变电站综合自动化的研究与设计

1、.PAGE ：.；PAGE 46毕业设计论文题 目变电站综合自动化的研讨与设计 班 级 姓 名 指点教师 摘 要 随着高新技术的开展和运用，对电能质量和供电可靠提出了新的要求，高压、超高压变电站的控制和维护系统必需顺应这种新情势，因此，改善电网构造，提高供电才干与可靠性以及综合自动化程度，以满足日益增长的社会需求是电力企业的首要目的。 变电站综合自动化系统是在计算机和网络通讯技术根底上开展起来的，在我国近几年开展迅速，产品的更新换代及定型也越来越快。从这几年运用和实际看，变电站综合自动化给变电站设计安装、调试和运转、维护、管理等方面都带来了一系列自动化技术的变革。但是，目前国内还没有出台变电站

2、综合自动化系统的详细要求和制造规范，国内市场上变电站综合自动化产品的类型及系统构造也各不一样，因此，选择一种理想的自动化系统，合理组态是工程设计和运用的重点。本文经过对一重点电力工程的全过程设计，提出了一系列满足现场实践和工程需求的技术要求，分析了变电站综合自动化所具备的功能以及开展过程和方向，在对市场和产品充分调研下，提出了基于总线型的分散分布式综合自动化系统是一种比较成熟和适用的系统，并进展了合理选型和组态，改良了产品中不符合现场需求的部分，完成了该变电站综合自动化系统的设计和实施。关键词： 变电站综合自动化，通讯协议， 微机维护，硬件配置。目录 TOC o 1-3 h z u HYPER

3、LINK l _Toc170107328 目录 PAGEREF _Toc170107328 h 3 HYPERLINK l _Toc170107329 第1章 绪论 PAGEREF _Toc170107329 h 5 HYPERLINK l _Toc170107330 1.1 变电站综合自动化系统的研讨 PAGEREF _Toc170107330 h 5 HYPERLINK l _Toc170107331 1.1.1 变电站综合自动化系统的研讨意义 PAGEREF _Toc170107331 h 5 HYPERLINK l _Toc170107332 1.1.2 变电站综合自动化系统的开展趋势

4、 PAGEREF _Toc170107332 h 6 HYPERLINK l _Toc170107333 1.2 国外变电站综合自动化系统的开展 PAGEREF _Toc170107333 h 7 HYPERLINK l _Toc170107334 1.3 我国变电站综合自动化技术的开展 PAGEREF _Toc170107334 h 7 HYPERLINK l _Toc170107335 1.4 变电站实现综合自动化的优越性 PAGEREF _Toc170107335 h 8 HYPERLINK l _Toc170107336 1.5 变电站综合自动化系统的开展前景 PAGEREF _Toc

5、170107336 h 8 HYPERLINK l _Toc170107337 1.6 小结 PAGEREF _Toc170107337 h 8 HYPERLINK l _Toc170107338 第2章 变电站综合自动化系统的构造，功能与维护配置 PAGEREF _Toc170107338 h 9 HYPERLINK l _Toc170107339 2.1 变电站综合自动化系统的构造 PAGEREF _Toc170107339 h 9 HYPERLINK l _Toc170107340 2.1.1 集中式综合自动化系统 PAGEREF _Toc170107340 h 9 HYPERLINK

6、l _Toc170107341 2.1.2 分散式综合自动化系统 PAGEREF _Toc170107341 h 10 HYPERLINK l _Toc170107342 2.1.3 分布集中式综合自动化系统 PAGEREF _Toc170107342 h 11 HYPERLINK l _Toc170107343 2.1.4 集中和分散结合式综合自动化系统 PAGEREF _Toc170107343 h 11 HYPERLINK l _Toc170107344 2.2 变电站综合自动化系统的功能 PAGEREF _Toc170107344 h 12 HYPERLINK l _Toc170107

7、345 2.2.1 监测 PAGEREF _Toc170107345 h 12 HYPERLINK l _Toc170107346 2.2.2 监控 PAGEREF _Toc170107346 h 12 HYPERLINK l _Toc170107347 2.2.3 远传 PAGEREF _Toc170107347 h 13 HYPERLINK l _Toc170107348 2.2.4 维护 PAGEREF _Toc170107348 h 13 HYPERLINK l _Toc170107349 2.3 变电站综合自动化系统的硬件配置 PAGEREF _Toc170107349 h 13 H

8、YPERLINK l _Toc170107350 2.3.1 综合自动化系统变电站主控室的构造分为三类 PAGEREF _Toc170107350 h 13 HYPERLINK l _Toc170107351 2.3.2 硬件的配置原那么 PAGEREF _Toc170107351 h 15 HYPERLINK l _Toc170107352 2.3.3 变电站综合自动化系统微机维护的硬件构造 PAGEREF _Toc170107352 h 16 HYPERLINK l _Toc170107353 2.4 小节 PAGEREF _Toc170107353 h 19 HYPERLINK l _T

9、oc170107374 第3章 继电维护设备和综自设备的设置20 HYPERLINK l _Toc170107375 3.1 35KV开关柜智能维护单元20 HYPERLINK l _Toc170107376 3.2 10KV开关柜智能维护单元20 HYPERLINK l _Toc170107377 3.2.1 变压器后备维护20 HYPERLINK l _Toc170107378 3.2.2 电容器维护21 HYPERLINK l _Toc170107379 3.2.3 配电变压器维护26 HYPERLINK l _Toc170107380 3.2.4 馈线维护27 HYPERLINK l

10、_Toc170107381 3.2.5 备自投维护27 HYPERLINK l _Toc170107382 3.2.6 测控及自检功能的配置27 HYPERLINK l _Toc170107383 3.3小结28 HYPERLINK l _Toc170107384 第4章 变电站综合自动化设计29 HYPERLINK l _Toc170107385 4.1变电站自动化的功能设计原理30 HYPERLINK l _Toc170107386 4.1综合自动化变电所调试38第1章 绪论1.1 变电站综合自动化系统的研讨1.1.1 变电站综合自动化系统的研讨意义电力系统变电站的平安，可靠和经济运转再很

11、大程度上依赖于变电站继电维护，控制和监控技术的完善程度以及它们的可靠性，技术特性目的和经济性等多方面的要素。计算机技术的开展，推进了电力系统计算机自动化技术的开展，变电站综合自动化技术也日趋完善。它为调度中心提供了厂站端的运转情况，经过控制操作和闭锁，可以实现变电站当地和远方的监视和控制；为远方的遥调，遥测，遥控，遥信和反事故措施提供了可靠的技术保证；无人职守的变电站提高了供电的可靠性又实现了减员增效。经过对变电站综合自动化系统的研讨，对于电力系统的运转可靠，维护和控制以及对变电站的设计更加的合理，规划更加紧凑都有很重要的意义。变电站综合自动化系统是一种以计算机为主，将变电站的一，二次设备经过

12、功能组合构成的规范化，模块化，网络化的计算机监控系统。变电站的综合自动化，是将变电站的二次设备经过功能的重新组合和优化设计，利用先进的计算机技术，自动化技术和通讯技术，实现对全变电站的主要设备和输配电线路的自动监视，丈量，控制和微机维护，以及调度通讯等综合性的自动化功能。变电站综合自动化系统替代了常规的丈量和监视仪表，替代了常规控制屏，中央信号系统和远动屏，用微机维护替代了常规的继电维护屏，处理了常规的继电维护安装不能与外界通讯的问题。变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算才干和逻辑判别功能，可以方便的监视和控制变电站内的各种设备的运转和操作，它具有功能综合化

13、，构造微机化，操作监视屏幕化，运转管明智能化等显著特点。经过利用先进的综合自动化技术，提高了供电质量，提高了电压合格率，提高了变电站的平安可靠性和系统的运转管理程度，减少了变电站占地面积，降低了造价，减少了总投资，减少了维护任务量，减少了值班员劳动强度。变电站综合自动化系统是在计算机技术和网络通讯技术的根底上开展起来的。与传统的继电维护相比较，微机维护具有许多优点：1改善和提高了继电维护的动作特性和性能，动作正确率高。2可以方便的扩展其他的辅助功能。3工艺构造条件优越。表达在硬件比较通用，制造容易一致规范。4可靠性提高。5运用灵敏方便。6可以进展远方监控。微机维护安装具有串行通讯功能，与变电所

14、微机监空系统的通讯联络使微机维护具有远方监控特性。1.1.2 变电站综合自动化系统的开展趋势1 维护监控一体化 这种方式在35KV及以下的电压等级中已普遍采用，它的益处是功能按一次单元集中化，利于稳定的进展信息采集以及对设备形状进展控制。极大的提高了性能效率比。它的缺陷是对运转的可靠性要求极高，任何方式的检修维护都将迫使一次设备的停顿。可靠性和稳定性要求很高。(2) 设备安装就地化，户外化 综合自动化安装将和一次设备整合在一同，其电气的抗干扰性能，设备抗热，抗寒，抗雨雪，防腐蚀等各项环境目的将到达极高的地步。目前的综合自动化安装都是安装在低电压的中置柜上和室内的开关室内，户外的仅是一些实现简单

15、功能的柱上设备。随着高电压等级的推行，其设备都将就地安装在户外的端子箱上，对环境条件要求高。这种方式最终将带来无人值班变电站没有建筑小室或仅设一个控制小室，它最多也就是一台控制显示终端。这将极大的减少整个变电站的二次电缆，使变电站的建立简化，快速，设备调试简单。同时也极大的提高了变电站的运转稳定性，可靠性。(3) 人机操作界面接口一致化，运转操作无线化 无人无建筑小室的变电站，变电运转人员假设在就地查看设备和控制操作，将经过一个手持式可视无线终端，边监视一次设备边进展控制操作，一切相关的量化数据将显示在可视无线终端上。(4) 就地通讯网络协议规范化 强大的通讯接口才干，主要通讯部件双备份冗余设

16、计双CPU，双电源等，采用光纤总线等等，使现代化的综合自动化变电站的各种智能设备经过网络组成一个一致的，相互协调任务的整体。(5) 全站数据规范化 变电站的智能监控安装将无电压等级划分，只是下载参数设置版本不同。全站一致数据库，一致维护组态工具软件，分类分单元下载参数设置数据。其实时运转数据库可经过严密的平安防护措施与整个电力系统实时数据连在一同(6) 数据采集和一次设备一体化 除了常规的电流电压，有功无功，开关形状等信息采集外，对一些设备的在线形状检丈量化值，直接采集到监控系统的实时数据库中。高技术的智能化开关。光电式电流电压互感器的运用，必将给数据采集控制系统带来全新的方式。 1.2 国外

17、变电站综合自动化系统的开展70年代末80年代初，国外开场了对于ISA技术的研讨，这是由于电网规模不断扩展，要求电网及变电站的控制和维护系统必需运转平安、可靠、经济。因此，各级调度中心需求更多的信息，以便及时掌握电网及变电站的运转情况。同时，采用无人值班管理方式，进展远方控制，减少人为误操作的能够性，提高运转可靠性，降低变电站的造价和运转维护费用。随着微处置器技术、计算机网络技术、数字通讯技术的开展，人们可以利用现代先进的技术和设备来组成一个自动化的控制和维护系统，改动传统二次设备方式，做到设备简化，信息共享，减少变电站的造价和运转维护费用。世界兴隆国家率先研制出成熟系统，并推行运用，大大提高了

18、变电站管理的自动化程度，实现电力系统的平安、可靠、经济运转。目前，日本日立、三菱、东芝公司，德国西门子公司SIEMENS、AEG公司，瑞士ABB公司，美国通用电气公司GE、西屋电气公司Westing house，法国阿尔斯通公司ALSTHOM，瑞士Landis&Gyr公司等国际著名大型电气设备制造公司都开发和消费了变电站综合自动化系统或称维护与控制一体化安装，并获得了较为成熟的运转阅历 1.3 我国变电站综合自动化技术的开展我国变电站自动化系统的开展阶段：变电站内二次设备传统按功能可分为五类：继电维护，自动安装, 缺点录波，当地监控和远动。五大类产品的不断开展及其功能相互浸透，推进了变电站自动

19、化系统的开展，产生了多种多样的系统方式，按系统方式出现的时间顺序可将变电站自动化系统的开展分为三个阶段： 第一阶段：面向功能设计的集中式RTU加常规继电维护方式80年代是以RTU为根底的远动安装及当地监控为代表。该类系统是在常规的继电维护及二次接线根底上增设RTU安装，功能主要为完成与远方调度主站通讯实现“四遥(遥测，遥信，遥调，遥控)，继电维护及自动安装与系统结合采用硬接点形状接入。此类系统特点是功能简单，整体性能目的较低，系统结合复杂，不便于运转管理与维护，为自动化系统的初级阶段。 第二阶段：面向功能设计的分布式测控安装加微机维护方式90年代初期，微机维护及按功能设计的分布测控安装得以广泛

20、运用，维护与测控安装相对独立，经过通讯管理单元可以将各自信息送到当地监控计算机或调度主站。此类系统的出现是由于当时国内电力系统维护和远动分属于不同部门和专业，另外对继电维护与测控安装在技术上如何融和没有达成一致的认识，故相当一部分尤其是110KV及以下电压等级自动化系统采用此类方式。该方式没有做到面向对象设计，信息共享程度不高，另外系统的二次电缆互联较多，扩展性不好，不利于运转管理和维护。 第三阶段：面向间隔和对象(object-oriented)的分层分布式构造方式90年代中期，随着计算机技术、网络和通讯技术的飞速开展，行业内对计算机维护与测控技术不断争论和讨论达成了一致的认识，采用面向设备

21、或间隔为对象设计的维护及测控单元，采用分层分布式的系统构造，构成了真正意义上的分层分布式自动化系统。该系统特点是针对110KV以下电压等级的设备或间隔采用维护测控一体化设计的安装，针对110KV及以上电压等级的设备或间隔采用继电维护安装与测控安装分别独立设计但共同组屏的原那么，缺点录波功能下放至各间隔或设备的继电维护安装中去，采用先进的网络通讯技术，系统配置灵敏，扩展方便，非常方便运转管理和维护。1.4 变电站实现综合自动化的优越性1提高供电质量，提高电压合格率2提高变电站的平安，可靠运转程度。3减少维护任务时间，减少值班人员的劳动强度，并到达减员增效4减少变电站占地面积，减少总投资。5：提高

22、电力系统的运转管理程度1.5 变电站综合自动化系统的开展前景随着国民经济的飞速开展，电力工业作为很重要的国家战略企业，非常注重电力系统综合自动化技术的开展，实现变电站综合自动化，这是电力工业开展的趋势。对电力技术的开展来说，具有重要的意义，也是电力工业开展的显著标志。虽然变电站综合自动化技术在80年代后才被开发运用。但由于在技术性能上的潜在才干，必将被广泛的运用于祖国各个城网和农网中。运用前景非常的宏大。1.6 小结本章先是引见了什麽是电力系统综合自动化，以及变电站综合自动化系统研讨的意义和开展趋势。下来引见了国内外变电站综合自动化的开展过程和宏大的前景运用。第2章 变电站综合自动化系统的构造

23、，功能与维护配置2.1 变电站综合自动化系统的构造 变电站综合自动化系统的组成在构造上主要可以分成：集中式，分布集中式，集中和分散式，分散式四种。2.1.1 集中式综合自动化系统它是按功能要求配置相应的继电维护安装和远动安装并安装在变电站的中央控制室内。变压器。各进出线以及其他电气设备的运转形状经过ct,pt，开关辅助触点有电缆传送到变电站的中央控制室的维护安装和远动安装内。经初步处置后送到I/O通讯控制器进展数据格式的变换，并将变电站一切维护，丈量，信号和控制信息一致处置，与当地的后台机和远方调度中心进展信息交换。它的特点是将变电站中一切的信息一致集中处置，构成一个系统，并符合传统的变电站运

24、转方式。它实践上是微机维护和微机远动的系统集成。缺陷是组屏多，占地面积大，而且需求铺设大量的电缆，投资量和工程量大，接线复杂，独立单元较多，维护任务量大，运转不可靠。如下图：2.1.2 分散式综合自动化系统该系统按回路进展设计，每一个开关柜上或其他一次设备上就地安装微机维护单元和单回路的数据采集和监控单元，这样不但可以节省大量的光电缆，同时也提高了抗干扰才干。微机维护单元和单回路的数据采集和监控单元与I/O通讯控制器相互之间用网络电缆衔接起来，仅做数据信息的传送。分布式综合自动化系统的优点除了减少了大量的电缆，抗干扰才干加强，并大大的简化了二次设备，减小了占地面积。缺陷是运转时仍不是很稳定。2

25、.1.3 分布集中式综合自动化系统整个变电站的一，二次设备分为三层，变电站层，单元层和设备层。设备层为0层，单元层为1层，变电站层为2层。设备层主要是指变电站内的变压器，断路器，隔分开关以及辅助接点，电流，电压互感器等一次设备。单元层普通按断路器间隔划分，具有丈量，控制部件或继电维护部件。单元层本身是有各种不同的单元安装组成，这些独立的单元安装直接经过局域网络或串行总线与变电站层联络，也有能够设有数据采集管理机或维护管理机，分别管理各丈量，监视单元和各维护单元，然后集中由数采管理机和维护管理机与变电站层通讯。单元层本身就是两级系统的构造。变电站层包括全站性的监控主机，远动通讯机等。变电站层设现

26、场总线或局域网，供各主机之间和监控主机和单元层之间交换信息。变电站综合自动化系统主要集中在单元层和变电站层。2.1.4 集中和分散结合式综合自动化系统随着单片机技术和通讯技术的开展，特别是现场总线和局域网络技术的运用，一种开展趋势是按每个电网元件，比如一台变压器，一台断路器等为对象，集丈量，维护，控制为一体，设计在同一机箱内。至于高压线路维护安装和变压器维护安装，依然可以按照集中组屏安装在主控室内。这种构造方式介于集中式和分散式之间。目前国内运用较多的是分散式构造集中式组屏。这种构造方式具有分散式构造的全部优点，并且由于采用了集中式组屏，有利于系统的设计，安装以及维护管理。但是这种构造比较适宜

27、用于中低压变电站。2.2 变电站综合自动化系统的功能 变电站综合自动化系统的功能主要包括监测，监控，远传，维护四部分。2.2.1 监测综合自动化系统经过对变电站的数据进展采集，处置，显示和打印，使运转人员了解变电站的运转工况，并采取相应的措施。所采集的数据分为三大类：模拟量，开关量和脉冲量。(1) 模拟量：变电站需求监测的各种模拟量包括主变一次，二次和各线路的电流，各段母线及重要线路的电压，各线路零序电流，母线零序电压，主变温度和室温。(2) 开关量：变电站内需求监测的各种开关量，包括各个开关，刀闸，变压器分接头，继电维护动作信息，开关机构运转形状，交直流电源运转形状，各微机运转形状等。(3)

28、 脉冲量：变电站需求监测的各种脉冲量，包括线路，主变一次和二次的有功电度量和无功电度量，电容器的无功电度量，所用电的有功电度量等。2.2.2 监控 综合自动化系统提供方便可靠的人机对话，运转人员利用键盘和显示器操作开关，刀闸和变压器分接头。该系统还可以根据电网运转情况自动控制开关或变压器分接头。一切操作的可靠性在软硬件设计中都应符合双重化原那么。操作方式分为手动操作和遥控执行。手动操作分为三种方式：键盘操作，把手操作，维护柜操作。正常时利用键盘操作，非正常时经过模拟屏把手操作或维护柜操作。维护柜操作可经过维护机键盘或柜上按扭实现。遥控执行：当调度端发出遥控开关或遥调变压器分接头的命令后，该系统

29、能可靠的执行。变电站监控的内容主要有以下几个方面：(1) 跳闸统计：统计开关跳闸次数。分为有事故跳闸次数和手动跳闸次数两种。(2) 接地选相：对于中性点不接地系统，当电网出现单相接地缺点时利用零序电压，零序电流增量以及压降可判别接地线路及相别，也可以利用功率方向等其它方法来判别。也可利用功率方向法等其他方法来判别。为了保证可靠性，应多次采样后才干确定。确定后，主机报警，并显示和打印。运转人员按照提示，用人工检除方法跳开开关自动重合，验证主机的判别。(3) 无功电压自动控制：根据电网无功，电压计算和判别是投切电容器，还是调理变压器分接头位置。以使无功和电压满足要求。在变压器。电容器。或电网缺点时

30、不应该误动。当电容器检修时，不应参与控制。2.2.3 远传 当变电站正常运转或发惹事故及报警等事件时，远传时机实时的向上级调度传送该站信息，使调度人员了解该站的运转情况。2.2.4 维护 微机维护不仅有较高的可靠性和灵敏性，而且运用方便。其特点：(1) 用键盘和八段显示器LED显示采样值电流，电压，和开关形状和整定值，并可修正整定值。(2) 具有事故追想功能。可以记录事故前后的线路电流和母线电压。(3) 具备实时自检功能。可以对维护柜包括主机在内的各元件进展在线检查。变电站维护分为以下几种类型：(1) 线路维护：包括电流速断维护，定时限过电流维护，方向性电流维护，零序电压，电流及方向维护，反时

31、限过流维护，高频维护，间隔 维护。双回线方向横差维护和低周减载维护。(2) 变压器维护： 包括差电流速断维护，带二次谐波制动的比例差动维护。本体维护重瓦斯，轻瓦斯，有载重瓦斯，有载轻瓦斯等，过流维护包括低压启动，复合电压启动，过负荷维护。零序维护，高压侧备用电源自投和低压侧备电源自投。(3) 电容器维护：包括电流速断维护，过流维护，反时限过流维护，相间过电压维护，相间低电压维护和零序过电压维护。4：母线维护：包括完全电流差动母线维护和电流比相式2.3 变电站综合自动化系统的硬件配置2.3.1 综合自动化系统变电站主控室的构造分为三类(1) 模拟屏式：在主控室模拟屏前设微机台，台内装微机及UPS

32、电源，台上放主机显示器CRT，键盘和打印机。模拟屏主接线图上安装仪表和操作把手。其他如维护柜，变送器柜，电度表柜，监控柜，交直流电源柜等均放在模拟屏后，或分置于其他房间。(2) 控制台式：再主控室前部设控制台，无模拟屏。在控制台对面设维护柜，变送器柜，监控柜，电度表柜和交直流电源柜等设备。控制台上或旁边放主机显示器CRT。打印机和键盘。模拟主接线，操作把手，必要的仪表和光字均安装在控制台面上。 (3)微机台式：在主控室前部设微机台，无模拟凭，无控制台。主控室后部设维护柜，变送器柜，监控柜，电度表柜，交直流电源柜等设备。微机台内装主机和微机电源，微机台上放CRT，打印机和键盘。2.3.2 硬件的

33、配置原那么综合自动化系统硬件配置应遵照以下原那么：(1)各自独立，相互配合。不同功能的硬件之间只能有信息交换，不应有电的直接联络。采用光电隔离和继电器接点闲离的方法实现。维护柜内各单元应有独立的交流输入，独立电源，独立出口，应有可靠的抗干扰措施。监控部分在监控机，电度机，采样机，远传机任一缺点情况下，应不影响其他机正常任务。(2) 软硬件模块化，方便维护和扩展。各单元应具有模块化的主机板，开出板。开入板，模入板等，方便维护，并可在此根底上进一步开发。(3) 具有较强的抗干扰才干。满足在强电场，高频影响调和波冲击等环境下可靠任务，并能防止雷电冲击。微机维护安装的开展大致可以分为以下几个阶段： 第

34、一阶段是以单cpu的硬件构造为主，数据采集系统由逐次逼近式A/D模数转换器构成，硬件和软件的设计符合四一致设计规范，其代表产品为微机高压输电线路维护安装。第二阶段以多单片机构成的多cpu硬件构造为主，数据采集系统为电压频率转换原理的计数式数据采集系统，硬件软件的设计汲取了第一代微机维护安装的胜利运转阅历，利用多cpu的特点，强化了自检和互检功能，使硬件缺点可以定位，对维护的跳闸出口回路，具有完善的抗干扰措施以及防止拒动和误动的措施。第三阶段以高性能的16位单片机构成的硬件构造为主，具有总线不需引出芯片，电路构造简单的特点，抗干扰才干进一步加强，并且完善了通讯功能，为实现变电站自动化提供了方便。

35、再现阶段，在一些微机继电维护安装中，个别产品也采用了性能更好，功能更强大的工业控制计算机。 2.3.3 变电站综合自动化系统微机维护的硬件构造(1) 处置器分为单片机和数字信号处置器两种单片机经过大规模集成电路技术将CPU ,ROM, RAM, 和I/O接口电路封装在一块芯片中，具有可靠性高，接口设计简单，运转速度快，功耗低，性价比高的优点。运用单片机的微机维护具有较强的针对性，系统构造紧凑，整体性能和可靠性高，但通用性和可扩展性相对较差。而且某些维护算法需求运用乘法，除法或是开平方运算，而早期的片内资源有限，实践运用时经常需求对其功能进展补充和外部扩展。新型高性能的单片机性能得到了很大的提高

36、。运转才干也得到了大大的加强，出现了无须进展外部扩展的所谓总线不出芯片的新型微机维护。此维护采用了高集成度16位单片机，其内部包含了124KEPROM， 4KRAM，接近10个内部计数器，定时器和中断口，2个全双工的串行口，以及整个内部A/D转换器。其高效丰富的指定系统使得编程及其运用即灵敏又简约。高性能单片机包含了微机维护所需求的各种硬件功能，使新型微机维护的电路设计异常简单可靠。由于单片机价钱低廉，因此，微机维护由当初的单CPU的硬件构造为主开展到为多单片机构成的多CPU硬件构造为主。大量运用单片机的微机维护在电力系统中得到了胜利的运用，也由于新型单片机的杰出性能，现阶段运用单片机的微机维

37、护仍将是我国微机维护的主流产品。数字信号处置器DSP：它与目前通用的CPU不同，是一种为了到达快速运算而具有特殊构造的微处置器。DSP具有强大的处置功能，在一样的主频率下，甚至比目前最先进的个人计算机快1050倍。快速的指令周期，哈佛构造，流水操作，公用的乘法器，特殊的指令，加上集成电路优化设计，可以使DSP的指令周期到达200ns。DSP的突出特点是计算才干强，精度高，总线速度快，吞吐量大，尤其是采用公用硬件实现定点和浮点加乘运算，速度非常的快。将数字信号处置器运用于微机继电维护，极大的缩短了数字滤波。滤序和傅立叶变换算法的主要时间，不但可以完成数据采集，信号处置的功能，还可以完成以往主要由

38、COU完成的运算功能，甚至完成独立的继电维护功能。随着数字信号处置器芯片和开发工具的价钱下降，可以预期数字信号处置器将会在微机继电维护安装中发扬重要的作用。(2) 数据采集系统变电站综合自动化的数据采集系统分为三种：逐次逼近式A/D转换器构成的数据采集系统， 电压频率转换原理的计数式数据采集系统 ，高速数据采集系统 逐次逼近式A/D转换器构成的数据采集系统早期的微机维护线路中，思索到A/D转换器价钱昂贵，因此采用多个通道共用一个A/D转换器的方案。每个通道各有一个采样坚持器，其采样脉冲输入端并联后联到CPU插件上的定时器输出端，以实现对各通道的同时采样。模拟量多路转换开关采用硬件电路控制记数自

39、动进位切换通道号。为了节省CPU的任务时间，数据采集系统在变化完成后的得到的数字输出不需求经过CPU控制，而经DMA控制直接存入本插件的RAM中。再同一时辰采样的全部通道转换完成并存入RAM后，才由DMA恳求中断，由CPU做出相应的处置。这种数据采集系统运用的芯片比较多，电路复杂，抗干扰才干差，因此，在其改良型产品中运用了电压频率转换原理的计数式数据采集系统。 电压频率转换原理的计数式数据采集系统第2代微机线路维护的VFC (电压频率维护) 数据采集系统中，为了提高数据采集系统的采集速度，每个模拟输入通道都需求运用单独的电压频率转换/光耦合器，其输出频率信号送至可编程计数器8255进展频率丈量

40、，在每个数据采集周期由CPU读取可编程计数器的计数值，并进展标度变换以获得实践的采样植。主要优点是：经过光电耦合器与CPU接口，因此抗干扰才干强，容易实现多单片机系统的多CPU接口。 高速数据采集系统 近几年来。以ANN为代表的人工智能技术和小波分析实际，以及行波维护，暂态维护等概念逐渐引入继电维护领域，对采样速度提出了更高的要求。在变电站的母线维护，变压器维护和发电机维护中，由于需求进展采样的电流通道很多，对采样的速度也有很高的要求。采样率的提高导致了采样间隔的缩短，从而留给CPU进展采样数据预处置，维护启动计算，主维护计算的时间大大缩短。因此，必需大大的紧缩数据采集的时间。维护安装运用公控

41、机时，通常采用工控机智能同步数据采集模板完成采样，再将采样数据经过双口RAM，FIFO等方式传送给主CPU进展处置，因此并不占用主CPU的处置时间。当维护安装运用单片机时，目前运用的VFC数据采集系统难以满足要求，必需对此单独进展思索。为了进一步简化电路设计和调试，一些半导体厂家将完好的数据采集系统集成到一块芯片中，可以自动完成一切输入通道的数据采集而无须CPU干涉。采用这种公用数据采集芯片，将极大简化单片机型微机维护安装数据采集系统的设计，消费，调试方式，大大的提高其数据采集系统的数据采集才干。(3) 微机维护硬件的普通构造微机维护的硬件类型分为三种：高压线路微机维护，微机元件继点维护，低压

42、线路的微机维护. 高压线路微机维护目前我国的高压线路微机维护安装的原理，性能，主要目的以及制造工艺方面以到达了国际先进程度，微机维护的动作正确率也曾经超越了常规维护。对于高压和超高压输电线路微机维护安装，多单片机构成的多CPU硬件构造已成为现行的实践规范。这种类型的微机维护安装的根本特点是：电压频率转换原理的数据采集系统为整套安装的公共部分,其频率输出信号分别传送给各个维护插件，再由各个维护插件完成相应的测频，采样值标度变换，维护功能计算。3个维护CPU分别完成高频维护，间隔 维护，零序维护功能。监控CPU主要担任人机接口，维护定值管理。通讯控制，维护CPU运转形状监控等功能。3个维护插件启动

43、元件按三取二的原那么启动各套维护安装的出口回路，从而大大的提高了维护安装的可靠性。 但是这种多CPU微机维护安装采用了不完全冗余技术。维护输入和输出通道不采用冗余技术，而只是在信号处置器部分采用。假设模拟输入通道和数据采集系统发生缺点，那麽输入3个CPU插件的缺点数据将不在准确，整套安装不能正确任务；跳闸出口通道发生缺点，整套安装同样不能正确任务。因此整个维护安装并不由于采用了多CPU技术而使可靠性大幅度的提高。多CPU微机维护安装除完本钱线路的继电维护功能外，同时还必需完成相邻线路的远后备维护功能。广泛的运用多CPU微机维护安装中，间隔 维护三段和零序维护三段，都具有远后备的功能。在间隔 维

44、护CPU插件或者零序维护CPU插件发生缺点时，即使线路的主维护可以正常任务，仍将失去远方后备维护的功能。由于以上的缘由，在高压和超高压输变电线路中，不但主维护必需双重化配置，后备维护也必需双重化配置。 微机元件继电维护微机元件维护的种类很多，硬件构造也各有特征，根本的类型有单片机型和工控机型微机元件维护。许多厂家得宜于线路微机维护的胜利开发和运用中的胜利阅历，推出了许多与微机线路维护硬件构造类似的单片机型微机元件维护。比如采用了高压线路维护类似的VFC数据采集系统和高性能单片机构成的双CPU系统，变压器主维护与变压器各侧的后备维护分别采用不同的CPU完成维护功能。为适宜变电站自动化的开展，新型

45、微机变压器维护也提供了基于现场总线的通讯接口功能。采用工控机实现的微机维护，具有小型化，低本钱，高可靠性等优点。工控机总线接口简单，模块化程度高，容易结合，运用维护方便，系统功能容易扩展。可以大大缩短微机维护安装的开发周期，实现微机继电维护安装的系列化和规范化，便于运转部门的运转维护，必将在微机维护的开展中发扬重要的作用。 低压线路的微机维护这种类型的维护安装可以分为两种：一种为“一对一方式，即一套安装实现一条线路的维护；另一种为“一对N方式，即一套安装实现多条线路维护。采用“一对一：实现时，一套安装担任一条线路或一台变压器的丈量，维护和控制。运用“一对N方式实现时，一套安装担任多条线路或变压

46、器的丈量，维护和控制。它具有分布式构造的全部优点而且又便于设计安装及运转维护。为中低压变电站广为采用。2.4 小节 本节引见了变电站综合自动化系统的构造方式，并引见了各种构造方式的特点；变电站综合自动化系统主要包括监测，监控，远传和维护四部分，引见了各部分的主要功能。引见了综合自动化系统的硬件构造以及主要的配置，为下一章的通讯协议做好了第3章 继电维护设备和综自设备的设置3.1 35KV开关柜智能维护单元本变电站中35KV开关柜采用的是ABB公司的SF6开关柜ZX2，它的维护和控制单元柜为柜上安装的REF542plus.它由主机和作为控制单元的人机接口HMI两部分组成，HMI可于一个运转WIN

47、DOWS NT的PC机相衔接。REF542plus具有维护，丈量，控制，监测的功能。REF542plus中的数字处置器DSP执行丈量和维护的功能，电流传感器适用于间隔 维护和差动维护。3.2 10KV开关柜智能维护单元本变电站10KV开关柜选用的是LG公司的LV1真空开关，配置的是SIEMENS系列产品NSP7系列维护及测控安装。3.2.1 变压器后备维护(1)：三段式复压闭锁过流维护配有三段共九时限每段三时限 的复压闭锁过流维护，每段都有独立的电流定值，时间定值和方向定值。经过定植的整定，每段过流维护可以选择能否经过复压元件闭锁，能否经过方向元件闭锁以及方向元件的设定。 复压闭锁过流维护的复

48、压闭锁元件，有本侧复压闭锁和外部接入的复压开入闭锁或门构成。外部接入的复压开入闭锁方式配合复压出口功能，可实现各侧复合电压的并联方式。在PT断线期间，可以选择复压闭锁或不闭锁。(2): 三段式零压闭锁零序过流维护 配有三段共九时限每段三时限 的 零压闭锁零序过流维护，作为变压器中性点接地运转方式下的接地维护。每段可独立投退，并且维护可以选择能否经过零压元件闭锁，能否经过方向元件闭锁以及方向元件的设定。零压闭锁元件的零序电压，采用三相电压计算自产零序电压3Uz零序电流可选择取自变压器中性点零序电流或三相电流计算自产零序电流 。(3): 二段式间隙零序过流维护配有二段两时限间隙零序电流维护。作为变

49、压器中性点接地运转方式下的接地维护，每段都可以独立投退。(4): 过复合维护包括过复合警告，启动风冷，闭锁有载调压，各一段一时限。每个时限都可独立投退，采用最大相电流判别。 启动风冷，过负荷告警触点为常开触点。闭锁有载调压可选择常开或常闭触点。(5) 复合电压出口功能：为实现各侧复合电压并联的方式，本安装配有复合电压出口功能，有独立的低电压和负序电压定值，当复合电压满足条件，接通复压出口触点，并异常告警。(6) : PT断线告警：三相电压均小于16V，某相电流大于0。2A，判为三相失压。三相电压和大于8V， 最大线电压小于16V，判为二相PT断线。三相电压和大于8V， 最大线电压和最小线电压差

50、大于16V，判为单相PT断线。恢复正常以后，告警自动消逝。 3.2.2 电容器维护 (1) 三相式相间电流维护安装设三段相间电流维护，每段均可独立投退。三段相间电流维护可以反映的缺点类型有：电容器组引接母线，电流互感器，放电线圈电压互感器，串联电抗器等回路发生相间短路。或者电容器本身元件全部击穿构成相间短路。(2) 过电压维护 为防止运用相电压在单相接地时引起过电压维护误动，过电压维护采用相电压。过电压维护取母线电压是为了防止母线电压过高时损坏电容器，且切除电容器可降低母线电压。为防止电容器未投时误发信号或维护动作后安装不复归，过电压维护中加有断路器位置判别(3) 欠电压维护 假设母线失去电源

51、而呵斥失压，当母线电压恢复时，能够因电容器组未放完电而使电容器接受过电压，为此设置低电压维护，发现母线电压低于定值后带延时，切除电容器组。在电容器组中过电压和欠电压维护均可经过延时来判别稳态过电压和欠电压。(4) 不平衡电流维护 反映了电容器组内部的缺点。做为双星性接线电容器组的内部缺点维护。当同相的两电容器组C1和C2中发生多台电容器缺点时，即C1的电抗不等于C2的电抗，此时流过C1和C2的电流不相等，因此流过不平衡电流Iund，而当IunbIset时维护系统动作。(5) 不平衡电压维护 当双星型接线采用不平衡电压维护时，可用电压互感器的一次绕组串在中性线中，当某电容器组发生多台电容器缺点时

52、，缺点电容器组所在星型的中性点电位发生偏移，从而产生不平衡电压，当UunbUset时，维护动作。(6)两段式零序过流维护配有两段式零序过流维护，可选择投退。当IunbIset时，维护动作。(7)桥差电压维护 三相桥差电压维护为反映桥式接线电容器组中电容器内部短路而设置。如图所式： TV的一次绕组可以兼做电容器组的放电回路，二次绕组接成压差式即反极性相串联。正常运转时C1=C2，压差为0。当电容器组C1或C2中有多台电容器组被损坏时，由于C1和C2容抗不等，因此两只TV的一次绕组分压不等，压差接线的二次绕组中将出现差电压，当压差超越定值时，维护动作。(8)桥差电流维护 三相桥差电流维护为反响桥式

53、接线电容器内部短路而设置。电容器组为单星型接线，而每相接成四个平衡臂的桥路时，可以采用桥差接地维护方式。当正常运转时四个桥臂容抗平衡，Xc1=Xc2, Xc3=Xc4因此M和N之间无电流经过。当有一个电容器组存在多个电容器损坏时，桥臂之间因此不平衡，再桥差接线MN之间流过不平衡差电流。当差流超越定值时，维护系统动作。(9)PT断线告警维护 三相线电压均小于16V，某相电流大于0.2A，判别为三相失压。 三相电压和大于8V，最大线电压小于16V，判别为二相PT断线。 三相电压和大于8V，最大线电压和最小线电压差大于16V，判别为单相PT断线。 恢复正常后，告警自动消逝。3.2.3 配电变压器维护

54、 (1) 三段式相间电流维护设有三段相间电流维护，每段均可独立投退，电流和时间定值也分别整定，且均可带复合电压闭锁，可分别投退。(2) 两段式零序过流维护各段均可独立投退，主要思索在小电阻接地系统中发生的单相接地缺点。(3) 过负荷维护和上面的电容器过负荷维护一样。 (4)：充电维护设有一段充电相过流维护和一段充电零序过电流维护，可选择投退。(5) 小电流单相接地维护中性点不接地系统：零序电压启动，零序电流的方向和大小判别接地线路。经消弧线圈接地系统：零序电压启动，零序电流的五次偕波方向和大小判别接地系统。(6) PT断线告警三相电压均小于16V，某相电流大于0.2A，判别为三相失压。三相电压

55、和大于8V，最大线电压小于16V，判别为二相PT断线。三相电压和大于8V，最大线电压和最小线电压的压差大于16V，判别为单相PT断线恢复正常后，告警自动消逝3.2.4 馈线维护(1)三段电流维护方向元件采用90度接线，按相启动。方向元件具有记忆功能用来消除近处三相短路时方向元件的死区。低电压元件检测三个线电压的值，过流1，2，3段来判别逻辑能否一致。(2)三相二次重合闸启动方式：维护启动重合闸以及开关位置不对应启动重合闸。抽取电压：线电压和相电压。检同期和检无压 ：闭锁条件：控制回路断线确认后/弹簧未储能信号/外部闭锁重合闸信号/低周减载元件动作/手合后加速动作/过负荷跳闸动作(3)充电维护设

56、有充电相电流和充电零序电流维护，充电相过流可带低压闭锁以及方向闭锁。(4)小电流单相接地维护 中性点不接地系统：零序电压启动，零序电流的方向和大小判别接地回路。经消弧线圈接地系统： 零序电压启动，零序电流的五次偕波的方向和大小判别接地线路。3.2.5 备自投维护安装引入两段母线电压，用于进展有压，无压判别以及启动备用电源自投安装，每个进线开关各引入任一相电流，是为了防止PT全相断线后呵斥备自投安装误投，也是为了更好确实认进线开关已断开，假设需求自投后联切负荷，那么利用进线该相电流判别能否超越过负荷定值，以实现联切功能。安装引入单相电压，是为了在进线互投时判别备用进线电压能否合格；安装引入开关和

57、母联位置，作为系统运转方式判别以及自投预备和选择自投方式，安装还引入闭锁备自投开入量以及各开关的合后位置和允许备自投开入量，以便手跳时闭锁，以及变压器后备维护动作时闭锁自投安装。安装具有多种备投方案，并有PT断线告警功能。3.2.6 测控及自检功能的配置A：自诊断及缺点记录功能当CPU自检到硬件缺点定值RAM缺点，内部RAM缺点，外部RAM缺点，ROM校验出错，EPROM定值出错，采样异常等时，缺点告警灯亮，告警继电器触点闭合，并闭锁维护，同时信息远传。(1) 遥控记录远方，当地，定值修正记录等(2) 缺点记录(3) 可存储四套定值。(4) 可记录256个SOE报文纪录。B ： 测控功能(1)

58、 遥测功能：对于相电压输入的接线方式，安装可以完成一条线路的丈量，总共有15条线路。(2) 遥信功能：共有15路开入量，可采集2路脉冲电度。(3) 遥控功能：正常断路器遥控开合。C： 通讯功能(1) 一个规范的RS485接口。(2) 一个可选的CANBUS接口，通讯速率可选。(3) 一个可选的以太网接口。(4) 一个RS232调试串行接口。(5) 系统可以方便的拓展为双RS485网络D：特点(1) 采用了先进的工业级芯片，各安装内部含维护CPU和管理CPU，维护CPU为32位DSP芯片，存储定值平安可靠；管理CPU为RCM3200，硬件系统具有高的抗干扰才干和任务可靠性。(2) 采用16位A/

59、D采集芯片，提高了数据采集的分辨率和丈量精度。(3) 主要芯片采用外表贴装技术(4) 安装电气隔离和屏蔽按国际规范电磁兼容设计。(5) 所采用的维护原理成熟可靠，并且曾经有丰富的运转阅历。(6) 安装维护功能相对独立。(7) 具有丰富的通讯接口。(8) 采用大屏幕液晶显示。(9) 具有GPS硬件对时功能。(10) 安装配有大容量掉电坚持的NVRAM芯片，可保管事件报文及缺点滤波报文。(11) 具有看门狗和电源监测电路，系统平安，可靠。3.3 小结 本章经过对变电站二次设备的配置要求，以及变电站各种维护安装功能。实现了变电站综合自动化的硬件维护及配置功能。 第4章 变电站自动化的功能设计原那么变

60、电站综合自动化的功能继电维护功能变电站综合自动化系统要具备常规变电站系统维护及元件维护设备的全部功能，而且要独立于监控系统，即当该系统网各软、硬件发生缺点退出运转时，继电维护单元依然正常运转。微机维护除了所具有的继电维护功能外，还需具有其它功能。1 模拟量的显示功能。系统应能显示电流、电压、有功、无功、电度等模拟量参数，当通讯网退出运转时仍能满足运转监视。2 缺点记录功能。系统应能显示缺点时间、电流、电压大小、开关变位、维护动作形状等。3 能储存多套定值，并能当地修正定值和显示定值。4 与监控系统通讯，能接纳监控系统命令，选择并修正定值，发送缺点信息、维护动作情况、当时整定值及自诊断信号等。除