电网调度自动化技术人员培训教材(厂站部分)

1、PAGE 省电网调度自动化技术人员培训班教材（厂站部分）省电网中心调度度所2011年100月电网调度自动化运行及值班人员培训班教材 PAGE 139目录TOC o 1-2 h z HYPERLINK l _Toc85620203 1.变电站综综合自动化系系统的概念及及优越性 PAGEREF _Toc85620203 h 2 HYPERLINK l _Toc85620204 1.1变电站站综合自动化化系统的概念念 PAGEREF _Toc85620204 h 2 HYPERLINK l _Toc85620205 1.2对变电电站保护和监监控的要求的的变化 PAGEREF _Toc85620205

2、 h 2 HYPERLINK l _Toc85620206 1.3传统变变电站存在的的问题 PAGEREF _Toc85620206 h 3 HYPERLINK l _Toc85620207 1.4变电站站实现综合自自动化的优越越性 PAGEREF _Toc85620207 h 4 HYPERLINK l _Toc85620208 1.5变电站站综合自动化化对无人值班班的促进作用用 PAGEREF _Toc85620208 h 5 HYPERLINK l _Toc85620209 1.6变电站站自动化技术术的发展过程程 PAGEREF _Toc85620209 h 7 HYPERLINK l

3、_Toc85620210 2.变电站综综合自动化系系统的内容和和功能 PAGEREF _Toc85620210 h 15 HYPERLINK l _Toc85620211 2.1变电站站综合自动化化系统的研究究内容 PAGEREF _Toc85620211 h 15 HYPERLINK l _Toc85620212 2.2变电站站综合自动化化系统的基本功功能 PAGEREF _Toc85620212 h 15 HYPERLINK l _Toc85620213 3.变电站综综合自动化装装置原理介绍绍 PAGEREF _Toc85620213 h 30 HYPERLINK l _Toc856202

4、14 3.1硬件原原理介绍 PAGEREF _Toc85620214 h 30 HYPERLINK l _Toc85620215 3.2保护软软件原理介绍绍 PAGEREF _Toc85620215 h 32 HYPERLINK l _Toc85620216 3.3实时多多任务系统介介绍 PAGEREF _Toc85620216 h 35 HYPERLINK l _Toc85620217 3.4测控保保护算法介绍绍 PAGEREF _Toc85620217 h 36 HYPERLINK l _Toc85620218 4.变电站通通讯网络 PAGEREF _Toc85620218 h 40 HY

5、PERLINK l _Toc85620220 5.超高压变变电站自动化化系统的发展展策略讨论 PAGEREF _Toc85620220 h 42 HYPERLINK l _Toc85620221 6.iES-M80变电电站自动化系系统介绍 PAGEREF _Toc85620221 h 47 HYPERLINK l _Toc85620222 6.1系统特特点 PAGEREF _Toc85620222 h 47 HYPERLINK l _Toc85620223 6.2系统构构架 PAGEREF _Toc85620223 h 51 HYPERLINK l _Toc85620224 6.3以太网网为核

6、心构建建通讯网络 PAGEREF _Toc85620224 h 51 HYPERLINK l _Toc85620225 6.4系统功功能部署 PAGEREF _Toc85620225 h 53 HYPERLINK l _Toc85620264 6.5间隔装装置和功能部部署 PAGEREF _Toc85620264 h 56 HYPERLINK l _Toc85620265 7.变电站的的干扰及其防防护措施 PAGEREF _Toc85620265 h 63 HYPERLINK l _Toc85620266 7.1主要干干扰源简述 PAGEREF _Toc85620266 h 64 HYPERL

7、INK l _Toc85620267 7.2抗干扰扰措施 PAGEREF _Toc85620267 h 65变电站综合自动动化系统的概概念及优越性性变电站综合自动动化系统的概概念随着微机技术的的发展和在电电力系统的普普遍应用，自自80年代以以来，变电站站的二次设备备（包括测量量仪表、信号号系统、继电电保护、自动动装置和远动动装置等）逐逐步采用微机机型的装置，即即微机保护、微微机监控、微微机远动等。这这些微机装置置尽管功能不不一，但其硬硬件配置却大大体相同，装装置所采集的的信息量和要要控制的对象象许多是共同同的。但由于于这些设备分分属不同的专专业，加上管管理体制上的的一些原因，在在变电站上述述各

8、专业的设设备出现了功功能重复、装装置硬件配置置重复、互连连复杂等问题题。这就迫切切需要打破各各专业分界的的框框，从全全局出发来考考虑全微机化化的变电站二二次设备的优优化设计，这这便提出了变变电站综合自自动化的问题题。变电站综合自动动化是将变电电站的二次设设备经过功能能的组合和优优化设计，利用先进的的计算机技术术、现代电子子技术、通信信技术和信号号处理技术，实现对全变变电站的主要要设备和输、配配电线路的自自动监视、测测量、自动控控制和微机保保护，以及与调度度通信等综合合性的自动化化功能。变电电站综合自动动化系统，即利用多台台微型计算机机和大规模集集成电路组成成的自动化系系统，代替常规的的测量和监

9、视视仪表，代替常规控控制屏、中央央信号系统和和远动屏，用微机保护护代替常规的的继电保护屏屏，改变常规的的继电保护装装置不能与外外界通信的缺缺陷。因此，变电站综合合自动化是自自动化技术、计计算机技术和和通信技术等等高科技在变变电站领域的的综合应用。变变电站综合自自动化系统可可以采集到比比较齐全的数数据和信息，利用计算机机的高速计算算能力和逻辑辑判断功能，可方便地监监视和控制变变电站内各种种设备的运行行和操作。变变电站综合自自动化系统具具有功能综合合化、结构微微机化、操作作监视屏幕化化、运行管理理智能化等特特征。变电站综合自动动化系统以全全微机化的新新型二次设备备替代常规设设备，尽量做做到硬件资源

10、源、信息资源源共享。用不不同的模块软软件实现常规规设备的各种种功能，用计计算机局域网网代替大量信信号电缆的连连接，用主动动模式代替常常规的被动模模式，简化了了变电站二次次部分的硬件件配置，减轻轻了安装施工工和运行维护护工作量，降降低了变电站站总造价和运运行费用，使使变电运行更更安全、可靠靠，为提高运运行管理自动动化水平打下下了基础。对变电站保护和和监控的要求求的变化使变电站综合自自动化成为电电力系统自动动化的发展方方向原因有两两个方面：一一是随着电力力系统的发展展，对变电站站保护和监控控的要求发生生了很大的变变化，而现有有的常规保护护和监控系统统渐渐不能满满足要求；二二是变电站现现有的常规保保

11、护和监控系系统设计本身身具有很多缺缺点和不足。继电保护要求的的变化当前的电力系统统具有电网规规模大、电压压等级高和机机组容量大的的特点。为了了最大限度的的发挥电网的的经济性，电电力系统越来来越多地运行行在其稳定极极限附近。这这就要求一旦旦发生故障，继继电保护装置置能更快地切切除故障。220kV及以以上的超高压压输电线路要要求的典型故故障切除时间间30ms，严严重故障时要要求故障切除除时间更短；母线保护要要求内部故障障切除时间110ms，能能自动识别母母线运行方式式并作出相应应调整，能在在近端外部故故障下抗CTT饱和并可闭闭锁；差动保保护作为变压压器的主保护护，其关键问问题仍是励磁磁涌流的鉴别别

12、。传统的办办法是监测差差流中的谐波波成分，但是是对超高压大大容量变压器器接长距离输输电线或低压压侧接无功补补偿装置时，内内部故障电流流中也会含有有丰富的谐波波成分，在这这种情况下就就难以判别故故障还是涌流流。自动监控装置作作用的变化电力系统监控方方面最主要的的变化在于对对监控装置在在降低发电成成本和跳提高高电网运行水水平方面的要要求越来越高高。电力系统统经济运行需需要更多有关关电网运行的的信息和更精精确可靠的监监控，这就需需要更多通道道和手段来采采集和分析电电网信息并作作出监控。另另外在电网进进行安全分析析，特别是进进行网络偶然然事故分析时时还要求对电电网信息采集集和监控功能能进行协调。变电站

13、扩容改造造的要求一般来讲，大型型变电站开始始仅有几回进进线，经过几几年后逐步发发展成为具有有多回联络线线。变电站扩扩容改造的每每一步都要增增加保护和监监控设备，甚甚至需要重新新安排母线的的布置，因此此要对现用的的监控设备和和保护装置进进行较大的调调整或重新配配置。这就要要求这些装置置具有较大的的灵活性和可可扩充性以便便以最小的费费用和最短的的时间完成扩扩容和改造。变电站无人值班班运行的要求求由于具有明显的的技术经济效效益（运行可可靠性高、劳劳动生产率高高、建设成本本低），发达达国家早在七七十年代就开开始实施这种种新的变电站站运行管理模模式。实现变电站无人人值班的技术术基础是变电电站中的测量量、

14、监视、保保护、监控等等二次设备具具有高度的安安全性与可靠靠性，优越的的协调性与兼兼容性。变电电站综合自动动化系统的运运用是实现变变电站无人值值班运行的有有效途径。传统变电站存在在的问题众所周知，变电电站是电力系系统中不可缺缺少的重要环环节，它担负着电电能转换和电电能重新分配配的繁重任务务，对电网的安安全和经济运运行起着举足足轻重的作用用。尤其是现现在大容量发发电机组的不不断投运和超超高压远距离离输电和大电电网的出现，使电力系统统的安全控制制更加复杂，如果仍依靠靠原来的人工工抄表、记录录、人工操作作为主，依靠原来变变电站的旧设设备，而不进行技技术改造的话话，必然没法满满足安全、稳稳定运行的需需要

15、，更谈不上适适应现代电力力系统管理模模式的需求。传传统的变电站站进入九十年年代以来越来来越暴露出其其固有的缺陷陷和局限性：（1）安全性、可可靠性不能满满足现代电力力系统高可靠靠性的要求。传统的变电站大多数采用常规的设备，尤其是二次设备中的继电保护和自动装置、远动装置等（有不少变电站没有自动装置和远动装置）采用电磁型或晶体管式设备，设备本身结构复杂、可靠性不高，而且又没有故障自诊断的能力。目前的办法是依靠对常规二次系统进行定期的测试和校验来发现问题，这不但增加了维护人员的工作量，而且仍无法保证装置绝对的可靠，往往是等到保护装置发生拒动或误动后才能发现问题再进行调整与检修，另外维护人员在定期检测中

16、造成装置误动或形成新的隐患的情况也时有发生。同时硬件设备基本上是按功能独立配置的，彼此间联系很少，设备型号庞杂，在组合过程中协调性差，也容易造成设计隐患。（2）供电质量量缺乏科学的的保证。随着着国民经济的的持续发展，人民生活水水平和生活质质量不断提高高，家用电器、个个人计算机越越来越多地进进入各家各户户。不仅各工工矿企业，而且居民用用户对保证供供电质量的要要求越来越高高。衡量电能能质量的主要要指标是频率率和电压，目前还应考考虑谐波问题题。频率主要要由发电厂调调节、保证。而而电压的合格格，不能单靠发发电厂调节，各变电站，特别是枢纽纽变电站也应应该通过调节节分接头位置置和控制无功功补偿设备进进行调

17、整，使其运行在在合格范围内内。但传统的的变电站，大多数不具具备调压手段段，至于谐波污污染造成的危危害，还没有引起起足够的重视视和采取有力力的解决措施施，且缺乏科学学的电能质量量考核办法，不能满足目目前发展的电电力市场的需需求。（3）占地面积积大，增加了征地地投资。实现现了综合自动动化的变电站站与传统的变变电站相比，在一次设备备方面，目前还没有有多大的差别别，而差别较大大的是二次设设备。传统的的变电站，二次设备多多数采用电磁磁式或晶体管管式，体积大、笨笨重，因此，主控制室、继继电保护室占占地面积大。这这对于人口众众多的我国，特别是对人人口密度很大大的城市来说说，是一个不可可忽视的问题题。如果变电

18、电站实现综合合自动化，则会大大减减少占地面积积，这对国家眼眼前和长远的的利益都是很很有意义的。（4）不适应电电力系统快速速计算和实时时控制的要求求。电力系统统要做到优质质、安全、经经济运行，必须及时掌掌握系统的运运行工况，才能采取一一系列的自动动控制和调节节手段。但传传统的变电站站主要用指示示灯显示监控控操作，用各各种各样的模模拟式表盘反反映模拟量瞬瞬时值，大部部分的历史数数据、操作记记录和事件记记录主要靠手手工完成或用用专门的记录录器记录，费费时费力且易易出错，不能能满足向调度度中心及时提提供运行参数数的要求；而且参数采采集不齐，不准确，变电站本身身又缺乏自动动控制和调控控手段，因此没法进进

19、行实时控制制，不利于电力力系统的安全全、稳定运行行。（5）维护工作作量大，设备可靠性性差，不利于提高高运行管理水水平和自动化化水平。常规规的保护装置置和自动装置置多为电磁型型或晶体管型型，例如晶体管管型保护装置置，其工作点易易受环境温度度影响，因此其整定定值必须定期期停电校验，每年校验保保护定值的工工作量是相当当大的；也无法实现现远方修改保保护或自动装装置的定值。变电站实现综合合自动化的优优越性由于传统的变电电站存在以上上缺点，无法满足电电力系统安全全、稳定和经经济、优化运运行的要求。解解决这些问题题的出路是用用先进技术武武装变电站。对对于老式的变变电站，逐步进行技技术改造；对对新建的变电电站

20、，要尽量采用用先进的技术术，提高变电站站的自动化水水平，增加四遥功功能，逐步实现无无人值班和调调度自动化。变变电站实现综综合自动化的的优越性主要要有以下几方方面。（1）提高供电电质量，提高电压合合格率。由于于在变电站综综合自动化系系统中包括有有电压、无功功自动控制功功能，故对于具备备有载调压变变压器和无功功补偿电容器器的变电站，可以大大提提高电压合格格率，保证电力系系统主要设备备和各种电器器设备的安全全，使无功潮流流合理，降低网损，节约电能损损耗。（2）提高变电电站的安全、可可靠运行水平平。变电站综综合自动化系系统中的各子子系统，绝大多数都都是由微机组组成的，它们多数具具有故障诊断断功能。除了

21、了微机保护能能迅速发现被被保护对象的的故障并切除除故障外，有的自控装装置并兼有监监视其控制对对象工作是否否正常的功能能，发现其工作作不正常及时时发出告警信信息。更为重重要的是，微机保护装装置和微机型型自动装置具具有故障自诊诊断功能，这是当今的的综合自动化化系统比其常常规的自动装装置或四遥装装置突出的特特点，这使得采用用综合自动化化系统的变电电站一、二次次设备的可靠靠性大大提高高。（3）提高电力力系统的运行行、管理水平平。变电站实实现自动化后后，监视、测量量、记录、抄抄表等工作都都由计算机自自动进行，既提高了测测量的精度，又避免了人人为的主观干干预，运行人员只只要通过观看看CRT屏幕，对变电站主

22、主要设备和各各输、配电线线路的运行工工况和运行参参数便一目了了然。综合自自动化系统具具有与上级调调度通信功能能，可将检测到到的数据及时时送往调度中中心，使调度员能能及时掌握各各变电站的运运行情况，也能对它进进行必要的调调节与控制，且各种操作作都有事件顺顺序记录可供供查阅，大大提高运运行管理水平平。（4）缩小变电电站占地面积积，降低造价，减少总投资资。变电站综综合自动化系系统，由于采用微微计算机和通通信技术，可以实现资资源共享和信信息共享，同时由于硬硬件电路多数数采用大规模模集成电路，结构紧凑、体体积小、功能能强，与常规的二二次设备相比比，可以大大缩缩小变电站的的占地面积，而且随着微微处理器和大

23、大规模集成电电路的不断降降价，微计算机性性能价格比逐逐步上升，发展的趋势势是综合自动动化系统的造造价会逐渐降降低，而性能和功功能会逐步提提高，因而可以减减少变电站的的总投资。（5）减少维护护工作量，减少值班员员劳动，实现减人增增效。由于综综合自动化系系统中，各子系统有有故障自诊断断功能，系统内部有有故障时能自自检出故障部部位，缩短了维修修时间。微机机保护和自动动装置的定值值又可在线读读出检查，可节约定期期核对定值的的时间，而监控系统统的抄表、记记录自动化，值班员可不不必定时抄表表、记录，可实现少人人值班，如果配置了了与上级调度度的通信功能能，能实现遥测测、遥信、遥遥控、遥调，则完全可实实现无人

24、值班班，达到减人增增效的目的。变电站综合自动动化对无人值值班的促进作作用对变电站来说，无人值班和和有人值班是是两种不同的的管理模式，它与变电站站一、二次系系统技术水平平的发展，与变电站是是否实现自动动化没有直接接关系。一、二二次设备可靠靠性的提高和和采用先进技技术，可以为无人人值班提供更更为有利的条条件，但不是必须须具备的条件件。早在四、五十年年代，无人值班已已经在我国一一些大城市实实行，例如上海、广广州、天津等等城市，对一些不是是很重要的335kV变电电站，实行无人值值班，平时把变电电站的门锁起起来，一旦出现故故障，保护跳闸停停电，则用户会用用电话或其他他方式要求供供电局去检修修，恢复供电。

25、供供电局在确认认停电事故后后，便派出检修修人员去查找找并修复故障障，恢复供电。这这种无人值班班变电站的一一、二次设备备与有人值班班变电站完全全一样，没有任何信信息送往调度度室。其一、二二次设备的运运行工况如何何，只能由检修修人员到现场场后，才能知道，因此这类无无人值班只适适合于重要性性不高的变电电站。到了60年代，由于远动技技术的发展，在变电站开开始应用遥测测、遥信技术术，从而进入了了远方监视的的无人值班阶阶段。这时，在调度中心心，调度人员可可以了解到下下面无人值班班站的运行工工况，这比起元四四遥功能的无无人值班站来来说，已前进了一一大步。但是是，这个阶段的的遥测、遥信信功能还是很很有限的，例

26、如遥信只只传送事故总总信号和一些些开关位置信信号。值班员员通过事故总总信号知道变变也站发生故故障，可及早派人人到变电站或或线路寻找放放障和进行检检修，这对及早恢恢复供电无疑疑是很有好处处的。相对无无四遥功能的的无人值班站站来说，是一大进步步。但是，如果要对开开关进行操作作，还必须到变变电站现场才才行。80年代中后期期以后，随着微处理理器和通信技技术的发展，利用微型机机构成的远动动装置简称称RTU（Remotte Termiinal Unit）的的功能和性能能有很大提高高，具有遥测、遥遥信和遥控功功能，有的还有遥遥调功能，这使无人值值班技术又上上了一个台阶阶。经过几十年的努努力，电网装备技技术和

27、运行管管理水平及人人员素质都有有了很大提高高，一次设备可可靠性提高，遥控技术逐逐步走向成熟熟。特别是“八五”期间，全国电网调调度自动化振振兴纲要的实实施，电网调度自自动化实用化化工作的开展展取得了很好好的经验，为全国特别别是中心城市市开展无人值值班工作奠定定了扎实的基基础。因此，11995年国国家电力调度度通信中心要要求现有355kV和1110kV变电电站，在条件具备备时逐步实现现无人值班，新建变电站站可根据调度度和管理需要要以及规划要要求，按无人值班班设计。这几几年的实践证证明：变电站站实行无人值值班有明显的的经济效益和和社会效益，特别是提高高了运行的可可靠性，减少人为事事故，保障系统安安全

28、，提高了劳动动生产率，降低了建设设成本，推动了电力力行业的科技技进步。上述分析可见，无人值班与与变电站综合合自动化是不不同范畴的问问题。变电站站有人值班与与无人值班是是变电站运行行管理采用“当地”还是“远方”两种管理模模式选择哪一一种的问题；而变电站综综合自动化是是指变电站的的技术水平问问题。两者表表面看来没有有直接的关系系。采用常规规的二次设备备，没有实现自自动化，只要有RTUU远动设备，便可以实现现无人值班。但但变电站自动动化技术的发发展和自动化化水平的提高高，对无人值班班元疑将起很很大的推动作作用，它可以明显显地提高无人人值班变电站站运行的可靠靠性和技术水水平，而且我们今今天提倡的无无人

29、值班不能能回到40年代、60年代的简简单水平，必须建立在在高可靠性、高高技术水平的的基础上。变变电站综合自自动化可适应应这种高的要要求。用于与与常规二次设设备配合的RRTU远动装置对对模拟量的采采集，一般是通过过变送器采样样，对继电保护护信息的采集集是通过信号号继电器的辅辅助触点，连接电缆多多，因此采集的的信息量往往往受到限制，而变电站综综合自动化系系统可以提供供更丰富的信信息，它不仅能完完成常规的RRTU的全部部功能，而且由于各各子系统几乎乎都是由微处处理机构成的的、因而可以以实现资源失失享。因此，实现综合自自动化的变电电站，一般不必再再配置单独的的RTU，而是是由监控系统统所采集的模模拟量

30、和开关关状态信息，通过通信管管理单元直接接送往调度，对于继电保保护动作信息息的采集，可以由各微微机保护单元元，将动作信息息通过综合自自动化系统内内部网络送给给通信管理单单元再送给调调度，并由通信管管理单元转发发或执行调度度下达的命令令。由于综合合自动化系统统内部各子系系统间通过网网络连接，既减少了彼彼此间的连接接电缆，简化了设备备，又可以传送送更多的信息息。更为突出出的特点是可可将各微机保保护子系统和和各自动装置置的定值送往往调度端，上级调度也也可对其修改改定值，而且综合自自动化系统还还能将三次进进条路1运行此态和和投摩启诊断断时信，击耐调度主主席才报苦，这些都是常常规的变电所所没有办法达达到

31、的。因此此，目前新建的的变电站在投投资允许的情情况下，采用综合自自动化系统不不仅可以全面面提高无人值值班变电站的的技术水平，也可提高其其可靠性。变电站自动化技技术的发展过过程国外从70年代代末80年代代初就开始进进行保护和控控制综合自动动化新技术的的开发和试验验研究工作，880年代中期期，我国亦开开始研究变电电站综合自动动化技术。尤尤其是近年来来，国内变电电站综合自动动化技术也得得到了飞速的的发展。下面面就国内外变变电站综合自自动化技术的的现状与发展展作一总结和和分析。变电站分立元件件的自动装置置阶段为了保证电力系系统的正常运运行，研究单位和和制造厂家，长期以来陆陆续生产出各各种功能的自自动装

32、置，例如：自动重合闸闸装置、低频频自动减负荷荷装置、备用用电源自投和和各种继电保保护装置等。电电力部门可根根据需要，分别选择配配置。70年代以前前，这些自动装装置主要采用用模拟电路，由晶体管等等分立元件组组成，对提高变电电站的自动化化水平，保证系统的的安全运行，发挥了一定定的作用。但但这些自动装装置，相互之间独独立运行，互不相干，而且缺乏智智能，没有故障自自诊断能力，在运行中若若自身出现故故障，不能提供告告警信息，有的甚至会会影响电网运运行的安全。同同时，分立元件的的装置可靠性性不高，经常需要维维修、体积大大，不利于减少少变电站的占占地面积，因此需要有有更高性能的的装置代替。微处理器为核心心的

33、智能自动动装置阶段1971年，世世界上第一片片微处理器问问世。美国IIntel公公司率先做出出了贡献，接着许多厂厂家都纷纷开开始研制微处处理器，逐步形成了了以Inteel公司、Mottorolaa公司、Zillog公司为为代表的三大大系列微处理理器产品。由由于该产品集集成度高、体体积小、性能能价格比高，被微型机迅迅速渗透和占占领了各个技技术领域，为计算机应应用的普及和和推广提供了了现实的可能能性。另一方方面，工农业生产产和科学技术术发展的需求求，反过来又促促进了微处理理器技术的迅迅速发展，使之在70年代的10年中便更更新了三代。20多年来，几乎每两年微处理器的集成度便翻一翻，每24年便更新换代

34、一次。现已进入第五代，即64位高档微处理器阶段。80年代，随着着国家改革开开放方针的进进展，微处理器技技术开始引人人我国，并且吸引了了许多为电力力行业服务的的科技工作者者，他们都把注注意力放在如如何将大规模模集成电路技技术和微处理理器技术应用用于电力系统统各个领域上上。在变电站站自动化方面面，首先将原来来由晶体管等等分立元件组组成的自动装装置逐步由大大规模集成电电路或微处理理机代替，由于采用了了数字式电路路，统一数字信信号电平，缩小了体积积，明显地显示示出优越性，特别是由微微处理器构成成的自动装置置，利用微处理理器的智能和和计算能力，可以应用和和发展新的算算法，提高了测量量的准确度和和控制的可

35、靠靠性，还扩充了新新的功能，尤尤其是装置本本身的故障自自诊断能力，对对提高自动装装置自身的可可靠性和缩短短维修时间是是很有意义的的。这些微机型的自自动装置，虽然提高了了变电站自动动控制的能力力和可靠性，但在80年代，基本上还是是维持原有的的功能和逻辑辑关系的框框框，只是组成的的硬件结构由由微处理器及及其接口电路路代替，扩展了一些些简单的功能能，多数仍然是是各自独立运运行，不能互相通通信，不能共享资资源，实际上形成成了变电站的的自动化孤岛岛，因此仍然解解决不了前述述变电站设计计和运行中存存在的所有问问题。随着数数字技术和微微机技术的发发展，变电站内自自动化孤岛问问题引起了国国内外科技工工作者的关

36、注注，并对其开展展研究和寻求求解决的途径径。因此变电电站综合自动动化是科学技技术发展和变变电站自动控控制技术发展展的必然结果果。变电站综合自动动化系统的发发展阶段国外变电站综合合自动化的发发展概况国外从70年代代末、80年年代初就开始始进行保护和和控制综合自自动化系统的的新技术开发发和试验研究究工作。如由由美国西屋电电气公司和美美国电力科学学研究院（EEPRI）联联合研制的SSPCS变电电站保护和控控制综合自动动化系统、由由日本关西电电力公司与三三菱电气公司司共同研制的的SDCSII、II保护护和控制综合合自动化系统统，SDCSSI、III系统从1997719979年进行行了现场试验验及试运行

37、，880年代初已已交付商业应应用。目前，日日本日立、三三菱、东芝公公司，德国西西门子公司（SSIEMENNS）、AEEG公司，瑞瑞士ABB公公司，美国通通用电气公司司（GE）、西西屋电气公司司（Wesiinghouuse），法法国阿尔斯通通公司（ALLSTHOOM），瑞士士Landiis&Gyr公司司等国际著名名大型电气公公司均开发和和生产了变电电站综合自动动化系统（或或称保护与控控制一体化装装置），并取取得了较为成成熟的运行经经验。西门子公司于11985年在在德国汉诺威威正式投运其其第一套变电电站自动化系系统LSA6678，至1993年已已有300多套同同类型的系统统在德国本土土及欧洲其他他

38、国家不同电电压等级的变变电站投入运运行，至1995年，该公司在中中国也陆续得得到十几个工工程项目，基本上是1110kV城市市变电站。LLSA6788系统的结构构有全分散式式和集中与分分散相结合两两种类型。ABB公司的变变电站综合自自动化系统SSCS1000，在芬兰生生产，用于中、低低压变电站。SCS200在瑞典生产，用于高压变电站。各公司变电站综综合自动化系系统的主要特特点为：系统统一般采用分分层分布式，系系统由站控级级和元件间间隔级组成，大大部分系统在在站控级和元元件间隔级级的通信采用用星形光纤连连接，继电保保护装置下放放到就地，主主控制室与各各级电压配电电装置之间仅仅有光缆联系系，没有强电

39、电控制电缆进进入主控制室室，这样节约约了大量控制制电缆，大大大减少对主控控制室内计算算机系统及其其他电子元件件器的干扰，提提高了运行水水平和安全可可靠性。国外在制定变电电站综合自动动化技术规范范方面的进展展国外变电站综合合自动化系统统制造厂商颇颇多，但他们们彼此之间一一开始就十分分注意系统的的技术规范和和标准的制定定及协调，以以避免各自为为政造成的不不良后果，以以便于这门新新技术能够迅迅速发展和广广泛的应用，这是很值得得我们学习的的。目前，许许多国际性组组织或权威机机构都在进行行这项工作，如如国际电工委委员会（IEEC）、国际际大电网会议议（CICRRE）、德国国电力事业联联合会（VDDEW）

40、和电电工供货商机机构（ZVEEI）、美国国电力科学研研究院（EPPRI）和IIEEE的电电力工程学会会（IEEEE、PES）都都正在制订或或已制订了某某些标准。德国电力行业协协会（VDEEW）为电子子制造商协会会（EVEII）制定的关关于数字式变变电站控制系系统的推荐草草案于19887年公布，成为IEC TC 57在起草保保护与控制之之间接口标准准的参考，内容非常丰丰富。德国的的三大电气公公司Siemmens、ABB、AEG基本上上是按这一推推荐规范设计计和开发自己己的产品。该该草案把变电电站的结构规规定为站控级级（Stattion Leevel）和和元件间隔隔级（Bay LevveI）。对对

41、于系统的硬硬件、软件、参参数化、资料料、测试、验验收和现场调调试等那做出出了具体而详详尽的规定。该该推荐草案的的公布不仅对对德国国内变变电站综合自自动化的发展展而且对整个个欧洲地区都都起了一定的的促进和规范范作用。美国电力科学研研究院EPRRI委托西屋屋电气公司研研究起草的变变电站控制与与保护项目的的系统规范，于1983年8月发表（ELL-18133），19899年又进行了了修改与增补补。该规范定定义出了变电电站综合自动动化系统的范范畴，同时列列出了该系统统应具备的功功能菜单，规规定了每一种种功能应具备备的内容及基基本要求。它它反映了变电电站综合自动动化的基本要要求，总共逐逐个规定了226种功

42、能。普普遍认为，任任何一种装置置的功能都不不可能超出上上述功能清单单之外。国际电工委员会会第57次技术委委员会（IEEC TC 57）为了配配合变电站综综合自动化方方面的进展，成立了“变电站控制制和保护接口口”工作组，负责起草该该接口的通信信标准，该工作组共共12个国家（主主要集中在北北美和欧洲，亚亚洲有中国，非非洲有南非）2000位成员参加。从1994年3月到1995年4月举行了四次讨论会，于1995年2月向IEC秘书处提交了保护通信伙伴标准IEC87Q-5-103，为控制与保护之间的通信提供了一个国际标准。我国变电站综合合自动化的发发展过程我国变电站综合合自动化的研研究工作开始始于80年代

43、中期期。19877年，清华大学电电机工程系研研制成功一套套符合国情的的变电站综合合自动化系统统，在山东威威海35kVV望岛变电站站投入运行，用用3台微型计计算机实现了了全站的微机机继电保护、监监测和控制功功能。之后随着19888年由华北北电力学院研研制的第1代代微机保护（001型）投入入运行，第22代微机保护护（WXB11）19990年4月月投入运行并并于同年122月通过部级级鉴定。这样样，在远动装装置采用微机机技术后，更更为复杂的继继电保护全面面采用微机技技术成为现实实。至此，随随着微机保护护、微机远动动、微机故障障录波、微机机监控装置在在电网中的全全面推广应用用，人们日益益感到各专业业在技

44、术上保保待相对独立立造成了各行行其是，重复复硬件投资，互互连复杂，甚甚至影响运行行的可靠性。11990年，清清华大学在研研制鞍山公园园变电站综合合自动化系统统时，首先提提出了将监控控系统和RTTU合二为一一的设计思想想。19922年5月电电力部组织召召开的“全国微机继继电保护可靠靠性研讨会”指出：微机机保护与RTTU，微机就就地监控微微机录波器的的信息传送，时时钟、抗干扰扰接地等问题题应统一规划划并制定统一一标准，微机机保护的联网网势在必行。由由南京电力自自动化研究院院研制的第11套适用于综综合自动化系系统的成套微微机保护系统统ISA11于19933年通过部级级鉴定以后，各各地电网逐步步开始大

45、量采采用变电站综综合自动化系系统。19994年中国电电机工程学会会继电保护及及自动化专委委会在珠海召召开了“变电站综合合自动化分专专业委员会”的成立大会会，这标志着着对变电站综综合自动化的的深入研究和和应用进入了了一个新阶段段。目前，国内有关关研制和生产产单位推出的的变电站综合合自动化系统统及产品很多多，根据该技技术的发展过过程及系统结结构特点，归归纳起来可分分为4种典型型类型。第1种类型为基基于RTU、变变送器及继电电保护与自动动装置等设备备的变电站综综合自动化系系统，一般称称为增强型RRTU方式，也也称集中式，或或第1代综合合自动化系统统。该类系统统实际上是在在常规的继电电保护及二次次接线

46、的基础础上增设RTTU装置以实实现“四遥”。结构上仅仅是站级概念念，有关重要要信息（如保保护动作信息息等）通过硬硬接点送给RRTU装置，变变电所的监测测量一般经变变送器变换后后送给RTUU。开关监测测量是直接引引至RTU，RRTU的控制制输出一般经经遥控执行柜柜发出控制命命令。该类系系统的特点是是：系统功能能不强，硬件件设备重复、整整体性能指标标低，系统联联接复杂，可可靠性低，但但其成本低，特特别适合于老老站改造。现现在全国大量量远行的无人人值班变电站站多采用此种种模式。实际际上该类系统统仅为变电站站综合自动化化的初级形式式，尚不能称称为综合自动动化系统。第2种类型早期期的变电站综综合自动化系

47、系统多为集中中式，由一台台或两台计算算机完成变电电站的所有继继电保护、测测量监视、操操作控制、中中央信号数据据通信和记录录打印等功能能。系统各功功能模块与硬硬件无关，采采用模块化软软件连接来实实现，集中采采集信息，集集中处理运算算。具有工作作可靠、结构构简单、性价价比高等优点点，但可扩充充性、可维护护性差。第3种类型为从从硬件结构上上按功能对装装置进行了划划分，摒弃了了集中式单CCPU结构而而走向分散，系系统由数据采采集单元（模模拟量、开关关堡、脉冲量量），主机单单元（总控单单元）、遥控控执行单元、保保护单元组成成。各功能单单元（设备）通通过通信网络络等手段实现现有机结合，构构成系统。该该类系

48、统可替替代常规的保保护屏、控制制屏、中央信信号屏、远动动屏、测量仪仪表等。它具具有较强的在在线功能。各各种功能比较较完善，且人人机界面较好好。但系统仍仍然比较复杂杂，联结电缆缆较多，系统统可靠性不太太高。这类系系统虽然做到到了一定程度度上的分散（功功能分散），但但没有从整体体上来考虑变变电站综合自自动化系统的的结构、一般般仅是监控系系统和保护系系统简单的相相加。由于我我国保护和远远动分属不同同的部门和专专业。故我国国目前的大多多数综合自动动化系统均属属此类结构系系统。这类系系统一般称为为分散式系统统或第2代综综合自动化系系统，是一种种过渡方案。第4种类型系统统是采用国际际上成熟的先先进设计思想

49、想，引入了站站控级和间隔隔级概念，系系统采用分层层分布式结构构。设备分变变电站层设备备（站控级）和和间隔层设备备（间隔级）。间间隔层设备原原则上按一次次设备组织，例例如1条线路路、1台主变变压器。每一一间隔层设备备包括保护、控控制、测量、通通信、录波等等所有功能。设设计的原则是是：凡是可以以在本间隔层层设备完成的的功能，尽量量由间隔层设设备就地独立立处理，不依依赖于通信网网和变电站层层设备。变电电站层设备是是通过间隔层层设备了解和和掌握整个变变电站实时运运行情况、并并通过间隔层层设备实现变变电站控制，它它还负责站内内信息收集、分分析、存储以以及与远方调调度中心的联联系，这类系系统实现了信信息资

50、源的共共享以及保护护、监控功能能的综合化，大大大简化了站站内二次回路路，它完全消消除了设备之之间错综复杂杂的二次电缆缆。由于间隔隔层设备可放放在开关柜上上或放置在一一次设备附近近，从而可大大大缩小主控控制室面积，节节省控制电缆缆、减少CTT负担。同时时大大提高了了整个系统的的可靠性、可可扩展性，是是综合自动比比系统的发展展方向。该类类系统一般称称为分层分布布式系统，也也称为第3代代变电站综合合自动化系统统。目前国内内主要电力自自动化研究生生产单位的系系统均属于此此类产品。针对110kVV及以下中低低压变电站和和220kVV500kkV的高压变变电站，第33代变电站综综合自动化系系统的构成又又有

51、一定区别别。110kkV及以下中中低压变电站站综合自动化化系统以“四合一”（保护、遥遥测、遥信、遥遥控）的测控控保护装置为为基础，配合合相应的测控控和自动化装装置构成。2220kV500kVV的高压变电电站综合自动动化系统，考考虑其复杂性性，仍采用保保护、监控完完全独立装置置或系统设计计，保护、监监控系统均属属于分层分布布式系统。上述产品类型也也很大程度上上反映了目前前在综合自动动化技术领域域上的2种技技术观点。第第1种技术观观点认为：变变电站综合自自动化系统主主要考虑“四遥量”的采集，以以点为对象，面面向”功能设计”，故变电站站综合自动化化系统应以传传统RTU装装置或在其基基础上发展起起来的

52、数据采采集装置、主主控单元、遥遥控执行等装装置组成的监监控为基础组组成，它与微微机保护的联联系只要通过过装置上的串串行口收集信信息即可，并并且特别强调调保护的独立立性，即两者者不能有任何何硬件上的融融合。由于变变电站综合自自动化系统源源于传统的“四遥”并且是在微微机远动、微微机保护基础础上发展起来来的，且保护护和远动分属属不同的部门门和专业，故故这种技术观观点曾一度流流行。而第22种技术观点点认为：综合合自动化技术术是以先进可可靠的微机保保护为核心，以以成熟的网络络通信技术将将测量控制与与继电保护融融为一体，共共享数据资源源，并十分强强调系统的总总体结构优化化以及系统的的可靠性。系系统是以对应

53、应的一次设备备为对象，面面向“对象设计”。当然它也也强调保护的的相对独立性性，主张在决决不降低保护护可靠性和功功能的前提下下，目前至少少可以在低压压上采用保护护与测控合一一的综合装置置。第2种技技术观点是在在微机保护技技术成熟并向向网络化多功功能方向发展展的基础上形形成的。如前前所述，由于于保护和远动动分属不同的的部门和专业业、加之技术术发展有个过过程，开始持持这类观点的的人并不多，但但随着技术的的发展和按这这一新概念设设计的变电站站综合自动化化系统的成功功授运，并加加之这一技术术观点与目前前国际上先进进的设计思想想及推出的高高品质系统如如同一脉。因因此，第2种种技术观点正正逐步成为大大家的共

54、识，它它也成为了目目前综合自动动化技术发展展的趋势和潮潮流。变电站综合自动动化系统的内内容和功能变电站综合自动动化系统的研研究内容十多年来，我国国开展变电站站自动化的研研究与开发工工作，主要包括如如下两方面内内容：（1）对1100kV及以下下中、低压变变电站，利用现代计计算机和通信信技术，对变电站的的二次设备进进行全面的技技术改造，取消常规的的保护、监视视、测量、控控制屏，实现综合自自动化，以全面提高高变电站的技技术水平和运运行管理水平平，并逐步实行行无人值班或或减人增效。（2）对2200kV以上的变变电站，主要是采用用计算机监控控系统以提高高运行管理水水平，同时采用新新的保护技术术和控制方式

55、式，促进各专业业在技术上的的协调，达到提高自自动化水平和和运行、管理理水平的目的的。总之，变电站综综合自动化的的内容应包括括电气量的采采集和电气设设备（如断路器等等）的状态监视视、控制和调调节。实现变变电站正常运运行的监视和和操作，保证变电站站的正常运行行和安全。发发生事故时，由继电保护护和故障录波波等完成瞬态态电气量的采采集、监视和和控制，并迅速切除除故障和完成成事故后的恢恢复正常操作作。从长远的的观点看，综合自动化化系统的内容容还应包括高高压电器设备备本身的监视视信息（如断路器、变变压器和避雷雷器等的绝缘缘和状态监视视等）。除了需要要将变电站所所采集的信息息传送给调度度中心外，还要送给运运

56、行方式科和和检修中心，以便为电气气设备的监视视和制定检修修计划提供原原始数据。实现变电站综合合自动化的目目标是提高变变电站全面的的技术水平和和管理水平，提高安全、可可靠、稳定运运行水平，降低运行维维护成本，提高经济效效益，提高供电质质量，促进配电系系统自动化。实实现变电站综综合自动化是是实现以上目目标的一项重重要技术措施施。变电站综合自动动化系统的基本功功能变电站综合自动动化是多专业业性的综合技技术，它以微计算算机为基础，实现了对变变电站传统的的继电保护、控控制方式、测测量手段、通通信和管理模模式的全面技技术改造，实现了电网网运行管理的的一次变革。国国际大电网会会议WG344.03工作作组在研

57、究变变电站的数据据流时，分析了变电电站自动化需需完成的功能能大概有633种，归纳起来可可分为以下几几种功能组：控制、监视视功能；自动控制功功能；测量表计功功能；继电保护功功能；与继电保护护有关功能；接口功能；系统功能。结结合我国的情情况，具体来说，变电站综合合自动化系统统的基本功能能主要体现在微机保保护、安全自自动控制、远远动监控、通通信管理四大大子系统的功功能中，下面注意论述。微机保护子系统统（一）微机保护护的优越性微机保护装置在在我国投入运运行已有100多年的历史史，并且越来越越受到继电保保护人员和运运行人员的普普遍欢迎。这这是因为，它显示出比比常规的继电电器型或晶体体管型保护装装置有不可

58、比比拟的优越性性，突出表现在在以下几方面面。（1）灵活性强强。由于微机机保护装置是是由软件和硬硬件结合来实实现保护功能能的，因此在很大大程度上，不同原理的的继电保护的的硬件可以是是一样的，换以不同的的程序即可改改变继电器功功能。例如：三段式的电电流保护、重重合闸和后加加速跳闸、低低周减载等功功能，可以通过同同一套保护装装置实现，只要保护软软件具备这些些功能即可，这是常规继继电器很难做做到的。（2）可明显改改善保护性能能。利用微计计算机的软硬硬件技术，可可以寻求更多多的原理、算算法等实施手手段，使保护护性能得到改改善。同时其其很强的逻辑辑判断能力，能能够根据众多多因素进行灵灵活规律准确的处处理，

59、这在常常规继电保护护中，用模拟电路路是很难实现的的。（3）性能稳定定，可靠性高。微微机保护的功功能主要取决决于算法和判判据，也即由软件件决定，对于同类型型的保护装置置，只要程序相相同，其保护性能能必然一致，所以性能稳稳定。而晶体体管型的继电电器的元器件件受温度影响响大，机械式的继继电器运动机机构可能失灵灵，触点性能不不良，接触不好等等。而微机保保护采用了大大规模集成电电路，所以装置的的元件数目、连连接线等都大大大减少，因而可靠性性高。（4）微机保护护利用微机的的智能，可实现故障障自诊断、自自闭锁和自恢恢复，而不必必进行一年一一度的定期检检验。（5）体积小、功功能全。由软软件可实现多多种保护功能

60、能和获取各种种附加功能，可大大简化化装置的硬件件结构，可以在事故故后，打印出各种种有用数据。例例如故障前后后电压、电流流采样值、故故障点距离、保保护的动作过过程和出口时时间等。（6）使用维护护方便、工作量量小。微机保保护有良好的的人际界面，甚甚至可在当地地或远方计算算机上召唤装装置相关信息息和进行控制制。由于微机保护具具有突出的优优越性，是今后继电电保护技术的的发展方向，因此变电站站综合自动化化系统中，采用微机保保护是必然的的趋势。尤其其是新建的变变电站，如果条件许许可，则应该采用用变电站综合合自动化系统统，全面提高变变电站的技术术水平。（二）微机保护护子系统的功功能微机保护应包括括全变电站主