南瑞NS2000变电站综合自动化系统应用研究.doc

基于南瑞NS2000变电站综合自动化系统在110 kV城南变电站的应用研究摘 要 在最近几年中，我国的电力工业呈现出迅猛的发展态势，网络是计算机技术还是通讯等技术都呈现出持续性发展的走向，变电站综合自动化系统进入到实用化的时期。南瑞NS2000变电站综合自动化系统便是其中之一，本论文分析其在110kV城南变电站中的应用情况。 首先，本论文简述了论文的研究背景、研究意义、研究目的，概括出国内外的研究现状，系统化地整理出变电站综合自动化的基础理论，诸如变电站综合自动化的定义、变电站综合自动化的几个主要特征、变电站综合自动化的结构、变电站综合自动化的若干关键功能以及变电站综合自动化的保护设置等。其次，本论文系统化地分析并构建NS2000综合自动化系统在110 kV变电站中的实现与应用情况。综合性地构建NS2000变电站的综合自动化系统，探讨保护测控装置情况，研究微机监控信息的搜集与处置，基于多个方面设计系统的硬件系统与软件系统，然后在此基础上分析系统的应用情况。最后，本论文优化NS2000综合自动化系统在110 kV变电站的情况，改进调度机、强化后台机运作的平稳性、完善监控界面、加强报警功能、改进统计与报表体系以及优化SOE功能等。本论文的对于南瑞NS2000变电站综合自动化系统的研究，将极大地提高电能的质量，确保其处于安全可靠的用电状态，最终提高供电的自动化程度，确保安全性的生产，意义非凡。关键词：南瑞NS2000变电站，综合自动化系统，110 kV城南变电站AbstractIn recent years, Chinas power industry has shown a rapid development trend, the network is the computer technology and communication technology are showing a sustainable development trend, substation integrated automation system into the practical period. NARI NS2000 substation integrated automation system is one of them. This paper analysis and its applications in the south of the 110kV substation.Firstly, this thesis describes the research background, research significance, research purposes, the research status at home and abroad, systematically sorting out the basic theory of substation integrated automation, such as the definition of substation integrated automation, the main characteristics of substation integrated automation, substation integrated automation system, substation integrated automation system, the key functions of substation integrated automation. Secondly, this thesis systematically analyzes and constructs the implementation and application of NS2000 integrated automation system in 110 kV substation. Comprehensive construction of NS2000 substation integrated automation system, to explore the protection and monitoring device, the study of the collection and disposal of computer monitoring information, based on a number of aspects of the design system hardware and software system, and then based on the application of the system analysis. Finally, this paper optimizes the NS2000 integrated automation system in 110 kV substation, improve the scheduling machine, strengthen the operation of the background, improve the monitoring interface, strengthen the alarm function, improve the statistics and reporting system and optimize the SOE function.The NS2000 Nari substation integrated automation system for research, greatly improve the quality of electric energy, ensure that it is safe and reliable power state, and ultimately improve the degree of automation of the power supply, ensure the safety of production, the extraordinary significance.Key words: NARI NS2000 substation integrated automation system, kV, 110 South substation目 录摘 要2Abstract31绪论61.1研究背景61.2研究意义61.3研究目的81.4国内外研究现状81.4.1国内研究现状81.4.2国外研究现状101.5论文内容与构架111.6论文的创新点122变电站综合自动化的基础理论132.1变电站综合自动化的定义132.2变电站综合自动化的特征142.2.1 功能的综合化142.2.2 分级化的分布式以及微机化的体现构造142.2.3 检测呈现数字化142.2.4 操作与监控的屏幕化142.2.5 运作管理的智能化152.3变电站综合自动化的结构152.3.1集中式结构152.3.2分布式结构162.3.3分布集中式结构162.3.4集中式和分布式相结合的结构172.4变电站综合自动化的功能172.4.1监控测试172.4.2变电站综合自动化系统的监视控制182.4.3变电站综合自动化系统的远传192.5变电站综合自动化的保护设置192.5.1变电站综合自动化系统的保护193NS2000综合自动化系统在110 kV变电站中的实现与应用203.1NS2000综合自动化系统概述203.2保护测控装置233.3微机监控信息的搜集与处置243.3.1 110kV变电站的远动相关信息与配置243.3.2变电站远动信息内容243.3.4远动信息的配置宗旨253.3.5变电站综合自动化系统对电量的模拟性遥测253.4系统的硬件设计263.4.1SCADA系统硬件263.4.2继电保护系统硬件273.5系统的软件设计303.6系统的应用343.6.1操作与控制343.6.2 调整发电机的负荷343.6.3 相互传递机炉电化的信息343.6.4 对计量进行统计353.6.5 同期控制363.6.6 通讯配置364NS2000综合自动化系统在110 kV变电站中的优化374.1调度机的改进374.2强化后台机运作的平稳性374.3完善监控界面374.4加强报警功能374.5改进统计、报表体系394.6优化SOE功能395结论40参考文献411绪论1.1研究背景变电站综合自动化系统主要是借助于微机技术，把变电站在掌控、检测、处理信号传递、继电保护、故障录波以及远动等诸项功能整合于一体的数项机分享系统。变电站综合自动化系统承担的功能有：继电保护、运作掌控、故障性录波测距、事件记录、数据搜集、参量监测、信息远传、事故报警、智能化电压无功控制与低周减载以及系统智能化检测等。变电站综合自动化系统主要在于强化变电站的安全可靠性，使其处于横稳的运作状态，减少运作的维护开支、加强经济实效、提供用户高质量的电能服务项目及其综合性的方案。在计算机与网络信息技术、智能化技术以及通信技术等高新科技日益发达的背景下，一则综合自动化系统对传统型的变电站二次系统加以代替或更新已变成整个发展的趋向；二则保护系统亦需要配置诸如故障录波、运行监控、自检测、事件记录与控制管理等多项更为完善的功能，因而发展与改进变电站综合自动化系统也是整个电力行业发展的必然走向。当下变电站综合自动化技术基本上被广泛地运用在变电站系统内，通过现实的运作流程及其结果证实它具有构造简易、技术领先、功能完善、安全可靠等优点。在计算机网络技术、信号搜集、通信技术、信号处置与新型分析计算技术等发展之际，特别是一次电气设备的构造、被控程度运用性能的加强，这更加有利于国内的变电站综合自动化的进一步提升，其发展前景看好。1.2研究意义在国民经济日益发展的背景下，电力工业在装机容量与社会生活用电负荷方面都呈现出明显递增的态势，同时也在拓宽电网的系统，输电的电压亦在提高。相应地，在用电的质量及其可靠性方面所提出的要求也在日益强化。变电站的安全、经济性运作已经变为电力体系中的一个核心组成。因而，对于综合自动化方面所提出的要求也愈来愈高。相应地，在技术领域，因为微机保护技术的广泛性运用，多种多样的硬件设备所需成本也在减少，测控设备类型呈现出极大的丰富性，再因为现场总线技术呈现出迅猛的发展态势，进而满足它能够在并不理想化的工业环境中应用，尤其是变电站自动化程度。这促使变电站综合自动化技术能够深入地发展与提高。从组成上而言，变电站主要由一次系统与二次系统2个部分。其中，一次系统所承担的是有关传递、配置电能以及改变电压的任务，而二次系统则主要是对一次设备与流经的电能进行检测、监控与故障警示、维护与开关闭锁等任务。把变电站的二次设备(主要是信号系统、自动设备、测量仪表、继电保护以及远动设备等)通过功能上的组合与优化设置后，借助于领先的现代电子技术、信号处理技术、计算机技术与通信技术等，完成变电站核心设备以及输、配电路线的智能化监控、检测与微机保护等任务，同时对通信等综合自动化功能加以调度，取代一次性检测与监视仪表与常规型的远动屏、控制屏与中央信号系统等设备。变电站综合自动化系统能够搜集到比较完善的数据与信息，借助于计算机的计算与逻辑判断等功能，便捷地监控变电站中多种多样的设备运作与操作情况。就目前的实现功能与技术水平角度而言，变电站综合自动化系统本身凸显出结构微机化、运行管理智能化、功能综合化与操作监视屏幕化等数项特征。国家电网公司针对性地提出了自主性创新的提议（2009年），其宗旨是“三个统一”，即统一规划、统一标准与统一建设。打造的电网骨架是特高压电网，确保各级电网能够和谐发展，发展的目标在于关键起互动式、信息化与智能化的电网体系。智能化的变电站在整个强健型智能电网中占据着核心的地位，也起着节点的支撑作用，是整个电网建设中不可或缺的一个组成。因而须加快执行此项战略部署与打造强健型智能化电网的脚步，从而强化智能化变电站的构建效率与实效。广东省约50个代管式县级供电局归属于广东电网公司旗下后（2008年），广东电网公司开始就原先供电局在管理上所存在的诸多问题展开了整治，包括基础差、电网的骨架不牢、电气设备陈旧、供电的稳固性薄弱等，拨冗一部分资金针对性地改造电网，实现升级的目的。其后，在县级供电局日渐地完成变电站无人值班与调度智能化的任务之后，从而能够满足现代电力体系的管理方式之所需。南瑞NS2000变电站综合自动化系统工程在110KV城南变电站中的运用过程中，由于采用的是微机综合自动化的相关技术，从而不单单能够完成此变电站的电力体系运作监控和维护，同时通过通信的渠道完成不同级别变电所运作的状态与相关数据的监控与调度，从而得到无人值班的目的，强化变电站的高效运作技术与管理水平，确保电网及其设备处于安全、横稳而又可靠的运行状态中，减少运行的维护费用，强化相关电网工程的供电质量。可见，研究此课题意义重大。1.3研究目的通过本论文的研究，设计出具有如下功能的变电站综合自动化系统：能够搜集比较完备的数据及其信息，借助于计算机网络的计算与判断能力，监控变电站中不同设备具体的运行与操作情况。变电站综合自动化有机地融入了网络化遥测、遥信技术、视频技术、光电子技术、现代微机保护技术、遥控以及数据库技术等多种技术元素，通过计算机网络通用硬件平台与具有层次化的构造软件平台，将变电站综合自动化系统打造为根据分层分布式的网络系统，并使其具有自动化、实用化与简易化等特点，进而完成较广领域、深层次化的公司信息集成目标，同时也能够充分地挖掘并使用各层次的数据资源。变电站由此得以产生小型化与自动化的基础，同时能够拓宽监控的领域，确保变电站的可靠性、经济性、安全性与优质性等，同时提供了有关数据的搜集与监控的支持功能，在此基础上能够完成高程度的无人值班变电站管理目标。通过本论文的研究，建设起功能完备、技术领先、安全可靠经济的变电站综合自动化系统，构建起高水平程度的电网调度智能化系统。1.4国内外研究现状1.4.1国内研究现状 国内有关变电站综合自动化系统的研究起于上个世纪80年代。1987年清华大学电机工程系的相关人员在山东威海成功地投入望岛变电站的运作，此系统包括3台微机与相应的外围接口电路部分，一年之后通过了相关技术的鉴定，即它是我国的首创，从而弥补了我国在该领域的空白，同时也与全球20世纪80年代的领先水平相吻合。在上个世纪的90年代，研究变电站综合自动化的机构与生产商家迅速发展起来，具有代表性的诸如清华大学的紫光公司、南京的南瑞公司以及上海的申瑞等，尤其是最近几年中，变电站综合自动化技术更是发展迅猛，出现了大规模的集成电路与通信技术，在它的研究范围中被广泛地加以推广使用，不断地完善自身的功能与性能，变为未来变电站及其技术改进的核心技术。在变电站综合自动化体系环境下，一般将自动重合闸、故障测距、继电保护与故障录波等多项功能整合起来的设备称之为保护单元，将检测与控制功能等整合起来的设备称之为控制或是I0单元，二者统一称之为间隔级单元。不同种类的间隔级单元和变电站的中央(主控)单元整合后，通过间隔级单元所整理到的状态量与测量值，经由软件的方式完成不同保护闭锁的功能，取消或是在很大程度上精简传统设计中为完成闭锁功能相应的二次回路，从而实现变电站综合自动化系统的构建任务。变电站综合自动化系统所包括的内容主要是变电站在搜集电气量与电气装置(诸如断路器)的情况加以监制与及时地调整。变电站综合自动化技术可以完成有关变电站的正常性运作的监控与操作，确保变电站处于安全、正常的运作状态中。若出现事故时，继电保护与故障录波主要负责搜集、监控瞬态的电气量任务，同时快速地排除故障，做好事故之后的修复工作。在通信技术、计算机网络技术与电子技术迅捷发展的背景下，变电站综合自动化技术同样保持着前进的态势，有关变电站综合自动化系统的系统结构产生了对应的改变，无论是运作的安全可靠性、系统性能与实现功能等方面都在日益地完善。变电站自动化正由原先的集中化掌控、功能零散化状态进入到分散(层)网络体系的新阶段。其中，分散式的变电站综合自动化日益地代替了传统的集中式的变电站综合自动化系统结构。以往的保护、远动与站级监控体系以及故障录波等设施与系统主要是基于功能的零散化进行分析的。发展走向为从单个功能板块管理进入到数个电气化或是间隔式的单元，完成地理方位的高度化分散式的趋势，确保自动化系统出现故障后削减对电网所产生的影响，加强智能化设备的适应性与独立性等特点。集中式结构的综合自动化系统指的是集中性地搜集有关变电站的数字量、模拟量与开关量等多种信息，从而展开集中性的计算和处理工作，依次实现智能化控制、微机监控及其保护等多项功能技术。此技术已经广泛地运用于电力智能化体系内。至于传输媒介的运用方面，由于光纤通信本身具备频带宽、抵抗电磁干扰性能优、耗能少与数据传递速率快等优势，广泛地运用在变电站中。从发展趋势来看，采用光纤局域网是大势所趋。它能够在很大程度上强化计算机网络的抵抗电磁与射频介入的性能，同时也与大容量的数据传递需求相吻合。厂站综合自动化系统的代表产品，国内的有北京四方的csc系列、南京中德的Nsc系列及国电南瑞的BsJ系列(监控系统)等，这些产品均为分散式结构，并不断适应新技术发展的需要。目前由于国内微机监控技术发展较快，使用较为成熟，因此对于国内设计的变电站，一般均采用国内的微机监控系统，而其间隔层保护测控单元则广泛采用西门子公司的PROTEcT 4系列产品(有的也采用ABB、Schneider产品)。南京中德保护控制系统有限公司开发的Nsc系列的厂站综合自动化系统，正是采用以上的典型配置方式，性能可靠，运行经验丰富，性价比较高，尤其是南京中德公司的产品在石化公司已有较好的使用业绩，因此在大乙烯110KV变电站也采用该公司的变电站综合自动化系统一NSC2000综合自动化系统监控系统(以下简称NSC2000系统)。1.4.2国外研究现状国外有关变电站综合自动化的起始于上个世纪的70年代。早在1981年5月，英国举行了第六届全球供电会议，意大利、西德、法国、英国与澳大利亚等国在20世纪70年代末，逐渐废弃了新装变电站的远动装置，只有英国南威尔的电网仍旧在应用外(此区域逐步地规划应用微机远动的装置)，此外，该全球供电会议上还指出，监控系统功能程序出拓展的走向。供电网的监控功能的发展目标主要综合自动化，除却三遥之外，还包括如下的几点：（1）寻觅且处置有关单相接地过程中所出现的事故；（2）当做保护拒动或是断路器拒动的方式加以补充式的保护类型；（3）推行荷载式的管理；（4）以组别式数据进行记录；（5）涵盖荷载曲线、故障、运作数据以及事件秩序等多维记录等；（6）智能化的重台闸与继电保护。日本研究微处理器运用在电力领域的时间要比欧美等发达国家晚，然而发展后劲十足。日本通过关西电工企业与三菱电气有限公司共同的作用，于1975年逐渐地将数字控制系统（即SDCS1)运用在配电变站中，并在4年后研制出样机。1979年年末，在那须其竹里变安置电站，同时展开现场的调试工作。1980年则逐渐地进行商业化的生产营销。在20世纪80年代，分析变电站综合自动化系统的国家地区与大企业愈来愈多。具有代表性的企业有：ABB企业、美国GE企业、法国阿尔斯通企业、德国西门子公司、AEG企业以及西屋企业等，均有相应的变电站综台自动化产品。其中，西门子早在1985年便于德国的汉诺威运作首套变电站自动化系统LSA678，迄今为止，约有近百套相同种类的系统，并广泛地运用在德国本地与欧洲等多个国家中各类用电级别的变电站中运作，并获得了不菲的成绩。1995年，该企业也到中国投资运营，迄今也建成几十余座110kV的城市变电站，并也已经成功得运作变电站综合自动化系统。综上所述，国外研究变电站综合自动化起始于上个世纪的70年代末，80年代则已经比较成熟地投入运作之中，同时就技术规范与准则的确定领域，也替中国80年代引入并研究变电站综合自动技术提供了珍贵的借鉴价值与经验。1.5论文内容与构架本论文的内容主要包括以下的5个方面： （1）阐述变电站综合自动化的定义及内涵，对变电站综合自动化在国内外的发展及应用情况进行简单介绍。 （2）提出变电站综合自动化系统的功能要求，对各组成部分的功能进行分析研究。对变电站综合自化系统常用组网结构和各自特点进行分析研究。 （3）研究微机保护测控一体化装置采用的微机保护算法和软硬件构成及功能实现。 （4）以110kV城南变电站综合自动化改造及应用为研究对象，采用南瑞NS2000的系列产品，对该站的综合自动化系统进行分析研究。 （5）分析研究变电站综合自动化系统在实际应用中存在的共性问题，并提出改进意见。本论文的构架如下：第一章，绪论。本章主要对论文的研究背景、研究意义、研究目的、国内外研究现状等加以介绍，最后简介本论文的内容及其构架。第二章，变电站综合自动化的基础理论。首先，本章对变电站综合自动化的定义加以界定；其次，本章分析变电站综合自动化的几个主要的特征；再次，本章分析变电站综合自动化的结构；接着，本章阐述变电站综合自动化的若干关键功能；最后，本章探讨变电站综合自动化的保护设置。 第三章，NS2000综合自动化系统在110 kV变电站中的实现与应用。首先，本章对NS2000综合自动化系统加以概述；其次，本章分析保护测控装置情况；再次，本章分析的是微机监控信息的搜集与处置；然后，本章从多个方面分析系统的硬件设计；接着，本章对系统的软件展开设计；最后，本章分析系统的应用。 第四章，NS2000综合自动化系统在110 kV变电站中的优化。本章依次进行如下的优化设计及其分析：调度机的改进、强化后台机运作的平稳性、完善监控界面、加强报警功能、改进统计与报表体系、优化SOE功能等。第五章，结论。即对全文内容做一个简单的总结。1.6论文的创新点从当前的发展走向来看，变电站综合自动化技术日益朝向标准化、高集成化与数字化等。在集成电路与计算机网络技术发达的背景下，不同类型的大型规模集成电路则会深入运用在继电保护与测控设备上，上述新型技术的运用会确保保护与测控装置所对应的电路板变得更为小型化与集成化。而高集成化则能够让设备、通信数据的储存与处理性能更为成熟完善，减少成本开支，降低故障率，从而推动完成电力系统运作的统一化管理。可见，变电站自动化系统会逐渐地过渡至产品的标准化趋势，即体现在：产品的主要功能设计及其要求、产品的对外接口与通讯协议都在逐步地标准化，变电站中各个厂家的装置能够达到相连的目的，插上就可以使用，递增了用户挑选变电站中不同装置及其更新装置的自由度，而与标准化设置需求并不吻合的商家则会被日益地淘汰，从而确保变电站智能化专业日益趋于良性化的发展趋势。上述也正是本论文的创新点，即设计并研究变电站的综合自动化技术及其运用情况，挖掘出现现实运用时所暴露出的共同症结，从而提出针对性的改进方案，从而针对性地就综合自动化系统的深入发展提出创意性的意见与建议。2变电站综合自动化的基础理论2.1变电站综合自动化的定义变电站综合自动化融合了数项的专业性综合技术，借助于领先的现代电子技术、信息处理技术、计算机网络技术与通信技术等，完成变电站二次设备（涵盖监控、信号、智能化设备继电保护、检测、故障录波与远动设备等）相关功能的重组、优化与设计，从而有效地监控、检测、调整整座变电站所有装置的具体运作状况，构建起综合化的自动化体系结构。变电站综合自动化本身具备运作管理自动化、检测显示数字化、功能综合化与结构分层化以及设备监控与操作微机化等多元特点。它的问世成为了变电站自动化、小型化与拓宽监控领域的保证，同时也确保变电站处于安全、经济、横稳、可靠与优质等状态。它的广泛应用代替了以往运作时不同类型的人工作业模式，进而强化了变电站的运作与管理情况。它让变电站减少了运作与维护的费用，强化经济实效性，替用户能够使用高质量的电能。此外，变电站综合自动化让电网调度智能化，即从原先必须经过厂站的自动化设备与系统过渡至调度智能化系统，同时提供更为准确的数据内容，调度控制中心基于此更为全面地获取电力系统的同步运行情况与厂站装置的运作情况，进而提出具有实质性的决策方案。相类似地，要完成调度控制中心的远程掌控操作，必须经过变电站智能化设备才可以完成才能相关的操作指令目标。因而，稳定的、完整的与技术领先的变电站综合自动化，是确保实现电网调度处于高水平与智能化的前提。总而言之，变电站综合自动化的流程能够归结成如下：第一时期：基于功能设置的集中式RTU以及常规性的保护装置（上个世纪的80年代）；第二时期：基于功能设置分布式的测控设备以及微机保护设备（上个世纪的90 年代）；第三时期：基于间隔化、对象设置的分层布局式的结构方式（上个世纪的90 年代末），此为目前使用最为广泛的范式。当下，变电站综合自动化技术过渡至数字化的新阶段。2.2变电站综合自动化的特征2.2.1 功能的综合化 变电站综合自动化系统本身凸显出技术密集性以及数类专业技能相交叠与配合的体系。其前提条件是计算机硬件与软件技术以及数据通信技术等。它有机地综合了全部变电站中除却一次设备和交流与直流电源之外的所有二次性设备。微机监控分体系综合了原先的操作屏、仪表屏、模拟屏，而远动装置、中央信号系统、变送器柜等功能微机保护分体系取代了电磁式或是晶体管式的保护设备，同时还能够基于用户所需，微机保护分体系与监控分体系相结合，融合了小电流接地、故障录波以及故障测距等属于分系统的多种功能。2.2.2 分级化的分布式以及微机化的体现构造 综合自动化体现在不同分系统与各功能板块的构成主要是多种相异的配备单片机或是微型计算机，采用的构造为分布式，在网络与总线的作用下，把控制、微机保护与数据搜集等不同的分体现加以联接，组建为分级化的分布式体系。综合自动化系统主要包括至少十几个微处理器，从而确保它们能够同时并行运作,完成各项功能。2.2.3 检测呈现数字化 长期迄今，变电站在检测方面所采用的仪器主要是指针式仪表，但存在着精确度低以及读数不够便利等缺点。借助于微机监控体系后，基本上改变了以往的检测方式，常规指针式仪表基本上均被显示器所呈现的数字显示所取代，从而变得更为直观与明晰。至于以往的人工抄表记基本上被报表与打印机取代。从而削减了值班员的劳动量，并加强了检测的精度与科学性。2.2.4 操作与监控的屏幕化 在新型的变电站综合自动化系统下，有人或无人值班情况下，操作人员并不属于变电站，即位于主控站或是调度室中。彩色屏幕显示器则能够全面地监控并操作变电站的相关设备及其输电线路。一般规格不小的模拟屏被屏幕的同步主接线画面所代替之后，以往断路器所安置或是控制屏处的跳闸与合闸等操作被相应取代，同时采用的是屏幕鼠标或是键盘等方式进行操作而不再使用传统的光字牌报警信号方式，通过新型的屏幕画面闪烁与文字来传递提示或是语言的报警模式，也就是采用计算机显示器工具监控整个变电站的同步运作状况与实时操控不同的开关设备。2.2.5 运作管理的智能化这也是变电站综合自动化系统的一个最为突出的特征。智能化指的是不单单可以完成诸项智能化的功能，包括电压与无功智能化协调，非彻底性接地体系单相接地智能化选线，智能化地对事故进行判断与记录，记录事件秩序，制作表格并进行打印，智能化报警等，同时，还指的是可以进行智能化的故障分析及其恢复操控，同时还可以完成智能化系统自身所存在的故障分析，包括自判断、自封闭与自恢复等项目功能。它非常有利于加强变电站的运行管理与确保其处于安全的运作状态中，也是以往二次体系难以完成的。一般二次设备主要采用的是对一次设备进行监视，自身所存在的故障必须借助于维护人员展开检测的工作，因其自身并不存在着自判断的功能。可见，变电站综合自动化能够全方位地加强变电站的技术水准与运作管理水平，确保它可以更好地适合现代化的大规模电力体系运作的所需。2.3变电站综合自动化的结构 变电站综合自动化主要有以下的4类结构：2.3.1集中式结构 集中式变电站综合自动化结构主要是基于功能需求配备对应的继电保护设备与远动设备，同时将其安置于变电站综合自动化系统的中央控制室中。电气化设备、变压器与各种进出线等在具体运作适主要通过的是cT、PT以及开关辅助触点等，通过电缆设备传递至变电站综合自动化系统的中央控制室所对应的保护设备与远动设备中，通过最初的处置后传递到UIO通信控制器展开数据格式的变更(规约改换)，同时把将变电站全部的信号与操控信息进行检测、保护等处置，和当地的后台机与远方调度中心展开信息的交换。它的特征在于对变电站内全部的信息展开统一化的集中性处理，构建起完整的系统，使其和传统的变电站运作方式相吻合。此类模式事实上是当下微机保护和微机远动体系的集成。其不足在于组屏数量繁多，占地的面积不少，同时需敷设的电缆数量多，无论是投资还是工程量都不少，因此，它的运用日益减少。2.3.2分布式结构 在单片机技术以及网络技术尤其是总线技术日益完善的背景下，运用在变电站综合自动化的分布式结构也应运而生。此结构基于回路展开设计，每个开关柜或是其他一次性的设备就地安置微机保护单元以及单回路的数采监控单元，因此，开关与其他一次性的设备和单回路的数采监控单元以及微机保护单元均处于相同的柜中，从而省却不必要的电缆联接数量，也加强了抵抗外界影响的功能。微机保护单元、单回路的数采监控单元和I0通信控制器内部通过网络电缆或是光缆加以联系，只是当做传递数据信息的媒介。此结构的优点除却省却电缆与加强的抵抗外界干扰的功能之外，不必额外地设计继电保护与远动装置屏等设备，从而在很大程度上减少了一次性的设备，同时也省却了一部分的占地面积。因此，此结构的变电站综合自动化系统从其诞生迄今，凸显出可观的发展生命力。国外SIEMENS企业所生产的LSA678(继电保护7S7u系列以及监控单元6MB系列)，ABB企业所生产的SCSl00、以及SCS200(包括SPAC系列与RE系列)，GE企业的DFP100以及SEG企业所生产的CSN均为此类变电站综合自动化结构的设备，我国也有很多的商家制造相同类型的装置和系统。2.3.3分布集中式结构 此结构主要是把整座变电站中的一次性设备与二次性设备主要包括3层：（1）设备层。此层主要指的是变电站中的断路器、辅助接点、电流电压互感器、变压器以及隔离开关等一次性的设备。变电站综合自动化系统大多数处在l层与2层处。（2）单元层。大多数基于断路器进行间隔式的区别，主要有检测、控制器件或是继电保护器件等。此层的构成主要包括各类相异的单元设备，它们一般处于独立的状态，这种类型的单元设备主要是通过局域网或是串行总线和变电站层加以连接；同时也许设置数采管理机或是保护管理机，依次管理的是检测、监视并维护单元，再集中性地通过数采管理机、保护管理机等设备，从而和变电站层进行通信。此层本质为两级化的系统构造。（3）变电站层。此层涵盖了全站监控主机以及远动式通信机设备。此层设置现场总线或是局域网，从而实现不同主机内部、监控主机以及单元层等不同内部的信息交换。2.3.4集中式和分布式相结合的结构在通信技术与单片机技术不断发展、成熟的背景下，尤其是现场总线与局部网络技术得到推广使用后，整体的发展为基于每个电网组件(包括电容器、出线与变压器等)展开控制、检测与维护等多种功能融为一体的工作流程，并将其设置于相同的机箱内。有关高压线路保护设备与变压器保护设备则能应用集中性的组屏安置于主控室中。此类构造模式主要处在集中式结构和分布式结构间，有着多元化的形式。当下，国内一般使用频率较高的正是此类结构。因为它集中了集中式结构与分散式结构的所有优点，从而有助于设置系统、安置、维护与管理，大体而言，该结构主要具有如下的特征：(1)即使性的安装，省却控制电缆的数量，经由现场总线和保护交换机等工具展开信息的交换过程。(2)无论是高压线路保护还是变压器保护，使用的是都是集中组屏式的构造，从而确保屏安置于控制室或是保护室中，相类似地，经由现场总线和保护管理机进行通信，从而确保关键的保护设备处在良好的工作状态中，有益于可靠性。(3)其余智能化的设备中，无功综合控制设备、备用电源自投设备等主要也是使用了集中组屏式的构造，安置于控制室或是保护室内。(4)计算电能。借助于电能管理机搜集不同脉冲电表所显示的脉冲量，从而计算出相应的电能量，再传递至监控主机，然后传送至控制中心处；或是使用智能型电能计量表（附有串行通信接口），经由串行总线，从电能管理机处把搜集获得的不同电能量传递至监控机处，接着传递至控制中心处。由于中低压变电站的一次性设备并不分散化，因而该类型的结构形式更适合中低压规格的变电站。从整体的发展趋势来看，分散式也是大势所趋。2.4变电站综合自动化的功能2.4.1监控测试 变电站综合自动化系统经由搜集、处置、显示与打印有关变电站中的数据，从而让相关的运作人员获取变电站的具体运行情况，同时采用了针对性的对策。具体又包括如下的3个类型：（1）模拟量 变电站综合自动化系统须对各类的模拟量加以监控测试，主要涵盖了主变一次性、二次性以及各类线路中的电流等，不同段的母线与关键线路所对应的电压；母线零序电压、变压器分接头方位、不同线路的零序电流以及主变温度与室温等。（2）开关量变电站综合自动化系统中须对各类开关量进行监视测试，诸如微机的运作运行情况、电保护动作信息以及开关机构运行情况等，涵盖刀闸、继变压器运作情况、开关量输进的模式、多种开关类型、变压器分接头、交直流电源运作情况、有接点输进以及微机串行口输进等。至于开关等比较关键的监控测试对象主要应用的是状态相互不同的双接点输进，目的在于强化它的可靠性。（3）脉冲量变电站综合自动化系统须对各类脉冲量进行监控测试，涵盖主变一次性与二次性的有功电度量与无功电度量、电容器的无功电度量、线路以及所用电的有功电度量等采样模式。2.4.2变电站综合自动化系统的监视控制变电站综合自动化系统可以提供便捷可信赖的入机对话，运作工作者借助于键盘与显示器等来对变压器分接头、开关与刀闸等进行操作。此系统还能够基于电网的运作时间情况智能化地控制变压器分接头与开关。全部操控的可靠性能够体现在软硬件的设计中，且均与双重化的原则相吻合。操作模式：人工操作的开关主要包括3类方式：保护柜操作、键盘操作与把手操作等。一般借助于键盘加以操作。在非正常的状况下，能够经由模拟屏进行保护柜操作或是把手操作。其中，保护柜操作能够经由保护机键盘或是柜上的按钮加以完成。在执行遥控时，若调度端所发出的遥控开关或是遥调变压器分接头的命令后，此系统即可以稳定地进行执行任务。变电站综合自动化系统的关键监测内容包括以下的几点：对跳闸进行统计：即对开关的跳闸次数进行统计。主要有人工跳闸次数与事故跳次数2类。接地选相：至于中性点无法接地的系统，若电网产生单相接地事故时，借助于零序电压及其电流的递增量与降低相电即能够推断接地线路与相别情况，也能够基于功率方向法等其余的方法加以判断。为了确保可靠性，须数次进行采样之后再加以界定。界定之后，用户的主机报警，同时显示并加以打印。运作工作者基于相关的提示，采用人工检测排除法跳开开关智能化重合，检验主机推断的结果。无功电压智能化控制：基于电网无功、电压演算与推断，从而确定投切电容器，还是调节变压器分接头位雹，从而满足无功与电压的所需。在电网、变压器与电容器产生故障时不允许误动。在检修电容器之际，不可以进行控制。2.4.3变电站综合自动化系统的远传 变电站处于正常运作或是出现故障以及出现报警等情况时，远传机会同步地向上级调度传递至相关的信息，从而让调度工作者及时地获取此站的运作状况。远传规约主要包括3类：特殊性规约、CDT规约以及Polling规约等。2.5变电站综合自动化的保护设置2.5.1变电站综合自动化系统的保护微机保护不单单具有良好的可靠性与灵敏性，同时使用起来也比较地便捷。它的核心特征有以下的几点：通过键盘与八段显示器(LED)来显示出采样值(开关情况、电流与电压等)以及整定值，同时能够对整定值加以修改；拥有事故的追忆性能。可以记录下事故发生前后路线电流与母线电压等数值情况；拥有同步自检性能，可以实时地检测保护柜（含有主机）的多种组件。变电站的保护主要有以下的几种，可根据实际情况加以选用：保护路线：保护的具体对象有定时限过电流、零序电压与电流、反时限过流、电流速断保护、距离、低周减载、方向性电流、方向、高频以及双回线方向横差等。保护变压器：对象有带二次谐波制动的比例差动、过流(包括低压启动、复合电压启动)、零序、低压侧备电源自投、差电流速断、本体(重瓦斯、轻瓦斯、有载重瓦斯、有载轻瓦斯等)、过负荷以及高压侧备用电源自投等。保护电容器：对象有过流、相间过电压、零序过电压、电流速断、反时限过流以及相间低电压等。保护母线：对象有电流比相式母线与完全电流差动母线等。3NS2000综合自动化系统在110 kV变电站中的实现与应用3.1NS2000综合自动化系统概述变电站综合自动化系统一般可分变电层、间隔层、设备层3级。变电层主要有监控主机以及远动通信机等；间隔层基于断路器间隔进行归类，包括检测、控制组件以及继电保护等成分；设备层主要有变电站中的断路器、变压器、隔离开关与相关的辅助触点等，同时也包括CT等一次性设备。NS2000综合自动化系统在110kV城南变电站所涉及到的以太网、服务器与通信控制器等核心组件与设备，都采用的是主备冗余的设备，从而在很大程度上强化整个系统的稳固性。它所采用的是多主机分散式的结构，依从的是开放系统的准则，采用的的分层分布式结构，具有较好的人机界面和开放性，涵盖多类的通信接口，可以实现资源的最大化共同分享，确保供电系统处于安全的运作状态中。NS2000系统结构基于纵向角度划分主要有如下的3个部分：站控层、通讯单元和间隔层。 （1）站控层主要是为电气设备监控、检测、控制与管理的轴心，使用的是双太网进行构建，网络传送协议使用的TCP/IP，整个设备在设置时相对比较集中化，支持分层式分布结构，通过一些拥有确定功能的服务器或工作站加以组建，被视作系统的监控中心。此110kV城南变电站包括SCADA服务器，并以此当做主机实现变电站综合自动化系统的高压变电站的主要途径，同时实现包括搜集数据、处理、屏显与监控等功能，且把各类信息经由归类、存储、管理等方式之后，尽量地满足相关的权限与逻辑要求，同时针对有关的设备加以监控。若某个SCADA的服务器出现事故后，系统会智能化地加以切换，且时间不超过30s。所有单一性的硬件设施出现事故以及切换过程中均不会导致同步数据与SCADA性能的故障，主备机亦能够采用手工的方式加以切换。 （2）通信单元在全部系统中处于核心的地位，实现站控层与间隔层内部间的信息交换，并接入用户当下各类智能化的设备，从而完成转换式接入通信规约，该变电站的通信单元经由RS485现场总线型或是CAN网络技术，分散化于不同开关柜的保护测控设备通信中，通过南瑞NSC301通信管理机与BX5024S网络交换机等不同的通信网络所构成，完成电能量信息、模拟信息以及数字信息等方面的搜集，同时把数据转发传递至后台。 （3）间隔层基于电气进行间隔配置，主要由如下的设备所构成：保护监测、保护设备与测控设备等。网络中不同节点的设备处于独立的状态，此110kV站进线主保护的110 kV的南瑞微机综保，110 kV主变压器测控设备是南瑞系列的测试控制设备，110 kV规格的测控设备是南瑞NSR600RF系列的测试控制设备，各类保护测试控制设备分散地安置于开关柜内。间隔层通过RS485或是CAN总线和通信管理机加以通信，而站控层则经由通信管理层媒介管理并通信间隔层的相关装置，接收且下发各类监测命令，且经由高速以太网和通信单元的信管理机加以连接，拥有良好的抵抗干扰的性能，基本上能够满足监视控制系统的相关功能所需。可参见下图3-1所示：五防工作站值长调度机工程师站2工程师站1操作员站2操作员站1网络交换机-A网 以太网网络交换机-B网 以太网总控1柜远动柜总控2柜 PC485通信接口锅炉DCS汽机DCS 双CAN网 485总线通信管理机保护测控保护测控保护测控监控柜I/O监控柜I/O监控柜I/O CAN总线保护测控保护测控图3-1 NS2000变电站综合自动化系统通讯网络体系的内部结构图 NS2000系统的数据搜集与处理功能方面，该变电站综合自功化系统的监控系统能够同步、精确并有效地实现监控整座变电站，从而使其处于安全的状态中。110 kV变电站的站控层把监控运作时所涉及到的各类同步数据基于种类划分为以下4类：遥测量，包括电压与电流、主变温度、有功与无功功率以及功率的因数等。遥信量，包括故障总信号、断路器以及刀开关方位等各类一次性的设施情况。电能量。包括脉冲电能量与数字电能量。保护数据。包括保护测量值、保护自诊断信息、保护定值与保护事件等。站控层的监控装置在收到现场监控单元所搜集的设施运作情况、运作参量与检测值，储存至同步数据库中，当做报警、控制与制表等的根据。(1)搜集模拟量。基于交流采样的模式测试三相电压与三相电流，演算出有功无功功率以及功率因数等指标。(2)检测开关量。关键是事件秩序记录(SOE)以及普通开关量(DI)。其中，监控系统所应用的是中断模式响应的相关信号数据，基于它产生变位的先后秩序基于毫秒级单位的时间分辨率展开秩序的记