黄益庄变电站综合自动化系统课件

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1、变电站综合自动化系统黄益庄教授黄益庄教授地址：清华大学西主楼三区地址：清华大学西主楼三区216室室清华大学电机工程系清华大学电机工程系电话电话：（：（010）627847068/11/20241黄益庄_变电站综合自动化系统内容提要内容提要第第第第1 1章章章章 变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化的基本概念第第第第2 2章章章章 变电站自动化系统的功能变电站自动化系统的功能变电站自动化系统的功能变电站自动化系统的功能第第第第3 3章章章章 变电站自动化系统的结构变电站自动化系统的结构变电站自动化系统的结构变电站自动化系统的结构第第第第4

2、 4章章章章 数字量的输入、输出数字量的输入、输出数字量的输入、输出数字量的输入、输出第第第第5 5章章章章 模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出第第第第6 6章章章章 变电站自动化系统的数据通信变电站自动化系统的数据通信变电站自动化系统的数据通信变电站自动化系统的数据通信第第第第7 7章章章章 变电站与调度中心的通信标准变电站与调度中心的通信标准变电站与调度中心的通信标准变电站与调度中心的通信标准8/11/20242黄益庄_变电站综合自动化系统第第1章章变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化的基本概念 1.1变电站自动化是技术发展的必然趋势变电站自动化

3、是技术发展的必然趋势1.2变电站综合自动化的发展过程变电站综合自动化的发展过程1.3变电站综合自动化与无人值班变电站综合自动化与无人值班8/11/20243黄益庄_变电站综合自动化系统1.1变电站自动化是技术发展的变电站自动化是技术发展的必然趋势必然趋势l1.1.1当前电力系统发展的要求当前电力系统发展的要求i)全国联网的发展方向，对电力系统的可靠性提出更高要求。全国联网的发展方向，对电力系统的可靠性提出更高要求。国国家家电电力力公公司司陆陆延延昌昌在在2000年年全全国国电电网网调调度度工工作作会会议议上上明明确确指指出出：坚坚持持全全国国联联网网、西西电电东东送送、南南北北互互联联的的发发

4、展展方方向向不不动动摇摇。并并且且要要做做到到系系统统联联网网，可可靠靠水水平平不不降降低低。我我国国水水力力资资源源主主要要集集中中在在西西部部和和西西南南部部，这这两两地地区区可可开开发发电电量量占占全全国国82.9%；煤煤炭炭资资源源华华北北和和西西北北两两地地区区占占80%；而而负负荷荷中中心心集集中中在在中中部部和和东东部部沿沿海海，这这两两地地区区的的经经济济总总量量占占全全国国82%，电电力力消消费费占占78%。这这种种差差异异，决决定定了了电电力力工工业业发发展展必必须须实实行行西西电电东东送送、南南北北互互供供、全全国国联联网网的的战略。战略。要做到全国联网后，供电可靠性水平

5、不降低，加强发电厂、要做到全国联网后，供电可靠性水平不降低，加强发电厂、变电站的安全、可靠运行、提高其自动化水平很为重要。变电站的安全、可靠运行、提高其自动化水平很为重要。8/11/20244黄益庄_变电站综合自动化系统1.1变电站自动化是技术发展的变电站自动化是技术发展的必然趋势必然趋势ii)常规的变电站存在的问题常规的变电站存在的问题安全性、可靠性不能满足电力系统发展的需求。安全性、可靠性不能满足电力系统发展的需求。不适应电力系统快速计算和实时性要求。不适应电力系统快速计算和实时性要求。供电质量缺乏科学的保证。供电质量缺乏科学的保证。不利于提高运行管理水平。不利于提高运行管理水平。维护工作

6、量大，设备可靠性差。维护工作量大，设备可靠性差。占地面积大，增加征地投资。占地面积大，增加征地投资。8/11/20245黄益庄_变电站综合自动化系统1.1变电站自动化是技术发展的变电站自动化是技术发展的必然趋势必然趋势1.1.2 科学技术的发展，为发展变电站自动科学技术的发展，为发展变电站自动化提供了有利的条件化提供了有利的条件变电站自动化技术的发展过程与相关学科变电站自动化技术的发展过程与相关学科的发展密切相关。变电站自动化发展过程有三的发展密切相关。变电站自动化发展过程有三个阶段：个阶段：(1)变电站分立元件的自控装置阶段。变电站分立元件的自控装置阶段。*电磁式的自动装置电磁式的自动装置*

7、晶体管式的自动装置晶体管式的自动装置*集成电路式的自动装置集成电路式的自动装置8/11/20246黄益庄_变电站综合自动化系统1.1.21.1.2 科学技术的发展，为发展变电站自动科学技术的发展，为发展变电站自动科学技术的发展，为发展变电站自动科学技术的发展，为发展变电站自动化提供了有利的条件化提供了有利的条件化提供了有利的条件化提供了有利的条件(2)微处理器为核心的智能自动装置阶段。微处理器为核心的智能自动装置阶段。计计算算机机工工业业的的发发展展，尤尤其其是是20世世纪纪70年年代代微微处处理理器器的的问问世世和和微微计计算算机机技技术术的的迅迅速速发发展展，为变电站自动化技术的发展提供了

8、必要的手段。为变电站自动化技术的发展提供了必要的手段。这这阶阶段段厂厂站站自自动动化化的的特特点点：形形成成变变电电站站内内的的自动化孤岛。自动化孤岛。(3)变变电电站站综综合合自自动动化化的的发发展展，全全面面促促进进变变电电站技术水站技术水平和运行管理水平的提高。平和运行管理水平的提高。8/11/20247黄益庄_变电站综合自动化系统1.2变电站综合自动化的发展过程变电站综合自动化的发展过程1.2.1 国外变电站综合自动化的早期发展概况国外变电站综合自动化的早期发展概况国外变电站自动化的研究工作始于国外变电站自动化的研究工作始于20世纪世纪70年代。年代。70年代年代末，英、西德、意大利、

9、澳大利亚等国新装的远动装置都是末，英、西德、意大利、澳大利亚等国新装的远动装置都是微机型的。微机型的。变电站综合自动化的研究工作，于变电站综合自动化的研究工作，于70年代中、后期开始。年代中、后期开始。1975年由关西电子公司和三菱电气有限公司合作，研究配电年由关西电子公司和三菱电气有限公司合作，研究配电变电站数字控制系统。变电站数字控制系统。1979年年9月完成样机，称为月完成样机，称为SDCS-1型，型，12月在变电站安装运行，月在变电站安装运行，1980年开始商品化生产。年开始商品化生产。SDCS-1型由型由13台微机组成。如台微机组成。如图图1.2.1，它具有对一个，它具有对一个77k

10、V/6.6kV的配电变电站的全部保护和控制功能。该变电的配电变电站的全部保护和控制功能。该变电站具有站具有3台变压器，台变压器，4回回77kV进线，进线，36回回6.6kV馈电线路。馈电线路。8/11/20248黄益庄_变电站综合自动化系统1.2变电站综合自动化的发展过程变电站综合自动化的发展过程图1.2.1SDCS1结构方框图1.2.1 国外变电站综合自动化的早期发展概况国外变电站综合自动化的早期发展概况8/11/20249黄益庄_变电站综合自动化系统SDCS1按功能分为按功能分为3个子系统：个子系统：（1）继电保护子系统）继电保护子系统（2）测量子系统）测量子系统（3）控制子系统）控制子系

11、统80年代，研究变电站综合自动化的国家和公司越年代，研究变电站综合自动化的国家和公司越来越多，例如，德国西门子公司、来越多，例如，德国西门子公司、ABB公司、公司、AEG公公司、司、GE公司、西屋公司、阿尔斯通公司等都有自己的公司、西屋公司、阿尔斯通公司等都有自己的变电站自动化产品。变电站自动化产品。1995年西门子公司的变电站自动年西门子公司的变电站自动化系统化系统LSA678在我国已有十多个工程。在我国已有十多个工程。国外研究工作突出的特点是他们彼此间一开始就国外研究工作突出的特点是他们彼此间一开始就十分重视这一领域的技术规范和标准的制定与协调十分重视这一领域的技术规范和标准的制定与协调。

12、1.2变电站综合自动化的发展过程变电站综合自动化的发展过程8/11/202410黄益庄_变电站综合自动化系统1.2.2我国变电站自动化的发展过程我国变电站自动化的发展过程我国变电站综合自动化的研究工作始于我国变电站综合自动化的研究工作始于8080年代中期。年代中期。19871987年清年清华大学电机工程系研究成功国内第一个符合国情的综合自动化系统华大学电机工程系研究成功国内第一个符合国情的综合自动化系统。该系统由该系统由3 3台微机组成，其系统结构如台微机组成，其系统结构如图图1.2.21.2.2。19871987年在山东威海年在山东威海望岛变电站成功地投入运行。望岛变电站是一个望岛变电站成功

13、地投入运行。望岛变电站是一个35kV/10kV35kV/10kV城市变城市变电站，有电站，有2 2回回35kV35kV进线，进线，2 2台主变，台主变，8 8回回10kV10kV出线，出线，2 2组电容器。该系组电容器。该系统担负全变电站安全监控、微机保护、电压无功控制、中央信号等统担负全变电站安全监控、微机保护、电压无功控制、中央信号等任务。按功能分为任务。按功能分为3 3个子系统个子系统：（：（1 1）安全监控子系统；（）安全监控子系统；（2 2）微机）微机保护子系统；（保护子系统；（3 3）电压、无功控制子系统。）电压、无功控制子系统。 这是我国第一个变电站综合自动化系统，其成功的投入运

14、行，这是我国第一个变电站综合自动化系统，其成功的投入运行，证明了我国完全可以自行研究，制造出具有国际先进水平，符合国证明了我国完全可以自行研究，制造出具有国际先进水平，符合国情的变电站综合自动化系统。情的变电站综合自动化系统。 9090年代中期后，综合自动化系统迅速发展年代中期后，综合自动化系统迅速发展。随着微机技术的不随着微机技术的不断发展和已投入运行的变电站综合系统取得的经济效益和社会效益，断发展和已投入运行的变电站综合系统取得的经济效益和社会效益，吸引全国许多用户和科研单位和高等院校，因此变电站综合自动化吸引全国许多用户和科研单位和高等院校，因此变电站综合自动化系统到系统到9090年代，

15、成为热门话题。年代，成为热门话题。1.2变电站综合自动化的发展过程变电站综合自动化的发展过程8/11/202411黄益庄_变电站综合自动化系统1.2变电站综合自动化的发展过程变电站综合自动化的发展过程1.2.2我国变电站自动化的发展过程我国变电站自动化的发展过程图图1.2.2变电站微机监测、保护综合控制系统框图变电站微机监测、保护综合控制系统框图8/11/202412黄益庄_变电站综合自动化系统1.3变电站综合自动化与无人值班变电站综合自动化与无人值班l1.3.1国外无人值班的发展简况无人值班的发展简况l西欧、北美、日本等发达国家的绝大多数变电站，西欧、北美、日本等发达国家的绝大多数变电站，包

16、括许多包括许多500kV、380kV的变电站也都实行无人值班。的变电站也都实行无人值班。例如：巴黎，例如：巴黎，1985年建立新一代的计算机自动管理系年建立新一代的计算机自动管理系统，所有统，所有225/20kV变电站都由调度中心集中控制。调变电站都由调度中心集中控制。调度室可掌握所有度室可掌握所有225/20kV变电站及变电站及20kV主网络运行状主网络运行状况，当电网发生事故时，调度中心可以直接进行必要况，当电网发生事故时，调度中心可以直接进行必要的处理，使受停电影响的用户迅速恢复供电。与此同的处理，使受停电影响的用户迅速恢复供电。与此同时也出现一批无人值班或少人值班的大、中小型水电时也出

17、现一批无人值班或少人值班的大、中小型水电站，例如，到站，例如，到1980年止，意大利年止，意大利ENEL公司的公司的474个水个水电站中，无人值班达电站中，无人值班达408个，法国个，法国EDF公司公司450个水电个水电站中，有站中，有403个无人值班占个无人值班占90%。8/11/202413黄益庄_变电站综合自动化系统1.3.2国内无人值班的发展简况无人值班的发展简况. .早期的无人值班变电站没有自动化功能。只适合不重要早期的无人值班变电站没有自动化功能。只适合不重要的的35KV变电站。变电站。2.20世纪世纪60年代，进入了远方监视的无人值班阶段。年代，进入了远方监视的无人值班阶段。3.

18、20世世纪纪80年年代代后后期期，无无人人值值班班技技术术又又上上了了一一个个台台阶阶。促促进进了了调调度度自自动动化化实实用用化化的的深深入入开开展展和和电电网网调调度度管管理理水水平平的的提高。提高。4.国国家家电电力力调调度度通通信信中中心心于于1993年年12月月28日日发发布布了了调调自自19942号号文文件件关关于于在在地地区区电电网网中中实实施施变变电电站站遥遥控控和和无无人人值值班班的的意意见见。该该文文件件明明确确指指出出实实行行变变电电站站遥遥控控和和无无人人值值班班是是可可行行的的，是是电电网网调调度度管管理理的的发发展展方方向向，并并明明确确指指出出各各单单位位要要积积

19、极极稳稳妥妥地地开开展展此此项项工工作作，要要根根据据当当地地的的实实际际情情况况，因因地地制制宜宜，统统筹筹安安排排，综综合合考考虑虑，做做好好规规划划，逐逐步步实实施施。根根据据需需要要有有些些地地区区可可考考虑虑新新建建变变电电站站一一步步到到位位，即即按按无无人人站站设设计计建建设设，尤尤其其是是地地区区变变电电站站。该该文文件件对对全全国国无无人值班变电站的建设起了很大的推动作用。人值班变电站的建设起了很大的推动作用。8/11/202414黄益庄_变电站综合自动化系统1.3.31.3.3 变电站实现无人值班的目的和意义变电站实现无人值班的目的和意义(1)国民经济发展形势的需要国民经济

20、发展形势的需要不不仅仅发发达达地地区区、人人口口密密集集经经济济发发展展的的地地区区需需要要发发展展无无人人值值班班变变电电站站；人人口口密密度度少少、经经济济不不甚甚发发达达的的边边远远地地区，发展无人值班也很重要。区，发展无人值班也很重要。(2)提高运行的可靠性，减少误操作率。提高运行的可靠性，减少误操作率。(3)提高经济效益和劳动生产率提高经济效益和劳动生产率(4)降低变电站建设成本降低变电站建设成本。8/11/202415黄益庄_变电站综合自动化系统1.3.4 1.3.4 变电站综合自动化全面提高无人值变电站综合自动化全面提高无人值班变电站的技术水平班变电站的技术水平（1）提高了变电站

21、的安全、可靠运行水平。）提高了变电站的安全、可靠运行水平。（2）提高电力系统的运行、管理水平和技术水平）提高电力系统的运行、管理水平和技术水平（3）缩缩小小变变电电站站占占地地面面积积，降降低低造造价价，减减少少总总投投资。资。（4）提提高高供供电电质质量量，提提高高电电压压合合格格率率，降降低低电电能能损耗。损耗。（5）减少维护工作量。由于综合自动化系统中的）减少维护工作量。由于综合自动化系统中的 微机保护装置和自动装置，都具有故障自诊断功微机保护装置和自动装置，都具有故障自诊断功能，装置内部有故障，能自动显示故障部位，缩能，装置内部有故障，能自动显示故障部位，缩短了维修时间短了维修时间。8

22、/11/202416黄益庄_变电站综合自动化系统第2章变电站自动化系统的基本功能2.1变电站自动化系统的内涵2.2监控子系统2.3继电保护子系统2.4电能量计量子系统2.5自动控制子系统2.6谐波分析与监视功能2.7变电站综合自动化系统的通信功能2.8变电站综合自动化系统的特点8/11/202417黄益庄_变电站综合自动化系统2.1变电站自动化系统的内涵(1)20世纪80年年代代和和90年年代代中中期期，国国内内都都把把上上述述功功能能的的系系统统称称为为变变电电站站综综合合自自动动化化系系统统，以以区区别别于于只只有有局局部部功功能能的的自自动动化化。国国外外发发表表的的文文章章也也称称“综

23、综合合自自动动化化”，或或一一体体化化的的变变电电站站控控制制与保护。与保护。国国际际电电工工委委员员会会（IEC）根根据据国国际际上上变变电电站站自自动动化化系系统统发发展展的的情情况况，于于1997年年国国际际大大电电网网会会议议（CIGRE）WG34.03工工作作组组在在“变变电电站站内内数数据据流流的的通通信信要要求求”报报告告中中，提提出出了了“变变电电站站自自动动化化”（SA，SubstationAutomation）和和“变变电电站站自自动动化化系系统统”（SAS，SubstationAutomationSystem）两两个个名名词词。此此名名词词被被国国际际电电工工委委员员会会

24、的的TC57技技术术委委员员会会（即即电电力力系系统统通通信信和和控控制制技技术术委委员员会会）在在制制定定的的IEC61850（即即变变电电站站通通信信网网络络和和系系统统）标标准准中中采采纳纳。我我国国从从20世世纪纪80年年代代中中、后后期期以以来来，习习惯称之为惯称之为“变电站综合自动化变电站综合自动化”和和“变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统”。在在IEC61850变变电电站站通通信信网网络络标标准准中中，对对变变电电站站自自动动化化系系统统（SAS）的的定定义义为为：变变电电站站自自动动化化系系统统就就是是在在变变电电站站内内提提供供包括通信基础设施在内的自动化。包括通信基础

25、设施在内的自动化。8/11/202418黄益庄_变电站综合自动化系统2.1变电站综合自动化的内涵变电站综合自动化的内涵(2)2000年年中中国国电电力力出出版版社社出出版版的的变变电电站站综综合合自自动动术术一一书书中中指指出出了了变变电电站站综综合合自自动动化化的的含含义义是是将将变变电电站站的的二二次次设设备备（包包括括测测量量仪仪表表、信信号号系系统统、继继电电保保护护、自自动动装装置置和和远远动动装装置置等等）经经过过功功能能的的重重新新组组合合和和优优化化设设计计，利利用用先先进进的的计计算算机机技技术术、现现代代电电子子技技术术、信信号号处处理理技技术术和和通通信信技技术术、实实现

26、现对对全全变变电电站站的的主主要要设设备备和和输输、配配电电线线路路的的自自动动监监视视、测测量量、自自动动控控制制和和微微机机保保护护，以以及及与与调调度度通通信信等等综综合合性性的的自自动动化化功功能能。变变电电站站自自动动化化系系统统，是是利利用用多多台台微微型型计计算算机机（包包括括单单片片机机等等）和和大大规规模模集集成成电电路路组组成成的的分分级级分分布布式式的的自自动动化化系系统统，它它以以微微计计算算机机为为基基础础，实实现现对对变变电电站站传传统统的的继继电电保保护护、测测量量手手段段、控控制制方方式式以以及及通通信信和和管管理理模模式式的的全全面面改改造造。变变电电站站综综

27、合合自自动动化化系系统统具具有有功功能能综综合合化化、结结构构微微机机化化、操操作作监监视视屏屏幕幕化化、运运行行管理智能化、通信网络化等特征。管理智能化、通信网络化等特征。8/11/202419黄益庄_变电站综合自动化系统2.2监控子系统监控子系统2.2.1数据采集2.2.2模拟量的采样方式2.2.3数据采集途径2.2.4安全监控功能2.2.5操作与控制功能2.2.6人机联系功能2.2.7运行记录功能2.2.8对时功能8/11/202420黄益庄_变电站综合自动化系统2.2.1数据采集内容（1 1）模拟量的采集）模拟量的采集（2）开关量的采集开关量的采集 （3 3）事件顺序记录（）事件顺序记

28、录（SOESOE） （4 4）电能量的采集）电能量的采集8/11/202421黄益庄_变电站综合自动化系统2.2.22.2.2模拟量的采样方式模拟量的采样方式* *电力系统和电厂、变电站中的模拟量有三种类型。电力系统和电厂、变电站中的模拟量有三种类型。* *采样方式采样方式: :一般可分为直流采样和交流采样两种类型。一般可分为直流采样和交流采样两种类型。1. 1. 直流采样直流采样 直直流流采采样样是是指指将将现现场场不不断断连连续续变变化化的的模模拟拟量量先先转转换换成成直直流流电电压压信信号号，再再送送至至A AD D转转换换器器进进行行转转换换；即即A AD D转转换换器器采样的模拟量为

29、直流信号。采样的模拟量为直流信号。2. 2. 交流采样交流采样 交交流流采采样样是是相相对对直直流流采采样样而而言言，即即指指对对交交流流电电流流和和交交流流电电压压采采集集时时，输输入入至至A AD D转转换换器器的的是是与与电电力力系系统统的的一一次次电电流流和和一一次次电电压压同同频频率率，大大小小成成比比例例的的交交流流电电压压信信号号。如如下下页图页图2.12.1。在在交交流流采采样样方方式式中中，对对于于有有功功功功率率和和无无功功功功率率，是是通过采样所得到的通过采样所得到的u u，i ,i ,计算出计算出P P，Q Q。 8/11/202422黄益庄_变电站综合自动化系统图图2

30、.1 2.1 交流电压电流输入通道结构框图交流电压电流输入通道结构框图（a a）电压输入通道（）电压输入通道（b b）电流输入通道）电流输入通道8/11/202423黄益庄_变电站综合自动化系统2.2.2.3 2.2.2.3 两种采样方式的比较两种采样方式的比较 1 1直流采样的特点直流采样的特点 2 2交流采样的主要特点交流采样的主要特点2.2.2.4 2.2.2.4 采样定理采样定理 一个随时间连续变化的物理量一个随时间连续变化的物理量f(t)f(t)，如图，如图2.22.2（a a），），经过采样后，得到一系列的脉冲序列经过采样后，得到一系列的脉冲序列f*(t)f*(t)，它是离散的信号

31、，它是离散的信号，被称为采样信号，如图被称为采样信号，如图2.2(c) 2.2(c) 。 根据香农（根据香农（ShannonShannon）定理：如果随时间变化的模拟信）定理：如果随时间变化的模拟信号（包括噪声干扰在内）的最高频率为号（包括噪声干扰在内）的最高频率为f fmaxmax，只要按照采样频，只要按照采样频率率f2 ff2 fmaxmax进行采样，那么所给出的样品系列进行采样，那么所给出的样品系列, ,，就足以代就足以代表（或恢复）表（或恢复）f(t)f(t)了，实际应用中常采用了，实际应用中常采用f(5f(510)f10)fmaxmax。8/11/202424黄益庄_变电站综合自动化

32、系统图图 2.2 2.2 采样过程采样过程8/11/202425黄益庄_变电站综合自动化系统2.2.32.2.3安全监控功能安全监控功能1.对对采采集集的的模模拟拟量量不不断断进进行行越越限限监监视视，如如发发现现越越限限，立立刻刻发发出出告告警警信信息息，同同时时记记录录和和显显示示越越限限时时间间和和越越限限值值，并并将将越越限限情况远传给调度中心或控制中心。情况远传给调度中心或控制中心。2.2.对对微微机机保保护护装装置置和和其其它它各各种种自自动动装装置置的的工作状态进行监视。工作状态进行监视。3. 3. 将将监监视视结结果果及及时时传传送送给给调调度度中中心心，并并接接收和执行调度中

33、心下达的各种命令。收和执行调度中心下达的各种命令。 8/11/202426黄益庄_变电站综合自动化系统2.2.4 2.2.4 操作与控制功能操作与控制功能无无论论当当地地操操作作或或远远方方操操作作，都都应应有有防防误误操操作作的的闭锁措施。闭锁措施。 断路器的操作闭锁应包括以下内容断路器的操作闭锁应包括以下内容: : (1 (1）断路器操作时，应闭锁重合闸；）断路器操作时，应闭锁重合闸； （2 2）当当地地进进行行操操作作和和远远方方控控制制操操作作，要要互互相相闭锁。闭锁。（3 3）根根据据实实时时信信息息，自自动动实实现现断断路路器器与与隔隔离离开关必要的闭锁操作。开关必要的闭锁操作。

34、(4) (4)其他其他8/11/202427黄益庄_变电站综合自动化系统2.2.52.2.5人机联系功能人机联系功能1. .人机联系桥梁：显示器、鼠标和键盘。人机联系桥梁：显示器、鼠标和键盘。2CRT或液晶显示器显示画面的内容或液晶显示器显示画面的内容 （1 1）显示采集和计算的实时运行参数）显示采集和计算的实时运行参数 （2 2）显示实时主接线图）显示实时主接线图 （3 3）事件顺序记录（）事件顺序记录（SOE） （4 4）越限报警显示）越限报警显示 （5 5）值班记录显示）值班记录显示 （6 6）历史趋势显示）历史趋势显示 （7 7）保护定值和自控装置的设定值显示。）保护定值和自控装置的设

35、定值显示。 （8 8）其它：故障记录显示、设备运行状况显示等。）其它：故障记录显示、设备运行状况显示等。 3. 输入数据输入数据 （1 1）TA、TV变比变比 （2 2）保护定值和越限报警定值）保护定值和越限报警定值 （3 3）自控装置的设定值）自控装置的设定值 （4 4）运行人员密码）运行人员密码8/11/202428黄益庄_变电站综合自动化系统2.2.62.2.6运行记录功能运行记录功能 对于有人值班的变电站，监控系统可以配备打印机，完成以下对于有人值班的变电站，监控系统可以配备打印机，完成以下打印记录功能打印记录功能: : 定时打印报表和运行日志；定时打印报表和运行日志； 开关操作记录打

36、印；开关操作记录打印； 事件顺序记录打印；事件顺序记录打印； 越限打印；越限打印； 召唤打印；召唤打印； 抄屏打印；抄屏打印； 事故追忆打印。事故追忆打印。对于无人值班变电站，可不设当地打印功能，各变电站的运行对于无人值班变电站，可不设当地打印功能，各变电站的运行 报表，集中在控制中心打印输出。报表，集中在控制中心打印输出。 2.2.7 2.2.7对时功能对时功能配备配备GPSGPS卫星同步时钟装置、与调度统一时钟。卫星同步时钟装置、与调度统一时钟。8/11/202429黄益庄_变电站综合自动化系统2.3微机保护子系统微机保护子系统2.3.1继电保护的基本任务继电保护的基本任务2.3.2对继电

37、保护对继电保护的基本要求的基本要求2.3.3微机保护子系统内容微机保护子系统内容2.3.4微机保护的优越性微机保护的优越性8/11/202430黄益庄_变电站综合自动化系统2.3.1继电保护的基本任务继电保护的基本任务（1）有有选选择择性性地地将将故故障障元元件件从从电电力力系系统统中中快快速速、自自动动地地切切除除，使使其其损损坏坏程程度度减减至至最最轻轻，并并保保证证最最大大限限度度地地迅迅速速恢恢复复系系统统中中无无故故障障部部分分的的正正常常运行。运行。（2）反反应应电电气气设设备备的的异异常常运运行行工工况况，根根据据运运行行维维护护的的具具体体条条件件和和设设备备的的承承受受能能力

38、力，发发出出报报警警信号，减负荷或延时跳闸信号。信号，减负荷或延时跳闸信号。（3）根根据据实实际际情情况况，尽尽快快自自动动恢恢复复停停电电部部分分的的供电。供电。 8/11/202431黄益庄_变电站综合自动化系统2.3.2对微机保护子系统要求对微机保护子系统要求（1）满足可靠性、选择性、快速性、灵敏性）满足可靠性、选择性、快速性、灵敏性的要求的要求（2）软、硬件结构要相对独立；它的工作不软、硬件结构要相对独立；它的工作不受监控系统和其它子系统的影响。受监控系统和其它子系统的影响。（3）具有故障记录功能）具有故障记录功能（4）察看）察看和授权修改保护整定值和授权修改保护整定值方便方便（5 5

39、）具有具有故障自诊断、自闭锁和自恢复功能故障自诊断、自闭锁和自恢复功能（6）具有对时功能）具有对时功能 （7 7）具有具有通信功能和标准的通信规约。通信功能和标准的通信规约。8/11/202432黄益庄_变电站综合自动化系统2.3.3 2.3.3 微机保护子系统的内容微机保护子系统的内容 在在变变电电站站综综合合自自动动化化系系统统中中，微微机机保保护护应应包包括括全全变电站主要设备和输、配电线路的全套保护。变电站主要设备和输、配电线路的全套保护。 2.3.4.微机保护优越性微机保护优越性（1）灵活性强）灵活性强（2）稳定性好）稳定性好（3）利用微机的记忆功能，可改善保护性能）利用微机的记忆功

40、能，可改善保护性能（4）体积小，功能全。）体积小，功能全。8/11/202433黄益庄_变电站综合自动化系统2.4 2.4 电能量计算子系统电能量计算子系统 电电能能量量包包括括有有功功电电能能和和无无功功电电能能。电电能能量量的的采采集集和和管管理理是是变变电电站站综综合合自自动动系系统的重要组成部分。统的重要组成部分。2.4.1电能计量装置的发展历程电能计量装置的发展历程2.4.2变变电电站站自自动动化化系系统统对对电电能能量量计计量量系统的管理模式系统的管理模式8/11/202434黄益庄_变电站综合自动化系统2.4.12.4.1电能计量装置的发展历程电能计量装置的发展历程2.4.1.1

41、机械式的电能表机械式的电能表 电电能能表表的的出出现现和和发发展展已已有有100多多年年的的历历史史了了。大大家家最最熟悉的感应式电能表。熟悉的感应式电能表。2.4.1.2机电式电能表机电式电能表为为了了解解决决计计算算机机能能对对电电能能量量进进行行采采集集与与处处理理，最最简简单单的的方方法法是是利利用用电电子子技技术术与与传传统统的的感感应应式式电电能能是是相相结合，即对原来感应式的电能表加以改造。结合，即对原来感应式的电能表加以改造。2.4.1.3 电子式电能表电子式电能表由由硬硬件件乘乘法法器器完完成成对对u,i相相乘乘得得到到功功率率的的测测量量，由由于于它它没没有有传传统统的的电

42、电能能表表上上的的旋旋转转机机构构，因因此此又又被被称称为为静静止止电能表或固态电能表。电能表或固态电能表。8/11/202435黄益庄_变电站综合自动化系统2.4.1.4微机型电能表微机型电能表按其原理分，主要有两大类型。按其原理分，主要有两大类型。（1）利用单片机或）利用单片机或DSP（数字信号处理器）为核心，利用高精度的数字信号处理器）为核心，利用高精度的A/D转换器和采样保持器，采集转换器和采样保持器，采集u和和i,通过软件计算通过软件计算P、Q，以及，以及 kWH kWH和和 kVarHkVarH等量。等量。（2）采用专用的电能芯片和单片机构成的数字电能表）采用专用的电能芯片和单片机

43、构成的数字电能表 这些电能计量专用芯片内含有这些电能计量专用芯片内含有16位、位、18位的高分辨率位的高分辨率A/D转换器，因转换器，因此计量准确度高。此计量准确度高。2.4.1.5几种特殊功能的新型电能表几种特殊功能的新型电能表（1 1）具有电能计量综合误差自动跟踪补偿功能的多功能电能表）具有电能计量综合误差自动跟踪补偿功能的多功能电能表 （2 2）基波电能表基波电能表 (3 (3）多功能视在电能表多功能视在电能表 2.4.1.6软件计算电能量软件计算电能量8/11/202436黄益庄_变电站综合自动化系统2.4.2变电站自动化系统对电能量计量系变电站自动化系统对电能量计量系统的管理模式统的

44、管理模式2.4.2.1设置专用电能质量管理机设置专用电能质量管理机2.4.2.2串行接口管理模式串行接口管理模式 一一般般新新建建的的变变电电站站或或220kV及及以以上上变变电电站站，多多采采用用微微机机型型电电能能表表，它它们们一一般般都都具具有有RS232/RS485串串行行通通信信接接口口，因因此此可可直直接接将将这这些些电电能能表表利利用用屏屏蔽蔽双双绞绞线线或或同同轴轴电电缆缆组组成成RS485网网络络。监监控控机机可可直直接接通通过过串串口口与与电电能表的能表的485网相联接，对电能计量进行管理。网相联接，对电能计量进行管理。2.4.2.3现场总线网络管理模式现场总线网络管理模式

45、 上述串行接口模式接口简单，投资少，但一个上述串行接口模式接口简单，投资少，但一个RS485网能联接的电能表有限。对于规模较大的变电站，网能联接的电能表有限。对于规模较大的变电站，监控机可以通过现场总线网络，管理各电能表。监控机可以通过现场总线网络，管理各电能表。8/11/202437黄益庄_变电站综合自动化系统2.5 2.5 自动控制子系统自动控制子系统2.5.1变电站的电压、无功综合控制变电站的电压、无功综合控制2.5.2备用电源自投控制备用电源自投控制2.5.3低频减负荷控制低频减负荷控制8/11/202438黄益庄_变电站综合自动化系统2.5.1变电站的电压无功综合控制变电站的电压无功

46、综合控制2.5.1.1电压、无功综合控制的重要性电压、无功综合控制的重要性2.5.1.2电压、无功综合控制目标电压、无功综合控制目标（1）维持供电电压在规定的范围内）维持供电电压在规定的范围内500kV(330kV)变电站的变电站的220kV母线母线正常时，正常时，0+10%；事故时，；事故时，-5%+10%。220kV变电站的变电站的35110kV母线母线正常时，正常时，-3%+7%；事故时，；事故时，10%。配电网的配电网的10kV母线，电压合格范围：母线，电压合格范围：10.010.7kV（2）保持电力系统稳定和合适的无功平衡。无功分区、就地平衡的）保持电力系统稳定和合适的无功平衡。无功

47、分区、就地平衡的原则原则（3）电压、无功综合控制的手段）电压、无功综合控制的手段调分接头位置调分接头位置控制无功补偿设备控制无功补偿设备两者综合考虑两者综合考虑8/11/202439黄益庄_变电站综合自动化系统2.5.1.3变电站电压、无功综合控制的原理MVR型自控装置实现电压、无功综合控制的基本原理（1）根据（1）调整分接头位置，即改变变比Kn，使UL-ULN=min8/11/202440黄益庄_变电站综合自动化系统（2）改变无功补偿，如图2.1所示的网络，高压网络上的损耗（包括变压器损耗）为投入无功补偿Qc后：）。在保证电压满足要求的前提下，根据无功功率QB的大小，合理的控制投、切无功补偿

48、的容量Qc，使变电站与系统所交换的无功（QB-Qc）最小，就可以使高压网络损耗最小.）。8/11/202441黄益庄_变电站综合自动化系统2.5.1.4电力系统的电压、无功综合控制的电力系统的电压、无功综合控制的方式方式l1.集中控制l2.分散控制l3.关联分散控制l4.关联分散控制的实现方法l（1）软件实现的方法l（2）硬件实现的关联分散控制2.5.1.5微机电压、无功综合控制装置硬件结构8/11/202442黄益庄_变电站综合自动化系统2.5.1.5 MVR-III型微机电压、无功综合控制装置硬件结构8/11/202443黄益庄_变电站综合自动化系统2.5.2低频减负荷控制低频减负荷控制1

49、.电力系统发生频率偏移原因电力系统发生频率偏移原因2.电力系统频率降低危害电力系统频率降低危害3.低频减负荷的控制方式低频减负荷的控制方式根据配电线路所供负荷的重要程度，分为基本级和特根据配电线路所供负荷的重要程度，分为基本级和特殊级两大类。一般低频减载装置基本级可以设定殊级两大类。一般低频减载装置基本级可以设定5轮或轮或8轮轮。4.低频减负荷的实现方法低频减负荷的实现方法采用专用的低频减载装置采用专用的低频减载装置在线路保护装置中，增加低频切负荷功能在线路保护装置中，增加低频切负荷功能8/11/202444黄益庄_变电站综合自动化系统5对低频减载装置的基本要求对低频减载装置的基本要求(1)能

50、在各种运行方式且功率缺额的情况下，能在各种运行方式且功率缺额的情况下，有计划的切除负荷，有效地防止系统频率下降有计划的切除负荷，有效地防止系统频率下降危险点以下。危险点以下。(2)切降的负荷应尽可能少，应防止超调和悬停切降的负荷应尽可能少，应防止超调和悬停现象。现象。(3)变电站的馈电线路故障或变压器跳闸造成失变电站的馈电线路故障或变压器跳闸造成失压时，低频减载装置应可靠闭锁，不应误动。压时，低频减载装置应可靠闭锁，不应误动。(4)电力系统发生低频振荡或谐谐波干扰时，不应电力系统发生低频振荡或谐谐波干扰时，不应误动误动。8/11/202445黄益庄_变电站综合自动化系统2.5.32.5.3备用

51、电源自投控制备用电源自投控制 备用电源自投控制是当电力系统故障备用电源自投控制是当电力系统故障或其它原因导致工作电源消失时，将备或其它原因导致工作电源消失时，将备用电源迅速投入，以恢复对系统的供电，用电源迅速投入，以恢复对系统的供电，因此备用电源自动投入是保证配电系统因此备用电源自动投入是保证配电系统连续可靠供电的重要措施。在变电站中，连续可靠供电的重要措施。在变电站中，常用的备自投控制有进线备自投、母联常用的备自投控制有进线备自投、母联备自投和备用变压器自投等。备自投和备用变压器自投等。8/11/202446黄益庄_变电站综合自动化系统2.6 2.6 谐波分析与监视功能谐波分析与监视功能2.

52、6.1正弦波形畸变指标正弦波形畸变指标2.6.2谐波源分析谐波源分析2.6.3电力系统谐波监测方法电力系统谐波监测方法2.6.4电力系统中谐波的抑制电力系统中谐波的抑制8/11/202447黄益庄_变电站综合自动化系统 为为定定量量表表示示电电力力系系统统正正弦弦波波形形的的畸畸变变程程度度，采采用用以以各各次次谐谐波波含含量量及及谐谐波波总总量量大大小小表表示示电电压压和电流波形的畸变指标。和电流波形的畸变指标。我国谐波国家标准电能质量公用电网我国谐波国家标准电能质量公用电网谐波（谐波（GB/T 14549GB/T 145499393）规定我国公用电网）规定我国公用电网谐波电压的允许值见表谐

53、波电压的允许值见表2-12-1。2.6.12.6.1正弦波形畸变指标正弦波形畸变指标8/11/202448黄益庄_变电站综合自动化系统表表2-12-1公用电网谐波电压（相电压）的允许值公用电网谐波电压（相电压）的允许值电压标称电压电压标称电压（KV）电压总畸变率电压总畸变率（%）各次谐波含有率（各次谐波含有率（100%）奇次奇次偶次偶次0.385.04.02.064.03.21.610353.02.41.2661102.01.60.88/11/202449黄益庄_变电站综合自动化系统2.6.22.6.2谐波源分析谐波源分析电电网网谐谐波波主主要要来来自自两两大大方方面面：一一是是输输配配电电系

54、系统统产产生生谐谐波波；二二是是用用电电设设备备产产生生谐波。谐波。（1 1）电网的主变压器和配电变压器）电网的主变压器和配电变压器 配电变压器中励磁电流的谐波含量与硅钢片的材料有关。如表配电变压器中励磁电流的谐波含量与硅钢片的材料有关。如表2.2所示。所示。（2）电气化铁路）电气化铁路电力机车是大谐波源，又是单相大负荷，造成三相负荷不平衡。电力机车是大谐波源，又是单相大负荷，造成三相负荷不平衡。（3）电弧炼钢炉电弧炼钢炉 炼炼钢钢炉炉电电弧弧电电流流不不规规则则地地急急剧剧变变化化，使使电电流流波波形形产产生生严严重重畸畸变变，引引起起电电网电压波形严重畸变。网电压波形严重畸变。（4 4）家

55、用电器家用电器家家用用电电器器如如收收音音机机、电电视视机机、电电风风扇扇、空空调调等等都都会会产产生生谐谐波波，彩彩色色电电视视机产生的谐波比黑白电视机更严重，主要是机产生的谐波比黑白电视机更严重，主要是3，5，7，9次谐波。次谐波。（5）晶体管整流设备）晶体管整流设备 晶闸管整流设备在工矿企业越来越广泛应用，给电网造成大量的谐波。晶闸管整流设备在工矿企业越来越广泛应用，给电网造成大量的谐波。（6）变频装置变频装置8/11/202450黄益庄_变电站综合自动化系统谐波次谐波次数数HRIn%热轧硅钢片热轧硅钢片冷轧硅钢片冷轧硅钢片11001003155514505053252510252572

56、10105101090.52 236 611113 3表表2.2配电变压器励磁电流中的配电变压器励磁电流中的HRIn。8/11/202451黄益庄_变电站综合自动化系统表2.3电视机产生的HRIn电视机类别电视机类别HRI1HRI3HRI5HRI7HRI9HRI11HRI12彩色彩色10087.968.345.225.56.8122.6黑白黑白10089.116.92.12.11.290.78/11/202452黄益庄_变电站综合自动化系统2.6.3 2.6.3 谐波的危害谐波的危害 严严重重的的谐谐波波电电流流和和谐谐波波电电压压对对电电力力系系统统本本身身的的发发输输电电设设备备、对对接接

57、入入电电力力系系统统的的用用电电设设备备都都产产生生不不良良的的影影响响，甚甚至至影影响响电电力力系系统统的的自自动动装装置置、继继电电保保护护装装置置和和测量装置的正常工作。测量装置的正常工作。（1 1）谐波对交流电机的危害谐波对交流电机的危害（2 2）谐波对变压器和输电线路的危害）谐波对变压器和输电线路的危害（3 3）谐波对电容补偿装置的危害谐波对电容补偿装置的危害（4 4）谐波对继电保护和自动控制的干扰谐波对继电保护和自动控制的干扰（5 5）谐波影响计量仪表与检测仪表误差增大。谐波影响计量仪表与检测仪表误差增大。（6 6）谐波对通信系统的影响。谐波对通信系统的影响。 8/11/20245

58、3黄益庄_变电站综合自动化系统2.6.42.6.4电力系统谐波的监测电力系统谐波的监测谐谐波波监监测测是是研研究究分分析析谐谐波波问问题题和和研研究究对对谐谐波波治治理理和和抑抑制的主要依据。制的主要依据。 （1 1）谐波监测的主要目的谐波监测的主要目的（2 2）谐波监测点的选择谐波监测点的选择（3 3）谐波的测量谐波的测量 基基于于傅傅里里叶叶变变换换的的谐谐波波测测量量是是当当今今应应用用最最广广泛泛的一种方法。的一种方法。8/11/202454黄益庄_变电站综合自动化系统2.6.52.6.5电力系统中谐波的抑制电力系统中谐波的抑制2.6.5.1 2.6.5.1 合理利用电气设备抑制谐波合

59、理利用电气设备抑制谐波 对对谐谐波波源源本本身身采采取取措措施施，使使其其少少产产生生或或不不产产生生谐谐波波，从源头上加以抑制。从源头上加以抑制。（1 1）不不断断提提高高发发电电机机设设计计制制造造质质量量，从从发发电电源源头头上上减减少谐波；少谐波；（2 2）电电力力变变压压器器的的绕绕组组尽尽可可能能采采用用D D，y y或或Y Y ,d ,d 接接法法，可有效抑制可有效抑制3 3的倍数的谐波流入电网；的倍数的谐波流入电网；（3 3）在在变变电电站站装装设设的的无无功功补补偿偿电电容容器器上上，采采用用串串联联一一定定比例的电抗器的方法，以抑制比例的电抗器的方法，以抑制3 3，5 5，

60、7 7次谐波；次谐波；8/11/202455黄益庄_变电站综合自动化系统2.6.5.2利用交流滤波器抑制谐波（1 1）交流无源滤波器）交流无源滤波器 目前所采用的交流滤波装置是利用R、L、C电路对某次谐波频率串联谐振的原理，使其对特定频率的谐波呈零阻抗，从而阻止该次谐波注入电网。交流滤波器对基波呈容性，兼有无功补偿作用。（2)2)有源电力滤波器有源电力滤波器 有源电力滤波器APF（ActivePowerFilter）安装于谐波源处，它是可动态补偿谐波、无功功率的电力电子装置，它的基本原理是实时地检测APF安装处的谐波和无功功率，然后产生一个与该谐波电流（或电压）和无功功率方向相反的谐波电流（或

61、电压）与无功功率，注入电网，使电网只含有基波分量，达到对谐波和无功功率实时检测和补偿的目的。8/11/202456黄益庄_变电站综合自动化系统2.7变电站综合自动化系统的通信功能(1)综合自动化系统的现场级通信 主要解决自动化系统内部各子系统与上位机（监控主机）间的数据通信和信息交换问题。(2)自动化系统与上级调度通信综合自动化系统必须兼有RTU的全部功能，应该能够将所采集的模拟量和开关状态信息，以及事件顺序记录等远传至调度端；同时应该能接收调度端下达的各种操作、控制、修改定值等命令。即完成新型RTU等全部四遥功能。 通信规约必须符合部颁的规定。目前最常用的有IEC60870101/103/1

62、04和CDT等规约。8/11/202457黄益庄_变电站综合自动化系统2.8变电站综合自动化系统的特点变电站综合自动化系统的特点2.8.1功能综合化功能综合化2.8.2分级分布式、微机化的系统结构分级分布式、微机化的系统结构2.8.3测量显示数字化测量显示数字化2.8.4操作监示屏幕化操作监示屏幕化2.8.5运行管理智能化运行管理智能化总之，变电站实现综合自动化，可以全面提高变电站的技术水平和运行管理水平，使其能适应现代化的大电力系统运营的需要。8/11/202458黄益庄_变电站综合自动化系统第第3章章变电站自动化系统的结构变电站自动化系统的结构3.1 概述3.1.1变电站自动化系统的分层和

63、逻辑接口3.1.2变电站的智能电子设备3.2自动化系统的硬件结构模式3.3 变电站综合自动化技术的发展方向8/11/202459黄益庄_变电站综合自动化系统3.1.1变电站自动化系统的分层和逻辑接口变电站自动化系统的分层和逻辑接口 国际电工委员会（IEC）TC57技术委员会（电力系统控制和通术委员会）在制定IEC61850（变电站通信网络和系统）标准时，把变电站自动化系统的功能在逻辑上分配在3个层次（变电站层、间隔层或单元层、过程层），这3个层次分别通过逻辑接口19建立通信，如图3.1所示。8/11/202460黄益庄_变电站综合自动化系统8/11/202461黄益庄_变电站综合自动化系统（1

64、 1）过程层（）过程层（Processlevel）功能）功能 过程层的功能实际上是与变电站一次设备断路器、隔离开关和电流互感器TA、电压互感器TV接口的功能。（2 2）间隔层（）间隔层（Baylevel）功能）功能 变电站自动化系统在间隔层的设备主要有各种微机保护装置、自动控制装置、数据采集装置和RTU等等。 (3(3）变电站层（）变电站层（Stationlevel） 变电站的功能有2类：与过程有关的站层功能： 与接口有关的站层功能：8/11/202462黄益庄_变电站综合自动化系统3.1.2变电站的智能电子设备 变电站自动化系统的设备统称为智能电子 设 备 IED（ IntelligentE

65、lectronicDevices）。IEC61850协议对智能电子设备IED的定义是：由一个或多个处理器组成，具有从外部源接收和传送数据或控制外部源的任何设备（例如：电子多功能仪表、数字继电器、控制器）。这些IEDs在物理位置上，可安装在3个不同的功能层（即变电站层、间隔层/单元层、过程层）上。8/11/202463黄益庄_变电站综合自动化系统3.23.2自动化系统的硬件结构模式自动化系统的硬件结构模式3.2.1集中式的综合自动化系统3.2.2分层（级）分布式系统集中组屏的结构模式3.2.3分布分散式与集中相结合的自动化系统结构模式3.2.4分布分散式的变电站自动化系统结构模式8/11/202

66、464黄益庄_变电站综合自动化系统3.2.1 3.2.1 集中式结构集中式结构8/11/202465黄益庄_变电站综合自动化系统3.2.2分层分布式系统集中组屏的结构模式（1） 分层分布式自动化系统的功能在逻辑上仍可分为程层、间隔层和变电站层三层结构。分层分布式自动化系统的最大特点体现在“功能的分布化”上，即对智能电子设备的设计理念上由以前在集中式自动化系统中的面向厂、站转变为面向对象，即面向一次设备的一个间隔。 分层（级）分布式系统集中组屏的结构模式实质上是把这些面向间隔设计的变电站层和间隔层的智能电子设备，按它们的功能组装成多个屏（柜），例如：主变保护屏（柜）、线路保护屏（柜）、数据采集屏

67、等等，这些屏（柜）一般都集中安装在主控室中，我们把这种结构模式简称为“分布集中式”结构模式。8/11/202466黄益庄_变电站综合自动化系统3.2.2分层分散式与集中组屏相结合的结构分层分散式与集中组屏相结合的结构（2）图2.1分级分布式系统集中组屏的自动化系统结构框图(一)8/11/202467黄益庄_变电站综合自动化系统3.2.43.2.4分布分散式的变电站自动化系统结构模式分布分散式的变电站自动化系统结构模式分布分散式的变电站自动化系统结构模式分布分散式的变电站自动化系统结构模式8/11/202468黄益庄_变电站综合自动化系统3.2.4.1系统结构特点图图3.5所所示示的的自自动动化

68、化系系统统，可可适适用用于于超超高高压压的的变变电电站站，系系统统采采用用分分层层、分布、分散式的结构。按一次设备的电压等级分别以小室方式分散布置。分布、分散式的结构。按一次设备的电压等级分别以小室方式分散布置。（1）变电站层是一个双光纤网的计算机监控与远动通信系统。变电站层是一个双光纤网的计算机监控与远动通信系统。（2 2）变变电电站站内内的的各各IEDsIEDs的的通通信信网网络络采采用用现现场场总总线线，IEDsIEDs按按不不同同的的电电压压等等级级，组组成成相相应应的的现现场场总总线线网网，然然后后经经规规约约转转换换和和光光电电转转换换，通通过过光光纤纤组成双光纤以太网与变电站层的

69、各工作站通信。组成双光纤以太网与变电站层的各工作站通信。3.2.4.2 3.2.4.2 分布分散式结构的优越性分布分散式结构的优越性（1 1）显著地缩小了变电站主控室的面积。）显著地缩小了变电站主控室的面积。（2 2）二次设备与一次设备就近安装，节省了大量的连接电缆。）二次设备与一次设备就近安装，节省了大量的连接电缆。（3 3）减少了现场施工和设备安装的工程量。）减少了现场施工和设备安装的工程量。（4 4）分层分散式结构可靠性高，组态灵活，检修方便。）分层分散式结构可靠性高，组态灵活，检修方便。 （5）节约了占地面积和施工工期，减少了投资。节约了占地面积和施工工期，减少了投资。8/11/202

70、469黄益庄_变电站综合自动化系统第第4章章数字量的字量的输入入/输出出（1）4.1概述概述变电站综合自动化系统中，要采集的信息有：模变电站综合自动化系统中，要采集的信息有：模拟量、开关量、脉冲量和广义读表数。拟量、开关量、脉冲量和广义读表数。4.2输入输入/输出信息的组成输出信息的组成（1）数字信息）数字信息（2）状态信息）状态信息（3）控制信息）控制信息4.3输入输入/输出的传送方式输出的传送方式（1）并行传送）并行传送（2）串行传送）串行传送8/11/202470黄益庄_变电站综合自动化系统第第4章章数字量的字量的输入入/输出出（2）4.4CPU对输入对输入/输出的控制方式输出的控制方式

71、1.同步传送方式（无条件程序传送方式）同步传送方式（无条件程序传送方式）见见图图4.2、图图4.32.查询传送方式（条件程序传送方式）查询传送方式（条件程序传送方式）3.中断控制输入中断控制输入/输出方式输出方式4.直接存储器访问方式（直接存储器访问方式（DMA方式）方式）4.5开关量输入开关量输入/输出接口电路输出接口电路4.5.1开关量输入接口电路开关量输入接口电路,见见图图4.17、图图4.184.5.2开关量输出接口电路开关量输出接口电路,见见图图4.19、图图4.204.6开关量输入开关量输入/输出的抗干扰措施输出的抗干扰措施8/11/202471黄益庄_变电站综合自动化系统第第4章

72、章数字量的字量的输入入/输出出（3）4.4CPU对输入对输入/输出的控制方式输出的控制方式图4.1典型的I/O接口电路图4.2典型的I/O接口电路8/11/202472黄益庄_变电站综合自动化系统第第4章章数字量的字量的输入入/输出出(4)4.4CPU对输入对输入/输出的控制方式输出的控制方式图4.3同步传送输出方式8/11/202473黄益庄_变电站综合自动化系统第第4章章数字量的字量的输入入/输出出(5)4.5.1开关量输入开关量输入/输出接口电路输出接口电路图4.18八开关量输入接口电路8/11/202474黄益庄_变电站综合自动化系统第第4章章数字量的字量的输入入/输出出(6)3.5.

73、2开关量输出接口电路开关量输出接口电路图4.20八个开关量输出接口电路8/11/202475黄益庄_变电站综合自动化系统第第4章章数字量的字量的输入入/输出出(7)4.6开关量输入开关量输入/输出的抗干扰措施输出的抗干扰措施4.6.1光电隔离光电隔离,见见图图4.21、图图4.24.6.2继电器隔离继电器隔离,见见图图4.234.6.3继电器和光电耦合双重隔离继电器和光电耦合双重隔离8/11/202476黄益庄_变电站综合自动化系统第第4章章数字量的字量的输入入/输出出(8)4.6.1光电隔离光电隔离图4.228/11/202477黄益庄_变电站综合自动化系统第第4章章数字量的字量的输入入/输

74、出出(9)4.6.2继电器隔离继电器隔离图4.238/11/202478黄益庄_变电站综合自动化系统第第5章章模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出(1)电力系统中的电流、电压、有功功率、无功功率、频率、水电力系统中的电流、电压、有功功率、无功功率、频率、水位、温度等均属模拟量。模拟量都是随时间连续变化的物理量。位、温度等均属模拟量。模拟量都是随时间连续变化的物理量。5.1模拟量输入模拟量输入/输出通道组成输出通道组成5.1.1模拟量输入通道由以下几部分组成：见模拟量输入通道由以下几部分组成：见图图5-11.传感器传感器2.信号处理环节信号处理环节3.多路模拟开关多路模拟开关4.采样保持器采样保

75、持器5.模模/数（数（A/D）转换器）转换器5.1.2模拟量输出通道组成模拟量输出通道组成8/11/202479黄益庄_变电站综合自动化系统第第5章章模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出(2)5.1模拟量输入模拟量输入/输出通道组成输出通道组成8/11/202480黄益庄_变电站综合自动化系统第第5章章模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出(3)5.2A/D转换器的主要技术性能转换器的主要技术性能（1）分辨率：分辨率反映）分辨率：分辨率反映A/D转换器对输入模拟信号转换器对输入模拟信号微小变化响应的能力，通常以数字量输出的最低位微小变化响应的能力，通常以数字量输出的最低位（LSB）所对应的模拟输

76、入电平值表示。）所对应的模拟输入电平值表示。N位位A/D转换转换能反映能反映1/2n满量程的模拟量输入电压。满量程的模拟量输入电压。一般用一般用A/D转换器输出数字量的位数来表示分辨率。转换器输出数字量的位数来表示分辨率。表表51A/D位数分辨率8101214161/28=1/2561/210=1/10241/212=1/40961/214=1/163841/216=1/655368/11/202481黄益庄_变电站综合自动化系统第第5章章模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出(4)5.2A/D转换器的主要技术性能转换器的主要技术性能（2）准确度：）准确度：绝对误差：对应一个数字量的实际模拟量的

77、值和模拟量的绝对误差：对应一个数字量的实际模拟量的值和模拟量的理论值之差，为绝对误差。用数字量的最小有效位表示。例如：理论值之差，为绝对误差。用数字量的最小有效位表示。例如：1/2LSB,1LSB相对误差：相对误差：(相对误差相对误差/满量程的模拟量）满量程的模拟量）100%（3）转换时间：完成一次）转换时间：完成一次A/D转换所需的时间。转换所需的时间。例如：例如：AD574A的转换时间为的转换时间为2535sAD1674A的转换时间为的转换时间为10sMAX125的转换时间为的转换时间为3.513s（4）量程：）量程：A/D转换器所能转换的模拟输入电压的范围转换器所能转换的模拟输入电压的范

78、围单极性：单极性：05V，010V，020V，双极性：双极性：2.52.5V,55V,1010V8/11/202482黄益庄_变电站综合自动化系统第第5章章模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出(5)（5）输出逻辑电平：多数为输出逻辑电平：多数为TTL电平，即电平，即05V（6）工作温度范围：）工作温度范围：民用品为：民用品为：070工业级为：工业级为：2085军用品为：军用品为：551258/11/202483黄益庄_变电站综合自动化系统第第5章章模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出(6)5.3多路转换器（模拟多路开关）多路转换器（模拟多路开关）5.3.1多路开关的作用和要求多路开关的作用和要

79、求,见见图图5.121.作用：（作用：（1）“多选一多选一”（2）“一到多一到多”2.要求要求：（：（1）接通时，电阻尽量接近于）接通时，电阻尽量接近于0（2）断开时，电阻尽量接近）断开时，电阻尽量接近（3）切换时间要快）切换时间要快（4）噪声要小）噪声要小（5）寿命要长）寿命要长5.3.2常用的多路开关集成电路芯片常用的多路开关集成电路芯片1.AD75018选选12.AD750616选选13.CD40518选选11到到84.CD406716选选11到到168/11/202484黄益庄_变电站综合自动化系统第第5章章模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出(7)5.3.1多路开关的作用和要求多路开

80、关的作用和要求图5.12多回路分时共用A/D、D/A转换器8/11/202485黄益庄_变电站综合自动化系统第第5章章模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出(8)5.4采样保持器的作用采样保持器的作用（1）保证转换时的误差在）保证转换时的误差在A/D转换器的量化误差内转换器的量化误差内（2）实现多个模拟量的同步采样）实现多个模拟量的同步采样图5.4.18/11/202486黄益庄_变电站综合自动化系统第第5章章模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出(9)5.4.2采样保持器的工作原理采样保持器的工作原理图5.12采样保持器的基本组成电路8/11/202487黄益庄_变电站综合自动化系统第6章变电站

81、自动化系统的数据通信变电站自动化系统的通信分两大部分：1) 变电站内的信息传输。2)变电站自动化系统与调度中心或控制中心的通信。8/11/202488黄益庄_变电站综合自动化系统6.1变电站内的信息传输变电站内的信息传输在在具具有有变变电电站站层层间间隔隔层层（单单元元层层）过过程程层层（设设备备层层）的的分分层层分分布布式式自自动动化化系系统统中中，需传输的信息有以下几部分需传输的信息有以下几部分:6.1.1过程层与间隔层的信息交换过程层与间隔层的信息交换过程层提供的信息主要有两种：过程层提供的信息主要有两种：模拟量模拟量状态信息，主要为断路器或间隔刀闸的辅助触点。状态信息，主要为断路器或间

82、隔刀闸的辅助触点。6.1.2间隔层内设备间的通信间隔层内设备间的通信间隔层设备间内部通信，主要解决两个问题：间隔层设备间内部通信，主要解决两个问题：数据共享数据共享互相闭锁互相闭锁8/11/202489黄益庄_变电站综合自动化系统6.1变电站内的信息传输变电站内的信息传输6.1.3间隔层与变电站层的通信间隔层与变电站层的通信间间隔隔层层和和变变电电站站层层的的通通信信内内容容很很丰丰富富，概概括括起起来来有有以下以下4类：类：测量信息测量信息状态信息状态信息操作信息操作信息参数信息参数信息6.1.4变电站层的内部通信变电站层的内部通信变变电电站站层层不不同同设设备备间间的的通通信信，根根据据各

83、各设设备备任任务务和和功功能能的的特特点点，传传输输所所需需的的测测量量信信息息、状状态态信信息息和和操操作作信信息息等。等。8/11/202490黄益庄_变电站综合自动化系统6.2变电站自动化系统的信息传输网络变电站自动化系统的信息传输网络6.2.1变电站自动化系统通信网络的要求变电站自动化系统通信网络的要求快速的实时响应能力快速的实时响应能力高的可靠性高的可靠性优良的电磁兼容性能优良的电磁兼容性能分层式结构分层式结构8/11/202491黄益庄_变电站综合自动化系统6.2变电站自动化系统的信息传输网络变电站自动化系统的信息传输网络6.2.2串行通信接口串行通信接口EIA-RS-232C和和

84、EIA-RS-422/4851.EIA-RS-232C接口标准接口标准EIA-RS-232接接口口标标准准是是早早期期串串行行通通信信接接口口标标准准。是是美美国国电电子子工工业业协协会会（EIA）于于1973年年制制定定的的数数据据传传输输标标准准接接口口。因因接接口口简简单单，因因此此也也广广泛泛应应用用于于变变电电站站综综合合自自动动化化系系统统内内部部的的通通信信，但但其其主主要要缺缺点点是是易易受受干干扰扰，故故传传输输距距离离短短，速速率率低低，最最大大传传输输距距离离为为15米米。而而在距离在距离15米时，最大传输速率为米时，最大传输速率为20Kbps。2.EIA-RS422/4

85、85接口标准接口标准RS422对对RS323C的的电电路路进进行行改改进进，采采用用了了平平衡衡差差分分的的电电气气接接口口，RS422加加强强了了抗抗干干扰扰能能力力，使使传传输输速速率率和和距距离离比比RS232有有很很大大的的提提高高。由由RS422标标准准变变形形为为RS485。RS422用用4根根传传输输线线，工工作作于于全全双双工工，RS485只只有有两两根根传传输输线线，工工作作于于半半双双工工，它它们们的的传传输输距距离离可到可到1200M，传输速度，传输速度100K。8/11/202492黄益庄_变电站综合自动化系统6.2变电站自动化系统的信息传输网络变电站自动化系统的信息传

86、输网络表6-1几种常用的串行通信标准接口的主要性能RS232CRS-422RS-485操作方式操作方式单端单端差分差分差分差分最大电缆距离最大电缆距离15m1200m1200m最大传输最大传输速率速率(bps)12m20K(15m)10M10M120m-1M1M1200m-100K100K8/11/202493黄益庄_变电站综合自动化系统6.2变电站自动化系统的信息传输网络变电站自动化系统的信息传输网络RS422/485的优点：的优点：接接口口简简单单，仅仅需需一一根根信信号号电电缆缆（双双绞绞线线、同同轴轴电电缆缆），便可实现多节点互联。，便可实现多节点互联。可可采采用用标标准准传传输输规规

87、约约，例例如如：IEC60870-5-103协协议议（我国行标为（我国行标为DL/T667-1999）由由于于以以上上优优点点，间间隔隔层层设设备备间间的的通通信信以以前前常常采采用用RS-232或或RS-485串行接口。串行接口。RS422/485缺点：缺点：能连接的通信点数能连接的通信点数32个。个。通信多为查询方式通信多为查询方式8/11/202494黄益庄_变电站综合自动化系统6.3网络通信网络通信6.3.1现场总线通信网络现场总线通信网络6.3.1.1现场总线定义现场总线定义根根据据国国际际电电工工委委员员会会IEC（International Electro-technical C

88、ommission） 标标 准准 和和 现现 场场 总总 线线 基基 金金 会会FF（FieldbusFoundation）的的定定义义：现现场场总总线线是是连连接接智智能能现现场场设设备备和和自自动动化化系系统统的的数数字字式式、双双向向传传输输、多多分分支支结构的通信网络。结构的通信网络。以以现现场场总总线线构构成成的的控控制制系系统统，结结构构上上是是分分散散的的。从从而而彻彻底底改改变变了了传传统统的的控控制制系系统统的的体体系系结结构构，提提高高了了控控制制系统的安全、可靠和经济性能。系统的安全、可靠和经济性能。8/11/202495黄益庄_变电站综合自动化系统5.3网络通信网络通信

89、6.3.1现场总线通信网络现场总线通信网络6.3.1.2现场总线的优点：现场总线的优点：现现场场总总线线按按ISO的的OSI标标准准提提供供了了网网络络服服务务，可可靠靠性性高高，稳稳定定性性好好，抗抗干干扰扰能能力力强强，通通信信速速率率快快，造造价价低低，维护成本低。维护成本低。具体有以下几方面特点：具体有以下几方面特点：(1)现场设备互连网络化现场设备互连网络化(2)信号传输数字化信号传输数字化(3)系统和功能分散化系统和功能分散化(4)现场总线设备有互操作性现场总线设备有互操作性(5)现场总线的通信网络为开放式互连网络现场总线的通信网络为开放式互连网络8/11/202496黄益庄_变电

90、站综合自动化系统6.3网络通信网络通信6.3.1现场总线通信网络现场总线通信网络6.3.1.3现场总线技术与计算机局域网技术的联系与区别：现场总线技术与计算机局域网技术的联系与区别：计计算算机机局局域域网网属属数数据据网网，现现场场总总线线属属控控制制网网。两两者者的的区区别如下：别如下：(1)数据特性不一样数据特性不一样数数据据网网使使用用大大数数据据报报文文，且且数数据据并并不不是是频频繁繁地地发发送送、通通信信速速率率一一般般较较高高，控控制制网网却却相相反反，必必须须频频繁繁传传送送少少批批量数据。量数据。(2)介质访问介质访问(MAC)协议不一样协议不一样(3)数据链路服务不一样数据

91、链路服务不一样(4)应用层服务不一样应用层服务不一样8/11/202497黄益庄_变电站综合自动化系统6.3网络通信网络通信6.3.1现场总线通信网络现场总线通信网络6.3.1.4几种常用的现场总线几种常用的现场总线(1)LONWorks现场总线现场总线它它的的核核心心部部件件是是Neuron神神经经元元通通信信处处理理芯芯片片，收收发发器模块和器模块和LONtalk通信协议。通信协议。LONWorks的的节节点点相相互互独独立立，从从硬硬件件结结构构上上保保证证当当任何一节点出现故障，不会影响整个网络的工作。任何一节点出现故障，不会影响整个网络的工作。LONWorks的技术特点：的技术特点：

92、高可靠性高可靠性支持多种传输介质支持多种传输介质响应时间块响应时间块安全性好安全性好互换性互换性8/11/202498黄益庄_变电站综合自动化系统6.3网络通信网络通信6.3.1现场总线通信网络现场总线通信网络6.3.1.4几种常用的现场总线几种常用的现场总线(2)CAN现场总线现场总线CAN（ControllerAreaNetwork）控控制制局局域域网网是是一一种具有很高可靠性、支持分布式控制。种具有很高可靠性、支持分布式控制。CANbus的技术特点是：的技术特点是：技术多主结构。技术多主结构。可以与各种微处理机连接。可以与各种微处理机连接。提供优先级控制、实时性强。提供优先级控制、实时性

93、强。具有很强的错误识别和处理能力。具有很强的错误识别和处理能力。支持点对点发送和播发送功能。支持点对点发送和播发送功能。8/11/202499黄益庄_变电站综合自动化系统5.3网络通信网络通信CAN主主要要用用于于小小型型、实实时时性性要要求求比比较较高高的的过过程控制系统。程控制系统。LONWorks主主要要适适用用于于大大型型的的、对对响响应应时时间间要求不太高的分布式控制系统。要求不太高的分布式控制系统。8/11/2024100黄益庄_变电站综合自动化系统6.3网络通信网络通信6.3.2以太网（以太网（Ethernet）以以太太网网（Ethernet）的的名名称称是是由由加加利利福福尼尼

94、亚亚Xenx公公司司的的PARC研研究究中中心心的的Bob Metcalfe于于1973年年5月首次提出的。月首次提出的。以以太太网网是是当当今今使使用用最最广广泛泛的的局局域域网网，在在所所有有的网络连接中，的网络连接中，80%都是基于以太网的。都是基于以太网的。8/11/2024101黄益庄_变电站综合自动化系统6.3网络通信网络通信6.3.2以太网（以太网（Ethernet）6.3.2.1以太网的优越性以太网的优越性(1)传输速度快，可扩展性好传输速度快，可扩展性好以太网的传输速度有以太网的传输速度有10Mbps系统、系统、100Mbps系统和系统和1000Mbps系统。系统。(2)可靠

95、性高可靠性高(3)成本低成本低(4)网络管理网络管理由由于于以以上上原原因因，以以太太网网应应用用于于变变电电站站自自动动化化系统已成为发展的趋势。系统已成为发展的趋势。8/11/2024102黄益庄_变电站综合自动化系统6.3网络通信网络通信6.3.2以太网（以太网（Ethernet）6.3.2.2介质访问控制协议介质访问控制协议多播地址和广播地址多播地址和广播地址CSMA/CD协议协议冲突冲突如如果果不不止止一一个个站站点点同同时时在在以以太太网网信信道道上上传传输输数数据据，信信号号就就会会发发生生冲冲突突。但但冲冲突突会会很很快快地地被被解解决决。例例如如，在在一一个个典典型型的的10

96、Mbps以以太太网网上上，CSMA/CD协协议议的的设设计计保保证了大部分冲突都可在微秒即百万分之一秒内被解决。证了大部分冲突都可在微秒即百万分之一秒内被解决。由由于于这这种种技技术术特特点点，当当带带宽宽占占用用率率低低于于37%时时，可可以基本避免冲撞，充分满足实时要求。以基本避免冲撞，充分满足实时要求。8/11/2024103黄益庄_变电站综合自动化系统第第7章章变电站与调度中心的通信标准变电站与调度中心的通信标准(1)7.1现有的国际标准现有的国际标准7.1.1IEC60870-5系列国际标准系列国际标准IEC60870-5系系列列国国际际标标准准,是是为为变变电电站站和和调调度度中中

97、心心之间之间传输远动信息的传输规约。传输远动信息的传输规约。7.1.2调度中心之间的计算机网络通信标准调度中心之间的计算机网络通信标准IEC60870-6TASE.2,它它适适用用于于调调度度中中心心之之间间的的计计算算机网络通信。机网络通信。IECTC57文件指出，这些标准有效期至文件指出，这些标准有效期至2009年。年。8/11/2024104黄益庄_变电站综合自动化系统第第7章章变电站与调度中心的通信标准变电站与调度中心的通信标准(2)IEC60870-5系列国际标准系列国际标准序号序号IEC配套标配套标准准我国对应电我国对应电力行业标准力行业标准名称和作用名称和作用应用场合应用场合1I

98、EC60870-5-101DL/T634-1997基本远动任务配套基本远动任务配套标准标准变电站和调度中变电站和调度中心间心间2IEC60870-5-102DL/T719-2000电能累计量传输配电能累计量传输配套标准套标准变电站和调度中变电站和调度中心间心间3IEC60870-5-103DL/T667-1997变电站继电保护信变电站继电保护信息接口配套标准息接口配套标准变电站内变电站内4IEC60870-5-104通过网络传输通过网络传输变电站和调度中变电站和调度中心心5IEC60870-6-TASE.1调度中心之间计调度中心之间计算机网络通信算机网络通信6IEC60870-6-TASE.2

99、调度中心之间计调度中心之间计算机网络通信算机网络通信8/11/2024105黄益庄_变电站综合自动化系统第第7章章变电站与调度中心的通信标准变电站与调度中心的通信标准(3)7.2当当前前IECTC57已已有有标标准准协协议议存存在在的的问问题题IECTC57为为电电力力系系统统通通信信已已制制定定许许多多协协议议,常常用用的的有有以下几类：以下几类：(1)用于变电站内继电保护信息传输标准：用于变电站内继电保护信息传输标准：IEC60870-5-103(2)用用于于变变电电站站到到调调度度中中心心间间的的远远距距离离通通信信协协议议有有:IEC60870-5-101和和IEC60870-5-10

100、2(3)变电站和调度中心通过网络传输标准：变电站和调度中心通过网络传输标准：IEC60870-5-104（4）调调度度中中心心通通过过网网络络传传输输的的协协议议有有：IEC 60870-6TASE.1和和IEC60870-6TASE.2以上协议不能兼容或不能完全兼容以上协议不能兼容或不能完全兼容。8/11/2024106黄益庄_变电站综合自动化系统7.3建立远动的无缝通信体系结构是建立远动的无缝通信体系结构是今后的发展方向（今后的发展方向（1）1999年年10月月在在日日本本京京都都召召开开的的IEC64届届年年会会TC57会会议议上上，德德国国专专家家W.Marz先先生生提提出出了了将将来

101、来通通信信体体系系结结构构的的建建议议，建建立立远远动动的的无无缝缝通通信系统体系结构。信系统体系结构。德德国国专专家家关关于于建建立立远远动动的的无无缝缝通通信信系系统统体体系系结结构构的的建建议议被被会会议议接接受受。很很多多国国家家委委员员会会就就该建议进行投票，支持该建议。该建议进行投票，支持该建议。8/11/2024107黄益庄_变电站综合自动化系统7.3建立远动的无缝通信体系结构是建立远动的无缝通信体系结构是今后的发展方向（今后的发展方向（2）2000年年6月月6日日在在德德国国召召开开SPAG（StrategicpolicyAdvisoryGroup）会会议议。讨讨论论了了制制定

102、定唯唯一的通信协议和统一对象建模的必要性。一的通信协议和统一对象建模的必要性。会会 议议 提提 出出 了了 无无 缝缝 远远 动动 通通 信信 体体 系系 结结 构构（ SeamlessTelecontrolCommunicationArchitecture,SCA）的的概概念念，并并赞赞成成制制定定统统一一的的传传输输通通信信协协议议。从从变变电电站站的的过过程程层层至至调调度度中中心心之之间间采采用用统统一一的的通通信信协协议议，克克服服目目前前诸诸多多协协议议之之间间无无法法完完全全兼兼容容，必必须须经经过过协协议议转转换换才才能能互相连接起来起来的弊病。互相连接起来起来的弊病。8/11

103、/2024108黄益庄_变电站综合自动化系统7.3建立远动的无缝通信体系结构是建立远动的无缝通信体系结构是今后的发展方向（今后的发展方向（3）可能的技术途径：可能的技术途径：会会议议决决定定无无缝缝远远动动通通信信体体系系结结构构以以IEC61850变电站通信网络和系统为基础。变电站通信网络和系统为基础。8/11/2024109黄益庄_变电站综合自动化系统7.4远动无缝传输协议远动无缝传输协议IEC61850 7.4.1主要特征：主要特征：2001年年6月月1日日在在挪挪威威召召开开SPAG会会议议，正正式式确确定定标标准准的的名名称称为为：变变电电站站控控制制中中心心通通过过IEC61850

104、通通信信。并并制制定定出出电电力力系系统统的的无缝远动通信体系结构的统一传输协议无缝远动通信体系结构的统一传输协议IEC61850。未来电力系统的无缝远动通信体系结构如未来电力系统的无缝远动通信体系结构如图图6-2。从图从图6-2可看出：可看出：IEC60870-6TASE.2用于控制中心之间通过网络进行通信。用于控制中心之间通过网络进行通信。变电站内的网络采用变电站内的网络采用IEC61850。控控制制中中心心和和变变电电站站之之间间采采用用IEC61850进进行行通通信信。这这样样从从控控制中心到变电站的过程层可以采用统一的通信协议。制中心到变电站的过程层可以采用统一的通信协议。变变电电站

105、站和和控控制制中中心心的的配配置置、事事故故追追忆忆、特特殊殊应应用用计计算算机机之之间间，采用采用IEC61850。8/11/2024110黄益庄_变电站综合自动化系统8/11/2024111黄益庄_变电站综合自动化系统7.4.2IEC61850变电站通信网络和系统的特点变电站通信网络和系统的特点应应用用层层传传输输协协议议是是面面向向对对象象自自我我描描述述的的，数数据据对对象象是是分分层层的的，定定义义了了收收集集这这些些信信息息的的方方法法，数数据据对对象象，逻逻辑辑结结点点和和逻逻辑辑设设备备的的代代号号，并并规规定定了了名名字的造句法，使任何对象的标识成为唯一的。字的造句法，使任何

106、对象的标识成为唯一的。IEC61850可可根根据据电电力力系系统统的的特特点点来来归归纳纳所所需需的的服服务务类，定义抽象通信服务接口且与所采用的网络无关。类，定义抽象通信服务接口且与所采用的网络无关。根根据据数数据据对对象象分分层层和和数数据据传传输输有有优优先先级级的的特特点点定定义了一套收集和传输数据的服务。义了一套收集和传输数据的服务。涵涵盖盖了了IEC 60870-5-101和和IEC 60870-5-103的的数数据据对象。对象。8/11/2024112黄益庄_变电站综合自动化系统7.4积极开展积极开展IEC61850通信标准的研究通信标准的研究建建立立无无缝缝的的通通信信体体系系

107、，不不是是一一朝朝一一夕夕可可以以完完成成的的，在在工工程程上上实实现现无无缝缝通通信体系更需要经过多年的努力才有可能。信体系更需要经过多年的努力才有可能。 国外针对国外针对 标准的应用和研究开始较早标准的应用和研究开始较早, ,相应的示范工程在制定相应的示范工程在制定IEC IEC 6185061850的过程中就开始实施：美国、德国、荷兰等国都有示范工程的过程中就开始实施：美国、德国、荷兰等国都有示范工程, ,用以验用以验证证IEC 61850IEC 61850变电站自动化标准变电站自动化标准, , 通过实践来促进标准的进一步完善。在德通过实践来促进标准的进一步完善。在德国有一个示范工程国有

108、一个示范工程, ,参加这个工程的有参加这个工程的有SIEMENSSIEMENS、ABBABB、ALSTOMALSTOM等公司等公司, ,示范示范工程的总结已在工程的总结已在20002000年年CIGRECIGRE会议上发表，国外大公司对会议上发表，国外大公司对IEC 61850IEC 61850的研究的研究, ,在理论上已经成熟在理论上已经成熟, ,并已初步推出支持并已初步推出支持IEC61850IEC61850的产品。事实上尽管的产品。事实上尽管IEC IEC 6185061850要到要到20042004年才陆续出版完整年才陆续出版完整, ,但但SIEMENSSIEMENS、ABBABB等公

109、司已经推出了等公司已经推出了IEC IEC 6185061850的变电站自动化系统的产品。的变电站自动化系统的产品。 相对于国外情况相对于国外情况, ,中国电力企业联合会于中国电力企业联合会于19991999年年1111月份成立专门工作组月份成立专门工作组, ,组织了国内大的制造商和研究机构对该标准进行研究和消化组织了国内大的制造商和研究机构对该标准进行研究和消化, ,已经全部翻译已经全部翻译完成并列入完成并列入20032003年电力行业修订计划中年电力行业修订计划中,2004,2004年将陆续转化为我国电力行业年将陆续转化为我国电力行业标准标准, ,这为该协议在我国大范围的推广应用创造了良好的环境和条件。因此这为该协议在我国大范围的推广应用创造了良好的环境和条件。因此各大电力公司、研究单位和制造厂家都应积极调整产品研究方向，力图和各大电力公司、研究单位和制造厂家都应积极调整产品研究方向，力图和新的国际标准接轨，以适应未来的发展方向。新的国际标准接轨，以适应未来的发展方向。 8/11/2024113黄益庄_变电站综合自动化系统谢谢！8/11/2024114黄益庄_变电站综合自动化系统