畢業(yè)設(shè)計(jì)--變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展淺述

1、<p>　　2007屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　題目：變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展淺述</p><p><b>　　2006年6月</b></p><p>　　變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展淺述</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著

2、我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和對電力能源需求的不斷增長，變電站的數(shù)量逐步增加，對變電站的二次設(shè)備的可靠性及技術(shù)水平要求日益提高，因此對變電站的自動(dòng)化要求也越來越高。面對今后大量變電站建設(shè)改造的任務(wù)，研究和分析國內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)是很有必要的。</p><p>　　本論文《變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展淺述》從對發(fā)展變電站綜合自動(dòng)化的必要性和意義著手，闡述了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的幾種主要結(jié)構(gòu)形式、主要功能，回顧了國內(nèi)變電站自動(dòng)化技

3、術(shù)發(fā)展的過程，分析了國內(nèi)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；同時(shí)亦介紹了國外變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀，還著重提出了今后變電站自動(dòng)化新技術(shù)動(dòng)向，以供探討。</p><p>　　關(guān)鍵詞：  變電站；綜合自動(dòng)化；集中式；分散式。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要……………………………………

4、………………………………4</p><p>　　第一章 引言…………………………………………………………7 第二章 發(fā)展變電站綜合自動(dòng)化的必要性…………………………9

5、 第三章 變電站綜合自化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式…………………………11 </p><p><b>　　3.1 集中式結(jié)構(gòu)</b></p><p><b&g

6、t;　　3.2 分散式結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　3.3 集中與分散結(jié)合式結(jié)構(gòu)</p><p>　　第四章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能………………………13 </p><p>　　4.1 數(shù)據(jù)采集及通訊功能<

7、;/p><p><b>　　4.2 數(shù)據(jù)處理</b></p><p><b>　　4.3 安全監(jiān)控</b></p><p><b>　　4.4 運(yùn)行記錄</b></p><p>　　4.5 微機(jī)保護(hù)功能</p><p>　　4.6 電壓和無功控制功能<

8、/p><p><b>　　4.7 遠(yuǎn)動(dòng)功能</b></p><p>　　4.8 人機(jī)聯(lián)系功能</p><p>　　第五章 我國變電站自動(dòng)化發(fā)展階段………………………………15 5.1變電站自動(dòng)化發(fā)展階段 </p><p>　　5.1.1第一階段：面向功能

9、設(shè)計(jì)的集中式RTU加常規(guī)保護(hù)模式 5.1.2第二階段：面向功能設(shè)計(jì)的分布式測控裝置加微機(jī)保護(hù)模式 5.1.3第三階段：面向間隔、面向?qū)ο?Object-Oriented)設(shè)計(jì)的分層分布式結(jié)構(gòu)模式 </p><p>　　5.2分層分布式技術(shù)成為潮流5.2.1變電站層</p><p><b>　　5.2.2網(wǎng)絡(luò)層</b></p><p>&l

10、t;b>　　5.2.3間隔層</b></p><p>　　5.3 運(yùn)行管理模式與變電站綜合自動(dòng)化5.3.1保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)專業(yè)管理模式對變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的影響 </p><p>　　5.3.2無人值班的運(yùn)行管理模式與變電站自動(dòng)化技術(shù)的關(guān)系 5.3.3保護(hù)信息管理系統(tǒng)的出現(xiàn)是變電站當(dāng)前運(yùn)行管理的需求 </p><p>　　5.4 繼電保護(hù)技術(shù)的

11、發(fā)展 5.4.1繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展史 5.4.2 繼電保護(hù)的現(xiàn)狀 </p><p>　　第六章 國外變電站自動(dòng)化技術(shù)……………………………………19 </p><p>　　第七章 變電站自動(dòng)化技術(shù)新動(dòng)向…………………………………22 </p

12、><p>　　7.1 保護(hù)監(jiān)控一體化：</p><p>　　7.2設(shè)備安裝就地化、戶外化：</p><p>　　7.3人機(jī)操作界面接口統(tǒng)一化、運(yùn)行操作設(shè)備無線化：</p><p>　　7.4防誤閉鎖邏輯驗(yàn)證圖形化，規(guī)范化、離線模擬化：</p><p>　　7.5就地通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化：</p><p&g

13、t;　　7.6全所數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化：</p><p>　　7.7數(shù)據(jù)采集和一次設(shè)備一體化：</p><p>　　第八章 結(jié)束語………………………………………………………25 </p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………26</p><p>　　致謝……………………………………………………………………27

14、 </p><p><b>　　第一章引言</b></p><p>　　自20世紀(jì)90年代以來，變電站自動(dòng)化技術(shù)一直是我國電力行業(yè)的熱點(diǎn)技術(shù)之一。其所以成為熱點(diǎn)，一是建設(shè)的需要，二是市場的因素。目前全國投入電網(wǎng)運(yùn)行的35～110 kV變電站約18 000座(不包括用戶變)，220 kV變

15、電站約有1 000座，則500 kV變電站大約有50座。而且每年變電站的數(shù)量以3%～5%的速度增長，也就是說每年都有千百座新建電站投入電網(wǎng)運(yùn)行。同時(shí)根據(jù)電網(wǎng)的要求，每年又有不少變電站進(jìn)行技術(shù)改造，以提高自動(dòng)化水平。近十年來我國變電站自動(dòng)化技術(shù)，無論是從國外引進(jìn)的，還是國內(nèi)自行開發(fā)研制的系統(tǒng)和設(shè)備，在技術(shù)和數(shù)量上都有顯著的發(fā)展。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，一方面綜合

16、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)成為必然的趨勢，微機(jī)保護(hù)不再只考慮實(shí)現(xiàn)單純的繼電器功能，而是在保證安全可靠的前提下增加了許多遠(yuǎn)動(dòng)功能，從而以綜合裝置的形式融入到綜合自動(dòng)化的體系結(jié)構(gòu)；另一方面，保護(hù)本身也需自檢測、故障錄波、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視和控制管理等更強(qiáng)大的功能，綜合自動(dòng)化可以很好地融合這些要求。</p><p>　　“變電站自動(dòng)化系統(tǒng)”(Substation Automation System-S

17、AS)名詞，國際電工委員會(huì)解釋為“在變電站內(nèi)提供包括通信基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的自動(dòng)化系統(tǒng)(SAS-Substation Automation System： The SAS provides Automation in a Substation including the Communication infrastructure)”。 在國內(nèi)，我們所說的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對變

18、電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測量、信號、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運(yùn)行監(jiān)視和控制任務(wù)。變電站綜合自動(dòng)化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動(dòng)化是提高變電站安全穩(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)量電能的一

19、項(xiàng)重要技術(shù)措施。</p><p>　　在已采用自動(dòng)化技術(shù)的變電站中，早期采用較多的國外產(chǎn)品有：如ABB、SIEMENS、GE等公司的產(chǎn)品。但隨著國內(nèi)廠家的產(chǎn)品技術(shù)含量、工藝水平的提高以及國家產(chǎn)業(yè)政策的支持，目前220kV及以下電壓等級變電站的自動(dòng)化大都采用了國產(chǎn)產(chǎn)品，330kV及以上電壓等級變電站也大量使用了國產(chǎn)產(chǎn)品。目前，國產(chǎn)產(chǎn)品廠家主要有：南瑞集團(tuán)、北京四方、許繼電氣、國電南自等。</p>&l

20、t;p>　　第二章發(fā)展變電站綜合自動(dòng)化的必要性 </p><p>　　變電站是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它的運(yùn)行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。它作為整個(gè)電網(wǎng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，擔(dān)負(fù)著電能傳輸、分配的監(jiān)測、控制和管理的任務(wù)。變電站繼電保護(hù)、監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)是保證上述任務(wù)完成的基礎(chǔ)。在電網(wǎng)統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下，電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)(如變電站、發(fā)電廠)具體實(shí)施和

21、保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。因此，變電站自動(dòng)化是電網(wǎng)自動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。作為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，它應(yīng)確保實(shí)現(xiàn)以下要求： 　　(1)檢測電網(wǎng)故障，盡快隔離故障部分。 　　(2)采集變電站運(yùn)行實(shí)時(shí)信息，對變電站運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、計(jì)量和控制。 　　(3)采集一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，供維護(hù)一次設(shè)備參考。 　　(4)實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)睾髠淇刂坪途o急控制。 　　(5)確保通信要求。 因此，要

22、求變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行高效、實(shí)時(shí)、可靠，對變電站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測、管理、協(xié)調(diào)和控制。同時(shí)，又必須與電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效的信息交換、共享，優(yōu)化電網(wǎng)操作，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，提高經(jīng)濟(jì)效益，并為電網(wǎng)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展留下空間。  傳統(tǒng)變電站中，其自動(dòng)化系統(tǒng)存在諸多缺點(diǎn)，難以滿足上述要求。例如： 　　(1)傳統(tǒng)二次設(shè)</p><p>　　第三章變電站綜合自化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式&

23、lt;/p><p>　　目前,國內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)大體可分為三種結(jié)構(gòu):集中式、分散式以及集中與分散結(jié)合式。</p><p><b>　　3.1 集中式結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　初期的變電站自動(dòng)化設(shè)計(jì)都是采用集中式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法是將設(shè)備按其不同功能進(jìn)行歸類劃分,形成若干個(gè)獨(dú)立系統(tǒng),各系統(tǒng)分別采用集中裝置來完成自身的功能,這種結(jié)

24、構(gòu)方式的缺點(diǎn)是資源不能共享,設(shè)備設(shè)置重復(fù)、且運(yùn)行的可靠性低,功能有限,也不能大量節(jié)省電纜、屏柜和占地面積,因而這種結(jié)構(gòu)方式并沒有得到廣泛的推廣應(yīng)用。此類集中式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、造價(jià)低，尤其適合35 kV或規(guī)模較小的變電站，如柳州箭盤變電站等。</p><p><b>　　3.2 分散式結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　由于集中式結(jié)構(gòu)存在軟件

25、復(fù)雜，系統(tǒng)調(diào)試麻煩、精度低，維護(hù)工作量大，易受干擾，擴(kuò)容靈活性差等不足;隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信技術(shù)的飛躍發(fā)展，同時(shí)結(jié)合變電站的實(shí)際情況，各類分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)紛紛研制成功和投入運(yùn)行。分散式系統(tǒng)的特點(diǎn)是各現(xiàn)場輸入輸出單元部件分別安裝在中低壓開關(guān)柜或高壓一次設(shè)備附近，現(xiàn)場單元部件可以是保護(hù)和監(jiān)控功能的二合一裝置，用以處理各開關(guān)單元的繼電保護(hù)和監(jiān)控功能，也可以是現(xiàn)場的微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控部件分別保持其獨(dú)立單元部件進(jìn)行通信聯(lián)系。通信方式大

26、多數(shù)通過RS—422/RS—485通信接口相連。但近年來推出的分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)更多地采用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如LON WORKS和CAN等現(xiàn)場總線型網(wǎng)。至于變電站自動(dòng)化的功能，如遙測、遙信、采集及處理，遙控命令執(zhí)行和繼電保護(hù)功能等均由現(xiàn)場單元部件獨(dú)立完成，并將這些信息通過網(wǎng)絡(luò)送至后臺主計(jì)算機(jī),而變電站自動(dòng)化的綜合功能均由后臺主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)承擔(dān)。分散式面向?qū)ο蟮淖冸娬揪C合自動(dòng)化系統(tǒng)由于大大縮小了主控室的面積，可靠性高，組態(tài)靈活，檢修

27、方便，降低總投資，目前已成為發(fā)展趨勢。    如河池市六墟變電站是1998年9月13日投運(yùn)的廣西第一座22</p><p>　　這種結(jié)構(gòu)方式介于集中式與分散式兩種結(jié)構(gòu)之間,形式較多。但目前國內(nèi)應(yīng)用較多的是分散式結(jié)構(gòu)集中式組屏。這種結(jié)構(gòu)方式具有分散式結(jié)構(gòu)的全部優(yōu)點(diǎn),由于采用了集中式組屏,非常有利于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝與維護(hù)管理。因?yàn)橹械蛪鹤冸娝囊淮卧O(shè)備比較集中,所以此種結(jié)構(gòu)方

28、式比較適用于中低壓變電站。</p><p>　　第四章變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能</p><p>　　一般的來說,變電站綜合自動(dòng)化主要包括數(shù)據(jù)采集及通訊、數(shù)據(jù)處理、安全監(jiān)視、微機(jī)保護(hù)、開關(guān)操作、電壓無功控制、遠(yuǎn)動(dòng)及自診斷等功能。</p><p>　　4.1 數(shù)據(jù)采集及通訊功能</p><p>　　其中包括主變及各條線路的交流測量、溫濕

29、度等非電氣量的直流測量、開關(guān)刀閘等遙信量的實(shí)時(shí)采集、保護(hù)信息的收集、與上級調(diào)度通訊、統(tǒng)一時(shí)鐘等。</p><p><b>　　4.2 數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　主變及各條線路的功率及功率因數(shù)計(jì)算、電能計(jì)算及統(tǒng)計(jì)、事件順序記錄及事故追憶等。</p><p><b>　　4.3 安全監(jiān)控</b></p>

30、<p>　　系統(tǒng)運(yùn)行工況監(jiān)視,變電站一次系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視,遙測量的越限監(jiān)視,遙信變位的聲光報(bào)警,事故信號及預(yù)告信號的告警顯示,變壓器分接頭與電容器組人工、自動(dòng)調(diào)節(jié)與投切,保護(hù)測定值的顯示與修改,在線自診斷等。</p><p><b>　　4.4 運(yùn)行記錄</b></p><p>　　電力系統(tǒng)事故記錄及運(yùn)行記錄,系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)記錄，設(shè)備運(yùn)行記錄,以及各種記錄

31、的統(tǒng)計(jì)，報(bào)表人工、自動(dòng)打印,屏幕拷貝等。</p><p>　　4.5 微機(jī)保護(hù)功能</p><p>　　包括變壓器保護(hù)、線路保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)及其他設(shè)備的保護(hù)配置。</p><p>　　4.6 電壓和無功控制功能</p><p>　　對有載調(diào)壓變壓器分接頭和并聯(lián)補(bǔ)償電容器組進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)控制，保證</p><p>

32、;　　電壓質(zhì)量和優(yōu)化無功補(bǔ)償。</p><p><b>　　4.7 遠(yuǎn)動(dòng)功能</b></p><p>　　包括常規(guī)的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，保護(hù)定值的遠(yuǎn)方監(jiān)視與修改,故障錄波及測距的遠(yuǎn)方傳輸?shù)裙δ堋?lt;/p><p>　　4.8 人機(jī)聯(lián)系功能</p><p>　　在線生成、修改各種報(bào)表及畫面,在線修改數(shù)據(jù)庫參數(shù),控制閉鎖與

33、解除;多窗口顯示,畫面可放大、縮小、漫游以及方便的畫面調(diào)用，遠(yuǎn)方和當(dāng)?shù)夭僮饕约爱?dāng)?shù)夭僮鞯姆勒`操作等功能。</p><p>　　第五章我國變電站自動(dòng)化發(fā)展階段</p><p>　　5.1變電站自動(dòng)化發(fā)展階段 </p><p>　　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(hù)、故障錄波、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)。按系統(tǒng)模式出現(xiàn)順序可將變電站自動(dòng)化發(fā)展分為三個(gè)階段：

34、5.1.1第一階段：面向功能設(shè)計(jì)的集中式RTU加常規(guī)保護(hù)模式 80年代及以前，是以RTU為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)動(dòng)裝置及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控為代表。該類系統(tǒng)實(shí)際上是在常規(guī)的繼電保護(hù)及二次接線的基礎(chǔ)上增設(shè)RTU裝置，功能主要為與遠(yuǎn)方調(diào)度通信實(shí)現(xiàn)“二遙”或“四遙”(遙測、遙信、遙控、遙調(diào))；與繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的聯(lián)結(jié)通過硬接點(diǎn)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(dòng)化的初級階段。 5.1.2第二

35、階段：面向功能設(shè)計(jì)的分布式測控裝置加微機(jī)保護(hù)模式 第二階段始于90年代初期，單元式微機(jī)保護(hù)及按功能設(shè)計(jì)的分散式微機(jī)測控裝置得以廣泛應(yīng)用，保護(hù)與測控裝置相對獨(dú)立，通過通信管理單元能夠?qū)⒏髯孕畔⑺偷胶笈_或調(diào)度端計(jì)算機(jī)。特點(diǎn)是繼電保護(hù)(包括安全自動(dòng)裝置)按功能劃分的測控裝置獨(dú)立運(yùn)行，應(yīng)用了現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過數(shù)據(jù)通信進(jìn)行信息交換。此系統(tǒng)電纜互聯(lián)仍較多，擴(kuò)展性功能不強(qiáng)。 5.1.3第三階段：面向間隔、面向?qū)ο?Obj</p

36、><p><b>　　5.2.1變電站層</b></p><p>　　變電站層橫向按功能分布為當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、保護(hù)信息管理及遠(yuǎn)方通信。變電站層功能分布的形式取決于網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)構(gòu)、變電站電壓等級以及用戶的實(shí)際需求。 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能作為當(dāng)?shù)剡\(yùn)行人員的人機(jī)交互窗口，以圖形顯示、報(bào)表打印、語音報(bào)警等各種方式實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)氐摹八倪b”。通過“五防”系統(tǒng)聯(lián)鎖控制開關(guān)及刀閘的跳合，并對斷路器合

37、閘操作自動(dòng)檢同期， 按VQC原理調(diào)節(jié)變壓器檔位或投切電容器組，以及與MIS系統(tǒng)安全聯(lián)接實(shí)現(xiàn)信息共享。 保護(hù)信息管理功能作為當(dāng)?shù)乩^保人員的人機(jī)交互窗口，也可以圖形顯示、報(bào)表打印、語音報(bào)警等各種方式對繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的運(yùn)行狀況如裝置是否故障、定值是否改變、采樣是否準(zhǔn)確等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，根據(jù)運(yùn)行需要決定保護(hù)投退和定值修改，故障發(fā)生后通過故障錄波及保護(hù)動(dòng)作信息進(jìn)行故障分析和診斷。 遠(yuǎn)方通信功能是將當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和保護(hù)信息管理功

38、能通過通信在遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)，是變電站實(shí)現(xiàn)無人值班的前提條件。遠(yuǎn)方監(jiān)控和保護(hù)信息管理功能同樣可以各自獨(dú)立即通過不同的通道和規(guī)約分別接至調(diào)度中心和保護(hù)信息管理主站，也可以合二為一即通過同一通道接至遠(yuǎn)方主站。</p><p><b>　　5.2.2網(wǎng)絡(luò)層</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)層完成信息傳遞和系統(tǒng)對時(shí)等功能。通過信息交換，實(shí)現(xiàn)信息共享，減化變電站的設(shè)備配置，從整體上提高

39、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。目前國內(nèi)外產(chǎn)品流行兩種網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)：即雙層網(wǎng)和單層網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 目前采用的現(xiàn)場總線有：Lonworks、Canbus、WorldFIP、Profibus等，速率為1~12Mbps；以太網(wǎng)通信方式，速率大多為10Mbps/100Mbps自適應(yīng)?，F(xiàn)場總線具有使用方便、簡單、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，以太網(wǎng)具有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、開放性好、高速率、傳輸容量大的特點(diǎn)。但目前由于以太網(wǎng)在性能和應(yīng)用特點(diǎn)上仍不能完全替代現(xiàn)場總線， 面向

40、實(shí)時(shí)控制的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)正處于研究和制定過程中， 所以現(xiàn)場總線將會(huì)和以太網(wǎng)并存相當(dāng)長時(shí)間。 5.2.3間隔層</p><p>　　間隔層主要是繼保、監(jiān)控設(shè)備層。可集中組屏也可分布在各繼電保護(hù)小間內(nèi)或安裝在開關(guān)柜上。繼保、監(jiān)控既可以各自獨(dú)立也可以合二為一。它對相關(guān)一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、測量和控制，響應(yīng)就地層、變電站層、遠(yuǎn)方主站的操作要求，對采集的信息進(jìn)行處理上送，并在變電站層、遠(yuǎn)方主站控制失效的情況下仍能完成保

41、護(hù)、測量和控制功能。 三層之間的關(guān)系。變電站層、網(wǎng)絡(luò)層、間隔層既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。變電站層功能的實(shí)現(xiàn)依賴于網(wǎng)絡(luò)層和間隔層的完好性；但是間隔層功能的實(shí)現(xiàn)，特別是繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的功能的實(shí)現(xiàn)決不能依賴于網(wǎng)絡(luò)層和變電站層；遠(yuǎn)方主站監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)應(yīng)不依賴于變電站層設(shè)備。 5.3 運(yùn)行管理模式與變電站綜合自動(dòng)化 5.3.1保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)專業(yè)管理模式對變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的影響 由于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)源于傳統(tǒng)的“四

42、遙”并在微機(jī)保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)分屬不同的部門和專業(yè)，運(yùn)行管理是分開的，隨著變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，特別是近階段，在中低壓站已經(jīng)采用保護(hù)和測控合一的綜合裝置， 許多廠家在研制高壓和超高壓站的裝置時(shí)，已經(jīng)考慮將保護(hù)、測控、故障錄波等功能綜合在一個(gè)裝置內(nèi)。因此，各自獨(dú)</p><p>　　第六章國外變電站自動(dòng)化技術(shù)</p><p>　　國外變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展是從80年

43、代開始的。以德國西門子公司為例，該公司于1985年投運(yùn)了第一套變電站自動(dòng)化系統(tǒng)LSA-678，此后陸續(xù)在德國及歐洲投運(yùn)的該型變電站自動(dòng)化系統(tǒng)達(dá)300多套。在中國，1995年亦投運(yùn)了該公司的LSA-678變電站自動(dòng)化系統(tǒng)?！　SA-678的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩類，一類是全分散式的系統(tǒng)，另一類是集中與分散相結(jié)合的系統(tǒng)。該兩類系統(tǒng)均由6MB測控系統(tǒng)，7S/7U保護(hù)系統(tǒng)，8TK開關(guān)閉鎖系統(tǒng)三部分構(gòu)成?！　】刂浦鲉卧?MB51是6MB測控系統(tǒng)的心臟

44、，選用高檔32位386/486芯片，它管理I/O單元6MB52，并通過6MB52和7S/7U數(shù)字保護(hù)單元通信。而6MB52一般分散安裝在中低壓開關(guān)柜上，完成開關(guān)量、測量值、脈沖量的采集，執(zhí)行主單元的開關(guān)操作命令，對交流采樣值進(jìn)行P，Q計(jì)算等。系統(tǒng)框圖見圖1。</p><p>　　圖1　全分散式LSA678系統(tǒng)框圖</p><p>　　另一類集中與分散相結(jié)合的系統(tǒng)采用了站控單元6MB55，它

45、既有6MB51的功能又有RTU的功能，一般用于擴(kuò)建的變電站，對已建部分采用集中方式，而對擴(kuò)建部分則采用上述全分散式通過6MB52 I/O單元對各開關(guān)單元進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)。　　日本在90年代亦新建和擴(kuò)建了多座高壓變電站，采用了以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的運(yùn)行支援系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是繼電保護(hù)裝置下放至開關(guān)現(xiàn)場，并設(shè)置微機(jī)控制終端，采集測量值和開關(guān)接點(diǎn)信息，通過光纜傳輸至主控制室的后臺計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，開關(guān)及隔離開關(guān)操作命令亦由主控制室通過光纜下達(dá)至終端

46、執(zhí)行。主控制室計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用雙以太網(wǎng)，配置有2臺主計(jì)算機(jī)和1臺培訓(xùn)用計(jì)算機(jī)?！　”Ｗo(hù)下放有直接置于各高壓開關(guān)旁密閉箱內(nèi)的，內(nèi)有除濕用加熱器，但不設(shè)空調(diào)降溫；有置于開關(guān)附近保護(hù)室內(nèi)的?！　≈劣诿绹冸娬咀詣?dòng)化目前投運(yùn)的大體有三類。一是以RTU為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，配置微機(jī)作當(dāng)?shù)毓δ埽⒑蜕霞壵{(diào)度中心通信；二是以通用計(jì)算機(jī)為數(shù)據(jù)采集設(shè)備，不但采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)而且建立歷史數(shù)據(jù)庫，并通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)(以太網(wǎng))與遠(yuǎn)程工作站聯(lián)絡(luò)；三是采用MODBUS

47、-PLUS(1 Mbit/s),保護(hù)監(jiān)控I/O等部件均通過規(guī)約轉(zhuǎn)</p><p>　　第七章變電站自動(dòng)化技術(shù)新動(dòng)向</p><p>　　技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的，隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟，以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用，勢必對已有的變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響，全數(shù)字化的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。下面

48、根據(jù)目前變電站綜合自動(dòng)化的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展之趨勢，對今后的綜合自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備作出一些膚淺的要求和展望。</p><p>　　7.1 保護(hù)監(jiān)控一體化：</p><p>　　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?cè)中采用此方式已是大勢所趨。它的好處是高度地功能按一次單元集中化，以利于穩(wěn)定信息采集和設(shè)備狀態(tài)控制，極大地提高了性能效率比。其目前的缺

49、點(diǎn)也是顯而易見的：此種裝置的運(yùn)行可靠性必須極高，否則任何形式的檢修維護(hù)都將迫使一次設(shè)備的停役。這也是目前110kV及以上的電壓等級還采用保護(hù)和監(jiān)控分離設(shè)置的原因之一。隨著技術(shù)的發(fā)展，冗余性、在線維護(hù)性設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，將使保護(hù)監(jiān)控一體化成為必然。</p><p>　　7.2設(shè)備安裝就地化、戶外化：</p><p>　　綜合自動(dòng)化裝置將和一次設(shè)備整合在一起。其電氣的抗干擾性能，設(shè)備抗熱寒、抗雨雪、

50、防腐蝕等各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)將達(dá)到一個(gè)極高的地步。目前的綜合自動(dòng)化裝置都是安裝在低電壓的中置柜上，和室內(nèi)的開關(guān)室內(nèi)，戶外的僅是一些實(shí)現(xiàn)簡單功能的柱上設(shè)備。隨著高電壓等級的推廣，其設(shè)備都將就地安裝在戶外的端子箱上，對環(huán)境條件要求不嚴(yán)。這種方式最終將帶來無人值班變電站沒有建筑小室或僅設(shè)一個(gè)控制小室，其內(nèi)最多也就是一臺控制顯示終端。這將極大地減少整個(gè)變電站的二次電纜，使變電站的建設(shè)簡化、快速，設(shè)備調(diào)試簡單、易行，同時(shí)也極大提高變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠

51、性。</p><p>　　7.3人機(jī)操作界面接口統(tǒng)一化、運(yùn)行操作設(shè)備無線化：</p><p>　　前面一點(diǎn)所提到的無人無建筑小室的變電站，變電運(yùn)行人員如果在就地查看設(shè)備和控制操作，將通過一個(gè)手持式可視無線終端，邊監(jiān)視一次設(shè)備邊進(jìn)行操作控制，所有相關(guān)的量化數(shù)據(jù)將都顯示在可視無線終端上，巡視操作非常簡潔明了，并隨時(shí)配合有軟件防誤操作的邏輯判斷和語音提示，還可通過加配數(shù)字?jǐn)z像頭，將圖象傳給遠(yuǎn)方監(jiān)

52、護(hù)人員或技術(shù)分析人員。所有的這些人機(jī)界面數(shù)據(jù)來源，都將通過本變電站的一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，和整個(gè)變電站的數(shù)據(jù)網(wǎng)連在一起，并通過此變電站的遠(yuǎn)傳廣域接口，和整個(gè)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)SCADA系統(tǒng)連接在一起，給遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)診斷以條件，并在控制操作時(shí)可實(shí)現(xiàn)站間邏輯閉鎖。目前在奧地利VATECH公司（原來的伊林）的變電站監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)圖（圖1）就出現(xiàn)了這種運(yùn)行監(jiān)控模式。</p><p>　　7.4防誤閉鎖邏輯驗(yàn)證圖形化，規(guī)范化、離線模擬化：&

53、lt;/p><p>　　在220kV及以上的變電站中，隨著自動(dòng)化水平的提高，電動(dòng)操作設(shè)備日益增多，其操作的防誤閉鎖邏輯將緊密結(jié)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(shí)現(xiàn)。而一個(gè)變電站的建成都是通過幾次擴(kuò)建才達(dá)到終期規(guī)模，這就給每次防誤閉鎖邏輯的實(shí)際操作驗(yàn)證帶來難題：如何在不影響一次設(shè)備停役的情況下擺出各種運(yùn)行狀態(tài)來驗(yàn)證其正反操作邏輯的正確性。圖形化，規(guī)范化的防誤閉鎖邏輯驗(yàn)證模擬操作圖正是為解決這一難

54、題而作，其嚴(yán)謹(jǐn)性是建立在監(jiān)控系統(tǒng)全站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫之上的，使防誤閉鎖邏輯驗(yàn)證的離線模擬化成為可能。 </p><p>　　7.5就地通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化：</p><p>　　強(qiáng)大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設(shè)計(jì)（雙CPU、雙電源等），光纖總線等等，使現(xiàn)代化的綜合自動(dòng)化變電站的各種智能設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)統(tǒng)一的、互相協(xié)調(diào)工作的整體，正如圖1所示的那樣。標(biāo)準(zhǔn)化的通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（

55、如IEC60870－5－103）是關(guān)鍵，目前國外變電站智能化設(shè)備小到一個(gè)油溫儀，也采用此協(xié)議作為SCADA采集系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口。另外就地運(yùn)行巡視所需的音、視頻信息也可一體化集成到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。</p><p>　　7.6全所數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化：</p><p>　　變電站的智能監(jiān)控裝置（IO設(shè)備）將無電壓等級劃分，只有下載參數(shù)設(shè)置版本不同。全站統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫包，統(tǒng)一維護(hù)組態(tài)工具軟件，分類分

56、單元下載參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)。其實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫可通過嚴(yán)密的安全防護(hù)措施和整個(gè)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)連在一起。</p><p>　　7.7數(shù)據(jù)采集和一次設(shè)備一體化：</p><p>　　除了常規(guī)的電流電壓、有功無功、開關(guān)狀態(tài)等信息采集外，對一些設(shè)備的在線狀態(tài)檢測量化值，如主變的油位、開關(guān)的氣體壓力等等，都將緊密結(jié)合一次設(shè)備的傳感器，直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中?？刂撇僮饕膊痪窒抻陂_關(guān)和閘刀的分合，如門

57、鎖的開啟、清潔系統(tǒng)的開啟等等也將納入控制范圍。高技術(shù)的智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器的應(yīng)用，必將給數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)帶來全新的模式。</p><p>　　變電站自動(dòng)化系統(tǒng)最終向數(shù)字化發(fā)展，指的是智能化電氣的發(fā)展，如智能開關(guān)設(shè)備、光電式電壓和電流互感器、智能電子裝置(IED)等的出現(xiàn)，使變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字化階段。智能化一次設(shè)備的數(shù)字化傳感器、數(shù)字化控制回路逐漸取代傳統(tǒng)的一次回路， 使變電站層、間隔層、過程層

58、最終用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，并實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p><b>　　第八章結(jié)束語</b></p><p>　　變電站綜合自動(dòng)化在我國尚屬一門新興技術(shù)。變電站自動(dòng)化技術(shù)是伴隨著現(xiàn)代科技技術(shù)發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步， 自動(dòng)化系統(tǒng)以按對象設(shè)計(jì)的全分層分布式為潮流， 朝著二次設(shè)備功能集成化，一次設(shè)備智能數(shù)字化方

59、向發(fā)展；運(yùn)行管理朝著各專業(yè)協(xié)調(diào)統(tǒng)一和站內(nèi)無人值班模式發(fā)展。經(jīng)過廣大電力科研工作者的不懈努力,已在此技術(shù)領(lǐng)域積累了不少寶貴的經(jīng)驗(yàn)。我們深信,隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的迅速發(fā)展,變電站綜合自動(dòng)化必將日趨成熟和完善。高自動(dòng)化水平的變電站以及電力系統(tǒng)自動(dòng)化管理將為加速我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到巨大的推動(dòng)作用。</p><p>　　參考文獻(xiàn) [1] 曾慶禹. 變電站自動(dòng)化技術(shù)的未來發(fā)展. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000；[2] 汪覺恒. 國

60、內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展.湖南電力，1999；[3] 朱大新. 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的新發(fā)展. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化時(shí)代，2001；[4] 譚文恕. 有關(guān)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài).電力系統(tǒng)自動(dòng)化時(shí)代，1999；[5] 楊奇遜. 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1995；[6] 唐 濤. 國內(nèi)外變電站無人值班與綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展綜述.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1995；[7] 張建俠等. 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)綜述.

61、 貴州電力技術(shù)，2001；[8] 金午橋. 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展策略. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1999。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文是在導(dǎo)師**教授的悉心指導(dǎo)下完成的，*老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。*老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我