摘要变电站综合自动化即要实现对变电站的主要设备和输、

摘要：变电站综合自动化即要实现对变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、

自动控制和微机保护,以及调度通信等综合自动化功能。随着计算机技术、网络通信技术和微电子技术的发展,变电站综合自动化在电力系统已获得了广泛的应用,它替代了变电站常规二次设备,简化了变电站二次接线。实际的生产运行表明,变电站综合自动化保护系统是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。

关键词：变电站；自动化；微机保护；电力系统；监控系统

Abstract：The integrated automation of the substation refers to automatic supervisory, measurement, control, and micro-computerized protection for main equipment of substations and distribution lines, as well as automatic functions for dispatching communication. With computer technology, network communication technology and microelectronics technology, in power substation integrated automation system has been widely used, it replaces the conventional secondary substation equipment, substation simplified wiring. The actual running of the production shows that the protection of substation automation system is to improve the level of safe and stable operation of substation, reducing operation and maintenance costs, enhance economic efficiency, providing high-quality power to users as an important technical measure.

Keywords: Substation；Automation；Micro-computerized protection；Electric power system； Supervisory system

目录

1 前言 ...................................................................................... 1 1.1 课题背景 .................................................................................................................................................................. 1 1.2 传统变电所存在的问题 .......................................................................................................................................... 1 1.3 变电站实现综合自动化的优越性 .......................................................................................................................... 2 2 变电站综合自动化系统的内容，功能和要求 ..................................................... 2 2.1 变电站综合自动化系统的研究内容 ...................................................................................................................... 2 2.2 变电站综合自动化系统的基本功能 ...................................................................................................................... 3 2.2.1 监控子系统的功能 ......................................................................................................................................... 3 2.2.2 微机保护子系统 ............................................................................................................................................. 4 3.1 变电站综合自动化系统的设计原则和要求 .......................................................................................................... 4 3.2 变电所综合自动化系统的硬件结构 ...................................................................................................................... 5 3.2.1 集中式变电所综合自动化方案 ...................................................................................................................... 5 3.2.2 集中分布式结构变电所综合自动化方案 ...................................................................................................... 6 3.2.3 分布式综合自动化系统 ................................................................................................................................. 7 3.2.4 基本技术原则 ................................................................................................................................................. 8 4数字量的输入/输出 .......................................................................... 9 4.1 数字信号输入板 ...................................................................................................................................................... 9 4.2 CPU模块 ................................................................................................................................................................. 10 5.模拟量的输入输出 ......................................................................... 10 5.1 模拟信号输入模块 ................................................................................................................................................ 10 5.2 模数转换器 ............................................................................................................................................................ 10 6.变电站综合自动化系统的数据通信 ............................................................ 11 6.1 数据通信概述、 .................................................................................................................................................... 11 6.2 综合自动化系统与控制中心的通信 .................................................................................................................... 11 6.3 变电站内的信息传输 ............................................................................................................................................ 11 7. 应用 .................................................................................... 11 7.1 局域网络技术的应用 ............................................................................................................................................ 12 7.2现场总线在变电所综合自动化中的应用 ............................................................................................................. 12 8 结束语 ................................................................................... 12 致谢 ....................................................................................... 13 参考文献 ................................................................................... 14

1 前言

1.1 课题背景

变电所综合自动化是将变电所的二次设备(包括测量仪表，信号系统，继电保护，自动装置和远动装置等)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，实现对变电所的主要设备和输配电线路的自动监视测量，自动控制和微机保护，以及调度通信等综合性的自动化功能。

变电所综合自动化系统是利用多台微型机算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监测仪表，代替常规的控制屏，中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护，克服常规的继电保护装置不能与外部通信的缺陷。它是自动化技术，计算机技术和通信技术等高科技在变电所领域的综合应用，它可采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断能力，方便监视和控制变电所各种设备的运行和操作。变电所综合自动化系统具有功能综合化，结构监控微机化，操作监视屏幕化，运行管理智能化等功能。

1.2 传统变电所存在的问题

常规变电所的二次系统主要由继电保护、就地监控、远动装置和录波装置组成。在实际应用中，是按继电保护、远动、就地监控、测量、录波等功能，组织的相应的保护屏、控制屏、录波屏、中央信号屏等。每个一次设备，都与这些屏有关。因而，每个设备的电流互感器的二次侧都需要分别引到这些屏上；同样，断路器的跳、合闸操作回路也需要连到保护屏、控制屏、远动屏及其他自动装置屏上。

此外，对同一个一次设备与之相应的各二次设备(屏)之间,保护与远动设备之间都有许多连线。有些变电站还具有无功电能平衡、系统稳定和限制过电压等装设的同步调相机、并联电容器、并联电抗器、串联补偿装置等。由于各设备安装在不同地点，因而，变电所内电缆线路错综复杂。当前计算机技术、网络通信技术和微电子技术正迅速发展，并已深入各个领域，为进一步了解综合自动化发展方向与对策。深入掌握传统监控系统存在的弊端与缺陷，对现行传统监控系统进行技术改造和分析是非常必要的。

变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，它担负着电能转换和电能重新分配的重要任务。尤其是现在大容量发电机组的不断投运和超高压远距离输电的出现，使电力系统的安全控制更为复杂，如果仍依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，依靠原来变电站的旧设备，而不进行技术改造的话，必然无法满足安全、稳定运行的需要，更谈不上适应现代电力系统管理模式的需要。传统的变电站存在如下缺点：

（1）安全性，可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。 （2）供电质量缺乏科学的保证。 （3）占地面积大，增加了征地投资。

（4）不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。

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（5）维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。 1.3 变电站实现综合自动化的优越性

由于传统的变电站存在以上缺点，无法满足电力系统安全、稳定和经济、优化运行的要求。解决这些问题的出路是用先进技术武装变电站。对于老式的变电站，逐步进行技术改造；对新建的变电站，要尽量采用先进的技术，提高变电站的自动化水平，增加“四遥”功能，逐步实现无人值班和调度自动化。

变电站实现综合自动化的优越性主要有以下方面： （1）提高供电质量，提高电压合格率。 （2）提高变电站的安全，可靠运行水平。 （3）提高电力系统的运行，管理水平。

（4）缩小变电站的占地面积，降低造价，减小总投资。 （5）减小维护工作量，减少值班员劳动，实现减人增效。

变电站自动化技术的发展和自动化水平的提高，对无人值班无疑将起很大的推动作用。用于常规二次设备配合的远动装置对模拟量的采集，一般是通过变送器采样，对继电保护信息的采集是通过信号继电器的辅助触点，连接电缆多，因此采集的信息量往往受限制，而变电站综合自动化系统可以提供更丰富的信息。由于各子系统几乎都是由微处理机构成的，因此可以实现资源共享。

实现综合自动化的变电站，是由监控系统所采集的模拟量和开关状态信息，通过通信管理单元直接送往调度，对于继电保护动作信息的采集，可以由各微机保护单元，将动作信息通过综合自动化系统内部网络送给通信管理单元再送给调度，并由通信管理单元转发或执行调度下达的命令。

由于综合自动化系统内部各子系统间通过网络连接，既减少了彼此间的连接电缆，简化了设备，又可以传送更多的信息。更为突出的特点是可将各微机保护子系统和各自动装置的定值送往调度端，上级调度也可对其修改定植，而且综合自动化系统还能将二次设备的运行状态和故障自诊断的信息向调度主站报告，这些都是常规的变电所没办法达到的。因此，采用综合自动化系统不仅可以全面提高无人值班变电所的技术水平，也可提高可靠性。

2 变电站综合自动化系统的内容，功能和要求

2.1 变电站综合自动化系统的研究内容

变电站综合自动化的内容包括电气量的采集和电气设备的状态监测、控制和调节。实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站的正常运行和安全。发生事故时，由继电保护和故障录波等完成瞬态电器量的采集，监视和控制，并迅速切断故障和完成事故后的恢复正常操作。从长远的观点看，综合自动化系统的内容还应包括高压电器设备本身的监视信息。除了需要将变电所采集的信息传送给调度中心外，还要送给运行方式科和检修中心，以便为电气设备的监视和制定检修计划提供原始数据。

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实现变电站综合自动化的目标是提高变电站全面的技术水平和管理水平，提高安全、可靠、稳定运行水平，降低运行成本，提高经济效益，提高供电质量，促进配电系统自动化。实现变电所综合自动化是实现以上目标的一项重要技术措施。 2.2 变电站综合自动化系统的基本功能 2.2.1 监控子系统的功能

（一）变电站的数据采集包括模拟量、状态量、电度量等。

（1）变电站需采集的模拟量有：各段母线电压，线路电压、电流，有功功率、无功功率，主变压器电压、电流，有功功率、无功功率，馈出线的电流、电压，功率及频率等。此外，模拟量还有主变压器油温，直流电源电压，站用变压器电压等。对模拟量的采集有直流采样和交流采样两种方式。

直流采样即将交流电压、电流等信号经变送器转换为适合于A/D转换器输入电平的直流信号；交流采样，则是指输入给A/D转换器的是与变电站的电压、电流成比例关系的交流电压信号。

模拟量的采集，主要采用交流采样方式，采集各段母线电压、线路和主变的电流及功率、系统频率变压器油温、直流和所用电系统电压、电流等参数。系统将采集的输入信号经过滤波，检出事故、故障、状态变位信号和模拟量参数变化，实时地更新数据，为微机保护和监控系统提供运行状态的数据。

（2）状态量的采集主要有断路器、隔离开关、调压分接头位置及接地信号等，采用光电隔离技术。

（3）电能计量。电能计量即对电能的采集。

数据采集对于控制管理来说非常重要。本次微机控制系统对就地控制和保护单元(间隔层)所有的交流量、直流量、脉冲量及开关量进行现场采集，同时也收集各类保护的运行状态、保护动作信息和保护装置自检信息，在就地控制单元中经过预处理及分类后，存放在就地控制单元的存储单元中，通过控制通信总钱，及时将上述各类信息传送至通信处理机中，由通信管理处理机对通信过程进行管理与控制，并对各类信息进行数据封装，传输到监控主站，供主站数据处理之用。利用微机进行数据采集后，对于设备运行管理，数据留存分析，异常事件记录及计算、显示等功能的实现变得容易准确。

对微机保护系统应注意以下问题：

（1）由于控制和保护单元均采用微机装置，故一些必要的开关量和模拟量应从开关柜引至微机采集装置和保护屏。根据控制和保护要求的不同,输入的量也不同。

（2）开关柜与微机装置之间的端子接线较简单，大量二次接线在微机采集控制单元和保护单元内部用端子连接。

（3）传统的继电保护整定计算结果不能直接输入到计算机，需转换为计算机整定。 (二)事件顺序记录

保护装置带有大容量ROM，能存放100个以上的事件顺序记录(SOE)，分辨率达到1ms，包

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