变电站综合自动化技术探讨专题

变电站综合自动化技术探讨专题（精选8篇）

变电站综合自动化技术探讨专题 第1篇

第一章

1、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，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

2、传统变电站的缺点：

（1）安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。（2）供电质量缺乏科学的保证。（3）占地面积大，增加了征地投资。

（4）不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。

（5）维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。

3、变电站自动化技术的发展过程。[P5内详] 第二章

4、二次设备的组成部分：继电保护、自动装置、测量仪表、操作控制屏和中央信号屏以及远动装置。

5、变电站综合自动化的优越性：

（1）变电站综合自动化系统利用当代计算机的技术和通信技术，提供了先进技术的设备，改变了传统的二次设备模式，信息共享，简化了系统，减少了连接电缆，减少占地面积，降低造价，改变了变电站的面貌。（2）提高了自动化水平，减轻了值班员的操作量，减少了维修工作量。（3）随着电网复杂程度的增加，各级调度中心要求各变电站能提供更多的信息，以便及时掌握电网及变电站的运行情况。（4）提高变电站的可控性，要求更多地采用远方集中控制、操作、反事故措施等。（5）采用无人值班管理模式，提高劳动生产率，减少人为误报操作的可能。（6）全面提高运行的可靠性和经济性。

6、变电站的数据包括：模拟量、开关量和电能量。

7、直流采样：即将交流电压、电流等信号经变送器转换为适合于A/D转换器输入电平的直流信号。交流采样：指输入给A/D转换器的是与变电站的电压、电流成比例关系的交流电压信号。

8、并联、串联有源电力滤波器的不同点及示意图。[P17内详]

9、电力系统的电压、无功综合控制的方式：集中控制、分散控制和关联分散控制。[P27内详]

10、电力系统频率偏移的原因：电力系统的频率与发电机的转速有着严格的对应关系，而发电机的转速是由作用在机组转轴上的转矩决定的，原动机输入的功率如果在扣除了励磁损耗和各种机械损耗后能与发电机输出的电磁功率保持平衡，则发电机的转速将保持不变，电力系统所有发电机输出的有功功率的总和，在任何时刻都将等于此系统包括各种用电设备所需的有功功率和网络的有功损耗的总和。但由于有功负荷经常变化，其任何变动都将立刻引起发电机输出电磁功率的变化，而原动机输入功率由于调节系统的滞后，不能立即随负荷波动而作相应的变化，此时发电机转轴上的转矩平衡被打破，发电机的转速将发生变化，系统的频率随之发生偏移。

11、电力系统频率降低的危害：

（1）系统的频率下降，使发电厂的厂用机械出力大为下降，结果必然影响发电设备的正常工作，使发电机的有功出力减少，导致系统频率的进一步降低。

（2）系统频率降低，励磁机的转速也相应降低，当励磁电流一定时，励磁机发出的无功功率就会减少。（3）系统频率长期处于49.5Hz或49Hz以下时，会降低各用户的生产率。

12、明备用和暗备用的原理和图。[P33内详] 系统正常运行时，备用电源不工作的称明备用。系统正常运行时，备用电源也投入运行的，称为暗备用。

备用电源自投（BZT）的作用：备用电源自投装置是因为电力系统故障或其他原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源或备用设备或其他正常工作的电源自动投入工作，使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置。

13、变电站综合自动化系统的特点：（1）功能综合化

（2）分级分布式、微机化的系统结构（3）测量显示数字化（4）操作监视屏幕化（5）运行管理智能化 第三章

14、光电传感器的优越性：

（1）优良的绝缘性能，造价低、体积小、质量轻。（2）不含铁心，消除了磁饱和、铁磁谐振等问题。（3）动态范围大，测量精度高。（4）频率范围宽。（5）抗干扰能力强。第四章

15、输入/输出的传送方式：并行和串行传送方式。

16、CPU对输入/输出的控制方式：同步传送方式、查询传送方式、中断控制输入/输出方式和直接存储器访问方式（DMA）[P50内详]

17、DMA控制器必须具备的功能：

（1）能接受外设的请求，向CPU发出总线请求信号HOLD；

（2）当CPU发出总线请求认可信号HLDA后，接管对地址线、数据线和控制线的控制，进入DMA方式；（3）发出地址信息，能对存储器寻址及能修改地址指针；（4）能向存储器和外设发出读或写等控制信号；

（5）能控制传送的字节数及判断DMA传送是否结束；

（6）在DMA传送结束以后，能发出DMA结束信号，释放总线使CPU恢复正常工作状态。

18、光电耦合器工作原理及原理图。[P62内详] 第五章

19、D/A转换器的工作原理、关系式、权电阻输入网络。[P67内详] 20、绝对精度和相对精度。[P74内详] 第六章

21、交流采样法：是直接对经过装置内部小TA，小TV转换后形成的交流电压信号进行采样，保持和A/D转换，然后在软件中通过各种算法计算出所需电量。第七章

22、小波分析在变电站综合自动化中的应用前景。[P103内详] 第八章

23、变电站内的信息传输：

（1）设备层与间隔层（单元层）间信息交换（2）单元层内部的信息交换（3）单元层之间的通信

（4）单元层和变电站层的通信（5）变电站层的内部通信

24、变电站通信网络的要求：快速的实时响应能力，很高的可靠性，优良的电磁兼容性能，分层式结构。

25、数据通信的传输的方式：并行数据通信和串行数据传输。

26、数据通信系统的工作方式：单工通信，半双工通信和全双工通信。原理及图示[P119内详]

27、网络的拓扑结构：点对点结构、星型结构、总线结构和环形结构。

28、移频键控原理。[P131内详]

29、差错检测技术：就是采用有效编码方法对咬传输信息进行编码，并按约定的规则附上若干码元（称监督码），作为信息编码的一部分，传输到接收端，接收端则按约定的规则对所收到的码进行检验。30、几种常用的监督码构成方法：奇偶校验、纵向冗余校验和循环冗余校验CRC。第九章

31、电磁兼容意义：电气或电子设备或系统能够在规定的电磁环境下不因电磁干扰而降低工作性能，它们本身发射电磁量不影响其他的设备或系统正常工作，从而达到互不干扰，在共同的电磁环境下一起执行各自功能的共存状态。

32、电磁干扰的三要素：干扰源、传播途径和电磁敏感设备。

33、解决电磁干扰问题的方法：

（1）抑制干扰源产生的电磁干扰（滤波、屏蔽和接地）；（2）切断干扰的传播途径；

（3）提高敏感设备抗电磁干扰的能力（降低对干扰的敏感度）。

34、干扰分类：

（1）差模干扰：是串联于信号源回路中的干扰，主要由长线路传输的互感耦合所致。（2）共模干扰：是由网络对地电位变化所引起的干扰，即对地干扰。

35、抑制干扰源影响的屏蔽措施：

（1）一次设备与自动化系统输入、输出的连接采用带有金属外皮的控制电缆，电缆的屏蔽层两端接地。（2）测量和微机保护或自控装置采用的各类中间互感器的一、二次绕组之间加设屏蔽层。（3）机箱或机柜的输入端子对地接一耐高压的小电容，可抑制外部高频干扰。（4）系统的机柜和机箱采用铁质材料。

变电站综合自动化技术探讨专题 第2篇

① 变电站综合自动化系统是指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，实现对变电站主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护以及调度通信等综合性自动化功能。变电站综合自动化系统，即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，可以收集到所需要的各种数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断能力，监视和控制变电站的各种设备。

② 功能综合化、结构微机化、通信网络化、操作监视屏幕化、测量显示数字化、运行管理智能化。

2、常规变电站自动化系统存在着哪些缺点？ ① 安全性、可靠性不高 ② 电能质量可控性低

③ 数据实时性差，信息少、无法共享

④ 设备体积大、控制电缆连接复杂、占地面积多，经济性差 ⑤ 安装调试工作量大，维护不便

3、变电站综合自动化系统具有哪些优越性？ ① 功能增强，提供参数信息多、实时性好 ② 结构优化、在线运行的可靠性高 ③ 改善供电质量、设备可控性好 ④ 大量减少电缆、缩小占地面积 ⑤ 检修维护方便，提升运行管理水平

4、变电站综合自动化系统应用的意义？

① 简化了变电站二次部分的硬件配置,连接电缆减少，降低了工程总造价 ② 减轻了安装施工和维护工作量 ③ 为实现变电站无人值班奠定基础

④ 提高劳动生产率，为电力企业减人增效和运行管理水平改进创造良好的条件

5、变电站综合自动化系统的结构形式有哪些？各有何特点？

① 集中式。特点：设备少、造价低；可靠性不高；软件复杂，调试维护麻烦；组态不灵活。

② 分布式。特点：可靠性提高；主控机负担减小；通信能力增强；组态不灵活。包括分层分布式{按变电站自动化系统二次设备分布，将变电站的信息采集和控制分为站控层（由带数据库的计算机，操作员，工作站及远方接口组成）、间隔层（由间隔内的控制，保护或Ｉ／Ｏ单元组成）和过程层（由智能传感器和执行元器件组成）三个级别}。特点：面向间隔对象；组态配置灵活；可靠性高；设备接线简化；检修调试便捷。

③ 分散与集中相结合和分布分散式结构形式。特点：减少二次接线；有利于实现无人值班；施工、安装和调试工作简化；组态灵活、可靠性高、抗干扰能力强。

6、什么是分层分布式变电站综合自动化系统？它是怎么构成的，各部分的作用如何？

分层分布式变电站综合自动化系统，是按功能划分的分布式多CPU系统，分层式结构，按变电站自动化系统二次设备分布，将变电站的信息采集和控制分为站控层、间隔层和过程层三个级别。

① 站控层：由带数据库的计算机，操作员，工作站及远方接口组成。作用：当地监控；保护信息管理；远方通信装置。

② 间隔层：由间隔内的控制，保护或Ｉ／Ｏ单元组成。作用：继保、监控设备。③ 过程层：由智能传感器和执行元器件组成。作用：负责信息交换、通信功能。

7、模拟量信息主要包括：

① 联络线的有功功率、无功功率和有功电能 ② 线路及旁路的有功功率、无功功率和电流 ③ 不同电压等级母线各段的线电压及相电压

④ 三绕组变压器三侧或高压、中压侧的有功功率、无功功率及电流，两绕组变压器两侧或高压侧的有功功率、无功功率及电流 ⑤ 直流母线的电压 ⑥ 所用变低压侧电压

⑦ 母联电流、分段电流、分支断路器电流 ⑧ 出线的有功功率或电流 ⑨ 并联补偿装置电流 ⑩ 变压器上层油温等

8、香农采样定理：为了对连续信号f(t)进行不失真的采样，采样频率ωs应不低于f(t)所包含最高频率ωmax的两倍。

9、开关量主要信息包括：

① 变电站事故总信号

② 线路、母联、旁路和分段断路器位置信号 ③ 变压器中性点接地隔离开关位置信号 ④ 线路及旁联重合闸动作信号 ⑤ 变压器的断路器位置信号 ⑥ 线路及旁联保护动作信号 ⑦ 枢纽母线保护动作信号 ⑧ 重要隔离开关位置信号 ⑨ 断路器失灵保护动作信号 ⑩ 有关过压、过负荷越限信号 ⑪ 有载调压变压器分接头位置信号；变压器保护动作总信号 ⑫ 断路器事故跳闸总信号 ⑬ 直流系统接地信号 ⑭ 控制方式由遥控转为当地控制信号 ⑮ 断路器闭锁信号等

10、监控系统的基本功能：

① 实时数据采集和处理：模拟量的采集；状态量的采集；电能量的采集；数字量的采集

② 运行监视与报警功能 ③ 操作控制功能

④ 数据处理与记录功能

⑤ 事故顺序记录及事故追忆功能 ⑥ 故障录波与测距功能

⑦ 人机联系功能（CRT显示器、鼠标、键盘）：CRT屏幕显示的内容；输入数据 ⑧ 制表打印功能

⑨ 运行的技术管理功能 ⑩ 谐波的分析及监控功能

11、监控系统的基本结构：监控系统是由监控机、网络管理单元、测控单元、远动接口、打印机等部分组成；根据完成的功能不同，变电站监控系统可分为信息收集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理子系统和人机联系子系统。

12、监控系统的基本要求及特点：

一、基本要求：①实时性{含义：（1）系统对外界激励及时作出响应的能力。（2）系统在所要求的时间内完成规定任务的能力。不同的应用系统对实时性有不同的要求}；②可靠性：指无故障运行的能力；③可维护性：指维护工作时的方便快捷程度；④信息采集和输出技术先进；⑤人机交流方便；⑥通信可靠：通讯指在监控系统中，计算机与计算机之间对同类和不同类总线之间及计算机网络之间的信息传输；⑦信息处理和控制算法先进。

二、变电站监控系统的特点：①采集和处理；②监视；③控制。

13、监控系统的附属部分？

① 保护管理机系统：主要功能是采集就对保护装置、故障滤波器、安全自动装置等厂站内智能装置的实时/非实时的运行、配置和故障信息，对这些装置进行运行状态监视；用于远方及站内查看保护信息、定值、连接片状态，进行定值区切换和连接片切换操作，完成分散或故障滤波数据的接收、远传、分析及波形显示。

② 操作票专家系统：电气操作票：指在给定操作任务的情况下，一些电气设备由当前运行状态切换到目的状态时，遵守操作规程或章程而形成的一系列操作命令或指令的有序集合；操作票专家系统：采用人工智能技术，根据电网运行状态、调度操作规程和专家经验自动生成正确的操作票；主要开票的方式有：图形开票、利用专家库开票、调用典型操作票、手工开票、调用历史操作票。

③ 防误操作：“五防” 防止误分、合断路器；防止带负荷拉、合隔离开关；防止误入带电间隔；防止带电挂接地线（接地开关）；防止带接地线（接地开关）合隔离开关（隔离开关）。（国内常用的误防系统大体可分为机械型、电气型和微机型。）④ GPS实时时钟：现代电网继电保护系统、AGC调频、负荷管理和控制、运行报表统计、事件顺序记录。为实现精确地控制，正确地分析事件的前因后果，时间的精确性和统一性十分重要；电网内的实时时钟的核心问题是要求统一，即要求各厂站与调度中心之间的实时时钟相一致。

14、变电站内自动控制的主要内容有：

① 电压无功控制 ② 负荷频率控制 ③ 备用电源自投控制 ④ 故障录波控制

15、中枢点电压调节的方式及其意义？

① 逆调压：负荷的变动较大（即最大、最小负荷的差别较大），在最大负荷时要提高中枢点的电压以抵偿线路上因最大负荷而增加的电压损失；在最小负荷时，因线路上电压损耗减小，可将中枢点电压降低一些，以防止负荷点电压过高。

② 恒调压：负荷的变动较小，线路上电压损耗也较小，只要把中枢点电压保持在较线路额定电压高（2—5）%的数值，不必随负荷变化来调整中枢点电压。③ 顺调压：负荷变动甚小，线路电压损耗小。在最大负荷时，允许中枢点电压低一些，但不得低于额定电压的102.5%；在最负荷时，允许中枢点电压高一些，但不得高于线路额定电压的107.5%。

16、电力系统的电压无功综合控制方式：

① 集中控制：调度中心对各个变电站的主变分接头位置和无功补偿设备进行统一的控制；集中优化控制，难度大。

② 分散控制：在变电站或发电厂中，自动调节，以控制地区的电压和无功功率在规定③

17、① ②

18、① ②

19、的范围内；局部优化，无法全局优化。

关联分散控制：电力系统正常运行时，分散控制，控制范围和定值是从整个系统的安全，稳定和经济运行出发，事先由电压、无功优化程序计算好的；系统负荷变化较大或紧急情况或运行方式发生大的变动时，可由调度中心直接操作控制，或由调度中心修改下属变电站应维持的母线电压和无功功率的定值。电力系统低频低压减载控制方式： 切除固定线路： 根据功率切除线路。

变电站备用电源自投控制：

明备用——系统正常时，备用电源不工作 暗备用——系统正常时备用电源也投入运行 电压无功综合控制策略：

20、变电站备用电源自投控制：备用电源自投装置是当工作电源因故障被断开后，能迅速自动地将备用电源或备用设备投入工作，使用户不至于停电的一种自动控制装置。备用电源自动投入是变电站综合自动化系统的基本功能之一。

21、变电站备用电源自投控制的优点：

① 提高供电可靠性，节省建设投资； ② 简化继电保护；

③ 限制短路电流、提高母线残余电压。

22、故障录波装置：当电力系统发生故障或震荡时能自动记录电力系统中有关电气参数变化过程以便分析和研究的一种装置。分类：机电式、光电式、固态数据存储器。

23、分析录波图的方法：

① 大致判断系统发生了什么故障，故障持续时间；

② 以某一相电压或电流的过零点为相位基础，查看故障前电流电压相位关系是否正确，是否为正相序？负荷角为多少度？

③ 以故障相电流电压相位关系是否正确确定故障态电流电压相位关系； ④ 绘制向量图，进行分析。

24、提高变电站综合自动化系统可靠性的措施：

① 减少故障和错误出现的几率； ② 利用微机系统的自动检测技术； ③ 采用容错设计。

25、电磁兼容的意义：电气或电子设备或系统能够在规定的电磁环境下不因电磁干扰而降低工作性能，它们本身所发射的电磁能量不影响其他设备或系统的正常工作，从而达到互不干扰，在共同的电磁环境下一起执行各自功能的共存状态。

26、电磁干扰的三要素和解决方法：

① 电磁干扰的三要素：干扰源、传播途径和电磁敏感设备。② 解决办法：抑制干扰源产生的电磁干扰（滤波、屏蔽和接地）；切断干扰的传播途径；提高敏感设备抗电磁干扰的能力（降低对干扰源的敏感度）。

27、电磁干扰的耦合途径：

① 电容性耦合（又称静电耦合或电场耦合）

分布电容，电荷影响

② 电感性耦合（又称电磁耦合或磁场耦合）

电感，磁链影响 ③ 共阻抗耦合

共用一个主回路或共用一根接地电流返回路径 ④ 辐射耦合

高频电流经过导体时发射电磁波

28、电磁防干扰措施：

① 消除或抑制干扰源； ② 切断电磁耦合途径；

③ 降低装置本身对电磁干扰的敏感度

29、变电站综合自动化系统的调试的目的：检验自动化装置的功能、特性是否达到设计和有关规定的要求；以及与变电站二次回路的连接是否正确、是否达到有关规定或设计要求。30、一般性检查的内容：

① 箱体内容的检查； ② 插件外观的检查； ③ 端子排及背板检查； ④ 压板操作开关等检查。

31、变电站综合自动化系统的调试的内容：

① 间隔层测控单元的检查测试；

② 当地监控系统的软硬件配置和参数组态； ③ 主要功能的检查试验。

自动化装置一般是由间隔层的控制单元，具有当地监控功能的站控级计算机系统，以及他们之间的通信网络组成。

32、变电站综合自动化系统调试前工作：

① 调试工作需要在同一组织协调下，有计划有步骤地进行，拟定调试方案，准备好各种记录表格；

② 调试人员认真负责，如实、准确、详细记录调试结果。

33、巡视内容：巡检周期一般为24h一次。

① 设备和各种信号灯的工况；

② 检查异常状况，及时报告异常信息； ③ 对设备进行采样值检查和时钟校对； ④ 检查通信系统是否正常工作；

⑤ 检查设备电源指示灯及工作电源是否正常； ⑥ 检查设备的连接片切除手柄是否在正常位置； ⑦ 对UPS进行自动切换检查。

34、运行维护基础工作：

① 检修管理制度； ② 备品备件管理制度；

③ 技术管理制度和技术资料管理制度； ④ 安全培训制度：事故分析、缺陷处理； ⑤ 技术培训制度；

⑥ 合理化建议与技术革新管理制度。

35、变电站日常运行相关规定：

① 定期检查三遥功能；

② 保证工作衔接方之间信息的正确和完整性； ③ 变电站一次设备变更，需经过批准的书面通知；

④ 监控设备及其二次回路上的工作和操作需上级调度批准； ⑤ 对测量仪器仪表按规定坚定；

变电站综合自动化技术探讨 第3篇

要想实现配网调度和电力系统自动化必须先实现变电站综合自动化, 因为变电站自动化程度的高低是决定整个配网调度自动化水平的一个重要因素, 也是反映电力系统自动化水平的一个关键指标。变电站综合自动化系统主要依靠计算机技术将变电站的一次设备和二次设备通过相关功能的组合, 形成网络化、标准化和模块化的计算机控制及监控系统。综合利用计算机技术和通信技术, 实现变电站二次设备功能的优化设计和重新组合, 才能够促进变电站综合自动化水平的提高, 进而推动整个电网的智能化发展。

1 变电站综合自动化技术的作用

在变电站综合自动化系统中, 多数子系统都是由微机构成的, 都具有一定的故障诊断功能, 这就使得变电站一、二次设备的可靠性得到了极大的提高。此外, 变电站综合自动化系统的电压和无功自动控制功能可以保障变电设备的安全, 延长各种电气设备的使用寿命。变电站应用综合自动化技术后, 相关数据的记录、测量、监控等都由计算机自动完成, 减少了人为干涉, 这就使得数据的准确性得到了极大的提高, 进而提升了整个电网运行的管理水平, 降低了电网的电能损耗, 节约了电能。

2 变电站综合自动化系统的体系结构

变电站综合自动化系统和一般的变电站系统有着很大的区别, 这既体现在系统的结构模式上, 也体现在系统的功能方面。显而易见, 这两种系统的自动化程度有着显著的差距。变电站综合自动化系统主要可分为集中分布式、集中式和分散分布式3种不同的结构模式。

2.1 集中分布式结构模式

集中分布式结构模式中, 综合自动化的各项功能均由不同的计算机完成。该模式采用多个CPU, 这些CPU同时对多发性事件进行处理, 不仅缩短了处理时间, 也解决了单个CPU处理事件效率低的问题。每个功能模块都和其他功能模块通过网络技术或者串行方式实现数据的传递及通信, 并且在数据传输的过程中, 系统会自动选择优秀网络进行数据的传递, 解决了以往传输数据难的问题。此外, 这种结构模式有利于系统的扩展及维护, 如果系统中出现局部故障, 将不会影响到其他功能的实现, 这样在进行系统维护和维修时就很方便。此外, 这种结构模式还能够扩展成系统组态结构, 可以更好地应用于中、低压变电站自动化系统中。

2.2 集中式结构模式

在集中式结构模式中, 变电站模拟量和相关数据的计算及处理都由一个CPU来完成, 这使得每台计算机所分配的任务会多一些。例如, 一台微机既要进行数据采集、数据处理, 还要完成人机联系等多种任务, 这种结构模式一般很少使用在高压变电站自动化系统中。

2.3 分散分布式结构模式

分散分布式结构模式的特点:变电站综合自动化系统划分为变电站层和间隔层2个层次, 或者划分为变电站层、间隔层和通信层3个层次。这种结构中的测控单元可以直接安装在断路器间隔附近, 各个控制单元之间通过特殊的通信电缆连接, 这样就极大地减少了电缆传送信息所受到的电磁干扰, 确保了信号的传输质量和可靠性。这种结构便于维护和扩展, 局部故障之间不会互相影响, 并且很多现场工作都可以在设备厂家生产时完成, 是目前变电站综合自动化系统的主要结构模式。

3 变电站综合自动化技术发展现状

随着科学技术的快速发展, 我国城乡电网也在不断地进行改造和建设, 变电站综合自动化技术已经在电网建设中得到了广泛的应用, 尤其是其在220kV以上高压变电站中的应用, 极大地促进了电网现代化建设的步伐。目前, 变电站综合自动化技术已经集计算机技术、自动控制技术、网络通信技术和微电子技术的优势于一体, 并且在电网实际运行中得到了进一步的完善。随着计算机语言技术和数据库技术的不断进步, 变电站综合自动化技术将逐步向智能化方向发展。

3.1 在网络通信结构方面

现阶段, 变电站综合自动化系统主要是以CAN和LonWorks现场总线型的计算机网络结构作为通信方式。虽然串行通信接口比较标准和规范, 但是通信距离比较短, 一般只有十几米, 不能够满足技术要求, 并且在主要接点工作特别忙的时候, 系统的稳定性及可靠性都会受到一定的影响。而现场总线型的通信方式能够有效地避免2个接点间的通信必须要通过中心接点的问题, 并可实现广播信道的多点共享, 从而极大地节约了设备成本, 达到了合理利用资源的目的。

3.2 在单元功能和系统性能方面

随着变电站自动化规模的逐步扩大和综合自动化技术的推广应用, 很多变电站已经实现了无人值班和微机自动控制电网运行。在变电站综合自动化系统中主要采用了双网络以很好地实现每个单元的功能。其中, 监控现场单元的功能是通过遥测和计算来实现的。而每个单元的功能均采用自动化技术来实现, 就确保了整个变电站自动化系统的性能。

4 变电站综合自动化技术展望

4.1 数据采集和处理同步

以往在进行数据采集的时候需要用到 (下转第97页) 专业的设备, 然后再使用其他专业设备对数据进行分析和处理, 未来数据采集和处理将实现同步。例如, 在检测主变油位机气体压力的时候, 只需通过一次设备的传感器就能够同时完成数据采集和处理的任务。在实现数据采集及处理一体化技术时, 需要采用高新技术制作智能控制开关, 通过智能开关实现对不同数据的采集和处理, 如此将会为数据采集和处理创造一个全新的体系。

4.2 人机操作界面规范化

以往的变电站人机操作界面都是根据各个变电站的实际情况设置的, 这样很不方便设备的统一维修和维护, 一旦某个变电站设备出现问题, 还需要采用特殊的方法进行特殊处理, 从而延长了维修时间, 增大了维修难度。因此, 人机操作界面必将实现统一化, 按照相关规定统一设置人机操作界面, 既方便设备的维修维护, 又能缩短设备维修时间, 降低维修成本。

4.3 监控保护智能化

为了更好地满足电网智能化发展的需要, 变电站综合自动化技术将逐步向更先进的方向发展。虽然有很多监控一体化技术已经在中、低压变电站得到应用, 但是目前尚缺适用于高压变电站的技术。随着科学技术的发展, 在线维护技术也得到了发展, 这使监控一体化技术的普及应用成为现代电网智能化发展的必然趋势。新的监控一体化技术在功能上是按照单元进行集中的, 这样在进行数据采集和对设备状态进行监控时就非常稳定, 同时也能有效提高变电站综合自动化系统的性能。

5 结语

经济的快速发展, 使得各行各业对电能的需求量迅速增加, 传统的变电站已经很难满足现代化智能电网发展的要求, 这使对变电站综合自动化技术的研究成为一种必然。搞好变电站综合自动化系统, 对于促进我国电网智能化发展、强化电能在中国能源结构中的地位都具有深远意义。

摘要：主要分析了变电站综合自动化技术的作用及综合自动化系统的体系结构, 并结合现今变电站综合自动化技术现状初步探讨了其今后的发展状况。

关键词：变电站,综合自动化技术,作用,体系结构,现状,展望

参考文献

[1]高中伟, 李海江.变电站综合自动化的发展现状和趋势探讨[J].科技致富向导, 2011 (11)

[2]张春雨.变电站综合自动化概况及探讨[J].水电站设计, 2010 (2)

浅析变电站综合自动化技术 第4篇

【关键词】变电站；综合自动化；数字化

电力网络随着社会持续发展取得了进一步的扩大，电力系统在稳定性上也面临了全新的挑战，变电站作为电力系统的重要组成部分之一，其运行情况将会对电力系统的各方面产生一定的影响，例如稳定性、经济性，通过此可反映出进一步完善变电站管理模式的重要性。其中，变电站中的综合自动化技术与变电站运行情况在稳定性、经济性以及可靠性上具有密切的关系，就此本文对变电站中的综合自动化技术展开了相关的研究。

1.变电站综合自动化技术发展情况分析

变电站综合自动化技术的发展可通过3个阶段来归纳，分别为自动装置、智能自动装置以及综合自动化。首先，在自动装置这一阶段，装置在运行上处于各自运行的状态，并且不具备智能效果，在故障检测上也尚未实现自动化。实际运行期间，装置若出现异常情况，不能及时进行报警，甚至影响到电网的安全运行；其次，在智能自动装置这一个阶段，微处理器已在实际的生活当中广泛应用，而变电站逐渐试行大型的微处理机。出于对数字式电路的考虑，装置在体积上有减小，更重要的是这一阶段装置在故障检测上已实现了自动化，这一点使得装置本身的可靠性有了明显的改善，在维修上所花费的时间也有明显缩短。在该阶段，自动装置虽具备了更多的优点，然而装置仍未能做到互相通信，分开运行的依旧不少，并且资源共享的目标在该阶段仍未实现；最后，在综合自动化这一个阶段，微机监控装置、微机保护、微机故障录波以及微机运动等已在电网系统中充分推广，从技术层面上看，每一个专业均是处于独立运行的状态，而硬件也有一定的重复情况，如此一来对系统的运行可靠性产生了极大的影响[1]。

2.变电站综合自动化技术的主要研究内容

以110kV以上的变电站来说，变电站必须要始终对电力系统在运行期间的经济性原则与安全性原则严格遵守。在计算机技术、信息技术的飞快进步下，为构建新型保护技术与控制技术提供了一定的帮助，并有效解决了不少过去变电站在运行上的问题。其次，从技术层面、管理层面上看，各项技术的不断进步对于不同专业之间的协调与配合具有一定的促进作用，有利于完善电网的自动化技术。同时，在此环境下，变电站在运行上的安全性、可靠性等也会受到一定的影响[2]。以新建变电站为例，变电站必定要实施综合自动化技术，如此一来则需要逐渐的消除当中的测量监视、控制等工作，其由最先需要一部分的工作人员值班发展到无人值班。而对于老变电站，其要实现无人值班，则必须要对测量监视、监控等相关技术进行改造。

以40kV以下的变电站来说，进一步提高与改善供电安全性、供电质量以及服务水平等都是变电站的关键。通过变电站中的综合自动化技术，对变电站二次设备进行改造，则需要消除控制屏、测量监视等，并且全面加强变电站中的监视水平与控制技术，从而实现无人值班的目标。

变电站要做到综合自动化，首先，变电站设备一旦出现异常情况，自动化系统需及时进行自动报警，并对相关出口采取关闭措施。其次，电网出现故障时，自动化系统可对故障情况及时判断，并作出适当的处理，以尽快消除或是隔离电网故障，将由于故障而引起的不良影响降低到最小。

3.变电站综合自动化技术的关键内容

3.1通信技术方面

现阶段，计算机的监控系统、间隔层装置等在通信方面均是采用TCP/IP协议这一种网络传输层协议，该协议为以IEC60870-5-103为基础的太网板，规约为NET103。

目前，变电站以及调度中间多是应用循环式与问答式的规约。其中，循环式规约的传输模式具有较强的独立性，个别数据在传输期间若是有差错，可通过下一个循环数据进行补救，但此种规约同时也具有3个缺点，分别为奇（偶）效检验错的能力不足，信道有效利用率低、传送数量大则时间长。另外，问答式规约对于通道的适应性较强，对于通道的占用率较高，且传送数据的速度十分快。同时，这一种规约也具有缺点。例如对通道具有较高的要求，并且响应事故的速度跟不上等，其中IEC60870-5-103规约、IEC60870-5-104规约等为目前较常应用的规约[3]。

3.2抗干扰技术方面

不少综合自动化系统均是以220V交流作为监控装置供电电源，在交流供电系统上，通过采取多项措施抵抗干扰。例如氧化锌压敏电阻、不间断电源UPS、电源滤波器、隔离变压器等。对于外部干扰，由于其产生于综合自动化系统的外部，所以在消除时可通过屏蔽与减少感应耦合来降低外部的干扰。

3.3采集数据、处理技术

变电站监控主站在数据采集上要求，在确保交流量不失真的前提下进行传递，并确保数据精确度。其中，监控主站所采集的相关数据有多个方面，其中包括有刀闸状态、断路器状态、母线电压低压侧的三相电流、继电保护（包括保护状态、保护信号等）等[4]。另外，在数据的处理上，包含了多项处理内容，例如分析计算变电站的运行参数等。

3.4人机联系、继电保护

保护装置属于自动化系统中的一个有机部分，在原则上，保护装置和自动化系统之间应处于相对独立的状态。通常需要确保电磁的兼容指标对于干扰具备较强的抵抗能力，通过独立控制电源与设置专有的熔断器进行保护，从而保护CT、测量CT之间的独立性。可在线对定值、参数等进行修改，并附上事故的采样报告、动作记录等。如此一来，变电站的工作人员便可借由屏幕掌握变电站运行的动态情况，并对信号复归、远方控制、当地控制、报警界限等进行实施设置，还可打印出相关的数据，对信息进行长期保存。

4.数字化变电站分析

数字化变电站主要是由智能化一次设备以及网络化二次设备构成，使变电站内部的智能电器设备之间可做到信息共享、互相操作，成为现代化变电站。

首先，在变电站的智能化一次设备方面，变电站一次设备中的受测信号回路、受控操作驱动回路等在设计上均是以微处理器以及光电技术作为依据，简化电式继电器，采用数字化的程控器与公共信号网络来取代过去的导线连接。由此可知，变电站中的常规继电器与继电器的逻辑回路在二次回路中被可编程序所取代，并且控制电缆、强点模拟信号等也被光纤、光电数字所取代。

其次，在变电站的网络化二次设备方面，以标准化微处理机、模块化微处理机为依据设计与处理变电站二次设备时，二次设备在连接方式上发生了改变，在改变后均是应用高速网络通信，通过对网络充分利用而转变传统的连接方式，切切实实做到了资源与数据的共享。

5.结束语

综上所述，变电站中的综合自动化长时间以来均属于国内电力行业上的一个热点，变电站中综合自动化这一项技术，通过优化组合变电站中一次设备的经过功能，对信息处理技术、计算机通信技术等多种先进技术加以利用，使得变电站中的配线路、输线路等多项主要设备在监视与控制上实现了自动化，并做到了微机保护。对于变电站而言，数字化变电站对其发展历程中具有十分重要的意义，其属于一项大型的系统工程，在数字化变电站实现自动化的这一个过程中，需要解决的关键技术有不少，所以应结合目前的实际情况，制定相应的实施方案，通过合理应用成熟技术，并对该领域的先进技术进行积极研究，最终促进综合自动化技术的良好发展。 [科]

【参考文献】

[1]史伟.初探变电站综合自动化系统的运行及维护[J].广东科技，2011（12）：118-119.

[2]刘晓春.浅谈变电站综合自动化系统[J].中国电力教育，2010（04）：254-255.

[3]庞军强.变电站综合自动化技术的发展动态[J].自动化应用，2010（04）：49-50.

变电站综合自动化技术探讨专题 第5篇

1、前言

近几年，综合自动化变电站在我国得到了飞速发展，大量微型计算机、计算机网络设备在综合自动化变电站计算机监控系统广泛应用。计算机监控系统承担着变电站内实时数据的采集处理、站内设备的监视控制及远动信息量的上传，是综合自动化变电站的神经和心脏。为了保证系统神经和心脏工作稳定，综合自动化变电站必需使用UPS不间断电源。UPS 电源可以解决电源断电、电压下陷、电源浪涌、减幅振荡、电源干扰、电源突波、电源波动、交换瞬变及谐波失真等由市电 电源质量差对设备造成的危害。为综合自动化变电站的安全稳定运行起到了保驾护航的作用。

2、UPS不间端电源的工作原理

UPS（uninterrupted power supply）电源包括两部分：主机和蓄电池，按工作方式可分为后备式和在线式两种。后备式 UPS电源在市电正常供电时，市电通过交流旁路通道直接向负载供电，此时主机上的逆变器不工作，只是在市电停电时，才由蓄电池供电，经逆变器驱

动负载。因此它对市电品质基本没有改变。

而在线式UPS电源却有所不同，在市电正常时，它首先将交流变成直流电，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电重新变成交流电源向负载供电；一旦市电中断，立即改为蓄电池逆变器对负载供电；因此,在线式UPS电源输出的是与市电网完全隔离的纯净的正弦波电源，大大改善了供电的品质，保证了负载安全、有效的工作。正是因为这些优点在线式UPS在综合自动变电站中得到了广泛应用。

3、UPS不间端电源的运行方式

DL/T5149-2001《220~500kV变电所计算机监控系统设计技术规程》中规定： 10.1.1 间隔层设备采用UPS电源。

10.1.2 在条件许可时,应优先采用双套主机冗余配置方式，蓄电池和旁路系统可供用，主机容量可根据具体工程情况采用2×50%或2×100%，双套主机应并机运行。

UPS不间端电源双机常见运行方式有：并联冗余运行、串联热备份运行、双机分列运行（双总线）。从蒙西500kV综合自动化变电站UPS运行方式统计表中可以看出，并联冗余连接的运行方式无论是在理论上还是在实际应用中都占有很大优势。

变电站综合自动化 论文 第6篇

简介

在电力系统内，电力主设备继电保护主要经历了电磁式、晶体管式、集成电路式、微机式保护4个阶段。特别是21世纪以来，电力工业突飞猛进，整个电力系统呈现出往超高电压等级、单机容量增大、大联网系统方向发展的趋势,这就对电力设备保护的可靠性、灵敏性、选择性和快速性提出了更高的要求。电力系统相关部门已把变电站自动化作为一项新技术革新手段应用于电力电网，各大专业厂家亦把变电站自动化系统的开发作为重点研发项目，不断地完善和改进，相应地推出各具特色的变电站综合自动化系统，以满足电力系统发展的要求。

随着科学技术的不断发展，计算机控制技术广泛应用于电力系统的变电站自动化系统中，以微机控制为代表的变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，成为当前电力系统自动化发展的主流。变电站自动化系统以其系统功能强大、结构简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为市场所接受，在国内经济发达地区已经得到广泛应用。

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。

功能的综合是其区别于常规变电站的最大两个原则

一是中低压变电站采用自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的；

二是对高压变电站（220kV及以上）的建设和设计来说，是要求用先进的控制方式，解决各专业在技术上分散、自成系统，重复投资，甚至影响运行可靠性。特点,它以计算机技术为基础, 以数据通讯为手段,以信息共享为目标.最新变电站综合自动化 所谓最新的变电站综合自动化，就是广泛采用微机保护和微机远动技术，分别采集变电站的模拟量、脉冲量、开关状 态量及一些非电量信号，经过功能的重新组合，按照预定的程序和要求实现变电站监视、测量、协调和控制自动化的集合体和全过程，从而实现数据共享和资源共享，提高变电站自动化的整体效益。

随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真、液晶显示、远程监控等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，三化;改造和无人值班变电站的进一步发展，要求变电站综合自动化系统运行高效、实时、可靠，从而提高电网安全稳定运行水平。继电保护技术未来趋势将是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的方向发展 新的变电站综合自动化系统，利用组屏取代了常规的仪表屏柜以及一些中央信号装置，经过优化组合成为系统，节省了变电站、控制室和配电室的占地面积，缩短建设工期，提高了变电站的自动化水平，减少人为事故，保证了供电质量，有利于电网安全稳定运行,实现了电力系统的减员增效目标，提高了企业的劳动生产率和经济效益。

现在市场上流通着有各种各样的自动化系统，并且在不断地改进和更新。我们所熟悉的有北京四方CSC2000变电站综合自动化系统、南瑞继科技BSJ-2200监控系统、国电南自PS6000变电站自动化系统、许继电气CBZ8000变电站自动化系统、深圳南自的ISA300变电站综合自动化系统等。电压等级不同又有一些功能不一致。本文主要根据南瑞继保RCS9700变电站综合自动化系统在110kV变电站的最新应用情况进行分析。针对变电站综合自动化系统的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求，展开论述。2.1 设计原则和特点 变电站一期工程包括：三卷变1台，绕组电压等级为110 kV /35kV/10kV；35kV线路2回，35kV旁路1回；110kV线路1回，110kV旁路1回；10kV部分出线11回,电容器组2组，10kV站用变一台。

综合自动化系统设计过程中始终贯穿着充分保证可靠性这一原则，采用分散分层分布式模块化结构，各保护、测量、控制、通信等各个模块之间既相互独立又互相联系。发展历程

全国第一套微机保护装置----1984国电南自 全国第一套分布式综合自动化系统----1994大庆 全国第一套就地安装保护装置----1995 CSL200A 全国第一套220kV综合自动化变电站----1996珠海南屏 全国第一套全下放式220kV综合自动化变电站----1999丹东 全国第一套全国产500kV综合自动化变电站----1999南昌 全国第一套将专家系统应用到变电站综合自动化系统中--2000 国内第一家引进现场总线LonWorks(四方公司引进,四方公司由华北电力大学教授,工程院院士杨奇逊老师创办)随着IEC61850标准的诞生，变电站综合自动化系统又迎来了新一轮的发展机遇。变电站综合自动化系统的功能介绍

随着变电站综合自动化技术的不断更新和发展，现今变电站综合自动化技术所实现的功能越来越多，常见的有以下七大功能。

1.微机保护功能：系统能实现变电站内所有的电气设备的保护（如线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等），各类保护应具有 故障记录、存储多套定值、显示和当地修改定值、与监控系统通信等功能。

2.数据采集及处理功能：它能采集状态数据，模拟数据和脉冲数据并根据需要进行数据处理。

2.1状态量采集

系统能够采集断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等状态量。

2.2模拟量采集

系统能够采集母线电压、线路电压，电流和有功、无功功率值、馈线电流，电压和有功、无功功率值等常规的典型模拟量。

3.事件记录和故障录波测距

事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。变电站故障录波通常采用两种，一种是采用集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统处理与分析。

4.控制和操作功能

操作人员可通过后台人机界面进行断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切等远方操作。同时在系统设计时保留了人工直接跳合闸手段，防止系统故障时无法远动操作。

5.系统的自诊断功能

系统内各插件应都具有自诊断功能，对装置本身实时自检功能，以便快速发现故障及故障位置、故障类型，快速维护和维修。

6.数据记录功能：系统对历史数据具有存储记录功能，方便调度人员、检修人员查询、数据分析，这些历史数据主要有：断路器动作次数；断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数；输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间；独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间；控制操作及修改整定值的记录等。

变电站综合自动化基本特征

1）功能实现综合化。变电站综合自动化技术是在微机技术、数据通信技术、自动化技术基础上发展起来。它综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备，2）系统构成模块化。保护、控制、测量装置的数字化（采用微机实现，并具有数字化通信能力）利于把各功能模块通过通信网络连接起来，便于接口功能模块的扩充及信息的共享。另外，模块化的构成，方便变电站实现综合自动化系统模块的组态，以适应工程的集中式、分部分散式和分布式结构集中式组屏等方式。

3）结构分布、分层、分散化。综合自动化系统是一个分布式系统，其中微机保护、数据采集和控制以及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计的，每个子系统可能有多个CPU分别完成不同的功能，由庞大的CPU群构成了一个完整的、高度协调的有机综合系统。

4）操作监视屏幕化。变电站实现综合自动化后，不论是有人值班还是无人值班，操作人员不是在变电站内，就是在主控站内，就是在主控站或调度室内，面对彩色屏幕显示器，对变电站的设备和输电线路进行全方位的监视和操作。

5）通信局域网络化、光缆化。计算机局域网络技术和光纤通信技术在综合自动化系统中得到普遍应用。

6）运行管理智能化。智能化不仅表现在常规自动化功能上，还表现在能够在线自诊断，并将诊断结果送往远方主控端

7)测量显示数字化。采用微机监控系统，常规指针式仪表被CRT显示器代替。人工抄写记录由打印机代替。

变电站综合自动化技术的发展趋势

数字化、智能化是变电站自动化系统最终的发展趋势，数字化变电站的系统结构不仅继承并发展了分层分布式变电站结构的特点,同时随着电子式互感器、智能开关技术的应用,使得数字化变电站的系统结构又有了不同于常规变电站的革命性变化。

数字化变电站自动化技术特征:各类数据从源头实现数字化,真正实现信息集成、网络通信、数据共享。在电流、电压的采集环节采用数字化电气测量系统,如光电/电子式互感器,实现了电气量数据采集的数字化应用,并为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变,为实现信息集成化应用提供了基础。打破常规变电站的监视、控制、保护、故障录波、量测与计量等几乎都是功能单

一、相互独立的装置的模式,改变了硬件重复配置、信息不共享、投资成本大的局面。数字化变电站使得原来分散的二次系统装置,具备了进行信息集成和功能合理优化、整合的基础。系统结构更加紧凑,数字化电气量监测系统具有体积小、重量轻等特点,可以有效地集成在智能开关设备系统中,按变电站机电一体化设计理念进行功能优化组合和设备布置。

结束语

变电站自动化技术的进步归功于现代科学技术，尤其是网络通信技术，计算机技术和大规模集成电路技术的发展。现代变电站自动化系统正朝着二次设备功能集成化，一次设备智能数字化方向迈进，这对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。

参考文献

[1] 刘振亚.国家电网公司输变电工程典型设220变电站二次系统部分（2007年

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[2] 唐涛.发电厂与变电站自动化技术及其应用[J].中国电力出版社.2005年2月 [3] 杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势.电力系统自动化，[4] 百度百科--变电站综合自动化 [5] 企业相关文献

变电站综合自动化系统教案 第7篇

变电站综合自动化系统

第一节

变电站综合自动化系统概述

1)因此，变电站综合自动化是自动化技术、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。

2)只有通过变电站自动化系统才能向电力系统的调度中心提供完整和可靠的信息，调度中心才能了解和掌握电力系统实时的运行状态。同时，调度中心对电力系统要下发各种远方控制命令，这些命令只有通过变电站的自动化装置才能最终完成。也可以说没有一个完整、先进、可靠的基础自动化就不可能实现一个高水平的电网调度自动化。

3)变电站综合自动化系统是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置）等经过功能的组合和优化设计。

4)微机保护代替常规的继电保护屏，改变了常规继电保护装置不能与外界通信的缺陷。

5)变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能，可方便的监视和控制变电站内各种设备的运行，取代了常规的测量和监视仪表、常规控制屏、中央信号系统和远动屏。6)变电站综合自动化系统具有功能自动化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。

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7)它的应用为变电所无人值班提供了强有力的现场数据采集和监控支持。8)其主要功能为：①对变电所所管辖的配电网实行监视和自动操作，如通过投切配电网中的联络开关和分段开关，切除故障或者调整功率分布。②在系统频率下降时，切除负荷，或在电压变动时自动投切电容器或者调节变压器的分接头，调节系统的电压和无功，提高供电质量。③通过对负荷的直接控制来调节负荷曲线和保持电能的供需平衡。

9)传统变电站自动化系统和变电站综合自动化系统的优越性体现：

1、传统的变电站大多数采用常规设备。尤其是二次设备中的继电保护和自动装置、远动装置等，采用了电磁式或是晶体管形式，因此结构复杂、可靠性不高，本身没有故障自检功能，因此不能满足现代电力系统高可靠性的要求。

2、调节电压。电能质量逐渐的引起人们的关注，但是传统的变电站，大多数都不具备调节电压的手段，至于谐波污染造成的危害，还没有引起足够重视，更没有采取足够的措施，且缺乏科学的电能质量考核办法，不能满足目前发展的电力市场需求。

3、占地面积。传统的变电站和和二次设备大多采用电磁式和晶体管式，体积大、笨重，因此主控制室、继电保护室占地面积大，增大了征地投资。实现变电站综合自动化就会减少占地面积，对国家目前和长远利益是很有意义的。

4、“四遥”信息。传统的变电站不能满足向调度中心及时提供运行参数的要求，于是就不能适应电力系统快速计算和实时控制的要求。综合自动化系统能够和上级的调度中心实现信息共享，可以将现场的“四遥”信息及时准确地传递到

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调度中心。因此，可以提高电力系统的运行和管理水平。

第二节

变电站综合自动化系统的基本功能

变电站综合自动化系统是多专业性的综合技术，它以微型计算机为基础，实现了电站传统的继电保护、控制方式、测量手段、通信和管理模式的全面技术改造。国际大电网会议WG34.03工作组在研究变电站时，分析了变电站自动化需完成的功能大概有63种，归纳起来可以分为以下几个功能组：①控制、监视功能；②自动控制功能；③测量表计功能；④继电保护功能；⑥与继电保护有关功能；⑥接口功能；⑦系统功能。

结合这五个不同的功能组，我们将系统自动化的基本功能体现在下面的五个子系统中。

一、监控子功能

变电站的监控子功能可以分为以下两个部分。

上位机的监视和控制功能以及下位机的监视和控制功能。下位机的监控功能主要包括电能量、母线电压和电流U、I和开关量的采集、故障录波等功能。上位机主要包含有人机界面和人机对话的功能，通信联络功能。

（一）数据采集

变电站的数据包括：模拟量、开关量和电能量

（1）模拟量的采集。变电站需采集的模拟量有：各段母线的电压、线路电压、电流有功功率、无功功率，主变压器电流、有功功率和无功功率，电容器的-162-

电流、无功功率，馈线电流、电压、功率以及频率、相位、功率因数等。此外，模拟量还有主变压器的油温，直流电源电压、站用变压器电压等。

（2）开关量的采集。变电站的开关量有：断路器的状态、隔离开关状态、有载调压变压器分接头的位置、同期检测状态。继电保护动作信号、运行告警信号等这些信号都以开关量的形式，通过光电隔离电路输入到计算机。对于断路器的状态，我们通常采用中断输入方式和快速扫描方式，以保证对断路器变位的采样分辨率能在5ms之内。对于给定开关状态和分接头位置等开关信号，可以用定期查询的方式读取。

（3）电能计量。电能计量即指对电能量（包括有功电能和无功电能）的采集。对电能的采集可以采用不同的方式。一种就是根据数据采集系统采集的各种不同的数据通过软件的方法进行不同的计算，得出有功电能和无功电能。这种方法不需要进行硬件的投资，但是作为实际的电能计费的方式，还不为大家所接受。另外的方法就是采用微机型电能计量仪表。这种仪表采用单片机和集成电路构成，通过采样数据进行有功电能和无功电能的计算。因为这种装置是专门为电能计算设计的，因此，可以保证计量的准确度。这种微机型的电能计量仪表是今后电能计量的发展方向。

（二）事件顺序记录（SOE）

事件顺序记录SOE（Sequence of Events）包括断路器合闸记录、保护动作顺序记录。微机保护或监控系统采集环节必须有足够的内存，能存放足够数量或足够厂时间的时间顺序记录，确保当后台监控系统或远方几种控制主站通信中断

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时，不会丢失事件的信息，并记录事件发生的时间（应该精确到毫秒级）。

（三）故障记录、故障录波和测距

（1）故障录波与测距。110KV及以上的重要输电线路距离厂、发生故障的影响大。必须尽快查找故障点，以缩短修复时间，尽快恢复供电，减小损失。设置故障录波和各种测距是解决此问题的最好途径。变电站的故障录波和测距可采用两种方法实现，一是由微机保护装置兼作故障记录和测距，在将记录和测距结果送监控机存储和打印输出或是直接送调度主站，这种方法可节约投资，减小硬件投资，但故障记录的数量有限；另外的方法就是采用专门的微机故障录波器，并且故障录波器应具有串行通信功能，可以与监视系统通信。

（2）故障记录。35 KV、10 KV、6 KV的配电线路很少专门设置故障录波器，为了分析故障的方便，可以设置简单故障记录功能。

故障记录功能是记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和母线电压，故障记录量的选择可以按照以下的原则：

对于大量中、低压变电站，没有配备专门的故障录波装置，而10KV出线数量大、故障率高，在监控系统中设置了故障记录功能，对分析和掌握情况、判断保护动作是否正确很有益处。

（四）操作控制功能

无论是无人值班还是少人值班变电站，操作人员都可以通过CRT屏幕对断路器和隔离开关（如果允许电动操作的话）进行分、合操作，对变压器分接头开关位置进行调节控制，对电容器进行投切控制，同时要能接受遥控操作命令，进行-164-

远方操作；为防止计算机系统故障时无法操作被控设备，在设计时，应保留人工直接跳闸、合闸的手段。

断路器应该有闭锁功能，操作闭锁应包括以下内容：（1）断路器操作时，应闭锁自动重合闸装置。

（2）当地进行操作和远方控制操作要互相闭锁，保证只有一处操作，以免相互干扰。

（3）根据实时信息，自动实现断路器与隔离开关间的闭锁操作。

（4）无论当地操作或远方操作，都应有防误操作的闭锁措施，即要收到反校验信号，才执行下一项；必须有对象校核、操作性质校核和命令执行三步，以保证操作的正确性。

（五）安全监视功能

监控系统在运行过程中，对采集的电流、电压、主变压器温度、频率等量，要不断进行越限监视，如果发现越限，立刻发出告警信号，同时记录和显示越限时间和越限值，另外，还要监视保护装置是否失电，自动控制装置工作是否正常等。

（六）人机联系功能

（1）CRT显示器、鼠标和键盘。变电站采用微机监控之后，无论是有人值班还是无人值班的变电站，最大的特点之一是操作人员或调度员只要面对CRT显示器的屏幕，通过操作鼠标和键盘，就可对全站的运行工况和运行参数一目了然，可对全站的断路器和隔离开关等进行分、合操作，彻底改变了传统依靠指针式仪

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表和依靠模拟屏或操作屏手段的操作方式。

变电站中的这种显示是和变电站综合自动化系统的具体功能紧密相连的。CRT的显示内容是变电站中前台机监视、控制和测量等具体功能的人性化体现。在这些可以显示的内容中，包括现场采集的各种数据和经过后台计算机计算得到的数据：U、I、P、Q、cos、有功电能、无功电能以及主变压器温度T、系统频率f等，都可以在计算机的屏幕上实时显示。同时，在潮流等运行参数的显示画面上，应显示出日期和时间。对变电站主接线图中的断路器和隔离开关的位置要与实际状态相适应。进行对断路器或隔离开关的操作时，在CRT的显示上，对要操作的对象应有明显的标记（如闪烁、颜色改变等措施）。各项操作都有汉字提示。

另外，变电站投入运行之后，随着送电量的改变，保护整定值、越限值等都需要修改，甚至由于负荷的增加，都需要更换原有的设备，例如更换TA的变化。因此在人机联系中，应该有良好的人机界面，以供变电站的操作人员对变电站的设备进行参数设定。

特别需要强调的是，针对无人值班变电站必须设置有必要的人机联系功能，在操作人员进行设备巡视和检修时，可以通过液晶显示器和七段显示器或者CRT显示器和便携式机到站内进行操作。

（七）后台数据统计和打印功能

监控系统除了完成上述的各项功能外，数据处理和记录也是很重要的环节。历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容。此外，为满足继电保护专业和变-166-

电站管理的需要，必须进行一些数据统计，其内容包括：主变和输电线路有功和无功功率每天的最大和最小值以及相应的时间；母线电压每天记录的最高值和最低值以及相应的时间；计算受配电电能平衡率；统计断路器动作次数；断路器切除故障电流和跳闸次数的累积时间；控制操作和修改整定值记录等。

对数据的记录之后，就可以通过系统的打印机进行数据打印，以供变电站管理和历史存档。对于无人职守的系统变电站，可以不配备打印机，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。

二、微机保护子系统

为保证电力系统运行的安全可靠，微机保护通常独立于监控系统，专门负责系统运行过程中的故障检测和处理，故要求微机保护具有安全、可靠、准确、快速等性能。低压配电所的继电保护比较简单，有主变瓦斯/差动保护、电流速断保护、低压闭锁过电压过电流保护等。在低压配电所中通常被设置为一个独立的单元。微机保护在我国已经投入运行10多年的历史，并且越来越受到继电保护人员和运行人员的普遍欢迎。对微机保护的原理和功能实现不作介绍。

三、无功／电压控制功能

变电站综合自动化系统能够必须具有保证安全可靠供电和提高电能质量的自动控制功能。电压和频率是电能质量的重要指标，因此电压、无功综合控制也是变电站综合自动化的一个重要组成部分。造成电压下降的主要原因是系统中的无功功率不足和无功功率分布不合理。所以，在变电站内，应该接有有载调压变压器和控制无功分布的电容器。

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变电站内的有载调压变压器和无功补偿装置虽然都能对系统的无功和电压起到调节作用，但是，两种调节方式的作用是不相同的。有载调压变压器可以载带有负荷的情况下，切换分接头位置，从而改变变压器的变比，起到调节电压和降低损耗的作用。控制无功补偿电容器的投切，可以改变网络中无功功率的分布，改变功率因数，减少网络损耗和电压损耗，改善用户的电压质量。在系统的无功功率严重不足的情况下，单纯的调节有载调压变压器的抽头，使电网的电压水平较高，反而使得该地区的无功功率不足，导致恶性循环。因此，在系统无功缺乏的情况下，必须调节系统的无功功率。总之，在进行无功和电压的控制时，必须将调分接头和电容器的投切两者结合起来，进行合理的调控。才能起到改变电压水平，又降低网络损耗的效果。

电力系统中，电压和无功的调控对电网的输电能力、安全稳定运行水平和降低电能损耗有着极大影响。因此，要对电压和无功功率进行综合调控，保证实现电力部门和用户在内的总体运行技术指标和经济指标达到最佳。其具体的调控目标是：

1、维持供电电压在规定的范围内。

2、保持电力系统稳定和适当的无功平衡。

3、保证在电压合格的前提下使电能损耗最小。

四、低频减载功能

电力系统的频率是电能质量最重要的指标之一。在系统正常运行时必须维持电网的频率在50Hz±（0.1～0.2）Hz的范围内。系统频率不论是偏大还是偏小，-168-

对大量的用电设备和系统设备都是十分不利的。因此，在变电站内部，装设低频减载系统。低频减载系统的主要任务是，在系统发生故障，有功功率严重缺额时，需要切除部分负荷时，应尽可能作到有次序、有计划的切除负荷，并保证所切除的负荷数量必须合适，以尽量减少切除负荷后所造成的经济损失。

目前，较为常用的两种方法是：

（1）采用专门的低频减载装置实现。这种低频减载装置的控制方式在前面的章节里面已经做过介绍。采用不同的低频减载轮来实现低频减载功能。

（2）把低频减载的负荷控制分散装设在每回线路的保护装置中。现在微机保护几乎都是面向对象设置的，每回线路都有一套自己的保护设备。在线路保护装置中，增加一个测量频率的环节，就可以实现低频减载的控制功能了。其对每回线路轮次的安排原则同上所述。只要将第n 轮动作的频率和延时定值事前在某回路的保护装置中安排好，则该回路便属于第 n 轮切除的负荷。

五、备用电源自投控制

随着国民经济的迅猛发展，科学技术的不断提高及家用电器迅速走向千家万户，用户对供电质量和供电可靠性的要求日益提高。备用电源自投是保证配电系统连续可靠供电的重要措施。因此，备用电源自投已经成为变电站综合自动化系统的基本功能之一。

备用电源自投装置的任务是，当电力系统故障或者因为其他的原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源或备用设备自动投入工作，使原来的工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置。

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一般来讲，变电站的备用电源自投有两种形式：明备用和暗备用。

第三节

变电站的基本结构

一、变电站综合自动化系统的基本要求

为了达到变电站综合自动化的总目标，自动化系统应该满足以下要求：（1）变电站综合自动化系统应能全面代替常规的二次设备。综合自动化系统应集变电站的继电保护、测量、监视、运行控制和通信于一个分级分布式的系统中，此系统由微机保护子系统、测量子系统、各种控制子系统组成。这些系统能代替常规的机电保护、仪表、中央信号、模拟屏、控制屏和运行控制装置。

（2）变电站微机保护的软件和硬件设置既要和监控系统相对独立，又要相互协调。微机保护是综合自动化系统中较为重要的环节，因此软件和硬件的配置要相对独立，即在系统运行中，继电保护的动作、行为仅和保护装置有关，不依赖监控系统的其他环节，保证综合自动化系统中，任何其他的环节故障只是影响局部功能的实现，不影响保护子系统的正常工作。但和监控系统要保持紧密的通信联系。

（3）微机保护装置应具有串行接口或现场总线接口，向计算机监控系统或RTU提供保护动作信息或保护定值等信息。

（4）变电站综合自动化系统的功能和配置，应该满足无人值班变电站的要求。系统中无人值班变电站的实施和推广是一个必然的趋势，是电网调度管理的发展方向。传统的四遥装置不能满足现代化电网调度、管理的要求。因此，变电-170-

站综合自动化系统不管从硬件或软件方面考虑，都必须具备和上级调度通信的能力，必须具有RTU的全部功能，以满足和促进变电站无人值班的实施。

（5）要有可靠、先进的通信网络和合理的通信协议。

（6）必须保证综合自动化系统具有较高的可靠性和较强的抗干扰能力。在考虑总体结构时，要主、次分明，对关键的环节，要有一定的冗余。综合自动化系统的各个子系统要相对独立，一旦系统中某个部分出现故障，应尽量缩小故障影响的范围并能尽量尽快修复故障。为此，各子系统应具有独立的故障诊断、自修复功能，任何一个部分发生了故障，应通知监控主机发出告警信号，并能迅速将自诊断信息发送到监控中心。

（7）系统的可扩展性和适应性要好。在对技术落后的老变电站进行技术改造时，变电站自动化设备应能根据变电站不同的要求，组成不同规模和不同技术等级的系统。

（8）系统的标准化程度和开放性要好。研究新的产品时，应尽量符合国家或部颁标准，使系统的开放性能好，也便于系统以后升级。

（9）必须充分利用好数字通信的优势，实现数据共享。数据共享应该是自动化系统发展的趋势，只有实现数据共享，才能简化自动化系统的结构，减少设备的重复，降低造价。

（10）变电站综合自动化系统是一项技术密集、涉及面广、综合性很强的基础自动化工程。系统的研究和开发，必须统一规划、协调工作。各个方面要相互配合，避免各自为战。避免不必要的重复和相互干扰。

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二、综合自动化系统的体系结构

变电站综合自动化系统是和计算机技术、集成电路技术、网络通信技术密切相关的。随着这些技术的不断发展，综合自动化系统的体系结构也在不断的发生变化，功能和特性也在不断的提高。从变电站综合自动化的发展过程来看，它的体系结构经历了集中式、分布集中式、分散与集中相集合的方式和分散式等不同的发展类型和阶段。其中分层分散式的结构是今后的发展方向。它具有明显的优点。而且光电传感器和先进的光纤通信技术的出现，为分散式的综合自动化系统提供了有力的技术支持。

显示器各保护装置打印机键盘调度中心监控主机通信控制器输出接口模入接口开入接口输出接口A/D模块输入接口主变压器TVTA线路TVTA断路器分合状态保护出口模拟量输入断开继路关电器状保和态护隔输出口继电器信输入离入息图7-1 集中式结构的综合自动化系统框图

1、集中式系统结构（如图7-1所示）

集中式的变电站综合自动化系统是和当时计算机技术发展水平密切相关的。出现在70年代中、后期。在集中结构中，将自动化系统中的数据采集（包括模拟量和状态量）、继电保护和各种对变电站自动化设备的控制功能通过一定的接-172-

口交给系统的主监控机来管理和完成，为了实现和调度中心的通信联系，还要有相应的通信控制器来负责主控计算机和调度中心的通信工作。在有人值班的变电站中，主控计算机为了实现人机对话和管理功能，还必须负责管理大量的外围设备，以满足人机对话和数据报表的打印功能。

这种集中式的变电站综合自动化系统具有结构紧凑、体积小、占地面积小，可以减少投资、实用等特点。但是，随着技术地不断发展和新的变电站自动化结构的出现，它的劣势也就愈加明显：

1）每台计算机的功能较为集中，如果一台计算机出现故障。影响面是很大的。必须采用双机或者是并联运行的结构来提高系统的稳定性

2）集中式结构，软件复杂，修改的工作量大，而且系统的软件调试工作麻烦。

3）组态不灵活，对不同结主接线和规模不同的变电站，其软、硬件都必须另行设计，适应性较差，不利于推广。

4）集中式保护和长期以来采用的一对一的常规保护相比，不直观，不符合运行和维护人员的习惯，调试和维护不方便，程序设计麻烦，仅适合于保护算法简单的场合。

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打印机（可选）人机接口当地调试或监控主控机（或双机）调度所/控制操纵中心光缆或电缆电能管理机485总线智能电能表智能电能表TV状出TA态口信回TV状出TA态口信回保护管理机现场总线或其他总线线路开关柜1保护与监控单元线路开关柜n保护与监控单元主变压器保护屏监控单元TV状出TA态口信回高压线路保护屏监控单元TV状出TA态口信回电压无功控制屏备用电源自投装置号路号路号路号路图7-2 分散与集中相结合的变电站综合自动化系统结构框图

2、分层式分布变电站自动化系统

随着自动化系统的发展，到了90年代，出现了不同的变电站综合自动化模式，归纳起来，都属于分层分布式的结构。将实际的变电站的一次、二次设备分为三个不同的结构层次。

设备层主要指变电站内的变压器、断路器和隔离开关及其辅助触点，电流、电压互感器等一次设备。

单元层主要是按照断路器间隔划分的。单元层本身由各种不同的单元装置组成，这些独立的单元装置通过局域网或者是总线和主监控机进行通信。它具有测量、控制部件或继电保护单元。测量和控制部件负责该单元的测量、监视、断路-174-

器的操作控制和连锁及事件顺序记录等；保护部件负责该单元线路或变压器、电容器的保护、故障记录等。在这个层次中，还可能存在数据采集管理机和保护管理机，分别管理系统的数据采集和继电保护工作。所以说单元层本身是一个两级系统的结构。

变电站层包括全站性的监控主机、远动通信机等。变电站层设现场总线或是局域网，供各主机之间和监控主机之间的信息交换。

根据上面的变电站结构层次的划分，通常要采用按功能来分类的多CPU来实现。各种高压和低压线路的保护单元；电容器保护单元；主变压器保护单元；备用电源自投单元；低频减载控制单元；电压、无功综合补偿单元；数据采集单元；电能计量单元等。每个功能单元基本上由单独的一个CPU来完成，多采用单片机。

在系统的管理上面，数据采集管理机和保护管理机能完成系统赋予它们的任务，并且能协调监控机的工作。这样就可以大大的减轻监控机的负担。它们通过总线或是局域网和主控计算机进行通信。一旦各个管理机发生故障，就会向主控计算机发出告警信号。对于主控计算机，如果应用在无人值班的场合，主要负责与调度中心的通信，使变电站自动化系统具有RTU的功能，完成“四遥”的任务；在有人值班的场合，除了仍然负责和调度中心通信外，还要负责人机联系，使自动化系统通过监控计算机完成当地显示、制表打印等任务。

这种按照功能设计的分层分布式自动化结构，具有软件相对简单、调试相对方便、组态灵活、系统整体可靠性高等特点。但是，这种结构在安装的时候，需要的控制电缆相对较多，增加了电缆的投资。

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3、分布分散式和集中式相结合的系统（如图7-2所示）

利用先进的局域网络技术和现场总线技术，就可以对变电站二次系统进行优化，使变电站综合自动化系统得到提高。一种发展趋势就是按照每个电网的元件为对象，集测量、保护、控制为一体，设计在同一个机箱内。例如，对于6～35Kv的配电线路，可以将这个一体化的保护、测量、控制单元分散安装在各个开关柜中，然后由监控主机通过光纤或电缆网络，对它们进行管理和交换信息，这就是分散式结构。而且对于高压线路的各种保护和变压器保护，仍然可以通过集中组屏安装在控制室内。这种将低压线路的保护和测控单元分散安装在控制室内，而高压线路保护和主变压器保护采用集中组屏的系统结构，称为分布和集中相结合的结构，这是当前综合自动化系统的主要结构。

分布分散式结构的优越性在于：

（1）简化了变电站内二次部分的配置，大大减小了控制室的面积。配电线路的保护和测控系统都是安装在各个开关柜当中，因此，主控室内就减少了常规控制屏、中央信号屏和站内模拟屏。减少了主控室的占用面积，也有利于实现无人值班。

（2）减小了施工和设备安装工程量。在开关柜中的保护和测控系统已经由厂家事先调整完毕，分布分散式系统的电缆敷设工程量小，因此施工和设备安装工程量就减小了。

（3）简化了变电站二次设备之间的互连线，节省了连接电缆。

（4）分层分散式结构将大量的实际工作分担到不同的单元去完成，因此可-176-

靠性高，组态灵活，检修方便。并且，各模块和主控计算机之间通过局域网或总线连接，抗干扰能力强，可靠性高。

（5）由于各个模块基本上是面向对象设计的，因此软件结构相对集中式的简单，并且调试方便，便于系统扩充。

第四节 变电站综合自动化系统的数据通信

变电站综合自动化系统实质上是由多台微机组成的分级分布式的控制系统，包括微机监控、微机保护、电能质量自动控制等多个子系统。在各个子系统中往往又由多个智能模块组成。例如：微机保护子系统中，有变压器保护、电容器保护和各种线路保护等。因此在综合自动化系统内部，必须通过内部数据通信，实现各子系统内部和各子系统间的信息交换和实现信息共享，以减少变电站二次设备的重复配置和简化二次设备的互连，既减少了重复投资，又提高了整体的安全性，这是常规的变电站的二次设备所不能实现的问题。

另一个方面，变电站是电能传输、交换、分配的重要环节，它集中了变压器、开关、无功补偿等昂贵设备。因此，对变电站综合自动化系统的可靠性、抗干扰能力、工作灵活和可扩展性要求很高，尤其是在无人值班变电站中，不仅要求综合自动化系统中所采集的测量信息和各断路器、隔离开关的状态信息等能传送给地区电网调度中心（简称地调）或县调或省调（为了叙述简单，下文将各级调度中心或集控站统称为控制中心）。综合自动化系统各环节的故障信息也要及时上报给控制中心。同时也要能接受和执行控制中心下达的各操作和调控命令。

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因此，变电站综合自动化系统的数据通信，包括两方面的内容：一是综合自动化系统内内部各子系统或各种功能模块间的信息交换；另一个是变电站和控制中心间的通信。

一、综合自动化系统与控制中心的通信

综合自动化系统应具有与电力系统控制中心通信的功能，不另外设独立的远动装置，而由综合自动化系统的上位机（或称集中管理机）或通信控制机执行远动功能。把变电站所需测量的模拟量、电能量、状态信息和SOE等类信息传送到控制中心，这些信息是变电站和控制中心共用的，不必专门为送控制中心专门单独采集。

变电站不仅要向控制中心发送测量和监视信息，而且要从上级调度接受数据和控制命令，例如接收调度下达的开关操作命令，在线修改保护定值、召唤实时运行参数。从全系统范围内考虑电能质量、潮流和稳定的控制等，这些功能如果实现，将给电力系统带来很大效益，这也是变电站综合自动化的优越性和要求的目标。

二、变电站内的信息传输

在具有变电站层—单元层（间隔层）—现场层（设备层）的分层式自动化系统中，要传输的信息有如下几种。

（一）设备层和间隔层（单元层）间的信息交换

间隔层的设备有控制测量单元或继电保护单元，或两者都有。

设备层的高压断路器可能有智能传感器和执行器，可以自由地与单元层的装-178-

置交换信息。间隔层的设备大多需要从设备层的电压和电流互感器采集正常和事故情况下的电压值和电流值，采集设备的状态信息和故障诊断信息，这些信息包括：断路器和隔离开关位置、主变压器分头位置，变压器、互感器、避雷器的诊断信息和断路器的操作信息。

（二）单元层内部的信息交换

在一个单元层内部相关的功能模块间，即继电器保护和控制、监视、测量间的数据交换。这类信息有如测量数据、断路器状态、器件的运行状态、同步采样信息等。

（三）单元层间的通信

不同单元层间的数据交换有：主、后继电保护工作状态、互锁，相关保护动作闭锁电压无功综合控制装置信息。

（四）单元层和变电站层的通信

单元层和变电站层的通信内容很丰富，概括起来有以下三类：

（1）测量及状态信息。正常和事故情况下的测量值和计算值，断路器、隔离开关、主变压器分接头开关位置、各单元层运行状态、保护动作信息等。

（2）操作信息。断路器和隔离开关的分、合命令，主变压器分接头位置的调节，自动装置的投入和退出等。

（3）参数信息。微机保护和自动装置的整定值等。

（五）变电站层的内部通信

变电站层的内部通信，要根据各设备的任务和功能特点，传输所需的测量信

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息、状态信息和操作命令等。

三、变电站综合自动化系统通信的特点和要求

（一）、变电站通信网络的要求

由于数据通信在综合自动化系统的重要性，经济、可靠的数据通信成为系统的技术核心，而由于变电站的特殊环境和综合自动化系统的要求。使变电站综合自动化系统内的数据网络具有以下的特点和要求。

（1）快速和实时响应的能力。变电站综合自动化系统的数据网络要求及时地传输现场的实时运行信息和控制信息。在电力工业标准中对系统的数据传输都有严格的实时性指标，网络必须很好地保证数据通信的实时性。

（2）很高的可靠性。电力系统是连续运行的，数据通信网络也必须连续运行，通信网络的故障和非正常工作会影响整个变电站综合自动化系统的运行，设计不合理的系统，严重时甚至会造成设备和人身事故、造成很大的损失，因此变电站综合自动化系统的通信子系统必须保证很高的可靠性。

（3）优良的电磁兼容性能。变电站是一个具有强电磁干扰的环境，存在电源、雷击、跳闸等强电磁干扰，通信环境恶劣，数据通信网络必须注意采取相应地措施消除这些干扰的影响。

（4）分层式结构。这是由整个系统的分层式结构所决定的，也只有实现通信网络的分层，才能实现整个变电站综合自动化系统的分层分布式结构，系统的各层次又各自具有特殊的应用条件和性能要求，因此每一层都要有合适的网络系统。

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（二）、信息传输响应速度的要求

不同类型和特性的信息要求传送的时间差异很大，具体内容如下：

（1）经常传送的监视信息。①为监视变电站运行状态，需要传输母线电压、电流、有功功率、无功功率、零序电压、频率等测量值，这类信息需要经常传送，响应时间需满足SCADA的要求，一般不宜大于1~2秒；②为计量用的信息，如有功电能量和无功电能量，这类信息传送的时间可以较长，传送的优先级可以较低；③为刷新变电站层的数据库，需定时采集断路器的状态信息，继电保护装置和自动装置投入和退出的工作状态信息，可以采用定时召唤方式，以刷新数据库；④为监视变电站的电气设备和安全运行所需的信息，例如变压器、避雷器等的状态监视信息，变电站保安、防火有关的运行信息。

（2）突发事件产生的信息。①系统发生事故的情况下，需要快速响应的信息，例如：事故时断路器的位置信号，这种信号要求传输时延小，优先级高；②正常操作时的状态变化信息（如断路器状态变化）要求立即传送，传输响应时间要小，自动装置和继电保护装置的投入和退出信息，要及时传送；③故障情况下，继电保护动作的状态信息和事件顺序记录，这些信息作为事故后分析事故之用，不需要立即传送。待事故处理完毕后在送即可；④事故发生时的故障录波，带时标的扰动记录的数据，这些数据量很大，传输时间长，也不必立即传送；⑤控制命令、升降命令、继电保护和自动设备的投入和退出命令。修改定值命令的传输不是固定的，传输的时间间隔比较长；⑥随着电子技术的发展，在高压电气设备内装设的智能传感器和智能执行器，高速地和自动化系统单元层的设备交换数

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据，这些信息的传输速率取决于正常状态时对模拟量的采样速率，以及故障情况下快速传输的状态量。

（三）、各层次之间和每层内部传输信息时间的要求

（1）设备层和间隔层，1~100ms。（2）间隔层内各个模块间，1~100ms。（3）间隔层的各个间隔单元间，1~100ms。（4）间隔层和变电站层之间，1~1000ms。（5）变电站层的各个设备之间，≥1000ms。（6）变电站和控制中心间，≥1000ms。

第五节 现场总线在变电站综合自动化系统中的应用

一、概述

变电站数据通信可以采取并行通信或串行通信方式。并行通信方式除了需要数据线外还需要控制线和状态信号线，显然并行通信方式下需要的传输线路较多，成本高，因此常用在传输距离较短（通常小于10m），传输速率较快的场合。早期的变电站综合自动化系统，由于受到当时通信技术和网络技术等具体条件的限制，变电站内部通信大多采用并行通信，在综合自动化系统的结构上，多为集中组屏式。

串行通信方式是一位一位顺序传送。串行通信最大的优点是可以节约传输线路，特别是当位数较多的情况和远距离传输时，这个优点就更加明显，不仅节约-182-

了投资，还简化了接线。在变电站综合自动化系统的内部，各种自动装置之间，或继电保护装置与监控系统间，为了减小连接电缆，简化配线，常采用串行通信。

目前，在变电站综合自动化系统中，微机保护、微机监控和其他微机型的自控装置间的通信，大多通过RS-422/RS-485通信接口连接，实现监控系统与微机保护和自动装置间的相互交换数据和状态信息。这与变电站原来的二次系统相比，已有很大的优越性，可节省大量连接电缆，接线简单、可靠。

然而，在变电站综合自动化系统中。采用RS-422/RS-485通信接口，虽然可以实现多个节点（设备）的互连，但连接的数目一般不超过32个，在变电站规模较大时，不能满足综合自动化的要求；其次，采用RS-422/RS-485通信接口，其通信方式为查询方式，即由主计算机询问，保护单元或自控装置答，通信效率低，难以满足较高的实时性要求；再者，使用RS-422/RS-485通信接口，整个通信网上只能有一个主节点对通信进行管理和控制，其余皆为从节点，受节点管理和控制，这样主节点便成为系统的瓶颈，一旦主节点出现故障，整个系统的通信便无法进行；另外，对RS-422/RS-485通信接口的通信规约缺乏统一标准，使不同厂家生产的设备很难互连，给用户带来不便。

在变电站综合自动化系统中，也有采用计算机局域网的，比如Novell网，Ether网Token Ring网等。但这些局域网适用于一般做数据处理的计算机网络，其传输容量大，但实时性不高。

以上的种种问题不仅在电力系统中，在其他的工业控制领域也存在。基于上述原因，国际上在80年代就提出了现场总线，并制定了相应的标准。

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并且出现了几种较为著名的现场总线技术。

根据国际现场总线基金会的定义，所谓现场总线是一种全数字的双响多站点通信系统。

现场总线是基于微机化的智能现场仪表，实现现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化的、智能、双向、多变量、多点、多站的通信网络。它按国际标准化组织ISO和开放系统互连OSI提供了网络服务，可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、造价低、维护成本低。

现场总线和一般的计算机局域网有些相似之处，但也有不少差别。局域网适合于一般数据处理的计算机网络，而现场总线是作为现场测控网络，要求方便地适应多个输入输出类型数据（突发性数据和周期性数据）的传输，要求通信的周期性、实时性、可确定性，并适应工业现场的恶劣环境。

现场总线除了具有局域网的优点外，最主要的是它满足了工业控制过程所要求的现场设备通信的要求，且提供了互换操作，使不同厂家和设备也可互连，并可统一组态，使所组成的系统的适应性更广泛。现场总线的开放性，使用户可方便地实现数据共享。

二、现场总线技术在变电站综合自动化系统中应用的优越性。

随着大规模集成电路技术和微型计算机技术的不断发展，变电站综合自动化系统从体系结构上面临着由原来面向功能往面向对象的方向发展。以往的变电站综合自动化系统是按照保护、监控、故障记录和其他的自动控制等功能分为若干个相对独立的子系统，每个子系统有自己的输入和输出设备，造成设施重复，联-184-

系复杂，这一方面是由于以前技术条件限制，另外一个方面也与各种功能发展过程中形成的管理体制和习惯有关。现在微机技术，尤其是单片机技术的发展，使人们认识到变电站综合自动化系统是按照其服务对象（一次设备）将保护、测量集成在一起，然后通过网络联系起来，可以使体积大大缩小，有很多优越性。

变电站的自动化设备采用面向对象的微机化产品后，应用现场总线是必然的趋势。

采用具有现场总线的自动化设备有以下几个方面的优越性。

（1）互操作性好。具有现场总线接口的设备不仅在硬件上标准化，而且在接口软件上也标准化。用户可优选不同厂家的产品集成为一个比较理想的自动化系统。

（2）现场总线的通信网络为开放式网络。以前，由于不同厂家生产的自动化设备通信协议不同，要实现不同设备间的互连比较困难。而现场总线为开放式的互连网络，所有技术和标准都是公开的，所有制造商必须遵守，使用户可以自由地组成不同制造商的通信网络，既可以与同层网络相连，也可以与不同层网络互连，因此现场总线给综合自动化系统带来了更大的适应性。

（3）成本降低。由于现场总线完全采用数字通信，其控制功能也可不下放到现场。由现场总线设备组成的自动化系统，减少了占地面积，简化了控制系统内部的连接，可节约大量的连接电缆，使成本大大降低。

（4）安装、维护、使用方便。使用现场总线接口技术，无需用很多控制电缆连接各控制单元，只需将各个设备挂接在总线上，这样就显著减少了连接电缆，-185-

使安装更方便，抗干扰能力更强。

（5）系统配置更灵活，可扩展性好。

正是因为现场总线有上述主要优点，因此今后变电站综合自动化设备采用现场总线是发展的方向。

论变电站综合自动化技术探讨 第8篇

1 变电站自动化技术的优点

与传统的变电站相比, 变电站综合自动化技术具有很多优点:第一, 传统变电站严重缺乏安全性和可靠性, 已经不能满足现代电力系统高可靠性这一重要的要求, 然而, 变电站自动化技术具有很好的安全性和可靠性。第二, 传统变电站供电质量还不能得到科学保证, 而变电站自动化可以提供电压合格的高质量电力。第三, 传统的变电站占地面积大, 故而成本高, 而变电站自动化的硬件配置占地小, 因而可以节约成本, 减少投资。第四, 传统的变电站不能满足电力系统控制稳定性的要求, 而变电站自动化可以很好地满足这一要求, 提高电力系统的运行水平。第五, 传统变电站需要进行长期维护, 增加人员成本, 而变电站自动化的维护工作量一般较少, 进而可以减少劳动量。

2 变电站综合自动化系统的典型结构

2.1 分散式结构

变电站综合自动化系统的分散结构, 即指按变电站的控制对象和控制层次而设置的二层分布控制结构, 从而可以进行单元控制和全站控制。这种结构具有可靠性高、可扩展性和开放性强等优点, 使得变电站能够减少电站内部二次设备所需要的电缆, 进而节约了电站的投资。

2.2 分布式结构

变电站综合自动化系统的分布式结构主要是指用多台计算机来完成变电站自动化系统的一种结构。通过这种工作结构, 各个功能系统都可以实现数据通信, 进而解决了计算机运行时能够同时处理多个事件的问题。并且, 变电站综合自动化系统的分布式结构一般使用在低、中压的变电站。

变电站综合自动化系统的分布式结构主要是指用多台计算机来完成变电站自动化系统的一种结构。基于这种工作结构, 可以

2.3 集中式结构

变电站综合自动化系统的集中式结构, 一般主要是使用性能比较强的计算机采集和处理变电站的数据量信息, 同时还可以进行微机保护、微机监控和自动控制等。集中式结构的变电站综合系统一般体积都比较小, 而且造价也较低。但是, 集中式结构也存在一定的缺陷, 那就是这种系统的处理能力很有限, 并且可扩展性和抗干扰的能力都比较差。

3 变电站综合自动化系统的主要功能

3.1 数据采集、记录和处理功能

变电站综合自动化系统的首要功能就是进行数据采集、记录和处理。这一功能主要是指对那些状态量、模拟量和脉冲量等数据的采集。并且除了采集数据外, 变电站综合自动化系统还能进行事件记录和数据处理, 并且数据处理主要是对历史数据进行存储等操作, 进而保证变电站综合自动化系统的顺利运行。因此, 变电站综合自动化系统的数据采集、记录和处理功能非常重要。

3.2 操作和控制功能

一般情况下, 变电站综合自动化系统的操作人员可以通过计算机等对断路器、电容器和变压器等进远程控制, 进而可以防止系统发生故障时建设设备的损坏, 同时也能使被控制设备一直正常运行。当然, 设计师在设计变电站综合自动化系统时必须要保留人工直接跳合闸的操作方式, 以便于人工对电力系统进行直接的操作。

3.3 自行诊断功能

自行诊断功能是变电站综合自动化系统特有的功能, 这种功能主要是对电力系统装置内部各个部分进行检查, 一旦发现故障, 能及时进行报警, 并指出故障具体位置, 提醒相关人员进行及时检测和维修。

4 变电站综合自动化系统运行中应注意的问题

4.1 技术方面的问题

目前, 变电站综合自动化系统在技术方面的问题主要体现在以下几个方面:第一, 由于部分生产变电站综合自动化设备的厂商只追求经济利益, 不严格控制设备质量, 进而使得设备技术不过关, 主要是忽视了电力设备的实用性和性能, 从而导致部分变电站综合自动化设备具有较高的技术含量, 但是质量无法得到保障, 有的电力站在使用过程中就出现了很多这种问题。第二, 变电站中对煤矿的使用技术还不够成熟。主要表现有对煤矿的燃烧使用不完全, 进而造成了大量的损耗;同时, 在燃烧煤矿的过程中对于燃烧废气的处理不到位, 进而造成了严重的大气污染。因此, 煤矿的使用技术不过关是变电站综合自动化系统技术方面的重要问题之一。

4.2 结构形式选择问题

由于不同变电站的规模大小、复杂性和所需求的可靠性等要求都不一样, 在对变电站综合自动化系统选择的实现方案进行选择和设计的时候也应该有所不同。一般情况下, 合适的变电站综合自动化系统模式不仅可以节省投资, 还具有系统质量高和可靠性强等优点, 因而这种系统操作运行的时候非常方便。当前, 变电站综合自动化系统应用的结构形式主要有集中式、分散式和分布式这三种结构类型。这三种类型的变电站综合自动化系统结构虽然不是在同一时间出现的, 但是性能都比较好, 也都被广泛地使用。变电站应该根据变电站的实际情况, 再结合考虑这三种结构的特点来做出适当的选择。

4.3 变电站综合自动化系统施工时应注意的问题

变电站综合自动化系统在施工时, 有很多必须要注意的问题。当然, 最为重要的是电力系统的施工的质量, 因为施工的质量对电力系统工程具有决定性的作用, 因此, 严格控制施工的质量是自动化工程总体质量的保障。在施工时尤其要注意的是屏体的固定和屏柜的接地等细节问题。线缆敷设时还应该注意电力电缆和控制电缆绝对不能配置在同一层支架上。在现场二次设备屏柜安装完成、所有二次电缆安装和光缆熔接完成后必须进行系统功能的调试。

5 结语

总之, 随着科学技术的不断发展和社会的进步, 变电站综合自动化技术也在不断地变得完善, 从而变电站综合自动化技术一定会由功能分散向单元分散的方向发展, 由集中控制向分布式网络的方向发展, 从少功能向多功能的方向发展。并且, 变电站综合自动化技术还会得到更加广泛的应用, 因此, 研究变电站综合自动化技术的应用很有必要。以上是本人的粗浅之见, 由于本人知识水平和文字叙述能力有限, 文中如有不当之处还望批评指正。

参考文献

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[2]颜红哲, 曾淑兰.变电站综合自动化技术的探讨[J].中国新技术新产品, 2012 (5) :147.

[3]陈金成.变电站综合自动化技术分析与应用探讨[J].工程技术, 2013 (29) :74-75.