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1、变电站综合自动化技术杜荣君河南电力工业学校电气技术部变电站综合自动化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，以及调度通信等综合性的自动化 功能。横向综合与纵向综合横向综合：是指利用计算机将不同厂家的 设畧塞在一起，替代或升级老设备的功能。纵向综合：是指在变电站层这一级，提供 信息、优化、综合处理分析信息和增加前 的功能，增强变电站内部、畧控繭中心的 协调能力。2常规变电站的二次系统特点组成：继电保护、故障录波、当地监控、远动。
2、特点：功能不同、硬件设备不同、技术不同、技 术上与管理上条块分割。1硬件设备之间互不兼容；2 硬件设备难于标准化；3接线复杂、安装调试不便；4.没有自检功能，需要定期对设备本身进行测试 和检验。变电站综合自动化的优越性在线运行的可靠性高；供电电能质量高；专业综合、易于发现隐患，处理事故恢复供电快;变电站运行管理的自动化水平高;减少控制电缆、缩小占地面积;维护调试方便;为变电站实现无人值班提供了可靠性技术条件;变电站综合自动化系统的特点功能综合化（综合了交直流电源以 外的全部二次设备）;结构分布、分层、分散化;操作监视屏幕化;通信局域网络化、光纤化;运行管理智能化;测量显乔数字化O变电站综合自动
3、化系统的主要内容Ilh1 随时在线监视电网运行参数、设备运行状况、 自检、自诊断设备本身的异常运行，发现变电站 设备异常变化或装置内部异常时，立即自动报警 并使相应的闭锁出口动作，以防止事故扩大； 2.电网出现事故时，快速采样、判断、决策、迅 速隔离和消除事故，将故障限制在最小范围；3完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、 分析报表、远传和保证电能质量的自动和遥控调 整。变电站综合自动化系统的基本功能具备远动、保护、开关操作、测量、故障 录波、事故顺序记录、运行参数记示功能, 包括以下几个方面：测量、监视、控制功能;继电保护功能;自动控制智能装置的功能;远动及数据通信功能;自诊断、自恢复和自
4、动切换功能。智能装置包括以下内容电压、无功综合控制;低频减负荷控制；备用电源自投控制； 小电流选线控制。变电站综合自动化系统的结构变电站综合自动化系统的结构形式集中式结构形式分层分布式结构集中组屏形式分散与集中相结合的结构形式完全分散式结构形式集中式结构形式集中式变电站综合自动化系统结构框图分层分布式结构集中组屏形式管理层CRT显示器-_|当地监控主机机|站控层碉度1-2个主处理机（前賈机）n调制解调器J75：1J间隔层I TA/TV-TA/TVi综合监控单元1综合监控单元n电路护元 输线保单变器护元 主压保单变电站综合自动化系统分层结构示意图分层分布式结构集中组屏形式打印机0il 4启弋 亠
5、妾n 1 显不器.|监揑主机尸一调制解调器远方调度中小型变电站分层分布式集中组屏结构形式分层分布式结构集中组屏形式备用电源自动投线路保护单元线路保护单元1电容器保护单元变压器保护单元电压无功控制故障录波器测量单元”测量单元1开关量输入开关量输出TV、TA输入.断路器、隔离开关辅助触点输入.断路器控制等大型变电站分层分布式集中组屏结构形式分散与集中相结合的结构形式分散与集中相结合的变电站综合自动化系统结构框图分散与集中相结合的变电站综合自动化系统结构框图TA資TA奄口A回TA脊口 回号路号路路分散与集中相结合的变电站综合自动化系统结构框图完全分散式的结构形式显示、打印1监控主机I或监控中心上级调
6、度 或监控中心远方诊断上级调度远方诊断完全分散式变电站综合自动化系统结构CANnet 或 LON-WORKo Q-p Q 占 Q完全分散式变电站综合自动化系统结构完全分散式变电站综合自动化系统结构测 量控 制保 护1号开关柜测 量控制保 护2号开关柜-测量控制保护0柜 关 开 r完全分散式变电站综合自动化系统结构变电站综合自动化技术的发展趋势从集中控制、功能分散型到向全分散网络型发展；从专用设备到标准的软件硬件平台；从集中控制向综合智能控制发展；从室内型向户外型演变；从单纯的屏幕数据监视到多媒体监视； 设计将实现纵向和横向的综合。变电站综合自动化系统的典型硬件结构微型机系统变电站综合自动化系统
7、典型硬件结构图变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明1微处理器（中央处理器）CPU是指挥中枢，计算机 程序的运行依赖于CPU来实现；存储器用来保存程序和数据，EPROM紫外线擦除可编程只读存储器;EEPROM电擦除可编程只读存储器; SRAM静态随机存储器；FLASH快擦写存储器；NVRAM非易失性随机存储器；程序及不变数据存于EPROM;定值存于EEPROM SRAM用于保存暂存数据；FLASH和NVRAM多用来保存故障数据。变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明2定时器/计数器有两个用途一是用来触发采样信号,引起中断采样；二是在V/F变换式A/D中，定时器/计数器是把频率信号转换为数字信号
8、的关键部件。Watchdog主要作用是当自动化装置受到干扰导致微机系统运行程序出轨、程序无法正常运行时，能自 动复位微机系统，使微机索统重新开始执行程序， 进行入正常运行轨道。定时脉冲|CLR 发生器 OUTWatchdogl作原理变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明3模拟量输入/输出回路：完成模/数转换及数/模转换；开关量输入/输出回路：由并行口、光电隔离电路及中 间继电器组成；主要用于人机接口、发跳闸信号等的告 警信号以及闭锁信号等；人机对话接口回路：主要包括打印.显示、键盘及信号 灯.音响或语言告警等，主要功能是人机对话，完成调 试.定值整定、工作方式设定、动作行为记录与系统通 信等工
9、作；通信回路：主要功能是完成自动化装置间通信及信息远 传等；电源：提供整套变电站综合自动化系统中功能模块所需 要的直流稳压电源。模拟量的输入/输出原理1TA(变换器总线电压形成回路低通滤披采样保持多路转换开关电压形成回路低通滤披采样保持* A/DCPU存储器逐次逼近型模拟量输入电路框图特点：转换时间固定，不随输入信号的变化而 变化；转换速度较快，一般在1100us内，适 于工业系统应用；抗干扰能力稍差模拟量的输入/输岀原理2in电压形成VFC型A/D变换原理框图特点： 工作稳定，线性好，电路简单； 抗T扰能力强，不受脉冲和随机高频噪音干扰; 与CPU接口简单，工作不需要CPU控制； 可以方便地
10、实现多CPU共享一套VFC变换。模拟量输出电路的组成工业生产过程D/A转换器锁器总线II-Hcpu模拟量输出通道结构框图作用是把微机系统输出的数字量转换成模 拟量输出，核心元件是模/数转换器，锁存 器是用来保持数字量的稳定的。开关量的输入及输出通道总线信号 输入1信号 输入n开关量输入屯路竄置圉“ 1电隔离技术1光电耦合器原理接线图(a)输出为高电平；(b)输出为低电平电隔离技术2采用继电器隔离的开关原理接线图开关量输入电路原理图(a)装置内接点输入回路；(b)装置外接点输入回路(a)装置内接点输入回路；(b)装置外接点输入回路外部触点一0 O装置端子FtO+5VPAO(a)装置内接点输入回路
11、；(b)装置外接点输入回路(a)装置内接点输入回路；(b)装置外接点输入回路开关量输入电路原理图(a)装置内接点输入回路；(b)装置外接点输入回路典型的数字量输入/输出接口电路译 器CPU输入/输出设备典型的数字量输入/输出接口电路CPU对数字量输入及输出的控制方式同步传递方式；（无条件程序控制方式）查询传递方式； 中断控制方式;直接存储器访问方式综合自动化监控系统的基本功能实时数据采集与处理功能；（模拟量.状态量.电能量.数字量）运行监视与报警功能;操作控制功能;数据处理与记录功能； 事故顺序记录与事故追忆功能;故障录波与测路功能；人机联系功能；制表打印功能； 运行的技术管理功能;谐波的分析
12、和监视功能综合自动化监控系统的基本结构监控系统的功能结构综合自动化监控系统的基本要求实时可靠可维护信息处理和输出技术先进人机交流方便通信可靠信息处理和控制算法先进自动化监控系统的附属部分1保护管理机系统继保技术的保护、控制、测量、数据通信一体 化的发展趋势为保护管理机系统提供了必要性条 件；继电保护的运行信息、事故信息、管理信息各 自的内涵、功能均不相同；保护管理机系统的主要功能：通信管理功能； 保护信息处理功能；录波管理功能；图形及系统 监控功能；告警管理功能；GPS对时功能；数据 库管理功能；历史记录、查询和扌艮表功能。自动化监控系统的附属部分2操作票专家系统：电气操作票是指在给定操作任务的情况下， 一些电气设备由当前运彳丁状态切换到目的状 态时，遵守操作规则或草程而形成的一系列 操作命令或指令的有序集合。传统的工作票管理模式低水平、低效率。操作票专家系统是倒闸操作票的智能管理系 统，根据电力系统对“五防”要求和现场的 状态，按照规则进行判断、推理，开出完全 实用的倒闸操作票。自动化监控系统的附属部分3防误装置防误：为了有效地防止运行电气设备误操 作引发的人身和重大设备事故，原能源部 于1990年提出了电气设备“五防”的要求, 出台了防止电气误操作装置管理规定。防误装置的设计原则是凡有可能引起误操 作的高压电气设备，均应装设防误装置和 相
