變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng).doc

摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過對(duì)變電站自動(dòng)化的概念和發(fā)展趨勢，以及變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)在發(fā)展的狀況的論述，探討了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能，結(jié)構(gòu)，保護(hù)配置。并且進(jìn)一步討論了微機(jī)保護(hù)硬件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。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(duì)變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測量、信號(hào)、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(duì)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)。它是一項(xiàng)提高變電站安全、可靠穩(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)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施。隨著自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前，廣泛采用的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是通過后臺(tái)監(jiān)控機(jī)對(duì)變電站全部一次設(shè)備及二次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測量、記錄、并處理各種信息，對(duì)變電站的主要設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制操作功能。然而，在實(shí)際使用過程中也隨之出現(xiàn)了一些問題，通過對(duì)各個(gè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行歸納總結(jié)，探討分析，就目前變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際工作中出現(xiàn)的共性問題進(jìn)行綜合分析。關(guān)鍵詞：變電站綜合自動(dòng)化；微機(jī)保護(hù)；硬件配置；繼電保護(hù)目錄摘要1第一章變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的概述21.1變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過程21.1.1國外變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展21.1.2我國變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展31.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的基本概念及現(xiàn)狀41.2.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的基本概念：41.2.2傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)概況及變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)41.2.3變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀71.3變電站綜合自動(dòng)化研究的內(nèi)容及特點(diǎn)131.4變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)越性和特點(diǎn)141.4.1優(yōu)越性141.4.2變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)特點(diǎn)141.5變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展前景151.6小結(jié)15第二章變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)原理分析162.1變電站的分類及概述變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的分類162.2變電站綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的功能182.2.1監(jiān)控子系統(tǒng)182.2.2微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)功能232.2.3后備控制和緊急控制功能242.3變電站綜合自動(dòng)化的配置及硬件結(jié)構(gòu)25致謝27參考文獻(xiàn)28第一章變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的概述1.1變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過程微機(jī)分布式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在我國已有近十幾年的歷史，隨著時(shí)間的證明，它越來越受到電力系統(tǒng)的認(rèn)可和歡迎，具有極強(qiáng)的生命力，我們平煤集團(tuán)也在不斷引進(jìn)。變電站綜合自動(dòng)化是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，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)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的設(shè)備自動(dòng)監(jiān)視、測量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。1.1.1國外變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展70年代末80年代初，國外開始了對(duì)于ISA技術(shù)的研究，這是由于電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，要求電網(wǎng)及變電站的控制和保護(hù)系統(tǒng)必須運(yùn)行安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。因此，各級(jí)調(diào)度中心需要更多的信息，以便及時(shí)掌握電網(wǎng)及變電站的運(yùn)行情況。同時(shí)，采用無人值班管理模式，進(jìn)行遠(yuǎn)方控制，減少人為誤操作的可能性，提高運(yùn)行可靠性，降低變電站的造價(jià)和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。隨著微處理器技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，人們可以利用現(xiàn)代先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備來組成一個(gè)自動(dòng)化的控制和保護(hù)系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)二次設(shè)備模式，做到設(shè)備簡化，信息共享，減少變電站的造價(jià)和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。世界發(fā)達(dá)國家率先研制出成熟系統(tǒng)，并推廣應(yīng)用，大大提高了變電站管理的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。目前，日本日立、三菱、東芝公司，德國西門子公司（SIEMENS）、AEG公司，瑞士ABB公司，美國通用電氣公司（GE）、西屋電氣公司（Westinghouse），法國阿爾斯通公司（ALSTHOM），瑞士Landis&Gyr公司等國際著名大型電氣設(shè)備制造公司都開發(fā)和生產(chǎn)了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（或稱保護(hù)與控制一體化裝置），并取得了較為成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。1.1.2我國變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展我國變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展階段：變電站內(nèi)二次設(shè)備傳統(tǒng)按功能可分為五類：繼電保護(hù)，自動(dòng)裝置,故障錄波，當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)。五大類產(chǎn)品的不斷發(fā)展及其功能相互滲透，推動(dòng)了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了多種多樣的系統(tǒng)模式，按系統(tǒng)模式出現(xiàn)的時(shí)間順序可將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展分為三個(gè)階段：第一階段：面向功能設(shè)計(jì)的集中式RTU加常規(guī)繼電保護(hù)模式80年代是以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)是在常規(guī)的繼電保護(hù)及二次接線基礎(chǔ)上增設(shè)RTU裝置，功能主要為完成與遠(yuǎn)方調(diào)度主站通信實(shí)現(xiàn)“四遙”(遙測，遙信，遙調(diào)，遙控)，繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置與系統(tǒng)聯(lián)結(jié)采用硬接點(diǎn)狀態(tài)接入。此類系統(tǒng)特點(diǎn)是功能簡單，整體性能指標(biāo)較低，系統(tǒng)聯(lián)結(jié)復(fù)雜，不便于運(yùn)行管理與維護(hù)，為自動(dòng)化系統(tǒng)的初級(jí)階段。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90年代初期，微機(jī)保護(hù)及按功能設(shè)計(jì)的分布測控裝置得以廣泛應(yīng)用，保護(hù)與測控裝置相對(duì)獨(dú)立，通過通信管理單元能夠?qū)⒏髯孕畔⑺偷疆?dāng)?shù)乇O(jiān)控計(jì)算機(jī)或調(diào)度主站。此類系統(tǒng)的出現(xiàn)是由于當(dāng)時(shí)國內(nèi)電力系統(tǒng)保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)分屬于不同部門和專業(yè)，另外對(duì)繼電保護(hù)與測控裝置在技術(shù)上如何融和沒有達(dá)成一致的認(rèn)識(shí)，故相當(dāng)一部分尤其是110KV及以下電壓等級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)采用此類模式。該模式?jīng)]有做到面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)，信息共享程度不高，另外系統(tǒng)的二次電纜互聯(lián)較多，擴(kuò)展性不好，不利于運(yùn)行管理和維護(hù)。第三階段：面向間隔和對(duì)象(object-oriented)的分層分布式結(jié)構(gòu)模式90年代中期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，行業(yè)內(nèi)對(duì)計(jì)算機(jī)保護(hù)與測控技術(shù)不斷爭論和探討達(dá)成了一致的認(rèn)識(shí)，采用面向設(shè)備或間隔為對(duì)象設(shè)計(jì)的保護(hù)及測控單元，采用分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，形成了真正意義上的分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)特點(diǎn)是針對(duì)110KV以下電壓等級(jí)的設(shè)備或間隔采用保護(hù)測控一體化設(shè)計(jì)的裝置，針對(duì)110KV及以上電壓等級(jí)的設(shè)備或間隔采用繼電保護(hù)裝置與測控裝置分別獨(dú)立設(shè)計(jì)但共同組屏的原則，故障錄波功能下放至各間隔或設(shè)備的繼電保護(hù)裝置中去，采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，系統(tǒng)配置靈活，擴(kuò)展方便，非常方便運(yùn)行管理和維護(hù)。1.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的基本概念及現(xiàn)狀1.2.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的基本概念：變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步而發(fā)展起來的一門新型交叉學(xué)科。它利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對(duì)變電站內(nèi)的繼電保護(hù)、控制、測量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等二次設(shè)備的功能進(jìn)行優(yōu)化重組，通過其內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)相互交換信息，共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)電氣設(shè)備及線路等運(yùn)行狀況的監(jiān)視、測量、控制及保護(hù)。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是以組成全站的各控制單元微機(jī)化為基礎(chǔ)，加上相互之間的通信聯(lián)絡(luò)，構(gòu)成的全站二次控制整體自動(dòng)化系統(tǒng)。它改變了變電站傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)模式，實(shí)現(xiàn)了信息共享，可以簡化二次系統(tǒng)，減少電纜，節(jié)省占地面積，降低造價(jià)，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)量電能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。1.2.2傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)概況及變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)的設(shè)備是按功能分別組織和設(shè)置的，主要包括繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、測量儀表、控制系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)以及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等，相應(yīng)的有中央信號(hào)屏、控制屏、保護(hù)屏、錄波屏等。這些二次設(shè)備不僅功能不同，實(shí)現(xiàn)的原理和技術(shù)也不同，它們之間互不兼容，彼此獨(dú)立且自成體系。因此，逐步形成了自動(dòng)、遠(yuǎn)動(dòng)和保護(hù)等不同的專業(yè)和相應(yīng)的技術(shù)部門，如圖一。這種傳統(tǒng)的變電站主要有以下缺點(diǎn)：(1)電能質(zhì)量難以控制。只有及時(shí)掌握系統(tǒng)的運(yùn)行工況，才能采取迅速、有效的控制和調(diào)節(jié)措施，消除不利因素，保證電力系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。但常規(guī)變電站的遠(yuǎn)動(dòng)功能不夠完善，提供給調(diào)度中心的信息量少、精度差，而且變電站內(nèi)自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)手段不全，遠(yuǎn)方集中控制、操作的手段較少，不能遠(yuǎn)方修改保護(hù)及自動(dòng)裝置的定值和檢查其工作狀態(tài)可控性不高，難以滿足電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制的要求，不利于電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。 (2)安全性、可靠性不高。傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)中的繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等大多為晶體管或小規(guī)模集成電路形式，結(jié)構(gòu)及接線復(fù)雜，二次設(shè)備主要依靠電纜，主要通過模擬信號(hào)來交換信息，信息量小，可靠性不高。而且這種二次系統(tǒng)是一個(gè)被動(dòng)系統(tǒng)，沒有自檢和自診斷的能力，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)自身的故障，因此需定期進(jìn)行測試和校驗(yàn)，增加了工作量，若兩次校驗(yàn)之間出現(xiàn)了故障而沒有發(fā)現(xiàn)，則系統(tǒng)不能安全可靠地工作，例如可能會(huì)造保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)等。 (3)監(jiān)控以人為主。傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)中，主要由人來處理信息，人處于核心位置，但人在處理大量信息時(shí)的準(zhǔn)確性和可靠性不高，尤其是傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)提供給人的關(guān)于事故發(fā)生情況的具體信息不全面，往往要靠人的經(jīng)驗(yàn)來判斷，這不利于正確處理事故。 (4)電纜用量多，調(diào)試和維護(hù)工作量大。傳統(tǒng)變電站的控制，保護(hù)、測量等都是由電纜連接的，功能受到限制，擴(kuò)展困難，標(biāo)準(zhǔn)也很難統(tǒng)一。每個(gè)一次設(shè)備都與所有這些二次設(shè)備有關(guān)，因而每個(gè)一次設(shè)備的電流互感器的二次側(cè)，都需要分別引到這些屏卜，斷路器的跳、合閘回路也需要連到保護(hù)屏、控制屏、遠(yuǎn)動(dòng)屏及其他自動(dòng)裝置屏上，因此變電站內(nèi)的電纜錯(cuò)綜復(fù)雜。這既增加了投資，又要花費(fèi)大量的人力去從事眾多裝置之間的連接設(shè)計(jì)、配線、安裝、調(diào)試、維護(hù)等工作。 (5)二次設(shè)備冗余配置多，占地面積大。傳統(tǒng)變電站的二次沒備冗余配置多，體積大，笨重，因此主控室、繼電保護(hù)室等占地面積大。綜合自動(dòng)化變電站不同于傳統(tǒng)的變電站，是以高科技的現(xiàn)代化技術(shù)為基礎(chǔ)，通過有效的設(shè)計(jì)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境而制成的機(jī)電一體化式的變電站，它有自身的特點(diǎn)：（1）采用新技術(shù)與當(dāng)時(shí)比較前沿的科技相結(jié)合，應(yīng)用新技術(shù)，使得變電站擺脫了傳統(tǒng)變壓器的弊端，安全性和可靠性更高。例如，采用新技術(shù)的綜合自動(dòng)化變電站，一次斷路器設(shè)備呈現(xiàn)出無油化，無污染。二次控制元件也表現(xiàn)出了集成的模塊化，使得變電站工作更加精確，減少了設(shè)備維修工作。（2）設(shè)備調(diào)度方便、快捷現(xiàn)代化的自動(dòng)化變電站在調(diào)整電壓負(fù)荷、報(bào)表傳送等方面具有比較強(qiáng)的優(yōu)勢，指令操作簡潔，并且誤操作的次數(shù)大大降低，使得變電站的設(shè)備工作起來更加的放心。而且，相互連接的各個(gè)測控單元既獨(dú)立，也保持相對(duì)比較高的集成性，相互之間可以通過模塊化進(jìn)行信息共享，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的傳遞，有利于結(jié)合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，變換主體值班室的結(jié)構(gòu)和值守的方式等。測控單元是整個(gè)方案的核心和關(guān)鍵。圖2中詳細(xì)的介紹了測控單元的工作原理。圖2測控單元示意圖（3）成本低綜合自動(dòng)化變電站所占地面積比較少，空間利用率高，擺脫傳統(tǒng)的土地建設(shè)投資大的劣勢，充分發(fā)揮了其自動(dòng)化的突出特點(diǎn)，降低了整個(gè)變電站的生產(chǎn)投入成本，使得變電站更加趨于低廉、高效。1.2.3變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，對(duì)微機(jī)化的變電站的二次沒備進(jìn)行功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)電氣設(shè)備及線路的自動(dòng)監(jiān)視、測量、控制、保護(hù)以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。它是由多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng)，在二次系統(tǒng)具體裝置和功能實(shí)現(xiàn)上，微機(jī)化的二次設(shè)備代替和簡化了非計(jì)算機(jī)設(shè)備，在信號(hào)傳遞上，數(shù)字化信號(hào)傳遞代替了電壓、電流等模擬信號(hào)傳遞，數(shù)字化的處理和邏輯運(yùn)算代替了模擬運(yùn)算和繼電器邏輯。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)集測量、監(jiān)視、控制、保護(hù)于一體，采用信息共享代替硬件重復(fù)配置，可以全面替代常規(guī)的二次設(shè)備，具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)分層分布化、測量顯示數(shù)字化、操作顯示屏幕化、通信手段多元化、運(yùn)行管理智能化等特征。與傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)相比，它數(shù)據(jù)采集更精確、信號(hào)傳遞更方便、處理方式更靈活、運(yùn)行維護(hù)更可靠、擴(kuò)展更容易。1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題目前變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此標(biāo)準(zhǔn)問題（其中包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)化系統(tǒng)模式、管理標(biāo)準(zhǔn)等問題）是當(dāng)前迫切需要解決的問題。（1）生產(chǎn)廠家的問題目前在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)選型當(dāng)中存在著如所選系統(tǒng)功能不夠全面，產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)不到要求等情況，主要有以下問題：由于變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)廠家過分重視經(jīng)濟(jì)利益，用戶又過分追求技術(shù)含量，而不重視產(chǎn)品的性能及實(shí)用性，因而一批技術(shù)含量雖較高，但產(chǎn)品并不過關(guān)，甚至結(jié)構(gòu)、可靠性很差的所謂高技術(shù)產(chǎn)品不斷被使用。廠家只要有人買就生產(chǎn)，改進(jìn)的積極性不高，甚至有些產(chǎn)品生產(chǎn)過程中缺乏起碼的質(zhì)量保證措施，有些外購部件更是缺乏管理，因而導(dǎo)致部分投產(chǎn)的變電站問題較多；有些廠家就某產(chǎn)品只搞技術(shù)鑒定，沒搞產(chǎn)品鑒定；另外，生產(chǎn)廠家對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能、作用、結(jié)構(gòu)及各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)宣傳和介紹不夠，導(dǎo)致電力企業(yè)內(nèi)部專業(yè)人員對(duì)系統(tǒng)認(rèn)識(shí)不透徹，造成設(shè)計(jì)漏洞較多。（2）不同產(chǎn)品的接口問題接口是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中非常重要而又長期以來未得到妥善解決的問題之一，包括RTU、保護(hù)、小電流接地裝置、故障錄波、無功裝置等與通信控制器、通信控制器與主站、通信控制器與模擬盤等設(shè)備之間的通信。這些不同廠家的產(chǎn)品要在數(shù)據(jù)接口方面溝通，需花費(fèi)軟件人員很大精力去協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)格式、通信規(guī)約等問題。當(dāng)不同廠家的產(chǎn)品、種類很多時(shí)，問題會(huì)很嚴(yán)重。如果所有廠家的自動(dòng)化產(chǎn)品的數(shù)據(jù)接口遵循統(tǒng)一的、開放的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，則上述問題可得到圓滿解決，用戶可以根據(jù)各種產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，以滿足自身的使用要求。（3）抗干擾問題關(guān)于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾問題，亦即所謂的電磁兼容問題，是一個(gè)非常重要然而卻常常被忽視的方面。傳統(tǒng)上的變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備出廠時(shí)抗干擾試驗(yàn)手段相當(dāng)原始，僅僅做一些開關(guān)、電焊機(jī)、風(fēng)扇、手提電話等定性實(shí)驗(yàn)，到現(xiàn)場后往往也只加上開合斷路器的試驗(yàn)，一直沒有一個(gè)定量的指標(biāo)，這是一個(gè)極大的隱患。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾措施是保證綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，選擇時(shí)應(yīng)注意，合格的自動(dòng)化產(chǎn)品，除滿足一般檢驗(yàn)項(xiàng)目外，主要還應(yīng)通過高低溫試驗(yàn)、耐濕熱試驗(yàn)、雷電沖擊電壓試驗(yàn)、動(dòng)模試驗(yàn)，而且還要重點(diǎn)通過四項(xiàng)電磁兼容試驗(yàn)，分別是：1MHz脈沖干擾試驗(yàn)、靜電放電干擾試驗(yàn)、輻射電磁場干擾試驗(yàn)、快速瞬變干擾試驗(yàn)。（4）傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)的選擇問題變電站和調(diào)度中心之間的傳輸規(guī)約。目前國內(nèi)各個(gè)地方情況不統(tǒng)一，變電站和調(diào)度中心之間的信息傳輸采用各種形式的規(guī)約，如部頒CDT、SC-1801、DNP3.0等。1995年IEC為了在兼容的設(shè)備之間達(dá)到互換的目的，頒布了IEC60870-5-101傳輸規(guī)約，為了使我國盡快采用遠(yuǎn)動(dòng)傳輸?shù)膰H標(biāo)準(zhǔn)，1997年原電力部頒布了國際101規(guī)約的國內(nèi)版本DL/T634-1997，并在1998年的桂林會(huì)議上進(jìn)行了發(fā)布。該規(guī)約為調(diào)度端和站端之間的信息傳輸制定了標(biāo)準(zhǔn)，今后站端變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備與遠(yuǎn)方調(diào)度傳輸協(xié)議應(yīng)采用101規(guī)約。站內(nèi)局域網(wǎng)的通信規(guī)約。目前許多生產(chǎn)廠家各自為政，造成不同廠家設(shè)備通信連接的困難和以后維護(hù)的隱患。1997年IEC頒布了IEC60870-5-103規(guī)約，國家經(jīng)貿(mào)委在1999年頒布了國際103規(guī)約的國內(nèi)版本DL/T667-1999，并在2000年的南昌會(huì)議上進(jìn)行了發(fā)布，103規(guī)約為繼電保護(hù)和間隔層（IED）設(shè)備與變電站層設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信傳輸規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)，今后變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)站內(nèi)協(xié)議要求采用103規(guī)約。電力系統(tǒng)的電能計(jì)量傳輸規(guī)約。對(duì)于電能計(jì)量采集傳輸系統(tǒng)，IEC在1996年頒布的IEC60870-5-102標(biāo)準(zhǔn)，即我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T719-2000，是我們在實(shí)施變電站電能計(jì)量系統(tǒng)時(shí)需要遵守的。上述的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)即常說的101、102、103協(xié)議，運(yùn)用于三層參考模型（EPA）即物理層、鏈路層、應(yīng)用層結(jié)構(gòu)之上，是相當(dāng)一段時(shí)間里指導(dǎo)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的三個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。這些國際標(biāo)準(zhǔn)是按照非平衡式和平衡式傳輸遠(yuǎn)動(dòng)信息的需要制定的，完全能滿足電力系統(tǒng)中各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將得到廣泛應(yīng)用。IECTC57即將制定無縫遠(yuǎn)動(dòng)通信體系結(jié)構(gòu)，具有應(yīng)用開放和網(wǎng)絡(luò)開放統(tǒng)一的傳輸協(xié)議IEC61850。該協(xié)議將是變電站(RTU或者變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng))到控制中心的唯一通信協(xié)議，也是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，甚至控制中心的唯一的通信協(xié)議。目前各個(gè)公司使用的標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一，系統(tǒng)互聯(lián)和互操作性差，因此，在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)和設(shè)備選型上應(yīng)考慮傳輸規(guī)約問題，即在變電站和控制中心之間應(yīng)使用101規(guī)約，在變電站內(nèi)部應(yīng)使用103規(guī)約，電能量計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)使用102規(guī)約。新的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850頒布之后，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)從過程層到控制中心將使用統(tǒng)一的通信協(xié)議。（5）開放性問題變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備的互操作性(互換性)；系統(tǒng)應(yīng)能包容變電站自動(dòng)化技術(shù)新的發(fā)展要求；還必須考慮和支持變電站運(yùn)行功能的要求。而現(xiàn)有的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)卻不能滿足這樣的要求，各廠家的設(shè)備之間接口困難，甚至不能連接，從而造成各廠家各自為政，重復(fù)開發(fā)，浪費(fèi)了大量的財(cái)力物力。另外，各種屏體及設(shè)備的組織方式不盡相同，給維護(hù)和管理帶來許多問題。在我們現(xiàn)有的綜合自動(dòng)化設(shè)備中，廠家數(shù)量較多,各廠不同系列的產(chǎn)品造成產(chǎn)品型號(hào)復(fù)雜，備品備件難以實(shí)現(xiàn)，設(shè)備運(yùn)行率低的問題。2組織模式選擇的問題變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的方案隨著變電站的規(guī)模、復(fù)雜性、變電站在電力系統(tǒng)的重要地位、所要求的可靠性以及變電層和過程層總線的數(shù)據(jù)流率的不同而變化。如果一個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)模式選擇合適的話，不僅可以節(jié)省投資、節(jié)約材料，而且由于系統(tǒng)功能全、質(zhì)量高、其可靠性高、可信度大，更便于運(yùn)行操作。因此，把好變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的選擇關(guān)，意義十分重大。目前應(yīng)用較廣泛的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式三種類型。現(xiàn)將三種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)簡述如下。集中式：集中式結(jié)構(gòu)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是指采用不同檔次的計(jì)算機(jī)，擴(kuò)展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算與處理，分別完成微機(jī)控制、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)控制等功能。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、可減少占地面積、造價(jià)低，適用于對(duì)35kV或規(guī)模較小的變電站，但運(yùn)行可靠性較差，組態(tài)不靈活。分散與集中相結(jié)合：分散與集中相結(jié)合的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是將配電線路的保護(hù)和測控單元分散安裝在開關(guān)柜內(nèi)，而高壓線路和主變壓器保護(hù)裝置等采用集中組屏的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)形式較常用，它有如下特點(diǎn)：635kV饋線保護(hù)采用分散式結(jié)構(gòu)，就地安裝，可節(jié)約控制電纜，通過現(xiàn)場總線與保護(hù)管理機(jī)交換信息。高壓線路保護(hù)和變壓器保護(hù)采用集中組屏結(jié)構(gòu)，保護(hù)屏安裝在控制室或保護(hù)室中，同樣通過現(xiàn)場總線與保護(hù)管理機(jī)通信，使這些重要的保護(hù)裝置處于比較好的工作環(huán)境，對(duì)可靠性較為有利。其他自動(dòng)裝置中，如備用電源自投控制裝置和電壓、無功綜合控制裝置采用集中組屏結(jié)構(gòu)，安裝于控制室或保護(hù)室中。全分散式：全分散式的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是以一次主設(shè)備如開關(guān)、變壓器、母線等為安裝單位，將控制、I/O、閉鎖、保護(hù)等單元分散，就地安裝在一次主設(shè)備屏（柜）上。站控單元通過串行口與各一次設(shè)備相連，并與管理機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心通信。它有如下特點(diǎn)：簡化了變電站二次部分的配置，大大縮小了控制室的面積。減少了施工和設(shè)備安裝工程量。由于安裝在開關(guān)柜的保護(hù)和測控單元在開關(guān)柜出廠前已由廠家安裝和調(diào)試完畢，再加上鋪設(shè)電纜的數(shù)量大大減少，因此現(xiàn)場施工、安裝和調(diào)試的工期隨之縮短。簡化了變電站二次設(shè)備之間的互連線，節(jié)省了大量連接電纜。全分散式結(jié)構(gòu)可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便，且抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。上述三種變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的推出，雖有時(shí)間先后，但并不存在前后替代的情況，變電站結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)根據(jù)各種系統(tǒng)特點(diǎn)和變電站的實(shí)際情況，予以選配。如以RTU為基礎(chǔ)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可用于已建變電站的自動(dòng)化改造，而分散式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，更適用于新建變電站。3變電站綜合自動(dòng)化采用自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站二次系統(tǒng)的部分或全部功能。為達(dá)到這一目的，滿足電網(wǎng)運(yùn)行對(duì)變電站的要求，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)體系由“數(shù)據(jù)采集和控制”、“繼電保護(hù)”、“直流電源系統(tǒng)”三大塊構(gòu)成變電站自動(dòng)化基礎(chǔ)?！巴ㄐ趴刂乒芾硎菢蛄?，聯(lián)系變電站內(nèi)部各部分之間、變電站與調(diào)度控制中心之間使其相互交換數(shù)據(jù)?！白冸娬局饔?jì)算機(jī)系統(tǒng)”對(duì)整個(gè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)、管理和控制，并向運(yùn)行人員提供變電站運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)、接線圖、表格等畫面，使運(yùn)行人員可遠(yuǎn)方控制斷路器分、合操作，還提供運(yùn)行和維護(hù)人員對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和干預(yù)的手段?！白冸娬局饔?jì)算機(jī)系統(tǒng)”代替了很多過去由運(yùn)行人員完成的簡單、重復(fù)和繁瑣的工作，如收集、處理、記錄、統(tǒng)計(jì)變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)和變電站運(yùn)行過程中所發(fā)生的保護(hù)動(dòng)作、斷路器分、合閘等重要事件，還可按運(yùn)行人員的操作命令或預(yù)先設(shè)定執(zhí)行各種復(fù)雜的工作?！巴ㄐ趴刂乒芾磉B接系統(tǒng)各部分，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)和命令的傳遞，并對(duì)這一過程進(jìn)行協(xié)調(diào)、管理和控制。與變電站傳統(tǒng)電磁式二次系統(tǒng)相比，在體系結(jié)構(gòu)上，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)增添了“變電站主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”和“通信控制管理”兩部分；在二次系統(tǒng)具體裝置和功能實(shí)現(xiàn)上，計(jì)算機(jī)化的二次設(shè)備代替和簡化了非計(jì)算機(jī)設(shè)備，數(shù)字化的處理和邏輯運(yùn)算代替了模擬運(yùn)算和繼電器邏輯；在信號(hào)傳遞上，數(shù)字化信號(hào)傳遞代替了電壓、電流模擬信號(hào)傳遞。數(shù)字化使變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)相比，數(shù)據(jù)采集更精確、傳遞更方便、處理更靈活、運(yùn)行維護(hù)更可靠、擴(kuò)展更容易。4變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系較為典型的是：(1)在低壓無人值班變電站里，取消變電站主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者簡化變電站主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。(2)在實(shí)際的系統(tǒng)中，更為常見的是將部分變電站自動(dòng)化設(shè)備，如微機(jī)保護(hù)、RTU與變電站二次系統(tǒng)中電磁式設(shè)備(如模擬式指針儀表、中央信號(hào)系統(tǒng))揉和在一起，組成一個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。這樣，即提高了變電站二次系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，改進(jìn)了常規(guī)系統(tǒng)的性能，又需投入更多的物力和財(cái)力。1.3變電站綜合自動(dòng)化研究的內(nèi)容及特點(diǎn)變電站綜合自動(dòng)化是一項(xiàng)提高變電站安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行水平，降低運(yùn)行、維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益和向用戶提供高質(zhì)量電能的一項(xiàng)技術(shù)措施。變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展，為電網(wǎng)綜合自動(dòng)化的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。變電站綜合自動(dòng)化最主要的特征表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（一）功能綜合化。變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、軟件模塊化基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它集保護(hù)、測量、監(jiān)控功能于一體，替代了常規(guī)變電站的保護(hù)、儀表、中央信號(hào)系統(tǒng)、RTU等二次設(shè)備。（二）結(jié)構(gòu)微機(jī)化。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)主要部件是微機(jī)化分布式結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)總線連接，將微機(jī)保護(hù)、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制等環(huán)節(jié)的中央處理器(CPU)同時(shí)并行運(yùn)行。（三）操作監(jiān)視屏幕化。常規(guī)方式下的指針表計(jì)讀數(shù)被屏幕數(shù)據(jù)取代。對(duì)變電站設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)視、操作、控制都可以在計(jì)算機(jī)屏幕上進(jìn)行。（四）運(yùn)行管理智能化。智能化不僅表現(xiàn)在常規(guī)的自動(dòng)化功能上，如自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)報(bào)表、電壓無功自動(dòng)調(diào)節(jié)、小電流接地自動(dòng)選線、事故判斷與處理等方面，還表現(xiàn)在能夠在線自診斷，并能將自診斷結(jié)果向遠(yuǎn)方傳送。也就是說，常規(guī)二次系統(tǒng)只能監(jiān)測一次設(shè)備，而本身的故障必須靠維護(hù)人員去檢查發(fā)現(xiàn)，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不僅能檢測一次設(shè)備，還每時(shí)每刻檢測自己是否有故障，充分體現(xiàn)出其智能性。1.4變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)越性和特點(diǎn)1.4.1優(yōu)越性（1）：提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率（2）：提高變電站的安全，可靠運(yùn)行水平。（3）：減少維護(hù)工作時(shí)間，減少值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并達(dá)到減員增效（4）：縮小變電站占地面積，減少總投資。5：提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平1.4.2變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)特點(diǎn)1、系統(tǒng)分網(wǎng)絡(luò)層和間隔層、監(jiān)控層:間隔層按站內(nèi)一次設(shè)備分布式配置，一個(gè)一次單元對(duì)應(yīng)一個(gè)保護(hù)監(jiān)控裝置。它采用一個(gè)元件（一個(gè)間隔）對(duì)應(yīng)一個(gè)裝置的分布式設(shè)計(jì)，可直接安裝在開關(guān)柜上，各間隔功能獨(dú)立，各裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性得到很大提高，任一裝置故障僅影響到相對(duì)應(yīng)的元件。網(wǎng)絡(luò)層采用安全可靠的現(xiàn)場控制總線-RS485/工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)作為站內(nèi)通訊層，各裝置的信息在通訊層共享，取消了大量的控制電纜，簡化二次接線，減輕CT、PT負(fù)荷，減少施工難度及維護(hù)工作量，節(jié)省了大量的人力物力資源，從而大大降低了綜合成本。2、硬件設(shè)計(jì)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化間隔層的保護(hù)監(jiān)控裝置采用先進(jìn)的的32位高性能嵌入式處理器作為主CPU，在軟件上保護(hù)模塊與其他模塊完全分開、分時(shí)完成測量功能，通訊CPU完成人機(jī)對(duì)話及通訊功能，“四合一”裝置中保護(hù)部分功能獨(dú)立，而且保護(hù)功能不依賴通訊網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)癱瘓與否不影響保護(hù)的正常運(yùn)行。各裝置硬件上相同，裝設(shè)相應(yīng)軟件構(gòu)成不同保護(hù)監(jiān)控功能，減少了備品備件的數(shù)目和種類，且方便現(xiàn)場維護(hù)。3、裝置采用全密封設(shè)計(jì)，加上多種抗干擾措施，使抗震能力、抗電磁干擾能力大大加強(qiáng)。4、開放式系統(tǒng)設(shè)計(jì),采用國內(nèi)、國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)通信電纜規(guī)約和接口方式，可以和國內(nèi)外廠家設(shè)備進(jìn)行互連和通信。系統(tǒng)擴(kuò)展方便，可依據(jù)變電站建設(shè)需要隨意配置。全漢化WindowsXP系統(tǒng)軟件，用戶可依要求對(duì)畫面進(jìn)行修改和制表等。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用流行通用型數(shù)據(jù)庫。5、性能可靠，維護(hù)方便高可靠性易操作性易擴(kuò)展性易維護(hù)性1.5變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展前景隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電力工業(yè)作為很重要的國家戰(zhàn)略企業(yè)，十分重視電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化，這是電力工業(yè)發(fā)展的趨勢。對(duì)電力技術(shù)的發(fā)展來說，具有重要的意義，也是電力工業(yè)發(fā)展的顯著標(biāo)志。雖然變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)在80年代后才被開發(fā)應(yīng)用。但由于在技術(shù)性能上的潛在能力，必將被廣泛的應(yīng)用于祖國各個(gè)城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)中。應(yīng)用前景十分的巨大。1.6小結(jié)本章先是介紹了什么是電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化，以及變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究內(nèi)容和發(fā)展過程。下來介紹了國內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化的優(yōu)越性和巨大的前景應(yīng)用。第二章變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)原理分析2.1變電站的分類及概述變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的分類變電站的分類有如下幾種：1按照變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用可劃分(1)系統(tǒng)樞紐變電站。樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，它的電壓是系統(tǒng)最高輸電電壓，目前電壓等級(jí)有220kv、330kV(僅西北電網(wǎng))和500kv，樞紐變電站連成環(huán)網(wǎng)，全站停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，因此對(duì)樞紐變電站的可靠性要求較高。樞紐變電站主變壓器容量大，供電范圍廣。(2)地區(qū)一次變電站。地區(qū)一次變電站位于地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的樞紐點(diǎn)，是與輸電主網(wǎng)相連的地區(qū)受電端變電站，任務(wù)是直接從主網(wǎng)受電，向本供電區(qū)域供電。全站停電后，可引起地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個(gè)區(qū)域供電。電壓等級(jí)一般采用220kv或330kv。地區(qū)一次變電站主變壓器容量較大，出線回路數(shù)較多，對(duì)供電的可靠性要求也比較高。(3)地區(qū)二次變電站。地區(qū)二次變電站由地區(qū)一次變電站受電，直接向本地區(qū)負(fù)荷供電，供電范圍小，主變壓器容量與臺(tái)數(shù)根據(jù)電力負(fù)荷而定。全站停電后，只有本地區(qū)中斷供電。(4)終端變電站。終端變電站在輸電線路終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，經(jīng)降壓后直接向用戶供電，全站停電后，只是終端用戶停電。2按照變電站安裝位置劃分(1)室外變電站。室外變電站除控制、直流電源等設(shè)備放在室內(nèi)外，變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等主要設(shè)備均布置在室外。這種變電站建筑面積小，建設(shè)費(fèi)用低，電壓較高的變電站一般采用室外布置。(2)室內(nèi)變電站。室內(nèi)變電站的主要設(shè)備均放在室內(nèi)，減少了總占地面積，但建筑費(fèi)用較高，適宜市區(qū)居民密集地區(qū)，或位于海岸、鹽湖、化工廠及其他空氣污穢等級(jí)較高的地區(qū)。(3)地下變電站。在人口和工業(yè)高度集中的大城市，由于城市用電量大，建筑物密集，將變電站設(shè)置在城市大建筑物、道路、公園的地下，可以減少占地，尤其隨著城市電網(wǎng)改造的發(fā)展，位于城區(qū)的變電站乃至大型樞紐變電站將更多的采取地下變電站。這種變電站多數(shù)為無人值班變電站。(4)箱式變電站。箱式變電站又稱預(yù)裝式變電站，是將變壓器、高壓開關(guān)、低壓電器設(shè)備及其相互的連接和輔助設(shè)備緊湊組合，按主接線和元器件不同，以一定方式集中布置在一個(gè)或幾個(gè)密閉的箱殼內(nèi)。箱式變電站是由工廠設(shè)計(jì)和制造的，結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、可靠性高、安裝方便，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于居民小區(qū)和公園等場所。箱式變電站一般容量不大，電壓等級(jí)一般為3kv35kv，隨著電網(wǎng)的發(fā)展和要求的提高，電壓范圍不斷擴(kuò)大，現(xiàn)已經(jīng)制造出了132kv的箱式變電站。箱式變電站按照裝設(shè)位置的不同又可分為戶外和戶內(nèi)兩種類型。(5)移動(dòng)變電站。將變電設(shè)備安裝在車輛上，以供臨時(shí)或短期用電場所的需要。3按照值班方式劃分(1)有人值班變電站。大容量、重要的變電站大都采用有人值班變電站。(2)無人值班變電站。無人值班變電站的測量監(jiān)視與控制操作都由調(diào)度中心進(jìn)行遙測遙控，變電站內(nèi)不設(shè)值班人員。4根據(jù)變壓器的使用功能劃分(1)升壓變電站。升壓變電站是把低電壓變?yōu)楦唠妷旱淖冸娬?，例如在發(fā)電廠需要將發(fā)電機(jī)出口電壓升高至系統(tǒng)電壓，就是升壓變電站。(2)降壓變電站。與升壓變電站相反，是把高電壓變?yōu)榈碗妷旱淖冸娬?，在電力系統(tǒng)中，大多數(shù)的變電站是降壓變電站。40萬千瓦是功率，不是電壓，它可以是10KV、110KV、220KV、330KV、550KV等2.2變電站綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的功能變電站綜合自動(dòng)化功能由電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和變電站建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)的綜合經(jīng)濟(jì)效益要求所決定。變電站在電網(wǎng)中的地位和作用不同，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)有不同的功能。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的管理計(jì)算機(jī)通過通信電纜與安裝在現(xiàn)場的所有微機(jī)保護(hù)與監(jiān)控單元進(jìn)行信息交換。管理計(jì)算機(jī)可以向下發(fā)送遙控操作命令與有關(guān)參數(shù)修改，隨時(shí)接受微機(jī)保護(hù)與監(jiān)控單元傳上來的遙測、遙信與事故信息。管理計(jì)算機(jī)就可通過對(duì)信息的處理，進(jìn)行存盤保存，通過記錄打印與畫面顯示，還可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，通過遙信可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理事故，減少事故停電時(shí)間，通過遙控可以合理調(diào)配負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行，從而為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理提供了必須的條件。2.2.1監(jiān)控子系統(tǒng)監(jiān)控子系統(tǒng)應(yīng)取代常規(guī)的測量系統(tǒng)，取代指針式儀表；改變常規(guī)的操作機(jī)構(gòu)和模擬盤，取代常規(guī)的告警、報(bào)警、中央信號(hào)、光字牌等；取代常規(guī)的遠(yuǎn)動(dòng)裝置等等。監(jiān)控子系統(tǒng)功能有：1數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集有兩種。一種是變電站原始數(shù)據(jù)采集。原始數(shù)據(jù)直接來自一次設(shè)備，如：電壓互感器、電流互感器的電壓和電流信號(hào)、變壓器溫度以及斷路器輔助觸點(diǎn)、一次設(shè)備狀態(tài)信號(hào)。變電站的原始數(shù)據(jù)包括模擬量和開關(guān)量。另一種是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換或采集。典型的如：電能量數(shù)據(jù)、直流母線電壓信號(hào)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)等。變電站的數(shù)據(jù)包括模擬量、開關(guān)量和電能量。(1)模擬量的采集。各段母線電壓、母聯(lián)及分段斷路器的電流、線路及饋線電壓、電流、有功功率、無功功率，主變壓器電流、有功功率和無功功率，電容器和并聯(lián)電抗器電流、直流系統(tǒng)電壓、站用電電壓、電流、無功功率以及頻率、相位、功率因數(shù)等。另外，還有少數(shù)非電量，如變壓器溫度保護(hù)、氣體保護(hù)等。模擬量的采集有交流和直流兩種形式。交流采樣是將電壓、電流信號(hào)不經(jīng)過變送器，直接接人數(shù)據(jù)采集單元。直流采樣是將外部信號(hào)，如交流電壓、電流，經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成適合數(shù)據(jù)采集單元處理的直流電壓信號(hào)后，再接人數(shù)據(jù)采集單元。在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，直流采樣主要用于變壓器溫度、氣體壓力等非電量數(shù)據(jù)的采集。(2)開關(guān)量的采集。斷路器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)的狀態(tài)，有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置，同期檢測狀態(tài)、繼電保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、運(yùn)行告警信號(hào)等，這些信號(hào)都以開關(guān)量的形式，通過光隔離電路輸入至計(jì)算機(jī)。(3)電能計(jì)量。電能計(jì)量指對(duì)電能(包括有功和無功電能)的采集，并能實(shí)現(xiàn)分時(shí)累加、電能平衡等功能。數(shù)據(jù)采集及處理是變電站綜合自動(dòng)化得以執(zhí)行其他功能的基礎(chǔ)。2.數(shù)據(jù)庫的建立與維護(hù)監(jiān)控子系統(tǒng)建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)并不斷更新來自IO單元及通信接口的全部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；建立歷史數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)并定期更新需要保存的歷史數(shù)據(jù)和運(yùn)行報(bào)表數(shù)據(jù)。3順序事件記錄及事故追憶順序事件記錄包括：斷路器跳合閘記錄，保護(hù)及自動(dòng)裝置的動(dòng)作順序記錄，斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、變壓器分接頭等操作順序記錄，模擬輸入信號(hào)超出正常范圍等。事故追憶功能。事故追憶范圍為事故前1min到事故后2min的所有相關(guān)模擬量值，采樣周期與實(shí)時(shí)系統(tǒng)采樣同期一致。4故障記錄、錄波和測距功能變電站的故障錄波和測距采用兩種方法，一是由微機(jī)保護(hù)裝置兼作故障記錄和測距，再將記錄和測距的結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)及打印輸出或直接送調(diào)度主站；另一種方法是采用專用的微機(jī)故障錄波器，并且故障錄波器應(yīng)具有串行通信功能，可以與監(jiān)控系統(tǒng)通信。對(duì)35kv及以下的配電線路，很少設(shè)置專門的故障錄波器，為了分析故障的方便，可設(shè)置簡單故障記錄功能。對(duì)于大量中、低壓變電站，沒有配置專門的故障錄波裝置。而對(duì)10kv出線數(shù)量大、故障率高的，在監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置了故障記錄功能，這對(duì)正確判斷保護(hù)的動(dòng)作情況及正確分析和處理事故是非常必要的。5操作控制功能。無論是無人還是少人值班的變電站，運(yùn)行人員都可通過CRT屏幕對(duì)斷路器、允許遠(yuǎn)方電動(dòng)操作的隔離開關(guān)和接地開關(guān)進(jìn)行分、合操作；對(duì)變壓器及站用變壓器分接頭位置進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；對(duì)補(bǔ)償裝置進(jìn)行投、切控制，同時(shí)，要能接受遙控操作命令，進(jìn)行遠(yuǎn)方操作；為了防止計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障時(shí)無法操作被控設(shè)備，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保留人工直接跳、合閘方式。操作控制有手動(dòng)和自動(dòng)控制兩種控制方式。手動(dòng)控制包括調(diào)度通信中心控制、站內(nèi)主控制室控制和就地控制，并具備調(diào)度通信中心站內(nèi)主控室、站內(nèi)主控制室就地手動(dòng)的控制切換功能；自動(dòng)控制包括順序控制和調(diào)節(jié)控制。6安全監(jiān)視功能。監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，對(duì)采集的電流、電壓、主變壓器溫度、頻率等量要不斷進(jìn)行越限監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信號(hào)，同時(shí)記錄和顯示越限時(shí)間和越限值，另外還要監(jiān)視保護(hù)裝置是否失電，自控裝置是否正常等。這就要求繼電器的靈敏性，靈敏性與短路的位置、類型、系統(tǒng)的運(yùn)行方式有關(guān)，通常以靈敏度（Ksen）衡量，如過量保護(hù)的動(dòng)作電流為，保護(hù)范圍內(nèi)最小短路電流為，則靈敏系數(shù)（公式2-2-1）欠量保護(hù)的動(dòng)作電壓為，保護(hù)范圍內(nèi)的最低短路電壓為，則靈敏系數(shù)（公式2-2-2）這些均涉及到繼電保護(hù)的最大、最小運(yùn)行方式，所謂繼電保護(hù)的最大運(yùn)行方式是指流過保護(hù)安裝處短路電流為最大的系統(tǒng)運(yùn)行方式，即系統(tǒng)所有元件均投入的運(yùn)行方式；繼電保護(hù)的最小運(yùn)行方式是指流過保護(hù)安裝處短路電流為最小的系統(tǒng)運(yùn)行方式，即相鄰元件處于檢修或停用，本元件故障時(shí)的運(yùn)行方式。7人機(jī)聯(lián)系功能(1)CRT顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤是人機(jī)聯(lián)系橋梁。變電站采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)后，無論是有人值班還是無人值班，最大的特點(diǎn)之一是操作人員或調(diào)度員只要面對(duì)CRT顯示器的屏幕，通過操作鼠標(biāo)或鍵盤，就可以對(duì)全站的運(yùn)行工況、運(yùn)行參數(shù)一目了然，可對(duì)全站斷路器和隔離開關(guān)等進(jìn)行分、合操作，徹底改變了傳統(tǒng)的依靠指針式儀表和模擬屏或操作屏等進(jìn)行操作。(2)CRT顯示畫面。作為變電站人機(jī)聯(lián)系的主要橋梁手段的CRT顯示器，不僅可以取代常規(guī)的儀器、儀表，而且可實(shí)現(xiàn)許多常規(guī)儀表無法完成的功能。其可顯示采樣和計(jì)算的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)(U、I、P、Q、cosv、有功電能、無功電能及主變壓器溫度、系統(tǒng)頻率，等)、實(shí)時(shí)主接線圖、事件順序記錄、越限報(bào)警、值班記錄、歷史趨勢、保護(hù)定值自控裝置的設(shè)定值、故障記錄和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等。(3)輸入數(shù)據(jù)。指輸入電流互感器和電壓互感器變比、保護(hù)定值和越限報(bào)警定值、測控裝置的設(shè)定值、運(yùn)行人員密碼等。繼電保護(hù)使用TA在誤差為10情況下二次阻抗與一次電流倍數(shù)的關(guān)系曲線稱為10曲線。如下圖所示：圖中mI1/I1N為一次電流倍數(shù)，ZLMax為允許的最大二次阻抗。8打印功能。定時(shí)打印報(bào)表和運(yùn)行日志；斷路器、隔離開關(guān)操作記錄；事件順序記錄；越限；召喚；抄屏；事故追憶等。9數(shù)據(jù)處理與記錄功能。在監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理和記錄也是很重要的環(huán)節(jié)。歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容。此外，為了滿足繼電保護(hù)專業(yè)人員和變電站管理的需要，必須進(jìn)行一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，主要有：記錄母線電壓日最高值和最低值以及相應(yīng)的時(shí)間；主變壓器及各條線路的功率、功率因數(shù)及電能的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)；計(jì)算配電電能的平衡率；統(tǒng)計(jì)斷路器、避雷器、重合閘的動(dòng)作次數(shù)；統(tǒng)計(jì)斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累計(jì)數(shù)；記錄控制操作和定值的修改；事件順序記錄及事故追憶等。10諧波的分析與監(jiān)視。電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)是其諧波要限制在國標(biāo)規(guī)定的范圍內(nèi)。隨著非線性元件和設(shè)備的廣泛使用，使電力系統(tǒng)的諧波成分明顯增加，并且其影響程度越來越嚴(yán)重，目前，諧波“污染”已成為電力系統(tǒng)的公害之一。因此，在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，必須重視對(duì)諧波含量的分析和監(jiān)視。對(duì)諧波“污染”嚴(yán)重的變電站，要采取適當(dāng)?shù)囊种拼胧?，降低諧波含量。11報(bào)警處。報(bào)警處理內(nèi)容包括：設(shè)備狀態(tài)異常、故障；測量值越限及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件、通信接口及網(wǎng)絡(luò)故障等。12畫面生成及顯示。畫面顯示的信息包括：日歷時(shí)間、經(jīng)編號(hào)的測點(diǎn)、表示該點(diǎn)的文字或圖形、該點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)、經(jīng)運(yùn)算或組合后的各種參數(shù)等。由畫面顯示的內(nèi)容包括：全站生產(chǎn)運(yùn)行要的電氣接線圖、設(shè)備配置圖、運(yùn)行工況圖、電壓棒形圖、實(shí)時(shí)參數(shù)曲線圖、各種信息報(bào)告、操作票、工作票及各種運(yùn)行報(bào)表等。13在線計(jì)算及制表功能(1)對(duì)變電站運(yùn)行的各種常規(guī)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及計(jì)算，如：日、月、年中的最大值、最小值及其出現(xiàn)的時(shí)間、電壓合格率、變壓器負(fù)荷率、全站負(fù)荷及電能平衡率等。(2)對(duì)變電站主要設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及計(jì)算，如：斷路器正常操作及事故跳閘次數(shù)、變壓器分接頭調(diào)節(jié)的檔次、次數(shù)、停運(yùn)時(shí)間等。(3)利用以上數(shù)據(jù)生成不同格式的生產(chǎn)運(yùn)行報(bào)表。并按要求方式打印輸出。14電能量處理。電能量處理包括變電站各種方式采集到的電能量進(jìn)行處理、對(duì)電能量進(jìn)行分時(shí)段的統(tǒng)計(jì)計(jì)算以及當(dāng)運(yùn)行方式的改變而自動(dòng)改變計(jì)算方法并在輸出報(bào)表上予以說明等。15遠(yuǎn)動(dòng)功能監(jiān)控子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)DL50021991地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程、DL50031991電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中與變電站有關(guān)的全部功能，滿足電網(wǎng)電能實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性。16運(yùn)行管理功能。運(yùn)行管理功能包括：運(yùn)行操作指導(dǎo)、事故記錄檢索、在線設(shè)備管理、操作票開列、模擬操作、運(yùn)行記錄及交接班記錄等。除上述功能外還具有：時(shí)鐘同步、防誤閉鎖、同步、系統(tǒng)自診斷與恢復(fù)以及與其他設(shè)備接口等功能。2.2.2微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)功能微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)功能是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的最基本、最重要的功能，它包括變電站的主設(shè)備和輸電線路的全套保護(hù)：高壓輸電線路保護(hù)和后備保護(hù)；變壓器的主保護(hù)、后備保護(hù)以及非電量保護(hù)；母線保護(hù)；低壓配電線路保護(hù)；無功補(bǔ)償裝置保護(hù)；站用變保護(hù)等，如圖三。各保護(hù)單元，除應(yīng)具備獨(dú)立、完整的保護(hù)功能外，還應(yīng)具有以下附加功能：(1)具有事件記錄功能。事件記錄包括發(fā)生故障、保護(hù)動(dòng)作出口、保護(hù)設(shè)備狀態(tài)等重要事項(xiàng)的記錄。(2)具有與系統(tǒng)對(duì)時(shí)功能。以便準(zhǔn)確記錄發(fā)生事故和保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間。(3)具有存儲(chǔ)多種保護(hù)定值功能。(4)具備當(dāng)?shù)厝藱C(jī)接口功能。不僅可顯示保護(hù)單元各種信息，還可通過它修改保護(hù)定值。(5)具備通信功能。提供必要的通信接口，支持保護(hù)單元與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信協(xié)議。(6)具備故障自診斷功能。通過自診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)保護(hù)單元內(nèi)部故障并報(bào)警。對(duì)于嚴(yán)重故障，在報(bào)警的同時(shí)，應(yīng)可靠閉鎖保護(hù)出口。(7)各保護(hù)單元滿足上述功能要求的同時(shí)，還應(yīng)滿足保護(hù)裝置的快速性、選擇性和靈敏性要求。圖三微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)功能2.2.3后備控制和緊急控制功能當(dāng)?shù)睾髠淇刂坪途o急控制功能包括人工操作控制、低頻減負(fù)荷、備用電源自投和穩(wěn)定控制等。2.3變電站綜合自動(dòng)化的配置及硬件結(jié)構(gòu)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式主要有集中式、集中分布式和分散分布（一）集中式結(jié)構(gòu)集中式一般采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)并擴(kuò)展其IO接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算和處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)控制等功能。集中式結(jié)構(gòu)也并非指只由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成保護(hù)、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控和與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計(jì)算機(jī)完成的，只是每臺(tái)微型計(jì)算機(jī)承擔(dān)的任務(wù)多些。例如監(jiān)控機(jī)要擔(dān)負(fù)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、斷路器操作、人機(jī)聯(lián)系等多項(xiàng)任務(wù)；擔(dān)負(fù)微機(jī)保護(hù)的計(jì)算，可能一臺(tái)微機(jī)要負(fù)責(zé)多回低壓線路的保護(hù)等。集中式系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）能實(shí)時(shí)采集變電站各種模擬量、開關(guān)量，完成對(duì)變電站的數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控、制表、打印、事件順序記錄等功能。（2）完成對(duì)變電站主要設(shè)備和進(jìn)、出線的保護(hù)任務(wù)。（3）結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可大大減少站地面積。（4）造價(jià)低，尤其是對(duì)35kV或規(guī)模較小的變電站更為有利。（5）實(shí)用性好。集中式系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)：（1）每臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能較集中，若一臺(tái)計(jì)算機(jī)出故障，影