變電站綜合自動化的研究與設(shè)計(jì)(共49頁)

1、PAGE PAGE 66畢業(yè)設(shè)計(jì)(b y sh j)（論文）題 目變電站綜合(zngh)自動化的研究與設(shè)計(jì) 班 級 姓 名 指導(dǎo)(zhdo)教師 摘 要 隨著高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對電能質(zhì)量和供電可靠提出了新的要求，高壓、超高壓變電站的控制(kngzh)和保護(hù)系統(tǒng)必須適應(yīng)這種新形勢，因此，改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高供電能力與可靠性以及綜合自動化程度，以滿足日益增長的社會需求是電力企業(yè)的首要目標(biāo)。 變電站綜合自動化系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在我國近幾年發(fā)展迅速，產(chǎn)品的更新?lián)Q代及定型也越來越快。從這幾年應(yīng)用和實(shí)踐看，變電站綜合自動化給變電站設(shè)計(jì)安裝、調(diào)試和運(yùn)行、維護(hù)、管理等方面都帶來了

2、一系列自動化技術(shù)的變革。但是，目前國內(nèi)還沒有出臺變電站綜合自動化系統(tǒng)的詳細(xì)要求和制造標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)市場上變電站綜合自動化產(chǎn)品的類型及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也各不相同，因此，選擇一種理想的自動化系統(tǒng)，合理組態(tài)是工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用的重點(diǎn)。本文通過對一重點(diǎn)電力工程的全過程設(shè)計(jì)，提出了一系列滿足現(xiàn)場實(shí)際和工程需要的技術(shù)要求，分析了變電站綜合自動化所具備的功能以及發(fā)展過程和方向，在對市場和產(chǎn)品充分調(diào)研下，提出了基于總線型的分散分布式綜合自動化系統(tǒng)是一種比較成熟和實(shí)用的系統(tǒng)，并進(jìn)行了合理選型和組態(tài)，改良了產(chǎn)品中不符合現(xiàn)場需要的部分，完成了該變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。關(guān)鍵詞： 變電站綜合自動化，通信協(xié)議， 微機(jī)保護(hù)(bo

3、h)，硬件配置。目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc170107328 目錄(ml) PAGEREF _Toc170107328 h 3 HYPERLINK l _Toc170107329 第1章 緒論(xln) PAGEREF _Toc170107329 h 5 HYPERLINK l _Toc170107330 1.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究 PAGEREF _Toc170107330 h 5 HYPERLINK l _Toc170107331 1.1.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究意義 PAGEREF _Toc170107331 h 5 HY

4、PERLINK l _Toc170107332 1.1.2 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc170107332 h 6 HYPERLINK l _Toc170107333 1.2 國外變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展 PAGEREF _Toc170107333 h 7 HYPERLINK l _Toc170107334 1.3 我國變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展 PAGEREF _Toc170107334 h 7 HYPERLINK l _Toc170107335 1.4 變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動化的優(yōu)越性 PAGEREF _Toc170107335 h 8 HYPERLINK l _

5、Toc170107336 1.5 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展前景 PAGEREF _Toc170107336 h 8 HYPERLINK l _Toc170107337 1.6 小結(jié) PAGEREF _Toc170107337 h 8 HYPERLINK l _Toc170107338 第2章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，功能與保護(hù)配置 PAGEREF _Toc170107338 h 9 HYPERLINK l _Toc170107339 2.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc170107339 h 9 HYPERLINK l _Toc170107340 2.1.1 集中

6、式綜合自動化系統(tǒng) PAGEREF _Toc170107340 h 9 HYPERLINK l _Toc170107341 2.1.2 分散式綜合自動化系統(tǒng) PAGEREF _Toc170107341 h 10 HYPERLINK l _Toc170107342 2.1.3 分布集中式綜合自動化系統(tǒng) PAGEREF _Toc170107342 h 11 HYPERLINK l _Toc170107343 2.1.4 集中和分散結(jié)合式綜合自動化系統(tǒng) PAGEREF _Toc170107343 h 11 HYPERLINK l _Toc170107344 2.2 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能 PAGE

7、REF _Toc170107344 h 12 HYPERLINK l _Toc170107345 2.2.1 監(jiān)測 PAGEREF _Toc170107345 h 12 HYPERLINK l _Toc170107346 2.2.2 監(jiān)控 PAGEREF _Toc170107346 h 12 HYPERLINK l _Toc170107347 2.2.3 遠(yuǎn)傳 PAGEREF _Toc170107347 h 13 HYPERLINK l _Toc170107348 2.2.4 保護(hù) PAGEREF _Toc170107348 h 13 HYPERLINK l _Toc170107349 2.3

8、 變電站綜合自動化系統(tǒng)的硬件配置 PAGEREF _Toc170107349 h 13 HYPERLINK l _Toc170107350 2.3.1 綜合自動化系統(tǒng)變電站主控室的結(jié)構(gòu)分為三類 PAGEREF _Toc170107350 h 13 HYPERLINK l _Toc170107351 2.3.2 硬件的配置原則 PAGEREF _Toc170107351 h 15 HYPERLINK l _Toc170107352 2.3.3 變電站綜合自動化系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc170107352 h 16 HYPERLINK l _Toc170107353 2.4

9、小節(jié) PAGEREF _Toc170107353 h 19 HYPERLINK l _Toc170107374 第3章 繼電保護(hù)設(shè)備和綜自設(shè)備的設(shè)置20 HYPERLINK l _Toc170107375 3.1 35KV開關(guān)柜智能保護(hù)單元20 HYPERLINK l _Toc170107376 3.2 10KV開關(guān)柜智能保護(hù)單元20 HYPERLINK l _Toc170107377 3.2.1 變壓器后備保護(hù)20 HYPERLINK l _Toc170107378 3.2.2 電容器保護(hù)21 HYPERLINK l _Toc170107379 3.2.3 配電變壓器保護(hù)26 HYPERLI

10、NK l _Toc170107380 3.2.4 饋線保護(hù)27 HYPERLINK l _Toc170107381 3.2.5 備自投保護(hù)27 HYPERLINK l _Toc170107382 3.2.6 測控及自檢功能的配置27 HYPERLINK l _Toc170107383 3.3小結(jié)28 HYPERLINK l _Toc170107384 第4章 變電站綜合(zngh)自動化設(shè)計(jì)29 HYPERLINK l _Toc170107385 4.1變電站自動化的功能設(shè)計(jì)原理(yunl)30 HYPERLINK l _Toc170107386 4.1綜合(zngh)自動化變電所調(diào)試38第1

11、章 緒論(xln)1.1 變電站綜合(zngh)自動化系統(tǒng)的研究1.1.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)(xtng)的研究意義電力系統(tǒng)變電站的安全，可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行再很大程度上依賴于變電站繼電保護(hù)，控制和監(jiān)控技術(shù)的完善程度以及它們的可靠性，技術(shù)特性指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性等多方面的因素。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，推動了電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)自動化技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動化技術(shù)也日趨完善。它為調(diào)度中心提供了廠站端的運(yùn)行情況，通過控制操作和閉鎖，可以實(shí)現(xiàn)變電站當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方的監(jiān)視和控制；為遠(yuǎn)方的遙調(diào)，遙測，遙控，遙信和反事故措施提供了可靠的技術(shù)保障；無人職守的變電站提高了供電的可靠性又實(shí)現(xiàn)了減員增效。通過對變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究，對

12、于電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠，保護(hù)和控制以及對變電站的設(shè)計(jì)更加的合理，布局更加緊湊都有很重要的意義。變電站綜合自動化系統(tǒng)是一種以計(jì)算機(jī)為主，將變電站的一，二次設(shè)備經(jīng)過功能組合形成的標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化，網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。變電站的綜合自動化，是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動化技術(shù)和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸配電線路的自動監(jiān)視，測量，控制和微機(jī)保護(hù)，以及調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。變電站綜合自動化系統(tǒng)代替了常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替了常規(guī)控制屏，中央信號系統(tǒng)和遠(yuǎn)動屏，用微機(jī)保護(hù)代替了常規(guī)的繼電保護(hù)屏，解決了常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的問題。變

13、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(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判斷功能，可以方便的監(jiān)視和控制變電站內(nèi)的各種設(shè)備的運(yùn)行和操作，它具有功能綜合化，結(jié)構(gòu)微機(jī)化，操作監(jiān)視屏幕化，運(yùn)行管理智能化等顯著特點(diǎn)。通過利用先進(jìn)的綜合自動化技術(shù)，提高了供電質(zhì)量，提高了電壓合格率，提高了變電站的安全可靠性和系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平，縮小了變電站占地面積，降低了造價，減少了總投資，減少了維護(hù)工作量，減少了值班員勞動強(qiáng)度。變電站綜合自動化系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)相比較，微機(jī)保護(hù)具有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）改善和提高了繼電保護(hù)的動作特性和性能，動作正確率高。（2）可以方便的

14、擴(kuò)充其他的輔助功能。（3）工藝結(jié)構(gòu)條件優(yōu)越。體現(xiàn)在硬件比較通用，制造容易統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。（4）可靠性提高。（5）使用靈活方便。（6）可以進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控。微機(jī)保護(hù)裝置具有(jyu)串行通信功能，與變電所微機(jī)監(jiān)空系統(tǒng)的通信聯(lián)絡(luò)使微機(jī)保護(hù)具有遠(yuǎn)方監(jiān)控特性。1.1.2 變電站綜合(zngh)自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢（1） 保護(hù)(boh)監(jiān)控一體化 這種方式在35KV及以下的電壓等級中已普遍采用，它的好處是功能按一次單元集中化，利于穩(wěn)定的進(jìn)行信息采集以及對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行控制。極大的提高了性能效率比。它的缺點(diǎn)是對運(yùn)行的可靠性要求極高，任何形式的檢修維護(hù)都將迫使一次設(shè)備的停止?？煽啃院头€(wěn)定性要求很高。(2) 設(shè)備安裝就地

15、化，戶外化 綜合自動化裝置將和一次設(shè)備整合在一起，其電氣的抗干擾性能，設(shè)備抗熱，抗寒，抗雨雪，防腐蝕等各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)將達(dá)到極高的地步。目前的綜合自動化裝置都是安裝在低電壓的中置柜上和室內(nèi)的開關(guān)室內(nèi)，戶外的僅是一些實(shí)現(xiàn)簡單功能的柱上設(shè)備。隨著高電壓等級的推廣，其設(shè)備都將就地安裝在戶外的端子箱上，對環(huán)境條件要求高。這種方式最終將帶來無人值班變電站沒有建筑小室或僅設(shè)一個控制小室，它最多也就是一臺控制顯示終端。這將極大的減少整個變電站的二次電纜，使變電站的建設(shè)簡化，快速，設(shè)備調(diào)試簡單。同時也極大的提高了變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性，可靠性。(3) 人機(jī)操作界面接口統(tǒng)一化，運(yùn)行操作無線化 無人無建筑小室的變電站，變

16、電運(yùn)行人員如果在就地查看設(shè)備和控制操作，將通過一個手持式可視無線終端，邊監(jiān)視一次設(shè)備邊進(jìn)行控制操作，所有相關(guān)的量化數(shù)據(jù)將顯示在可視無線終端上。(4) 就地通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化 強(qiáng)大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設(shè)計(jì)（雙CPU，雙電源等），采用光纖總線等等，使現(xiàn)代化的綜合自動化變電站的各種智能設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)組成一個統(tǒng)一的，互相協(xié)調(diào)工作的整體。(5) 全站數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 變電站的智能監(jiān)控裝置將無電壓等級劃分，只是下載參數(shù)設(shè)置版本不同。全站統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一維護(hù)組態(tài)工具軟件，分類分單元下載參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)。其實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)庫可通過嚴(yán)密的安全防護(hù)措施與整個電力系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)連在一起(6) 數(shù)據(jù)采集和一次設(shè)備一體

17、化 除了常規(guī)的電流電壓，有功無功，開關(guān)狀態(tài)等信息采集外，對一些設(shè)備的在線狀態(tài)檢測量化值，直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)庫中。高技術(shù)的智能化開關(guān)。光電式電流電壓互感器的應(yīng)用，必將給數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)帶來全新的模式。 1.2 國外變電站綜合(zngh)自動化系統(tǒng)的發(fā)展70年代(nindi)末80年代初，國外開始(kish)了對于ISA技術(shù)的研究，這是由于電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，要求電網(wǎng)及變電站的控制和保護(hù)系統(tǒng)必須運(yùn)行安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。因此，各級調(diào)度中心需要更多的信息，以便及時掌握電網(wǎng)及變電站的運(yùn)行情況。同時，采用無人值班管理模式，進(jìn)行遠(yuǎn)方控制，減少人為誤操作的可能性，提高運(yùn)行可靠性，降低變電站的造價和運(yùn)行維

18、護(hù)費(fèi)用。隨著微處理器技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，人們可以利用現(xiàn)代先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備來組成一個自動化的控制和保護(hù)系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)二次設(shè)備模式，做到設(shè)備簡化，信息共享，減少變電站的造價和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。世界發(fā)達(dá)國家率先研制出成熟系統(tǒng)，并推廣應(yīng)用，大大提高了變電站管理的自動化水平，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。目前，日本日立、三菱、東芝公司，德國西門子公司（SIEMENS）、AEG公司，瑞士ABB公司，美國通用電氣公司（GE）、西屋電氣公司（Westing house），法國阿爾斯通公司（ALSTHOM），瑞士Landis&Gyr公司等國際著名大型電氣設(shè)備制造公司都開發(fā)和生產(chǎn)了變電站綜

19、合自動化系統(tǒng)（或稱保護(hù)與控制一體化裝置），并取得了較為成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) 1.3 我國變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展我國變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展階段：變電站內(nèi)二次設(shè)備傳統(tǒng)按功能可分為五類：繼電保護(hù)，自動裝置, 故障錄波，當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)動。五大類產(chǎn)品的不斷發(fā)展及其功能相互滲透，推動了變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了多種多樣的系統(tǒng)模式，按系統(tǒng)模式出現(xiàn)的時間順序可將變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展分為三個階段： 第一階段：面向功能設(shè)計(jì)的集中式RTU加常規(guī)繼電保護(hù)模式80年代是以RTU為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)動裝置及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控為代表。該類系統(tǒng)是在常規(guī)的繼電保護(hù)及二次接線基礎(chǔ)上增設(shè)RTU裝置，功能主要為完成與遠(yuǎn)方調(diào)度主站通信實(shí)現(xiàn)“四遙”(遙測

20、，遙信，遙調(diào)，遙控)，繼電保護(hù)及自動裝置與系統(tǒng)聯(lián)結(jié)采用硬接點(diǎn)狀態(tài)接入。此類系統(tǒng)特點(diǎn)是功能簡單，整體性能指標(biāo)較低，系統(tǒng)聯(lián)結(jié)復(fù)雜，不便于運(yùn)行管理與維護(hù)，為自動化系統(tǒng)的初級階段。 第二階段：面向功能設(shè)計(jì)的分布式測控裝置加微機(jī)保護(hù)模式90年代初期，微機(jī)保護(hù)及按功能設(shè)計(jì)的分布測控裝置得以廣泛應(yīng)用，保護(hù)與測控裝置相對獨(dú)立，通過通信管理單元能夠?qū)⒏髯孕畔⑺偷疆?dāng)?shù)乇O(jiān)控計(jì)算機(jī)或調(diào)度主站。此類系統(tǒng)的出現(xiàn)是由于當(dāng)時國內(nèi)電力系統(tǒng)保護(hù)和遠(yuǎn)動分屬于不同部門和專業(yè)，另外對繼電保護(hù)與測控裝置在技術(shù)上如何融和沒有達(dá)成一致的認(rèn)識，故相當(dāng)一部分尤其是110KV及以下電壓等級自動化系統(tǒng)采用此類模式。該模式?jīng)]有做到面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)，信息共

21、享程度不高，另外系統(tǒng)的二次電纜互聯(lián)較多，擴(kuò)展性不好，不利于運(yùn)行管理和維護(hù)。 第三階段：面向(min xin)間隔和對象(object-oriented)的分層分布式結(jié)構(gòu)(jigu)模式90年代中期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，行業(yè)內(nèi)對計(jì)算機(jī)保護(hù)與測控技術(shù)不斷爭論和探討達(dá)成了一致的認(rèn)識，采用面向設(shè)備或間隔為對象設(shè)計(jì)的保護(hù)及測控單元，采用分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，形成了真正意義上的分層分布式自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)特點(diǎn)(tdin)是針對110KV以下電壓等級的設(shè)備或間隔采用保護(hù)測控一體化設(shè)計(jì)的裝置，針對110KV及以上電壓等級的設(shè)備或間隔采用繼電保護(hù)裝置與測控裝置分別獨(dú)立設(shè)計(jì)但共同組屏的原則，

22、故障錄波功能下放至各間隔或設(shè)備的繼電保護(hù)裝置中去，采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，系統(tǒng)配置靈活，擴(kuò)展方便，非常方便運(yùn)行管理和維護(hù)。1.4 變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動化的優(yōu)越性（1）提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率（2）提高變電站的安全，可靠運(yùn)行水平。（3）減少維護(hù)工作時間，減少值班人員的勞動強(qiáng)度，并達(dá)到減員增效（4）縮小變電站占地面積，減少總投資。5：提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平1.5 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展前景隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電力工業(yè)作為很重要的國家戰(zhàn)略企業(yè)，十分重視電力系統(tǒng)綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動化，這是電力工業(yè)發(fā)展的趨勢。對電力技術(shù)的發(fā)展來說，具有重要的意義，也是電力工業(yè)發(fā)展的顯著

23、標(biāo)志。雖然變電站綜合自動化技術(shù)在80年代后才被開發(fā)應(yīng)用。但由于在技術(shù)性能上的潛在能力，必將被廣泛的應(yīng)用于祖國各個城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)中。應(yīng)用前景十分的巨大。1.6 小結(jié)本章先是介紹了什麼是電力系統(tǒng)綜合自動化，以及變電站綜合自動化系統(tǒng)研究的意義和發(fā)展趨勢。下來介紹了國內(nèi)外變電站綜合自動化的發(fā)展過程和巨大的前景應(yīng)用。第2章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，功能(gngnng)與保護(hù)配置2.1 變電站綜合(zngh)自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 變電站綜合自動化系統(tǒng)的組成(z chn)在結(jié)構(gòu)上主要可以分成：集中式，分布集中式，集中和分散式，分散式四種。2.1.1 集中式綜合自動化系統(tǒng)它是按功能要求配置相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置和遠(yuǎn)動

24、裝置并安裝在變電站的中央控制室內(nèi)。變壓器。各進(jìn)出線以及其他電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)通過ct,pt，開關(guān)輔助觸點(diǎn)有電纜傳送到變電站的中央控制室的保護(hù)裝置和遠(yuǎn)動裝置內(nèi)。經(jīng)初步處理后送到I/O通信控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的變換，并將變電站所有保護(hù)，測量，信號和控制信息統(tǒng)一處理，與當(dāng)?shù)氐暮笈_機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心進(jìn)行信息交換。它的特點(diǎn)是將變電站中所有的信息統(tǒng)一集中處理，形成一個系統(tǒng)，并符合傳統(tǒng)的變電站運(yùn)行模式。它實(shí)際上是微機(jī)保護(hù)和微機(jī)遠(yuǎn)動的系統(tǒng)集成。缺點(diǎn)是組屏多，占地面積大，而且需要鋪設(shè)大量的電纜，投資量和工程量大，接線復(fù)雜，獨(dú)立單元較多，維護(hù)工作量大，運(yùn)行不可靠。如圖所示：2.1.2 分散式綜合(zngh)自動化系統(tǒng)

25、該系統(tǒng)按回路進(jìn)行設(shè)計(jì)，每一個開關(guān)柜上或其他一次設(shè)備上就地安裝微機(jī)保護(hù)單元和單回路的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控單元，這樣不但可以節(jié)省大量的光電纜，同時也提高了抗干擾能力。微機(jī)保護(hù)單元和單回路的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控單元與I/O通信控制器相互之間用網(wǎng)絡(luò)電纜連接起來，僅做數(shù)據(jù)信息(xnx)的傳送。分布式綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)除了減少了大量的電纜，抗干擾能力增強(qiáng)，并大大的簡化了二次設(shè)備，減小了占地面積。缺點(diǎn)是運(yùn)行時仍不是很穩(wěn)定。2.1.3 分布(fnb)集中式綜合自動化系統(tǒng)整個變電站的一，二次設(shè)備分為三層，變電站層，單元層和設(shè)備層。設(shè)備層為0層，單元層為1層，變電站層為2層。設(shè)備層主要是指變電站內(nèi)的變壓器，斷路器，隔離開關(guān)

26、以及輔助(fzh)接點(diǎn)，電流，電壓互感器等一次設(shè)備。單元層一般按斷路器間隔劃分，具有測量，控制部件或繼電保護(hù)部件。單元層本身是有各種不同的單元裝置組成，這些獨(dú)立的單元裝置直接通過局域網(wǎng)絡(luò)或串行總線與變電站層聯(lián)系，也有可能設(shè)有數(shù)據(jù)采集管理機(jī)或保護(hù)管理機(jī)，分別管理各測量，監(jiān)視單元和各保護(hù)單元，然后集中由數(shù)采管理機(jī)和保護(hù)管理機(jī)與變電站層通信。單元層本身就是兩級系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。變電站層包括全站性的監(jiān)控主機(jī)，遠(yuǎn)動通信機(jī)等。變電站層設(shè)現(xiàn)場總線或局域網(wǎng)，供各主機(jī)之間和監(jiān)控主機(jī)和單元層之間交換信息。變電站綜合自動化系統(tǒng)主要集中在單元層和變電站層。2.1.4 集中和分散(fnsn)結(jié)合式綜合自動化系統(tǒng)隨著單片機(jī)技術(shù)

27、和通信技術(shù)的發(fā)展，特別是現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，一種發(fā)展趨勢是按每個電網(wǎng)元件，比如一臺變壓器，一臺斷路器等為對象，集測量，保護(hù)，控制為一體，設(shè)計(jì)在同一機(jī)箱內(nèi)。至于高壓線路保護(hù)裝置和變壓器保護(hù)裝置，仍然可以按照集中組屏安裝在主控室內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)方式介于集中式和分散式之間。目前國內(nèi)應(yīng)用較多的是分散式結(jié)構(gòu)集中式組屏。這種結(jié)構(gòu)方式具有分散式結(jié)構(gòu)的全部優(yōu)點(diǎn)，并且由于采用了集中式組屏，有利于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安裝以及維護(hù)管理。但是這種結(jié)構(gòu)比較適合用于中低壓變電站。2.2 變電站綜合自動化系統(tǒng)(xtng)的功能 變電站綜合自動化系統(tǒng)(xtng)的功能主要包括監(jiān)測，監(jiān)控，遠(yuǎn)傳，保護(hù)四部分。2.2.1 監(jiān)測(ji

28、n c)綜合自動化系統(tǒng)通過對變電站的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，處理，顯示和打印，使運(yùn)行人員了解變電站的運(yùn)行工況，并采取相應(yīng)的措施。所采集的數(shù)據(jù)分為三大類：模擬量，開關(guān)量和脈沖量。(1) 模擬量：變電站需要監(jiān)測的各種模擬量包括主變一次，二次和各線路的電流，各段母線及重要線路的電壓，各線路零序電流，母線零序電壓，主變溫度和室溫。(2) 開關(guān)量：變電站內(nèi)需要監(jiān)測的各種開關(guān)量，包括各個開關(guān)，刀閘，變壓器分接頭，繼電保護(hù)動作信息，開關(guān)機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)，交直流電源運(yùn)行狀態(tài)，各微機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等。(3) 脈沖量：變電站需要監(jiān)測的各種脈沖量，包括線路，主變一次和二次的有功電度量和無功電度量，電容器的無功電度量，所用電的有功電度量

29、等。2.2.2 監(jiān)控 綜合自動化系統(tǒng)提供方便可靠的人機(jī)對話，運(yùn)行人員利用鍵盤和顯示器操作開關(guān)，刀閘和變壓器分接頭。該系統(tǒng)還可以根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行情況自動控制開關(guān)或變壓器分接頭。所有操作的可靠性在軟硬件設(shè)計(jì)中都應(yīng)符合雙重化原則。操作方式分為手動操作和遙控執(zhí)行。手動操作分為三種方式：鍵盤操作，把手操作，保護(hù)柜操作。正常時利用鍵盤操作，非正常時通過模擬屏把手操作或保護(hù)柜操作。保護(hù)柜操作可通過保護(hù)機(jī)鍵盤或柜上按扭實(shí)現(xiàn)。遙控執(zhí)行：當(dāng)調(diào)度端發(fā)出遙控開關(guān)或遙調(diào)變壓器分接頭的命令后，該系統(tǒng)能可靠的執(zhí)行。變電站監(jiān)控的內(nèi)容主要有以下幾個方面：(1) 跳閘統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)開關(guān)跳閘次數(shù)。分為有事故跳閘次數(shù)和手動跳閘次數(shù)兩種。(2

30、) 接地選相：對于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障時利用零序電壓，零序電流增量以及壓降可判斷接地線路及相別，也可以利用功率方向等其它方法來判別。也可利用功率方向法等其他方法來判別。為了保證可靠性，應(yīng)多次采樣(ci yn)后才能確定。確定后，主機(jī)報警，并顯示和打印。運(yùn)行人員按照提示，用人工檢除方法跳開開關(guān)自動重合，驗(yàn)證主機(jī)的判斷。(3) 無功(w n)電壓自動控制：根據(jù)電網(wǎng)無功，電壓計(jì)算和判斷是投切電容器，還是調(diào)節(jié)變壓器分接頭位置。以使無功和電壓滿足要求。在變壓器。電容器?；螂娋W(wǎng)故障時不應(yīng)該誤動。當(dāng)電容器檢修時，不應(yīng)參與控制。2.2.3 遠(yuǎn)傳 當(dāng)變電站正常運(yùn)行或發(fā)生事故及報警等事件時，遠(yuǎn)

31、傳機(jī)會實(shí)時的向上級調(diào)度傳送該站信息，使調(diào)度人員了解(lioji)該站的運(yùn)行情況。2.2.4 保護(hù) 微機(jī)保護(hù)不僅有較高的可靠性和靈敏性，而且使用方便。其特點(diǎn)：(1) 用鍵盤和八段顯示器（LED）顯示采樣值（電流，電壓，和開關(guān)狀態(tài)）和整定值，并可修改整定值。(2) 具有事故追憶功能。能夠記錄事故前后的線路電流和母線電壓。(3) 具備實(shí)時自檢功能。能夠?qū)ΡＷo(hù)柜包括主機(jī)在內(nèi)的各元件進(jìn)行在線檢查。變電站保護(hù)分為以下幾種類型：(1) 線路保護(hù)：包括電流速斷保護(hù)，定時限過電流保護(hù)，方向性電流保護(hù)，零序電壓，電流及方向保護(hù)，反時限過流保護(hù)，高頻保護(hù)，距離保護(hù)。雙回線方向橫差保護(hù)和低周減載保護(hù)。(2) 變壓器保

32、護(hù)： 包括差電流速斷保護(hù)，帶二次諧波制動的比例差動保護(hù)。本體保護(hù)（重瓦斯，輕瓦斯，有載重瓦斯，有載輕瓦斯等），過流保護(hù)（包括低壓啟動，復(fù)合電壓啟動），過負(fù)荷保護(hù)。零序保護(hù)，高壓側(cè)備用電源自投和低壓側(cè)備電源自投。(3) 電容器保護(hù)：包括電流速斷保護(hù)，過流保護(hù)，反時限過流保護(hù)，相間過電壓保護(hù)，相間低電壓保護(hù)和零序過電壓保護(hù)。4：母線保護(hù)：包括完全電流差動母線保護(hù)和電流比相式2.3 變電站綜合自動化系統(tǒng)(xtng)的硬件配置2.3.1 綜合自動化系統(tǒng)變電站主控室的結(jié)構(gòu)(jigu)分為三類(1) 模擬(mn)屏式：在主控室模擬屏前設(shè)微機(jī)臺，臺內(nèi)裝微機(jī)及UPS電源，臺上放主機(jī)顯示器CRT，鍵盤和打印機(jī)。

33、模擬屏主接線圖上安裝儀表和操作把手。其他如保護(hù)柜，變送器柜，電度表柜，監(jiān)控柜，交直流電源柜等均放在模擬屏后，或分置于其他房間。(2) 控制臺式：再主控室前部設(shè)控制臺，無模擬屏。在控制臺對面設(shè)保護(hù)柜，變送器柜，監(jiān)控柜，電度表柜和交直流電源柜等設(shè)備?？刂婆_上或旁邊放主機(jī)顯示器CRT。打印機(jī)和鍵盤。模擬主接線，操作把手，必要的儀表和光字均安裝在控制臺面上。 (3)微機(jī)(wi j)臺式：在主控室前部設(shè)微機(jī)臺，無模擬憑，無控制臺。主控室后部(hu b)設(shè)保護(hù)柜，變送器柜，監(jiān)控柜，電度表柜，交直流電源柜等設(shè)備。微機(jī)臺內(nèi)裝主機(jī)和微機(jī)電源，微機(jī)臺上放CRT，打印機(jī)和鍵盤。2.3.2 硬件(yn jin)的配置

34、原則綜合自動化系統(tǒng)硬件配置應(yīng)遵循下列原則：(1)各自獨(dú)立，相互配合。不同功能的硬件之間只能有信息交換，不應(yīng)有電的直接聯(lián)系。采用光電隔離和繼電器接點(diǎn)閑離的方法實(shí)現(xiàn)。保護(hù)柜內(nèi)各單元應(yīng)有獨(dú)立的交流輸入，獨(dú)立電源，獨(dú)立出口，應(yīng)有可靠的抗干擾措施。監(jiān)控部分在監(jiān)控機(jī)，電度機(jī)，采樣機(jī)，遠(yuǎn)傳機(jī)任一故障情況下，應(yīng)不影響其他機(jī)正常工作。(2) 軟硬件模塊化，方便維護(hù)和擴(kuò)展。各單元應(yīng)具有模塊化的主機(jī)板，開出板。開入板，模入板等，方便維護(hù)，并可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)。(3) 具有較強(qiáng)的抗干擾能力。滿足(mnz)在強(qiáng)電場，高頻影響和諧波沖擊等環(huán)境下可靠工作，并能防止雷電沖擊。微機(jī)保護(hù)裝置的發(fā)展大致可以(ky)分為以下幾個

35、階段： 第一階段是以單cpu的硬件結(jié)構(gòu)為主，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，硬件和軟件的設(shè)計(jì)(shj)符合四統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其代表產(chǎn)品為微機(jī)高壓輸電線路保護(hù)裝置。第二階段以多單片機(jī)構(gòu)成的多cpu硬件結(jié)構(gòu)為主，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的計(jì)數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，硬件軟件的設(shè)計(jì)吸取了第一代微機(jī)保護(hù)裝置的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，利用多cpu的特點(diǎn)，強(qiáng)化了自檢和互檢功能，使硬件故障可以定位，對保護(hù)的跳閘出口回路，具有完善的抗干擾措施以及防止拒動和誤動的措施。第三階段以高性能的16位單片機(jī)構(gòu)成的硬件結(jié)構(gòu)為主，具有總線不需引出芯片，電路結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，抗干擾能力進(jìn)一步加強(qiáng)，并且完善了通信功能，為實(shí)現(xiàn)變電

36、站自動化提供了方便。再現(xiàn)階段，在一些微機(jī)繼電保護(hù)裝置中，個別產(chǎn)品也采用了性能更好，功能更強(qiáng)大的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。 2.3.3 變電站綜合自動化系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)(1) 處理器分為單片機(jī)和數(shù)字信號處理器兩種單片機(jī)通過大規(guī)模集成電路技術(shù)將CPU ,ROM, RAM, 和I/O接口電路封裝在一塊芯片中，具有可靠性高，接口設(shè)計(jì)簡單，運(yùn)行速度快，功耗低，性價比高的優(yōu)點(diǎn)。使用單片機(jī)的微機(jī)保護(hù)具有較強(qiáng)的針對性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，整體性能和可靠性高，但通用性和可擴(kuò)展性相對較差。而且某些保護(hù)算法需要使用乘法，除法或是開平方運(yùn)算，而早期的片內(nèi)資源有限，實(shí)際應(yīng)用時常常需要對其功能進(jìn)行補(bǔ)充和外部擴(kuò)展。新型高性能的單片機(jī)

37、性能得到了很大的提高。運(yùn)行能力也得到了大大的加強(qiáng)，出現(xiàn)了無須進(jìn)行外部擴(kuò)展的所謂總線不出芯片的新型微機(jī)保護(hù)。此保護(hù)采用了高集成度16位單片機(jī)，其內(nèi)部包含了124KEPROM， 4KRAM，接近10個內(nèi)部計(jì)數(shù)器，定時器和中斷口，2個全雙工的串行口，以及整個內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器。其高效豐富的指定系統(tǒng)使得編程及其應(yīng)用即靈活又簡潔。高性能單片機(jī)包含了微機(jī)保護(hù)所需要的各種硬件功能，使新型微機(jī)保護(hù)的電路設(shè)計(jì)異常簡單可靠。由于單片機(jī)價格低廉，因此，微機(jī)保護(hù)由當(dāng)初的單CPU的硬件結(jié)構(gòu)為主發(fā)展到為多單片機(jī)構(gòu)成的多CPU硬件結(jié)構(gòu)為主。大量使用單片機(jī)的微機(jī)保護(hù)在電力系統(tǒng)中得到了成功的應(yīng)用，也由于新型單片機(jī)的卓越性能，現(xiàn)階

38、段使用單片機(jī)的微機(jī)保護(hù)仍將是我國微機(jī)保護(hù)的主流產(chǎn)品。數(shù)字信號處理器DSP：它與目前通用的CPU不同，是一種為了達(dá)到快速運(yùn)算而具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。DSP具有強(qiáng)大的處理功能，在相同的主頻率下，甚至比目前最先進(jìn)的個人計(jì)算機(jī)快1050倍?？焖俚闹噶?zhlng)周期，哈佛結(jié)構(gòu)，流水操作，專用的乘法器，特殊的指令，加上集成電路優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以使DSP的指令周期達(dá)到200ns。DSP的突出特點(diǎn)是計(jì)算能力強(qiáng)，精度高，總線速度快，吞吐量大，尤其是采用專用硬件實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)和浮點(diǎn)加乘運(yùn)算，速度非常的快。將數(shù)字信號處理器應(yīng)用于微機(jī)繼電保護(hù)，極大的縮短了數(shù)字濾波。濾序和傅立葉變換(binhun)算法的主要時間，不但可以

39、完成數(shù)據(jù)采集，信號處理的功能，還可以完成以往主要由COU完成的運(yùn)算功能，甚至完成獨(dú)立的繼電保護(hù)功能。隨著數(shù)字信號處理器芯片和開發(fā)工具的價格下降，可以預(yù)期數(shù)字信號處理器將會在微機(jī)繼電保護(hù)裝置中發(fā)揮重要的作用。(2) 數(shù)據(jù)采集(cij)系統(tǒng)變電站綜合自動化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分為三種：逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的計(jì)數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ，高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)早期的微機(jī)保護(hù)線路中，考慮到A/D轉(zhuǎn)換器價格昂貴，因此采用多個通道共用一個A/D轉(zhuǎn)換器的方案。每個通道各有一個采樣保持器，其采樣脈沖輸入端并聯(lián)后聯(lián)到CPU插件上的定時器輸出端，以實(shí)現(xiàn)

40、對各通道的同時采樣。模擬量多路轉(zhuǎn)換開關(guān)采用硬件電路控制記數(shù)自動進(jìn)位切換通道號。為了節(jié)省CPU的工作時間，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在變化完成后的得到的數(shù)字輸出不需要經(jīng)過CPU控制，而經(jīng)DMA控制直接存入本插件的RAM中。再同一時刻采樣的全部通道轉(zhuǎn)換完成并存入RAM后，才由DMA請求中斷，由CPU做出相應(yīng)的處理。這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用的芯片比較多，電路復(fù)雜，抗干擾能力差，因此，在其改進(jìn)型產(chǎn)品中使用了電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的計(jì)數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的計(jì)數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)第2代微機(jī)線路保護(hù)的VFC (電壓頻率保護(hù)) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，為了提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集速度，每個模擬輸入通道都需要使用單獨(dú)的電壓頻率轉(zhuǎn)換/

41、光耦合器，其輸出頻率信號送至可編程計(jì)數(shù)器8255進(jìn)行頻率測量，在每個數(shù)據(jù)采集周期由CPU讀取可編程計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，并進(jìn)行標(biāo)度變換以獲得實(shí)際的采樣植。主要優(yōu)點(diǎn)是：通過光電耦合器與CPU接口，因此抗干擾能力強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)多單片機(jī)系統(tǒng)的多CPU接口。 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 近幾年來。以ANN為代表的人工智能技術(shù)和小波分析理論，以及行波保護(hù)，暫態(tài)保護(hù)等概念逐步引入繼電保護(hù)領(lǐng)域，對采樣速度提出了更高的要求。在變電站的母線保護(hù)，變壓器保護(hù)和發(fā)電機(jī)保護(hù)中，由于需要進(jìn)行采樣的電流通道很多，對采樣的速度也有很高的要求。采樣率的提高導(dǎo)致了采樣間隔的縮短，從而留給CPU進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)預(yù)處理，保護(hù)啟動計(jì)算，主保護(hù)計(jì)算的時間大

42、大縮短。因此，必須大大的壓縮數(shù)據(jù)采集的時間。保護(hù)裝置使用公控機(jī)時，通常采用工控機(jī)智能同步數(shù)據(jù)采集模板完成(wn chng)采樣，再將采樣數(shù)據(jù)通過雙口RAM，F(xiàn)IFO等方式傳送給主CPU進(jìn)行處理，因此并不占用主CPU的處理時間。當(dāng)保護(hù)裝置使用單片機(jī)時，目前使用的VFC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)難以滿足要求，必須對此單獨(dú)進(jìn)行考慮。為了進(jìn)一步簡化電路設(shè)計(jì)和調(diào)試，一些半導(dǎo)體廠家將完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成到一塊芯片中，能夠自動完成所有輸入通道的數(shù)據(jù)采集而無須CPU干預(yù)。采用這種專用數(shù)據(jù)采集芯片，將極大簡化單片機(jī)型微機(jī)保護(hù)裝置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，調(diào)試方式，大大的提高其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集能力。(3) 微機(jī)(wi

43、j)保護(hù)硬件的一般結(jié)構(gòu)微機(jī)保護(hù)的硬件類型分為三種：高壓線路(xinl)微機(jī)保護(hù)，微機(jī)元件繼點(diǎn)保護(hù)，低壓線路的微機(jī)保護(hù). 高壓線路微機(jī)保護(hù)目前我國的高壓線路微機(jī)保護(hù)裝置的原理，性能，主要指標(biāo)以及制造工藝方面以達(dá)到了國際先進(jìn)水平，微機(jī)保護(hù)的動作正確率也已經(jīng)超過了常規(guī)保護(hù)。對于高壓和超高壓輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置，多單片機(jī)構(gòu)成的多CPU硬件結(jié)構(gòu)已成為現(xiàn)行的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。這種類型的微機(jī)保護(hù)裝置的基本特點(diǎn)是：電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為整套裝置的公共部分,其頻率輸出信號分別傳送給各個保護(hù)插件，再由各個保護(hù)插件完成相應(yīng)的測頻，采樣值標(biāo)度變換，保護(hù)功能計(jì)算。3個保護(hù)CPU分別完成高頻保護(hù)，距離保護(hù)，零序保護(hù)功能

44、。監(jiān)控CPU主要負(fù)責(zé)人機(jī)接口，保護(hù)定值管理。通信控制，保護(hù)CPU運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等功能。3個保護(hù)插件啟動元件按三取二的原則啟動各套保護(hù)裝置的出口回路，從而大大的提高了保護(hù)裝置的可靠性。 但是這種多CPU微機(jī)保護(hù)裝置采用了不完全冗余技術(shù)。保護(hù)輸入和輸出通道不采用冗余技術(shù)，而只是在信號處理器部分采用。如果模擬輸入通道和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)生故障，那麼輸入3個CPU插件的故障數(shù)據(jù)將不在準(zhǔn)確，整套裝置不能正確工作；跳閘出口通道發(fā)生故障，整套裝置同樣不能正確工作。因此整個保護(hù)裝置并不因?yàn)椴捎昧硕郈PU技術(shù)而使可靠性大幅度的提高。多CPU微機(jī)保護(hù)裝置除完成本線路的繼電保護(hù)功能外，同時還必須完成相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)功

45、能。廣泛的使用多CPU微機(jī)保護(hù)裝置中，距離保護(hù)三段和零序保護(hù)三段，都具有遠(yuǎn)后備的功能。在距離保護(hù)CPU插件或者零序保護(hù)CPU插件發(fā)生故障時，即使線路的主保護(hù)可以正常工作，仍將失去遠(yuǎn)方后備保護(hù)的功能。由于以上的原因(yunyn)，在高壓和超高壓輸變電線路中，不但主保護(hù)必須雙重化配置，后備保護(hù)也必須雙重化配置。 微機(jī)元件(yunjin)繼電保護(hù)微機(jī)元件保護(hù)的種類很多，硬件結(jié)構(gòu)也各有特色，基本的類型有單片機(jī)型和工控機(jī)型微機(jī)元件保護(hù)。許多廠家得宜于線路微機(jī)保護(hù)的成功(chnggng)開發(fā)和應(yīng)用中的成功經(jīng)驗(yàn)，推出了許多與微機(jī)線路保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)相似的單片機(jī)型微機(jī)元件保護(hù)。比如采用了高壓線路保護(hù)類似的VFC數(shù)

46、據(jù)采集系統(tǒng)和高性能單片機(jī)構(gòu)成的雙CPU系統(tǒng)，變壓器主保護(hù)與變壓器各側(cè)的后備保護(hù)分別采用不同的CPU完成保護(hù)功能。為適合變電站自動化的發(fā)展，新型微機(jī)變壓器保護(hù)也提供了基于現(xiàn)場總線的通信接口功能。采用工控機(jī)實(shí)現(xiàn)的微機(jī)保護(hù)，具有小型化，低成本，高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。工控機(jī)總線接口簡單，模塊化程度高，容易結(jié)合，使用維護(hù)方便，系統(tǒng)功能容易擴(kuò)展?？梢源蟠罂s短微機(jī)保護(hù)裝置的開發(fā)周期，實(shí)現(xiàn)微機(jī)繼電保護(hù)裝置的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，便于運(yùn)行部門的運(yùn)行維護(hù)，必將在微機(jī)保護(hù)的發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。 低壓線路的微機(jī)保護(hù)這種類型的保護(hù)裝置可以分為兩種：一種為“一對一”方式，即一套裝置實(shí)現(xiàn)一條線路的保護(hù)；另一種為“一對N”方式，即一套

47、裝置實(shí)現(xiàn)多條線路保護(hù)。采用“一對一：實(shí)現(xiàn)時，一套裝置負(fù)責(zé)一條線路或一臺變壓器的測量，保護(hù)和控制。使用“一對N”方式實(shí)現(xiàn)時，一套裝置負(fù)責(zé)多條線路或變壓器的測量，保護(hù)和控制。它具有分布式結(jié)構(gòu)的全部優(yōu)點(diǎn)而且又便于設(shè)計(jì)安裝及運(yùn)行維護(hù)。為中低壓變電站廣為采用。2.4 小節(jié) 本節(jié)介紹了變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，并介紹了各種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)；變電站綜合自動化系統(tǒng)主要包括監(jiān)測，監(jiān)控，遠(yuǎn)傳和保護(hù)四部分，介紹了各部分的主要功能。介紹了綜合自動化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)以及主要的配置，為下一章的通信協(xié)議做好了第3章 繼電保護(hù)(j din bo h)設(shè)備和綜自設(shè)備的設(shè)置3.1 35KV開關(guān)柜智能(zh nn)保護(hù)單元本變電

48、站中35KV開關(guān)柜采用的是ABB公司的SF6開關(guān)柜ZX2，它的保護(hù)和控制單元柜為柜上(gu shang)安裝的REF542plus.它由主機(jī)和作為控制單元的人機(jī)接口HMI兩部分組成，HMI可于一個運(yùn)行WINDOWS NT的PC機(jī)相連接。REF542plus具有保護(hù)，測量，控制，監(jiān)測的功能。REF542plus中的數(shù)字處理器DSP執(zhí)行測量和保護(hù)的功能，電流傳感器適用于距離保護(hù)和差動保護(hù)。3.2 10KV開關(guān)柜智能保護(hù)單元本變電站10KV開關(guān)柜選用的是LG公司的LV1真空開關(guān)，配置的是SIEMENS系列產(chǎn)品NSP7系列保護(hù)及測控裝置。3.2.1 變壓器后備保護(hù)(1)：三段式復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)配有三段

49、共九時限（每段三時限 ）的復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)，每段都有獨(dú)立的電流定值，時間定值和方向定值。通過定植的整定，每段過流保護(hù)可以選擇是否經(jīng)過復(fù)壓元件閉鎖，是否經(jīng)過方向元件閉鎖以及方向元件的設(shè)定。 復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)的復(fù)壓閉鎖元件，有本側(cè)復(fù)壓閉鎖和外部接入的復(fù)壓開入閉鎖或門構(gòu)成。外部接入的復(fù)壓開入閉鎖方式配合復(fù)壓出口功能，可實(shí)現(xiàn)各側(cè)復(fù)合電壓的并聯(lián)方式。在PT斷線期間，可以選擇復(fù)壓閉鎖或不閉鎖。(2): 三段式零壓閉鎖零序過流保護(hù) 配有三段共九時限（每段三時限 ）的 零壓閉鎖零序過流保護(hù)，作為變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式下的接地保護(hù)。每段可獨(dú)立投退，并且保護(hù)可以選擇是否經(jīng)過零壓元件閉鎖，是否經(jīng)過方向元件閉鎖以及

50、方向元件的設(shè)定。零壓閉鎖元件的零序電壓，采用三相電壓計(jì)算自產(chǎn)零序電壓3Uz零序電流可選擇取自變壓器中性點(diǎn)零序電流或三相電流計(jì)算自產(chǎn)零序電流 。(3): 二段式間隙零序過流保護(hù)配有二段兩時限間隙零序電流保護(hù)。作為變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行(ynxng)方式下的接地保護(hù)，每段都可以獨(dú)立投退。(4): 過復(fù)合(fh)保護(hù)包括過復(fù)合警告，啟動風(fēng)冷，閉鎖(b su)有載調(diào)壓，各一段一時限。每個時限都可獨(dú)立投退，采用最大相電流判別。 啟動風(fēng)冷，過負(fù)荷告警觸點(diǎn)為常開觸點(diǎn)。閉鎖有載調(diào)壓可選擇常開或常閉觸點(diǎn)。(5) 復(fù)合電壓出口功能：為實(shí)現(xiàn)各側(cè)復(fù)合電壓并聯(lián)的方式，本裝置配有復(fù)合電壓出口功能，有獨(dú)立的低電壓和負(fù)序電壓定

51、值，當(dāng)復(fù)合電壓滿足條件，接通復(fù)壓出口觸點(diǎn)，并異常告警。(6) : PT斷線告警：三相電壓均小于16V，某相電流大于0。2A，判為三相失壓。三相電壓和大于8V， 最大線電壓小于16V，判為二相PT斷線。三相電壓和大于8V， 最大線電壓和最小線電壓差大于16V，判為單相PT斷線。恢復(fù)正常以后，告警自動消失。 3.2.2 電容器保護(hù) (1) 三相式相間電流保護(hù)裝置設(shè)三段相間電流保護(hù)，每段均可獨(dú)立投退。三段相間電流保護(hù)可以反映的故障類型有：電容器組引接母線，電流互感器，放電線圈電壓互感器，串聯(lián)電抗器等回路發(fā)生相間短路。或者電容器本身元件全部擊穿形成相間短路。(2) 過電壓保護(hù)(boh) 為避免(bmi

52、n)使用相電壓在單相接地時引起過電壓保護(hù)誤動，過電壓保護(hù)采用相電壓。過電壓保護(hù)取母線電壓是為了防止母線電壓過高時損壞電容器，且切除電容器可降低母線電壓。為防止電容器未投時誤發(fā)信號或保護(hù)動作后裝置不復(fù)歸，過電壓保護(hù)中加有斷路器位置判斷(3) 欠電壓(diny)保護(hù) 如果母線失去電源而造成失壓，當(dāng)母線電壓恢復(fù)時，可能因電容器組未放完電而使電容器承受過電壓，為此設(shè)置低電壓保護(hù)，發(fā)現(xiàn)母線電壓低于定值后帶延時，切除電容器組。在電容器組中過電壓和欠電壓保護(hù)(boh)均可通過延時來判別穩(wěn)態(tài)過電壓和欠電壓。(4) 不平衡(pnghng)電流保護(hù) 反映了電容器組內(nèi)部的故障。做為雙星性接線電容器組的內(nèi)部故障保護(hù)。

53、當(dāng)同相的兩電容器組C1和C2中發(fā)生多臺電容器故障時，即C1的電抗不等于C2的電抗，此時(c sh)流過C1和C2的電流不相等，因此流過不平衡電流Iund，而當(dāng)IunbIset時保護(hù)系統(tǒng)動作。(5) 不平衡電壓保護(hù) 當(dāng)雙星型接線采用不平衡電壓保護(hù)時，可用電壓互感器的一次繞組串在中性線中，當(dāng)某電容器組發(fā)生多臺電容器故障時，故障電容器組所在星型的中性點(diǎn)電位發(fā)生偏移，從而產(chǎn)生不平衡電壓，當(dāng)UunbUset時，保護(hù)動作。(6)兩段式零序過流保護(hù)(boh)配有兩段式零序過流保護(hù)，可選擇(xunz)投退。當(dāng)IunbIset時，保護(hù)動作。(7)橋差電壓(diny)保護(hù) 三相橋差電壓保護(hù)為反映橋式接線電容器組中

54、電容器內(nèi)部短路而設(shè)置。如圖所式： TV的一次繞組可以兼做電容器組的放電回路，二次繞組接成壓差式即反極性相串聯(lián)。正常運(yùn)行時C1=C2，壓差為0。當(dāng)電容器組C1或C2中有多臺電容器組被損壞時，由于C1和C2容抗不等，因此兩只TV的一次繞組分壓不等，壓差接線的二次繞組中將出現(xiàn)差電壓，當(dāng)壓差超過(chogu)定值時，保護(hù)動作。(8)橋差電流(dinli)保護(hù) 三相橋差電流保護(hù)為反應(yīng)橋式接線電容器內(nèi)部短路而設(shè)置。電容器組為單星型接線，而每相接成四個平衡臂的橋路時，可以采用橋差接地(jid)保護(hù)方式。當(dāng)正常運(yùn)行時四個橋臂容抗平衡，Xc1=Xc2, Xc3=Xc4因此M和N之間無電流通過。當(dāng)有一個電容器組存

55、在多個電容器損壞時，橋臂之間因此不平衡，再橋差接線MN之間流過不平衡差電流。當(dāng)差流超過定值時，保護(hù)系統(tǒng)動作。(9)PT斷線(dun xin)告警保護(hù) 三相(sn xin)線電壓均小于16V，某相電流大于0.2A，判斷(pndun)為三相失壓。 三相電壓和大于8V，最大線電壓小于16V，判斷為二相PT斷線。 三相電壓和大于8V，最大線電壓和最小線電壓差大于16V，判斷為單相PT斷線。 恢復(fù)正常后，告警自動消失。3.2.3 配電變壓器保護(hù) (1) 三段式相間電流保護(hù)設(shè)有三段相間電流保護(hù)，每段均可獨(dú)立投退，電流和時間定值也分別整定，且均可帶復(fù)合(fh)電壓閉鎖，可分別投退。(2) 兩段式零序過流保護(hù)

56、(boh)各段均可獨(dú)立(dl)投退，主要考慮在小電阻接地系統(tǒng)中發(fā)生的單相接地故障。(3) 過負(fù)荷保護(hù)和上面的電容器過負(fù)荷保護(hù)相同。 (4)：充電保護(hù)設(shè)有一段充電相過流保護(hù)和一段充電零序過電流保護(hù)，可選擇投退。(5) 小電流單相接地保護(hù)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)：零序電壓啟動，零序電流的方向和大小判別接地線路。經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)：零序電壓啟動，零序電流的五次偕波方向和大小判別接地系統(tǒng)。(6) PT斷線告警三相電壓均小于16V，某相電流大于0.2A，判斷為三相失壓。三相電壓和大于8V，最大線電壓小于16V，判斷為二相PT斷線。三相電壓和大于8V，最大線電壓和最小線電壓的壓差大于16V，判斷為單相PT斷線恢復(fù)

57、正常后，告警自動消失3.2.4 饋線保護(hù)(1)三段電流保護(hù)方向元件采用90度接線，按相啟動。方向元件具有記憶功能用來消除近處三相短路時方向元件的死區(qū)。低電壓元件檢測三個線電壓的值，過流1，2，3段來判斷邏輯是否一致。(2)三相二次重合閘啟動方式：保護(hù)啟動重合閘以及開關(guān)位置不對應(yīng)啟動重合閘。抽取電壓：線電壓和相電壓。檢同期和檢無壓 ：閉鎖條件：控制回路斷線確認(rèn)后/彈簧未儲能信號/外部閉鎖重合閘信號/低周減載元件動作/手合后加速動作/過負(fù)荷跳閘動作(3)充電保護(hù)設(shè)有充電相電流和充電零序電流保護(hù)，充電相過流可帶低壓閉鎖以及方向閉鎖。(4)小電流單相接地保護(hù) 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)：零序電壓啟動，零序電流的

58、方向和大小判別接地回路。經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)： 零序電壓啟動，零序電流的五次偕波的方向和大小判別(pnbi)接地線路。3.2.5 備自投保護(hù)(boh)裝置引入兩段母線電壓，用于進(jìn)行有壓，無壓判別以及啟動備用電源自投裝置，每個進(jìn)線開關(guān)各引入任一相電流，是為了防止PT全相斷線后造成備自投裝置誤投，也是為了更好的確認(rèn)進(jìn)線開關(guān)已斷開，如果需要自投后聯(lián)切負(fù)荷(fh)，則利用進(jìn)線該相電流判別是否超過過負(fù)荷定值，以實(shí)現(xiàn)聯(lián)切功能。裝置引入單相電壓，是為了在進(jìn)線互投時判別備用進(jìn)線電壓是否合格；裝置引入開關(guān)和母聯(lián)位置，作為系統(tǒng)運(yùn)行方式判別以及自投準(zhǔn)備和選擇自投方式，裝置還引入閉鎖備自投開入量以及各開關(guān)的合后位置和允

59、許備自投開入量，以便手跳時閉鎖，以及變壓器后備保護(hù)動作時閉鎖自投裝置。裝置具有多種備投方案，并有PT斷線告警功能。3.2.6 測控及自檢功能的配置A：自診斷及故障記錄功能當(dāng)CPU自檢到硬件故障（定值RAM故障，內(nèi)部RAM故障，外部RAM故障，ROM校驗(yàn)出錯，EPROM定值出錯，采樣異常等）時，故障告警燈亮，告警繼電器觸點(diǎn)閉合，并閉鎖保護(hù)，同時信息遠(yuǎn)傳。(1) 遙控記錄（遠(yuǎn)方，當(dāng)?shù)兀ㄖ敌薷挠涗浀?2) 故障記錄(3) 可存儲四套定值。(4) 可記錄256個SOE報文紀(jì)錄。B ： 測控功能(1) 遙測功能：對于相電壓輸入的接線方式，裝置可以完成一條線路的測量，總共有15條線路。(2) 遙信功能

60、：共有15路開入量，可采集2路脈沖電度。(3) 遙控功能：正常斷路器遙控開合。C： 通訊功能(1) 一個標(biāo)準(zhǔn)的RS485接口。(2) 一個可選的CANBUS接口，通信速率可選。(3) 一個可選的以太網(wǎng)接口。(4) 一個RS232調(diào)試串行接口。(5) 系統(tǒng)可以方便的拓展(tu zhn)為雙RS485網(wǎng)絡(luò)D：特點(diǎn)(tdin)(1) 采用了先進(jìn)的工業(yè)級芯片，各裝置內(nèi)部含保護(hù)CPU和管理CPU，保護(hù)CPU為32位DSP芯片，存儲定值安全可靠；管理CPU為RCM3200，硬件系統(tǒng)具有(jyu)高的抗干擾能力和工作可靠性。(2) 采用16位A/D采集芯片，提高了數(shù)據(jù)采集的分辨率和測量精度。(3) 主要芯片