第一篇：國內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化裝置的發(fā)展?fàn)顩r

變電站綜合自動(dòng)化及其發(fā)展

引言 隨著供用電技術(shù)的發(fā)展, 我國城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)技術(shù)改造正在逐步全面展開。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信息檢測(cè)與信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用日趨成熟, 在最近幾年設(shè)計(jì)和投運(yùn)的變電站中, 已逐步采用了微機(jī)繼電保護(hù)、微機(jī)故障錄波、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)和就地微機(jī)監(jiān)測(cè)等裝置, 使我國變電站的自動(dòng)化水平有了很大提高。但由于專業(yè)分工的制約, 開發(fā)裝置時(shí)缺乏統(tǒng)一的設(shè)計(jì)和整體綜合考慮。雖然每個(gè)單臺(tái)裝置在性能上比原有設(shè)備有很大的提高, 但從整體上看, 所帶來的綜合效果并不明顯。由于各型微機(jī)裝置在技術(shù)上和功能上仍保持相對(duì)獨(dú)立, 導(dǎo)致功能重復(fù)出現(xiàn), 設(shè)備重復(fù)配置問題比較嚴(yán)重, 并造成了二次接線復(fù)雜化, 投資量增加。針對(duì)微機(jī)技術(shù)在我國變電站中應(yīng)用和自動(dòng) 化裝置的投入所存在的未能充分發(fā)揮效益等問題, 本文對(duì)微機(jī)自動(dòng)化裝置和變電站一次系統(tǒng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì), 使變電站具有一套能完成多種功能, 信息共享, 減少設(shè)備重復(fù)設(shè)置, 節(jié)省投資的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

一、國內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展?fàn)顩r

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用微機(jī)技術(shù), 將變電站的控制、測(cè)量、信號(hào)傳輸處理、繼電保護(hù)、故障錄波、遠(yuǎn)動(dòng)等功能溶為一體的多機(jī)共享系統(tǒng)。由此可見, 它能夠減少硬件, 提高設(shè)備的利用率, 簡化二次接線, 使變電站主控室面積和成本降低, 大量節(jié)省投資, 克服以往計(jì)算機(jī)技術(shù)在變電站單一功能的缺點(diǎn)和不足。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)所能完成的主要功能包括: 數(shù)據(jù)采集、繼電保護(hù)、參數(shù)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行控制、信息遠(yuǎn)傳、事件記錄、事故報(bào)警、故障錄波測(cè)距、自動(dòng)電壓無功控制、自動(dòng)低周減載及系統(tǒng)自檢等。一些發(fā)達(dá)國家早在70 年代末就開始了變電站綜合自動(dòng)化的研究工作, 至今已取得了重大進(jìn)展。目前以西門子公司為代表的最先進(jìn)的完全分散式控制系統(tǒng), 適用于35～500 kV 的各級(jí)變電站, 其特征是以“單元”為基本部件, 各“單元”分散布置在各電壓等級(jí)的一次開關(guān)場(chǎng)附近, 每個(gè)“單元”將數(shù)據(jù)采集、繼電保護(hù)、參數(shù)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行控制、故障記錄和錄波等多功能集于一體, 利用串行口通過電纜或光纜發(fā)送到變電站的中心計(jì)算機(jī)(有的變電站已無主控室), 同時(shí)各單元接收中心計(jì)算機(jī)發(fā)來的控制命令并執(zhí)行。本系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是擴(kuò)充方便, 傳輸數(shù)據(jù)抗電磁場(chǎng)干擾能力強(qiáng), 利用遠(yuǎn)動(dòng)接口可實(shí)現(xiàn)無人值守。該系統(tǒng)的出現(xiàn)將完全改變常規(guī)變電站的設(shè)備布置方式和運(yùn)行方式, 使變電站的二次接線概念徹底改觀, 是對(duì)變電站的一次徹底革命。我國關(guān)于變電站綜合自動(dòng)化的研究起步于80 年代后期, 但發(fā)展很迅速。目前全國有近500 多座綜合自動(dòng)化變電站已投運(yùn)或即將投運(yùn), 但有的結(jié)構(gòu)還基本上是集中式, 也沒有使用光纖傳輸數(shù)據(jù)以防止變電站的

強(qiáng)電磁干擾, 同時(shí)缺乏故障錄波和測(cè)距功能, 因而必須采用單獨(dú)的故障錄波裝置來解決這一問題。而微機(jī)繼電保護(hù)也是和其他部分分開的獨(dú)立系統(tǒng), 只是在保護(hù)裝置和綜合系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集裝置間用串行口通訊方式進(jìn)行信息交換。近幾年, 分層、分布式的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)有的已開發(fā)并在試運(yùn)行。

二、幾種變電站綜合自動(dòng)化的方案比較

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是根據(jù)主變壓器電壓等級(jí)和容量、運(yùn)行值班方式、變電站的重要程度以及投資的大小, 在結(jié)構(gòu)上可以有多種模式, 其主要差異如下:(1)主機(jī)的備份臺(tái)數(shù)與切換;(2)主機(jī)與前置機(jī)的聯(lián)接;(3)微機(jī)保護(hù)采用CPU 分布方式或采用有備份的CPU 集中方式;(4)分散布置式。根據(jù)以上情況并結(jié)合我國變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展情況, 下面按照計(jì)算機(jī)的配置方式提出幾種結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行比較。

2.1 集控式

集控式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)方案, 由3 臺(tái)微機(jī)組成, 其中巡檢機(jī)負(fù)責(zé)顯示、打印制表、小電流接地系統(tǒng)單相接地故障探測(cè)等功能;主保護(hù)機(jī)完成對(duì)主變壓器、補(bǔ)償電容器及全部線路的微機(jī)保護(hù);控制微機(jī)根據(jù)運(yùn)行中電壓和無功情況實(shí)現(xiàn)對(duì)主變壓器有載調(diào)壓分接開關(guān)的自動(dòng)切換以及補(bǔ)償電容器自動(dòng)投切, 從而完成對(duì)電壓和無功的綜合自動(dòng)控制, 同時(shí)還兼作主保護(hù)機(jī)的熱備用。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單, 造價(jià)低, 可靠性高。但其功能不夠齊全, 擴(kuò)充困難, 因此, 該系統(tǒng)主要適合于小規(guī)模的變電站。

2.2 雙機(jī)切換式

雙主機(jī)式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)方案, 主要由主機(jī)、前置機(jī)和微機(jī)保護(hù)3 部分組成。其中主機(jī)負(fù)責(zé)采集接受處理變電站來自電氣一次系統(tǒng)的各種輸入信號(hào), 進(jìn)行顯示和打印、小電流接地系統(tǒng)單相地故障探測(cè)、電壓無功自動(dòng)控制、直流接地選擇。在線絕緣監(jiān)察等功能也由主機(jī)的程序來實(shí)現(xiàn)。正常運(yùn)行時(shí), 1 臺(tái)主機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理, 顯示和運(yùn)行操作。另1 臺(tái)主機(jī)負(fù)責(zé)打印制表, 當(dāng)其中1 臺(tái)運(yùn)行故障時(shí), 另1 臺(tái)由軟件自動(dòng)切換承擔(dān)全部工作。如果配上操作指導(dǎo)專家系統(tǒng)軟件后, 正常運(yùn)行時(shí)負(fù)責(zé)打印制表的那臺(tái)主機(jī)還可以運(yùn)行操作、指導(dǎo)事故處理和打印操作票, 有利于值班人員準(zhǔn)確地處理事故和提高運(yùn)行水平。前置機(jī)主要負(fù)責(zé)采集模擬量、開關(guān)量、脈沖量、及保護(hù)動(dòng)作信號(hào), 并進(jìn)行處理和記錄, 將有關(guān)信息轉(zhuǎn)發(fā)給主機(jī)或調(diào)度, 同時(shí)接收主機(jī)的鍵盤命令或調(diào)度的遙控命令, 并通過控制回路執(zhí)行。微機(jī)保護(hù)部分可實(shí)現(xiàn)線路、主變壓器、電容器組等的繼電保護(hù)功能, 此外還具有自動(dòng)重合閘、備用電源自動(dòng)投入、自動(dòng)低周減負(fù)荷以及故障記錄等附加功能, 所記錄信息傳給前置機(jī)。該系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是綜合程度高, 功能齊全, 操作靈活, 具備無人值班的運(yùn)行條件, 具有很高的性能價(jià)格比, 適用于各電壓等級(jí)的變電站。根據(jù)變電站的重要程度, 這種方案也可采

用單主機(jī)方案。

2.3 總線結(jié)構(gòu)式

分布式微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng), 采用多臺(tái)STD 工業(yè)總線標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)組成, 各微機(jī)間采用總線聯(lián)接, 每臺(tái)微機(jī)各實(shí)現(xiàn)一種或幾種功能。其中監(jiān)控主機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、顯示、打印報(bào)表和控制操作等功能。微機(jī)保護(hù)負(fù)責(zé)各自元件的繼電保護(hù)和故障錄波等功能;采樣機(jī)專門負(fù)責(zé)采集模擬量和開關(guān)量, 經(jīng)處理后傳至監(jiān)控主機(jī);電度機(jī)專門負(fù)責(zé)采集脈沖電度量, 也經(jīng)處理后傳遞至監(jiān)控主機(jī);遠(yuǎn)傳機(jī)專門負(fù)責(zé)為系統(tǒng)和上級(jí)調(diào)度中心的通信提供遠(yuǎn)傳接口。該系統(tǒng)方案的優(yōu)點(diǎn)是: 功能分散, 不會(huì)因一臺(tái)微機(jī)故障而影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行, 具有較高的可靠性和較好的可擴(kuò)性。當(dāng)變電站規(guī)模擴(kuò)大時(shí), 可在總線上加裝相應(yīng)元件的微機(jī)保護(hù)裝置和自動(dòng)化裝置等。該系統(tǒng)方案的缺點(diǎn)是系統(tǒng)的綜合程度低, 性能價(jià)格比也低。

2.4 分散式

分散布置式方案是一種全新的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng), 與以上各方案相比, 最大的差異在于系統(tǒng)是以單元為主, 各單元集數(shù)據(jù)采集、繼電保護(hù)、控制、故障記錄和錄波等多種功能于一身。各單元就地分散布置在相應(yīng)一次設(shè)備附近, 全站與光纖通訊網(wǎng)絡(luò)相連。主控制室中只放一臺(tái)負(fù)責(zé)顯示打印和運(yùn)行操作的中央計(jì)算機(jī)和一臺(tái)負(fù)責(zé)與上級(jí)調(diào)度進(jìn)行通訊的微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置, 既可在控制室進(jìn)行當(dāng)?shù)乜刂? 也可在調(diào)度中心進(jìn)行遙控。另外配自動(dòng)攝像“電子眼”使該系統(tǒng)方案充分實(shí)現(xiàn)了“分散”和“共享”, 這是我國變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的方向。

三、結(jié)語

變電站綜合自動(dòng)化在一些新建變電站的運(yùn)行中表明其技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡單、功能齊全、安全可靠, 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信號(hào)采集和信號(hào)處理技術(shù)以及新的分析計(jì)算技術(shù)的發(fā)展, 尤其是一次電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、被控程度和性能的提高, 我國的變電站綜合自動(dòng)化水平將有更廣闊的發(fā)展前景。

第二篇：變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)

第一章

1、變電站綜合自動(dòng)化：是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。

2、傳統(tǒng)變電站的缺點(diǎn)：

（1）安全性、可靠性不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)高可靠性的要求。（2）供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證。（3）占地面積大，增加了征地投資。

（4）不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計(jì)算和實(shí)時(shí)控制的要求。

（5）維護(hù)工作量大，設(shè)備可靠性差，不利于提高運(yùn)行管理水平和自動(dòng)化水平。

3、變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展過程。[P5內(nèi)詳] 第二章

4、二次設(shè)備的組成部分：繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、測(cè)量儀表、操作控制屏和中央信號(hào)屏以及遠(yuǎn)動(dòng)裝置。

5、變電站綜合自動(dòng)化的優(yōu)越性：

（1）變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)利用當(dāng)代計(jì)算機(jī)的技術(shù)和通信技術(shù)，提供了先進(jìn)技術(shù)的設(shè)備，改變了傳統(tǒng)的二次設(shè)備模式，信息共享，簡化了系統(tǒng)，減少了連接電纜，減少占地面積，降低造價(jià)，改變了變電站的面貌。（2）提高了自動(dòng)化水平，減輕了值班員的操作量，減少了維修工作量。（3）隨著電網(wǎng)復(fù)雜程度的增加，各級(jí)調(diào)度中心要求各變電站能提供更多的信息，以便及時(shí)掌握電網(wǎng)及變電站的運(yùn)行情況。（4）提高變電站的可控性，要求更多地采用遠(yuǎn)方集中控制、操作、反事故措施等。（5）采用無人值班管理模式，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少人為誤報(bào)操作的可能。（6）全面提高運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

6、變電站的數(shù)據(jù)包括：模擬量、開關(guān)量和電能量。

7、直流采樣：即將交流電壓、電流等信號(hào)經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換為適合于A/D轉(zhuǎn)換器輸入電平的直流信號(hào)。交流采樣：指輸入給A/D轉(zhuǎn)換器的是與變電站的電壓、電流成比例關(guān)系的交流電壓信號(hào)。

8、并聯(lián)、串聯(lián)有源電力濾波器的不同點(diǎn)及示意圖。[P17內(nèi)詳]

9、電力系統(tǒng)的電壓、無功綜合控制的方式：集中控制、分散控制和關(guān)聯(lián)分散控制。[P27內(nèi)詳]

10、電力系統(tǒng)頻率偏移的原因：電力系統(tǒng)的頻率與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速有著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是由作用在機(jī)組轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩決定的，原動(dòng)機(jī)輸入的功率如果在扣除了勵(lì)磁損耗和各種機(jī)械損耗后能與發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率保持平衡，則發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速將保持不變，電力系統(tǒng)所有發(fā)電機(jī)輸出的有功功率的總和，在任何時(shí)刻都將等于此系統(tǒng)包括各種用電設(shè)備所需的有功功率和網(wǎng)絡(luò)的有功損耗的總和。但由于有功負(fù)荷經(jīng)常變化，其任何變動(dòng)都將立刻引起發(fā)電機(jī)輸出電磁功率的變化，而原動(dòng)機(jī)輸入功率由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的滯后，不能立即隨負(fù)荷波動(dòng)而作相應(yīng)的變化，此時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩平衡被打破，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速將發(fā)生變化，系統(tǒng)的頻率隨之發(fā)生偏移。

11、電力系統(tǒng)頻率降低的危害：

（1）系統(tǒng)的頻率下降，使發(fā)電廠的廠用機(jī)械出力大為下降，結(jié)果必然影響發(fā)電設(shè)備的正常工作，使發(fā)電機(jī)的有功出力減少，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率的進(jìn)一步降低。

（2）系統(tǒng)頻率降低，勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)降低，當(dāng)勵(lì)磁電流一定時(shí)，勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的無功功率就會(huì)減少。（3）系統(tǒng)頻率長期處于49.5Hz或49Hz以下時(shí)，會(huì)降低各用戶的生產(chǎn)率。

12、明備用和暗備用的原理和圖。[P33內(nèi)詳] 系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，備用電源不工作的稱明備用。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，備用電源也投入運(yùn)行的，稱為暗備用。

備用電源自投（BZT）的作用：備用電源自投裝置是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)故障或其他原因使工作電源被斷開后，能迅速將備用電源或備用設(shè)備或其他正常工作的電源自動(dòng)投入工作，使原來工作電源被斷開的用戶能迅速恢復(fù)供電的一種自動(dòng)控制裝置。

13、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）功能綜合化

（2）分級(jí)分布式、微機(jī)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（3）測(cè)量顯示數(shù)字化（4）操作監(jiān)視屏幕化（5）運(yùn)行管理智能化 第三章

14、光電傳感器的優(yōu)越性：

（1）優(yōu)良的絕緣性能，造價(jià)低、體積小、質(zhì)量輕。（2）不含鐵心，消除了磁飽和、鐵磁諧振等問題。（3）動(dòng)態(tài)范圍大，測(cè)量精度高。（4）頻率范圍寬。（5）抗干擾能力強(qiáng)。第四章

15、輸入/輸出的傳送方式：并行和串行傳送方式。

16、CPU對(duì)輸入/輸出的控制方式：同步傳送方式、查詢傳送方式、中斷控制輸入/輸出方式和直接存儲(chǔ)器訪問方式（DMA）[P50內(nèi)詳]

17、DMA控制器必須具備的功能：

（1）能接受外設(shè)的請(qǐng)求，向CPU發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)HOLD；

（2）當(dāng)CPU發(fā)出總線請(qǐng)求認(rèn)可信號(hào)HLDA后，接管對(duì)地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的控制，進(jìn)入DMA方式；（3）發(fā)出地址信息，能對(duì)存儲(chǔ)器尋址及能修改地址指針；（4）能向存儲(chǔ)器和外設(shè)發(fā)出讀或?qū)懙瓤刂菩盘?hào)；

（5）能控制傳送的字節(jié)數(shù)及判斷DMA傳送是否結(jié)束；

（6）在DMA傳送結(jié)束以后，能發(fā)出DMA結(jié)束信號(hào)，釋放總線使CPU恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

18、光電耦合器工作原理及原理圖。[P62內(nèi)詳] 第五章

19、D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理、關(guān)系式、權(quán)電阻輸入網(wǎng)絡(luò)。[P67內(nèi)詳] 20、絕對(duì)精度和相對(duì)精度。[P74內(nèi)詳] 第六章

21、交流采樣法：是直接對(duì)經(jīng)過裝置內(nèi)部小TA，小TV轉(zhuǎn)換后形成的交流電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，保持和A/D轉(zhuǎn)換，然后在軟件中通過各種算法計(jì)算出所需電量。第七章

22、小波分析在變電站綜合自動(dòng)化中的應(yīng)用前景。[P103內(nèi)詳] 第八章

23、變電站內(nèi)的信息傳輸：

（1）設(shè)備層與間隔層（單元層）間信息交換（2）單元層內(nèi)部的信息交換（3）單元層之間的通信

（4）單元層和變電站層的通信（5）變電站層的內(nèi)部通信

24、變電站通信網(wǎng)絡(luò)的要求：快速的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，很高的可靠性，優(yōu)良的電磁兼容性能，分層式結(jié)構(gòu)。

25、數(shù)據(jù)通信的傳輸?shù)姆绞剑翰⑿袛?shù)據(jù)通信和串行數(shù)據(jù)傳輸。

26、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的工作方式：單工通信，半雙工通信和全雙工通信。原理及圖示[P119內(nèi)詳]

27、網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、星型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)和環(huán)形結(jié)構(gòu)。

28、移頻鍵控原理。[P131內(nèi)詳]

29、差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)：就是采用有效編碼方法對(duì)咬傳輸信息進(jìn)行編碼，并按約定的規(guī)則附上若干碼元（稱監(jiān)督碼），作為信息編碼的一部分，傳輸?shù)浇邮斩耍邮斩藙t按約定的規(guī)則對(duì)所收到的碼進(jìn)行檢驗(yàn)。30、幾種常用的監(jiān)督碼構(gòu)成方法：奇偶校驗(yàn)、縱向冗余校驗(yàn)和循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC。第九章

31、電磁兼容意義：電氣或電子設(shè)備或系統(tǒng)能夠在規(guī)定的電磁環(huán)境下不因電磁干擾而降低工作性能，它們本身發(fā)射電磁量不影響其他的設(shè)備或系統(tǒng)正常工作，從而達(dá)到互不干擾，在共同的電磁環(huán)境下一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。

32、電磁干擾的三要素：干擾源、傳播途徑和電磁敏感設(shè)備。

33、解決電磁干擾問題的方法：

（1）抑制干擾源產(chǎn)生的電磁干擾（濾波、屏蔽和接地）；（2）切斷干擾的傳播途徑；

（3）提高敏感設(shè)備抗電磁干擾的能力（降低對(duì)干擾的敏感度）。

34、干擾分類：

（1）差模干擾：是串聯(lián)于信號(hào)源回路中的干擾，主要由長線路傳輸?shù)幕ジ旭詈纤隆＃?）共模干擾：是由網(wǎng)絡(luò)對(duì)地電位變化所引起的干擾，即對(duì)地干擾。

35、抑制干擾源影響的屏蔽措施：

（1）一次設(shè)備與自動(dòng)化系統(tǒng)輸入、輸出的連接采用帶有金屬外皮的控制電纜，電纜的屏蔽層兩端接地。（2）測(cè)量和微機(jī)保護(hù)或自控裝置采用的各類中間互感器的一、二次繞組之間加設(shè)屏蔽層。（3）機(jī)箱或機(jī)柜的輸入端子對(duì)地接一耐高壓的小電容，可抑制外部高頻干擾。（4）系統(tǒng)的機(jī)柜和機(jī)箱采用鐵質(zhì)材料。

第三篇：變電站綜合自動(dòng)化教學(xué)大綱

《變電站綜合自動(dòng)化》課程教學(xué)大綱

一、課程名稱：變電站綜合自動(dòng)化

課程負(fù)責(zé)人：

二、學(xué)時(shí)與學(xué)分：

三、適用專業(yè)：重慶大學(xué)城市科技學(xué)院電氣學(xué)院

四、課程教材：

五、參考教材：《變電站綜合自動(dòng)化》，國家電網(wǎng)公司人力資源部，中國電力出版社;第1版(2010年5月1日)。

《變電站綜合自動(dòng)化原理及運(yùn)用》，丁書文，中國電力出版社;第2版(2010年7月1日)。

《變電站綜合自動(dòng)化原理與系統(tǒng)》，張惠鋼，中國電力出版社;第1版(2004年1月1日)。

六、開課單位：電氣信息學(xué)院電氣專業(yè)

七、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)

《變電站綜合自動(dòng)化》，是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)面向應(yīng)用的一門專業(yè)課，是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化方向與發(fā)電廠及電力系統(tǒng)方向的核心專業(yè)課程。本課程以“變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)”為載體，學(xué)生通過該門課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生較全面地了解變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的用途、結(jié)構(gòu)、原理和性能，初步掌握變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)基本知識(shí)和技能，具備變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的安裝調(diào)試、運(yùn)行及事故處理的能力。

八、課程的基本要求

1、了解變電站站綜合自動(dòng)化的含義。

2、掌握變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的基本功能。

3、了解變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。

4、掌握變電站綜合自動(dòng)化信息的測(cè)量和采集種類和方式方法。

5、了解變電站綜合自動(dòng)化中的通信技術(shù)。

6、了解變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)用的新技術(shù)。

7、掌握變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的智能裝置的。

8、掌握變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)及調(diào)試。

9、了解提高綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的措施。

10、熟悉變電站綜合自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)。

九、課程的主要內(nèi)容

第一章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述 1.1 綜合自動(dòng)化的基本概念 1.2 綜合自動(dòng)化的優(yōu)越性

1.3 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要內(nèi)容和基本功能 1.4 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與要求

1.5 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)形式和配置）1.6 變電站綜合自動(dòng)化與無人值班變電站 1.7 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向 第二章 變電站綜合自動(dòng)化信息的測(cè)量和采集 2.1 變電站綜合自動(dòng)化信息

2.2 變電站綜合自動(dòng)化信息的體系結(jié)構(gòu) 2.3 變電站模擬量信息的變送器測(cè)量及采集 2.4 交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用 2.5 變電站油溫的采集 2.6 變電站狀態(tài)信息的采集 2.7 變電站實(shí)時(shí)時(shí)鐘的建立和應(yīng)用 第三章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的通信技術(shù) 3.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 3.2 數(shù)據(jù)交換技術(shù) 3.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)

3.4 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及OSI基本參考模型 3.5 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò) 3.6 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

第四章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的新技術(shù)應(yīng)用 4.1 VQC知識(shí) 4.2 程序化操作 4.3 IEC 61850簡介

第五章 變電站運(yùn)行的自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)（變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的智能裝置）5.1 變電站低頻減負(fù)荷控制 5.2 變電站電壓和無功功率控制

5.3 變電站“五防”的基本概念及實(shí)現(xiàn)方法 5.4 同期知識(shí)

5.5 備用電源自動(dòng)投入裝置 5.6 變電站主設(shè)備的遙控 5.7 微機(jī)故障錄波原 5.8 微機(jī)故障錄波實(shí)例

第六章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)及調(diào)試 6.1 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)人機(jī)聯(lián)系與操作 6.2 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù) 6.3 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的調(diào)試

第七章 提高綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的措施 7.1 綜合自動(dòng)化可靠性概述 7.2 干擾來源和干擾的影響 7.3 抗干擾措施

7.4 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 第八章 變電站綜合自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng) 8.1 綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能 8.2 綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 8.3 綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)基本要求及特點(diǎn) 8.4 綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)界面及監(jiān)控操作 8.5 綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的附屬部分

十、課程教學(xué)重點(diǎn)

1、變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的基本功能。

2、變電站綜合自動(dòng)化信息的測(cè)量和采集種類和方式方法。

3、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)用的新技術(shù)。

4、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的智能裝置的。

5、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)及調(diào)試。

6、提高綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的措施。

7、變電站綜合自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)。

十一、考核方式

筆試考試

總成績=筆試考試（70%）+平時(shí)考評(píng)（30%）

十二、學(xué)時(shí)分配

第四篇：淺談變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

淺談變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

吳科續(xù)

（豐滿發(fā)電廠，吉林

豐滿

132108）

摘 要：本文簡要介紹了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的重要性和發(fā)展趨勢(shì)，提出了變電站綜合自動(dòng)化基本概念，并對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通訊方式和能實(shí)現(xiàn)的基本功能及變電站自動(dòng)化的發(fā)展前景進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：變電站綜合 自動(dòng)化系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 功能

1.前言

電網(wǎng)是一個(gè)不可分割的整體，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息進(jìn)行綜合利用，對(duì)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大的意義。變電站綜合自動(dòng)化是一項(xiàng)提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施。隨著自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，一方面綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。另一方面，保護(hù)本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視和控制管理等更強(qiáng)健的功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢(shì)。2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前從國內(nèi)、外變電站綜合自動(dòng)化的開展情況而言，大致存在以下幾種結(jié)構(gòu)：2.1分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

按變電站被監(jiān)控對(duì)象或系統(tǒng)功能分布的多臺(tái)計(jì)算機(jī)單功能設(shè)備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)分布式處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能分散給多臺(tái)計(jì)算機(jī)來完成。分布式模式一般按功能設(shè)計(jì)，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了CPU運(yùn)算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個(gè)CPU)之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級(jí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其他模塊正常運(yùn)行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)自問世以來，顯示出強(qiáng)大的生命力。目前，還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。

2.2集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

集中式一般采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)并擴(kuò)展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算和處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)控制等功能。由前置機(jī)完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護(hù)、控制及監(jiān)測(cè)等功能，后臺(tái)機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠(yuǎn)方通訊等功能。目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式，這種結(jié)構(gòu)有以下不足：

（1）前置管理機(jī)任務(wù)繁重、引線多，降低了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，若前置機(jī)故障，將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能。

（2）軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。

（3）組態(tài)不靈活，對(duì)不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計(jì)，工作量大并且擴(kuò)展一些自動(dòng)化需求的功能較難。2.3分層分布式結(jié)構(gòu)

按變電站的控制層次和對(duì)象設(shè)置全站控制級(jí)——變電站層(站級(jí)測(cè)控單元)和就地單元控制級(jí)——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。

這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：

（1）可靠性提高，任一部分設(shè)備故障只影響局部，即將“危險(xiǎn)”分散，當(dāng)站級(jí)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)故障，只影響到監(jiān)控部分，而最重要的保護(hù)、控制功能在段級(jí)仍可繼續(xù)運(yùn)行；段級(jí)的任一智能單元損壞不應(yīng)導(dǎo)致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡(luò)。

（2）可擴(kuò)展性和開放性較高，利于工程的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

（3）站內(nèi)二次設(shè)備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護(hù)。3.常見通訊方式

目前國內(nèi)常采用以太網(wǎng)通訊方式，在以太網(wǎng)出現(xiàn)之前，無論RS-232C、EIA-422/485都無法避免通信系統(tǒng)繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷。現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用部分地緩解了便電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)通信的需求，但在系統(tǒng)容量較大時(shí)依然顯得捉襟見肘，以太網(wǎng)的應(yīng)用，使通訊問題迎刃而解。常見的通訊方式有：

（1）雙以太網(wǎng)、雙監(jiān)控機(jī)模式，主要是用于220-500kV變，在實(shí)現(xiàn)上可以是雙控機(jī)+雙服務(wù)器方式，支撐光/電以太網(wǎng)。

（2）單以太網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機(jī)模式。

（3）雙LON網(wǎng)，雙監(jiān)控機(jī)模式。

（4）單LON網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機(jī)模式。4.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)的功能

4.1微機(jī)保護(hù)：是對(duì)站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，包括線路保護(hù)，變壓器保護(hù)，母線保護(hù)，電容器保護(hù)及備自投，低頻減載等安全自動(dòng)裝置。各類保護(hù)應(yīng)具有下列功能：

（1）故障記錄。（2）存儲(chǔ)多套定值。

（3）顯示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ怠?/p>

（4）與監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，動(dòng)作序列，當(dāng)前整定值及自診斷信號(hào)，接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對(duì)時(shí)鐘等命令，通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。

4.2數(shù)據(jù)采集及處理功能

包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)

（1）狀態(tài)量采集

狀態(tài)量包括：斷路器狀態(tài)，隔離開關(guān)狀態(tài)，變壓器分接頭信號(hào)及變電站一次設(shè)備告警信號(hào)、事故跳閘總信號(hào)、預(yù)告信號(hào)等。目前這些信號(hào)大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過通信方式獲得。

（2）模擬量采集

常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓、線路電壓，電流和有功、無功功率值。饋線電流，電壓和有功、無功功率值。4.3事件記錄和故障錄波測(cè)距

事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動(dòng)作序列記錄，開關(guān)跳合記錄。變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實(shí)現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機(jī)保護(hù)裝置兼作記錄及測(cè)距計(jì)算，再將數(shù)字化的波型及測(cè)距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)和分析。

4.4控制和操作功能

操作人員可通過后臺(tái)機(jī)屏幕對(duì)斷路器，隔離開關(guān)，變壓器分接頭，電容器組投切進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。為了防止系統(tǒng)故障時(shí)無法操作被控設(shè)備，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。

4.5系統(tǒng)的自診斷功能

系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能，并把數(shù)據(jù)送往后臺(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心。對(duì)裝置本身實(shí)時(shí)自檢功能，方便維護(hù)與維修，可對(duì)其各部分采用查詢標(biāo)準(zhǔn)輸入檢測(cè)等方法實(shí)時(shí)檢查，能快速發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置。

4.6數(shù)據(jù)處理和記錄

歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級(jí)調(diào)度中心，變電管理和保護(hù)專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有：

（1）斷路器動(dòng)作次數(shù)。

（2）斷路器切除故障時(shí)截?cái)嗳萘亢吞l操作次數(shù)的累計(jì)數(shù)。

（3）輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時(shí)記錄的最大，最小值及其時(shí)間。

（4）獨(dú)立負(fù)荷有功、無功，每天的峰谷值及其時(shí)間。

（5）控制操作及修改整定值的記錄。

根據(jù)需要，該功能可在變電站當(dāng)?shù)厝繉?shí)現(xiàn)，也可在遠(yuǎn)動(dòng)操作中心或調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)。

4.7人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)的自診斷功能

系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能，自診、斷信息也像被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心或操作控制中心與遠(yuǎn)方控制中心的通信。

4.8本功能在常規(guī)遠(yuǎn)動(dòng)“四遙”的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測(cè)距信號(hào)的遠(yuǎn)傳等，其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。還應(yīng)具有同調(diào)度中心對(duì)時(shí)，統(tǒng)一時(shí)鐘的功能和當(dāng)?shù)剡\(yùn)行維護(hù)功能。

5.結(jié)束語

通過以上分析，可以看到變電所綜合自動(dòng)化對(duì)于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理現(xiàn)代化，提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平起到了很大的促進(jìn)作用，它將能大大加強(qiáng)電網(wǎng)一次、二次系統(tǒng)的效能和可靠性，對(duì)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大的意義。隨著技術(shù)的進(jìn)步和硬件軟件環(huán)境的改善，它的優(yōu)越性必將進(jìn)一步體現(xiàn)出來。■ 參考文獻(xiàn)

1.楊奇遜.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì).電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1995。

2.王海猷，賀仁睦.變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控主站的系統(tǒng)資源平衡.電網(wǎng)技術(shù)，1999。

2008.05.08 吳科續(xù)（1978-），男，工程師，從事水輪發(fā)電機(jī)組值班員工作。郵 編：132108 通訊地址：吉林市豐滿發(fā)電廠發(fā)電部 聯(lián)系電話：*** 工作電話：0432-4604511

第五篇：淺析變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

淺析整流供電綜自動(dòng)化系統(tǒng)

周玉杰

（鴻駿鋁電公司動(dòng)力一分廠，內(nèi)蒙古 霍林郭勒市 029200）摘要：本文簡要介紹了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的重要性和發(fā)展趨勢(shì)，提出了變電站綜合自動(dòng)化基本概念，并對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通訊方式和能實(shí)現(xiàn)的基本功能及變電站自動(dòng)化的發(fā)展前景進(jìn)行分析 關(guān)鍵詞：變電站綜合 自動(dòng)化系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 功能

1.概述

近幾年全國電解鋁行業(yè)發(fā)展訊速，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，從整個(gè)鋁冶煉行業(yè)的安全生產(chǎn)特點(diǎn)來看，整流供電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)越來越受到重視。變電站綜合自動(dòng)化是一項(xiàng)提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，向電解提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施。隨著自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，一方面綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。另一方面，保護(hù)本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視和控制管理等更強(qiáng)健的功能。發(fā)展和完善供電整流綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是今后整流供電發(fā)展的新的趨勢(shì)。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前從國內(nèi)整流供電綜合自動(dòng)化的開展情況而言，大致存在以下幾種結(jié)構(gòu)：

2.１分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

按變電站被監(jiān)控對(duì)象或系統(tǒng)功能分布的多臺(tái)計(jì)算機(jī)單功能設(shè)備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)分布式處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能分散給多臺(tái)計(jì)算機(jī)來完成。分布式模式一般按功能設(shè)計(jì)，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了CPU運(yùn)算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個(gè)CPU)之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級(jí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其他模塊正常運(yùn)行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)自問世以來，顯示出強(qiáng)大的生命力。

2.2集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

集中式一般采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)并擴(kuò)展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算和處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)控制等功能。由前置機(jī)完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護(hù)、控制及監(jiān)測(cè)等功能，后臺(tái)機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠(yuǎn)方通訊等功能。目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式，這種結(jié)構(gòu)有以下不足：

（1）前置管理機(jī)任務(wù)繁重、引線多，降低了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，若前置機(jī)故障，將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能。

（2）軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。

（3）組態(tài)不靈活，對(duì)不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計(jì)，工作量大并且擴(kuò)展一些自動(dòng)化需求的功能較難。

２.3分層分布式結(jié)構(gòu)

按變電站的控制層次和對(duì)象設(shè)置全站控制級(jí)——變電站層(站級(jí)測(cè)控單元)、就地單元控制級(jí)——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。也可分為三層，即站控層、通信層和間隔層。

這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：

2.3.1可靠性提高，任一部分設(shè)備故障只影響局部，即將“危險(xiǎn)”分散，當(dāng)站級(jí)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)故障，只影響到監(jiān)控部分，而最重要的保護(hù)、控制功能在段級(jí)仍可繼續(xù)運(yùn)行；段級(jí)的任一智能單元損壞不應(yīng)導(dǎo)致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡(luò)。

2.3.2可擴(kuò)展性和開放性較高，利于工程的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

2.3.3站內(nèi)二次設(shè)備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護(hù)。目前全國各大鋁廠供電系統(tǒng)均采用分層分布式結(jié)構(gòu)，下面就這種方式展開討論。

3.電解鋁供電綜自系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式 3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)由站控層、網(wǎng)絡(luò)層和間隔層三部分組成，并用分層、分布、開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接。站控層設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障而停運(yùn)時(shí)，不能影響間隔層的正常運(yùn)行。

3.1.2 站控層由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的系統(tǒng)主機(jī)及操作員站和各工作站等設(shè)備構(gòu)成，提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系界面，實(shí)現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控、管理中心，并可與調(diào)度中心和集控站通信。站控層的設(shè)備可集中或分散布置。3.1.3網(wǎng)絡(luò)層是站控層與間隔層聯(lián)絡(luò)的中樞，間隔層的信息通過網(wǎng)絡(luò)層最后到達(dá)站控層，實(shí)現(xiàn)信息的收集功能；站控層的遙控和遙調(diào)指令通過網(wǎng)絡(luò)層到達(dá)間隔，實(shí)現(xiàn)控制功能。隨著通訊技術(shù)的快速發(fā)展，測(cè)控和保護(hù)裝置對(duì)外通信接口基本都能實(shí)現(xiàn)雙以太網(wǎng)口通訊，網(wǎng)絡(luò)層架構(gòu)按雙網(wǎng)配置，主備網(wǎng)之間可以實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換。由于網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備的發(fā)展，又賦予了網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備新的功能，既通訊協(xié)議的解析，這種設(shè)計(jì)理念正逐步在鋁電解供電綜自系統(tǒng)中得到應(yīng)用，也是未來發(fā)展的趨勢(shì)。由于間隔層設(shè)備的廠家較多，通訊規(guī)約沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)通訊規(guī)約的解析主要由站控層來完成，這就增加了站控層設(shè)備的負(fù)荷，結(jié)果導(dǎo)致整個(gè)綜自系統(tǒng)的反應(yīng)速度提不上來。底層的協(xié)議由網(wǎng)絡(luò)層具有高性能、高效率的硬件芯片來完成，大大提高的協(xié)議解析的速度和效率，同時(shí)又減輕了站控層設(shè)備的負(fù)擔(dān)。3.1.4間隔層由測(cè)控單元、間隔層網(wǎng)絡(luò)和各種網(wǎng)絡(luò)、通信接口設(shè)備等構(gòu)成，完成面向單元設(shè)備的監(jiān)測(cè)控制等功能。間隔層設(shè)備按相對(duì)集中方式分散下放到各個(gè)繼保小室。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分布性必須滿足系統(tǒng)中任一裝置故障或退出都不應(yīng)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行

3.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線型、環(huán)形、星型方式。

站控層設(shè)備采用基于TCP/IP或UDP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)方式組網(wǎng)，并具有良好的開放性，能滿足與電力系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)連接及容量擴(kuò)充等要求。每一繼保小室可設(shè)一子網(wǎng)，合理的控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的流量，防止網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的產(chǎn)生。

3.2.2 站控層和間隔層均采用雙重化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備按雙重化配置，雙網(wǎng)按熱備用方式運(yùn)行。

3.2.3 具備合理網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和信息處理機(jī)制，能夠保證在正常運(yùn)行狀態(tài)及事故狀態(tài)下均不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過重而導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)或嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行速度的情況。

3.3站控層設(shè)備及其功能

站控層設(shè)備包括主機(jī)、操作員工作站、遠(yuǎn)動(dòng)通訊裝置、故障及信息系統(tǒng)子站、微機(jī)五防系統(tǒng)、GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)以及其它智能接口。

3.3.1主機(jī)

具有主處理器及服務(wù)器的功能，為站控層數(shù)據(jù)收集、處理、存儲(chǔ)及發(fā)送的中心，管理和顯示有關(guān)的運(yùn)行信息，供運(yùn)行人員對(duì)變電站的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視和控制，間隔層設(shè)備工作方式的選擇，實(shí)現(xiàn)各種工況下的操作閉鎖邏輯等。大都采用兩臺(tái)主機(jī)互為熱備用工作方式。

3.3.2操作員工作站

是站內(nèi)自動(dòng)化系統(tǒng)的主要人機(jī)界面，用于圖形及報(bào)表顯示、事件記錄及報(bào)警狀態(tài)顯示和查詢，設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)的查詢，操作指導(dǎo)，操作控制命令的解釋和下達(dá)等。通過操作員站，運(yùn)行值班人員能夠?qū)崿F(xiàn)全站設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視和操作控制。可以配置兩臺(tái)操作員站，操作員站間應(yīng)能實(shí)現(xiàn)相互監(jiān)視操作的功能。

3.3.3故障及信息系統(tǒng)子站

能在正常和電網(wǎng)故障時(shí)，采集、處理各種所需信息，并充分利用這些信息，為繼電保護(hù)運(yùn)行、管理服務(wù)，為分析、處理電網(wǎng)故障提供支持。工作站大都具備多路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的能力，能夠通過網(wǎng)絡(luò)通道向多個(gè)調(diào)度中心進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，通信規(guī)約應(yīng)符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)通信與接口規(guī)范。支持根據(jù)調(diào)度中心命令對(duì)相應(yīng)裝置進(jìn)行查詢和遠(yuǎn)程維護(hù)，包括遠(yuǎn)程配置、可視化數(shù)據(jù)庫維護(hù)、參數(shù)的上傳下載、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視等。故障及信息系統(tǒng)子站雙機(jī)配置，采用互為熱備用工作方式，雙機(jī)都能獨(dú)立執(zhí)行各項(xiàng)功能。當(dāng)一臺(tái)工作站故障時(shí)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)無縫自動(dòng)切換，由另一臺(tái)工作站執(zhí)行全部功能，并保證切換時(shí)數(shù)據(jù)不丟失，并同時(shí)向各級(jí)調(diào)度和操作員站發(fā)送切換報(bào)警信息。

3.3.4遠(yuǎn)動(dòng)通訊裝置

滿足直采直送要求，收集全站測(cè)控裝置、保護(hù)裝置等設(shè)備的數(shù)據(jù)，將信息通過雙通道（專線或網(wǎng)絡(luò)通道）上傳至上一級(jí)調(diào)度中心，調(diào)度中心下發(fā)的遙控命令向變電站間隔層設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)。

遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置雙機(jī)配置，采用互為熱備用工作方式，雙機(jī)都能獨(dú)立執(zhí)行各項(xiàng)功能。當(dāng)一臺(tái)通信裝置故障時(shí)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)無縫自動(dòng)切換，由另一臺(tái)通信裝置執(zhí)行全部功能，并同時(shí)向各級(jí)調(diào)度和主機(jī)發(fā)送切換報(bào)警信息。也可采用雙主機(jī)工作方式。

3.2.5微機(jī)五防系統(tǒng)

微機(jī)五防系統(tǒng)主要包含五防主機(jī)、五防軟件、電腦鑰匙、充電通信控制器、編碼鎖具等，實(shí)現(xiàn)面向全站設(shè)備的綜合操作閉鎖功能。微機(jī)五防系統(tǒng)應(yīng)與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)一體化配置，五防軟件應(yīng)是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)后臺(tái)軟件的一個(gè)有機(jī)組成部分，獨(dú)立配置一臺(tái)微機(jī)五防工作站。

3.2.6 GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)

為故障錄波裝置、微機(jī)保護(hù)裝置、測(cè)控裝置和站控層設(shè)備等提供統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)的系統(tǒng)。

4.結(jié)束語

隨著計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、視頻技術(shù)的發(fā)展，整流供電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)將賦予更強(qiáng)大的功能，其將為電解安全平穩(wěn)供電發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)

1.胡建斌.《霍煤鴻駿鋁電公司二期鋁合金項(xiàng)目綜自系統(tǒng)技術(shù)協(xié)議》，2007年02月。作者簡介 周玉杰、1970、山東濟(jì)寧、中級(jí)程序員、大學(xué)、供電技術(shù)及其自動(dòng)化、主要從事變壓站綜合自動(dòng)化及遠(yuǎn)動(dòng)工作、E-mail：hlh_zhouyj@126.com、電話：（0475）7959106