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1、变电站综合自动化技术变电站综合自动化变电站综合自动化变电站综合自动化是将变电站的二次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、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护，以及调度通信等综合性的自动化功能。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横向综合：是指利用计算机将不
2、同厂家的设备连在一起，替代或升级老设备的功能。设备连在一起，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新信息、优化、综合处理分析信息和增加新的功能，增强变电站内部、各控制中心的的功能，增强变电站内部、各控制中心的协调能力。协调能力。常规变电站的二次系统特点 组成组成：继电保护、故障录波、当地监控、远动。继电保护、故障录波、当地监控、远动。 特点：功能不同、硬件设备不同、技术不同、技特点：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。术上与管理上条块分割。 1.1.硬件设备之间互不兼容；硬件设备
3、之间互不兼容； 2.2.硬件设备难于标准化；硬件设备难于标准化； 3.3.接线复杂、安装调试不便；接线复杂、安装调试不便； 4.4.没有自检功能，需要定期对设备本身进行测试没有自检功能，需要定期对设备本身进行测试和检验。和检验。变电站综合自动化的优越性 在线运行的可靠性高；在线运行的可靠性高； 供电电能质量高；供电电能质量高； 专业综合、易于发现隐患专业综合、易于发现隐患, ,处理事故恢复供电快；处理事故恢复供电快； 变电站运行管理的自动化水平高；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；减少控制电缆、缩小占地面积； 维护调试方便；维护调试方便； 为变电站实现无人值班提供了可
4、靠性技术条件；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；结构分布、分层、分散化； 操作监视屏幕化；操作监视屏幕化； 通信局域网络化、光纤化；通信局域网络化、光纤化； 运行管理智能化；运行管理智能化； 测量显示数字化。测量显示数字化。变电站综合自动化系统的主要内容 1.1.随时在线监视电网运行参数、设备运行状况、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
5、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；并使相应的闭锁出口动作，以防止事故扩大； 2.2.电网出现事故时，快速采样、判断、决策、迅电网出现事故时，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；速隔离和消除事故，将故障限制在最小范围； 3.3.完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、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分析报表、远传和保证电能质量的自动和遥控调整。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、故障具备远动、保护、开关操作、测量、故障录波、事故顺序记录、运
6、行参数记示功能，录波、事故顺序记录、运行参数记示功能，包括以下几个方面：包括以下几个方面： 测量、监视、控制功能；测量、监视、控制功能； 继电保护功能；继电保护功能； 自动控制智能装置的功能；自动控制智能装置的功能； 远动及数据通信功能；远动及数据通信功能； 自诊断、自恢复和自动切换功能。自诊断、自恢复和自动切换功能。智能装置包括以下内容 电压、无功综合控制；电压、无功综合控制； 低频减负荷控制；低频减负荷控制； 备用电源自投控制；备用电源自投控制； 小电流选线控制。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
7、相结合的结构形式 完全分散式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层分布式结构集中组屏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的结构形式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）微处理器（中央处理器）CPUCPU是指挥中枢，计算机是指挥中枢，计算机程序的运行依赖于程序的运行
8、依赖于CPUCPU来实现；来实现； 存储器用来保存程序和数据，存储器用来保存程序和数据， EPROMEPROM紫外线擦除可编程只读存储器；紫外线擦除可编程只读存储器； EEPROMEEPROM电擦除可编程只读存储器；电擦除可编程只读存储器； SRAMSRAM静态随机存储器；静态随机存储器； FLASHFLASH快擦写存储器；快擦写存储器； NVRAMNVRAM非易失性随机存储器；非易失性随机存储器； 程序及不变数据存于程序及不变数据存于EPROMEPROM；定值存于；定值存于EEPROM SRAMEEPROM SRAM用于保存暂存数据；用于保存暂存数据； FLASHFLASH和和 NVRAMN
9、VRAM多用来保存故多用来保存故障数据。障数据。 定时器定时器/ /计数器有两个用途一是用来触发采样信号，计数器有两个用途一是用来触发采样信号，引起中断采样；二是在引起中断采样；二是在V/FV/F变换式变换式A/DA/D中，定时器中，定时器/ /计数器是把频率信号转换为数字信号的关键部件。计数器是把频率信号转换为数字信号的关键部件。 WatchdogWatchdog主要作用是当自动化装置受到干扰导致微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，使微机系统重新开始执行程序，动复位微机系统，使微机系统重
10、新开始执行程序，进行入正常运行轨道。进行入正常运行轨道。变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明2变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明3 模拟量输入模拟量输入/ /输出回路：完成模输出回路：完成模/ /数转换及数数转换及数/ /模转换；模转换； 开关量输入开关量输入/ /输出回路：由并行口、光电隔离电路及中输出回路：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；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
11、等，主要功能是人机对话，完成调灯、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试、定值整定、工作方式设定、动作行为记录与系统通信等工作；信等工作； 通信回路：主要功能是完成自动化装置间通信及信息远通信回路：主要功能是完成自动化装置间通信及信息远传等；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。要的直流稳压电源。模拟量的输入/输出原理1 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/输出
12、原理2特点：工作稳定，线性好，电路简单；抗干扰能力强，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；可以方便地实现多CPU共享一套VFC变换。模拟量输出电路的组成 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电隔离技术1电隔离技术2开关量输入电路原理图开关量输出电路原理图典型的数字量输入/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；实时数据采集与处
13、理功能；（模拟量、状态量、电能量、数字量）（模拟量、状态量、电能量、数字量） 运行监视与报警功能；运行监视与报警功能； 操作控制功能；操作控制功能； 数据处理与记录功能；数据处理与记录功能； 事故顺序记录与事故追忆功能；事故顺序记录与事故追忆功能； 故障录波与测路功能；故障录波与测路功能； 人机联系功能；人机联系功能； 制表打印功能；制表打印功能； 运行的技术管理功能；运行的技术管理功能； 谐波的分析和监视功能谐波的分析和监视功能综合自动化监控系统的基本结构综合自动化监控系统的基本要求 实时实时 可靠可靠 可维护可维护 信息处理和输出技术先进信息处理和输出技术先进 人机交流方便人机交流方便 通
14、信可靠通信可靠 信息处理和控制算法先进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、查询和报表功能。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行状态切换到目的状态时，遵守操作规则或章程而形成的一系列操作命令或指令的有
15、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应的防误电气闭锁回路，110KV及以上等级的电气设备应优先采用电气防误连锁的设计原则。自动化监控系统的附属部分3 误操作的产生过程有三： 运行值班人员误操作；
16、（操作时误拉、误合、误入） 检修人员误操作；（检修、试验时） 其他人员误操作；（误碰设备导致误作） 误操作后果：人身伤亡、设备损毁等恶性事故。自动化监控系统的附属部分3 防误操作的五大功能 防止误分、误合断路器； 防止带负荷分、合隔离刀闸； 防止带电挂接地线或合接地开关； 防止带接地线（接地开关）合断路器（隔离刀闸）； 防止误入带电间隔。自动化监控系统的附属部分3 三大防误系统 机械型防误系统：有直接式和间接式两类,目前较普遍使用的是防误操作程序锁。 电气型防误系统：是建立在二次操作回路上的防误功能，一般通过断路器和隔离开关的辅助触点连锁来实现，主要包括电气回路闭锁、电磁回路闭锁、电气报警和高压带电显示装置等。 微机五防：采用计算机技术，用于高压开关设备防止电气误操作的装置，由主机、电脑钥匙、编码锁具等功能元件组成。主要用于断路器、隔离开关、接地刀闸、遮拦网门等。变电站综合自动化系统的数据通信 数据通信是变电站综合自动化系统中的一个重要环节. 完成综自系统内部各子系统或各种功能模块间的信息交换,实现信息交流与共享； 完成变电站与控制中心的通信任务，要将各环节的故障信息上及时上报控制中心
