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1、摘 要电网系统运行的可靠性以及供应电能的质量，与其自动化系统的水平有着密切的联系。电力系统的自动化系统由两个系统构成，信息就地处理的自动化系统和信息集中处理的自动化系统。信息就地处理的自动化系统的特点是能对电力系统的情况作出快速的反应，如高压输电线上发生短路故障时，要求继电保护要在20ms左右动作，以便快速切除故障，而同步发电机的励磁自动控制系统，在电力系统正常运行时，可以保证系统的电压质量和无功出力的分配，在故障时可以提高系统的稳定水平，有功功率自动调节装置，能跟踪系统负荷的随机波动，保证电能的频率质量，按频率自动减负荷装置能在系统事故情况，电力系统出现严重的有功缺额时，快速的切除一些较为次
2、要的负荷，以免造成系统的频率崩溃，以上这些信息就地处理装置，其重要的优点是能对系统中的情况作出快速的反应，尤其在电力系统发生故障时，其作用更为明显，但由于其获得的信息有局限性，因而不能从全局的角度来处理问题，例如通过自动频率调节，虽然可以跟踪负荷的变化，但总还存在与额定频率的偏差，更不能实现出力的经济分配。另外，信息就地处理自动装置，只能“事后”的处理出现的事件，而不能“事先”的对系统的安全性作出评价，因而有其局限性。信息集中处理的自动化系统（即电网调度自动化系统），可以通过设置在各发电厂和变电站的远动终端（RTU）采集电网运行的实时信息，通过信道传输到主站，主站根据全网的信息，随着微机保护，
3、变电站综合自动化等技术的发展，两个信息处理系统之间互相渗透，更重要的是这些微机装置，如打破原来的二次设备柜框架。关键词：变电所，防爆型，矿用变压器，采区供电，保护装置目 录摘 要1目 录II第一章变电站综合自动化系统概况11.1国内外变电站综合自动化的发展及应用状况21.2变电站综合自动化系统的发展趋势51.3本文研究的主要内容5第二章35KV变电站综合自动化系统的功能和结构72.1变电站综合自动化系统的功能要求72.1.1保护系统功能82.1.2监控系统功能92.2变电站综合自动化系统的网络结构132.3集中式结构132.4分布式结构142.5分散（层）分布式结构14第三章变电站综合自动化的
4、通信163.1通信的相关介绍163.2变电站综合自动化系统的任务173.3数据通讯系统的构成173.3.1变电站综合自动化系统的网络连接183.3.2变电站综合自动化系统常用的网络设备203.4变电站内的信息采集传输内容213.4.1变电站的数据模拟量、开关量和电能量223.4.2安全监视功能23第四章 以新建平煤八矿35KV变电站为研究对象244.1概述244.2设计原则和系统技术参数244.2.1系统性能指标254.2.2通信指标264.2.3装置技术指标264.2.4硬件平台284.3系统实施方案294.5小结30第五章 综合自动化系统在实际应用中存在的问题32总结展望356.1变电站综
5、合自动化系统在实际应用中存在的共性问题356.2变电站综合自动化系统的展望35致 谢36参考文献37 III 第一章 变电站综合自动化系统概况随着国民经济的持续发展，电力用户对供电质量的要求愈来愈高，加强电网建设和改造成为电力系统新的工作重点，而依靠科技的进步，采用先进的技术和现代化的管理手段是电网建设和改造的出发点，实现电网自动化则是重要手段。变电站是电力系统中的一个重要环节，它的运行情况直接影响到电力系统的可靠、经济运行。要提高变电站运行的可靠性及经济性，一个最基本的方法就是要提高变电站运行管理的自动化水平，实现变电站综合自动化。变电站综合自动化是指变电站二次系统通过利用计算机技术、现代控
6、制技术、网络通信技术和图形显示技术，实现将常规变电站的控制、测量、信号、保护、计量、安全自动装置、远动等功能整合于一体的计算机监控系统，这项技术涉及多个技术领域，是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。依据大电网会议WG34.03工作组的分析，变电站自动化系统较为严格的定义为心：（1）远动功能（四遥功能）；（2）自动控制功能（如有载调压变压器分接头和并联补偿电容器的综合控制（voc）。电力系统低频减载、静止无功补偿器控制、配网系统故障分段隔离非故障段恢复供电与网络重组等）；(3)测量表计功能（如三相智能式电子电费计量表等）；(4)继电保护功能；(5)与继电保护有关的功
7、能（如故障录波、故障测距、小电流接地选线等）：(6)接口功能（如与微机五防、继电保护、电能计量、全球定位系统（Gps）等IED的接口）；(7)系统功能（与主站通信，当地SCADA等）。所有能实现这些功能的设备，目前统称为智能式电子仪表（IED）。变电站自动化的目的，就是实现这些IED的信息共享，由此可减少变电站使用的电缆数量和造价，提高变电站的运行和安全可靠性，并减少维护工作量和提高维护水平。随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展及其在电力系统中的广泛应用，变电站综合自动化系统的技术水平也在不断提高。变电站自动化技术和变电站自动化系统的内涵还在不断的丰富之中。1.1国内外变电站综合自动化的发
8、展及应用状况国际上对于变电站综合自动化的研究，已经进行了多年，并取得了令人瞩目的进展。早在七十年代末，日本就研制出了世界上第一套综合数字式保护和控制系统SDCS-I。此后，美国、英国、法国、德国等一些发达国家也相继在此领域内取得不同程度的进展。在八十年代初，美国一家电力公司研制了IMPAC模块化保护和控制系统。PRI联合研制出了SPC美国西屋公司和ES变电站保护和控制综合自动化系统。到1984年，瑞士的BBC公司首次推出了他们的变电站综合自动化系统。1985年，德国的西门子公司又推出了他们研制的第一套变电站综合自动化系统LSA678。变电站综合自动化目前在国外已得到了较普遍的应用。例如美国、德
9、国、法国、意大利等国家，在他们所属的某些电力公司里，大多数的变电站都实现了综合自动化及无人值班方式。我国的变电站自动化技术起步于50年代。1954年，我国从前苏联引进了RTU技术，东北安装了16套遥测遥信装置。此后，国内开始了系列远动产品的研制工作。到七十年代初，便先后研制出了电气集中控制装置和集保护、控制及信号为一体的”四合一”装置。在八十年代中期，国内许多高等院校及科研单位也在这方面做了大量的工作，推出一些不同类型、功能各异的自动化系统，为国内的变电站自动化技术的发展起到了卓有成效的推动作用。我国经历了以下几个发展阶段：(1)传统的变电站运行方式20世纪80年代早期，传统的变电站自动化系统
10、是由许多安装在控制室内的单项自动化装置组成，主要包括各种继电保护装置、自动重合闸、故障录波装置、变送器和远动装置、模拟盘和各类仪表，还需大量电缆将现场分合闸线圈以及位置信号触点一一对应地联到上述各种自动化装置。除保护动作信号、电能表脉冲信号送至远动装置外，各种保护、自动装置和仪表基本独立工作，微机保护和远动装置之间无计算机通信。保护定值的整定、故障录波和故障数据的收集，基本由现场人工进行。需要一个大控制室来放置各种自动装置和仪表，占地面积大，需要大量电缆管线，施工、安装和调试工作量大，远动装置的本地功能和测量仪表功能重复，各种自动装置和仪表种类、数量较多，工耗、备品备件及运行维护量大。变电站二
11、次设备均按传统方式布置：控制屏实现站内监控，保护屏实现电力设备保护，远动设备实现实时数据采集。它们各司其职、互不相联。(2)远动RTU方式20世纪80年代中、后期，随着微处理器和通信技术的发展，利用微型机构成的远动装置简称RTU的功能和性能有很大提高。该方式在原常规有人值班变电站的基础上在RTU中增加了遥控、遥调功能，站内仍保留传统的控制屏、指示仪表、光字牌等设备。所有信号由RTU集中采集，遥控、遥调指令通过RTU装置硬接点输出，由控制电缆引入控制回路，与数字保护不能交换信息，保护动作信号仍需通过继电器接点采集。采用这种方式使二次设备增加，二次回路更复杂。(3)综合自动化方式1）集中式自动化系
12、统20世纪90年代数字保护技术（即是微机保护）的广泛应用，使变电站自动化取得实质性的进展。20世纪90年代初研制出的变电站自动化系统是在变电站控制室内设置计算机系统作为变电站自动化的心脏，另设置一数据采集和控制部件用以采集数据和发出控制命令。微机保护柜除保护部件外，每个柜有一个管理单元，其串行口和变电站自动化系统的数据采集和控制部件相连，传送保护装置的各种信息和参数，整定和显示保护定值，投停保护装置。此类集中式变电站自动化系统结构紧凑、体积小、造价低，尤其适合35KV或规模较小的变电站。2）分散式自动化系统由于集中式结构存在软件复杂，系统调试麻烦、精度低，维护工作量大，易受干扰，扩容灵活性差等
13、不足；随着计算机技术、网络技术及通信技术的飞跃发展，同时结合变电站的实际情况，各类分散式变电站自动化系统纷纷研制成功和投入运行。分散式系统的特点是各现场输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近，现场单元部件可以是保护和监控功能的二合一装置，用以处理各开关单元的继电保护和监控功能，也可以是现场的微机保护和监控部件分别保持其独立单元部件进行通信联系。通信方式大多数通过rs232rs485通信接口相连。但近年来推出的分散式变电站自动化系统更多地采用了网络技术，如现场总线及以太网等。至于变电站自动化的功能，如遥测、遥信、采集及处理，遥控命令执行和继电保护功能等均由现场单元部件独立完成，
14、并将这些信息通过网络送至后台主计算机，而变电站自动化的综合功能均由后台主计算机系统承担。分散式面向对象的变电站综合自动化系统由于大大缩小了主控室的面积，可靠性高，组态灵活，检修方便，降低总投资，目前已成为发展趋势。纵观我国七、八十年代的变电站自动化发展状况，可以看到，初期的变电站自动化，只是在常规二次设备配置的基础上增加了计算机管理功能。如CRT屏幕监视、数值计算、自动巡检打印及自动报表等。所增加的这些计算机功能并不能取代常规的操作监视设备，因而这种自动化方式只能称作计算机辅助管理。八十年代以后，由于微机技术的发展，使变电站自动化技术得到了进一步的提高，但是此时的自动化管理仍未涉及到继电保护、
15、故障录波等功能。只是在原有基础上增加了以微机为控制中心的就地功能。这种初期的自动化管理方式，各专业在技术上相互独立，资源不能共享，设备设置重复，功能交叉覆盖，无论在技术上或是经济上都不尽合理。进入九十年代后，由于数字保护技术的发展，才使得变电站综合自动化技术产生了一个飞跃，使这项技术在我国进入了实质性发展阶段。1.2变电站综合自动化系统的发展趋势变电站自动化技术伴随着现代科学技术发展，尤其是网络技术、计算机软、硬件技术及超大规模集成电路技术的发展而不断进步，自动化系统以按对象设计的全分层分布式为潮流，朝着二次设备功能集成化，一次设备智能数字化方向发展：同时经济性和可靠IC618性也是变电站自动化技术发展所要考虑的实际问题。E50标准的实施应用，电能质量监测管理，一次设备的在线监测，以及网络安全技术，变电站综合自动化将更多地融入当今流行的各种新观念、新技术，其发展结果也使整个系统更加安全、高效、经济和可靠。总的发展趋势可从以下几个不同角度来描述：1.3本文研究的主要内容本论文将在总结本人从事变电站设计工作五年来的经验基础上，结合本课
