变电站综合自动化

第一篇：变电站综合自动化

变电站综合自动化

1、为什么变电站综合自动化技术的发展成为必然趋势?

1)随着我国电力工业和电力系统的发展，对变电站的安全、经济运行要求越来越高，实现变电站综合自动化，可提高电网的安全、经济运行水平，减少基建投资，并为推广变电站无人值班提供了手段;

2)随着电网复杂程度的增加，各级调度中心要求更多的信息，以便及时掌握电网及变电站的运行情况; 3)为提高变电站的可控性，要求采用更多的远方集中控制、集中操作和反事故措施等;

4)利用现代计算机技术、通信技术等，提供先进的技术装备，可改变传统的二次设备模式，实现信息共享，简化系统，减少电缆，减少占地面积;

5)对变电站进行全面的技术改造。

2、简述变电站综合自动化的概念及其系统的组成和特点。

概念：变电站综合自动化是将变电站的二次设备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，实现对全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，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

变电站综合自动化系统：多台微型计算机和大规模集成电路组成。

特点：1)功能的综合化;2)设备的操作及监视微机化;3)结构分布分层化;4)通信网络光缆化;5)运行管理智能化。

3、变电站实现综合自动化与传统变电站相比，其优越性有哪些?

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)缩小变电站占地面积，降低造价、减少总投资 5)减少维护工作量，减小值班员劳动，实现减人增效

6)减少人为误操作的可能。

4、说明调度自动化与变电站综合自动化之间的关系。

电网调度自动化由三个子系统构成：1)发电厂和变电站的基础自动化系统;2)信息传输系统;3)调度(控制)中心的能量管理和数据采集与监控主站计算机系统(EMS/SCADA)。电网调度自动化系统是由多个子系统组成的有机整体，是一项涉及范围广，实现难度大的系统工程。其中，变电站综合自动化是电网调度自动化不可分离的十分重要的基础自动化。

5、变电站综合自动化系统的监控子系统都实现哪些功能?

1)数据采集

2)事件顺序记录SOE 3)故障记录、故障录波和测距

4)操作控制功能

5)安全监视功能

6)人机联系功能

7)打印功能

8)数据处理与记录功能

9)谐波分析与监视

6、变电站综合自动化系统的继电保护子系统都实现哪些功能?

1)高压输电线路的主保护和后备保护

2)主变压器的主保护和后备保护 3)电容器保护

4)配电线路保护

5)母线保护

6)不完全接地系统的单相接地的选线

7、画图说明变电站备用电源自动投入控制的基本原理。

备用电源自投装置是因电力系统故障或其它原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源或备用设备或其它正常工作的电源自动投入工作，使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置。 1)明备用方式

正常时1DL合，2DL分，由1DL供电。当1L上发生故障，1DL跳开时，2DL自动合上。

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2)暗备用方式(1)

暗备用方式(2)

正常时1DL，2DL均合，3DL断开，1DL、2DL分别对1#主变、2 #主变供电。当1L上发生故障，1DL跳开后，3DL自动合上，由2L供电。

8、说明变电站电压、无功综合控制的基本原理。

正常时1DL，2DL均合，5DL断开，1#主变、2 #主变分别对低压母线供电。当1#主变或2 #主变发生故障，跳开4DL或6DL，合上5DL。

方法一：

控制目标：在系统RS、XS、RT、XT 的损耗最小时，UL达到负载要求维持的电压水平，即ULULN

(忽略电压降横分量)

(设用户的自然功率因数不变可得公式(1))

(1)

考虑U2=U1/K，可以调整K(有载分接头)使 UL=ULN ，可见，随着SL↗，U2↗，即逆调压。 方法二：

投入无功补偿QC后，高压损耗为：

(2)

其中P

2、Q2为U2处的功率。

变电站低压母线电压U2与系统电压Us的关系为：

(3)

改变K值(分接头位置)和 QC(电容参数值)都可以起到对电压的调节作用，由公式(2)得当QC=Q2 时系统的无功、有功损耗最小，综合公式(2)(3)两者考虑，不仅可以保证电压质量，还能尽量使网络损耗最小，从而达到现有设备条件下得最佳控制。

9、简述变电站自动化中低频减负荷控制系统的基本原理。

假定变电站馈电母线上有多条配电线路，根据这些线路所供负荷的重要程度，分为基本级和特殊级两大类。基本级中为一般负荷的馈电线，特殊级为重要负荷。当系统中出现频率降低，而且降低到需要减负荷的程度时，按照负荷级别的不同进行减负荷。

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10、画图说明变电站综合自动化系统分散分布式的组态形式及特点。

特点：面向对象的设计，即可分散安装，又可集中组屏。

11、目前变电站综合自动化系统的保护单元和测控单元在使用方面有哪几种方式?各自的优缺点如何? 1)数据完全共享型：即保护和测量的模拟量完全来自同一TA或TV。

优点：接线少，造价降低。

缺点：测量精度得不到保证，保护TA和测量TA的测量范围不一样。 2)数据独立处理型：使用各自的TA、TV、A/D，可使用一个CPU或不同的CPU,保护和测量单元在同一机箱。 优点：体积小。

缺点：占用资源过多，造价高。 3)保护和测量完全独立型：测控装置和保护装置完全分开，分别接入通讯网中。 优点：完全分离，互不影响。

缺点：体积大，造价高。

12、简述光学电流互感器与传统的电磁式电流互感器相比具有哪些优点?

1)没有因充油而产生的易燃、易爆炸等危险;

2)不含铁芯，消除了磁饱和、铁磁谐振等问题; 3)低压侧无开路高压危险;

4)暂态响应范围大，测量精度高; 5)频率响应范围宽;

6)优良的绝缘性能，造价低; 7)抗电磁干扰能力强;

8)体积小、重量轻，安装运输方便; 9)由于信息载体是光，用光纤传输信号，因此具有光学敏感和光纤传输的优点; 10)适应了电力计量与保护数字化、微机化和自动化发展的潮流。

13、简述变电站自动化系统中常用的几种信息传输方式及其优缺点?

1)模拟传输：点对点,无灵活性可言，且传输的信息量小，适用于全集中式阶段和大RTU方式。

2)基于RS232的传输：解决了传输信息量的问题，但仍然是点对点的传输，灵活性差，适用于大RTU的阶段。 3)基于RS485的传输：传输信息量大，可以连成网络，但网络的节点数减少，且为主从式,限制了传输的效率。适用于大RTU方式和小规模分布式网络。

4)基于现场总线的传输：信息量较大，网络传输，结点数较多，可靠性大大提高,平等式的结构和优先级的机制保证了重要信息的实时性，但信息传输的速度相对于录波数据传输等要求有差距，适用于中等规模的分层分布式阶段。

5)基于以太网络的传输：传输信息量及速度极大，网络连接，平等结构，随着近年基于芯片的系统和光纤传输技术逐渐成熟，在变电站控制领域得到日益广泛的应用。适用于大规模的分层分布式控制系统。

14、简述变电站抗电磁干扰的措施。

1)屏蔽：

一、二次设备的屏蔽，端子和机箱的屏蔽; 2)减少耦合：减少强电回路的感应耦合; 3)接地：一次系统接地和二次系统接地;

4)隔离：模拟量的隔离，开关量输入、输出的隔离，二次回路布线时的隔离; 5)滤波：常用的滤波器有电容滤波器、电感滤波器、RC滤波器。

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15、简述CSC2000变电站综合自动化系统的特点及其基本功能。 1)适用35kV~500kV各种电压等级的变电站。

2)各间隔单元保留紧急手动跳、合闸操作手段外，其余保护、控制、监视、测量和报警功能全部由综合自动化系统完成。 3)LONWORKS现场总线。

4)典型的分散分布式系统，既可集中组屏，又可分散安装。 5)第三代微机保护通用硬件。 基本功能：

1)监控系统主站：以计算机监控系统为中心，实现对全部一次设备进行监视、测量、控制、管理、记录和报警功能，是为了运行人员之间的接口。需要时可与远方控制中心及其他系统通信。

2)继电保护工程师站：可以进行保护定值管理、录波数据分析，远方故障信息分析、诊断。

3)远动主站：通过LONWORKS现场总线/以太网等同各种不同类型的保护装置，测控装置通信，把所采集的数据送到几个独立的数据库中，经规约转换后，分别上送到不同的调度端，直接通过主站对间隔层设备进行控制，实现“四遥”功能。 4)防误闭锁控制：CSC 2000 综合自动化系统采用基于测控网络的站级防误闭锁及间隔层相结合的防误系统，发挥了微机防误系统及测控网络的优势。

16、变电站防止误操作的“五防”指什么?

1)防止误合误分断路器

2)防止带负荷切刀闸

3)防止带电接地线

4)防止带接地线合断路器、隔离开关 5)防止误入带电间隔

17、简述保护和监控对算法的不同要求。

1)监控需要计算得到的是反映正常运行状态的P、Q、U、I等物理量，进而计算出功率因数、有功电能量和无功电能量。而保护更关心的是反映故障特征的量，所以保护中除了会要求计算U、I、功率因数等以外，有时还会要求计算反映信号特征的其他一些量，例如频谱、突变量、负序或零序分量以及谐波分量等。

2)监控在算法的准确上要求更高一些，希望计算出的结果尽可能准确;而保护则更看重算法的速度及灵敏性，必须在故障后尽快反应，以便快速切除故障。

3)监控算法主要针对稳态时的信号，而保护算法主要针对故障时的信号。相对于前者，后者含有更严重的直流分量及衰减的谐波分量等。

18、保护和监控常用算法有哪些?

1)基于正弦函数模型的算法：两点乘积法、导数算法、二阶导数算法和半周积分算法 2)基于周期函数模型的算法：基于傅式算法的功率方向算法和基于傅式算法的滤波算法 3)基于随机函数模型的算法 4)解微分方程算法

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第二篇：变电站综合自动化系统

电网是一个不可分割的整体，对整个电网的

一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站综合自动化是一项提高变电站安全可靠稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能服务的综合措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统已经成为必然趋势;另一方面，保护系统本身也需要有自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能，为此发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展新的趋势。

目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构。

1分布式系统结构

按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。分布式系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块(通常是多个CPU)之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统，较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。分布式变电站综合自动化系统自问世以来，显示出强大的生命力。但是目前还存在着抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题等。

2集中式系统结构

集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I/O接口，集中采集变电站的模拟量、开关量等信息，集中进行计算和处理，分别完成变电站的微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通信等功能。集中式系统的主要优点是：结构紧凑、体积小，可大大减少站地面积;造价低，尤其是对35kV或规模较小的变电站更为有利。目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式，但这种结构有以下不足。

(1)前置管理机任务繁重、引线多，降低了整个系统的可靠性，若前置机故障，将失去当地及远方的所有信息及功能，必须采用双机并联运行的结构才能提高可靠性。

(2)软件复杂，修改工作量大，系统调试烦琐。

(3)组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软硬件必须另行设计，工作量大并且扩展一些自动化需求的功能较难。

3分层分布式结构

该系统的主要特点是按照变电站的元件，断路器间隔进行设计。将变电站一个断路器间隔所需要的全部数据采集、保护和控制等功能集中由一个或几个智能化的测控单元完成。这种系统代表了现代变电站自动化技术发展的趋势，大幅度地减少了连接电缆，减少了电缆传送信息的电磁干扰，且具有很高的可靠性，比较好的实现了部分故障不相互影响，方便维护和扩展，大量现场工作可一次性地在设备制造厂家完成。既可按变电站的控制层次和对象，设置变电站层(站级测控单元)、间隔层(间隔单元)的二层式分布控制系统结构;也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层，这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点。 (1)可靠性提高，任一部分设备故障只影响局部，即将“危险”分散，当站级系统或网络故障，只影响到监控部分，而最重要的保护、控制功能仍可继续运行;同时任一智能单元损坏也不应导致全站的通信中断。 (2)可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。

(3)站内二次设备所需的电缆大大减少，节约投资也简化了调试维护。

(1)INT-iPS变电站综合自动化系统

INT-iPS变电站综合自动化系统广泛适用于110KV及以下电压等级的城网、农网变电站和用户变电站。该系统是应用电力自动化技术、计算机技术和信息传输技术，集保护、监测、控制、通信等多种功能于一体的开放式、网络化、单元化、组态化的分层分布式变电站综合自动化系统，其核心装置完全替代了变电站常规保护、仪表、中央信号、远动装置等二次设备，优化了系统结构，提高了系统运行的可靠性，既可满足有人值班变电站的要求，也可完全满足无人值班变电站的要求，是一套技术先进、功能完备、可靠性高、使用维护方便的变电站综合自动化系统。

厂家：南京因泰莱电器股份有限公司

INT-iPS系统采用分层分布式结构，除了具有一般分布式系统的可靠性高、扩展性好、易于施工与维护、系统性价比高等特点外，还具有如下特点： ● 变电站综合自动化的全面解决方案

● 现场级设备具有超大人机界面,全中文、图形化显示 ● 基于国际标准的开放式系统

● 基于新结构、新器件、新工艺、高标准电磁兼容设计的硬件平台 ● 基于嵌入式实时多任务操作系统的软件平台，使软件的可靠性和实时性大大增强

● 全组态软件，Client/Server结构，模块化设计 ● 系统主要设备支持双机双网冗余配置

● 支持全站数据共享，不依赖于站控层实现全站的控制操作

● 采用实时统一的、面向对象的及图模库一体化的数据库管理系统 ● WEB查询浏览功能

(2)HSC3000变电站综合自动化系统

产品简述：HSC3000变电站综合自动化系统(以下简称HSC3000系统)是公司综合了在电力行业多年的研制开发经验和数百个成功投运变电站的经历，采用当今新型的软、硬件技术和网络技术开发的分层分布开放式总线型综合自动化系统。系统具有适应能力强，配置全面、经济，运行安全、可靠等显著特点，适合于6~220kV新建的变电站及老站技术改造。

厂家：北京四方利水自动化设备有限公司

系统结构、配置及特点

HSC3000分层分布式综合自动化系统，站内通信网络采用Lonworks现场总线网或以太网络。系统分为两层：变电站层(站控层)和间隔层。

变电站层即站控层，由监控主机、远动主机、通讯网络、模拟屏等组成。站控层的设备均通过通讯网卡与站内通讯网连接，再和间隔层的设备用通讯线相联。 间隔层包括继电保护和测控装置等。用来实现对相关设备进行保护、测量和控制等功能。各测控单元保留手动操作分、合闸功能。各间隔层的单元互相独立、互不影响。间隔层设备工作独立于系统，不受站控层影响。各间隔层单元按站内一次设备配置。

该系统为典型的分层、分布式系统，间隔层装置按一次设备为对象布置，以变电站层、间隔层两层结构构成，功能齐全、配置灵活、具有极高的可靠性;本公司采用32位DSP芯片作第三代微机通用硬件系统，以此作为间隔层设备的通用硬

件;并且国内首家通过IEC255-22-4要求的四级快速瞬变干扰等九项EMC(电磁兼容)试验，“达到了国际先进水平”;远动与监控系统共用间隔层信息采集装置，达到了分布式RTU技术要求标准;专用远动主站可以从测控网络上获取所需信息直接远传至调度中心。

在工程应用中，间隔层保护测控设备可按一次设备分散布置，以间隔为单位，继电保护、测量和控制功能统一设计，更能体现分布式特点并发挥其一体化设计优势，这种方式是HSC3000系统的显著特点。当然也可根据用户需要，将不同间隔的测控保护装置集中组屏。

系统结构

系现场总线网结构。这种网络通讯结构简单，投资节约，性能可靠，但传输速度较慢。一般用于35kV及其以下电压等级的变电站。各种保护测控单元可以分散安装在就地高压柜上，能够节约大量的二次导线;也可组屏安装，需要一间50 ～ 80M2 左右的中控室。

主要功能

—— 数据采集与处理 —— 统计计算 —— 画面显示

◆ 保护设备配置图 ◆ 定时报表。 ◆ 趋势曲线

对指定测量值，可按特定的周期采集数据，并予以保留。保留范围七天。并可按运行员选择的显示间隔和区间显示趋势曲线。同时，画面上还标出该测量值允许变化的最大、最小范围。每幅图可按运行人员的要求显示某一个测量值的当前趋势曲线。

(3)SCWZ型变电站综合自动化系统

产品概述

一、适用范围：

SCWZ型变电站综合自动化系统是我公司总结多年传统低压控制成套设备第设计和制造及服务经验，参照国内外同类产品的优秀技术，结合最新的控制理论，采用最新器材和最新工艺技术，自行、独立设计开发、制造的新一代第集微机监控、测(计)量、保护、信号、通信、数据库管理等功能于一身的面

向对象第、分层分布式第变电站智能化二次设备。再无人值班变电站中取代传统第仪器仪表盘、操作盘、信号系统、变送盘、远动装置、故障录波、无功补偿等设备。该系统适用于110KV以下电压登记变电站综合自动化的需要，满足全国城乡电网建设与改造的要求。

厂家：浙江三辰电器(集团)有限公司

二、适设计原则

在系统设计生产的整个过程，我公司始终坚持以下基本原则: ·质量上乘，保证系统安全、可靠、稳定地运行是设计第基础; ·采用最新理论和技术，确保技术性能第领先性是设计主旨; ·硬、软件第配合与分工合理，做到软硬兼顾; ·硬件第结构框架开放，便于日后第扩展; ·软件有一定第冗余，满足容错要求; ·系统具有自检和故障自诊功能; ·系统有很好第性价比。

三、系统特点： ·面向对象设计 ·单元模块化 ·可靠性高 ·易维护性 ·功能完善 ·开放性强 ·智能化操作 ·系统支持以太网结构 ·手动紧急操作及防跳功能

系统结构

SCWZ型变电站综合自动化系统采用分层分布式结构，从拓扑结构上可分为间隔层设备、变电站层设备和站内通信网等三大部分。

间隔层设备由各对象保护测控装置组成，包括电机保护测控、主变保护测 控、 母线保护测控、线路保护测控、电容器保护测控等系列微机综合测控装置;变电站层配置可选第人机界面工作站(MMI)和站内记录打印机等设备。站内通信网络采用工业RS485总线，用于链接变电站层和间隔层设备，系统还提供其它现场总线以接入各类第三方产品。

(4)iPACS-5000新型变电站综合自动化系统

iPACS-5000新型变电站综合自动化系统采用分层、分布式结构，是金智科技为适应变电站综合自动化的需要，在总结多年从事变电站综合自动化系统开发、研究及应用经验的基础上，基于变电站自动化整体解决方案，运用新的计算机技术、网络通信技术、芯片技术、电磁兼容技术，并结合最新国际标准，而推出的新一代集保护、测控、远动、电压无功控制(VQC)、微机五防功能及继电保护信息系统(FIS)于一体的新型变电站综合自动化系统。本系统适用于35KV～750KV等各种电压等级变电站和发电厂网控自动化系统。

厂家：金智科技有限公司

主要特点

优化设计的整体方案

系统实现了继电保护、当地监控、远动、电压无功控制、一体化在线五防、小电流接地选线、继电保护和故障录波信息管理、运行管理、设备管理等功能; ·基于全站网络通信及拓扑技术，由软件实现了任意主接线、任意变电站规模的电压无功综合控制(VQC); ·基于网络通讯的不依赖于后台的全站间隔层联锁功能;

·基于间隔层信息交换的全变电站程序化自动控制功能，将通过操作票的人工操作由计算机智能化实现，通过程序化来自动控制，减少了不必要的人为工作，提高了变电站的运行效率、并降低可能的失误概率;

强大灵活的通信手段

100M以太网，间隔层设备支持100M高速工业级以太网，并配以适应工业控制场合应用的高可靠性交换机、网关等网络通信设备，构成系统强大的通信平台; ·站控层、间隔层支持双网，实现竞争式双网热备运行方式。系统采用高效、新颖的算法同时收取双网数据并甄别数据的有效性，故障时不需切换网络，消除了由于网络切换而带来的数据丢失和重复问题，保证了数据传输的快速性和安全可靠性; ·自行开发的网络通信设备采用工业级芯片，直流供电，机架式安装结构，满足变电站二次设备电磁兼容标准; ·站控层网络采用开放的后主站系统

Windows和Unix系统，支持混合平台; ·通过组件技术的使用，实现软件功能“即插即用”，可随时加入扩展功能，且不必修改或编译原有程序，能很好地满足综合自动化系统的需要。 ·主站系统采用跨平台技术，支持直观的后台界面显示

·具备网络拓扑功能，直接在接线图上反映设备的带电、接地状况; ·具备动态着色功能，通过不同的颜色、图符直接反映一次设备或智能装置的运行情况; ·采用丰富的分层、分类、分级方式的智能报警，事件过滤方式;

远动信息直采直送

远动主机、监控主机通信功能相互独立，远动信息从间隔层直采直送，杜绝了通信瓶颈，保证了远动信息的可靠传输。

面向对象的信息组织

·信息的组织面向对象。逻辑装置与物理装置一一对应，信息的组织直接基于逻辑装置，按照厂站、装置、测点(遥信、遥测、遥控、脉冲和档位)三个层次组织，单个变更的影响局限于某个逻辑装置的相关部分。便于扩展; ·信息的属性自我描述，支持设备的在线配置，实时校验功能。

安全可靠的测控装置

32位CPU和DSP硬件平台，采用vxWorks实时多任务操作系统,处理能力强大，能很好地适应变电站间隔层对数据采集、处理的需要; ·装置采用16位高精度模数转换器，所有交流输入信号同时采样，保证了模拟量测量精度; ·控制回路的多种闭锁、开放、校验、检查措施，基于网络通讯间隔层横向联锁功能，保证了远方和就地控制操作的安全性; ·所有保护与装置均基于高性能系统组成

该系统分为三层：间隔层站控层、网络层、站控层。

典型结构说明

·数据服务器、操作员站、维护工作站、继电保护工作站、微机五防，可以配置多机，冗余配置，也可以将功能适当集中，甚至配置单机系统; ·后台操作系统可选择Windows 或者各种常规的Unix; ·远动通讯装置和保护管理装置均可采用单机或者双机配置，其中保护管理可以选择单独的保护管理装置，也可以同远动通讯装置合用。

第三篇：变电站综合自动化技术

摘要：计算机技术的发展，推动了电力系统计算机自动化技术的发展，变电站综合自

化技术也日趋完善。本论文根据目前电力系统变电站综合自动化技术现状，从其设计原理、结构模式、功能及其发展基础上对变电站综合自动化系统进行分析和描述。并对今后的发展趋势做了总结，提出意见。

关键词：变电站 综合自动化 结构模式 基本过程 功能 发展趋势

变电站综合自动化系统是一种以计算机为主、将变电站的

一、二次设备经过功能组合形成的标准化、模块化、网络化的计算机监控系统。变电站综合自动化，是将变电站的二次设备经过功能的重新组合和优化设计，利用先进的计算机技术、自动化技术和通信技术，实现对全变电站的主要设备和输配电线路的自动监视、测量、控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

一、 变电站综合自动化的结构模式

变电站综合自动化系统的结构模式主要有集中式、集中分布式和分散分布式。

(一)集中式结构

集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I/O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。集中式结构也并非指只由一台计算机完成保护、监控等全部功能。多数集中式结构的微机保护、微机监控和与调度等通信的功能也是由不同的微型计算机完成的，只是每台微型计算机承担的任务多些。例如监控机要担负数据采集、数据处理、断路器操作、人机联系等多项任务;担负微机保护的计算，可能一台微机要负责多回低压线路的保护等。

(二)分布式结构

该系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块(通常是多个CPU)之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其它模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。

(三)分布分散(层)式结构

分布分散式结构系统从逻辑上将变电站自动化系统划分为两层，即变电站层(站级测控单元)和间隔层(间隔单元)。也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层。

该系统的主要特点是按照变电站的元件，断路器间隔进行设计。将变电站一个断路器间隔所需要的全部数据采集、保护和控制等功能集中由一个或几个智能化的测控单元完成。测控单元可直接放在断路器柜上或安装在断路器间隔附近，相互之间用光缆或特殊通信电缆连接。这种系统代表了现代变电站自动化技术发展的趋势，大幅度地减少了连接电缆，减少了电缆传送信息的电磁干扰，且具有很高的可靠性，比较好的实现了部分故障不相互影响，方便维护和扩展，大量现场工作可一次性地在设备制造厂家完成。

二、变电站综合自动化系统设计原理

(一)变电站综合自动化系统作为电网调度自动化的一个子系统，应服从电网调度自动化的总体设计，设计思想应采用以调度为中心的原则。其配置、功能及设备的配置应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。

(二)分散式系统的功能宜采用下放得原则，凡可以在间隔层就地完成的功能无须通过网络和上位机去完成。

(三)按我国实际情况，目前大部分地区的变电站还不大可能实现完全的无人值守。因此，设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。

三、实现变电站综合自动化的基本过程

(一) 数字量的输入与输出

(二) 模拟量的输入与输出

(三) 交流采样常用算法分析

(四) 数据通信

四、变电站综合自动化系统技术功能

(一) 监控子系统

(二) 继电保护子系统

(三) 电压、无功综合控制子系统

(四) 电力系统的低频减负荷控制子系统

(五) 备用电源自投控制子系统

(六) 通信子系统

五.发展趋势

变电站的综合自动化系统取得了良好的应用效果，但也有不足之处，主要体现在：

(一) 一次和二次之间的信息交互还是延续电缆的接线模式，成本高，施工、维护不便。

(二) 二次的数据采集部分大量的重复，浪费资源。

(三) 细心标准化不够，信息共享度低多套系统并存，设备之间、设备与系统之间联系困难，形成信息弧岛，信息难以被综合应用。

(四) 发生事故时，会出现大量的事件警告信息，缺乏有效地过滤机制，干扰值班运行人员对故障的正常判断。

因此，变电站的综合自动化技术的发展赢采用

(一) 保护监控一体化

这种方式在35kV及以下的电压等级中已普遍采用，今后在110kV及以上的线路间隔和主变三侧中采用此方式也已是大势所趋。它的好处是功能按一次单元集中化，利于稳定的进行信息采集以及对设备状态进行控制，极大地提高了性能效率比。其目前的缺点也是显而易见的:此种装置的运行可靠性要求极高，否则任何形式的检修维护都将迫使一次设备的停役。可靠性、稳定性要求高，这也是目前110千伏及以上电压等级还采用保护和监控分离设置的原因之一。随着技术的发展，冗余性、在线维护性设计的出现，将使保护监控一体化成为必然。

(二) 人机操作界面接口统一化、运行操作无线化

无人无建筑小室的变电站，变电运行人员如果在就地查看设备和控制操作，将通过一个手持式可视无线终端，边监视一次设备边进行操作控制，所有相关的量化数据将显示在可视无线终端上。

(三) 防误闭锁逻辑验证图形化、规范化、离线模拟化

在220kV及以上的变电站中，随着自动化水平的提高，电动操作设备日益增多，其操作的防误闭锁逻辑将紧密结合于监控系统之中，借助于监控系统的状态采集和控制链路得以实现。而一座变电站的建设都是通过几次扩建才达到终期规模，这就给每次防误闭锁逻辑的实际操作验证带来难题，如何在不影响一次设备停役的情况下模拟出各种运行状态来验证其正反操作逻辑的正确性?图形化、规范化的防误闭逻辑验证模拟操作图正是为解决这一难题而作，其严谨性是建立在监控系统全站的实时数据库之上的，使防误闭锁逻辑验证的离线模拟化成为可能。

(四) 就地通讯网络协议标准化

强大的通讯接口能力，主要通讯部件双备份冗余设计(双CPU、双电源等)，采用光纤总线等等，使现代化的综合自动化变电站的各种智能设备通过网络组成一个统一的、互相协调工作的整体。

(五) 数据采集和一次设备一体化

除了常规的电流电压、有功无功、开关状态等信息采集外，对一些设备的在线状态检测量化值，如主变的油位、开关的气体压力等等，都将紧密结合一次设备的传感器，直接采集到监控系统的实时数据库中。高技术的智能化开关、光电式电流电压互感器的应用，必将给数据采集控制系统带来全新的模式。

变电站综合自动化系统是近10多年发展起来的多专业综合技术，是变配电系统的一次革命。随着中国国民经济持续快速发展，社会对电力的需求与日俱增，各行各业对电力质量的要求越来越高，各种智能技术的普遍应用，使得变电站自动化管理和无人值守已是一种必然趋势和必然选择。对常规人工控制为主的传统变电站，实施以微机监控为主的综合自动化系统建设，是新时期开创我国电力系统优质、安全、经济运行和全面提升电力自动化水平重大的举措，对巩固和加强电能在中国能源结构中的主导和战略地位，都具有十分迫切和深远意义。

参考文献

(1) 张惠刚.变电站综合自动化原理与系统. 北京：中国电力出版社

(2) 林栩栩、陆继明.变电站综合自动化技术的发展. 北京：中国电力出版社 (3) 变电站综合自动化系统的最新应用

第四篇：变电站综合自动化总结

随着这学期期末的临近，变电站综合自动化这一门学科也接近尾声。经过这一学期的变电站综合自动化的学习，在曾老师的领导下进行了分组讨论研究学习。在我们小组所有成员的努力下，顺利的完成了这学期的学习任务。使我受益匪浅!

这学期我们主要围绕着七个大知识点进行学习。

一、变电站综合自动化

二、变电站综合自动化的结构与配置

三、变电站综合自动化系统的保护与测控单元

四、变电站综合自动化系统的通信

五、变电站综合自动化系统的监控

六、变电站综合自动化的安全自动装置

七、变电站综合自动化二次回路举例

一、变电站综合自动化 主要学习了变电站综合自动化的概念、变电站综合自动化系统的特点、变电站综合自动化系统的优点、变电站综合自动化的发展简史、了解传统变电站与综合自动化站之间的不同、了解变电站综合自动化的现状。

二、变电站综合自动化系统的结构与配置 主要学习了变电站综合自动化系统的硬件结构、变电站综合自动化系统的配置、国内典型的变电站综合自动化系统以及发展的趋势。

三、 变电站综合自动化系统的保护与测控单元 主要学习了保护与测控单元的功能与硬件、保护与测控单元的常用算法、保护与测控单元硬件回路的工作原理、保护与测控单元的举例。

四、变电站综合自动化系统的通信 主要学习了变电站综合自动化系统通信的基本概念、了解变电站综合自动化数据通信的内容和功能、了解变电站综合自动化系统的通信规约、EIA RS—232/485通信接口、以太网通信接口、LONWORKS现场总线接口、站控层与单元层的通信、变电站与调度的通信、掌握了监控单元主界面显示的运行参数、熟练掌握了监控单元的功能及其功能按钮与使用。

五、变电站综合自动化系统的监控 主要学习了监控系统、了解了远动主机、掌握了监控单元主界面显示的运行参数、熟练掌握了监控单元的功能及其功能按钮与使用、了解监控单元的配置与维护。

六、变电站综合自动化系统的安全自动装置 主要学习了故障录波装置、电压、无功综合控制装置、了解变电站综合自动化中VQC的基本概念、熟悉了变电站综合自动化系统中VQC的工作原理。

七、变电站综合自动化系统二次回路举例 主要学习了变电站综合自动化系统二次回路的概述、6~~35KV线路的保护、测量、控制二次回路、110KV线路的保护、测量、控制二次回路、主变压器的保护、测量、控制二次回路。

通过本学期的学习，我们的合作能力、动手能力、解决问题的能力都有了很大的提高。我们的目标是，工学结合，使理论紧密联系实际，真正掌握着一门学科。使我们成为高素质、高技能、高层次的技能型人才。

第五篇：变电站综合自动化系统概述

第1章 概述

常规变电站的二次设备主要由继电保护、就地监控(测量、控制、信号)、远动、故障录波等装援组成。随着微机技术的发展和在电力系统的普遍应用，近年来，这些装置都开始采用微机型的，即微机保护、微机监控、微机远动等。这些微机装置尽管功能不一，但其硬件配置却大体相同，装置所采集的量和要控制的对象许多是共同的。但由于这些设备分属不同的专业，加上管理体制上的一些原因，在变电站上述各专业的设备出现了功能重复、装置重复配置、互连复杂等问题。这就迫切需要打破各专业分界的框框，从全局出发来考虑全微机化的变电站二次设备的优化设计，这便提出了变电站综合自动化的问题。

变电站自动化是将应用控制技术、信息处理和通信技术，通过计算机软、硬件系统或自动装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。它包括综合自动化技术、远动技术、继电保护技术及变电站其他智能技术。 变电站综合自动化利用微机技术将变电站的二次设备(包括控制、信号、测量、保护、自动装置、远动装置)经过功能的重新组合和优化设计，构成了对变电站执行自动监视、测量、控制和协调的综合性自动化系统。它是计算机、自动控制、电子通讯技术在变电站领域的综合应用，它具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特点。 变电站综合自动化系统以全微机化的新型二次设备替代常规设备，尽量做到硬件资源、信息资源共享。用不同的模块软件实现常规设备的各种功能，用计算机局域网代替大量信号电缆的连接，用主动模式代替常规的被动模式，简化了变电站二次部分的硬件配置，减轻了安装施工和运行维护工作量，降低了变电站总造价和运行费用，使变电运行更安全、可靠，为提高运行管理自动化水平打下了基础。

第2章 原因

使变电站综合自动化成为电力系统自动化的发展方向原因有两个方面：一是随着电力系统的发展，对变电站保护和监控的要求发生了很大的变化，而现有的常规保护和监控系统渐渐不能满足要求;二是变电站现有的常规保护和监控系统设计本身具有很多缺点和不足。

2.1. 对变电站保护和监控的要求的变化

 继电保护要求的变化

当前的电力系统具有电网规模大、电压等级高和机组容量大的特点。为了最大限度的发挥电网的经济性，电力系统越来越多地运行在其稳定极限附近。这就要求一旦发生故障，继电保护装置能更快地切除故障。

220KV及以上的超高压输电线路要求的典型故障切除时间30ms，严重故障时要求故障切除时间更短;母线保护要求内部故障切除时间10ms，能自动识别母线运行方式并作出相应调整，能在近端外

- 1算机网络技术的长足发展，集变电站二次功能于一身的变电站综合自动化系统已越来越明显的成为变电站自动化发展的趋势。

国外从70年代末80年代初就开始进行保护和控制综合自动化新技术的开发和试验研究工作。到目前为止，各大电力设备制造公司都陆续推出了系列化产品。90年代以来，世界各国新建变电站大部分采用了变电站综合自动化系统。我国在70年代初期便先后研制成电气集中控制装置和“四合一”集控台。随着微机技术在电力系统应用的日益成熟，80年代中期，我国亦开始研究变电站综合自动化技术。尤其是近年来，国内变电站综合自动化技术也得到了飞速的发展，下面就国内外变电站综合自动化技术的现状与发展作一总结和分析。

第3章 国内外变电站综合自动化技术发展概况

3.1. 国外变电站综合自动化系统概况

国外从70年代末、80年代初就开始进行保护和控制综合自动化系统的新技术开发和试验研究工作。如由美国西屋电气公司和美国电力科学研究院(EPRI)联合研制的 SPCS变电站保护和控制综合自动化系统，由日本关西电力公司与三菱电气公司共同研制的 SDS— I、II保护和控制综合自动比系统从1977一1979年进行了现场试验及试运行，8O年代初已交付商业应用。目前，日本日立、三菱、东芝公司，德国西门子公司(SIEMENS)、 AEG公司，瑞士 ABB公司，美国通用电气公司(GE)、西屋电气公司(Wesing house)，法国阿尔斯通公司(AL—STHOM)，瑞士 Landis&Gyr公司等国际著名大型电气公司均开发和生产了变电站综合自动化系统(或称保护与控制一体化装置)，并取得了较为成熟的运行经验。其主要特点为：系统一般采用分层分布式，系统由站控级和元件/间隔级组成，大部分系统在站控级和元件/间隔级的通信采用星形光纤连接，继电保护装置下放到就地，主控制室与各级电压配电装置之间仅有光缆联系，没有强电控制电缆进入主控制室，这样节约了大量控制电缆，大大减少对主控制室内计算机系统及其他电子元件器的干扰，提高了运行水平和安全可靠性。

3.2. 国内变电站综合自动化技术发展现状和趋势

我国变电站综合自动化技术的起步发展虽比国外晚，但我国70年代初期便先后研制成电气集中控制装置和“四合一”装置(保护、控制、测量、信号)。如南京电力自动比设备厂制造的 DJK型集中控制装置，长沙湘南电气设备厂制造的 WJBX型“四合一”集控台。这些称之为集中式的弱电控制、信号、测量系统的研制成功和投运为研制微机化的综合自动化装置积累了有益的经验。70年代末 80年代初南京电力自动比研究院事先研制成功以 Motorola芯片为核心的微机 RTU用于韶山灌区和郑州供电网，促进了微机技术在电力系统的广泛应用。1987年，清华大学在山东威海望岛35KV变电站用3台微型计算机实现了全站的微机继电保护、监测和控制功能。之后.随着1988年由华北电力学院研制的第1代微机保护(O1型)投入运行，第2代微机保护(WXB—11)1990年4月投入运行并于同年12月通过部级鉴定。较远动装置采用微机技术滞后且更为复杂的继电保护全面采用微机技术成为现实。至此，随着微机保护、微机远动、微机故障录波、微机监控装置在电网中的全面推广应用，人们日益感到各专业在技术上保待相

- 3

第2种类型早期的变电站综合自动化系统多为集中式，由一台或两台计算机完成变电站的所有继电保护、测量监视、操作控制、中央信号数据通信和记录打印等功能。系统各功能模块与硬件无关，采用模块化软件连接来实现，集中采集信息，集中处理运算。具有工作可靠、结构简单、性价比高等优点，但可扩充性、可维护性差。

调度主站系统调制解调器V20CPU板系统支持板汉字库板键盘接口板S T D B U S后台机A/D转换板开关量输入板开关量输出板电量变送器断路器继电器 第3种类型为从硬件结构上按功能对装置进行了划分，摒弃了集中式单 CPU结构而走向分散，系统由数据采集单元(模拟量、开关堡、脉冲量)，主机单元(总控单元)、遥控执行单元、保护单元组成。各功能单元(设备)通过通信网络等手段实现有机结合，构成系统。该类系统可替代常规的保护屏、控制屏、中央信号屏、远动屏、测量仪表等。它具有较强的在线功能。各种功能比较完善，且人机界面较好。但系统仍然比较复杂，联结电缆较多，系统可靠性不太高。这类系统虽然做到了一定程度上的分散(功能分散)，但没有从整体上来考虑变电站综合自动化系统的结构、一般仅是监控系统和保护系统简单的相加。由于我国保护和远动分属不同的部门和专业。故我国目前的大多数综合自动化系统均属此类结构系统。这类系统一般称为分散式系统或第2代综合自动化系统，是一种过渡方案。

第4种类型系统是采用国际上成熟的先进设计思想，引入了站控级和间隔级概念，系统采用分层分布式结构。设备分变电站层设备(站控级)和间隔层设备(间隔级)。间隔层设备原则上按一次设备组织，例如 l条线路、 l台主变压器。每一间隔层设备包括保护、控制、测量、通信、录波等所有功能。设计的原则是：凡是可以在本间隔层设备完成的功能，尽量由间隔层设备就地独立处理，不依赖于通信网和变电站层设备。变电站层设备是通过间隔层设备了解和掌握整个变电站实时运行情况、并通过间隔层设备实现变电站控制，它还负责站内信息收集、分析、存储以及与远方调度中心的联系，这类系统实现了信息资源的共享以及保护、监控功能的综合化，大大简化了站内二次回路，它完全消除了设备之间错综复杂的二次电缆。由于间隔层设备可放在开关柜上或放置在一次设备附近，从而可大大缩小主控制室面

- 567方调度中心或集控中心，及时诊断出故障模块并自动切换。系统还应具有程序出格时的自恢复和保护出口闭锁功能。

4.6. 远程诊断和远程维护

远程诊断和远程维护是伴随着计算机网络技术发展起来。远程诊断是生产厂家通过网络与变电站的系统通信，由专家远方监视运行和查找系统故障的一种新的诊断技术。远程维护包括调取修改参数、调取故障录波数据，调试时可远方下载规约程序等。

4.7. 变电站内交直流用电系统和直流用电系统

站内交直流用电系统应能遥控、遥测、电源自动投切。充电机操作可遥控和就地，并可实现自动均充、浮充等多种运行方式。直流系统电压可手调或远调，并具有运行参数、故障报警、绝缘监测、实时采集、与监控系统通信等自动功能。 远程诊断和远程维护

4.8. 变电站的在线监测

变电站的在线监测是集高电压技术、测试技术、材料(特别是绝缘材料)技术、计算机技术、通信技术为一体的综合性科学技术。现阶段由于它造价较高，所以实际应用很少，估计将来它应该是变电站综合自动化系统必不可少的重要组成部分。

变电站的在线监测主要由以下几个部分构成：  变电站内设备声音的远方监听

变电站值班人员要经常巡视站内设施，主要靠耳听和眼看来发现异常。利用多媒体技术，可将高保真度的声音传送到远方调度中心或集控中心。  变电站内设备声纹变化的模式识别

变电站设备在正常运行时都在发出不同的声音，而且在故障时会引起声音的改变，例如开关的操作机构卡死引起的声音改变，雨天污秽绝缘子引起的电晕声和局部放电声的改变。借助于人工神经元网络技术，对变电站设备声纹的变化进行监测，可达到故障识别的目的。  变电站设备的图象监测

 红外线图象法，主要是局部测温和设备温度分布测量  工业电视监测图象的多点自动录象

利用多媒体技术和静止图象压缩技术(JPEG)，在监测到变电站内被监测画面产生突变时自动保存画面突变前后的图象，并用公用电话网向预定的电话号码自动拨号送出图象。  在线监测专家系统

油浸变压器的油色谱在线分析及告警。