畢業(yè)設計(論文)說明書范例(展示效果)

1、畢 業(yè) 設 計（論文）（說 明 書）題 目：姓 名： XXXXXX學 號： XXXXXX平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院 2013年5月20日平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書姓名 XXXXX專業(yè)班級 XXXXXXX任 務 下 達 日 期 2013 年 3 月 4 日 設計（論文）開始日期 2013 年 3 月 10 日 設計（論文）完成日期 2013 年 5 月 20 日設計（論文）題目： XXXXXXXXXX指 導 教 師 XXX 系（部） 主 任 郭宗躍2013 年5 月20日平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）答辯委員會記錄電力工程 學院 XXXXX專業(yè)，學生 XXXX

2、 于 2013 年 6 月 10 日 進行了畢業(yè)設計（論文）答辯。設計題目： XXXXXXXXXXXX 專題（論文）題目： XXXXXXXXXX 指導老師： XXX答辯委員會根據(jù)學生提交的畢業(yè)設計（論文）材料，根據(jù)學生答辯情況，經(jīng)答辯委員會討論評定，給予學生 XXX 畢業(yè)設計（論文）成績?yōu)?。答辯委員會 人，出席 人答辯委員會主任（簽字）：答辯委員會副主任（簽字）：答辯委員會委員： ， ， ， ， ， ,平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）評語第 頁畢業(yè)設計（論文）及答辯評語：摘 要電網(wǎng)系統(tǒng)運行的可靠性以及供應電能的質量，與其自動化系統(tǒng)的水平有著密切的聯(lián)系。電力系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)由兩個系統(tǒng)構成

3、，信息就地處理的自動化系統(tǒng)和信息集中處理的自動化系統(tǒng)。信息就地處理的自動化系統(tǒng)的特點是能對電力系統(tǒng)的情況作出快速的反應，如高壓輸電線上發(fā)生短路故障時，要求繼電保護要在20ms左右動作，以便快速切除故障，而同步發(fā)電機的勵磁自動控制系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)正常運行時，可以保證系統(tǒng)的電壓質量和無功出力的分配，在故障時可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定水平，有功功率自動調(diào)節(jié)裝置，能跟蹤系統(tǒng)負荷的隨機波動，保證電能的頻率質量，按頻率自動減負荷裝置能在系統(tǒng)事故情況，電力系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重的有功缺額時，快速的切除一些較為次要的負荷，以免造成系統(tǒng)的頻率崩潰，以上這些信息就地處理裝置，其重要的優(yōu)點是能對系統(tǒng)中的情況作出快速的反應，尤其在電力

4、系統(tǒng)發(fā)生故障時，其作用更為明顯，但由于其獲得的信息有局限性，因而不能從全局的角度來處理問題，例如通過自動頻率調(diào)節(jié)，雖然可以跟蹤負荷的變化，但總還存在與額定頻率的偏差，更不能實現(xiàn)出力的經(jīng)濟分配。另外，信息就地處理自動裝置，只能“事后”的處理出現(xiàn)的事件，而不能“事先”的對系統(tǒng)的安全性作出評價，因而有其局限性。信息集中處理的自動化系統(tǒng)（即電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)），可以通過設置在各發(fā)電廠和變電站的遠動終端（RTU）采集電網(wǎng)運行的實時信息，通過信道傳輸?shù)街髡荆髡靖鶕?jù)全網(wǎng)的信息，隨著微機保護，變電站綜合自動化等技術的發(fā)展，兩個信息處理系統(tǒng)之間互相滲透，更重要的是這些微機裝置，如打破原來的二次設備柜框架。關鍵

5、詞：變電所，防爆型，礦用變壓器，采區(qū)供電，保護裝置I目 錄摘 要 . 1 目 錄 . II第一章 變電站綜合自動化系統(tǒng)概況 . 11.1國內(nèi)外變電站綜合自動化的發(fā)展及應用狀況 . 21.2變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 . 41.3本文研究的主要內(nèi)容 . 5第二章35KV變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能和結構 . 62.1變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能要求 . 62.1.1保護系統(tǒng)功能 . 72.1.2監(jiān)控系統(tǒng)功能 . 82.2變電站綜合自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構 . 112.3集中式結構 . 122.4分布式結構 . 122.5分散（層）分布式結構 . 13第三章變電站綜合自動化的通信 . 153.1通信的

6、相關介紹 . 153.2變電站綜合自動化系統(tǒng)的任務 . 163.3數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的構成 . 163.3.1變電站綜合自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡連接 . 173.3.2變電站綜合自動化系統(tǒng)常用的網(wǎng)絡設備 . 193.4變電站內(nèi)的信息采集傳輸內(nèi)容 . 193.4.1變電站的數(shù)據(jù)模擬量、開關量和電能量 . 203.4.2安全監(jiān)視功能 . 21II第四章 以新建平煤八礦35KV變電站為研究對象 . 224.1概述 . 224.2設計原則和系統(tǒng)技術參數(shù) . 224.2.1系統(tǒng)性能指標 . 234.2.2通信指標 . 244.2.3裝置技術指標 . 244.2.4硬件平臺 . 264.3系統(tǒng)實施方案 . 274.5小

7、結 . 28第五章 綜合自動化系統(tǒng)在實際應用中存在的問題 . 29總結展望 . 316.1變電站綜合自動化系統(tǒng)在實際應用中存在的共性問題 . 316.2變電站綜合自動化系統(tǒng)的展望 . 31致 謝 . 32參考文獻 . 33III第一章 變電站綜合自動化系統(tǒng)概況隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，電力用戶對供電質量的要求愈來愈高，加強電網(wǎng)建設和改造成為電力系統(tǒng)新的工作重點，而依靠科技的進步，采用先進的技術和現(xiàn)代化的管理手段是電網(wǎng)建設和改造的出發(fā)點，實現(xiàn)電網(wǎng)自動化則是重要手段。變電站是電力系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，它的運行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟運行。要提高變電站運行的可靠性及經(jīng)濟性，一個最基本的方法就

8、是要提高變電站運行管理的自動化水平，實現(xiàn)變電站綜合自動化。變電站綜合自動化是指變電站二次系統(tǒng)通過利用計算機技術、現(xiàn)代控制技術、網(wǎng)絡通信技術和圖形顯示技術，實現(xiàn)將常規(guī)變電站的控制、測量、信號、保護、計量、安全自動裝置、遠動等功能整合于一體的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，這項技術涉及多個技術領域，是自動化技術、計算機技術和通信技術等高科技在變電站領域的綜合應用。依據(jù)大電網(wǎng)會議WG34.03工作組的分析，變電站自動化系統(tǒng)較為嚴格的定義為心：（1）遠動功能（四遙功能）；（2）自動控制功能（如有載調(diào)壓變壓器分接頭和并聯(lián)補償電容器的綜合控制（voc）。電力系統(tǒng)低頻減載、靜止無功補償器控制、配網(wǎng)系統(tǒng)故障分段隔離非故障段恢

9、復供電與網(wǎng)絡重組等）；(3)測量表計功能（如三相智能式電子電費計量表等）；(4)繼電保護功能；(5)與繼電保護有關的功能（如故障錄波、故障測距、小電流接地選線等）：(6)接口功能（如與微機五防、繼電保護、電能計量、全球定位系統(tǒng)（Gps）等IED的接口）；(7)系統(tǒng)功能（與主站通信，當?shù)豐CADA等）。所有能實現(xiàn)這些功能的設備，目前統(tǒng)稱為智能式電子儀表（IED）。變電站自動化的目的，就是實現(xiàn)這些IED的信息共享，由此可減少變電站使用的電纜數(shù)量和造價，提高第 1 頁變電站的運行和安全可靠性，并減少維護工作量和提高維護水平。隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術和通信技術的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的廣泛應用，變電站綜

10、合自動化系統(tǒng)的技術水平也在不斷提高。變電站自動化技術和變電站自動化系統(tǒng)的內(nèi)涵還在不斷的豐富之中。1.1國內(nèi)外變電站綜合自動化的發(fā)展及應用狀況國際上對于變電站綜合自動化的研究，已經(jīng)進行了多年，并取得了令人矚目的進展。早在七十年代末，日本就研制出了世界上第一套綜合數(shù)字式保護和控制系統(tǒng)SDCS-I。此后，美國、英國、法國、德國等一些發(fā)達國家也相繼在此領域內(nèi)取得不同程度的進展。在八十年代初，美國一家電力公司研制了IMPAC模塊化保護和控制系統(tǒng)。PRI聯(lián)合研制出了SPC美國西屋公司和ES變電站保護和控制綜合自動化系統(tǒng)。到1984年，瑞士的BBC公司首次推出了他們的變電站綜合自動化系統(tǒng)。1985年，德國的

11、西門子公司又推出了他們研制的第一套變電站綜合自動化系統(tǒng)LSA678。變電站綜合自動化目前在國外已得到了較普遍的應用。例如美國、德國、法國、意大利等國家，在他們所屬的某些電力公司里，大多數(shù)的變電站都實現(xiàn)了綜合自動化及無人值班方式。我國的變電站自動化技術起步于50年代。1954年，我國從前蘇聯(lián)引進了RTU技術，東北安裝了16套遙測遙信裝置。此后，國內(nèi)開始了系列遠動產(chǎn)品的研制工作。到七十年代初，便先后研制出了電氣集中控制裝置和集保護、控制及信號為一體的”四合一”裝置。在八十年代中期，國內(nèi)許多高等院校及科研單位也在這方面做了大量的工作，推出一些不同類型、功能各異的自動化系統(tǒng)，為國內(nèi)的變電站自動化技術的

12、發(fā)展起到了卓有成效的推動作用。我國經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段：(1)傳統(tǒng)的變電站運行方式20世紀80年代早期，傳統(tǒng)的變電站自動化系統(tǒng)是由許多安裝在控制室內(nèi)的單項自動化裝置組成，主要包括各種繼電保護裝置、自動重合閘、故障錄波裝置、變送器和遠動裝置、模擬盤和各類儀表，還需大量電纜將現(xiàn)場分合閘線圈以及位置信號觸點一一對應地聯(lián)到上述各種自動化裝置。除保護動作信號、電能表脈沖信號送至遠動裝置外，各第 2 頁種保護、自動裝置和儀表基本獨立工作，微機保護和遠動裝置之間無計算機通信。保護定值的整定、故障錄波和故障數(shù)據(jù)的收集，基本由現(xiàn)場人工進行。需要一個大控制室來放置各種自動裝置和儀表，占地面積大，需要大量電纜管線

13、，施工、安裝和調(diào)試工作量大，遠動裝置的本地功能和測量儀表功能重復，各種自動裝置和儀表種類、數(shù)量較多，工耗、備品備件及運行維護量大。變電站二次設備均按傳統(tǒng)方式布置：控制屏實現(xiàn)站內(nèi)監(jiān)控，保護屏實現(xiàn)電力設備保護，遠動設備實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集。它們各司其職、互不相聯(lián)。(2)遠動RTU方式20世紀80年代中、后期，隨著微處理器和通信技術的發(fā)展，利用微型機構成的遠動裝置簡稱RTU的功能和性能有很大提高。該方式在原常規(guī)有人值班變電站的基礎上在RTU中增加了遙控、遙調(diào)功能，站內(nèi)仍保留傳統(tǒng)的控制屏、指示儀表、光字牌等設備。所有信號由RTU集中采集，遙控、遙調(diào)指令通過RTU裝置硬接點輸出，由控制電纜引入控制回路，與數(shù)

14、字保護不能交換信息，保護動作信號仍需通過繼電器接點采集。采用這種方式使二次設備增加，二次回路更復雜。(3)綜合自動化方式1）集中式自動化系統(tǒng)20世紀90年代數(shù)字保護技術（即是微機保護）的廣泛應用，使變電站自動化取得實質性的進展。20世紀90年代初研制出的變電站自動化系統(tǒng)是在變電站控制室內(nèi)設置計算機系統(tǒng)作為變電站自動化的心臟，另設置一數(shù)據(jù)采集和控制部件用以采集數(shù)據(jù)和發(fā)出控制命令。微機保護柜除保護部件外，每個柜有一個管理單元，其串行口和變電站自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制部件相連，傳送保護裝置的各種信息和參數(shù)，整定和顯示保護定值，投停保護裝置。此類集中式變電站自動化系統(tǒng)結構緊湊、體積小、造價低，尤其適

15、合35KV或規(guī)模較小的變電站。2）分散式自動化系統(tǒng)由于集中式結構存在軟件復雜，系統(tǒng)調(diào)試麻煩、精度低，維護工作量大，易受干擾，擴容靈活性差等不足；隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術及通信技術的飛躍發(fā)展，同時結合變第 3 頁電站的實際情況，各類分散式變電站自動化系統(tǒng)紛紛研制成功和投入運行。分散式系統(tǒng)的特點是各現(xiàn)場輸入輸出單元部件分別安裝在中低壓開關柜或高壓一次設備附近，現(xiàn)場單元部件可以是保護和監(jiān)控功能的二合一裝置，用以處理各開關單元的繼電保護和監(jiān)控功能，也可以是現(xiàn)場的微機保護和監(jiān)控部件分別保持其獨立單元部件進行通信聯(lián)系。通信方式大多數(shù)通過rs232rs485通信接口相連。但近年來推出的分散式變電站自動化系統(tǒng)

16、更多地采用了網(wǎng)絡技術，如現(xiàn)場總線及以太網(wǎng)等。至于變電站自動化的功能，如遙測、遙信、采集及處理，遙控命令執(zhí)行和繼電保護功能等均由現(xiàn)場單元部件獨立完成，并將這些信息通過網(wǎng)絡送至后臺主計算機，而變電站自動化的綜合功能均由后臺主計算機系統(tǒng)承擔。分散式面向對象的變電站綜合自動化系統(tǒng)由于大大縮小了主控室的面積，可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便，降低總投資，目前已成為發(fā)展趨勢?？v觀我國七、八十年代的變電站自動化發(fā)展狀況，可以看到，初期的變電站自動化，只是在常規(guī)二次設備配置的基礎上增加了計算機管理功能。如CRT屏幕監(jiān)視、數(shù)值計算、自動巡檢打印及自動報表等。所增加的這些計算機功能并不能取代常規(guī)的操作監(jiān)視設備，因而這

17、種自動化方式只能稱作計算機輔助管理。八十年代以后，由于微機技術的發(fā)展，使變電站自動化技術得到了進一步的提高，但是此時的自動化管理仍未涉及到繼電保護、故障錄波等功能。只是在原有基礎上增加了以微機為控制中心的就地功能。這種初期的自動化管理方式，各專業(yè)在技術上相互獨立，資源不能共享，設備設置重復，功能交叉覆蓋，無論在技術上或是經(jīng)濟上都不盡合理。進入九十年代后，由于數(shù)字保護技術的發(fā)展，才使得變電站綜合自動化技術產(chǎn)生了一個飛躍，使這項技術在我國進入了實質性發(fā)展階段。1.2變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢變電站自動化技術伴隨著現(xiàn)代科學技術發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡技術、計算機軟、硬件技術及超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展而

18、不斷進步，自動化系統(tǒng)以按對象設計的全分層分布式為潮流，朝著二次設備功能集成化，一次設備智能數(shù)字化方向發(fā)展：同時經(jīng)濟性和可靠第 4 頁IC618性也是變電站自動化技術發(fā)展所要考慮的實際問題。E50標準的實施應用，電能質量監(jiān)測管理，一次設備的在線監(jiān)測，以及網(wǎng)絡安全技術，變電站綜合自動化將更多地融入當今流行的各種新觀念、新技術，其發(fā)展結果也使整個系統(tǒng)更加安全、高效、經(jīng)濟和可靠?？偟陌l(fā)展趨勢可從以下幾個不同角度來描述：1.3本文研究的主要內(nèi)容本論文將在總結本人從事變電站設計工作五年來的經(jīng)驗基礎上，結合本課題完成如下工作：1首先介紹變電站綜合自動化的定義，對變電站綜合自動化在國內(nèi)外的發(fā)展及應用情況進行介

19、紹。2提出變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能要求，對變電站綜合自動化系統(tǒng)常用組網(wǎng)結構和各自特點進行分析研究。3變電站綜合自動化的通信介紹。4以新建平煤八礦35KV變電站為研究對象5分析研究變電站綜合自動化系統(tǒng)存在的共性問題，并提出改進意見。第 5 頁第二章35KV變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能和結構本章先提出了變電站綜合自動化系統(tǒng)應滿足的基本要求，接著從保護系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)兩方面對其功能進行了詳細介紹和研究。并對變電站綜合自動化系統(tǒng)幾種常用的組網(wǎng)結構：集中式、分布式、分散分布式結構進行了介紹，對目前應用較廣的分散分布式結構進行重點研究。2.1變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能要求變電站自動化系統(tǒng)的具體功能要求主要決

20、定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、作用和變電站的規(guī)模、電壓等級及一次設備狀況。高壓、超高壓變電站自動化系統(tǒng)的主要功能要求，概括起來有個方面。控制系統(tǒng)：運行人員監(jiān)視與控制、自動控制、電力系統(tǒng)緊急控制與當?shù)睾髠淇刂啤⒐收箱洸ㄅc事件記錄、測量與計量、自動數(shù)據(jù)分析；保護系統(tǒng)：變壓器保護、線路保護及自動重合閘、母線保護、電容器保護；運行支持系統(tǒng)：設備維修支持、設備非正常狀態(tài)的恢復支持、電力系統(tǒng)故障恢復支持、自動故障恢復。每個變電站自動化的功能將隨原來系統(tǒng)的運行經(jīng)驗、成本和性能的要求不同而變化，但它們都要適應以下基本要求：1)當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護系統(tǒng)準確檢測故障，跳開相應開關，迅速切除故障，不造成故

21、障連鎖反應，使故障造成的影響限制在盡可能小的范圍；2)收集、處理各種設備的運行信息和數(shù)據(jù)，按要求發(fā)送到集控中心和遠方調(diào)度控制中心，滿足調(diào)度部門對電力系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和運行操作；3)收集設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，支持設備的狀態(tài)維修和可靠性為中心的維修系統(tǒng)，提高設備可用率和使用壽命；4)在集控中心或調(diào)度控制中心對變電站失去監(jiān)控的情況下，變電站的后備控制能對變電站進行控制；5)收集并及時傳送電力市場實時交易所需的技術數(shù)據(jù)，促進安全交易，減少交易風第 6 頁險。針對以上基本要求，在做變電站綜合自動化系統(tǒng)設計時，可靠、實用、技術先進和利于推廣是系統(tǒng)設計的基本指導思想。變電站綜合自動化系統(tǒng)設計過程中，可靠性與系統(tǒng)總

22、體設計及軟硬件結構和工藝關系密切，考慮軟硬件總體方案時，可靠性必須放在第一位。其次應強調(diào)性能價格比這個重要指標，機型選擇、硬件配置上，應從應用對象實際情況出發(fā)，特別重視性能價格比。同時還應考慮操作方便，具有完備的防誤提示和措施。2.1.1保護系統(tǒng)功能保護裝置是綜合自動化系統(tǒng)的重要組成部分，以被保護的一次設備為對象，直接由相關的和輸入電氣量，動作后由接點輸出，直接作用于相應斷路器的跳閘線圈。要求和自動化系統(tǒng)保持相對獨立，一般要求保證電磁兼容指標，設置專用電源回路（電壓等級以上），保護與測量分開，可遠方投退壓板和控制字，在線修改定值，帶簡短的事故采樣數(shù)據(jù)和動作記錄等。當監(jiān)控系統(tǒng)異?；蚴ヂ?lián)系時，保

23、護系統(tǒng)能夠獨立地完成它的使命，做電力系統(tǒng)的守護神。從功能上可分為線路保護、母線保護、變壓器保護、電容器保護及備用電源自投、故障錄波、低周低壓減載等安全自動裝置。微機保護應具有與監(jiān)控系統(tǒng)通信的功能，包括：接受監(jiān)控系統(tǒng)查詢，若返回正確應答信號，則表明保護裝置通信接口完好；若超時無應答或應答錯誤，則表明通信接口或保護裝置本身出現(xiàn)故障；傳送事件報告，包括跳閘時間（分辨率）、跳閘元件、相別、測距、故障波形等，且掉電后信息能保留：傳送自檢報告，包括裝置內(nèi)部自檢和對輸入信號的檢查；修改時鐘及對時，目前至少要有通信廣播對時及分秒中斷對時，并能GPS外部對時；修改保護定值，定值要經(jīng)過上傳、下裝、反校、確認等環(huán)節(jié)

24、后，保護裝置才予以修改；接受投退保護命令，保護信號應具有掉電白保持，能夠遠方或就地復歸；接受查詢定值并送出定值；實行顯示保護主要狀態(tài)（功能投入情況輸入量值等）。與監(jiān)控系統(tǒng)通訊，主動上傳故障信息、動作信息、動作值及自診斷信息，接受監(jiān)控系統(tǒng)第 7 頁命令上傳整定值及歷史事件，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊應采用標準規(guī)約。2.1.2監(jiān)控系統(tǒng)功能（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集裝置采集現(xiàn)場所有狀態(tài)量、模擬量及脈沖量，并可從各保護裝置采集保護運行狀態(tài)、保護動作信息、保護定值信息、保護故障信息、保護電源及保護裝置自檢信息。1）狀態(tài)量采集包括斷路器狀態(tài)、隔離開關狀態(tài)、接地刀閘狀態(tài)、變壓器分接頭位置等，這些信號大部分采用光電隔離

25、方式的開關量中斷輸入。對重要的狀態(tài)量（如斷路器位置）采用雙位置接點進行采集，即11,00分別表示二個狀態(tài)，以保證正確無誤地反映斷路器位置，防止繼電器觸點的失效與抖動而引起的狀態(tài)誤報。2）模擬量采集采樣各段母線電壓、各進出線回路的電流和功率值；電網(wǎng)頻率與相位等電量參數(shù)以及變壓器的瓦斯值、溫度、壓力等非電量參數(shù)。目前各種電量參數(shù)在綜合自動化系統(tǒng)中均采用交流采樣，直接采集由電流互感器與電壓互感器提供的交流參數(shù)，常規(guī)變送器加變換方式只用于對非電量參數(shù)如變壓器油溫、主控室溫的采集。3）脈沖量采集采集由全電子電能表輸出的電量脈沖值，也可直接采集電能量。4）繼電保護數(shù)據(jù)采集包括保護動作信號、保護狀態(tài)、保護定

26、值等。（2）事件記錄及故障錄波事件記錄包括保護動作序列記錄soe（seuenceofevents）開關跳合記錄，事件分辨率可根據(jù)不同電壓等級的要求確定，一般為1.3ms，能存放100個以上的事件順序記錄。當出現(xiàn)電網(wǎng)故障時00ms以及故障后3s的波形，（如接地短路故障），能記錄故障前min供事故分析。對高壓變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn)：一是配置專用微機第 8 頁故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通訊；另一種則由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數(shù)字化的波形及測距結果送監(jiān)控系統(tǒng)，由監(jiān)控系統(tǒng)存儲及打印波形。對低壓變電站可給出故障報告，包括故障類型、動作類型及開關遮斷電流大小。（3）遠方整定保護

27、定值對各保護裝置，可在當?shù)鼗蜻h方設置一組或多組保護定值，并可在當?shù)鼗蜻h方顯示、切換整定值。此功能應具有遠方、當?shù)亻]鎖，操作權限閉鎖措施。（4）控制和操作閉鎖可對斷路器、隔離開關的分、合進行操作，對變壓器分接頭進行調(diào)節(jié)控制，對電容器組進行換切。這些控制和操作可在遠方的調(diào)度中心或變電站內(nèi)的后臺監(jiān)控系統(tǒng)的及鍵盤上發(fā)命令完成（具有操作密碼和操作者及操作內(nèi)容歸檔功能），也可在裝置面板上進行操作，以保證系統(tǒng)的更高的使用靈活性。為確保操作的準確可靠，操作步驟按“選擇一返送校核一執(zhí)行”來進行，并具備邏輯閉鎖功能，每次操作均有打印輸出。操作閉鎖應包括以下內(nèi)容：1）操作出口應具有跳、合閉鎖功能。2）操作出口應具有

28、并發(fā)性操作閉鎖功能。3）根據(jù)實時信息，實現(xiàn)斷路器、刀閘操作閉鎖功能。4）CRT屏幕操作閉鎖功能。只有輸入正確的操作口令和監(jiān)護口令才有權進行操作控制。（5）電壓無功綜合控制在上級調(diào)度直接控制時，變壓器分接頭調(diào)整和電容器組的投切直接接受上級調(diào)度的控制；當給定電壓曲線的情況下，則由變電站自動化系統(tǒng)進行控制，按系統(tǒng)電壓與功率因數(shù)變化自動調(diào)節(jié)變壓器分接頭位置或投切電容器，保證電壓質量和優(yōu)化無功補償。（6）與遠方調(diào)度中心通信實現(xiàn)遠動裝置的常規(guī)的遙測、遙信、遙控和遙調(diào)四遙功能，即將采集的數(shù)字量和狀態(tài)量實時地送往調(diào)度中心，并接受上級調(diào)度中心的控制和調(diào)節(jié)操作命令。若有事故發(fā)生，如開關變位等事故發(fā)生或數(shù)字量越限時

29、則插入優(yōu)先發(fā)送，及時向調(diào)度中心報警。此外還第 9 頁將故障錄波和其他繼電保護信息送往調(diào)度中心，同時接受調(diào)度中心發(fā)來的修改繼電保護整定值的命令等。傳送通道可以是電力載波、微波、光纖或專用通道。通信波特率隨所選用通信通道及通信方式來決定。通信規(guī)約可以采用遠動標準規(guī)約或計算機通信規(guī)約，視調(diào)度中心的要求而定。（7）數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計記錄系統(tǒng)將采集來的狀態(tài)量、數(shù)字量和脈沖量按規(guī)定的要求進行處理，送往當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺機和上級調(diào)度中心。這些數(shù)據(jù)主要有：線路、變壓器的電流、有功和無功，母線電壓定時記錄的最大值、最小值及其時間等；整點數(shù)據(jù)的日報表；每日的峰值和谷值，并標以時間；斷路器動作次數(shù)、斷路器切除故障時的故

30、障電流和跳閘操作次數(shù)統(tǒng)計；控制操作及修改整定值的記錄及有關操作者；獨立負荷有功無功每天的峰值、最大值及其時間，并保存歸檔。歷史數(shù)據(jù)在監(jiān)控系統(tǒng)的后臺機內(nèi)至少能保存年以上。（8）人機聯(lián)系功能當變電站有人值班時，人機聯(lián)系功能在當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺機上進行。當變電站無人值班時，。則在遠方的調(diào)度中心或集控中心的調(diào)度或監(jiān)視主機上進行。操作人員的人機聯(lián)系界面是屏幕與鍵盤或鼠標器，可實現(xiàn)下列主要功能：CRT屏幕上可顯示各種畫面、數(shù)據(jù)和表格，包括主接線圖、開關狀態(tài)、潮流信息、報警畫面與提示信息、事故記錄、負荷曲線、系統(tǒng)的配置和工作情況、保護整定值、日運行報表等，并可將顯示畫面和表格拷貝打印記錄下來。實施遠方控制和

31、操作，包括保護裝置的投入和退出、斷路器以及隔離開關的操作、變壓器分接頭位置控制等。輸入或修改數(shù)據(jù)，包括遠方操作的密碼、操作人員的代碼及密碼、保護定值的設置和修改、報警值設置和修改、遠方當?shù)夭僮鞯脑O置、控制閉鎖與允許等。顯示系統(tǒng)各設備的診斷自檢結果。無人值班站應保留一定的人機聯(lián)系功能，以保證變電站現(xiàn)場檢修或巡視的要求，能顯示站內(nèi)各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)量；操作出口回路具有人工當?shù)鼐o急控制設施；變壓器分接頭應備有當?shù)厝斯ふ{(diào)節(jié)手段。第 10 頁（9）系統(tǒng)的自診斷檢測功能系統(tǒng)的各裝置如保護裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、控制裝置等都具有自診斷功能，所有數(shù)據(jù)采集、控制、保護等主要單元模塊故障，應能自診斷出故障部位；具有失電保

32、護、失電自檢、自復位至原運行狀態(tài)的能力。當數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)非法錯誤時，應能輸出出錯信息，進行報警和閉鎖故障單元，保證其它部分的正常工作。當系統(tǒng)在線診斷出故障時，應能自動報警，并將故障內(nèi)容及發(fā)生時間登錄在事件一覽表中。診斷結果周期性地送當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺機和遠方調(diào)度中心，故系統(tǒng)中各裝置的狀態(tài)一目了然，無需定期檢修。（10）對時系統(tǒng)對時要求是變電站自動化系統(tǒng)的最基本要求。110樞紐以上站要求系統(tǒng)具有GPS對時功能，能夠對變電站層設備和間隔層）設備（包括全電子電能表等）實現(xiàn)GPS對時，并具有時鐘同步網(wǎng)絡傳輸校正措施。110終端站、35變電站不要求對時功能，但要求具有一定精度的站內(nèi)系統(tǒng)對時功能，定時完成由

33、系統(tǒng)主機或由調(diào)度端發(fā)出的對站內(nèi)間隔層設備的對時功能。（11）同期檢測和同期合閘由于實現(xiàn)電網(wǎng)互聯(lián)是必然趨勢，所以負責系統(tǒng)聯(lián)絡線聯(lián)絡變壓器的樞紐變電站仍需配置自動同期裝置，使待并列的兩個系統(tǒng)在電壓、頻率、相位角都能滿足條件的情況下能夠進行并列操作，分為手動和自動兩種方式實現(xiàn)，一般應具有兩種方式供選擇，這部分功能也應納入自動化系統(tǒng)。2.2變電站綜合自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構變電站自動化系統(tǒng)的組成可分為個層次，即間隔級和變電站級，也稱間隔層和站控層。間隔級的集成是構筑一個通用的硬件和軟件平臺，將間隔內(nèi)的控制、保護、測量等功能集成在這個通用的平臺上。通用的硬件平臺指的是由一組元件組成一個多功能裝置，用于各個間

34、隔。通用的軟件平臺指的是在多功能裝置內(nèi)建立一個通用的功能軟件庫和數(shù)據(jù)庫。通過通用的硬件和軟件采集各功能需要的數(shù)據(jù)和狀態(tài)量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這第 11 頁樣，原來控制、保護等功能將不再需要專用的硬件裝置和專用的輸入、輸出通道，而是由合理的軟件設計來實現(xiàn)。站級的集成是將變電站自動化需在站級處理的各個功能通過信息網(wǎng)絡組合在一個系統(tǒng)中。這樣，原來站級各個分隔的系統(tǒng)及其多個通信網(wǎng)絡將不再需要，從而簡化了網(wǎng)絡結構和通信規(guī)約。目前，國內(nèi)外變電站綜合自動化系統(tǒng)大體可分為三種結構：集中式、分布式以及分散（層）分布式。2.3集中式結構集中式的變電站綜合自動化系統(tǒng)結構按信息類型劃分功能。采用這類結構的系統(tǒng)其功能模塊與

35、硬件無關，各功能模塊的連接通過模塊化軟件實現(xiàn)，信息是集中采集、處理和運算的。受計算機硬件水平的限制，該結構在早期自動化系統(tǒng)中應用較多，圖是一種較典型的集中式結構。此類結構對監(jiān)控主機的性能要求較高，且系統(tǒng)處理能力有限，開發(fā)手段少，系統(tǒng)在開放性、擴展性和可維護性等方面較差，抗干擾能力不強。系統(tǒng)結構如圖2-1所示：圖2-1 集中式結構2.4分布式結構分布式結構則按功能設計，如按保護和監(jiān)控等功能劃分單元，分布實施。其結構采用主從協(xié)同工作方式，各功能模塊如智能電子設備之間采用網(wǎng)絡技術或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。分布式結構有助于其它模塊正常運行。安裝方式有集中組屏和分層組屏兩種方式，較適合于中低壓變電站。系統(tǒng)

36、結構如圖2-2所示。第 12 頁圖2-2 分布式結構2.5分散（層）分布式結構分散（層）分布式結構采用“面向對象設計。所謂面向對象，就是面向電氣一次回路設備或電氣間隔設備，間隔層中數(shù)據(jù)、采集、控制單元（I/O單元）和保護單元就地分散安裝在開關柜上或其他一次設備附近，相互間通過通信網(wǎng)絡相連，與監(jiān)控主機通信¨。目前，此種系統(tǒng)結構在自動化系統(tǒng)中較為流行，主要原因是：現(xiàn)在的設備大多是按面向對象設計的，如專門的線路保護單元、主變保護單元、小電流接地選線單元等，雖然有將所有保護功能綜合為一體的趨勢，但具體在保護安裝接線中仍是面向對象的；利用了現(xiàn)場總線的技術優(yōu)勢，省去了大量二次接線，控制設備之間僅

37、通過雙絞線或光纖連接，設計規(guī)范，設備布置整齊，調(diào)整擴建也很簡單，成本低，運行維護方便；系統(tǒng)裝置及網(wǎng)絡性強，不依賴于通信網(wǎng)和主機，主機或臺IED設備損壞并不影響其它設備的正常工作，運行可靠性有保證。系統(tǒng)結構如圖2-3所示：第 13 頁圖2-3 分散（層）分布式結構系統(tǒng)結構的特點是功能分散，管理集中。分散（層）分布有兩層含義：其一，對于中低壓電壓等級，無論是單元還是保護單元皆可安裝在相應間隔的開關盤柜上，形成地理上的分散分布；其二，對于及以上的電壓等級，即使無法把間隔單元裝在相應的開關柜上，也應集中組屏，在屏柜上明確區(qū)分相應間隔對應的單元，在物理結構上相對獨立，以方便各間隔單元相應的操作和維護。第

38、 14 頁第三章變電站綜合自動化的通信3.1通信的相關介紹通信是變電站綜合自動化系統(tǒng)中十分重要的基礎功能。借助于通信，各開關間隔中保護測控單元、變電站計算機系統(tǒng)、電網(wǎng)控制中心自動化系統(tǒng)得以相互交換信息，信息共享，提高了變電站運行可靠性，減少了連接電纜和設備數(shù)量，實現(xiàn)變電站遠方監(jiān)視和控制。變電站自動化系統(tǒng)通信主要涉及：各保護測控單元與變電站計算機系統(tǒng)通信；各保護測控單元之間相互通信；變電站自動化系統(tǒng)與電網(wǎng)自動化系統(tǒng)通信；其他智能化電子設備IED與變電站計算機系統(tǒng)通信；變電站計算機系統(tǒng)內(nèi)部計算機間相互通信。通信控制單元在變電站自動化系統(tǒng)中，承擔著保護測控單元、自動化設備和輔助設備與變電站計算機系統(tǒng)

39、以及電網(wǎng)自動化系統(tǒng)通信的控制、協(xié)調(diào)、監(jiān)視和管理作用。通過通信控制單元的控制和協(xié)調(diào)，使得各保護測控單元、其他智能化電子設備IED可實時、有序、可靠地與變電站計算機系統(tǒng)、電網(wǎng)自動化系統(tǒng)交換信息，傳遞變電站各種運行數(shù)據(jù)、設備狀態(tài)、保護動作情況，接收各種控制命令，完成變電站計算機系統(tǒng)和電網(wǎng)自動化系統(tǒng)所要求的各種操作和控制。通過監(jiān)視和管理，隨時了解各設備、單元通信狀態(tài)以及通信網(wǎng)絡狀態(tài)，對異常情況及時報警，甚至采取必要措施，如通道切換，以維持系統(tǒng)正常的通信。變電站綜合自動化系統(tǒng)對通信控制單元要求：1）具有較高的可靠性、穩(wěn)定性；2）滿足實時性的要求；3）支持多種、多路通信接口；第 15 頁4）支持多種通信方

40、式，包括網(wǎng)絡通信方式；5）提供通信信息編輯、修改手段；6）提供通信檢查和維護手段3.2變電站綜合自動化系統(tǒng)的任務變電站綜合自動化系統(tǒng)：是利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現(xiàn)對變電站二次設備（包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等）的功能進行重新組合、優(yōu)化設計，對變電站全部設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運行監(jiān)視和控制任務。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設備，簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用多臺微型計算機和大規(guī)模集成電路組

41、成的自動化系統(tǒng)，代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠動屏，用微機保護代替常規(guī)的繼電保護，改變常規(guī)的繼電保護裝置不能與外界通信的缺陷。因此，變電站綜合自動化是自動化技術、計算機技術和通信技術等高科技在變電站領域的綜合應用。變電站綜合自動化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷功能，可方便的監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設備的運行和操作。它的出現(xiàn)為變電站的小型化、智能化、擴大控制范圍及變電站安全可靠、優(yōu)質經(jīng)濟運行提供了現(xiàn)代化手段和基礎保證。3.3數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的構成通訊系統(tǒng)的構成有：通訊介質、通訊接口、通訊控制器、通訊規(guī)約等，如圖3-1所示。第 16 頁

42、圖3-1數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)綜自系統(tǒng)常用的通訊接口標準主要有：通用串行通訊接口、現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)等。 現(xiàn)場總線：WorldFip、CanBus、LonWork等。以太網(wǎng)：雙絞線以太網(wǎng)、光纖以太網(wǎng)、同軸電纜以太網(wǎng)等。專用通訊控制器集基本功能與擴展功能與一體，通訊能力提高了，但通用性降低了，如以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線的通訊控制器就屬于此類。3.3.1變電站綜合自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡連接目前綜合自動化系統(tǒng)所采用的均為分層分布式結構，站控層、間隔層之間的數(shù)據(jù)通信由網(wǎng)絡層來實現(xiàn)，即網(wǎng)絡層是站控層與間隔層的數(shù)據(jù)傳輸通道。如圖3-2所示。監(jiān)控機 繼保工程師站網(wǎng)絡層圖3-2 典型綜合自動化系統(tǒng)結構首先應該明確，變電站站控層的后臺機

43、、繼保工程師站等計算機所構成的是一個小型的局域網(wǎng)，把多臺小型、微型計算機以及外圍設備用通信線路互連起來，并按照網(wǎng)絡通信協(xié)議實現(xiàn)通信的系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，各計算機既能獨立工作，又能交換數(shù)據(jù)進行通第 17 頁信。構成局域網(wǎng)的四大因素是網(wǎng)絡的拓撲結構、傳輸介質、傳輸控制和通信方式。八礦降壓站用到的綜合自動化系統(tǒng)的站控層網(wǎng)絡采用以太網(wǎng)結構。即是由以太網(wǎng)構成的局域網(wǎng)。根據(jù)配置不同，可以分為單網(wǎng)和雙網(wǎng)，如圖3-3所示。單網(wǎng)結構簡單，可靠性比雙網(wǎng)結構低，多用于中小型110KV以下變電站。雙網(wǎng)結構在A網(wǎng)故障時，后臺機可以由B網(wǎng)繼續(xù)進行通訊，可靠性高，多用于110KV及以上變電站。 操作員站操作員站A網(wǎng)交換機1

44、交換機2 工程師站 A網(wǎng) B網(wǎng) 交換機1 交換機2 工程師站（a）單網(wǎng)結構 （b）雙網(wǎng)結構間隔層的網(wǎng)絡主要完成對各電氣單元之間的實時數(shù)據(jù)采集、處理、控制量的輸出等功能。根據(jù)其設備不同，采用的網(wǎng)絡方式也不盡相同。1)直接接入以太網(wǎng)方式該方式是將微機保護測控單元直接接入以太網(wǎng)進行通信。該種方式的優(yōu)點是結構簡單、數(shù)據(jù)傳送速度較快。2)現(xiàn)場總線方式現(xiàn)場總線是應用在生產(chǎn)現(xiàn)場，在微機化測量控制設備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡。WorldFIP現(xiàn)場總線，是現(xiàn)場總線技術中的一種，具有通信速度快、通信距離遠、介質冗余以及良好的抗電磁干擾能力，是變電站自動化

45、系統(tǒng)中一種十分理想的通信方式。WorldFip現(xiàn)場總線的特點：(1)通信速率高，距離長(2)通信效率高，實時性強(3)通訊可靠性高第 18 頁(4)通訊接口不易損壞3.3.2變電站綜合自動化系統(tǒng)常用的網(wǎng)絡設備變電站綜合自動化系統(tǒng)常用的網(wǎng)絡設備有：網(wǎng)卡、交換機、調(diào)制解調(diào)器、規(guī)約轉換器、RTU、雙絞線等。計算機通信如同兩個人相互交流，必須說同一種語言。通信規(guī)約就是計算機通信的語言。數(shù)據(jù)通信中，計算機間傳輸?shù)氖且唤M二進制“0”、“1”代碼串。這些代碼串在不同的位置可能有不同的含義。有的用于傳輸中的控制，有的是通信雙方的地址，有的是通信要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，還有些是為檢測差錯而附加上的監(jiān)督碼元。這些，在通信之

46、前必須雙方約定。通信規(guī)約定義為控制計算機之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的一套規(guī)則。電力系統(tǒng)常用通信規(guī)約主要有：1.按規(guī)約來源分：國際標準規(guī)約、國內(nèi)標準規(guī)約、企業(yè)標準規(guī)約。2.按規(guī)約用途分：遠動規(guī)約、保護規(guī)約、電度表規(guī)約、智能設備互連規(guī)約。3.遠動規(guī)約：101規(guī)約、104規(guī)約、CDT規(guī)約、SCI1801規(guī)約、4F規(guī)約。4.保護規(guī)約：103規(guī)約、61850規(guī)約、LFP規(guī)約。5.電度表規(guī)約：IEC102規(guī)約、部頒電度表規(guī)約、威盛電度表規(guī)約。智能設備互連規(guī)約：MODBUS規(guī)約、保護規(guī)約、遠動規(guī)約、企業(yè)自定義規(guī)約3.4變電站內(nèi)的信息采集傳輸內(nèi)容數(shù)據(jù)采集是變電站自動化系統(tǒng)得以執(zhí)行其他功能的基礎。變電站的數(shù)據(jù)采集有兩種：

47、1)變電站原始數(shù)據(jù)采集。原始數(shù)據(jù)指直接來自一次設備，如電壓互感器（PT）、電流互感器（CT）電壓電流信號、變壓器溫度以及開關輔助觸點、一次設備狀態(tài)信號。變電站的原始數(shù)據(jù)包括：模擬量、開關量和電能量。(1)模擬量：指控制系統(tǒng)量的大小是一個在一定范圍內(nèi)變化的連續(xù)數(shù)值，如電流、電壓、溫度等。比如電流的大小不可能由10A突變到100A，需要有一個連續(xù)變化的過程。第 19 頁(2)開關量：指控制繼電器的接通或者斷開所對應的值，即“”和“”。進一步的說，就是一對觸點，這一對觸點之間有2個狀態(tài)，要么是連通的，就是閉合狀態(tài)（1），要么是斷開的，就是斷開狀態(tài)（0），這對觸點傳達的信息就是一個開關量。如斷路器的分合，隔離手車的位置、地刀的分合位置等。(3)電能量：反映的是累計變化的量，物理上對應的是電度量等。2)變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換或采集。典型的如：電能量數(shù)據(jù)、直流母線電壓信號、保護動作信號等。這種方式，在變電站自動化系統(tǒng)中，已基本上被計算機通信方式所替代，或者說，可以看作系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)交換。3.4.1變電站的數(shù)據(jù)模擬量、開關量和電能量(1)模擬量的采集。變電站需采集的模擬