互感器的电压和电流信号、变压器温度以及断路器关心触点、一次设备状态信号。 变电站的原始数据包括模拟量和开关量。另一种是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、保护动作信号等。变电站的数据包括模拟量、开关量和电能 量。(1)模拟量的采

44、集。各段母线电压、母联及分段断路器的电流、线路及馈线电压、 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，电容器和并联电抗器电流、直流系统 电压、站用电电压、电流、无功功率以及频率、相位、功率因数等。另外，还有少数非电量，如变 压器温度保护、气体保护等。模拟量的采集有沟通和直流两种形式。沟通采样是将电压、电流信号 不经过变送器，直接接人数据采集单元。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，再接人数据采集单元。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。断路器、隔离开关

45、和接地开关的状态，有载调压变压器分接头的位置，同期检测状态、继电保护动作信号、 运行告警信号等，这些信号都以开关量的形式，通过光隔离电路输入至计算机。(3)电能计量。电能计量指对电能(包括有功和无功电能)的采集，并能实现分时累加、电能平衡等功能。数据采集 及处理是变电站综合自动化得以执行其他功能的根底。2.数据库的建立与维护监控子系统建立实时数据库，存储并不断更来自IO 单元及通信接口的全部实时数据；建立历史数据库，存储并定期更需要保存的历史数据和运行报表数据。 3挨次大事记录及事故追忆挨次大事记录包括：断路器跳合闸记录，保护及自动装置的动 作挨次记录，断路 器、隔离开关、接地开关、变压器分接

46、头等操作挨次记录，模拟输入信号超出正常范围等。事故追忆功能。事故追忆范围为事故前1min 到事故后 2min 的全部相关模拟量值，采样周期与实时系统采样同期全都。 4故障记录、录波和测距功能变电站的故障录波和测距承受两种方法，一是由微机保护装置兼作 故障记录和测距，再将记录和测距的结果送监控系统存储及打印输出或直接送调度主站；另一种方 法是承受专用的微机故障录波器，并且故障录波器应具有串行通信功能，可以与监控系统通信。对35kv 及以下的配电线路，很少设置特地的故障录波器，为了分析故障的便利，可设置简洁故障记录功能。对于大量中、低压变电站，没有配置特地的故障录波装置。而对10kv 出线数量大、

47、故障率高的，在监控系统中设置了故障记录功能，这对正确推断保护的动作状况及正确分析和处理事故是非 常必要的。5. 操作掌握功能。无论是无人还是少人值班的变电站，运行人员都可通过CRT 屏幕对断路器、允许远方电动操作的隔离开关和接地开关进展分、合操作；对变压器及站用变压器分接头位置进展调整掌握；对补偿装置进展投、切掌握，同时，要能承受遥控操作命令，进展远方操作；为了防止计算机系统故障时无法操作被控设备，在设计时，应保存人工直接跳、合闸方式。操作掌握有手动和自动掌握两种掌握方式。手动掌握包括调度通信中心掌握、站内主掌握室掌握和就地掌握，并具备调度通信中心站内主控室、站内主掌握室就地手动的掌握切换功能；自动掌握包括挨次掌握和调整掌握。6.安全监视功能。监控系统在运行过程中，对采集的电流、电压、主变压器温度、频率等量要不断进展越限监视，如觉察越限，马上发出告警信号，同时记录和显示越限时间和越限值，另外还要监视保护装置是否失电，自控装置是否正常等。7. 人机联系功能(1)CRT 显示器、鼠标和键盘是人机联系桥梁。变电站承受微机监控系统后， 无论是有人值班还是无人值班，最大的特点之一是操作人员或调度员只要面对CRT 显示器的屏幕， 通过操