第一篇：《自動化技術綜合設計》教學大綱(自動化)

《自動化技術綜合設計》教學大綱

1．課程中文名稱（英文名稱）：自動化技術綜合設計（Automation technology design）2．課程代碼：S05070

3．課程性質：?公共課程 ?學科基礎課程 ?專業(yè)課程 ?實踐教學環(huán)節(jié) 4．教學周數(shù)：2周 課程學分：2.0學分 5．開課學院：機電工程學院 6．適用專業(yè)：自動化

一、課程簡介

專業(yè)綜合課程設計是實踐教學環(huán)節(jié)中一次較大型的實踐訓練，旨在培養(yǎng)學生進行系統(tǒng)分析、設計、開發(fā)與研究的基本能力。通過綜合課程設計的教學實踐，使學生對所學的基礎理論和專業(yè)知識得到鞏固，并使學生得到運用所學理論知識解決實際問題的初步認識和鍛煉。通過綜合課程設計的教學實踐，了解控制系統(tǒng)的設計步驟和硬件與軟件的開發(fā)流程，掌握相關課題的資料收集、整理和分析的方法，進行方案的設計和對比；提高學生的分析、綜合能力以及工程設計中計算和繪圖的基本能力，為后續(xù)的畢業(yè)設計和工程實踐作必要的準備

二、課程設計目的

自動化技術綜合設計教學所要達到的目的是：

1、培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練學生綜合運用大學專業(yè)課程的理論知識，并結合生產(chǎn)實際來分析和解決工程問題的能力。

2、訓練學生收集和運用設計資料以及計算、制圖和數(shù)據(jù)處理及誤差分析的能力，并在此基礎上利用計算機基礎理論知識，初步掌握編制計算機程序并在計算機上計算來解決課程設計問題的基本技能。

3、為下一個教學環(huán)節(jié)——畢業(yè)論文設計打下夯實基礎。

三、課程設計具體要求

通過相關科技訓練的培訓讓學生掌握獨立進行科學研究的一般方法，提高其動手能力，提高理論聯(lián)系實際能力。通過學習，讓學生通過掌握對具體科研課題的資料檢索方法，撰寫可行性報告，科研申報書及科研方案的擬定等工作，掌握科研工作的一般方法和程序。《自動化技術綜合設計》的基本要求是注重方法的訓練和獨立進行科學研究能力的培養(yǎng)。要求做到：

1、根據(jù)項目要求查閱國內(nèi)外有關資料；

2、獨立編寫可行性報告，填寫課題申報書和制定研究方案。

3、在條件允許的情況下，做一定的試驗及數(shù)據(jù)收集、驗證、分析工作。

四、課程設計主要內(nèi)容

自動化技術綜合設計是大學教學的一個重要環(huán)節(jié)，對教學起著檢查、鞏固、提高的作用。對于學生來說，課程論文既可以全面檢查學生基礎理論掌握的情況、技能的熟練程度及分析和解決問題的能力，又能培養(yǎng)和鍛煉學生的實際工作能力。因此，課程論文教學環(huán)節(jié)包括以下內(nèi)容： 1.自動化技術綜合設計選題 2.向學生下達任務書 3.查閱文獻，收集資料 4.做好開題報告和開題綜述 5.課題研究研究階段 6.撰寫課程論文階段 7.上交課程論文

五、考核方式與成績評定標準

課程論文成績根據(jù)學生的設計態(tài)度、設計質量、創(chuàng)新性等方面來綜合評定學生課程設計的成績分數(shù)。并最終按五級制（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）上報成績。

六、教材及主要參考資料

執(zhí)筆人： 胡文鋒 審核人：李有軍 批準人：

審定日期：2014年10月10日

第二篇：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(yè)：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(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(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：電氣信息學院電氣專業(yè)

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(yè)面向應用的一門專業(yè)課，是電力系統(tǒng)繼電保護及自動化方向與發(fā)電廠及電力系統(tǒng)方向的核心專業(yè)課程。本課程以“變電站綜合自動化系統(tǒng)”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(tǒng)的用途、結構、原理和性能，初步掌握變電站綜合自動化系統(tǒng)基本知識和技能，具備變電站綜合自動化系統(tǒng)的安裝調(diào)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(xiàn)綜合自動化的基本功能。

3、了解變電站實現(xiàn)綜合自動化系統(tǒng)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(tǒng)運用的新技術。

7、掌握變電站綜合自動化系統(tǒng)的智能裝置的。

8、掌握變電站綜合自動化系統(tǒng)的運行、維護及調(diào)試。

9、了解提高綜合自動化系統(tǒng)可靠性的措施。

10、熟悉變電站綜合自動化的監(jiān)控系統(tǒng)相關知識。

九、課程的主要內(nèi)容

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

1.3 綜合自動化系統(tǒng)的主要內(nèi)容和基本功能 1.4 綜合自動化系統(tǒng)的設計原則與要求

1.5 綜合自動化系統(tǒng)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(fā)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(tài)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(tǒng)中的通信技術 3.1 數(shù)據(jù)通信基礎 3.2 數(shù)據(jù)交換技術 3.3 計算機網(wǎng)絡基礎知識

3.4 網(wǎng)絡體系結構及OSI基本參考模型 3.5 計算機局域網(wǎng)絡 3.6 現(xiàn)場總線技術

第四章 變電站綜合自動化系統(tǒng)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(diào)節(jié)（變電站綜合自動化系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)的運行、維護及調(diào)試 6.1 綜合自動化系統(tǒng)人機聯(lián)系與操作 6.2 綜合自動化系統(tǒng)運行與維護 6.3 綜合自動化系統(tǒng)的調(diào)試

第七章 提高綜合自動化系統(tǒng)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(tǒng)的自動檢測技術 第八章 變電站綜合自動化的監(jiān)控系統(tǒng) 8.1 綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能 8.2 綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構 8.3 綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)基本要求及特點 8.4 綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)界面及監(jiān)控操作 8.5 綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)的附屬部分

十、課程教學重點

1、變電站實現(xiàn)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(tǒng)運用的新技術。

4、變電站綜合自動化系統(tǒng)的智能裝置的。

5、變電站綜合自動化系統(tǒng)的運行、維護及調(diào)試。

6、提高綜合自動化系統(tǒng)可靠性的措施。

7、變電站綜合自動化的監(jiān)控系統(tǒng)。

十一、考核方式

筆試考試

總成績=筆試考試（70%）+平時考評（30%）

十二、學時分配

第三篇：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(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。

2、傳統(tǒng)變電站的缺點：

（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(tǒng)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(fā)展過程。[P5內(nèi)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(yōu)越性：

（1）變電站綜合自動化系統(tǒng)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(tǒng)的二次設備模式，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，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(wǎng)復雜程度的增加，各級調(diào)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(wǎng)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(chǎn)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(jīng)濟性。

6、變電站的數(shù)據(jù)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(jīng)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(lián)、串聯(lián)有源電力濾波器的不同點及示意圖。[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)電機的轉速有著嚴格的對應關系，而發(fā)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(fā)電機輸出的電磁功率保持平衡，則發(fā)電機的轉速將保持不變，電力系統(tǒng)所有發(fā)電機輸出的有功功率的總和，在任何時刻都將等于此系統(tǒng)包括各種用電設備所需的有功功率和網(wǎng)絡的有功損耗的總和。但由于有功負荷經(jīng)常變化，其任何變動都將立刻引起發(fā)電機輸出電磁功率的變化，而原動機輸入功率由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的滯后，不能立即隨負荷波動而作相應的變化，此時發(fā)電機轉軸上的轉矩平衡被打破，發(fā)電機的轉速將發(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)電廠的廠用機械出力大為下降，結果必然影響發(fā)電設備的正常工作，使發(fā)電機的有功出力減少，導致系統(tǒng)頻率的進一步降低。

（2）系統(tǒng)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(fā)出的無功功率就會減少。（3）系統(tǒng)頻率長期處于49.5Hz或49Hz以下時，會降低各用戶的生產(chǎn)率。

12、明備用和暗備用的原理和圖。[P33內(nèi)詳] 系統(tǒng)正常運行時，備用電源不工作的稱明備用。系統(tǒng)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(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(tǒng)的特點：（1）功能綜合化

（2）分級分布式、微機化的系統(tǒng)結構（3）測量顯示數(shù)字化（4）操作監(jiān)視屏幕化（5）運行管理智能化 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(tài)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(nèi)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(fā)出總線請求信號HOLD；

（2）當CPU發(fā)出總線請求認可信號HLDA后，接管對地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的控制，進入DMA方式；（3）發(fā)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(fā)出讀或寫等控制信號；

（5）能控制傳送的字節(jié)數(shù)及判斷DMA傳送是否結束；

（6）在DMA傳送結束以后，能發(fā)出DMA結束信號，釋放總線使CPU恢復正常工作狀態(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轉換器的工作原理、關系式、權電阻輸入網(wǎng)絡。[P67內(nèi)詳] 20、絕對精度和相對精度。[P74內(nèi)詳] 第六章

21、交流采樣法：是直接對經(jīng)過裝置內(nèi)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(nèi)詳] 第八章

23、變電站內(nèi)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(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)絡的要求：快速的實時響應能力，很高的可靠性，優(yōu)良的電磁兼容性能，分層式結構。

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)絡的拓撲結構：點對點結構、星型結構、總線結構和環(huán)形結構。

28、移頻鍵控原理。[P131內(nèi)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(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)則對所收到的碼進行檢驗。30、幾種常用的監(jiān)督碼構成方法：奇偶校驗、縱向冗余校驗和循環(huán)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(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備或系統(tǒng)正常工作，從而達到互不干擾，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(lián)于信號源回路中的干擾，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(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(tǒng)的機柜和機箱采用鐵質材料。

第四篇：變電站綜合自動化技術

變電站綜合自動化技術

摘要：計算機技術的發(fā)展，推動了電力系統(tǒng)計算機自動化技術的發(fā)展，變電站綜合自

化技術也日趨完善。本論文根據(jù)目前電力系統(tǒng)變電站綜合自動化技術現(xiàn)狀，從其設計原理、結構模式、功能及其發(fā)展基礎上對變電站綜合自動化系統(tǒng)進行分析和描述。并對今后的發(fā)展趨勢做了總結，提出意見。

關鍵詞：變電站 綜合自動化 結構模式 基本過程 功能 發(fā)展趨勢

變電站綜合自動化系統(tǒng)是一種以計算機為主、將變電站的一、二次設備經(jīng)過功能組合形成的標準化、模塊化、網(wǎng)絡化的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。變電站綜合自動化，是將變電站的二次設備經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、自動化技術和通信技術，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。

一、變電站綜合自動化的結構模式

變電站綜合自動化系統(tǒng)的結構模式主要有集中式、集中分布式和分散分布式。

（一）集中式結構

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(shù)量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。集中式結構也并非指只由一臺計算機完成保護、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結構的微機保護、微機監(jiān)控和與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計算機完成的，只是每臺微型計算機承擔的任務多些。例如監(jiān)控機要擔負數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、斷路器操作、人機聯(lián)系等多項任務；擔負微機保護的計算，可能一臺微機要負責多回低壓線路的保護等。

（二）分布式結構

該系統(tǒng)結構的最大特點是將變電站自動化系統(tǒng)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(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運算處理的瓶頸問題。各功能模塊（通常是多個CPU）之間采用網(wǎng)絡技術或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡系統(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)的實時性。分布式結構方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其它模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結構，較多地使用于中、低壓變電站。

（三）分布分散（層）式結構

分布分散式結構系統(tǒng)從邏輯上將變電站自動化系統(tǒng)劃分為兩層，即變電站層（站級測控單元）和間隔層（間隔單元）。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。

該系統(tǒng)的主要特點是按照變電站的元件，斷路器間隔進行設計。將變電站一個斷路器間隔所需要的全部數(shù)據(jù)采集、保護和控制等功能集中由一個或幾個智能化的測控單元完成。測控單元可直接放在斷路器柜上或安裝在斷路器間隔附近，相互之間用光纜或特殊通信電纜連接。這種系統(tǒng)代表了現(xiàn)代變電站自動化技術發(fā)展的趨勢，大幅度地減少了連接電纜，減少了電纜傳送信息的電磁干擾，且具有很高的可靠性，比較好的實現(xiàn)了部分故障不相互影響，方便維護和擴展，大量現(xiàn)場工作可一次性地在設備制造廠家完成。

二、變電站綜合自動化系統(tǒng)設計原理

（一）變電站綜合自動化系統(tǒng)作為電網(wǎng)調(diào)度自動化的一個子系統(tǒng)，應服從電網(wǎng)調(diào)度自動化的總體設計，設計思想應采用以調(diào)度為中心的原則。其配置、功能及設備的配置應滿足電網(wǎng)安全、優(yōu)質、經(jīng)濟運行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。

（二）分散式系統(tǒng)的功能宜采用下放得原則，凡可以在間隔層就地完成的功能無須通過網(wǎng)絡和上位機去完成。

（三）按我國實際情況，目前大部分地區(qū)的變電站還不大可能實現(xiàn)完全的無人值守。因此，設計時應考慮遠方與就地控制操作并存的模式。

三、實現(xiàn)變電站綜合自動化的基本過程

（一）數(shù)字量的輸入與輸出

（二）模擬量的輸入與輸出

（三）交流采樣常用算法分析

（四）數(shù)據(jù)通信

四、變電站綜合自動化系統(tǒng)技術功能

（一）監(jiān)控子系統(tǒng)

（二）繼電保護子系統(tǒng)

（三）電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)

（四）電力系統(tǒng)的低頻減負荷控制子系統(tǒng)

（五）備用電源自投控制子系統(tǒng)

（六）通信子系統(tǒng)

五．發(fā)展趨勢

變電站的綜合自動化系統(tǒng)取得了良好的應用效果，但也有不足之處，主要體現(xiàn)在：

（一）一次和二次之間的信息交互還是延續(xù)電纜的接線模式，成本高，施工、維護不便。

（二）二次的數(shù)據(jù)采集部分大量的重復，浪費資源。

（三）細心標準化不夠，信息共享度低多套系統(tǒng)并存，設備之間、設備與系統(tǒng)之間聯(lián)系困難，形成信息弧島，信息難以被綜合應用。

（四）發(fā)生事故時，會出現(xiàn)大量的事件警告信息，缺乏有效地過濾機制，干擾值班運行人員對故障的正常判斷。

因此，變電站的綜合自動化技術的發(fā)展贏采用

（一）保護監(jiān)控一體化

這種方式在35kV及以下的電壓等級中已普遍采用，今后在110kV及以上的線路間隔和主變?nèi)齻戎胁捎么朔绞揭惨咽谴髣菟?。它的好處是功能按一次單元集中化，利于穩(wěn)定的進行信息采集以及對設備狀態(tài)進行控制，極大地提高了性能效率比。其目前的缺點也是顯而易見的:此種裝置的運行可靠性要求極高，否則任何形式的檢修維護都將迫使一次設備的停役?？煽啃?、穩(wěn)定性要求高，這也是目前110千伏及以上電壓等級還采用保護和監(jiān)控分離設置的原因之一。隨著技術的發(fā)展，冗余性、在線維護性設計的出現(xiàn)，將使保護監(jiān)控一體化成為必然。

（二）人機操作界面接口統(tǒng)一化、運行操作無線化

無人無建筑小室的變電站，變電運行人員如果在就地查看設備和控制操作，將通過一個手持式可視無線終端，邊監(jiān)視一次設備邊進行操作控制，所有相關的量化數(shù)據(jù)將顯示在可視無線終端上。

（三）防誤閉鎖邏輯驗證圖形化、規(guī)范化、離線模擬化

在220kV及以上的變電站中，隨著自動化水平的提高，電動操作設備日益增多，其操作的防誤閉鎖邏輯將緊密結合于監(jiān)控系統(tǒng)之中，借助于監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)采集和控制鏈路得以實現(xiàn)。而一座變電站的建設都是通過幾次擴建才達到終期規(guī)模，這就給每次防誤閉鎖邏輯的實際操作驗證帶來難題，如何在不影響一次設備停役的情況下模擬出各種運行狀態(tài)來驗證其正反操作邏輯的正確性？圖形化、規(guī)范化的防誤閉邏輯驗證模擬操作圖正是為解決這一難題而作，其嚴謹性是建立在監(jiān)控系統(tǒng)全站的實時數(shù)據(jù)庫之上的，使防誤閉鎖邏輯驗證的離線模擬化成為可能。

（四）就地通訊網(wǎng)絡協(xié)議標準化

強大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設計（雙CPU、雙電源等），采用光纖總線等等，使現(xiàn)代化的綜合自動化變電站的各種智能設備通過網(wǎng)絡組成一個統(tǒng)一的、互相協(xié)調(diào)工作的整體。

（五）數(shù)據(jù)采集和一次設備一體化

除了常規(guī)的電流電壓、有功無功、開關狀態(tài)等信息采集外，對一些設備的在線狀態(tài)檢測量化值，如主變的油位、開關的氣體壓力等等，都將緊密結合一次設備的傳感器，直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫中。高技術的智能化開關、光電式電流電壓互感器的應用，必將給數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)帶來全新的模式。

變電站綜合自動化系統(tǒng)是近10多年發(fā)展起來的多專業(yè)綜合技術，是變配電系統(tǒng)的一次革命。隨著中國國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，社會對電力的需求與日俱增，各行各業(yè)對電力質量的要求越來越高，各種智能技術的普遍應用，使得變電站自動化管理和無人值守已是一種必然趨勢和必然選擇。對常規(guī)人工控制為主的傳統(tǒng)變電站，實施以微機監(jiān)控為主的綜合自動化系統(tǒng)建設，是新時期開創(chuàng)我國電力系統(tǒng)優(yōu)質、安全、經(jīng)濟運行和全面提升電力自動化水平重大的舉措，對鞏固和加強電能在中國能源結構中的主導和戰(zhàn)略地位，都具有十分迫切和深遠意義。

參考文獻

(1)張惠剛.變電站綜合自動化原理與系統(tǒng).北京：中國電力出版社

(2)林栩栩、陸繼明.變電站綜合自動化技術的發(fā)展.北京：中國電力出版社(3)變電站綜合自動化系統(tǒng)的最新應用

第五篇：變電站綜合自動化技術探討專題

變電站綜合自動化技術探討

【摘 要】計算機技術的發(fā)展，推動了電力系統(tǒng)計算機自動化技術的發(fā)展，變電站綜合自動化技術也日趨完善。本文在深入分析我國變電站綜合自動化結構模式及發(fā)展階段的基礎上，提出了其發(fā)展趨勢，以期推動我國變電站綜合自動化的發(fā)展。

【關鍵詞】變電站 綜合自動化 結構模式 發(fā)展趨勢

變電站綜合自動化系統(tǒng)是一種以計算機為主、將變電站的一、二次設備（包括測量、信號、控制、保護、自動、遠動等）經(jīng)過功能組合形成的標準化、模塊化、網(wǎng)絡化的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。變電站綜合自動化，是將變電站的二次設備經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、自動化技術和通信技術，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。

一、變電站綜合自動化的結構模式

變電站綜合自動化系統(tǒng)的結構模式主要有集中式、集中分布式和分散分布式。

（一）集中式結構

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(shù)量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。集中式結構也并非指只由一臺計算機完成保護、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結構的微機保護、微機監(jiān)控和與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計算機完成的，只是每臺微型計算機承擔的任務多些。例如監(jiān)控機要擔負數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、斷路器操作、人機聯(lián)系等多項任務；擔負微機保護的計算，可能一臺微機要負責多回低壓線路的保護等。

（二）分布式結構

該系統(tǒng)結構的最大特點是將變電站自動化系統(tǒng)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(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運算處理的瓶頸問題。各功能模塊（通常是多個CPU）之間采用網(wǎng)絡技術或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡系統(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)的實時性。分布式結構方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其它模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結構，較多地使用于中、低壓變電站。

（三）分布分散（層）式結構

分布分散式結構系統(tǒng)從邏輯上將變電站自動化系統(tǒng)劃分為兩層，即變電站層（站級測控單元）和間隔層（間隔單元）。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。

該系統(tǒng)的主要特點是按照變電站的元件，斷路器間隔進行設計。將變電站一個斷路器間隔所需要的全部數(shù)據(jù)采集、保護和控制等功能集中由一個或幾個智能化的測控單元完成。測控單元可直接放在斷路器柜上或安裝在斷路器間隔附近，相互之間用光纜或特殊通信電纜連接。這種系統(tǒng)代表了現(xiàn)代變電站自動化技術發(fā)展的趨勢，大幅度地減少了連接電纜，減少了電纜傳送信息的電磁干擾，且具有很高的可靠性，比較好的實現(xiàn)了部分故障不相互影響，方便維護和擴展，大量現(xiàn)場工作可一次性地在設備制造廠家完成。

二、我國變電站自動化發(fā)展階段

變電站二次部分傳統(tǒng)按功能分為四大類產(chǎn)品：繼電保護、故障錄波、當?shù)乇O(jiān)控和遠動。按系統(tǒng)模式出現(xiàn)順序可將變電站自動化發(fā)展分為三個階段：

第一階段：面向功能設計的集中式RTU加常規(guī)保護模式

80年代及以前，是以RTU為基礎的遠動裝置及當?shù)乇O(jiān)控為代表。該類系統(tǒng)實際上是在常規(guī)的繼電保護及二次接線的基礎上增設RTU裝置，功能主要為與遠方調(diào)度通信實現(xiàn)“二遙”或“四遙”（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）；與繼電保護及安全自動裝置的聯(lián)結通過硬接點接入或串行口通信較多。此類系統(tǒng)稱為集中RTU模式，目前在一些老站改造中仍有少量使用，此階段為自動化的初級階段。

第二階段：面向功能設計的分布式測控裝置加微機保護模式

第二階段始于90年代初期，單元式微機保護及按功能設計的分散式微機測控裝置得以廣泛應用，保護與測控裝置相對獨立，通過通信管理單元能夠將各自信息送到后臺或調(diào)度端計算機。特點是繼電保護（包括安全自動裝置）按功能劃分的測控裝置獨立運行，應用了現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡技術，通過數(shù)據(jù)通信進行信息交換。此系統(tǒng)電纜互聯(lián)仍較多，擴展性功能不強。

第三階段：面向間隔、面向對象（Object-Oriented）設計的分層分布式結構模式

第三階段始于90年代中期，隨著計算機技術、網(wǎng)絡及通信技術的飛速發(fā)展，采用按間隔為對象設計保護測控單元，采用分層分布式的系統(tǒng)結構，形成真正意義上的分層分布式自動化系統(tǒng)。目前國內(nèi)外主流廠家均采用了此類結構模式。110kV以下電壓等級變電站，保護測控裝置要求一體化、110kV幾以上電壓等級保護測控大多按間隔分別設計，對超高壓變電站的規(guī)模比較大的系統(tǒng)，為減少中間環(huán)節(jié)，避免通信瓶頸，要求裝置直接上以太網(wǎng)與監(jiān)控后臺通信，甚至要求保護和監(jiān)控網(wǎng)絡獨立組網(wǎng)，由于采用了先進的網(wǎng)絡通信技術和面向對象設計，系統(tǒng)配置靈活、擴展方便。

三、變電站綜合自動化發(fā)展趨勢

（一）保護監(jiān)控一體化

這種方式在35kV及以下的電壓等級中已普遍采用，今后在110kV及以上的線路間隔和主變?nèi)齻戎胁捎么朔绞揭惨咽谴髣菟叀Ｋ暮锰幨枪δ馨匆淮螁卧谢?，利于穩(wěn)定的進行信息采集以及對設備狀態(tài)進行控制，極大地提高了性能效率比。其目前的缺點也是顯而易見的:此種裝置的運行可靠性要求極高，否則任何形式的檢修維護都將迫使一次設備的停役?？煽啃?、穩(wěn)定性要求高，這也是目前110千伏及以上電壓等級還采用保護和監(jiān)控分離設置的原因之一。隨著技術的發(fā)展，冗余性、在線維護性設計的出現(xiàn)，將使保護監(jiān)控一體化成為必然。

（二）人機操作界面接口統(tǒng)一化、運行操作無線化

無人無建筑小室的變電站，變電運行人員如果在就地查看設備和控制操作，將通過一個手持式可視無線終端，邊監(jiān)視一次設備邊進行操作控制，所有相關的量化數(shù)據(jù)將顯示在可視無線終端上。

（三）防誤閉鎖邏輯驗證圖形化、規(guī)范化、離線模擬化

在220kV及以上的變電站中，隨著自動化水平的提高，電動操作設備日益增多，其操作的防誤閉鎖邏輯將緊密結合于監(jiān)控系統(tǒng)之中，借助于監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)采集和控制鏈路得以實現(xiàn)。而一座變電站的建設都是通過幾次擴建才達到終期規(guī)模，這就給每次防誤閉鎖邏輯的實際操作驗證帶來難題，如何在不影響一次設備停役的情況下模擬出各種運行狀態(tài)來驗證其正反操作邏輯的正確性？圖形化、規(guī)范化的防誤閉邏輯驗證模擬操作圖正是為解決這一難題而作，其嚴謹性是建立在監(jiān)控系統(tǒng)全站的實時數(shù)據(jù)庫之上的，使防誤閉鎖邏輯驗證的離線模擬化成為可能。

（四）就地通訊網(wǎng)絡協(xié)議標準化

強大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設計（雙CPU、雙電源等），采用光纖總線等等，使現(xiàn)代化的綜合自動化變電站的各種智能設備通過網(wǎng)絡組成一個統(tǒng)一的、互相協(xié)調(diào)工作的整體。

（五）數(shù)據(jù)采集和一次設備一體化

除了常規(guī)的電流電壓、有功無功、開關狀態(tài)等信息采集外，對一些設備的在線狀態(tài)檢測量化值，如主變的油位、開關的氣體壓力等等，都將緊密結合一次設備的傳感器，直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫中。高技術的智能化開關、光電式電流電壓互感器的應用，必將給數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)帶來全新的模式。

變電站綜合自動化系統(tǒng)是近10多年發(fā)展起來的多專業(yè)綜合技術，是變配電系統(tǒng)的一次革命。隨著中國國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，社會對電力的需求與日俱增，各行各業(yè)對電力質量的要求越來越高，各種智能技術的普遍應用，使得變電站自動化管理和無人值守已是一種必然趨勢和必然選擇。對常規(guī)人工控制為主的傳統(tǒng)變電站，實施以微機監(jiān)控為主的綜合自動化系統(tǒng)建設，是新時期開創(chuàng)我國電力系統(tǒng)優(yōu)質、安全、經(jīng)濟運行和全面提升電力自動化水平重大的舉措，對鞏固和加強電能在中國能源結構中的主導和戰(zhàn)略地位，都具有十分迫切和深遠意義。

參考文獻：

[1]張惠剛.變電站綜合自動化原理與系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2004.[2]江智偉.變電站自動化新技術[M].北京：中國電力出版社，2006.[3]林栩栩、陸繼明.變電站綜合自動化技術的發(fā)展[J].大眾用電，2004，（4）.（作者單位：上海海事大學）