變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與微機(jī)保護(hù)硬件原理

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與微機(jī)保護(hù)硬件原理簡(jiǎn)介劉鑫第一部分變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述第一節(jié)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的概念一.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概念

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)就是由基于微電子技術(shù)的智能電子裝置(IED）和后臺(tái)控制系統(tǒng)所組成的變電站運(yùn)行控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控、保護(hù)、自動(dòng)控制等多個(gè)子系統(tǒng)。

IED:IntelligentElectronicDevice由一個(gè)或多個(gè)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(shè)備，即電子多功能儀表、微機(jī)保護(hù)、控制器，在特定環(huán)境下在接口所限定范圍內(nèi)能夠執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)邏輯接點(diǎn)任務(wù)的實(shí)體。二.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)基本特征

1.功能實(shí)現(xiàn)綜合化

2.系統(tǒng)構(gòu)成模塊化3.結(jié)構(gòu)分布、分層、分散化

4.操作監(jiān)視屏幕化

5.通信局域網(wǎng)絡(luò)化、光纜化

6.運(yùn)行管理智能化

7.測(cè)量顯示數(shù)字化三.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)越性1.在線運(yùn)行的可靠性高2.供電質(zhì)量高3.專業(yè)綜合，易于發(fā)現(xiàn)隱患，處理事故恢復(fù)供電快4.變電站運(yùn)行管理的自動(dòng)化水平高5.減少控制電纜，縮小占地面積6.維護(hù)調(diào)試方便7.為變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班提供了可靠的技術(shù)條件第二節(jié)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能主要有以下幾個(gè)方面：1.測(cè)量、監(jiān)視、控制功能2.繼電保護(hù)功能3.自動(dòng)控制智能裝置的功能電壓、無(wú)功綜合控制、低頻減負(fù)荷控制、備用電源自投控制、小電流接地選線控制4.遠(yuǎn)動(dòng)及數(shù)據(jù)通信功能5.自診斷、自恢復(fù)和自動(dòng)切換功能四遙：遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)第三節(jié)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式1.集中式結(jié)構(gòu)形式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)和其他一些自動(dòng)化功能。2.分層分布式結(jié)構(gòu)形式分層式結(jié)構(gòu)：過(guò)程層（0層）、間隔層（1層）、站控層（2層）分布式結(jié)構(gòu)：3.分層分布式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的組屏及安裝方式

1.集中式的組屏

2.全分散式組屏

3.集中與分散相結(jié)合的組屏SELSELABBSEL7500PC網(wǎng)絡(luò)間隔層變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)略圖后臺(tái)監(jiān)控軟件站控層過(guò)程層第二部分微機(jī)保護(hù)硬件原理一.微機(jī)保護(hù)定義

微機(jī)保護(hù)是由微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的新型保護(hù)，由硬件和軟件(即程序)兩大部分構(gòu)成。硬件的核心是微處理器。微機(jī)保護(hù)的硬件是通用的。保護(hù)性能和功能由軟件決定，軟件具有很強(qiáng)的計(jì)算、分析和邏輯判斷能力，有記憶功能，因此可實(shí)現(xiàn)任何功能完善且復(fù)雜的保護(hù)原理。二.微機(jī)保護(hù)裝置硬件組成結(jié)構(gòu)圖1.數(shù)據(jù)采集單元3.S/H：采樣保持器。把輸入模擬量信號(hào)的瞬時(shí)值記錄下來(lái)，并按所需的要求準(zhǔn)確地保持一段時(shí)間，供模/數(shù)轉(zhuǎn)換器使用4.多路轉(zhuǎn)換開關(guān)：微機(jī)保護(hù)通常需對(duì)多個(gè)模擬量同時(shí)采樣，由于每個(gè)模擬量通道用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器成本太高而且實(shí)現(xiàn)電路較復(fù)雜，所以一般采用通過(guò)多路轉(zhuǎn)換器共用一個(gè)模擬轉(zhuǎn)換器（A/D），用多路轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)通道切換，輪流由公用的A/D將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。5.A/D：模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量各部分作用：1.電壓變換：將TA、TV采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)變成微機(jī)保護(hù)裝置能夠接受的電壓信號(hào)；2.ALF：前置模擬低通濾波器。低通濾波器是一種能使工頻信號(hào)通過(guò)，同時(shí)抑制高頻信號(hào)的電路。2.開關(guān)量輸入輸出單元220V-E3.數(shù)據(jù)處理單元

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是微機(jī)保護(hù)的核心（微機(jī)主系統(tǒng)即CPU系統(tǒng)），它主要由中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器及控制電路等組成，并通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線連成一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和操作控制。繼電保護(hù)程序在數(shù)字核心部件內(nèi)運(yùn)行，完成數(shù)字信號(hào)處理任務(wù)，指揮各種外圍接口部件運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的原理和各項(xiàng)功能。4.人機(jī)對(duì)話單元5.通信接口微機(jī)保護(hù)除完成自身的獨(dú)立功能之外，通過(guò)主機(jī)向本地或遠(yuǎn)方傳送保護(hù)定值、故障報(bào)告等同時(shí)遠(yuǎn)方可通過(guò)主機(jī)對(duì)微機(jī)保護(hù)實(shí)行遠(yuǎn)方控制，如俢改定值、投切壓板等，這些都需由通信接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。6.電源主要包括打印、現(xiàn)實(shí)、鍵盤及信號(hào)燈、音響等。在微機(jī)裝置中一般用裝置面板的形式出現(xiàn)。微機(jī)保護(hù)裝置電源采用逆變電源，即直流屏的直流電源送給微機(jī)保護(hù)裝置后，微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部電源部分先將其逆變后又整流得到不同大小的直流電壓，從而將將外部電源轉(zhuǎn)變成各電路板需要的電源（5V，15V，12V或24V）。7.微機(jī)保護(hù)裝置的箱體和插件微機(jī)保護(hù)裝置箱體的正面稱為面板，面板上一般設(shè)置有顯示器、信號(hào)燈、鍵盤等。面板的背面都有一個(gè)插件，在裝置的內(nèi)部，是各種用途的插件。每一個(gè)插件都有其本身的功能。一般有電源插件、交流插件、繼電器插件、保護(hù)插件、通信插件等。

三.微機(jī)保護(hù)的軟件原理由于微機(jī)保護(hù)的硬件分為人機(jī)接口和保護(hù)兩大部分，因此相應(yīng)的軟件也就分為接口軟件和保護(hù)軟件兩大部分。

一、接口軟件

接口軟件是指人機(jī)接口部分的軟件，其程序可分為監(jiān)控程序和運(yùn)行程序。執(zhí)行哪一部分程序由接口面板的工作方式或顯示器上顯示的菜單選擇來(lái)決定。調(diào)試方式下執(zhí)行監(jiān)控程序，運(yùn)行方式下執(zhí)行運(yùn)行程序。

二、保護(hù)軟件

各保護(hù)CPU插件的保護(hù)軟件配置為主程序和二個(gè)中斷服務(wù)程序。主程序通常都有三個(gè)基本模塊：初始化和自檢循環(huán)模塊、保護(hù)邏輯判斷模塊和跳閘處理模塊。通常把保護(hù)邏輯判斷和跳閘處理總稱為故障處理模塊。一般而言，前后二個(gè)模塊，在不同的保護(hù)裝置中基本上是相同的，而保護(hù)邏輯判斷模塊就隨不同的保護(hù)裝置而相差甚遠(yuǎn)。

中斷服務(wù)程序中斷的作用：暫時(shí)停止原程序執(zhí)行轉(zhuǎn)為外部事件，并在服務(wù)完成后自動(dòng)返回原程序的執(zhí)行過(guò)程。

對(duì)保護(hù)裝置而言，其外部事件主要是指電力系統(tǒng)狀態(tài)、人機(jī)對(duì)話、系統(tǒng)機(jī)的串行通信要求。中斷服務(wù)程序有定時(shí)采樣中斷服務(wù)程序和串行口通信中斷服務(wù)程序。在不同的保護(hù)裝置中，采樣算法是不相同的，采樣算法有些不同或因保護(hù)裝置有些特殊要求，使得采樣中斷服務(wù)程序部分也不盡相同。不同保護(hù)的通信規(guī)約不同，也會(huì)造成程序的很大差異。

四、微機(jī)繼電保護(hù)裝置對(duì)環(huán)境及電源的要求1.2.五、微機(jī)保護(hù)裝置的校驗(yàn)（摘自《微機(jī)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行管理規(guī)程》）一、

每套微機(jī)繼電保護(hù)裝置定檢周期和時(shí)間原則規(guī)定如下：

新安裝的保護(hù)裝置1年內(nèi)進(jìn)行1次全部檢驗(yàn)，以后每6年進(jìn)行1次全部檢驗(yàn)；每1～2年進(jìn)行1次部分檢驗(yàn)。二、

檢驗(yàn)微機(jī)繼電保護(hù)裝置時(shí)，為防止損壞芯片，應(yīng)注意如下問(wèn)題：

1、

微機(jī)繼電保護(hù)屏(柜)應(yīng)有良好可靠的接地，接地電阻應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。用使用交流電源的電子儀器(如示波器、頻率計(jì)等)測(cè)量電路參數(shù)時(shí)，電子儀器測(cè)量端子與電源側(cè)應(yīng)絕緣良好，儀器外殼應(yīng)與保護(hù)屏(柜)在同一點(diǎn)接地。

2、

檢驗(yàn)中不宜用電烙鐵，如必須用電烙鐵，應(yīng)使用專用電烙鐵，并將電烙鐵與保護(hù)屏(柜)在同一點(diǎn)接地。

3、

用手接觸芯片的管腳時(shí)，應(yīng)有防止人身靜電損壞集成電路芯片的措施。

4、只有斷開直流電源后才允許插、拔插件。

5、拔芯片應(yīng)用專用起拔器，插入芯片應(yīng)注意芯片插入方向，插入芯片后應(yīng)經(jīng)第二人檢驗(yàn)無(wú)誤后，方可通電檢驗(yàn)或使用。

6、測(cè)量絕緣電阻時(shí)，應(yīng)拔出裝有集成電路芯片的插件(光耦及電源插件除外)。三、

微機(jī)繼電保護(hù)裝置現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)應(yīng)做以下幾項(xiàng)內(nèi)容：

1、測(cè)量絕緣；

2、檢驗(yàn)?zāi)孀冸娫?拉合直流電流，直流電源緩慢上升、緩慢下降時(shí)逆變電源和微機(jī)繼電保護(hù)裝置應(yīng)能正常工作)；

3、檢驗(yàn)固化的程序是否正確；

4、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度和平衡度；

5、檢驗(yàn)開關(guān)量輸入和輸出回路；

6、檢驗(yàn)定值單；

7、整組檢驗(yàn)；

8、用一次電流及工作電壓檢驗(yàn)。1.微機(jī)繼電保護(hù)裝置應(yīng)對(duì)二次回路異常運(yùn)行情況（如電流互感器斷線、電壓互感器斷線、相序接反等）進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常運(yùn)行狀況時(shí)，告警或/和閉鎖可能誤動(dòng)的保護(hù)；2.微機(jī)保護(hù)裝置必須具有故障記