第五章变电站综合自动化

1、引言引言 传统的二次系统是由相对独立的继电保护和安全自动装置传统的二次系统是由相对独立的继电保护和安全自动装置系统、远动系统（或称四遥：遥测、遥信、遥控、遥调）和系统、远动系统（或称四遥：遥测、遥信、遥控、遥调）和调度通信系统组成。这个系统在设备上和管理上都彼此独立，调度通信系统组成。这个系统在设备上和管理上都彼此独立，各司其职，统一由系统运行调度员使用和控制各司其职，统一由系统运行调度员使用和控制 20世纪世纪80年代以来，随着继电保护实现了微年代以来，随着继电保护实现了微机化，远动实现了数字化，调度实现了自动化，机化，远动实现了数字化，调度实现了自动化，于是出现了相互融合的趋势。产生了基于

2、微机于是出现了相互融合的趋势。产生了基于微机装置和计算机网络的变电站综合自动化系统，装置和计算机网络的变电站综合自动化系统，继电保护成为与变电站综合自动化不可分割的继电保护成为与变电站综合自动化不可分割的一个重要的组成部分一个重要的组成部分多台微型计算机代替多台微型计算机代替常规的测量和监视仪表常规的测量和监视仪表常规的控制屏、中央信号系统和远动屏常规的控制屏、中央信号系统和远动屏微机保护代替常规的继电保护改变了常规的继电保护装置孤立运行，不与外界联系的状态改变了常规的继电保护装置孤立运行，不与外界联系的状态集中式分层分布式分散与集中相结合的分布式 对于大容量高压变电站，需要保护和控制的设备对

3、于大容量高压变电站，需要保护和控制的设备很多，用集中式系统时可靠性、灵敏性不能满足要很多，用集中式系统时可靠性、灵敏性不能满足要求，随着计算机价格的不断下降，到求，随着计算机价格的不断下降，到20世纪末期，世纪末期，变电站综合自动化向分层分布式结构发展变电站综合自动化向分层分布式结构发展 在结构上采用在结构上采用主从主从CPU协同工作方式，各个功能协同工作方式，各个功能模块（通常是各个从模块（通常是各个从CPU）之间采用）之间采用网络技术网络技术或或串行串行方式方式实现数据通信，多实现数据通信，多CPU系统提高了处理并行多发系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了集中式结构中一个事件的能力，解

4、决了集中式结构中一个CPU计算处理计算处理的瓶颈问题，方便了系统扩展和维护，局部故障不影的瓶颈问题，方便了系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块（部件）正常运行。响其他模块（部件）正常运行。 这种间隔单元的设备相互独立，仅通过光纤或电缆网络这种间隔单元的设备相互独立，仅通过光纤或电缆网络由站控机对它们进行管理和交换信息。由站控机对它们进行管理和交换信息。分散与集中相结合的分布式变电站综合自动化系统结构示意图 它不仅适合应用在各种电压等级的变电站中，而且它不仅适合应用在各种电压等级的变电站中，而且在高压变电站中应用更趋于合理，经济效益更好。在高压变电站中应用更趋于合理，经济效益更好。 主要任务：

5、用以微机为核心的保护和控制装置替代变电站内模用以微机为核心的保护和控制装置替代变电站内模拟式的保护和控制装置拟式的保护和控制装置 关键在于实现了信息交换关键在于实现了信息交换 通通过信息交换实现了信息共享，减少变电站设备过信息交换实现了信息共享，减少变电站设备的的 重复配置重复配置简化设备之间的互连，从整体上提高了电网自简化设备之间的互连，从整体上提高了电网自动化水平动化水平 在电力系统中大多数调制采用数字调频，又称移频键控（简称FSK：Frequency-shift keying）方式调制与解调示意图 变电站综合自动化所以能够实现，主要是依靠计算机局变电站综合自动化所以能够实现，主要是依靠计

6、算机局部区域网络部区域网络 （a）星型； （b）总线型； （c）环型 显然，各站点的通信处理负担很轻，而中央节点负显然，各站点的通信处理负担很轻，而中央节点负责建立和控制任意两个节点间的通信路径，任务重，责建立和控制任意两个节点间的通信路径，任务重，程序复杂。当中央节点出故障时，整个系统就会瘫痪。程序复杂。当中央节点出故障时，整个系统就会瘫痪。为保证系统工作可靠，中心节点可设置备份。在电力为保证系统工作可靠，中心节点可设置备份。在电力系统中，采用循环式规约的远动系统其调度端同各厂、系统中，采用循环式规约的远动系统其调度端同各厂、站的通信拓扑结构就是星型结构站的通信拓扑结构就是星型结构 采用总线

7、方式时增加或减少用户比较方便。但如采用总线方式时增加或减少用户比较方便。但如总线故障，就会导致全系统失效总线故障，就会导致全系统失效数据终端设备数据终端设备(Data Terminal Equipment简称简称DTE）数据电路端设备数据电路端设备(Data Circuit Equipment简称简称DCE） 由于采用平衡传输，抗干扰性能力大大加强，传输速度和性能由于采用平衡传输，抗干扰性能力大大加强，传输速度和性能与与RS232C相比，提高很多相比，提高很多，如距离，如距离1200m速度可达速度可达100Kbps，若距离为若距离为12 m远，速度可达远，速度可达10Mbps 由于由于RS-4

8、85采用平衡传输，每个信号采用采用平衡传输，每个信号采用2根信号线传根信号线传输，具有良好的抗干扰性能。故在实践中常采用输，具有良好的抗干扰性能。故在实践中常采用RS-485电气接口，组成总线通信网，实现一点对多点通信电气接口，组成总线通信网，实现一点对多点通信 基于上述原因，国际上已在基于上述原因，国际上已在20世纪世纪80年代中期就提出年代中期就提出了现场总线，并制定了相应的标准。目前在高压变电站了现场总线，并制定了相应的标准。目前在高压变电站的综合自动化系统中得到广泛的应用的综合自动化系统中得到广泛的应用 具有局域网（具有局域网（LAN）的一些优点）的一些优点 可以可以满足工业过程控制中

9、各种现场设备的通信要求满足工业过程控制中各种现场设备的通信要求 满足了互换操作，使不同厂家的设备可以互连互换满足了互换操作，使不同厂家的设备可以互连互换 现场总线的开放性使用户可方便地实现数据共享现场总线的开放性使用户可方便地实现数据共享 在电力系统现场总线适合于在电力系统现场总线适合于RTU和附近区域工作站的和附近区域工作站的通信，以及满足发电厂、变电站内自动化中智能模块之间通信，以及满足发电厂、变电站内自动化中智能模块之间的通信。的通信。 将差分信号与电气连接图结合起来后，可以看出，如果多个节点向将差分信号与电气连接图结合起来后，可以看出，如果多个节点向总线发送信息，有的节点发送总线发送信息，