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1、摘 要变电站综合系统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，以及与调度通信等综合性的自动化功能。变电站综合自动化系统能够大大地提高整个电网运行的安全性和经济效益已经形成共识，其目标应实现变电站的小型化、无人化的高可靠性。 通过对设计任务的分析，结合目前国内110kV变电站设计的规则以及已有的成熟经验，最终理清了设计的思路。本设计主要包括了三部分的设计，即电气一次部分、电气二次部分、变电站综合自动化系统等设计。本变电站设计满足可靠性和经济性要求。 电
2、是和我们有着密不可分的关系，如今的社会生活离开了电也许就无法继续下去。电力的发明，给全人类带来了第二次工业革命，促进了人类文明的一大迈步。发展到各家各户已经离不开日常生活中的电，最重要的是国家的企业，一些大型企业，都是靠电力来进行一些生产，如果真没有了点，这世界可想而知是多么不敢想象的一件事情，而随之带来的是一些电器设备的发明与进步。变压器、发电机、电动机等等一些电子设备。今天我们用的家庭用电，是通过变电站输送给各家各户的。从传统的电力系统到现如今的自动化系统，可想而知人类的智慧有多大。 电力系统自动化是我们电力系统一直以来力求的发展方向，它包括：发电控制的自动化，电力调度的自动化。下面我们主
3、要针对变电站综合自动目 录摘 要I第一章变电站综合自动化系统的概述11.1变电站综合自动化的发展过程11.2变电站自动化系统的基本概念21.3变电站综合自动化研究的内容及特点21.4变电站综合自动化系统的优越性及特点21.4.1优越性31.4.2变电站综合自动化的特点4第二章变电站综合自动化系统原理分析52.1变电站的分类及概述变电站综合自动化系统的分类52.2变电站综合自动化实现的功能52.2.1监控子系统52.2.2微机保护系统功能62.2.3后备控制和紧急控制功能62.3变电站综合自动化的配置及硬件结构72.3.1电站综合自动化系统的分层及逻辑接口72.3.2变电站的智能电子设备82.3
4、.3变电站综合自动化系统结构82.3.4变电站综合自动化系统的结构模式8第三章变电站综合自动化的通信123.1通信的相关介绍123.1.1PLC的优点123.2变电站综合自动化系统通信的任务123.3数据通信的传输方式133.3.1并行数据通信方式133.3.2串行数据通信133.3.3局域网络通信133.4变电站内的信息传输内容133.5变电站远传信息的内容133.5.1遥测133.5.2遥信143.5.3遥调143.6变电站综合自动化系统通信网的基本设计原则14总 结15致 谢16参考文献17第一章变电站综合自动化系统的概述1.1变电站综合自动化的发展过程现有的变电站有三种形式：第一种是传
5、统的变电站；第二种是部分实现微机管理、具有一定自动化水平的变电站；第三种是全面微机化的综合自动化变电站。变电站自动化的发展可以分为以下三个阶段。1. 由分立元件构成的自动装置阶段20世纪70年代以前，由研究单位和制造厂家生产出的各种功能的自动装置，主要采用模拟电路，由晶体管等分立元件组成，对提高变电站和发电厂的自动化水平，保证系统安全运行，发挥了一定的作用。但这些自动装置，相互之间独立运行，互不相干，而且缺乏智能，没有故障自诊断能力，在运行中若自身出现故障，不能提供告警信息，有的甚至会影响电网安全。同时，分立元件的装置可靠性不高，维护工作量大，装置本身体积大，不经济。2. 以微处理器为核心的智
6、能化自动装置阶段随着我国改革开放的发展，微处理器技术开始引入我国，并逐步应用于各行各业。在变电站自动化方面，用大规模集成电路或微处理机代替了原来的继电器晶体管等分立元件组成的自动装置，利用微处理器的智能和计算能力，可以发展和应用新的算法，提高了测量的准确度和可靠性；能够扩充新的功能，尤其是装置本身的故障自诊断功能，对提高自动装置自身的可靠性和缩短维修时间是很有意义的；此外，由于采用了数字式，统一数字信号电平，缩小了体积等，其优越性是明显的。由于这些微机型的自动装置，只是硬件结构由微处理器及其接口电路代替，并扩展了一些简单的功能，虽然提高了变电站自动控制的能力和可靠性，但基本上还是维持着原有的功
7、能和逻辑关系，在工作方式上多数仍然是各自独立运行，不能互相通信，不能共享资源，变电站和发电厂设计和运行中存在的问题没有得到根本的解决。3. 变电站综合自动化系统的发展阶段我国是从20世纪60年代开始研制变电站自动化技术。到70年代初，便先后研制出电气集中控制装置和集保护、控制、信号为一体的装置。在80年代中期，由清华大学研制的35kV变电站微机保护、监测自动化系统在威海望岛变电站投入运行。与此同时南京京自动化研究院也开发出了220kV梅河口变电站综合自动化系统。此外，国内许多高等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
8、有成效的推动作用。进入90年代，变电站综合自动化已成为热门话题，研究单位和产品如雨后春笋般的发展，具有代表性的公司和产品有：北京四方公司的CSC 2000系列综合自动化系统，南京南瑞集团公司的BSJ2200计算机监控系统，南京南瑞继电保护电气有限公司的RCS一9000系列综合自动化系统，上海惠安Power comm 2000变电站自动化监控系统，国电南自PS 6000系列综合自动化系统，许继电气公司的CBZ一8000系列综合自动化系统等。1.2变电站自动化系统的基本概念变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测
9、量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。1.3变电站综合自动化研究的内容及特点对110kv及以上电压等级变电站，以服务于电力系统安全、经济运行为中心。通过先进的计算机技术、通信技术的应用，为新的保护和控制技术采用提供技术
10、支持，解决过去能解决的变电站监视、控制问题，促进各专业在技术上、管理上配合协调，为电网自动化进一步发展提供基础，提高变电站安全、可靠和稳定运行水平。如，采集高压电器设备本身的监视信息，断路器、变压器和避雷器等的绝缘和状态等；采集继电保护和故障录波器等装置完成的各种故障前后瞬态电气量和状态量的记录数据，将这些信息传送给调度中心，以便为电气设备的监视和制定检修计划、事故分析提供原始数据。对新建变电站取消常规的保护、测量监视、控制屏，全面实现变电站综合自动化，实现少人值班逐步过渡到无人值班；对老变电站在控制、测量监视等进行技术改造，以达到少人和无人值班的目的。对35KV及以下电压等级变电站，以提高供
11、电安全与供电质量，改进和提高用户服务水平为重点。侧重于利用变电站综合自动化系统，对变电站的二次设备进行全面的改造，取消的保护、测量、监视和控制屏，全面实现变电站综合自动化，以提高变电站的监视和控制技术水平，改进管理，加强用户服务，实现变电站无人值班。1.4变电站综合自动化系统的优越性及特点将变频调速技术应用于矿井提升机是矿井提升机电气传动系统的发展方向。对于现采用TKD电控系统的中小型矿井，随着变频调速技术的发展，交一直一交电压型变频调速技术已开始在矿井提升机改造中应用。变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减速控制，消除了转子串电阻造成的能耗，具有十分明显的节能效果10。变频器调速控制电
12、路简单，克服了接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏的缺点，降低了故障和事故的发生。因此，变频器在提升机调速系统中的应用具有十分广阔的前景。本文介绍变频器在提升机调速控制系统中的应用。1.4.1优越性1. 提高变电站的安全、可靠运行水平变电站综合自动化系统中的各子系统，绝大多数都是由微机组成的，他们多数具有故障诊断功能。除了微机保护能迅速发现被保护对象的故障并切除故障外，有的自控装置兼有监视其控制对象工作是否正常的功能，一旦发现其工作不正常，能及时发出告警信息。更为重要的是，微机保护装置和微机型自动装置具有故障自诊断功能，这是综合自动化系统比其常规的自动装置或“四遥”装置突出的特点，可使得采用
13、综合自动化系统的变电站一、二次设备的可靠性大为提高。2. 提高供电质量，提高电压合格率由于在变电站综合自动化系统中包括有电压、无功自动控制功能，故对于具备有载调压变压器和无功补偿电容器的变电站，可以大大提高电压合格率，保证电力系统主要设备和各种负荷电器设备的安全，使无功潮流合理，降低网损，节约电能。3. 简化了变电站二次部分的配置在变电站综合自动化系统中，对某个电气量只需采集一次便可供系统共享。例如，微机保护、当地监控、远动不必各自独立设置采集硬件，而可以共享信息。当微机多功能保护装置兼有故障录波功能时，就可省去专用故障录波器。常规的控制屏、中央信号屏、站内的主接线屏等的作用，或者利用当地计算
14、机监控操作、显示器显示来代替，或者由远动监控操作来代替，避免了设备重复。4. 提高电力系统的运行、管理水平变电站实现自动化后，监视、测量、记录、抄表等工作都由计算机自动完成，既提高了测量的精度，又避免了人为的主观干预。运行人员只要通过观看屏幕，就可对变电站主要设备和各输、配电线路的运行工况和运行参数一目了然。综合自动化系统具有与上级调度通信功能，可将检测到的数据及时送往调度中心，使调度员能及时掌握各变电站的运行情况，也能对它进行必要的调节与控制，且各种操作都有事件顺序记录可供查阅，大大提高运行管理水平。5. 减少维护工作量，减少值班员劳动量由于综合自动化系统中，各子系统有故障自诊断功能，系统内
15、部有故障时能自检出故障部位，缩短了维修时间。微机保护和自动装置的定值又可在线读出检查，可节约定期核对定值的时间。而监控系统的抄表、记录自动化，值班员可不必定时抄表、记录。如果配置了与上级调度的通信功能，能实现遥测、遥信、遥控、遥调，则完全可实现无人值班，达到减人增效的目的。总之，综合自动化变电站的微机保护是以微处理机作为基本的实现手段和方法，通过快速数字处理实现故障诊断、出口、通讯以及更为复杂的保护功能，有长记忆特性和强大的数据处理能力。其优点是功能完善、使用及维护方便、智能化程度高、体积小、适应一次系统灵活性大。可以说微机保护将逐渐取代常规保护而成为当今电力自动化行业的主流产品。遥测：指运用通信技术传输所测变量之值。如从后台机、电调显示的电流、电压值等。遥信：指对状态信息的远程监视。如可以从后台机、电调监视开关、手车的分合状态等。其状态作为一个信号量来对待。遥控：指具有两个确定状态的运行设备进行的远程操作。如可以在后台机操作断路器。由于后台机在主控室、断路器在高压室，所以叫远程操作（遥控操作）。遥调：指对具有不少于两个设定值的运行设备进行的远程操作。如可以在后台机远程操作变压器有载调压分接头的档位。1.4.2变电站综合自动化的特点变电站综合自动化系统的特点主要包括：功能自动化，分层、分布化结构，操作监视屏幕化，运行管理智能化，通信手段多元化，测量显示数字化。第二章变电站综合
