第一篇：變電站綜合自動化 論文

變電站綜合自動化 電氣與信息工程系

簡介

在電力系統內，電力主設備繼電保護主要經歷了電磁式、晶體管式、集成電路式、微機式保護4個階段。特別是21世紀以來，電力工業突飛猛進，整個電力系統呈現出往超高電壓等級、單機容量增大、大聯網系統方向發展的趨勢,這就對電力設備保護的可靠性、靈敏性、選擇性和快速性提出了更高的要求。電力系統相關部門已把變電站自動化作為一項新技術革新手段應用于電力電網，各大專業廠家亦把變電站自動化系統的開發作為重點研發項目，不斷地完善和改進，相應地推出各具特色的變電站綜合自動化系統，以滿足電力系統發展的要求。

隨著科學技術的不斷發展，計算機控制技術廣泛應用于電力系統的變電站自動化系統中，以微機控制為代表的變電站綜合自動化系統取代傳統的變電站二次系統，成為當前電力系統自動化發展的主流。變電站自動化系統以其系統功能強大、結構簡單可靠、可擴展性強、兼容性好等特點逐步為市場所接受，在國內經濟發達地區已經得到廣泛應用。

變電站綜合自動化系統是利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現對變電站二次設備(包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等)的功能進行重新組合、優化設計，對變電站全部設備的運行情況執行監視、測量、控制和協調的一種綜合性的自動化系統。通過變電站綜合自動化系統內各設備間相互交換信息，數據共享，完成變電站運行監視和控制任務。變電站綜合自動化替代了變電站常規二次設備，簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動化是提高變電站安全穩定運行水平、降低運行維護成本、提高經濟效益、向用戶提供高質量電能的一項重要技術措施。

功能的綜合是其區別于常規變電站的最大兩個原則

一是中低壓變電站采用自動化系統，以便更好地實施無人值班，達到減人增效的目的；

二是對高壓變電站（220kV及以上）的建設和設計來說，是要求用先進的控制方式，解決各專業在技術上分散、自成系統，重復投資，甚至影響運行可靠性。特點,它以計算機技術為基礎, 以數據通訊為手段,以信息共享為目標.最新變電站綜合自動化 所謂最新的變電站綜合自動化，就是廣泛采用微機保護和微機遠動技術，分別采集變電站的模擬量、脈沖量、開關狀 態量及一些非電量信號，經過功能的重新組合，按照預定的程序和要求實現變電站監視、測量、協調和控制自動化的集合體和全過程，從而實現數據共享和資源共享，提高變電站自動化的整體效益。

隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態檢測、變電站運行操作培訓仿真、液晶顯示、遠程監控等技術日趨成熟，以及計算機高速網絡在實時系統中的開發應用，三化;改造和無人值班變電站的進一步發展，要求變電站綜合自動化系統運行高效、實時、可靠，從而提高電網安全穩定運行水平。繼電保護技術未來趨勢將是向計算機化，網絡化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化的方向發展 新的變電站綜合自動化系統，利用組屏取代了常規的儀表屏柜以及一些中央信號裝置，經過優化組合成為系統，節省了變電站、控制室和配電室的占地面積，縮短建設工期，提高了變電站的自動化水平，減少人為事故，保證了供電質量，有利于電網安全穩定運行,實現了電力系統的減員增效目標，提高了企業的勞動生產率和經濟效益。

現在市場上流通著有各種各樣的自動化系統，并且在不斷地改進和更新。我們所熟悉的有北京四方CSC2000變電站綜合自動化系統、南瑞繼科技BSJ-2200監控系統、國電南自PS6000變電站自動化系統、許繼電氣CBZ8000變電站自動化系統、深圳南自的ISA300變電站綜合自動化系統等。電壓等級不同又有一些功能不一致。本文主要根據南瑞繼保RCS9700變電站綜合自動化系統在110kV變電站的最新應用情況進行分析。針對變電站綜合自動化系統的功能設計、結構、性能、安裝和試驗等方面的技術要求，展開論述。2.1 設計原則和特點 變電站一期工程包括：三卷變1臺，繞組電壓等級為110 kV /35kV/10kV；35kV線路2回，35kV旁路1回；110kV線路1回，110kV旁路1回；10kV部分出線11回,電容器組2組，10kV站用變一臺。

綜合自動化系統設計過程中始終貫穿著充分保證可靠性這一原則，采用分散分層分布式模塊化結構，各保護、測量、控制、通信等各個模塊之間既相互獨立又互相聯系。發展歷程

全國第一套微機保護裝置----1984國電南自 全國第一套分布式綜合自動化系統----1994大慶 全國第一套就地安裝保護裝置----1995 CSL200A 全國第一套220kV綜合自動化變電站----1996珠海南屏 全國第一套全下放式220kV綜合自動化變電站----1999丹東 全國第一套全國產500kV綜合自動化變電站----1999南昌 全國第一套將專家系統應用到變電站綜合自動化系統中--2000 國內第一家引進現場總線LonWorks(四方公司引進,四方公司由華北電力大學教授,工程院院士楊奇遜老師創辦)隨著IEC61850標準的誕生，變電站綜合自動化系統又迎來了新一輪的發展機遇。變電站綜合自動化系統的功能介紹

隨著變電站綜合自動化技術的不斷更新和發展，現今變電站綜合自動化技術所實現的功能越來越多，常見的有以下七大功能。

1.微機保護功能：系統能實現變電站內所有的電氣設備的保護（如線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等），各類保護應具有 故障記錄、存儲多套定值、顯示和當地修改定值、與監控系統通信等功能。

2.數據采集及處理功能：它能采集狀態數據，模擬數據和脈沖數據并根據需要進行數據處理。

2.1狀態量采集

系統能夠采集斷路器狀態，隔離開關狀態，變壓器分接頭信號及變電站一次設備告警信號、事故跳閘總信號、預告信號等狀態量。

2.2模擬量采集

系統能夠采集母線電壓、線路電壓，電流和有功、無功功率值、饋線電流，電壓和有功、無功功率值等常規的典型模擬量。

3.事件記錄和故障錄波測距

事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關跳合記錄。變電站故障錄波通常采用兩種，一種是采用集中式配置專用故障錄波器，并能與監控系統通信。另一種是由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數字化的波型及測距結果送監控系統處理與分析。

4.控制和操作功能

操作人員可通過后臺人機界面進行斷路器，隔離開關，變壓器分接頭，電容器組投切等遠方操作。同時在系統設計時保留了人工直接跳合閘手段，防止系統故障時無法遠動操作。

5.系統的自診斷功能

系統內各插件應都具有自診斷功能，對裝置本身實時自檢功能，以便快速發現故障及故障位置、故障類型，快速維護和維修。

6.數據記錄功能：系統對歷史數據具有存儲記錄功能，方便調度人員、檢修人員查詢、數據分析，這些歷史數據主要有：斷路器動作次數；斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數的累計數；輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間；獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間；控制操作及修改整定值的記錄等。

變電站綜合自動化基本特征

1）功能實現綜合化。變電站綜合自動化技術是在微機技術、數據通信技術、自動化技術基礎上發展起來。它綜合了變電站內除一次設備和交、直流電源以外的全部二次設備，2）系統構成模塊化。保護、控制、測量裝置的數字化（采用微機實現，并具有數字化通信能力）利于把各功能模塊通過通信網絡連接起來，便于接口功能模塊的擴充及信息的共享。另外，模塊化的構成，方便變電站實現綜合自動化系統模塊的組態，以適應工程的集中式、分部分散式和分布式結構集中式組屏等方式。

3）結構分布、分層、分散化。綜合自動化系統是一個分布式系統，其中微機保護、數據采集和控制以及其他智能設備等子系統都是按分布式結構設計的，每個子系統可能有多個CPU分別完成不同的功能，由龐大的CPU群構成了一個完整的、高度協調的有機綜合系統。

4）操作監視屏幕化。變電站實現綜合自動化后，不論是有人值班還是無人值班，操作人員不是在變電站內，就是在主控站內，就是在主控站或調度室內，面對彩色屏幕顯示器，對變電站的設備和輸電線路進行全方位的監視和操作。

5）通信局域網絡化、光纜化。計算機局域網絡技術和光纖通信技術在綜合自動化系統中得到普遍應用。

6）運行管理智能化。智能化不僅表現在常規自動化功能上，還表現在能夠在線自診斷，并將診斷結果送往遠方主控端

7)測量顯示數字化。采用微機監控系統，常規指針式儀表被CRT顯示器代替。人工抄寫記錄由打印機代替。

變電站綜合自動化技術的發展趨勢

數字化、智能化是變電站自動化系統最終的發展趨勢，數字化變電站的系統結構不僅繼承并發展了分層分布式變電站結構的特點,同時隨著電子式互感器、智能開關技術的應用,使得數字化變電站的系統結構又有了不同于常規變電站的革命性變化。

數字化變電站自動化技術特征:各類數據從源頭實現數字化,真正實現信息集成、網絡通信、數據共享。在電流、電壓的采集環節采用數字化電氣測量系統,如光電/電子式互感器,實現了電氣量數據采集的數字化應用,并為實現常規變電站裝置冗余向信息冗余的轉變,為實現信息集成化應用提供了基礎。打破常規變電站的監視、控制、保護、故障錄波、量測與計量等幾乎都是功能單

一、相互獨立的裝置的模式,改變了硬件重復配置、信息不共享、投資成本大的局面。數字化變電站使得原來分散的二次系統裝置,具備了進行信息集成和功能合理優化、整合的基礎。系統結構更加緊湊,數字化電氣量監測系統具有體積小、重量輕等特點,可以有效地集成在智能開關設備系統中,按變電站機電一體化設計理念進行功能優化組合和設備布置。

結束語

變電站自動化技術的進步歸功于現代科學技術，尤其是網絡通信技術，計算機技術和大規模集成電路技術的發展。現代變電站自動化系統正朝著二次設備功能集成化，一次設備智能數字化方向邁進，這對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。

參考文獻

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版）[J].中國電力出版社.2008年5月

[2] 唐濤.發電廠與變電站自動化技術及其應用[J].中國電力出版社.2005年2月 [3] 楊奇遜.變電站綜合自動化技術發展趨勢.電力系統自動化，[4] 百度百科--變電站綜合自動化 [5] 企業相關文獻

1995

第二篇：變電站綜合自動化技術

第一章

1、變電站綜合自動化：是將變電站的二次設備經過功能的組合和優化設計，利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監視、測量、自動控制和微機保護，以及與調度通信等綜合性的自動化功能。

2、傳統變電站的缺點：

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

（4）不適應電力系統快速計算和實時控制的要求。

（5）維護工作量大，設備可靠性差，不利于提高運行管理水平和自動化水平。

3、變電站自動化技術的發展過程。[P5內詳] 第二章

4、二次設備的組成部分：繼電保護、自動裝置、測量儀表、操作控制屏和中央信號屏以及遠動裝置。

5、變電站綜合自動化的優越性：

（1）變電站綜合自動化系統利用當代計算機的技術和通信技術，提供了先進技術的設備，改變了傳統的二次設備模式，信息共享，簡化了系統，減少了連接電纜，減少占地面積，降低造價，改變了變電站的面貌。（2）提高了自動化水平，減輕了值班員的操作量，減少了維修工作量。（3）隨著電網復雜程度的增加，各級調度中心要求各變電站能提供更多的信息，以便及時掌握電網及變電站的運行情況。（4）提高變電站的可控性，要求更多地采用遠方集中控制、操作、反事故措施等。（5）采用無人值班管理模式，提高勞動生產率，減少人為誤報操作的可能。（6）全面提高運行的可靠性和經濟性。

6、變電站的數據包括：模擬量、開關量和電能量。

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

8、并聯、串聯有源電力濾波器的不同點及示意圖。[P17內詳]

9、電力系統的電壓、無功綜合控制的方式：集中控制、分散控制和關聯分散控制。[P27內詳]

10、電力系統頻率偏移的原因：電力系統的頻率與發電機的轉速有著嚴格的對應關系，而發電機的轉速是由作用在機組轉軸上的轉矩決定的，原動機輸入的功率如果在扣除了勵磁損耗和各種機械損耗后能與發電機輸出的電磁功率保持平衡，則發電機的轉速將保持不變，電力系統所有發電機輸出的有功功率的總和，在任何時刻都將等于此系統包括各種用電設備所需的有功功率和網絡的有功損耗的總和。但由于有功負荷經常變化，其任何變動都將立刻引起發電機輸出電磁功率的變化，而原動機輸入功率由于調節系統的滯后，不能立即隨負荷波動而作相應的變化，此時發電機轉軸上的轉矩平衡被打破，發電機的轉速將發生變化，系統的頻率隨之發生偏移。

11、電力系統頻率降低的危害：

（1）系統的頻率下降，使發電廠的廠用機械出力大為下降，結果必然影響發電設備的正常工作，使發電機的有功出力減少，導致系統頻率的進一步降低。

（2）系統頻率降低，勵磁機的轉速也相應降低，當勵磁電流一定時，勵磁機發出的無功功率就會減少。（3）系統頻率長期處于49.5Hz或49Hz以下時，會降低各用戶的生產率。

12、明備用和暗備用的原理和圖。[P33內詳] 系統正常運行時，備用電源不工作的稱明備用。系統正常運行時，備用電源也投入運行的，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為電力系統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備或其他正常工作的電源自動投入工作，使原來工作電源被斷開的用戶能迅速恢復供電的一種自動控制裝置。

13、變電站綜合自動化系統的特點：（1）功能綜合化

（2）分級分布式、微機化的系統結構（3）測量顯示數字化（4）操作監視屏幕化（5）運行管理智能化 第三章

14、光電傳感器的優越性：

（1）優良的絕緣性能，造價低、體積小、質量輕。（2）不含鐵心，消除了磁飽和、鐵磁諧振等問題。（3）動態范圍大，測量精度高。（4）頻率范圍寬。（5）抗干擾能力強。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器訪問方式（DMA）[P50內詳]

17、DMA控制器必須具備的功能：

（1）能接受外設的請求，向CPU發出總線請求信號HOLD；

（2）當CPU發出總線請求認可信號HLDA后，接管對地址線、數據線和控制線的控制，進入DMA方式；（3）發出地址信息，能對存儲器尋址及能修改地址指針；（4）能向存儲器和外設發出讀或寫等控制信號；

（5）能控制傳送的字節數及判斷DMA傳送是否結束；

（6）在DMA傳送結束以后，能發出DMA結束信號，釋放總線使CPU恢復正常工作狀態。

18、光電耦合器工作原理及原理圖。[P62內詳] 第五章

19、D/A轉換器的工作原理、關系式、權電阻輸入網絡。[P67內詳] 20、絕對精度和相對精度。[P74內詳] 第六章

21、交流采樣法：是直接對經過裝置內部小TA，小TV轉換后形成的交流電壓信號進行采樣，保持和A/D轉換，然后在軟件中通過各種算法計算出所需電量。第七章

22、小波分析在變電站綜合自動化中的應用前景。[P103內詳] 第八章

23、變電站內的信息傳輸：

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

（4）單元層和變電站層的通信（5）變電站層的內部通信

24、變電站通信網絡的要求：快速的實時響應能力，很高的可靠性，優良的電磁兼容性能，分層式結構。

25、數據通信的傳輸的方式：并行數據通信和串行數據傳輸。

26、數據通信系統的工作方式：單工通信，半雙工通信和全雙工通信。原理及圖示[P119內詳]

27、網絡的拓撲結構：點對點結構、星型結構、總線結構和環形結構。

28、移頻鍵控原理。[P131內詳]

29、差錯檢測技術：就是采用有效編碼方法對咬傳輸信息進行編碼，并按約定的規則附上若干碼元（稱監督碼），作為信息編碼的一部分，傳輸到接收端，接收端則按約定的規則對所收到的碼進行檢驗。30、幾種常用的監督碼構成方法：奇偶校驗、縱向冗余校驗和循環冗余校驗CRC。第九章

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

32、電磁干擾的三要素：干擾源、傳播途徑和電磁敏感設備。

33、解決電磁干擾問題的方法：

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

（3）提高敏感設備抗電磁干擾的能力（降低對干擾的敏感度）。

34、干擾分類：

（1）差模干擾：是串聯于信號源回路中的干擾，主要由長線路傳輸的互感耦合所致。（2）共模干擾：是由網絡對地電位變化所引起的干擾，即對地干擾。

35、抑制干擾源影響的屏蔽措施：

（1）一次設備與自動化系統輸入、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）測量和微機保護或自控裝置采用的各類中間互感器的一、二次繞組之間加設屏蔽層。（3）機箱或機柜的輸入端子對地接一耐高壓的小電容，可抑制外部高頻干擾。（4）系統的機柜和機箱采用鐵質材料。

第三篇：變電站綜合自動化教學大綱

《變電站綜合自動化》課程教學大綱

一、課程名稱：變電站綜合自動化

課程負責人：

二、學時與學分：

三、適用專業：重慶大學城市科技學院電氣學院

四、課程教材：

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

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

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

六、開課單位：電氣信息學院電氣專業

七、課程的性質、目的和任務

《變電站綜合自動化》，是電氣工程及其自動化專業面向應用的一門專業課，是電力系統繼電保護及自動化方向與發電廠及電力系統方向的核心專業課程。本課程以“變電站綜合自動化系統”為載體，學生通過該門課的學習，使學生較全面地了解變電站綜合自動化系統的用途、結構、原理和性能，初步掌握變電站綜合自動化系統基本知識和技能，具備變電站綜合自動化系統的安裝調試、運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化的含義。

2、掌握變電站實現綜合自動化的基本功能。

3、了解變電站實現綜合自動化系統的結構形式。

4、掌握變電站綜合自動化信息的測量和采集種類和方式方法。

5、了解變電站綜合自動化中的通信技術。

6、了解變電站綜合自動化系統運用的新技術。

7、掌握變電站綜合自動化系統的智能裝置的。

8、掌握變電站綜合自動化系統的運行、維護及調試。

9、了解提高綜合自動化系統可靠性的措施。

10、熟悉變電站綜合自動化的監控系統相關知識。

九、課程的主要內容

第一章 變電站綜合自動化系統概述 1.1 綜合自動化的基本概念 1.2 綜合自動化的優越性

1.3 綜合自動化系統的主要內容和基本功能 1.4 綜合自動化系統的設計原則與要求

1.5 綜合自動化系統的硬件結構（結構形式和配置）1.6 變電站綜合自動化與無人值班變電站 1.7 變電站綜合自動化技術的發展方向 第二章 變電站綜合自動化信息的測量和采集 2.1 變電站綜合自動化信息

2.2 變電站綜合自動化信息的體系結構 2.3 變電站模擬量信息的變送器測量及采集 2.4 交流采樣技術及其應用 2.5 變電站油溫的采集 2.6 變電站狀態信息的采集 2.7 變電站實時時鐘的建立和應用 第三章 變電站綜合自動化系統中的通信技術 3.1 數據通信基礎 3.2 數據交換技術 3.3 計算機網絡基礎知識

3.4 網絡體系結構及OSI基本參考模型 3.5 計算機局域網絡 3.6 現場總線技術

第四章 變電站綜合自動化系統中的新技術應用 4.1 VQC知識 4.2 程序化操作 4.3 IEC 61850簡介

第五章 變電站運行的自動控制與調節（變電站綜合自動化系統的智能裝置）5.1 變電站低頻減負荷控制 5.2 變電站電壓和無功功率控制

5.3 變電站“五防”的基本概念及實現方法 5.4 同期知識

5.5 備用電源自動投入裝置 5.6 變電站主設備的遙控 5.7 微機故障錄波原 5.8 微機故障錄波實例

第六章 變電站綜合自動化系統的運行、維護及調試 6.1 綜合自動化系統人機聯系與操作 6.2 綜合自動化系統運行與維護 6.3 綜合自動化系統的調試

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

7.4 綜合自動化系統的自動檢測技術 第八章 變電站綜合自動化的監控系統 8.1 綜合自動化監控系統的基本功能 8.2 綜合自動化監控系統的基本結構 8.3 綜合自動化監控系統基本要求及特點 8.4 綜合自動化監控系統界面及監控操作 8.5 綜合自動化監控系統的附屬部分

十、課程教學重點

1、變電站實現綜合自動化的基本功能。

2、變電站綜合自動化信息的測量和采集種類和方式方法。

3、變電站綜合自動化系統運用的新技術。

4、變電站綜合自動化系統的智能裝置的。

5、變電站綜合自動化系統的運行、維護及調試。

6、提高綜合自動化系統可靠性的措施。

7、變電站綜合自動化的監控系統。

十一、考核方式

筆試考試

總成績=筆試考試（70%）+平時考評（30%）

十二、學時分配

第四篇：淺談變電站綜合自動化系統

淺談變電站綜合自動化系統

吳科續

（豐滿發電廠，吉林

豐滿

132108）

摘 要：本文簡要介紹了變電站綜合自動化系統的重要性和發展趨勢，提出了變電站綜合自動化基本概念，并對系統結構、通訊方式和能實現的基本功能及變電站自動化的發展前景進行分析。

關鍵詞：變電站綜合 自動化系統 結構 功能

1.前言

電網是一個不可分割的整體，對整個電網的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩定運行水平，降低運行維護成本，提高經濟效益，向用戶提供高質量電能服務的一項措施。隨著自動化技術、通信技術、計算機和網絡技術等高科技的飛速發展，一方面綜合自動化系統取代或更新傳統的變電站二次系統，已經成為必然趨勢。另一方面，保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監視和控制管理等更強健的功能。發展和完善變電站綜合自動化系統，是電力系統發展的新的趨勢。2.系統結構

目前從國內、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結構：2.1分布式系統結構

按變電站被監控對象或系統功能分布的多臺計算機單功能設備，將它們連接到能共享資源的網絡上實現分布式處理。系統結構的最大特點是將變電站自動化系統的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設計，采用主從CPU系統工作方式，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，選用具有優先級的網絡系統較好地解決了數據傳輸的瓶頸問題，提高了系統的實時性。分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統組態結構，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統自問世以來，顯示出強大的生命力。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集中式系統結構

集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數據輸入輸出、保護、控制及監測等功能，后臺機完成數據處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內許多的廠家尚屬于這種結構方式，這種結構有以下不足：

（1）前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統的可靠性，若前置機故障，將失去當地及遠方的所有信息及功能。

（2）軟件復雜，修改工作量大，系統調試煩瑣。

（3）組態不靈活，對不同主接線或規模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設計，工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。2.3分層分布式結構

按變電站的控制層次和對象設置全站控制級——變電站層(站級測控單元)和就地單元控制級——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統結構。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。

這種結構相比集中式處理的系統具有以下明顯的優點：

（1）可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將“危險”分散，當站級系統或網絡故障，只影響到監控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續運行；段級的任一智能單元損壞不應導致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網絡。

（2）可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。

（3）站內二次設備所需的電纜大大減少，節約投資也簡化了調試維護。3.常見通訊方式

目前國內常采用以太網通訊方式，在以太網出現之前，無論RS-232C、EIA-422/485都無法避免通信系統繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷。現場總線的應用部分地緩解了便電站自動化系統對通信的需求，但在系統容量較大時依然顯得捉襟見肘，以太網的應用，使通訊問題迎刃而解。常見的通訊方式有：

（1）雙以太網、雙監控機模式，主要是用于220-500kV變，在實現上可以是雙控機+雙服務器方式，支撐光/電以太網。

（2）單以太網，雙/單監控機模式。

（3）雙LON網，雙監控機模式。

（4）單LON網，雙/單監控機模式。4.變電站自動化系統應能實現的功能

4.1微機保護：是對站內所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能：

（1）故障記錄。（2）存儲多套定值。

（3）顯示和當地修改定值。

（4）與監控系統通信。根據監控系統命令發送故障信息，動作序列，當前整定值及自診斷信號，接收監控系統選擇或修改定值，校對時鐘等命令，通信應采用標準規約。

4.2數據采集及處理功能

包括狀態數據，模擬數據和脈沖數據

（1）狀態量采集

狀態量包括：斷路器狀態，隔離開關狀態，變壓器分接頭信號及變電站一次設備告警信號、事故跳閘總信號、預告信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統，也可通過通信方式獲得。

（2）模擬量采集

常規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距

事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關跳合記錄。變電站故障錄波可根據需要采用兩種方式實現，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監控系統通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數字化的波型及測距結果送監控系統由監控系統存儲和分析。

4.4控制和操作功能

操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器，隔離開關，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統故障時無法操作被控設備，在系統設計時應保留人工直接跳合閘手段。

4.5系統的自診斷功能

系統內各插件應具有自診斷功能，并把數據送往后臺機和遠方調度中心。對裝置本身實時自檢功能，方便維護與維修，可對其各部分采用查詢標準輸入檢測等方法實時檢查，能快速發現裝置內部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置。

4.6數據處理和記錄

歷史數據的形成和存儲是數據處理的主要內容，它包括上一級調度中心，變電管理和保護專業要求的數據，主要有：

（1）斷路器動作次數。

（2）斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數的累計數。

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

（4）獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間。

（5）控制操作及修改整定值的記錄。

根據需要，該功能可在變電站當地全部實現，也可在遠動操作中心或調度中心實現。

4.7人機聯系系統的自診斷功能

系統內各插件應具有自診斷功能，自診、斷信息也像被采集的數據一樣周期性地送往后臺機和遠方調度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。

4.8本功能在常規遠動“四遙”的基礎上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統的遠動系統。還應具有同調度中心對時，統一時鐘的功能和當地運行維護功能。

5.結束語

通過以上分析，可以看到變電所綜合自動化對于實現電網調度自動化和現場運行管理現代化，提高電網的安全和經濟運行水平起到了很大的促進作用，它將能大大加強電網一次、二次系統的效能和可靠性，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。隨著技術的進步和硬件軟件環境的改善，它的優越性必將進一步體現出來。■ 參考文獻

1.楊奇遜.變電站綜合自動化技術發展趨勢.電力系統自動化，1995。

2.王海猷，賀仁睦.變電站綜合自動化監控主站的系統資源平衡.電網技術，1999。

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

第五篇：淺析變電站綜合自動化系統

淺析整流供電綜自動化系統

周玉杰

（鴻駿鋁電公司動力一分廠，內蒙古 霍林郭勒市 029200）摘要：本文簡要介紹了變電站綜合自動化系統的重要性和發展趨勢，提出了變電站綜合自動化基本概念，并對系統結構、通訊方式和能實現的基本功能及變電站自動化的發展前景進行分析 關鍵詞：變電站綜合 自動化系統 結構 功能

1.概述

近幾年全國電解鋁行業發展訊速，生產規模不斷擴大，從整個鋁冶煉行業的安全生產特點來看，整流供電綜合自動化系統越來越受到重視。變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩定運行水平，降低運行維護成本，提高經濟效益，向電解提供高質量電能服務的一項措施。隨著自動化技術、通信技術、計算機和網絡技術等高科技的飛速發展，一方面綜合自動化系統取代或更新傳統的變電站二次系統，已經成為必然趨勢。另一方面，保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監視和控制管理等更強健的功能。發展和完善供電整流綜合自動化系統是今后整流供電發展的新的趨勢。

2.系統結構

目前從國內整流供電綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結構：

2.１分布式系統結構

按變電站被監控對象或系統功能分布的多臺計算機單功能設備，將它們連接到能共享資源的網絡上實現分布式處理。系統結構的最大特點是將變電站自動化系統的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設計，采用主從CPU系統工作方式，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，選用具有優先級的網絡系統較好地解決了數據傳輸的瓶頸問題，提高了系統的實時性。分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統組態結構，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統自問世以來，顯示出強大的生命力。

2.2集中式系統結構

集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數據輸入輸出、保護、控制及監測等功能，后臺機完成數據處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內許多的廠家尚屬于這種結構方式，這種結構有以下不足：

（1）前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統的可靠性，若前置機故障，將失去當地及遠方的所有信息及功能。

（2）軟件復雜，修改工作量大，系統調試煩瑣。

（3）組態不靈活，對不同主接線或規模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設計，工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。

２.3分層分布式結構

按變電站的控制層次和對象設置全站控制級——變電站層(站級測控單元)、就地單元控制級——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統結構。也可分為三層，即站控層、通信層和間隔層。

這種結構相比集中式處理的系統具有以下明顯的優點：

2.3.1可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將“危險”分散，當站級系統或網絡故障，只影響到監控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續運行；段級的任一智能單元損壞不應導致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網絡。

2.3.2可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。

2.3.3站內二次設備所需的電纜大大減少，節約投資也簡化了調試維護。目前全國各大鋁廠供電系統均采用分層分布式結構，下面就這種方式展開討論。

3.電解鋁供電綜自系統結構方式 3.1 系統結構

3.1.1變電站自動化系統由站控層、網絡層和間隔層三部分組成，并用分層、分布、開放式網絡系統實現連接。站控層設備及網絡發生故障而停運時，不能影響間隔層的正常運行。

3.1.2 站控層由計算機網絡連接的系統主機及操作員站和各工作站等設備構成，提供站內運行的人機聯系界面，實現管理控制間隔層設備等功能，形成全站監控、管理中心，并可與調度中心和集控站通信。站控層的設備可集中或分散布置。3.1.3網絡層是站控層與間隔層聯絡的中樞，間隔層的信息通過網絡層最后到達站控層，實現信息的收集功能；站控層的遙控和遙調指令通過網絡層到達間隔，實現控制功能。隨著通訊技術的快速發展，測控和保護裝置對外通信接口基本都能實現雙以太網口通訊，網絡層架構按雙網配置，主備網之間可以實現無擾動切換。由于網絡層設備的發展，又賦予了網絡層設備新的功能，既通訊協議的解析，這種設計理念正逐步在鋁電解供電綜自系統中得到應用，也是未來發展的趨勢。由于間隔層設備的廠家較多，通訊規約沒有一個統一的標準，整個通訊規約的解析主要由站控層來完成，這就增加了站控層設備的負荷，結果導致整個綜自系統的反應速度提不上來。底層的協議由網絡層具有高性能、高效率的硬件芯片來完成，大大提高的協議解析的速度和效率，同時又減輕了站控層設備的負擔。3.1.4間隔層由測控單元、間隔層網絡和各種網絡、通信接口設備等構成，完成面向單元設備的監測控制等功能。間隔層設備按相對集中方式分散下放到各個繼保小室。系統結構的分布性必須滿足系統中任一裝置故障或退出都不應影響系統的正常運行

3.2 網絡結構

3.2.1 網絡拓撲結構采用總線型、環形、星型方式。

站控層設備采用基于TCP/IP或UDP/IP協議的以太網方式組網，并具有良好的開放性，能滿足與電力系統專用網絡連接及容量擴充等要求。每一繼保小室可設一子網，合理的控制整個網絡的流量，防止網絡風暴的產生。

3.2.2 站控層和間隔層均采用雙重化監控網絡，網絡設備按雙重化配置，雙網按熱備用方式運行。

3.2.3 具備合理網絡架構和信息處理機制，能夠保證在正常運行狀態及事故狀態下均不會出現因為網絡負荷過重而導致系統死機或嚴重影響系統運行速度的情況。

3.3站控層設備及其功能

站控層設備包括主機、操作員工作站、遠動通訊裝置、故障及信息系統子站、微機五防系統、GPS對時系統以及其它智能接口。

3.3.1主機

具有主處理器及服務器的功能，為站控層數據收集、處理、存儲及發送的中心，管理和顯示有關的運行信息，供運行人員對變電站的運行情況進行監視和控制，間隔層設備工作方式的選擇，實現各種工況下的操作閉鎖邏輯等。大都采用兩臺主機互為熱備用工作方式。

3.3.2操作員工作站

是站內自動化系統的主要人機界面，用于圖形及報表顯示、事件記錄及報警狀態顯示和查詢，設備狀態和參數的查詢，操作指導，操作控制命令的解釋和下達等。通過操作員站，運行值班人員能夠實現全站設備的運行監視和操作控制。可以配置兩臺操作員站，操作員站間應能實現相互監視操作的功能。

3.3.3故障及信息系統子站

能在正常和電網故障時，采集、處理各種所需信息，并充分利用這些信息，為繼電保護運行、管理服務，為分析、處理電網故障提供支持。工作站大都具備多路數據轉發的能力，能夠通過網絡通道向多個調度中心進行數據轉發，通信規約應符合當地電網繼電保護故障信息系統通信與接口規范。支持根據調度中心命令對相應裝置進行查詢和遠程維護，包括遠程配置、可視化數據庫維護、參數的上傳下載、設備運行狀態監視等。故障及信息系統子站雙機配置，采用互為熱備用工作方式，雙機都能獨立執行各項功能。當一臺工作站故障時，系統實現雙機無縫自動切換，由另一臺工作站執行全部功能，并保證切換時數據不丟失，并同時向各級調度和操作員站發送切換報警信息。

3.3.4遠動通訊裝置

滿足直采直送要求，收集全站測控裝置、保護裝置等設備的數據，將信息通過雙通道（專線或網絡通道）上傳至上一級調度中心，調度中心下發的遙控命令向變電站間隔層設備轉發。

遠動通信裝置雙機配置，采用互為熱備用工作方式，雙機都能獨立執行各項功能。當一臺通信裝置故障時，系統實現雙機無縫自動切換，由另一臺通信裝置執行全部功能，并同時向各級調度和主機發送切換報警信息。也可采用雙主機工作方式。

3.2.5微機五防系統

微機五防系統主要包含五防主機、五防軟件、電腦鑰匙、充電通信控制器、編碼鎖具等，實現面向全站設備的綜合操作閉鎖功能。微機五防系統應與變電站自動化系統一體化配置，五防軟件應是變電站自動化系統后臺軟件的一個有機組成部分，獨立配置一臺微機五防工作站。

3.2.6 GPS對時系統

為故障錄波裝置、微機保護裝置、測控裝置和站控層設備等提供統一時間基準的系統。

4.結束語

隨著計算技術、網絡技術、通訊技術、視頻技術的發展，整流供電綜合自動化系統將賦予更強大的功能，其將為電解安全平穩供電發揮越來越重要的作用。

參考文獻

1.胡建斌.《霍煤鴻駿鋁電公司二期鋁合金項目綜自系統技術協議》，2007年02月。作者簡介 周玉杰、1970、山東濟寧、中級程序員、大學、供電技術及其自動化、主要從事變壓站綜合自動化及遠動工作、E-mail：hlh_zhouyj@126.com、電話：（0475）7959106