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電力系統(tǒng)微機繼電保護I、引入：變電站自動化系統(tǒng)就是：由基于微電子技術(shù)的智能電子裝置IED和后臺控制系統(tǒng)所組成的變電站運行控制系統(tǒng)，包括 監(jiān)控 保護 電能質(zhì)量自動控制等多個子系統(tǒng)。 II、變電站自動化系統(tǒng)及其與微機繼電保護的關(guān)系以太網(wǎng)A以太網(wǎng)B保護測控裝置遠(yuǎn)方調(diào)度當(dāng)?shù)睾笈_規(guī)約轉(zhuǎn)換器遠(yuǎn)動工作站其它智能設(shè)備RS232/RS485/CAN等其他網(wǎng)絡(luò)GPS五防機一、變電站自動化系統(tǒng)的組成l 保護測控裝置l 規(guī)約轉(zhuǎn)換器l 遠(yuǎn)動工作站l 后臺監(jiān)控系統(tǒng)l 五防主機二、各部分功能1、規(guī)約轉(zhuǎn)換器l 對于一套變電站自動化系統(tǒng)而言，系統(tǒng)中的保護設(shè)備可能來自第三方廠家。規(guī)約轉(zhuǎn)換器通過規(guī)約上的轉(zhuǎn)換將第三方設(shè)備接入。規(guī)約轉(zhuǎn)換器非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約2、遠(yuǎn)動工作站對間隔層設(shè)備進行集中管理，并實現(xiàn)對集控中心的連接。屬于站控層部分。遠(yuǎn)動工作站集中管理站控層與集控中心進行數(shù)據(jù)交換3、GPS校對時鐘：針對自動化系統(tǒng)中的計算機、控制裝置進行校時功能：從GPS衛(wèi)星上獲取標(biāo)準(zhǔn)時間信號 通過各種接口傳輸給需要設(shè)備 如：計算機、保護、故障錄波、SOE事件順序記錄、自動裝置、RTU 達(dá)到整個系統(tǒng)時間同步4、主站監(jiān)控系統(tǒng)對采集的變電站進行數(shù)據(jù)監(jiān)視、控制，并對保護裝置進行管理5、保護測控裝置該部分屬于間隔層部分，直接執(zhí)行保護控制原理.同時保護裝置還存在與站控層進行數(shù)據(jù)交換，接收站控層對保護設(shè)備管理。三、微機保護裝置與變電站自動化系統(tǒng)之間的關(guān)系l 是變電站（發(fā)電廠）自動化系統(tǒng)的自動化裝置之一l 具有輸入信號采樣和控制邏輯輸出執(zhí)行的接口l 保護控制邏輯就是通常的繼電保護原理l 在變電站自動化系統(tǒng)中屬于間隔層設(shè)備l 需要接收變電站自動化主站的管理和維護緒論一、微機繼電保護發(fā)展史 1、世界微機保護發(fā)展史，（表1） 2、中國微機保護發(fā)展史，（表2）表一序號年代世界微機保護160年代提出計算機構(gòu)成保護裝置（主要是理論計算方法和程序結(jié)構(gòu)研究；將模擬量數(shù)字化（電流、電壓、溫度等）270年代 在理論研究，主要是算法研究、數(shù)字濾波及實驗室樣機試驗等，期間，大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，微型計算機和微處理器進入實用階段，價格大幅度下降，可靠性及運算速度大幅度提高。70年代后期，國外有少數(shù)微機保護在試運行。380年代微機保護算法基本成熟；490年代 微處理器、計算機網(wǎng)絡(luò)的重大發(fā)展，導(dǎo)致硬件集成度更高、運算速度更快、存儲容量更大；通信、結(jié)構(gòu)、可靠性整體性能發(fā)生質(zhì)的變化，保護越來越智能化，裝置越來越信息化。表二序號階段中國微機保護1第一代基本同國外同時起步，設(shè)計重點是如何使總線系統(tǒng)更隱蔽，提高抗干擾水平；單CPU，采用單片機，雙層板，前插大機箱結(jié)構(gòu)，RS-232通信。2第二代 微機保護采用多CPU結(jié)構(gòu)，每塊印制板以CPU為中心組成計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)總線不出插件。采用單片機，雙層板，前插整面機箱結(jié)構(gòu)，RS-CAN/LON/485通信；3第三代 采用DSP技術(shù)，印制板采用多層板，實現(xiàn)表面貼裝，提高抗干擾性能，背插式機箱，工業(yè)以太網(wǎng)。二、微機繼電保護裝置的特點1維護調(diào)試方便1）在微機保護應(yīng)用之前，整流型或晶體管型繼電保護裝置的調(diào)試工作量很大，尤其是一些復(fù)雜的保護，例如超高壓線路的保護設(shè)備，調(diào)試一套保護常常需要一周，甚至更長的時間。2）原因：這類保護裝置都是布線邏輯的，保護的每一種功能都由相應(yīng)的硬件器件和連線來實現(xiàn)。為確認(rèn)保護裝置是否完好，就需要把所具備的各種功能都通過模擬試驗來校核一遍。3）微機保護則不同，它的硬件是一臺計算機，各種復(fù)雜的功能是由相應(yīng)的軟件（程序）來實現(xiàn)的。2可靠性高1）計算機在程序指揮下，有極強的綜合分析和判斷能力。 可以實現(xiàn)常規(guī)保護很難辦到的自動糾錯，即自動地識別和排除干擾，防止由于干擾而造成誤動作。2）有自診斷能力，能夠自動檢測出本身硬件的異常部分，配合多重化可以有效地防止拒動3易于獲得附加功能1）應(yīng)用微型機后，如果配置一個打印機，或者其它顯示設(shè)備，或通過網(wǎng)絡(luò)連接到后臺計算機監(jiān)控系統(tǒng)，可以在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后提供多種信息。2）保護動作時間和各部分的動作順序記錄，故障類型和相別及故障前后電壓和電流的波形記錄等。3）對于線路保護，還可以提供故障點的位置（測距）。這將有助于運行部門對事故的分析和處理。4. 靈活性大由于微機保護的特性主要由軟件決定（不同原理的保護可以采用通用的硬件），因此只要改變軟件就可以改變保護的特性和功能。從而可靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)運行方式的變化。5保護性能得到很好改善由于微型機的應(yīng)用，使很多原有型式的繼電保護中存在的技術(shù)問題，可找到新的解決辦法。例如：1） 對接地距離保護的允許過渡電阻的能力，距離保護如何區(qū)別振蕩和短路2） 大型變壓器差動保護如何識別勵磁涌流和內(nèi)部故障等問題都已提出了許多新的原理和解決方法。第一章 微型機保護的硬件原理11 概 述微型機保護系統(tǒng)的硬件一般包括以下三大部分：（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（或稱模擬量輸入系統(tǒng)）包括電壓形成、模擬濾波、采樣保持（S/H）、多路轉(zhuǎn)換（MPX）以及模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）等功能塊，完成將模擬輸入量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為所微型機能夠識別的數(shù)字量。（2）微型機主系統(tǒng)包括微處理器（MPU）、只讀存儲器（ROM）或閃存內(nèi)存（FLASH）、隨機存取存儲器（RAM）、定時器、并行接口以及串行接口等。微型機執(zhí)行編制好的程序，對由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至RAM 區(qū)的原始數(shù)據(jù)進行分析、處理，完成各種繼電保護的測量、邏輯和控制功能。（3）開關(guān)量（或數(shù)字量）輸入輸出系統(tǒng)由微型機的并行接口、光電隔離器件及有觸點的中間繼電器等組成，以完成各種保護的出口跳閘、信號警報、外部觸點輸入、人機對話及通訊等功能。12 模擬量輸入系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）一、 電壓形成回路微機保護模擬量的設(shè)置應(yīng)以滿足保護功能為基本準(zhǔn)則，輸入的模擬量與計算方法結(jié)合后，應(yīng)能夠反應(yīng)被保護對象的所有故障特征。以高壓線路保護和三卷變壓器差動保護為例：由于高壓線路保護一般具備了全線速動保護（如高頻保護或光纖電流縱聯(lián)差動保護）、距離保護、零序保護和重合閘的功能，所以，模擬量一般設(shè)置為Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Uc、Ux 共8 個模擬量，其中，Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Uc 用于構(gòu)成保護的功能，Ux 為斷路器的另一側(cè)電壓，用于實現(xiàn)重合閘功能； 對于三卷變壓器的差動保護，至少應(yīng)該接入三側(cè)的三相電流，共9 個模擬量。微機保護要從被保護的電力線路或設(shè)備的電流互感器、電壓互感器或其它變換器上取得信息，但這些互感器的二次數(shù)值、輸入范圍對典型的微機電路卻不適用，故需要降低和變換。在微機保護中，通常根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入范圍的要求，將輸入信號變換為5V 或10V 的電壓信號。因此，一般采用中間變換器來實現(xiàn)以上的變換。交流電壓信號可以采用電壓變換器；交流電流信號變換為成比例的電壓信號，可以采用電抗變換器或電流變換器。P207二、 采樣保持電路和模擬低通濾波器 P2081、S/H 電路由一個電子模擬開關(guān)AS、保持電容Ch 以及兩個阻抗變換器組成。S/H（Sample/Hold）電路的作用是在一個極短的時間內(nèi)測量模擬輸入量在該時刻的瞬時值，并在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換的期間內(nèi)保持其輸出不變。2、由采樣定理： f s 2 f max 可以知道，如果被采樣信號中所含最高頻率成份的頻率為f max ，則采樣頻率f s 必須大于f max 的二倍。工程中，一般取： f s（2.53）f max三、多路轉(zhuǎn)換MPX模數(shù)轉(zhuǎn)換器價格相對較貴，通常不是每個模擬量輸入通道設(shè)一個A/D，而是公用一個，中間經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)MPX（Multiplex）切換，輪流由公用的A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入給微機。四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D 轉(zhuǎn)換器，或簡稱ADC）是實現(xiàn)計算機控制的關(guān)鍵技術(shù)，是將模擬量轉(zhuǎn)變成計算機能夠識別的數(shù)字量的橋梁。由于計算機只能對數(shù)字量進行運算，而電力系統(tǒng)中的電流、電壓信號均為模擬量，因此必須采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的數(shù)字量。13 開關(guān)量輸入及輸出回路一、光電隔離在電隔離的情況下，以光為媒介傳送信號，對輸入輸出系統(tǒng)進行隔離。作用：抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路干擾二、開關(guān)量輸入回路開關(guān)量輸入DI（Digital Input，簡稱：開入）主要用于識別運行方式、運行條件等，以便控制程序的流程。如重合閘方式、同期方式、收訊狀態(tài)和定值區(qū)號等。2類接點：1、裝在裝置面板上的接點。這類接點主要是指用于人機對話的鍵盤以及部分切換裝置工作方式用的轉(zhuǎn)換開關(guān)等。2、從裝置外部經(jīng)過端子排引入裝置的接點。例如需要由運行人員不打開裝置外蓋而在運行中切換的各種壓板、轉(zhuǎn)換開關(guān)以及其它保護裝置和操作繼電器的接點等。（需光電隔離）三、開關(guān)量輸出回路開關(guān)量輸出DO（Digital Output，簡稱：開出）主要包括保護的跳閘出口、本地和中央信號以及通信接口、打印機接口等。對于保護的跳閘出口、本地和中央信號等，一般都采用并行接口的輸出口來控制有接點繼電器（干簧或密封小中間繼電器）的方法。為了進一步提高抗干擾能力，最好也經(jīng)過一級光電隔離。第二章 裝置結(jié)構(gòu)一、前插式結(jié)構(gòu)二、背插式結(jié)構(gòu)第三章 CPU選擇原則CPU 選擇原則：關(guān)鍵是速度1）CPU能否在兩個相鄰的采樣間隔內(nèi)完成必須完成的工作； 2）A/D 轉(zhuǎn)換的位數(shù)越高，量化誤差越小，精度越高；3）但 CPU數(shù)據(jù)總線的位數(shù)越高，其處理較長字長的速度快，而并不表明精度越高； 故：1）數(shù)據(jù)量較小的采用低速CPU, 數(shù)據(jù)量較大的采用高速CPU。 2）8位機，16位機，32位機均獲得大量的應(yīng)用。 3）微機保護監(jiān)控CPU目前處于單片機和DSP數(shù)字處理芯片共存的時期。 4）高速CPU可以極大提高保護裝置的動作速度，縮短保護動作時間，對于快速切除系統(tǒng)故障、恢復(fù)系統(tǒng)正常運行，作用巨大。第四章 通信回路1、 變電站自動化系統(tǒng)通信技術(shù)現(xiàn)狀1）自從微機保護及變電站自動化系統(tǒng)問世以來，通信技術(shù)一直為變電站自動化中最為重要的技術(shù)之一，同時，變電站自動化系統(tǒng)的通信技術(shù)是同IT行業(yè)的通信技術(shù)發(fā)展密不可分。2）但是，由于變電站的強電磁場干擾環(huán)境、實時性要求高通信距離長等特性，決定變電站自動化系統(tǒng)通信技術(shù)具有其特殊性；3）變電站自動化系統(tǒng)通信技術(shù)包括站控層通信及站控層同調(diào)度端通信。2.站控層通信 微機保護及變電站自動化系統(tǒng)的出現(xiàn)，站控層的通信包括間隔層通信和監(jiān)控層通信。 1）間隔層通信主要保證將保護監(jiān)控裝置所有數(shù)據(jù)送向后臺監(jiān)控主機； 2）監(jiān)控層的通信主要實現(xiàn)監(jiān)控主機的互為備用和信息共享，由于工作環(huán)境較好，基本上在變電站的主控制室；實時性要求不高，一般選用通用以太網(wǎng)。 3）保護監(jiān)控裝置的工作環(huán)境惡劣，電磁干擾嚴(yán)重等原因，先后出現(xiàn)不同的通信網(wǎng)絡(luò)，主要有：(1) RS-232接口特點：a.RS-232接口為一串行通信接口b.是一種應(yīng)用十分廣泛的物理接口標(biāo)準(zhǔn)c.每個信號用一根導(dǎo)線，所有信號回路共用一根地線d.采用位傳輸，實現(xiàn)的點對點通信e.通信電纜長度在案15M以內(nèi)，通信速率在20Kbps內(nèi)。缺點：由于是單線，線間干擾較大，自動校驗措施不完整等，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的安全性較差。一般情況幾臺保護監(jiān)控共用一臺通信管理單元，存在數(shù)據(jù)瓶頸，早期的保護監(jiān)控裝置一般集中組柜在控制室。目前，全球較少選用RS-232構(gòu)成變電站自動化系統(tǒng)的間隔層通信。(2)RS-485網(wǎng)絡(luò)RS-485為主從式的總線式網(wǎng)絡(luò)，RS-485是一種改進的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，其接口環(huán)節(jié)簡單且不含CPU。 特點：a.RS-485采用雙線傳輸信號b.屏蔽雙絞線電纜，也可以取消屏蔽，取決于環(huán)境條件（EMC）c.RS-485操作容易，總線結(jié)構(gòu)允許增加或減少d.傳輸速度在9.6kbps-12Mbps可選，全部設(shè)備均需選用同一傳輸速度。其傳輸速度與A型電纜的距離關(guān)系： 波特率（ kbps） 距離/段(km) 9.6 1.2 19.2 1.2 93.75 1.2 187.5 1.0 500 0.4 1500 0.2 12000 0.13、站控層同調(diào)度端通信 站控層同調(diào)度端的通信，一般通信介質(zhì)選用電力載波、微波、光纖等第五章 變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢 1.智能電子裝置的發(fā)展及在變電站自動化領(lǐng)域的應(yīng)用 間隔層測控單元、繼電保護裝置、測控保護綜合裝置、RTU等都可以將其作為IED 2.非常規(guī)互感器的發(fā)展及應(yīng)用 結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕，易于安裝；不含油，無易燃易爆危險；距離一次側(cè)大電流較近的OCT光路部分由絕緣材料組成，絕緣性能良好。 3.IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用 為電力系統(tǒng)自動化產(chǎn)品的格局奠定了基礎(chǔ)；使變電站信息建模標(biāo)準(zhǔn)化成為可能使信息共享具備了可實施的基礎(chǔ)前提。4.網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用 電力系統(tǒng)二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的IO現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊。5.電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用6.視頻圖像監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 n 主要功能有：n 環(huán)境及設(shè)備監(jiān)視。當(dāng)預(yù)置點發(fā)生報警時，畫面可自動切換到報警現(xiàn)場，監(jiān)視報警點所發(fā)生的情況。n 紅外圖像測量，利用紅外攝像機可以實現(xiàn)黑暗情況下對環(huán)境的監(jiān)視，也可對相關(guān)設(shè)備的溫度狀況進行直觀監(jiān)察。n 移動物體監(jiān)測。 7.電能質(zhì)量的在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 n 國家有關(guān)部門對電能質(zhì)量相繼頻布了5個相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)：n （ 電網(wǎng)頻率允許偏差；n 供電電壓允許偏差；n 三相電壓不平衡度；n 諧波；n 電壓閃變 ）n 諧波和電壓閃變這兩項指標(biāo)的監(jiān)測則需配置附加的設(shè)備來完成。這也是變電站自動化技術(shù)發(fā)展過程中應(yīng)當(dāng)加以考慮的。豐富了變電站自動化技術(shù)的內(nèi)涵。 一、變電站綜合自動化系統(tǒng)的配置與應(yīng)用問題1、變電站綜合自動化的描述1）是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能的設(shè)備。2）是包含傳統(tǒng)的自動化監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置等設(shè)備，是集保護、測量、監(jiān)視、控制、遠(yuǎn)傳等功能為一體，通過數(shù)字通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實現(xiàn)信息共享的一套微機化的二次設(shè)備及系統(tǒng)。 變電站自動化系統(tǒng)就是： 由基于微電子技術(shù)的智能電子裝置IED和后臺控制系統(tǒng)所組成的變電站運行控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控、保護、電能質(zhì)量自動控制等多個子系統(tǒng)。 2、變電站綜合自動化系統(tǒng)基本特征： （1）功能實現(xiàn)綜合化。 （2）系統(tǒng)構(gòu)成模塊化 （3）結(jié)構(gòu)分布、分層、分散化。 （4）通信局域網(wǎng)絡(luò)化、光纜化。 （5）操作監(jiān)視屏幕化。 （6）測量顯示數(shù)字化。 （7）運行管理智能化。 3、變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式問題a.集中式b.分層分布式1） 集中式的結(jié)構(gòu)主要功能和特點 實時采集變電站各種模擬量、開關(guān)量，完成對變電站的數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控、制表、打印、事件順序記錄等功能。完成對變電站主要設(shè)備和進、出線的保護任務(wù)。系統(tǒng)具有自診斷和自恢復(fù)功能。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可大大減少占地面積。 造價低，實用性強，尤其是對35kV或規(guī)模較小的變電站更為有利。 集中式結(jié)構(gòu)的主要缺點 每臺計算機的功能較集中，若一臺計算機出故障，影響面大，因此，必須采用雙機并聯(lián)運行的結(jié)構(gòu)才能提高可靠性。 軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計，工作量大。集中式保護與傳統(tǒng)式保護相比，不直觀，調(diào)試和維護不方便，程序設(shè)計麻煩，只適合于保護算法比較簡單的情況。2） 分層分布式的結(jié)構(gòu) ：間隔層和站控層構(gòu)成的是一個分布式的計算機系統(tǒng) 各計算機既可以獨立工作，分別完成分配給自己的各種任務(wù)，又可以彼此之間相互協(xié)調(diào)合作，在通信協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)系統(tǒng)的全局管理。 4、變電站綜合自動化系統(tǒng)的配置問題 變電站綜合自動化的配置層次1）變電站層：操作員工作站（監(jiān)控主機）、 五防主機、 遠(yuǎn)動主站、 工程師工作站2）網(wǎng)絡(luò)層3）間隔層： 是繼電保護、測控裝置層。 5、變電站綜合自動化技術(shù)的目前發(fā)展特點 1、從集中控制、功能分散型向全分散網(wǎng)絡(luò)型發(fā)展 2、從專用設(shè)備到開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)型的軟件、硬件平臺 3、從集中控制向綜合智能控制發(fā)展 4、從專用設(shè)備到開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)型的軟件、硬件平臺 5、保護和控制裝置從室內(nèi)型向戶外型演變 6、變電站從屏幕數(shù)據(jù)監(jiān)視到多媒體監(jiān)視發(fā)展 7、實現(xiàn)縱向和橫向的綜合 6、變電站綜合自動化系統(tǒng)目前存在的問題 （1）、變電站自動化系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題 包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)自動化系統(tǒng)模式管理標(biāo)準(zhǔn)等（2）、生產(chǎn)廠家的問題廠家過分重視經(jīng)濟利益用戶過分追求技術(shù)含量 （3）、不同產(chǎn)品的接口問題（4）、傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)選擇的問題是設(shè)備的互換性問題。（5）、變電站自動化系統(tǒng)的開放性問題（6）、變電站自動化系統(tǒng)組織模式選擇問題目前主要有集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式三種類型.。（7）、現(xiàn)行的電力管理體制與變電站自動化系統(tǒng)關(guān)系問題 變電站自動化系統(tǒng)的建設(shè)，使得繼電保護、遠(yuǎn)動、計量、變電運行等各專業(yè)相互滲透，（8)、運行維護人員水平不高的問題使用者較難維護(9)硬件很快過時問題電子技術(shù)的發(fā)展微機技術(shù)的發(fā)展電子產(chǎn)品更新?lián)Q代快7、變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢 1）智能電子裝置的發(fā)展及在變電站自動化領(lǐng)域的應(yīng)用 間隔層測控單元、繼電保護裝置、測控保護綜合裝置、RTU等都可以將其作為IED 2）非常規(guī)互感器的發(fā)展及應(yīng)用 結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕，易于安裝；不含油，無易燃易爆危險；距離一次側(cè)大電流較近的OCT光路部分由絕緣材料組成，絕緣性能良好。 3）IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用 為電力系統(tǒng)自動化產(chǎn)品的格局奠定了基礎(chǔ)；使變電站信息建模標(biāo)準(zhǔn)化成為可能使信息共享具備了可實施的基礎(chǔ)前提。4）網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用 電力系統(tǒng)二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的IO現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊。5）電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用6）視頻圖像監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 主要功能有：環(huán)境及設(shè)備監(jiān)視。當(dāng)預(yù)置點發(fā)生報警時，畫面可自動切換到報警現(xiàn)場，監(jiān)視報警點所發(fā)生的情況。紅外圖像測量，利用紅外攝像機可以實現(xiàn)黑暗情況下對環(huán)境的監(jiān)視，也可對相關(guān)設(shè)備的溫度狀況進行直觀監(jiān)察。移動物體監(jiān)測。 附錄：常規(guī)互感器與非常規(guī)互感器的比較二、間隔層IED裝置問題一例： PSU-2000變電站綜合自動化系統(tǒng)35/10KV線路保護測控單元主變主保護測控單元主變高壓側(cè)單元變壓器中低壓側(cè)保護測控單元電容器保護測控單元（一）35/10KV線路保護測控單元 1保護部分1）電流速斷保護2）定時限過電流保護3）三相一次重合閘4）低周減負(fù)荷（可用于終線端，也可用于聯(lián)絡(luò)線） 2監(jiān)控部分（1 ）測量電流：Ia、Ib、Ic 功率：P（有功）、Q（無功）功率因數(shù)：COS 電度量：KWh、KVARh 全部測量量均由數(shù)據(jù)通道傳送到前置機與后臺機。電流、功率等數(shù)值還顯示在機箱上的液晶顯示器上。（2）控制 斷路器“分”、“合”操作 手動開關(guān)或接收后臺機遠(yuǎn)動命令。（3）事件順序記錄 當(dāng)各類保護動作或所監(jiān)視的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化時，裝置將自動記錄事件發(fā)生的時間及動作值，事件順序記錄將傳至后臺機進行存貯及處理。（二）主變主保護測控單元主要完成變壓器的縱差保護，主變重瓦斯，主變輕瓦斯，調(diào)壓重瓦斯，調(diào)壓輕瓦斯，壓力釋放等保護功能。（三）主變高壓側(cè)單元 主要完成： 變壓器的后備保護（復(fù)合電壓啟動的三相過流保護、零序過流保護、零序過壓保護）； 各電氣量：Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、Ia、Ib、Ic、P、Q、F、U0測量； 脈沖電度表脈沖數(shù)的累加； 高壓側(cè)斷路器的控制等功能。（四）變壓器中低壓側(cè)保護測控單元 設(shè)置有： 復(fù)合電壓啟動的過電流保護； 變壓器的 Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、Ia、Ib、Ic、P、Q的測量； 脈沖電度表脈沖數(shù)的累加； 中低壓側(cè)斷路器的控制等功能。（五）電容器保護測控單元 一套變電站綜合自動化系統(tǒng)功能模塊的典型硬件結(jié)構(gòu)主要包括： 模擬量輸入/輸出回路、 微型機系統(tǒng)、 開關(guān)量輸入/輸出回路、 人機對話接口回路 通信回路 電源。 微型機系統(tǒng) 開關(guān)量輸入、輸出電路不同的計算機插件，一般都根據(jù)各自開關(guān)輸入量的多少來設(shè)置開關(guān)量輸入電路的回路數(shù)，并留有備用回路 通信回路用來完成各微機系統(tǒng)之間的通信及遠(yuǎn)動通信。2、保護、測控裝置的硬件典型例子最大配置時箱內(nèi)為7個插件:1）交流插件（AC）；2）模數(shù)變換插件（VFC）；3）專用故障錄波CPU插件；4）保護CPU插件；5）繼電器插件（RELAY）；6）逆變電源插件（POWER）；7）人機對話用CPU板（MMI）。基本配置為6個插件，專用故障錄波插件空缺。 1）交流插件（AC）交流插件是引入一次系統(tǒng)電壓互感器、電流互感器二次側(cè)較強電信號，通過電壓形成電路，變換成保護裝置所需的弱電信號，同時利用變換器件起到較強電信號與弱電信號的隔離，起到抗干擾作用。2）模數(shù)變換插件（VFC）3）專用故障錄波插件4）繼電保護CPU插件 開關(guān)量輸出（簡稱開出）分成兩種： 一種是用于驅(qū)動出口及信號繼電器的； 本裝置設(shè)有兩路告警，稱告警和告警；告警用于檢測到必須閉鎖本CPU開出的致命異常狀況時，告警用于不需閉鎖開出的情況。5）繼電器插件（RELAY） 6）電源插件（POWER） 直流220V和110V電壓輸入 利用逆變原理輸出本裝置需要的三組直流電壓，即5V、15V及24V。三、數(shù)據(jù)通信問題數(shù)據(jù)通信主要任務(wù)體現(xiàn)在兩個方面 一個方面是：完成綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)或各種功能模塊間的信息交換。 另一方面是：完成變電站與控制中心的通信任務(wù)。 變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信內(nèi)容： 變電站綜自系統(tǒng)圖：站控層間隔層遠(yuǎn)動工程師站Modem操作員站遠(yuǎn)動主站W(wǎng)MH-800WBH-801WXH-821FCK-801WXH-811（一）微機保護及測控裝置與監(jiān)控系統(tǒng)通信的主要內(nèi)容：1）接受監(jiān)控系統(tǒng)查詢。監(jiān)控系統(tǒng)定時查詢各保護和自動裝置，若能正確應(yīng)答信號，則說明裝置的通信接口完好，若超時應(yīng)答、無應(yīng)答或應(yīng)答錯誤，則說明通信接口或保護裝置本身出現(xiàn)故障。2）向監(jiān)控系統(tǒng)傳送事件報告。包括跳閘時間、跳閘元件、相別、故障距離、錄波數(shù)據(jù)等，即具有遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)功能，而且失電后這些數(shù)據(jù)還能保留。3）向監(jiān)控系統(tǒng)傳送自檢報告。包括裝置內(nèi)部自檢及對輸入信號的檢查。4）校對時鐘。GPS對時5）修改保護定值。通過監(jiān)控系統(tǒng)對保護定值的修改，必須經(jīng)過系統(tǒng)上傳、下裝、返校、確認(rèn)四個環(huán)節(jié)后，保護裝置才準(zhǔn)予修改，這四個環(huán)節(jié)每一步都要通過通信來完成。6）接受值班人員對保護投退的命令。值班人員投退保護實際上是投退保護的軟連接片或修改整定控制字。7）保護信號的遠(yuǎn)方復(fù)歸。值班人員復(fù)歸遠(yuǎn)方保護信號，是通過遙控來復(fù)歸信號繼電器的。8）實時向監(jiān)控系統(tǒng)傳送保護主要狀態(tài)。如功能投退狀態(tài)、輸入量值及保護動作信號等。9）測控裝置接受值班人員從監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的遙控命令。執(zhí)行對斷路器、隔離開關(guān)分合，變壓器有載調(diào)壓開關(guān)升降的操作。10）測控裝置將輸入的交流電流、電壓，直流電流、電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)送入監(jiān)控系統(tǒng)。11）測控裝置將輸入的各種開關(guān)量信號，經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)送入監(jiān)控系統(tǒng)。（二）綜合自動化系統(tǒng)與控制中心的通信內(nèi)容 變電站向控制中心傳送的信息通常稱為“上行信息”； 而由控制中心向變電站發(fā)送的信息，常稱為“下行信息”。1、并行數(shù)據(jù)通信 并行數(shù)據(jù)通信：是指數(shù)據(jù)的各位同時傳送； 并行傳輸速度快，但是在并行傳輸系統(tǒng)中，除了需要數(shù)據(jù)線外，往往還需要一組狀態(tài)信號線和控制信號線2、串行數(shù)據(jù)通信 數(shù)據(jù)一位一位順序地傳送。 在變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部，各種自動裝置間或繼電保護裝置與監(jiān)控系統(tǒng)間，為了減少連接電纜，簡化配線，降低成本，常采用串行通信。 1、 異步數(shù)據(jù)傳輸1在異步通信方式中，發(fā)送的每一個字符均帶有起始位、停止位和可選擇的奇偶校驗位。用一起始位表示字符的開始，用停止位表示字符的結(jié)束構(gòu)成一幀1、 異步數(shù)據(jù)傳輸2 異步傳輸由于加入了起始位、停止位以及比特流間插入間隙而顯得慢些。 但是這種方式既便宜又有效，這兩大優(yōu)點使得在低速通信中應(yīng)用多。 2、 同步數(shù)據(jù)傳輸1 同步傳送的特點：是在數(shù)據(jù)塊的開始處集中使用同步字符來作傳送的指示 2、同步數(shù)據(jù)傳輸2幀內(nèi)的字節(jié)與字節(jié)之間沒有間隙，需要接收方在解碼時將比特流分解成字節(jié) 2、同步數(shù)據(jù)傳輸3 我國1991年發(fā)布的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的循環(huán)式遠(yuǎn)動傳輸規(guī)約（簡稱CDT規(guī)約）規(guī)定： 采用同步傳輸方式 同步字符為EB90H 同步字符連續(xù)發(fā)3個，共占6個字節(jié)； 按照低位先發(fā)、高位后發(fā)； 每字的低編號字節(jié)先發(fā)、高字節(jié)后發(fā)的原則順序發(fā)送。 遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信的原理現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳信息通道 1明線或電纜信道2。電力線載波信道 3微波中繼信道 微波中斷信道簡稱微波信道。微波是指頻率為300MHz300GHz的無線電波，它具有直線傳播的特性，其繞射能力弱。 4衛(wèi)星信道 衛(wèi)星通信的優(yōu)點是不受地形和距離的限制，通信容量大，不受大氣層騷動的影響，通信可靠。凡在需要通信的地方，只要設(shè)立一個衛(wèi)星通信地面站，便可以利用衛(wèi)星進行轉(zhuǎn)接通信。 5光纖信道 其特點如下： 光纖通信優(yōu)于其他通信系統(tǒng)的一個顯著特點是它具有很好的抗電磁干擾能力； 光纖的通信容量大、功能價格比高； 安裝維護簡單； 光纖是非導(dǎo)體，可以很容易地與導(dǎo)線捆在一起敷設(shè)于地下管道內(nèi)；也可固定在不導(dǎo)電的導(dǎo)體上，如電力線架空地線復(fù)合光纖； 變電站還可以采用與電力線同桿架設(shè)的自承式光纜。 電力系統(tǒng)特種光纜的種類 （l）光纖復(fù)合地線（OPGW）。又稱地線復(fù)合光纜、光纖架空地線等，是在電力傳輸線路的地線中含有供通信用的光纖單元。（2）光纖復(fù)合相線（OPPC）。雖然它們的結(jié)構(gòu)雷同，但從設(shè)計到安裝和運行，OPPC與OPGW有原則的區(qū)別。 （3）金屬自承光纜（MASS）。金屬絞線通常用鍍鋅鋼線，因此結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。MASS作為自承光纜應(yīng)用時，主要考慮強度和弧垂以及與相鄰導(dǎo)地線和對地的安全間距。它不必像OPGW要考慮短路電流和熱容量，也不需要像OPPC那樣要考慮絕緣、載流量和阻抗，其外層金屬絞線的作用僅是容納和保護光纖。 （4）全介質(zhì)自承光纜 （ADSS）。ADSS光纜在 220kV、110kV、35kV電壓等級輸電線路上廣泛使用，特別是在已建線路上使用較多。（5）附加型光纜（OPAC）。是無金屬捆綁式架空光纜和無金屬纏繞式光纜的統(tǒng)稱。是在電力線路上建設(shè)光纖通信網(wǎng)絡(luò)的一種既經(jīng)濟又快捷的方式。它們用自動捆綁機和纏繞機將光纜捆綁和纏繞在地線或相線上，其共同的優(yōu)點是：光纜重量輕、造價低、安裝迅速。在地線或10kV/35kV相線上可不停電安裝；通信規(guī)約的含義 在通信網(wǎng)中，為了保證通信雙方能正確、有效、可靠地進行數(shù)據(jù)傳輸，在通信的發(fā)送和接收的過程中有一系列的規(guī)定，以約束雙方進行正確、協(xié)調(diào)的工作，我們將這些規(guī)定稱為數(shù)據(jù)傳輸控制規(guī)程，簡稱為通信規(guī)約。 通信規(guī)約明確規(guī)范以下幾個問題： （1）要有共同的語言。 （2）要有一致的操作步驟，即控制步驟。 （3）要規(guī)定檢查錯誤以及出現(xiàn)異常情況時計算機的應(yīng)付辦法。 數(shù)據(jù)通信的差錯控制 數(shù)據(jù)傳輸過程中噪聲的影響 差錯控制編碼又可分為檢錯碼和糾錯碼，前者是指能自動發(fā)現(xiàn)差錯的編碼，后者是指不僅能發(fā)現(xiàn)差錯而且能自動糾正差錯的編碼。 1.循環(huán)檢錯法。 2.檢錯重發(fā)法。 3.反饋檢錯法。 4.前向糾錯法。 最簡單和最常用的檢錯方法是奇偶校驗。 如采用偶校驗傳送7位二進制信息，則在傳送的7個信息位后加上一個偶校驗位，如前7位中1的個數(shù)是偶數(shù)，則第8位加0，如前7位中1的個數(shù)是奇數(shù)，則第8位加1。在實際遠(yuǎn)動通信中，常使用循環(huán)冗余校驗CRC（Cyclic Redundancy Check）方法，它是對一個數(shù)據(jù)塊進行校驗，對隨機或突發(fā)差錯造成的幀破壞有很好的校驗效果。串行數(shù)據(jù)通信及其接口 串行通信在數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約“開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）參考模型”的七層結(jié)構(gòu)中屬于物理層。主要解決的是建立、保持和拆除數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備（DCE）之間的數(shù)據(jù)鏈路的規(guī)約。 物理接口標(biāo)準(zhǔn)RS232D 串行通信端口（RS232）是計算機上的標(biāo)準(zhǔn)配置，通常有COM1與COM2兩個端口，以前的計算機將COM1以9引腳的接頭接出，而以25引腳的接頭將COM2接出。新一代的計算機均以9引腳的接頭接出所有的RS232通信端口。 計算機上的RS232均是公頭，即使是25引腳也是公頭，千萬不要與其他設(shè)備弄混淆了（打印機連接端口也是25引腳，不過它是母頭） 插口公頭接口母頭變電站信息傳輸?shù)耐ㄐ乓?guī)約1 1循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約DL45191 , 是我國自行制定的第1個遠(yuǎn)動協(xié)議。 2基本遠(yuǎn)動任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)IEC608705101（1995）, 一般用于變電站遠(yuǎn)動設(shè)備 RTU和調(diào)度計算機系統(tǒng)之間，能夠傳輸遙測、遙信、遙脈、遙控、保護事件信息、保護定值、錄波等數(shù)據(jù)。作為國家電力行業(yè)新的遠(yuǎn)動標(biāo)準(zhǔn)，101規(guī)約將在今后的一段時間內(nèi)逐步被貫徹，取代原先部頒CDT規(guī)約的地位。 3IEC 608705104, 是將 IEC 608705101和由 TCPIP（傳輸控制協(xié)議以太網(wǎng)協(xié)議）提供的傳輸功能結(jié)合在一塊，可以說是網(wǎng)絡(luò)版的101規(guī)約。 4電能量傳輸配套標(biāo)準(zhǔn) IEC 608705102 , 主要應(yīng)用于變電站電量采集終端和電量計費系統(tǒng)之間傳輸實時或分時電能量數(shù)據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)目前已經(jīng)在電能量計費系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。 5繼電保護設(shè)備信息接口配套標(biāo)準(zhǔn) IEC 608705103, 是將變電站內(nèi)的保護裝置接入遠(yuǎn)動設(shè)備的規(guī)約，用以傳輸繼電保護的所有信息。 6、IEC61850,當(dāng)前電力系統(tǒng)中，對變電站自動化的要求越來越高，變電站自動化系統(tǒng)在實現(xiàn)控制、監(jiān)視和保護功能的同時，為了實現(xiàn)不同廠家的設(shè)備達(dá)到信息共享，使變電站自動化系統(tǒng)成為開放系統(tǒng)，還應(yīng)具有互操作性。為方便變電站中各種IED的管理以及設(shè)備間的互聯(lián)，就需要一種通用的通信方式來實現(xiàn)。IEC61850提出了一種公共的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過對設(shè)備的一系列規(guī)范化，使其形成一個規(guī)范的輸出，實現(xiàn)系統(tǒng)的無縫連接。 目前，在電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，國內(nèi)主要采用兩類通信規(guī)約： 循環(huán)式數(shù)據(jù)傳送（Cyclic Digital Transmission）規(guī)約，簡稱CDT規(guī)約； 問答式（Polling）傳送規(guī)約，簡稱POLLING規(guī)約。 四、監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用問題監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能 一、實時數(shù)據(jù)采集與處理 模擬量的主要處理方式： 數(shù)字濾波 死區(qū)計算 越限比較 標(biāo)度變換 數(shù)轉(zhuǎn)換(將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù))1、模擬量的采集 2狀態(tài)量的采集與處理 反映變電站一次運行方式的斷路器、刀閘、地刀位置信號，保護動作信號，各種異常信號，GIS組合電器狀態(tài)信號，直流屏信號，重合閘信號，防火、防盜信號等。 二、運行監(jiān)視、報警功能 運行監(jiān)視 異常狀態(tài)報警 報警方式主要有：自動推出畫面、報警行、音響提示（語音或可變頻率音響）、閃光報警、信息操作提示，如控制操作超時等。三、操作控制功能 對變壓器分接頭進行調(diào)節(jié)控制；對電容器組進行投、切控制。四、數(shù)據(jù)處理與記錄功能五、事故順序記錄與事故追憶功能六、故障錄波與測距功能七、人機聯(lián)系功能 人機聯(lián)系的橋梁是CRT顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤。 （1）CRT屏幕顯示內(nèi)容 （2）輸入數(shù)據(jù)。 例如 TA和TV變比； 保護定值和越限報警定值； 智能自控裝置的設(shè)定值； 運行人員密碼。八、制表打印功能。 記錄和制表打印 定時啟動 事件驅(qū)動 召喚打印九、運行的技術(shù)管理功能。 主要體現(xiàn)在三個方面： 歷史數(shù)據(jù)處理、存檔、檢索。 統(tǒng)計值處理。 累計值處理。累計值包括小時、日、月、典型日累計等。十、諧波的分析和監(jiān)視功能。 監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)較簡單的監(jiān)控系統(tǒng)： 監(jiān)控機 網(wǎng)絡(luò)管理單元 測控單元 遠(yuǎn)動接口 打印機等部分組成。監(jiān)控系統(tǒng)： 在無人值班的變電站，主要負(fù)責(zé)與調(diào)度中心的通信，使變電站綜合自動化系統(tǒng)具有RTU的功能，完成四遙的任務(wù)； 在有人值班的變電站，除了仍然負(fù)責(zé)與調(diào)度中心通信外，還負(fù)責(zé)人機聯(lián)系，使綜合自動化系統(tǒng)通過監(jiān)控機完成當(dāng)?shù)仫@示、制表打印、開關(guān)操作等功能。 間隔層主要是指現(xiàn)場與一次設(shè)備相連的采集終端裝置，所有智能裝置如備自投裝置、微機綜合保護裝置、智能型直流系統(tǒng)和干式變壓器溫控儀、智能測控儀表、出線開關(guān)回路采用的信號采集器等設(shè)備均為間隔層的主要組成部分。 通訊層主要是指通訊管理機，由通訊管理機硬件裝置和通訊管理機、通信線路、通信接入軟件組成。通訊管理機的任務(wù)是實現(xiàn)與現(xiàn)場智能設(shè)備的通訊及與監(jiān)控后臺及調(diào)度主站的通訊。 監(jiān)控層的任務(wù)是實時采集全站的數(shù)據(jù)并存入實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，通過各種功能界面實現(xiàn)的實時監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)匯總查詢統(tǒng)計、報表查詢打印等功能，是監(jiān)控系統(tǒng)與工作人員的人機接口，所有通過計算機對配電網(wǎng)的操作控制全部在監(jiān)控層進行。 操作員工作站是直接提供給操作員進行監(jiān)控和各種操作的界面，可選配多屏；為調(diào)度員提供了所有功能的入口。規(guī)模較大的變電站 規(guī)模較大的變電站會以工作站的形式設(shè)有 當(dāng)?shù)鼐S護工作站 工程師工作站 遠(yuǎn)動通信服務(wù)控制器等 專門用來完成系統(tǒng)維護與操作、軟件開發(fā)與管理和與調(diào)度中心通信等任務(wù)。 4、監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)舉例1）采用標(biāo)準(zhǔn)通訊接口芯片通信的監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試終端當(dāng)?shù)乇O(jiān)控站監(jiān)控主站GPS調(diào)制解調(diào)器間隔層12345C1CN （1）當(dāng)?shù)乇O(jiān)控站（監(jiān)控機、后臺機） 實現(xiàn)對變電站運行狀態(tài)的就地監(jiān)視和控制功能。 （2）調(diào)試終端（工程師站） 進行各種參數(shù)設(shè)置，對通信報文、運行狀態(tài)、遙測及遙信量進行實時監(jiān)視和分析。 （3）調(diào)制解調(diào)器（MODEM、遠(yuǎn)動接口） 完成信號電平的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)信息傳遞功能。 （4）GPS同步時鐘裝置 接收并輸出一標(biāo)準(zhǔn)時間，使綜自系統(tǒng)中的各個單元保持同步。 （5）監(jiān)控主站（前置機、通信管理機） 進行通信規(guī)約的轉(zhuǎn)換，溝通間隔層中各個單元與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控站、集控站、調(diào)度系統(tǒng)之間的聯(lián)系。2）采用專用通訊網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控站（節(jié)點）監(jiān)控主站（節(jié)點）保護測控單元1（節(jié)點）保護測控單元N（節(jié)點）網(wǎng)絡(luò)總線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)舉例后臺監(jiān)控軟件 后臺監(jiān)控是變電站的實時監(jiān)控中心，負(fù)責(zé)全所設(shè)備協(xié)調(diào)和管理的自動化； 歷史數(shù)據(jù)處理(各種運行報表、重要設(shè)備的運行檔案、各種運行參數(shù)特征值等)； 全所的人機對話(全所設(shè)備的的運行監(jiān)視、事故和故障報警。對運行設(shè)備的人工干預(yù)及監(jiān)控系統(tǒng)各種參數(shù)的修改和設(shè)置等)。監(jiān)控系統(tǒng)的軟件 應(yīng)用軟件1（1）網(wǎng)絡(luò)管理軟件。管理計算機之間的通信，提供運行方法的管理，計算機狀態(tài)的管理，切換，協(xié)調(diào)、監(jiān)視和控制等功能。（2）人機接口軟件。 人機接口軟件的功能有： 1）高分辨率的顯示。 2）快速畫面顯示。 3）所有畫面顯示。產(chǎn)生所有類型的菜單和畫面（單線圖、棒圖、趨勢曲線、系統(tǒng)圖和表格等）。 4）多重系統(tǒng)圖。完成部分區(qū)域放縮，多級放縮，連續(xù)放縮功能； 應(yīng)用軟件2（3） 計算機通信支持軟件。 任務(wù)是管理本系統(tǒng)所涉及的各種通信傳輸介質(zhì)及各種傳輸協(xié)議，進行通信調(diào)度；并負(fù)責(zé)監(jiān)測各傳輸通道的狀態(tài)，提供通道質(zhì)量數(shù)據(jù)。后臺監(jiān)控軟件 畫面編制軟件：可制作和修改變電站的主接線圖和各種電氣控制原理圖。 報表制作：變電站需測量、計算的電氣參數(shù)很多，為了方便值班電工查看，制作了變電站運行日報表(可查看電流、電壓、有功功率、電度表讀數(shù)，功率因數(shù)等)，電能計量月報表(可查看設(shè)備每天的耗電量，月累計耗電量)，年報表(可查看設(shè)備的各種指標(biāo)的年度數(shù)據(jù))等。 數(shù)據(jù)庫管理：實時數(shù)據(jù)庫最重要也是最根本的功能是實時采集數(shù)據(jù)和對實時數(shù)據(jù)進行過濾、壓縮、處理。 系統(tǒng)通訊和數(shù)據(jù)處理：負(fù)責(zé)與單元控制層設(shè)備和調(diào)度系統(tǒng)進行通訊，對系統(tǒng)中電量、非電量、故障、事故等信息進行采集、分配、傳遞、接收和處理。 安全運行監(jiān)視及系統(tǒng)診斷：安全運行監(jiān)視主要是監(jiān)視變電站主要電氣設(shè)備的運行情況，包括狀態(tài)監(jiān)視、越限監(jiān)視、過程監(jiān)視和設(shè)備故障監(jiān)視。 安全運行監(jiān)視及系統(tǒng)診斷： (1) 運行狀態(tài)、越限監(jiān)視:監(jiān)視主要設(shè)備的運行工況、位置和參量。 (2) 過程監(jiān)視:對主要設(shè)備的跳、合閘操作，各電壓等級設(shè)備運行方式改變的倒閘操作等過程所經(jīng)歷的主要動作步驟予以監(jiān)視，在CRT上顯示并記錄。(3) 當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障時給出提示、報警信息。顯示器以不同的顏色區(qū)分不同的性質(zhì)報警信號。事故報警為紅色，故障報警為黃色，信號復(fù)歸后為綠色。 (4) 故障和事故以不同的音響和語音報警，可手動解除或延時510s自動解除。 (5) 自動推出報警畫面。 (6) 自動顯示報警發(fā)生的時間、位置、報警內(nèi)容以及報警性質(zhì)。 (7) 自動轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)庫，形成故障、事故記錄文件。 (8) 對于事故事件，實現(xiàn)循序記錄。 人機聯(lián)系和生產(chǎn)管理：值班人員通過主計算機、顯示器、鍵盤、打印機等設(shè)備實現(xiàn)人機聯(lián)系，對變電站生產(chǎn)過程進行安全監(jiān)控、在線診斷以及監(jiān)控系統(tǒng)進行調(diào)試、參數(shù)設(shè)定、并有在線幫助。監(jiān)控系統(tǒng)人機聯(lián)系界面友好、操作簡單。當(dāng)變電站多事故同時動作，則按優(yōu)先級報警并自動排隊。遙控操作 微機五防 問題微機五防：主要由主機、電腦鑰匙、編碼鎖具等功能元件組成。五防主機：主機是誤防系統(tǒng)的大腦，硬件一般采用微機，通過軟件來實時接受運行數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)置的條件判斷是否滿足條件來對電氣設(shè)備進行操作。電腦鑰匙：電腦鑰匙接受主機生成的操作票，對相應(yīng)的編碼鎖具進行操作，并為主機采集虛遙信。編碼鎖具：編碼鎖具包括電編碼鎖和機械編碼鎖，防止對電氣設(shè)備誤操作。防誤掛鎖 萬能鑰匙 能實現(xiàn)： 設(shè)備對位：自動檢查模擬屏上設(shè)備的狀態(tài)與現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)是否一致 模擬操作：在五防后臺上進行具有“五防”判斷能力的模擬預(yù)演操作。 打印操作票：能靈活、方便打印操作票。 五防閉鎖：對于正確的操作步驟，電腦鑰匙進行解鎖，對于誤操作電腦鑰匙進行聲光報警并閉鎖。 操作匯報：操作結(jié)束后，電腦鑰匙配合電腦進行設(shè)備對位于如斷路器、刀閘、臨時接地線、網(wǎng)門等。 智能解鎖：所有操作均按帶防誤能力的智能解鎖步驟進行，杜絕了因萬能鑰匙解鎖而造成的誤操作。五、可靠性問題可靠性是指：綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)的部件、元器件在規(guī)定的條件下、歸定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。如微機保護子系統(tǒng)的可靠性主要指不誤動、不拒動；可靠性的表示：遠(yuǎn)動子系統(tǒng)的可靠性通常用平均無故障間隔時間來表示。 變電站綜合自動化系統(tǒng)發(fā)展方向：完全分布式模式，二次設(shè)備安裝就地化。安裝于變電站一次設(shè)備現(xiàn)場的微機保護和測控裝置必須長期不停地?zé)o故障運行，可靠性主要面臨的2個問題：各種干擾引起的1）功能差錯2）元器件損壞。若有一個元器件損壞，有可能造成保護誤動或者拒動，