變電站綜合自動化系統(tǒng) 課件

1、2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),1,變電站綜合自動化系統(tǒng),注：本課件來源于網(wǎng)絡，僅作為學習討論使用。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),2,內(nèi)容提要,第1章 變電站綜合自動化的基本概念 第2章 變電站自動化系統(tǒng)的功能 第3章 變電站自動化系統(tǒng)的結構 第4章 數(shù)字量的輸入、輸出 第5章 模擬量的輸入、輸出 第6章 變電站自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信 第7章 變電站與調(diào)度中心的通信標準,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),3,第1章 變電站綜合自動化的基本概念,1.1 變電站自動化是技術發(fā)展的必然趨勢 1.2 變電站綜合自動化的發(fā)展過程 1.3變電站綜合自動化與無人值班,20

2、20/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),4,1.1 變電站自動化是技術發(fā)展的必然趨勢,1.1.1 當前電力系統(tǒng)發(fā)展的要求 i) 全國聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向，對電力系統(tǒng)的可靠性提出更高要求。 國家電力公司陸延昌在2000年全國電網(wǎng)調(diào)度工作會議上明確指出：堅持全國聯(lián)網(wǎng)、西電東送、南北互聯(lián)的發(fā)展方向不動搖。并且要做到系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，可靠水平不降低。我國水力資源主要集中在西部和西南部，這兩地區(qū)可開發(fā)電量占全國82.9%；煤炭資源華北和西北兩地區(qū)占80%；而負荷中心集中在中部和東部沿海，這兩地區(qū)的經(jīng)濟總量占全國82%，電力消費占78%。這種差異，決定了電力工業(yè)發(fā)展必須實行西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略。 要做到全

3、國聯(lián)網(wǎng)后，供電可靠性水平不降低，加強發(fā)電廠、變電站的安全、可靠運行、提高其自動化水平很為重要。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),5,1.1 變電站自動化是技術發(fā)展的必然趨勢,ii) 常規(guī)的變電站存在的問題 安全性、可靠性不能滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需求。 不適應電力系統(tǒng)快速計算和實時性要求。 供電質量缺乏科學的保證。 不利于提高運行管理水平。 維護工作量大，設備可靠性差。 占地面積大，增加征地投資。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),6,1.1 變電站自動化是技術發(fā)展的必然趨勢,1.1.2科學技術的發(fā)展，為發(fā)展變電站自動化提供了有利的條件 變電站自動化技術的發(fā)展過程與相關學科的

4、發(fā)展密切相關。變電站自動化發(fā)展過程有三個階段： (1) 變電站分立元件的自控裝置階段。 *電磁式的自動裝置 *晶體管式的自動裝置 *集成電路式的自動裝置,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),7,1.1.2科學技術的發(fā)展，為發(fā)展變電站自動化提供了有利的條件,(2) 微處理器為核心的智能自動裝置階段。 計算機工業(yè)的發(fā)展，尤其是20世紀70年代微處理器的問世和微計算機技術的迅速發(fā)展，為變電站自動化技術的發(fā)展提供了必要的手段。 這階段廠站自動化的特點：形成變電站內(nèi)的 自動化孤島。 (3) 變電站綜合自動化的發(fā)展，全面促進變電站技術水平和運行管理水平的提高。,2020/11/21,變電站綜合自動

5、化系統(tǒng),8,1.2 變電站綜合自動化的發(fā)展過程,1.2.1國外變電站綜合自動化的早期發(fā)展概況 國外變電站自動化的研究工作始于20世紀70年代。70年代末，英、西德、意大利、澳大利亞等國新裝的遠動裝置都是微機型的。 變電站綜合自動化的研究工作，于70年代中、后期開始。1975年由關西電子公司和三菱電氣有限公司合作，研究配電變電站數(shù)字控制系統(tǒng)。1979年9月完成樣機，稱為SDCS-1型，12月在變電站安裝運行，1980年開始商品化生產(chǎn)。 SDCS-1型由13臺微機組成。如圖1.2.1，它具有對一個77kV/6.6kV的配電變電站的全部保護和控制功能。該變電站具有3臺變壓器，4回77kV進線，36回

6、6.6kV饋電線路。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),9,1.2 變電站綜合自動化的發(fā)展過程,圖1.2.1 SDCS1結構方框圖,1.2.1國外變電站綜合自動化的早期發(fā)展概況,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),10,SDCS1按功能分為3個子系統(tǒng)： （1）繼電保護子系統(tǒng) （2）測量子系統(tǒng) （3）控制子系統(tǒng) 80年代，研究變電站綜合自動化的國家和公司越來越多，例如，德國西門子公司、ABB公司、AEG公司、GE公司、西屋公司、阿爾斯通公司等都有自己的變電站自動化產(chǎn)品。1995年西門子公司的變電站自動化系統(tǒng)LSA678在我國已有十多個工程。 國外研究工作突出的特點是他們彼此間一

7、開始就十分重視這一領域的技術規(guī)范和標準的制定與協(xié)調(diào)。,1.2 變電站綜合自動化的發(fā)展過程,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),11,1.2.2 我國變電站自動化的發(fā)展過程 我國變電站綜合自動化的研究工作始于80年代中期。1987年清華大學電機工程系研究成功國內(nèi)第一個符合國情的綜合自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)由3臺微機組成，其系統(tǒng)結構如圖1.2.2。1987年在山東威海望島變電站成功地投入運行。望島變電站是一個35kV/10kV城市變電站，有2回35kV進線，2臺主變，8回10kV出線，2組電容器。該系統(tǒng)擔負全變電站安全監(jiān)控、微機保護、電壓無功控制、中央信號等任務。按功能分為3個子系統(tǒng)：（1）安全

8、監(jiān)控子系統(tǒng)；（2）微機保護子系統(tǒng)；（3）電壓、無功控制子系統(tǒng)。 這是我國第一個變電站綜合自動化系統(tǒng)，其成功的投入運行，證明了我國完全可以自行研究，制造出具有國際先進水平，符合國情的變電站綜合自動化系統(tǒng)。 90年代中期后，綜合自動化系統(tǒng)迅速發(fā)展。隨著微機技術的不斷發(fā)展和已投入運行的變電站綜合系統(tǒng)取得的經(jīng)濟效益和社會效益，吸引全國許多用戶和科研單位和高等院校，因此變電站綜合自動化系統(tǒng)到90年代，成為熱門話題。,1.2 變電站綜合自動化的發(fā)展過程,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),12,1.2 變電站綜合自動化的發(fā)展過程,1.2.2 我國變電站自動化的發(fā)展過程,圖1.2.2 變電站微機監(jiān)測

9、、保護綜合控制系統(tǒng)框圖,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),13,1.3 變電站綜合自動化與無人值班,1.3.1國外無人值班的發(fā)展簡況 西歐、北美、日本等發(fā)達國家的絕大多數(shù)變電站，包括許多500kV、380kV的變電站也都實行無人值班。例如：巴黎，1985年建立新一代的計算機自動管理系統(tǒng)，所有225/20kV變電站都由調(diào)度中心集中控制。調(diào)度室可掌握所有225/20kV變電站及20kV主網(wǎng)絡運行狀況，當電網(wǎng)發(fā)生事故時，調(diào)度中心可以直接進行必要的處理，使受停電影響的用戶迅速恢復供電。與此同時也出現(xiàn)一批無人值班或少人值班的大、中小型水電站，例如，到1980年止，意大利ENEL公司的474個水

10、電站中，無人值班達408個，法國EDF公司450個水電站中，有403個無人值班占90%。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),14,1.3.2國內(nèi)無人值班的發(fā)展簡況,.早期的無人值班變電站沒有自動化功能。只適合不重要的35KV變電站。 2. 20世紀60年代，進入了遠方監(jiān)視的無人值班階段。 3. 20世紀80年代后期，無人值班技術又上了一個臺階。促進了調(diào)度自動化實用化的深入開展和電網(wǎng)調(diào)度管理水平的提高。 4. 國家電力調(diào)度通信中心于1993年12月28日發(fā)布了調(diào)自 1994 2號文件關于在地區(qū)電網(wǎng)中實施變電站遙控和無人值班的意見。該文件明確指出實行變電站遙控和無人值班是可行的，是電網(wǎng)調(diào)

11、度管理的發(fā)展方向，并明確指出各單位要積極穩(wěn)妥地開展此項工作，要根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，因地制宜，統(tǒng)籌安排，綜合考慮，做好規(guī)劃，逐步實施。根據(jù)需要有些地區(qū)可考慮新建變電站一步到位，即按無人站設計建設，尤其是地區(qū)變電站 。該文件對全國無人值班變電站的建設起了很大的推動作用。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),15,1.3.3 變電站實現(xiàn)無人值班的目的和意義,(1) 國民經(jīng)濟發(fā)展形勢的需要 不僅發(fā)達地區(qū)、人口密集經(jīng)濟發(fā)展的地區(qū)需要發(fā)展無人值班變電站；人口密度少、經(jīng)濟不甚發(fā)達的邊遠地區(qū)，發(fā)展無人值班也很重要。 (2)提高運行的可靠性，減少誤操作率。 (3) 提高經(jīng)濟效益和勞動生產(chǎn)率 (4) 降低

12、變電站建設成本 。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),16,1.3.4 變電站綜合自動化全面提高無人值班變電站的技術水平,（1）提高了變電站的安全、可靠運行水平。 （2）提高電力系統(tǒng)的運行、管理水平和技術水平 （3）縮小變電站占地面積，降低造價，減少總投資。 （4）提高供電質量，提高電壓合格率，降低電能損耗。 （5）減少維護工作量。由于綜合自動化系統(tǒng)中的 微機保護裝置和自動裝置，都具有故障自診斷功能，裝置內(nèi)部有故障，能自動顯示故障部位，縮短了維修時間 。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),17,第2章變電站自動化系統(tǒng)的基本功能,2.1 變電站自動化系統(tǒng)的內(nèi)涵 2.2 監(jiān)控子

13、系統(tǒng) 2.3繼電保護子系統(tǒng) 2.4 電能量計量子系統(tǒng) 2.5自動控制子系統(tǒng) 2.6 諧波分析與監(jiān)視功能 2.7 變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信功能 2.8 變電站綜合自動化系統(tǒng)的特點,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),18,2.1 變電站自動化系統(tǒng)的內(nèi)涵(1),20世紀 80年代和90年代中期，國內(nèi)都把上述功能的系統(tǒng)稱為變電站綜合自動化系統(tǒng)，以區(qū)別于只有局部功能的自動化。國外發(fā)表的文章也稱“綜合自動化”，或一體化的變電站控制與保護。 國際電工委員會（IEC）根據(jù)國際上變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展的情況，于1997年國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）WG 34.03工作組在“變電站內(nèi)數(shù)據(jù)流的通信要求”報

14、告中，提出了“變電站自動化”（SA，Substation Automation）和“變電站自動化系統(tǒng)”（SAS，Substation Automation System）兩個名詞。此名詞被國際電工委員會的TC 57技術委員會（即電力系統(tǒng)通信和控制技術委員會）在制定的IEC 61850（即變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)）標準中采納。我國從20世紀80年代中、后期以來，習慣稱之為“變電站綜合自動化”和“變電站綜合自動化系統(tǒng)”。 在IEC 61850變電站通信網(wǎng)絡標準中，對變電站自動化系統(tǒng)（SAS）的定義為：變電站自動化系統(tǒng)就是在變電站內(nèi)提供包括通信基礎設施在內(nèi)的自動化。,2020/11/21,變電站綜合自動

15、化系統(tǒng),19,2.1 變電站綜合自動化的內(nèi)涵(2),2000年中國電力出版社出版的變電站綜合自動術一書中指出了變電站綜合自動化的含義是將變電站的二次設備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等）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、現(xiàn)代電子技術、信號處理技術和通信技術、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、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。變電站自動化系統(tǒng)，是利用多臺微型計算機（包括單片機等）和大規(guī)模集成電路組成的分級分布式的自動化系統(tǒng)，它以微計算機為基礎，實現(xiàn)對變電站傳統(tǒng)的繼電保護、測量手段、控制方式以及通信和管理模式的全

16、面改造。變電站綜合自動化系統(tǒng)具有功能綜合化、結構微機化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化、通信網(wǎng)絡化等特征。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),20,2.2 監(jiān)控子系統(tǒng),2.2.1 數(shù)據(jù)采集 2.2.2 模擬量的采樣方式 2.2.3 數(shù)據(jù)采集途徑 2.2.4 安全監(jiān)控功能 2.2.5 操作與控制功能 2.2.6 人機聯(lián)系功能 2.2.7 運行記錄功能 2.2.8 對時功能,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),21,2.2.1 數(shù)據(jù)采集內(nèi)容,（1）模擬量的采集 （2）開關量的采集 （3）事件順序記錄（SOE） （4）電能量的采集,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),22,

17、2.2.2 模擬量的采樣方式,*電力系統(tǒng)和電廠、變電站中的模擬量有三種類型。 *采樣方式:一般可分為直流采樣和交流采樣兩種類型。 1. 直流采樣 直流采樣是指將現(xiàn)場不斷連續(xù)變化的模擬量先轉換成直流電壓信號，再送至AD轉換器進行轉換；即AD轉換器采樣的模擬量為直流信號。 2. 交流采樣 交流采樣是相對直流采樣而言，即指對交流電流和交流電壓采集時，輸入至AD轉換器的是與電力系統(tǒng)的一次電流和一次電壓同頻率，大小成比例的交流電壓信號。如下頁圖2.1。 在交流采樣方式中，對于有功功率和無功功率，是通過采樣所得到的u，i ,計算出P，Q。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),23,圖2.1 交流電

18、壓電流輸入通道結構框圖 （a）電壓輸入通道（b）電流輸入通道,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),24,2.2.2.3 兩種采樣方式的比較 1直流采樣的特點 2交流采樣的主要特點 2.2.2.4 采樣定理 一個隨時間連續(xù)變化的物理量f(t)，如圖2.2（a），經(jīng)過采樣后，得到一系列的脈沖序列f*(t)，它是離散的信號，被稱為采樣信號，如圖2.2(c) 。 根據(jù)香農(nóng)（Shannon）定理：如果隨時間變化的模擬信號（包括噪聲干擾在內(nèi)）的最高頻率為fmax，只要按照采樣頻率f2 fmax進行采樣，那么所給出的樣品系列,，就足以代表（或恢復）f(t)了，實際應用中常采用f(510)fmax。,

19、2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),25,圖 2.2 采樣過程,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),26,2.2.3 安全監(jiān)控功能,1.對采集的模擬量不斷進行越限監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信息，同時記錄和顯示越限時間和越限值，并將越限情況遠傳給調(diào)度中心或控制中心。 2.對微機保護裝置和其它各種自動裝置的工作狀態(tài)進行監(jiān)視。 3. 將監(jiān)視結果及時傳送給調(diào)度中心，并接收和執(zhí)行調(diào)度中心下達的各種命令。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),27,2.2.4 操作與控制功能,無論當?shù)夭僮骰蜻h方操作，都應有防誤操作的閉鎖措施。 斷路器的操作閉鎖應包括以下內(nèi)容: (1）斷路器操作時

20、，應閉鎖重合閘； （2）當?shù)剡M行操作和遠方控制操作，要互相閉鎖。 （3）根據(jù)實時信息，自動實現(xiàn)斷路器與隔離開關必要的閉鎖操作。 (4)其他,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),28,2.2.5 人機聯(lián)系功能,1.人機聯(lián)系橋梁：顯示器、鼠標和鍵盤。 2CRT或液晶顯示器顯示畫面的內(nèi)容 （1）顯示采集和計算的實時運行參數(shù) （2）顯示實時主接線圖 （3）事件順序記錄（SOE） （4）越限報警顯示 （5）值班記錄顯示 （6）歷史趨勢顯示 （7）保護定值和自控裝置的設定值顯示。 （8）其它：故障記錄顯示、設備運行狀況顯示等。 3. 輸入數(shù)據(jù) （1）TA、TV變比 （2）保護定值和越限報警定值 （

21、3）自控裝置的設定值 （4）運行人員密碼,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),29,2.2.6 運行記錄功能 對于有人值班的變電站，監(jiān)控系統(tǒng)可以配備打印機，完成以下打印記錄功能: 定時打印報表和運行日志； 開關操作記錄打??； 事件順序記錄打?。?越限打??； 召喚打印； 抄屏打印； 事故追憶打印。 對于無人值班變電站，可不設當?shù)卮蛴」δ?，各變電站的運行 報表，集中在控制中心打印輸出。 2.2.7 對時功能 配備GPS衛(wèi)星同步時鐘裝置、與調(diào)度統(tǒng)一時鐘。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),30,2.3 微機保護子系統(tǒng),2.3.1 繼電保護的基本任務 2.3.2 對繼電保護的基本要求

22、 2.3.3微機保護子系統(tǒng)內(nèi)容 2.3.4微機保護的優(yōu)越性,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),31,2.3.1繼電保護的基本任務,（1）有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中快速、自動地切除，使其損壞程度減至最輕，并保證最大限度地迅速恢復系統(tǒng)中無故障部分的正常運行。 （2）反應電氣設備的異常運行工況，根據(jù)運行維護的具體條件和設備的承受能力，發(fā)出報警信號，減負荷或延時跳閘信號。 （3）根據(jù)實際情況，盡快自動恢復停電部分的供電。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),32,2.3.2 對微機保護子系統(tǒng)要求,（1）滿足可靠性、選擇性、快速性、靈敏性的要求 （2）軟、硬件結構要相對獨立；它的

23、工作不受監(jiān)控系統(tǒng)和其它子系統(tǒng)的影響。 （3）具有故障記錄功能 （4）察看和授權修改保護整定值方便 （5）具有故障自診斷、自閉鎖和自恢復功能 （6）具有對時功能 （7）具有通信功能和標準的通信規(guī)約。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),33,2.3.3 微機保護子系統(tǒng)的內(nèi)容,在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，微機保護應包括全變電站主要設備和輸、配電線路的全套保護。 2.3.4. 微機保護優(yōu)越性 （1）靈活性強 （2）穩(wěn)定性好 （3）利用微機的記憶功能，可改善保護性能 （4）體積小，功能全。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),34,2.4 電能量計算子系統(tǒng),電能量包括有功電能和無功電能。

24、電能量的采集和管理是變電站綜合自動系統(tǒng)的重要組成部分。 2.4.1 電能計量裝置的發(fā)展歷程 2.4.2變電站自動化系統(tǒng)對電能量計量系統(tǒng)的管理模式,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),35,2.4.1電能計量裝置的發(fā)展歷程,2.4.1.1機械式的電能表 電能表的出現(xiàn)和發(fā)展已有100多年的歷史了。大家最熟悉的感應式電能表。 2.4.1.2機電式電能表 為了解決計算機能對電能量進行采集與處理，最簡單的方法是利用電子技術與傳統(tǒng)的感應式電能是相結合，即對原來感應式的電能表加以改造。 2.4.1.3 電子式電能表 由硬件乘法器完成對u ,i相乘得到功率的測量，由于它沒有傳統(tǒng)的電能表上的旋轉機構，因

25、此又被稱為靜止電能表或固態(tài)電能表。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),36,2.4.1.4微機型電能表 按其原理分，主要有兩大類型。 （1）利用單片機或DSP（數(shù)字信號處理器）為核心，利用高精度的A/D轉換器和采樣保持器，采集u和i , 通過軟件計算P、Q，以及 kWH和 kVarH等量。 （2）采用專用的電能芯片和單片機構成的數(shù)字電能表 這些電能計量專用芯片內(nèi)含有16位、18位的高分辨率A/D轉換器，因此計量準確度高。 2.4.1.5 幾種特殊功能的新型電能表 （1）具有電能計量綜合誤差自動跟蹤補償功能的多功能電能表 （2） 基波電能表 (3）多功能視在電能表 2.4.1.6 軟件

26、計算電能量,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),37,2.4.2變電站自動化系統(tǒng)對電能量計量系統(tǒng)的管理模式,2.4.2.1 設置專用電能質量管理機 2.4.2.2 串行接口管理模式 一般新建的變電站或220kV及以上變電站，多采用微機型電能表，它們一般都具有RS 232/RS 485串行通信接口，因此可直接將這些電能表利用屏蔽雙絞線或同軸電纜組成RS 485網(wǎng)絡。監(jiān)控機可直接通過串口與電能表的485網(wǎng)相聯(lián)接，對電能計量進行管理。 2.4.2.3 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡管理模式 上述串行接口模式接口簡單，投資少，但一個RS 485網(wǎng)能聯(lián)接的電能表有限。對于規(guī)模較大的變電站，監(jiān)控機可以通過現(xiàn)場總線網(wǎng)

27、絡，管理各電能表。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),38,2.5 自動控制子系統(tǒng),2.5.1 變電站的電壓、無功綜合控制 2.5.2 備用電源自投控制 2.5.3 低頻減負荷控制,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),39,2.5.1 變電站的電壓無功綜合控制,2.5.1.1 電壓、無功綜合控制的重要性 2.5.1.2 電壓、無功綜合控制目標 （1）維持供電電壓在規(guī)定的范圍內(nèi) 500kV(330kV)變電站的220kV母線 正常時，0 +10%；事故時，-5%+10%。 220kV變電站的35 110kV母線 正常時，-3% +7%；事故時， 10%。 配電網(wǎng)的10kV母線，

28、電壓合格范圍：10.0 10.7kV （2）保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和合適的無功平衡。無功分區(qū)、就地平衡的 原則 （3）電壓、無功綜合控制的手段 調(diào)分接頭位置 控制無功補償設備 兩者綜合考慮,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),40,2.5.1.3變電站電壓、無功綜合控制的原理,MVR型自控裝置實現(xiàn)電壓、無功綜合控制的基本原理 （1）根據(jù) （1） 調(diào)整分接頭位置，即改變變比Kn，使UL -ULN = min,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),41,（2）改變無功補償，如圖2.1所示的網(wǎng)絡，高壓網(wǎng)絡上的損耗（包括變壓器損耗）為,投入無功補償Qc后：,）。,在保證電壓滿足要求的前提下，根

29、據(jù)無功功率QB的大小，合理的控制投、切無功補償?shù)娜萘縌c，使變電站與系統(tǒng)所交換的無功（QB -Qc ）最小，就可以使高壓網(wǎng)絡損耗最小.,）。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),42,2.5.1.4 電力系統(tǒng)的電壓、無功綜合控制的方式,1. 集中控制 2. 分散控制 3. 關聯(lián)分散控制 4. 關聯(lián)分散控制的實現(xiàn)方法 （1）軟件實現(xiàn)的方法 （2）硬件實現(xiàn)的關聯(lián)分散控制 2.5.1.5微機電壓、無功綜合控制裝置硬件結構,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),43,2.5.1.5 MVR-III型微機電壓、無功綜合控制裝置硬件結構,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),44,2.

30、5.2 低頻減負荷控制,1. 電力系統(tǒng)發(fā)生頻率偏移原因 2. 電力系統(tǒng)頻率降低危害 3. 低頻減負荷的控制方式 根據(jù)配電線路所供負荷的重要程度，分為基本級和特殊級兩大類。一般低頻減載裝置基本級可以設定5輪或8輪。 4. 低頻減負荷的實現(xiàn)方法 采用專用的低頻減載裝置 在線路保護裝置中，增加低頻切負荷功能,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),45,5 對低頻減載裝置的基本要求 (1) 能在各種運行方式且功率缺額的情況下，有計劃的切除負荷，有效地防止系統(tǒng)頻率下降危險點以下。 (2)切降的負荷應盡可能少，應防止超調(diào)和懸?，F(xiàn)象。 (3)變電站的饋電線路故障或變壓器跳閘造成失壓時，低頻減載裝置應可

31、靠閉鎖，不應誤動。 (4)電力系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩或諧諧波干擾時，不應誤動。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),46,2.5.3備用電源自投控制,備用電源自投控制是當電力系統(tǒng)故障或其它原因導致工作電源消失時，將備用電源迅速投入，以恢復對系統(tǒng)的供電，因此備用電源自動投入是保證配電系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要措施。在變電站中，常用的備自投控制有進線備自投、母聯(lián)備自投和備用變壓器自投等。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),47,2.6 諧波分析與監(jiān)視功能,2.6.1 正弦波形畸變指標 2.6.2 諧波源分析 2.6.3 電力系統(tǒng)諧波監(jiān)測方法 2.6.4 電力系統(tǒng)中諧波的抑制,2020/11

32、/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),48,為定量表示電力系統(tǒng)正弦波形的畸變程度，采用以各次諧波含量及諧波總量大小表示電壓和電流波形的畸變指標。 我國諧波國家標準電能質量公用電網(wǎng)諧波（GB/T 1454993）規(guī)定我國公用電網(wǎng)諧波電壓的允許值見表2-1。,2.6.1 正弦波形畸變指標,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),49,表2-1公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）的允許值,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),50,2.6.2諧波源分析,電網(wǎng)諧波主要來自兩大方面：一是輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波；二是用電設備產(chǎn)生諧波。 （1）電網(wǎng)的主變壓器和配電變壓器 配電變壓器中勵磁電流的諧波含量與硅鋼片的材料有關

33、。如表2.2所示。 （2）電氣化鐵路 電力機車是大諧波源，又是單相大負荷，造成三相負荷不平衡。 （3） 電弧煉鋼爐 煉鋼爐電弧電流不規(guī)則地急劇變化，使電流波形產(chǎn)生嚴重畸變，引起電網(wǎng)電壓波形嚴重畸變。 （4）家用電器 家用電器如收音機、電視機、電風扇、空調(diào)等都會產(chǎn)生諧波，彩色電視機產(chǎn)生的諧波比黑白電視機更嚴重，主要是3，5，7，9次諧波。 （5）晶體管整流設備 晶閘管整流設備在工礦企業(yè)越來越廣泛應用，給電網(wǎng)造成大量的諧波。 （6） 變頻裝置,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),51,表2.2 配電變壓器勵磁電流中的HRIn。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),52,表2.3 電

34、視機產(chǎn)生的HR In,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),53,2.6.3 諧波的危害,嚴重的諧波電流和諧波電壓對電力系統(tǒng)本身的發(fā)輸電設備、對接入電力系統(tǒng)的用電設備都產(chǎn)生不良的影響，甚至影響電力系統(tǒng)的自動裝置、繼電保護裝置和測量裝置的正常工作。 （1） 諧波對交流電機的危害 （2）諧波對變壓器和輸電線路的危害 （3）諧波對電容補償裝置的危害 （4）諧波對繼電保護和自動控制的干擾 （5）諧波影響計量儀表與檢測儀表誤差增大。 （6）諧波對通信系統(tǒng)的影響。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),54,2.6.4 電力系統(tǒng)諧波的監(jiān)測,諧波監(jiān)測是研究分析諧波問題和研究對諧波治理和抑制的主要

35、依據(jù)。 （1）諧波監(jiān)測的主要目的 （2）諧波監(jiān)測點的選擇 （3）諧波的測量 基于傅里葉變換的諧波測量是當今應用最廣泛的一種方法。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),55,2.6.5 電力系統(tǒng)中諧波的抑制,2.6.5.1 合理利用電氣設備抑制諧波 對諧波源本身采取措施，使其少產(chǎn)生或不產(chǎn)生諧波，從源頭上加以抑制。 （1）不斷提高發(fā)電機設計制造質量，從發(fā)電源頭上減少諧波； （2）電力變壓器的繞組盡可能采用D，y或Y ,d 接法，可有效抑制3的倍數(shù)的諧波流入電網(wǎng)； （3）在變電站裝設的無功補償電容器上，采用串聯(lián)一定比例的電抗器的方法，以抑制3，5，7次諧波；,2020/11/21,變電站綜合

36、自動化系統(tǒng),56,2.6.5.2 利用交流濾波器抑制諧波（1）交流無源濾波器 目前所采用的交流濾波裝置是利用R、L、C電路對某次諧波頻率串聯(lián)諧振的原理，使其對特定頻率的諧波呈零阻抗，從而阻止該次諧波注入電網(wǎng)。交流濾波器對基波呈容性，兼有無功補償作用。 （2) 有源電力濾波器 有源電力濾波器APF（Active Power Filter）安裝于諧波源處，它是可動態(tài)補償諧波、無功功率的電力電子裝置，它的基本原理是實時地檢測APF安裝處的諧波和無功功率，然后產(chǎn)生一個與該諧波電流（或電壓）和無功功率方向相反的諧波電流（或電壓）與無功功率，注入電網(wǎng)，使電網(wǎng)只含有基波分量，達到對諧波和無功功率實時檢測和補

37、償?shù)哪康摹?2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),57,2.7 變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信功能,(1)綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場級通信 主要解決自動化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)與上位機（監(jiān)控主機）間的數(shù)據(jù)通信和信息交換問題。 (2)自動化系統(tǒng)與上級調(diào)度通信 綜合自動化系統(tǒng)必須兼有RTU的全部功能，應該能夠將所采集的模擬量和開關狀態(tài)信息，以及事件順序記錄等遠傳至調(diào)度端；同時應該能接收調(diào)度端下達的各種操作、控制、修改定值等命令。即完成新型RTU等全部四遙功能。 通信規(guī)約必須符合部頒的規(guī)定。目前最常用的有IEC60870 101/103/104和CDT等規(guī)約。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),58

38、,2.8 變電站綜合自動化系統(tǒng)的特點,2.8.1 功能綜合化 2.8.2 分級分布式、微機化的系統(tǒng)結構 2.8.3 測量顯示數(shù)字化 2.8.4 操作監(jiān)示屏幕化 2.8.5 運行管理智能化 總之，變電站實現(xiàn)綜合自動化，可以全面提高變電站的技術水平和運行管理水平，使其能適應現(xiàn)代化的大電力系統(tǒng)運營的需要。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),59,第3章 變電站自動化系統(tǒng)的結構,3.1 概述 3.1.1 變電站自動化系統(tǒng)的分層和邏輯接口 3.1.2 變電站的智能電子設備 3.2自動化系統(tǒng)的硬件結構模式 3.3 變電站綜合自動化技術的發(fā)展方向,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),60,

39、3.1.1 變電站自動化系統(tǒng)的分層和邏輯接口,國際電工委員會（IEC）TC 57技術委員會（電力系統(tǒng)控制和通術委員會）在制定IEC 61850（變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)）標準時，把變電站自動化系統(tǒng)的功能在邏輯上分配在3個層次（變電站層、間隔層或單元層、過程層），這3個層次分別通過邏輯接口19建立通信，如圖3.1所示。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),61,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),62,（1）過程層（Process level）功能 過程層的功能實際上是與變電站一次設備斷路器、隔離開關和電流互感器TA、電壓互感器TV接口的功能。 （2）間隔層（Bay level）功能

40、 變電站自動化系統(tǒng)在間隔層的設備主要有各種微機保護裝置、自動控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和RTU等等。 (3）變電站層（Station level） 變電站的功能有2類：與過程有關的站層功能： 與接口有關的站層功能：,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),63,3.1.2變電站的智能電子設備,變電站自動化系統(tǒng)的設備統(tǒng)稱為智能電子設備IED（Intelligent Electronic Devices）。IEC 61850協(xié)議對智能電子設備IED的定義是：由一個或多個處理器組成，具有從外部源接收和傳送數(shù)據(jù)或控制外部源的任何設備（例如：電子多功能儀表、數(shù)字繼電器、控制器）。這些IEDs在物理位置上

41、，可安裝在3個不同的功能層（即變電站層、間隔層/單元層、過程層）上。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),64,3.2自動化系統(tǒng)的硬件結構模式,3.2.1 集中式的綜合自動化系統(tǒng) 3.2.2 分層（級）分布式系統(tǒng)集中組屏的結 構模式 3.2.3 分布分散式與集中相結合的自動化系 統(tǒng)結構模式 3.2.4 分布分散式的變電站自動化系統(tǒng)結構模式,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),65,3.2.1 集中式結構,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),66,3.2.2分層分布式系統(tǒng)集中組屏的結構模式（1）,分層分布式自動化系統(tǒng)的功能在邏輯上仍可分為程層、間隔層和變電站層三層結構。分

42、層分布式自動化系統(tǒng)的最大特點體現(xiàn)在“功能的分布化”上，即對智能電子設備的設計理念上由以前在集中式自動化系統(tǒng)中的面向廠、站轉變?yōu)槊嫦驅ο螅疵嫦蛞淮卧O備的一個間隔。 分層（級）分布式系統(tǒng)集中組屏的結構模式實質上是把這些面向間隔設計的變電站層和間隔層的智能電子設備，按它們的功能組裝成多個屏（柜），例如：主變保護屏（柜）、線路保護屏（柜）、數(shù)據(jù)采集屏等等，這些屏（柜）一般都集中安裝在主控室中，我們把這種結構模式簡稱為“分布集中式”結構模式。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),67,3.2.2 分層分散式與集中組屏相結合的結構（2）,圖2.1 分級分布式系統(tǒng)集中組屏的自動化系統(tǒng)結構框圖(一)

43、,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),68,3.2.4 分布分散式的變電站自動化系統(tǒng)結構模式,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),69,3.2.4.1 系統(tǒng)結構特點 圖3.5所示的自動化系統(tǒng)，可適用于超高壓的變電站，系統(tǒng)采用分層、分布、分散式的結構。按一次設備的電壓等級分別以小室方式分散布置。 （1）變電站層是一個雙光纖網(wǎng)的計算機監(jiān)控與遠動通信系統(tǒng)。 （2）變電站內(nèi)的各IEDs的通信網(wǎng)絡采用現(xiàn)場總線，IEDs按不同的電壓等級，組成相應的現(xiàn)場總線網(wǎng)，然后經(jīng)規(guī)約轉換和光電轉換，通過光纖組成雙光纖以太網(wǎng)與變電站層的各工作站通信。 3.2.4.2 分布分散式結構的優(yōu)越性 （1）顯著地縮

44、小了變電站主控室的面積。 （2）二次設備與一次設備就近安裝，節(jié)省了大量的連接電纜。 （3）減少了現(xiàn)場施工和設備安裝的工程量。 （4）分層分散式結構可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便。 （5）節(jié)約了占地面積和施工工期，減少了投資。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),70,第4章數(shù)字量的輸入/輸出（1）,4.1 概述 變電站綜合自動化系統(tǒng)中，要采集的信息有：模擬量、開關量、脈沖量和廣義讀表數(shù)。 4.2 輸入/輸出信息的組成 （1）數(shù)字信息 （2）狀態(tài)信息 （3）控制信息 4.3 輸入/輸出的傳送方式 （1）并行傳送 （2）串行傳送,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),71,第4章數(shù)字量

45、的輸入/輸出（2）,4.4 CPU對輸入/輸出的控制方式 1. 同步傳送方式（無條件程序傳送方式） 見圖4.2、圖4.3 2. 查詢傳送方式（條件程序傳送方式） 3. 中斷控制輸入/輸出方式 4.直接存儲器訪問方式（DMA方式） 4.5 開關量輸入/輸出接口電路 4.5.1 開關量輸入接口電路,見圖4.17、圖4.18 4.5.2 開關量輸出接口電路,見圖4.19、圖4.20 4.6 開關量輸入/輸出的抗干擾措施,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),72,第4章數(shù)字量的輸入/輸出（3）,4.4 CPU對輸入/輸出的控制方式,圖4.1 典型的I/O接口電路,圖4.2 典型的I/O接口電路

46、,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),73,第4章數(shù)字量的輸入/輸出(4),4.4 CPU對輸入/輸出的控制方式,圖4.3 同步傳送輸出方式,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),74,第4章數(shù)字量的輸入/輸出(5),4.5.1 開關量輸入/輸出接口電路,圖4.18 八開關量輸入接口電路,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),75,第4章數(shù)字量的輸入/輸出(6),3.5.2 開關量輸出接口電路,圖4.20 八個開關量輸出接口電路,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),76,第4章數(shù)字量的輸入/輸出(7),4.6 開關量輸入/輸出的抗干擾措施 4.6.1 光電隔離,見圖

47、4.21、圖4.2 4.6.2 繼電器隔離,見圖4.23 4.6.3 繼電器和光電耦合雙重隔離,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),77,第4章數(shù)字量的輸入/輸出(8),4.6.1 光電隔離,圖4.22,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),78,第4章數(shù)字量的輸入/輸出(9),4.6.2 繼電器隔離,圖4.23,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),79,第5章 模擬量的輸入、輸出(1),電力系統(tǒng)中的電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、水位、溫度等均屬模擬量。模擬量都是隨時間連續(xù)變化的物理量。 5.1 模擬量輸入/輸出通道組成 5.1.1 模擬量輸入通道由以下幾部分組成

48、：見圖5-1 1. 傳感器 2. 信號處理環(huán)節(jié) 3. 多路模擬開關 4. 采樣保持器 5. 模/數(shù)（A/D）轉換器 5.1.2 模擬量輸出通道組成,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),80,第5章 模擬量的輸入、輸出(2),5.1 模擬量輸入/輸出通道組成,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),81,第5章 模擬量的輸入、輸出(3),5.2 A/D轉換器的主要技術性能 （1）分辨率：分辨率反映A/D轉換器對輸入模擬信號微小變化響應的能力，通常以數(shù)字量輸出的最低位（LSB）所對應的模擬輸入電平值表示。N位A/D轉換能反映1/2n滿量程的模擬量輸入電壓。 一般用A/D轉換器輸出數(shù)字量

49、的位數(shù)來表示分辨率。 表51,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),82,第5章 模擬量的輸入、輸出(4),5.2 A/D轉換器的主要技術性能 （2）準確度： 絕對誤差：對應一個數(shù)字量的實際模擬量的值和模擬量的理論值之差，為絕對誤差。用數(shù)字量的最小有效位表示。例如： 1/2LSB, 1LSB 相對誤差：(相對誤差/滿量程的模擬量） 100% （3）轉換時間：完成一次A/D轉換所需的時間。 例如：AD574A的轉換時間為25 35 s AD1674A的轉換時間為10s MAX 125的轉換時間為3.5 13 s （4）量程：A/D轉換器所能轉換的模擬輸入電壓的范圍 單極性： 0 5 V，

50、0 10 V， 0 20 V， 雙極性：2.5 2.5 V, 5 5 V, 10 10 V,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),83,第5章 模擬量的輸入、輸出(5),（5） 輸出邏輯電平：多數(shù)為TTL電平，即0 5V （6）工作溫度范圍： 民用品為：0 70 工業(yè)級為：20 85 軍用品為：55 125,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),84,第5章 模擬量的輸入、輸出(6),5.3多路轉換器（模擬多路開關） 5.3.1多路開關的作用和要求,見圖5.12 1. 作用：（1）“多選一” （2）“一到多” 2. 要求：（1）接通時，電阻盡量接近于0 （2）斷開時，電阻盡量接近

51、（3）切換時間要快 （4）噪聲要小 （5）壽命要長 5.3.2常用的多路開關集成電路芯片 1. AD75018選1 2. AD750616選1 3. CD40518選11到8 4. CD4067 16選11到16,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),85,第5章 模擬量的輸入、輸出(7),5.3.1多路開關的作用和要求,圖5.12 多回路分時共用A/D、D/A轉換器,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),86,第5章 模擬量的輸入、輸出(8),5.4采樣保持器的作用 （1）保證轉換時的誤差在A/D轉換器的量化誤差內(nèi) （2）實現(xiàn)多個模擬量的同步采樣,圖5.4.1,2020/11/2

52、1,變電站綜合自動化系統(tǒng),87,第5章 模擬量的輸入、輸出(9),5.4.2 采樣保持器的工作原理,圖5.12 采樣保持器的基本組成電路,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),88,第6章 變電站自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信,變電站自動化系統(tǒng)的通信分兩大部分： 1) 變電站內(nèi)的信息傳輸。 2) 變電站自動化系統(tǒng)與調(diào)度中心或控制中心的通信。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),89,6.1 變電站內(nèi)的信息傳輸,在具有變電站層間隔層（單元層）過程層（設備層）的分層分布式自動化系統(tǒng)中，需傳輸?shù)男畔⒂幸韵聨撞糠? 6.1.1 過程層與間隔層的信息交換 過程層提供的信息主要有兩種： 模擬量 狀態(tài)信

53、息，主要為斷路器或間隔刀閘的輔助觸點。 6.1.2 間隔層內(nèi)設備間的通信 間隔層設備間內(nèi)部通信，主要解決兩個問題： 數(shù)據(jù)共享 互相閉鎖,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),90,6.1 變電站內(nèi)的信息傳輸,6.1.3 間隔層與變電站層的通信 間隔層和變電站層的通信內(nèi)容很豐富，概括起來有以下4類： 測量信息 狀態(tài)信息 操作信息 參數(shù)信息 6.1.4 變電站層的內(nèi)部通信 變電站層不同設備間的通信，根據(jù)各設備任務和功能的特點，傳輸所需的測量信息、狀態(tài)信息和操作信息等。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),91,6.2 變電站自動化系統(tǒng)的信息傳輸網(wǎng)絡,6.2.1 變電站自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)

54、絡的要求 快速的實時響應能力 高的可靠性 優(yōu)良的電磁兼容性能 分層式結構,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),92,6.2 變電站自動化系統(tǒng)的信息傳輸網(wǎng)絡,6.2.2串行通信接口EIA-RS-232C和EIA-RS-422/485 1. EIA-RS-232C接口標準 EIA-RS-232接口標準是早期串行通信接口標準。是美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）于1973年制定的數(shù)據(jù)傳輸標準接口。因接口簡單，因此也廣泛應用于變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部的通信，但其主要缺點是易受干擾，故傳輸距離短，速率低，最大傳輸距離為15米。而在距離15米時，最大傳輸速率為20Kbps。 2. EIA-RS 422/4

55、85 接口標準 RS422對RS323C的電路進行改進，采用了平衡差分的電氣接口，RS422加強了抗干擾能力，使傳輸速率和距離比RS232有很大的提高。由RS422標準變形為RS485。RS422用4根傳輸線，工作于全雙工，RS485只有兩根傳輸線，工作于半雙工，它們的傳輸距離可到1200M，傳輸速度100K。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),93,6.2 變電站自動化系統(tǒng)的信息傳輸網(wǎng)絡,表6-1 幾種常用的串行通信標準接口的主要性能,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),94,6.2 變電站自動化系統(tǒng)的信息傳輸網(wǎng)絡,RS422/485的優(yōu)點： 接口簡單，僅需一根信號電纜（雙

56、絞線、同軸電纜），便可實現(xiàn)多節(jié)點互聯(lián)。 可采用標準傳輸規(guī)約，例如：IEC60870-5-103協(xié)議（我國行標為DL/T 667-1999） 由于以上優(yōu)點，間隔層設備間的通信以前常采用RS-232或RS-485串行接口。 RS422/485缺點： 能連接的通信點數(shù)32個。 通信多為查詢方式,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),95,6.3 網(wǎng)絡通信,6.3.1 現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡 6.3.1.1 現(xiàn)場總線定義 根據(jù)國際電工委員會IEC（International Electro-technical Commission）標準和現(xiàn)場總線基金會FF（Fieldbus Foundation）的定

57、義：現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網(wǎng)絡。 以現(xiàn)場總線構成的控制系統(tǒng)，結構上是分散的。從而徹底改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的體系結構，提高了控制系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟性能。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),96,5.3 網(wǎng)絡通信,6.3.1 現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡 6.3.1.2 現(xiàn)場總線的優(yōu)點： 現(xiàn)場總線按ISO的OSI標準提供了網(wǎng)絡服務，可靠性高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強，通信速率快，造價低，維護成本低。 具體有以下幾方面特點： (1) 現(xiàn)場設備互連網(wǎng)絡化 (2) 信號傳輸數(shù)字化 (3) 系統(tǒng)和功能分散化 (4) 現(xiàn)場總線設備有互操作性 (5) 現(xiàn)場總

58、線的通信網(wǎng)絡為開放式互連網(wǎng)絡,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),97,6.3 網(wǎng)絡通信,6.3.1 現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡 6.3.1.3 現(xiàn)場總線技術與計算機局域網(wǎng)技術的聯(lián)系與區(qū)別： 計算機局域網(wǎng)屬數(shù)據(jù)網(wǎng)，現(xiàn)場總線屬控制網(wǎng)。兩者的區(qū)別如下： (1) 數(shù)據(jù)特性不一樣 數(shù)據(jù)網(wǎng)使用大數(shù)據(jù)報文，且數(shù)據(jù)并不是頻繁地發(fā)送、通信速率一般較高，控制網(wǎng)卻相反，必須頻繁傳送少批量數(shù)據(jù)。 (2) 介質訪問(MAC)協(xié)議不一樣 (3) 數(shù)據(jù)鏈路服務不一樣 (4) 應用層服務不一樣,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),98,6.3 網(wǎng)絡通信,6.3.1 現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡 6.3.1.4 幾種常用的現(xiàn)場總線

59、 (1) LONWorks 現(xiàn)場總線 它的核心部件是Neuron神經(jīng)元通信處理芯片，收發(fā)器模塊和LONtalk通信協(xié)議。 LONWorks的節(jié)點相互獨立，從硬件結構上保證當任何一節(jié)點出現(xiàn)故障，不會影響整個網(wǎng)絡的工作。 LONWorks的技術特點： 高可靠性 支持多種傳輸介質 響應時間塊 安全性好 互換性,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng),99,6.3 網(wǎng)絡通信,6.3.1 現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡 6.3.1.4 幾種常用的現(xiàn)場總線 (2) CAN現(xiàn)場總線 CAN（Controller Area Network）控制局域網(wǎng)是一種具有很高可靠性、支持分布式控制。 CANbus的技術特點是： 技術多主結構。 可以與各種微處理機連接。 提供優(yōu)先級控制、實時性強。 具有很強的錯誤識別和處理能力。 支持點對點發(fā)送和播發(fā)送功能。,2020/11/21,變電站綜合自動化系統(tǒng)