電力技術(shù)變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用及發(fā)展教學(xué)課件

2022/12/111IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況介紹

在變電站自動化技術(shù)近20年的發(fā)展過程中，隨著智能電子設(shè)備的普及，形成許多單項自動化系統(tǒng)，這些系統(tǒng)間相對獨立，沒有直接的電氣聯(lián)系，通常由電力企業(yè)不同部門來管理、維護(hù)。由于種類繁多，提供的接口和功能各不相同，設(shè)備間不能夠共享信息，形成“自動化孤島”問題，不僅增加成本，也影響系統(tǒng)的可靠性，增加用戶的維護(hù)工作量。目前各種各樣的集成方案都不能提供高層次的信息共享。在這樣的背景下，國際電工委員會提出了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。這是一個基于網(wǎng)絡(luò)的通信體系標(biāo)準(zhǔn)，包括面向?qū)ο?、通信網(wǎng)絡(luò)、接口和映射、系統(tǒng)和管理項目等多方面的內(nèi)容。

2022/12/111IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況介紹2022/12/112IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況介紹

IEC61850是一個關(guān)于變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通信的國際標(biāo)準(zhǔn)，其目的是使變電站內(nèi)不同廠家的只能電子設(shè)備（IED）之間通過一種標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）實現(xiàn)互操作和信息共享。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)頒布后，中國電力標(biāo)委會積極跟蹤，明確了等同采用的原則，并成立了相關(guān)工作組，開展了一系列的工作，取得很大成效。

2022/12/112IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況介紹2022/12/113

經(jīng)過國家電網(wǎng)調(diào)度通信中心組織國內(nèi)外變電站自動化生產(chǎn)廠家進(jìn)行了6次IEC61850互操作試驗，使得國內(nèi)大多數(shù)變電站自動化生產(chǎn)廠家的技術(shù)水平已與國外主要廠家處于同一水平，已具備實際應(yīng)用要求。國內(nèi)大多數(shù)變電站自動化生產(chǎn)廠家已具有實際工程應(yīng)用案例，有能力提供整套系統(tǒng)。電網(wǎng)建設(shè)對新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)的需求，為IEC61850的應(yīng)用帶來很好的前景。認(rèn)真總結(jié)，不斷完善，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)即將進(jìn)入快速應(yīng)用階段。2022/12/113經(jīng)過國家電網(wǎng)調(diào)度通信2022/12/114IEC61850具有如下五個特點。

1、分層

IEC61850將變電站通信體系分為3層：變電站層（第2層）、間隔層（第1層）、過程層（第0層）。在變電站層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)采用抽象通信服務(wù)接口映射到制造報文規(guī)范（MMS）、傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（TCP/IP）以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)。在間隔層和過程層之間的網(wǎng)絡(luò)采用單點向多點的單向傳輸以太網(wǎng)。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中沒有繼電保護(hù)管理機(jī)，變電站內(nèi)的智能電子設(shè)備（IED，測控單元和繼電保護(hù)）均采用統(tǒng)一的協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換。除此之外，每個物理裝置又由服務(wù)器和應(yīng)用組成。由IEC61850來看，服務(wù)器包含邏輯裝置，邏輯裝置包含邏輯節(jié)點，邏輯節(jié)點包含數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)屬性。這種分層，需要有相應(yīng)的抽象服務(wù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，這就是IEC61850的另一個特點：抽象通信服務(wù)接口（ACSI）。

2022/12/114IEC61850具有如下五個特點。12022/12/115IEC61850具有如下五個特點。2、IEC61850采用與網(wǎng)絡(luò)獨立的抽象通信服務(wù)接口（ACSI）

由于電力系統(tǒng)生產(chǎn)的復(fù)雜性，信息傳輸?shù)捻憫?yīng)時間的要求不同，在變電站自動化系統(tǒng)實現(xiàn)的過程中可能采用不同類型的網(wǎng)絡(luò)。IEC61850總結(jié)了電力生產(chǎn)過程特點和要求，歸納出電力系統(tǒng)所必需的信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)服務(wù)，設(shè)計出抽象通信服務(wù)接口，它獨立于具體的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議（例如目前采用的MMS），和采用的網(wǎng)絡(luò)（例如現(xiàn)在采用的IP）無關(guān)。如果采用的網(wǎng)絡(luò)類型有變化，這時只要改變相應(yīng)的特定通信服務(wù)映射（SCSM）就可以了，而無需改變上層的任何內(nèi)容，IEC61850采用抽象通信服務(wù)接口很容易適應(yīng)這種變化，大大提高了網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力。

2022/12/115IEC61850具有如下五個特點。2、2022/12/116IEC61850具有如下五個特點。3、面向?qū)ο?、面向?yīng)用開放的自我描述

由于技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站內(nèi)的應(yīng)用功能不斷涌現(xiàn)，需要傳輸新的信息，已經(jīng)定義好的協(xié)議可能無法傳輸這些新的信息，因而使新功能的應(yīng)用受到限制。采用面向?qū)ο笞晕颐枋龇椒ň涂梢赃m應(yīng)這種形勢發(fā)展的要求，不受預(yù)先約定的限制，什么樣的信息都可以傳輸。采用面向?qū)ο笞晕颐枋龅姆椒ê?，傳輸?shù)綄Ψ降臄?shù)據(jù)都帶說明，馬上可建立數(shù)據(jù)庫，使得現(xiàn)場驗收的驗證工作大為簡化。自我描述能顯著降低數(shù)據(jù)管理費用，簡化數(shù)據(jù)維護(hù)，減少由于配置錯誤而引起的系統(tǒng)停機(jī)時間。

2022/12/116IEC61850具有如下五個特點。3、2022/12/117IEC61850具有如下五個特點。4、電力系統(tǒng)的配置管理

由于IEC61850提供了直接訪問現(xiàn)場設(shè)備，對各個制造廠的設(shè)備用同一種方法進(jìn)行訪問。這種方法可以用于重構(gòu)配置，很容易獲得新加入設(shè)備的名稱并用于管理設(shè)備屬性。因此IEC60870-6（TASE.2）和IEC60870-5系列一樣是屬于面向點的，而IEC61850是面向設(shè)備的。

2022/12/117IEC61850具有如下五個特點。4、2022/12/118IEC61850具有如下五個特點。5、數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一建模

IEC61850和以前使用的協(xié)議不同之處在于對象模型，它建模了大多數(shù)公共實際設(shè)備和設(shè)備組件。這些模型定義了公共數(shù)據(jù)格式、標(biāo)識符、行為和控制，例如變電站和饋線設(shè)備（諸如斷路器、電壓調(diào)節(jié)器和繼電保護(hù)等）。

2022/12/118IEC61850具有如下五個特點。5、2022/12/119采用無縫通信系統(tǒng)協(xié)議（IEC61850）除了可以避免勞民傷財?shù)膮f(xié)議轉(zhuǎn)換之外，還有更深層次的意義。2022/12/119采用無縫通信系統(tǒng)協(xié)議（IE2022/12/1110

由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，提供了通過網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)的可能性。隨著電力市場的興起和電力系統(tǒng)的擴(kuò)大，信息量越來越大，要求在各種自動化系統(tǒng)內(nèi)快速、準(zhǔn)確地集成、合并和傳播從發(fā)電廠到用戶接口的實時信息。公司花費大量資金用于實時信息交換，數(shù)據(jù)集成和維護(hù)，而且費用還在劇增。無縫通信系統(tǒng)協(xié)議（IEC61850）就能夠解決這一問題。

2022/12/1110由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅2022/12/1111IEC61850在終端設(shè)備中采用了先進(jìn)的IT技術(shù)（例如以太網(wǎng)、TCP/IP、MMS），低廉的寬帶設(shè)備、高效的處理器能力、定義和傳輸過程數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)（metadata），將應(yīng)用重復(fù)使用的標(biāo)準(zhǔn)名和類型信息，用以在線驗證整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫的集成和配置。

TCP/IP傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間協(xié)議）是一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它規(guī)范了網(wǎng)絡(luò)上的所有通信設(shè)備，尤其是一個主機(jī)與另一個主機(jī)之間的數(shù)據(jù)往來格式以及傳送方式。

2022/12/1111IEC61850在終端設(shè)2022/12/1112

采用無縫通信系統(tǒng)協(xié)議（IEC61850）能大幅度改善信息技術(shù)和自動化技術(shù)的設(shè)備數(shù)據(jù)集成，減少工程量、現(xiàn)場驗收、運行、監(jiān)視、診斷和維護(hù)等費用，節(jié)約大量時間，增加了自動化系統(tǒng)使用期間的靈活性。2022/12/1112采用無縫通信系統(tǒng)協(xié)2022/12/1113

將來會有越來越多的智能設(shè)備集成到電力系統(tǒng)的應(yīng)用（SCADA、實時系統(tǒng)、機(jī)器診斷等）中去，為了避免出現(xiàn)糟糕局面，有力的高效的實現(xiàn)無縫數(shù)據(jù)集成和共享信息是解決此問題的主要手段。

2022/12/1113將來會有越來越多的2022/12/1114

IEC61850在國外已經(jīng)研究的非常成熟，SIEMENS、ABB等公司已推出了符合IEC61850的變電站自動化系統(tǒng)的產(chǎn)品。所以，基于上述IEC61850的特點和意義，對于國內(nèi)電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域來說，使用符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品將是變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。2022/12/1114IEC61850在2022/12/1115一、變電站綜合自動化的基本概念

變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠(yuǎn)動裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計，能對變電站全部設(shè)備的運行工況進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡化了變電站二次接線。是提高變電站安全穩(wěn)定運行水平、降低運行維護(hù)成本、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項重要技術(shù)措施。2022/12/1115一、變電站綜合自動化的基本概念2022/12/1116發(fā)展變電站綜合自動化的必要性

變電站作為電網(wǎng)的一個節(jié)點，擔(dān)負(fù)著電能傳輸、分配的監(jiān)測、控制的任務(wù)。電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度、指揮和協(xié)調(diào)，是對電網(wǎng)中各節(jié)點(發(fā)電廠、變電站)具體實施監(jiān)視、控制和調(diào)整。變電站自動化是電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的一個重要組成部分。2022/12/1116發(fā)展變電站綜合自動化的必要性(5)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。(2)采集變電站實時信息，對運行進(jìn)行監(jiān)視、計量、調(diào)整和控制。(1)檢測電網(wǎng)故障，盡快隔離故障部分。(3)采集一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。（4）具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；無縫通信系統(tǒng)協(xié)議（IEC61850）就能夠解決這一問題。由IEC61850來看，服務(wù)器包含邏輯裝置，邏輯裝置包含邏輯節(jié)點，邏輯節(jié)點包含數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)屬性。IEC61850具有如下五個特點。第一種是傳統(tǒng)的變電站；二是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)及通信技術(shù)的普遍應(yīng)用，對電網(wǎng)可靠供電提出了更高的要求。在南京供電公司六合變運行中的220kV數(shù)字式光電電流互感器（4）實施操作同期及其他控制功能；二、變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程采用面向?qū)ο笞晕颐枋龅姆椒ê?，傳輸?shù)綄Ψ降臄?shù)據(jù)都帶說明，馬上可建立數(shù)據(jù)庫，使得現(xiàn)場驗收的驗證工作大為簡化。采用面向?qū)ο笞晕颐枋龇椒ň涂梢赃m應(yīng)這種形勢發(fā)展的要求，不受預(yù)先約定的限制，什么樣的信息都可以傳輸。（7）具有變電站故障自動分析和操作培訓(xùn)功能。傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)的缺點：由IEC61850來看，服務(wù)器包含邏輯裝置，邏輯裝置包含邏輯節(jié)點，邏輯節(jié)點包含數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)屬性。4、電力系統(tǒng)的配置管理

由于IEC61850提供了直接訪問現(xiàn)場設(shè)備，對各個制造廠的設(shè)備用同一種方法進(jìn)行訪問。（3）操作控制執(zhí)行與驅(qū)動。2022/12/1117電網(wǎng)運行對變電站自動化系統(tǒng)的要求：

(1)檢測電網(wǎng)故障，盡快隔離故障部分。

(2)采集變電站實時信息，對運行進(jìn)行監(jiān)視、計量、調(diào)整和控制。

(3)采集一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。

(4)實現(xiàn)當(dāng)?shù)睾髠淇刂坪途o急控制。

(5)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。(5)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。2022/12/1117電網(wǎng)運行對變電站2022/12/1118傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)的缺點：

(1)傳統(tǒng)二次設(shè)備、繼電保護(hù)、自動和遠(yuǎn)動裝置等大多采取電磁型或小規(guī)模集成電路，缺乏自檢和自診斷能力，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低。(2)二次設(shè)備主要依賴大量電纜，通過觸點、模擬信號來交換信息，信息量小、靈活性差、可靠性低。(3)傳統(tǒng)變電站占地面積大、使用電纜多，電壓互感器、電流互感器負(fù)擔(dān)重，二次設(shè)備冗余配置多。2022/12/1118傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)的缺點：2022/12/1119傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)的缺點：

(4)遠(yuǎn)動功能不夠完善，提供給調(diào)度控制中心的信息量少、精度差，且變電站內(nèi)自動控制和調(diào)節(jié)手段不全，缺乏協(xié)調(diào)和配合力量，難以滿足電網(wǎng)實時監(jiān)測和控制的要求。(5)電磁型或小規(guī)模集成電路調(diào)試和維護(hù)工作量大，自動化程度低，不能遠(yuǎn)方修改保護(hù)定值和檢查其工作狀態(tài)。2022/12/1119傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)的缺點：2022/12/1120傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)的缺點：

(6)傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)中，各設(shè)備按設(shè)備功能配置，彼此之間相關(guān)性甚少，相互之間協(xié)調(diào)困難，需要值班人員比較多的干預(yù)，難于適應(yīng)現(xiàn)代化電網(wǎng)的控制要求。(7)傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)需要對設(shè)備進(jìn)行定期的試驗和維修，既便如此，仍然存在設(shè)備故障不能及時發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，甚至這種定期檢修也可能引起新的問題，發(fā)生和出現(xiàn)由試驗人員過失引起的故障。2022/12/1120傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)的缺點：2022/12/1121發(fā)展變電站綜合自動化的必要性

一是隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，要求各級電網(wǎng)調(diào)度值班人員掌握、管理、控制的信息也大量增長，電網(wǎng)故障處理和恢復(fù)要求更為迅速和準(zhǔn)確。二是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)及通信技術(shù)的普遍應(yīng)用，對電網(wǎng)可靠供電提出了更高的要求。三是電力企業(yè)參與市場競爭，降低運行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益；發(fā)電廠、變電站減少占地面積。2022/12/1121發(fā)展變電站綜合自動化的必要性2022/12/1122

要解決上述問題，顯然僅依靠各級電網(wǎng)調(diào)度運行值班人員是難以解決的?，F(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和電力電技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，為上述問題提供了解決的方案。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用造就了變電站綜合自動化系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展。2022/12/1122要解決上述問題，顯然僅依2022/12/1123二、變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程

現(xiàn)有變電站的三種形式：第一種是傳統(tǒng)的變電站；第二種是部分實現(xiàn)微機(jī)管理、具有一定自動化水平的變電站；第三種是全面微機(jī)化的綜合自動化變電站。

2022/12/1123二、變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程2022/12/1124變電站自動化的發(fā)展可以分為以下三個階段：

1．由分立元件構(gòu)成的自動裝置階段

20世紀(jì)70年代以前，廣泛采用的各種功能的自動裝置，（自動重合閘裝置、低頻自動減負(fù)荷裝置、備用電源自動投入、直流電源和各種繼電保護(hù)裝置等），主要采用模擬電路，或晶體管繼電器等由分立元件組成。這些自動裝置，相互之間獨立運行，互不相干，而且缺乏智能，沒有故障自診斷能力，在運行中若自身出現(xiàn)故障，不能提供告警信息，有的甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)安全。同時，分立元件的裝置可靠性不高，維護(hù)工作量大，裝置本身體積大，不經(jīng)濟(jì)。2022/12/1124變電站自動化的發(fā)展可以分為以下三個階2022/12/11252．以微處理器為核心的智能化自動裝置階段

采用大規(guī)模集成電路或微處理機(jī)代替了原來的晶體管繼電器等分立元件組成的自動裝置。（1）利用微處理器的智能和計算能力，可以發(fā)展和應(yīng)用新的算法，提高了測量的準(zhǔn)確度和可靠性；（2）能夠擴(kuò)充新的功能，尤其是裝置本身的故障自診斷功能，對提高自動裝置自身的可靠性和縮短維修時間是很有意義的；（3）微機(jī)型自動裝置基本上還是維持著原有的功能和邏輯關(guān)系，在工作方式上多數(shù)仍然是各自獨立運行，不能互相通信，不能共享資源。2022/12/11252．以微處理器為核心的智能化自動裝2022/12/1126

3變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展階段國際上對于變電站綜合自動化的研究，早在20世紀(jì)70年代末，日本就研制出了世界上第一套綜合數(shù)字式保護(hù)和控制系統(tǒng)SDCS－1。在20世紀(jì)80年代初，美國一家電力公司研制了IMPac模塊化保護(hù)和控制系統(tǒng)。美國西屋公司和EPRI聯(lián)合研制出了SPCS變電站保護(hù)和控制綜合自動化系統(tǒng)。到1984年，瑞士的BBC公司首次推出了他們的變電站綜合自動化系統(tǒng)。1985年，德國的西門子公司又推出了第一套變電站綜合自動化系統(tǒng)LSA678。變電站綜合自動化目前在美國、德國、法國、意大利等國家已得到了較普遍的應(yīng)用。2022/12/11263變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展階段變電站自動化技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動化技術(shù)實現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度自動化的可能性，降低了變電站建設(shè)的總造價。在中低壓變電站則將保護(hù)、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關(guān)柜上，實現(xiàn)了變電站機(jī)電一體化設(shè)計。在線檢測的內(nèi)容主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機(jī)械特性以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。采用無縫通信系統(tǒng)協(xié)議（IEC61850）除了可以避免勞民傷財?shù)膮f(xié)議轉(zhuǎn)換之外，還有更深層次的意義。全光纖電子式電流互感器工作原理要解決上述問題，顯然僅依靠各級電網(wǎng)調(diào)度運行值班人員是難以解決的。（3）接收調(diào)度中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行；1、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的特點IEC61850具有如下五個特點。按電壓波形控制合閘角，按最佳滅弧時間控制跳閘，以減少操作過電壓就地實現(xiàn)重合閘；在中低壓變電站則將保護(hù)、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關(guān)柜上，實現(xiàn)了變電站機(jī)電一體化設(shè)計。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡化了變電站二次接線。（7）具有變電站故障自動分析和操作培訓(xùn)功能。（4）實施操作同期及其他控制功能；可接收傳統(tǒng)互感器的模擬量輸入，本機(jī)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換并通過光纖以太網(wǎng)輸出，完成光電互感器和傳統(tǒng)互感器的混合使用；數(shù)字信號通過光纖傳輸，增強(qiáng)了抗EMI性能，數(shù)據(jù)可靠性大大提高；與傳統(tǒng)的功能一樣，主要是電流、電壓、相位以及諧波分量的檢測，其他電氣量如有功、無功、電能量可通過間隔層的設(shè)備運算得出。玻璃塊和光纖混接，膠粘方式，存在一定的可靠性問題。（1）匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息；（1）匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息；2022/12/1127

我國是從20世紀(jì)60年代開始研制變電站自動化技術(shù)。在80年代中期，由清華大學(xué)研制的35kV變電站微機(jī)保護(hù)、監(jiān)測自動化系統(tǒng)投入運行。與此同時南京自動化研究院也開發(fā)出變電站綜合自動化系統(tǒng)。此外，國內(nèi)許多高等院校及科研單位也在這方面做了大量的工作，推出一些不同類型、功能各異的自動化系統(tǒng)。為國內(nèi)的變電站自動化技術(shù)的發(fā)展起到了卓有成效的推動作用。變電站自動化技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平，在我國城2022/12/1128

進(jìn)入90年代，變電站綜合自動化已成為熱門話題，具有代表性的公司和產(chǎn)品有：北京四方公司的CSC2000系列綜合自動化系統(tǒng)，南京南瑞集團(tuán)公司的BSJ2200計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，南京南瑞繼電保護(hù)電氣有限公司的RCS一9000系列綜合自動化系統(tǒng)，上?；莅睵owercomm2000變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)，國電南自PS6000系列綜合自動化系統(tǒng)，許繼電氣公司的CBZ一8000系列綜合自動化系統(tǒng)等。2022/12/1128進(jìn)入90年代，變電站綜合2022/12/1129

變電站自動化技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動化技術(shù)實現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度自動化的可能性，降低了變電站建設(shè)的總造價。然而，技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的，一種新的全數(shù)字化的變電站自動化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。2022/12/1129變電站自動化技術(shù)經(jīng)過十多2022/12/1130三、變電站自動化系統(tǒng)的新發(fā)展

在變電站自動化領(lǐng)域中，隨著智能化電氣的發(fā)展，特別是智能化開關(guān)、光電式互感器等機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn)，變電站一次運行設(shè)備在線狀態(tài)檢測、變電站運行仿真等技術(shù)日趨成熟，以及計算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用，變電站自動化技術(shù)即將進(jìn)入數(shù)字化新階段——數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)。本節(jié)簡單介紹數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的特征、結(jié)構(gòu)及功能劃分。2022/12/1130三、變電站自動化系統(tǒng)的新發(fā)展2022/12/1131數(shù)字化變電站的基本特征

數(shù)字化變電站是指變電站信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部數(shù)字化，其基本特征為設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化、運行管理自動化。2022/12/1131數(shù)字化變電站的基本特征2022/12/1132

1、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的特點1.1智能化的一次設(shè)備一次設(shè)備被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路采用微處理器和光電技術(shù)，簡化了常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。換言之，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。2022/12/11321、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的特點12022/12/11331.2網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠(yuǎn)動裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。2022/12/11331.2網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備2022/12/11341.3自動化的運行管理系統(tǒng)變電站運行管理自動化系統(tǒng)應(yīng)包括電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計無紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動化；變電站運行發(fā)生故障時能即時提供故障分析報告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統(tǒng)能自動發(fā)出變電站設(shè)備檢修報告，即常規(guī)的變電站設(shè)備“定期檢修”改變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”。2022/12/11341.3自動化的運行管理系統(tǒng)2022/12/11352、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在高壓和超高壓變電站中，保護(hù)裝置、測控裝置、故障錄波及其他自動裝置的I/O單元（如A/D變換、光隔離器件、控制操作回路等）將割列出來作為智能化一次設(shè)備的一部分。換言之，用智能化一次設(shè)備的數(shù)字化傳感器、數(shù)字化控制回路代替了常規(guī)繼電保護(hù)裝置、測控等裝置的I/O部分；在中低壓變電站則將保護(hù)、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關(guān)柜上，實現(xiàn)了變電站機(jī)電一體化設(shè)計。2022/12/11352、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2022/12/1136

數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類，即智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備；數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為三個層次，根據(jù)IEC6185A通信協(xié)議草案定義，這三個層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。2022/12/1136數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的第一種是傳統(tǒng)的變電站；在線檢測的內(nèi)容主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機(jī)械特性以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。1．由分立元件構(gòu)成的自動裝置階段

20世紀(jì)70年代以前，廣泛采用的各種功能的自動裝置，（自動重合閘裝置、低頻自動減負(fù)荷裝置、備用電源自動投入、直流電源和各種繼電保護(hù)裝置等），主要采用模擬電路，或晶體管繼電器等由分立元件組成。(1)傳統(tǒng)二次設(shè)備、繼電保護(hù)、自動和遠(yuǎn)動裝置等大多采取電磁型或小規(guī)模集成電路，缺乏自檢和自診斷能力，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低。（7）具有變電站故障自動分析和操作培訓(xùn)功能。自檢功能完備，若出現(xiàn)通訊故障或光電互感器故障，保護(hù)裝置將會因錯誤標(biāo)或收不到校驗碼正確的數(shù)據(jù)而可以直接判斷出互感器異常；變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠(yuǎn)動裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。公司花費大量資金用于實時信息交換，數(shù)據(jù)集成和維護(hù)，而且費用還在劇增。與常規(guī)方式相比所不同的是傳統(tǒng)的電磁式電流互感器、電壓互感器被光電電流互感器、光電電壓互感器取代；IED—智能電子裝置（智能開關(guān)）這是一個基于網(wǎng)絡(luò)的通信體系標(biāo)準(zhǔn)，包括面向?qū)ο?、通信網(wǎng)絡(luò)、接口和映射、系統(tǒng)和管理項目等多方面的內(nèi)容。固體絕緣保證了互感器絕緣性能更加穩(wěn)定，無需檢壓檢漏，運行過程中免維護(hù)。3自動化的運行管理系統(tǒng)發(fā)電廠、變電站減少占地面積。變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠(yuǎn)動裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。IEC61850具有如下五個特點。電磁式互感器和電子式互感器目前主要存在的問題是：由IEC61850來看，服務(wù)器包含邏輯裝置，邏輯裝置包含邏輯節(jié)點，邏輯節(jié)點包含數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)屬性。2022/12/11372.1過程層

過程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，或者說過程層是指智能化電氣設(shè)備的智能化部分。過程層的主要功能分三類：（1）電氣設(shè)備運行實時的電氣量檢測；（2）運行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)檢測；（3）操作控制執(zhí)行與驅(qū)動。第一種是傳統(tǒng)的變電站；2022/12/11372.1過程層2022/12/1138IED—智能電子裝置（智能開關(guān)）定義：在斷路器內(nèi)嵌電壓、電流變換器及其光電測量系統(tǒng)，由微機(jī)控制的二次系統(tǒng)、IED設(shè)備和相應(yīng)智能軟件實現(xiàn)集成開關(guān)系統(tǒng)智能性的開關(guān)設(shè)備。

優(yōu)點:間隔內(nèi)自動閉鎖和“五防”，保證設(shè)備和人身安全；

按電壓波形控制合閘角，按最佳滅弧時間控制跳閘，以減少操作過電壓就地實現(xiàn)重合閘；實現(xiàn)設(shè)備在線監(jiān)測和診斷，為狀態(tài)維修提供參考；實現(xiàn)就地重合閘以及其他當(dāng)?shù)乜梢詧?zhí)行的功能，而不依賴站級控制系統(tǒng)。2022/12/1138IED—智能電子裝置（智能開關(guān)）2022/12/1139

（1）電氣設(shè)備運行的實時電氣量檢測與傳統(tǒng)的功能一樣，主要是電流、電壓、相位以及諧波分量的檢測，其他電氣量如有功、無功、電能量可通過間隔層的設(shè)備運算得出。與常規(guī)方式相比所不同的是傳統(tǒng)的電磁式電流互感器、電壓互感器被光電電流互感器、光電電壓互感器取代；采集傳統(tǒng)模擬量被直接采集數(shù)字量所取代，這樣做的優(yōu)點是抗干擾性能強(qiáng)，絕緣和抗飽和特性好，開關(guān)裝置實現(xiàn)了小型化、緊湊化。2022/12/1139（1）電氣設(shè)備運行的實時電氣量檢測2022/12/1140（2）運行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)在線檢測與統(tǒng)計變電站需要進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)檢測的設(shè)備主要有變壓器、斷路器、刀閘、母線、電容器、電抗器以及直流電源系統(tǒng)。在線檢測的內(nèi)容主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機(jī)械特性以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。2022/12/1140（2）運行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)在線檢測與統(tǒng)2022/12/1141（3）操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動。操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動包括變壓器分接頭調(diào)節(jié)控制；電容器、電抗器投切控制；斷路器、刀閘合分控制；直流電源充放電控制等。

過程層的控制執(zhí)行與驅(qū)動大部分是被動的，即按上層控制指令而動作，比如接到間隔層保護(hù)裝置的跳閘指令、電壓無功控制的投切命令、對斷路器的遙控開合命令等。在執(zhí)行控制命令時具有智能性，能判別命令的真?zhèn)渭捌浜侠硇?，還能對即將進(jìn)行的動作精度進(jìn)行控制。例如能使斷路器定相合閘，選相分閘，在選定的相角下實現(xiàn)斷路器的關(guān)合和開斷，要求操作時間限制在規(guī)定的參數(shù)內(nèi)；又例如對真空開關(guān)的同步操作要求能做到開關(guān)觸頭在零電壓時關(guān)合，在零電流時分?jǐn)嗟取?022/12/1141（3）操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動。2022/12/11422.2間隔層

間隔層設(shè)備的主要功能是：（1）匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息；（2）實施對一次設(shè)備保護(hù)控制功能；（3）實施本間隔操作閉鎖功能；（4）實施操作同期及其他控制功能；（5）對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計運算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制；（6）承上啟下的通信功能，高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信。2022/12/11422.2間隔層間隔層設(shè)備的主要功能2022/12/11432.3站控層

站控層的主要任務(wù)是：（1）通過兩級高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶崟r數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實時數(shù)據(jù)庫，按時登錄歷史數(shù)據(jù)庫；（2）按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；（3）接收調(diào)度中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行；（4）具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；（5）具有站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控，人機(jī)聯(lián)系功能，如顯示、操作、打印、報警，甚至圖像，聲音等多媒體功能；（6）具有對間隔層、過程層各設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能；（7）具有變電站故障自動分析和操作培訓(xùn)功能。

2022/12/11432.3站控層站控層的主要任務(wù)是：2022/12/11442022/12/11442022/12/11452022/12/11452022/12/11463、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)選型

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的命脈，它的可靠性與信息傳輸?shù)目焖傩詻Q定了系統(tǒng)的可用性。常規(guī)變電站自動化系統(tǒng)中單套保護(hù)裝置的信息采集與保護(hù)算法的運行一般是在同一個CPU控制下進(jìn)行的，使得同步采樣、A/D轉(zhuǎn)換，運算、輸出控制命令整個流程快速，簡捷。全數(shù)字化的系統(tǒng)中信息的采樣、保護(hù)算法與控制命令的形成是由網(wǎng)絡(luò)上多個CPU協(xié)同完成的，如何控制好采樣的同步和保護(hù)命令的快速輸出是一個復(fù)雜問題，其最基本的條件是網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性，關(guān)鍵技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)通信速度的提高和合適的通信協(xié)議的制定。

目前，數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的兩級網(wǎng)絡(luò)全部采用100/1000MHz的以太網(wǎng)（ethernet）。2022/12/11463、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)選數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類，即智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備；電網(wǎng)運行對變電站自動化系統(tǒng)的要求：變電站運行發(fā)生故障時能即時提供故障分析報告，指出故障原因，提出故障處理意見；在中低壓變電站則將保護(hù)、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關(guān)柜上，實現(xiàn)了變電站機(jī)電一體化設(shè)計。由IEC61850來看，服務(wù)器包含邏輯裝置，邏輯裝置包含邏輯節(jié)點，邏輯節(jié)點包含數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)屬性。全光纖電子式電流互感器工作原理二是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)及通信技術(shù)的普遍應(yīng)用，對電網(wǎng)可靠供電提出了更高的要求。專業(yè)涉及到計算機(jī)、通信、自動化、繼電保護(hù)、變電運行等，已經(jīng)發(fā)展為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一門交叉學(xué)科。（4）實施操作同期及其他控制功能；在中低壓變電站則將保護(hù)、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關(guān)柜上，實現(xiàn)了變電站機(jī)電一體化設(shè)計。（6）具有對間隔層、過程層各設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能；在中低壓變電站則將保護(hù)、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關(guān)柜上，實現(xiàn)了變電站機(jī)電一體化設(shè)計。(3)采集一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。2）和IEC60870-5系列一樣是屬于面向點的，而IEC61850是面向設(shè)備的。按電壓波形控制合閘角，按最佳滅弧時間控制跳閘，以減少操作過電壓就地實現(xiàn)重合閘；(1)檢測電網(wǎng)故障，盡快隔離故障部分。在變電站層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)采用抽象通信服務(wù)接口映射到制造報文規(guī)范（MMS）、傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（TCP/IP）以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)。在南京供電公司六合變運行中的220kV數(shù)字式光電電流互感器全數(shù)字化的系統(tǒng)中信息的采樣、保護(hù)算法與控制命令的形成是由網(wǎng)絡(luò)上多個CPU協(xié)同完成的，如何控制好采樣的同步和保護(hù)命令的快速輸出是一個復(fù)雜問題，其最基本的條件是網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性，關(guān)鍵技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)通信速度的提高和合適的通信協(xié)議的制定。（如果采用通常的現(xiàn)場總線技術(shù)可能不能勝任數(shù)字化變電站自動化的技術(shù)要求。2022/12/1147

目前，以太網(wǎng)（ethernet）已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)自動化過程控制領(lǐng)域，固化OSI七層協(xié)議，速率達(dá)到100MHz的嵌入式以太網(wǎng)控制與接口芯片已大量出現(xiàn)，數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的兩級網(wǎng)絡(luò)全部采用100MHz以太網(wǎng)技術(shù)是可行的。

（如果采用通常的現(xiàn)場總線技術(shù)可能不能勝任數(shù)字化變電站自動化的技術(shù)要求。）數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類，即智能化的一2022/12/11484、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展中的主要問題在三個層次中，數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的研究的主要內(nèi)容集中在過程層方面，諸如智能化開關(guān)設(shè)備、光電互感器、狀態(tài)檢測等技術(shù)與設(shè)備的研究開發(fā)。

目前主要存在的問題是：（1）研究開發(fā)過程中專業(yè)協(xié)作需要加強(qiáng)，比如智能化電器的研究至少存在機(jī)、電、光三個專業(yè)協(xié)同攻關(guān)；（2）材料器件方面的缺陷及改進(jìn)；（3）試驗設(shè)備、測試方法、檢驗標(biāo)準(zhǔn)，特別是EMC（電磁干擾與兼容）控制與試驗還是薄弱環(huán)節(jié)。2022/12/11484、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展中的主2022/12/1149目前變電站綜合自動化技術(shù)在我國的應(yīng)用范圍，由電力系統(tǒng)的主干網(wǎng)、城市供電網(wǎng)、農(nóng)村供電網(wǎng)擴(kuò)展到企業(yè)供電網(wǎng)；其電壓等級，由當(dāng)初的35－110kV變電站，向上擴(kuò)展到220－500kV變電站，向下延伸到10kV乃至0.4kV配電網(wǎng)絡(luò)，幾乎覆蓋到全部供電網(wǎng)絡(luò)。變電站綜合自動化技術(shù)涉及到自動控制、遠(yuǎn)動、通信、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、繼電保護(hù)、測量、計量、在線監(jiān)測、信號及控制等二次系統(tǒng)；專業(yè)涉及到計算機(jī)、通信、自動化、繼電保護(hù)、變電運行等，已經(jīng)發(fā)展為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一門交叉學(xué)科。2022/12/1149目前變電站綜合自動化技2022/12/1150數(shù)字化變電站圖例2022/12/1150數(shù)字化變電站圖例2022/12/11512022/12/11512022/12/11522022/12/11522022/12/11532022/12/11532022/12/11542022/12/11542022/12/11552022/12/11552022/12/1156電磁式互感器和電子式互感器2022/12/1156電磁式互感器和電子式互感器1．由分立元件構(gòu)成的自動裝置階段

20世紀(jì)70年代以前，廣泛采用的各種功能的自動裝置，（自動重合閘裝置、低頻自動減負(fù)荷裝置、備用電源自動投入、直流電源和各種繼電保護(hù)裝置等），主要采用模擬電路，或晶體管繼電器等由分立元件組成。（2）按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；本節(jié)簡單介紹數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的特征、結(jié)構(gòu)及功能劃分。（2）運行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)檢測；全光纖電子式電流互感器工作原理電磁式互感器和電子式互感器二、變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程（4）具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；（3）微機(jī)型自動裝置基本上還是維持著原有的功能和邏輯關(guān)系，在工作方式上多數(shù)仍然是各自獨立運行，不能互相通信，不能共享資源。無磁飽和、頻率響應(yīng)范圍寬、精度高、暫態(tài)特性好，不受環(huán)境因素影響；（6）承上啟下的通信功能，高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信。（2）實施對一次設(shè)備保護(hù)控制功能；如果采用的網(wǎng)絡(luò)類型有變化，這時只要改變相應(yīng)的特定通信服務(wù)映射（SCSM）就可以了，而無需改變上層的任何內(nèi)容，IEC61850采用抽象通信服務(wù)接口很容易適應(yīng)這種變化，大大提高了網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力。可接收傳統(tǒng)互感器的模擬量輸入，本機(jī)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換并通過光纖以太網(wǎng)輸出，完成光電互感器和傳統(tǒng)互感器的混合使用；變電站自動化技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動化技術(shù)實現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度自動化的可能性，降低了變電站建設(shè)的總造價。IEC61850在國外已經(jīng)研究的非常成熟，SIEMENS、ABB等公司已推出了符合IEC61850的變電站自動化系統(tǒng)的產(chǎn)品。（5）對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計運算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制；變電站自動化技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動化技術(shù)實現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度自動化的可能性，降低了變電站建設(shè)的總造價。在變電站自動化領(lǐng)域中，隨著智能化電氣的發(fā)展，特別是智能化開關(guān)、光電式互感器等機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn)，變電站一次運行設(shè)備在線狀態(tài)檢測、變電站運行仿真等技術(shù)日趨成熟，以及計算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用，變電站自動化技術(shù)即將進(jìn)入數(shù)字化新階段——數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)。目前各種各樣的集成方案都不能提供高層次的信息共享。2022/12/11571．由分立元件構(gòu)成的自動裝置階段

20世紀(jì)70年代2022/12/1158電子式互感器（光電混合式）供能半導(dǎo)體激器功率大、價格貴。易受雜散磁場影響。不能測直流（羅格夫斯基線圈）2022/12/1158電子式互感器（光電混合式）供能半導(dǎo)體2022/12/1159光學(xué)式傳感器之塊狀玻璃塊狀玻璃是特殊光學(xué)材料；它對光信號的損耗大；光纖粘接影響穩(wěn)定性2022/12/1159光學(xué)式傳感器之塊狀玻璃塊狀玻璃是特殊2022/12/1160

全光纖電子式電流互感器工作原理A）不通電B）通電保護(hù):5P30，測量:0.2級符合IEC60044-8和GB/T20840.8

2022/12/1160全光纖電子式電流互感器工作原理A）2022/12/11612022/12/11612022/12/11622022/12/11622022/12/1163全光纖式互感器：全光纖結(jié)構(gòu)，高溫熔接，可靠性高、壽命長；磁光玻璃式互感器：玻璃塊和光纖混接，膠粘方式，存在一定的可靠性問題。2022/12/1163全光纖式互感器：2022/12/11642022/12/11642022/12/1165在南京供電公司六合變運行中的220kV數(shù)字式光電電流互感器－OET7222022/12/1165在南京供電公司六合變運行中的220k2022/12/1166電子式互感器優(yōu)點

互感器的高低壓部分通過光纖連接，沒有電氣聯(lián)系，絕緣距離約等于互感器整體高度；無磁飽和、頻率響應(yīng)范圍寬、精度高、暫態(tài)特性好，不受環(huán)境因素影響；數(shù)字信號通過光纖傳輸，增強(qiáng)了抗EMI性能，數(shù)據(jù)可靠性大大提高；無傳統(tǒng)二次負(fù)荷概念；高低壓部分的光電隔離，使得電流互感器二次開路、電壓互感器二次短路可能導(dǎo)致危及設(shè)備或人身安全等問題不復(fù)存在。高壓側(cè)采集器單元的工作電源同時由取能線圈和激光電源提供，兩者動態(tài)自檢，互為熱備用；以絕緣脂替代了傳統(tǒng)互感器的油或SF6，避免了傳統(tǒng)充油互感器滲漏油現(xiàn)象，也避免了SF6互感器的SF6氣體的滲漏氣現(xiàn)象；固體絕緣保證了互感器絕緣性能更加穩(wěn)定，無需檢壓檢漏，運行過程中免維護(hù)。2022/12/1166電子式互感器優(yōu)點2022/12/1167

互感器可直接提供諸如斷線等各種故障信息，二次設(shè)備接收后可閉鎖保護(hù)；自檢功能完備，若出現(xiàn)通訊故障或光電互感器故障，保護(hù)裝置將會因錯誤標(biāo)或收不到校驗碼正確的數(shù)據(jù)而可以直接判斷出互感器異常；輸出遵循IEC61850-9標(biāo)準(zhǔn)格式；可接收傳統(tǒng)互感器的模擬量輸入，本機(jī)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換并通過光纖以太網(wǎng)輸出，完成光電互感器和傳統(tǒng)互感器的混合使用；在高壓和超高壓中，光電互感器的制造成本和綜合運行成本具有明顯優(yōu)勢，高性價比體現(xiàn)得尤其顯著。2022/12/1167互感器可直接提供2022/12/1168IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況介紹

IEC61850是一個關(guān)于變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通信的國際標(biāo)準(zhǔn)，其目的是使變電站內(nèi)不同廠家的只能電子設(shè)備（IED）之間通過一種標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）實現(xiàn)互操作和信息共享。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)頒布后，中國電力標(biāo)委會積極跟蹤，明確了等同采用的原則，并成立了相關(guān)工作組，開展了一系列的工作，取得很大成效。

2022/12/1168IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況介紹2022/12/1169電網(wǎng)運行對變電站自動化系統(tǒng)的要求：

(1)檢測電網(wǎng)故障，盡快隔離故障部分。

(2)采集變電站實時信息，對運行進(jìn)行監(jiān)視、計量、調(diào)整和控制。

(3)采集一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。

(4)實現(xiàn)當(dāng)?shù)睾髠淇刂坪途o急控制。

(5)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。2022/12/1169電網(wǎng)運行對變電站自動化系統(tǒng)的要求：2022/12/1170

要解決上述問題，顯然僅依靠各級電網(wǎng)調(diào)度運行值班人員是難以解決的?，F(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和電力電技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，為上述問題提供了解決的方案。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用造就了變電站綜合自動化系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展。2022/12/1170要解決上述問題，顯然僅依2022/12/11712、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在高壓和超高壓變電站中，保護(hù)裝置、測控裝置、故障錄波及其他自動裝置的I/O單元（如A/D變換、光隔離器件、控制操作回路等）將割列出來作為智能化一次設(shè)備的一部分。換言之，用智能化一次設(shè)備的數(shù)字化傳感器、數(shù)字化控制回路代替了常規(guī)繼電保護(hù)裝置、測控等裝置的I/O部分；在中低壓變電站則將保護(hù)、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關(guān)柜上，實現(xiàn)了變電站機(jī)電一體化設(shè)計。2022/12/11712、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2022/12/11722.2間隔層

間隔層設(shè)備的主要功能是：（1）匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息；（2）實施對一次設(shè)備保護(hù)控制功能；（3）實施本間隔操作閉鎖功能；（4）實施操作同期及其他控制功能；（5）對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計運算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制；（6）承上啟下的通信功能，高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信。2022/12/11722.2間隔層間隔層設(shè)備的主要功能2022/12/11732.3站控層

站控層的主要任務(wù)是：（1）通過兩級高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶崟r數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實時數(shù)據(jù)庫，按時登錄歷史數(shù)據(jù)庫；（2）按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；（3）接收調(diào)度中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行；（4）具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；（5）具有站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控，人機(jī)聯(lián)系功能，如顯示、操作、打印、報警，甚至圖像，聲音等多媒體功能；（6）具有對間隔層、過程層各設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能；（7）具有變電站故障自動分析和操作培訓(xùn)功能。

2022/12/11732.3站控層站控層的主要任務(wù)是：2022/12/11742022/12/1174由IEC61850來看，服務(wù)器包含邏輯裝置，邏輯裝置包含邏輯節(jié)點，邏輯節(jié)點包含數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)屬性。玻璃塊和光纖混接，膠粘方式，存在一定的可靠性問題。5、數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一建模

IEC61850和以前使用的協(xié)議不同之處在于對象模型，它建模了大多數(shù)公共實際設(shè)備和設(shè)備組件。數(shù)字化變電站的基本特征（6）具有對間隔層、過程層各設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能；在變電站層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)采用抽象通信服務(wù)接口映射到制造報文規(guī)范（MMS）、傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（TCP/IP）以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)。與常規(guī)方式相比所不同的是傳統(tǒng)的電磁式電流互感器、電壓互感器被光電電流互感器、光電電壓互感器取代；第二種是部分實現(xiàn)微機(jī)管理、具有一定自動化水平的變電站；變電站自動化技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動化技術(shù)實現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度自動化的可能性，降低了變電站建設(shè)的總造價。（4）具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類，即智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備；目前，以太網(wǎng)（ethernet）已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)自動化過程控制領(lǐng)域，固化OSI七層協(xié)議，速率達(dá)到100MHz的嵌入式以太網(wǎng)控制與接口芯片已大量出現(xiàn)，數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的兩級網(wǎng)絡(luò)全部采用100MHz以太網(wǎng)技術(shù)是可行的。目前，以太網(wǎng)（ethernet）已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)自動化過程控制領(lǐng)域，固化OSI七層協(xié)議，速率達(dá)到100MHz的嵌入式以太網(wǎng)控制與接口芯片已大量出現(xiàn)，數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的兩級網(wǎng)絡(luò)全部采用100MHz以太網(wǎng)技術(shù)是可行的。（2）運行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)在線檢測與統(tǒng)計（6）具有對間隔層、過程層各設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能；國內(nèi)大多數(shù)變電站自動化生產(chǎn)廠家已具有實際工程應(yīng)用案例，有能力提供整套系統(tǒng)。變電站自動化技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動化技術(shù)實現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度自動化的可能性，降低了變電站建設(shè)的總造價。優(yōu)點:間隔內(nèi)自動閉鎖和“五防”，保證設(shè)備和人身安全；1．由分立元件構(gòu)成的自動裝置階段

20世紀(jì)70年代以前，廣泛采用的各種功能的自動裝置，（自動重合閘裝置、低頻自動減負(fù)荷裝置、備用電源自動投入、直流電源和各種繼電保護(hù)裝置等），主要采用模擬電路，或晶體管繼電器等由分立元件組成。（7）具有變電站故障自動分析和操作培訓(xùn)功能。2022/12/1175由IEC61850來看，服務(wù)器包含邏輯裝置，邏輯裝置包含邏輯2022/12/1176IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況介紹

在變電站自動化技術(shù)近20年的發(fā)展過程中，隨著智能電子設(shè)備的普及，形成許多單項自動化系統(tǒng)，這些系統(tǒng)間相對獨立，沒有直接的電氣聯(lián)系，通常由電力企業(yè)不同部門來管理、維護(hù)。由于種類繁多，提供的接口和功能各不相同，設(shè)備間不能夠共享信息，形成“自動化孤島”問題，不僅增加成本，也影響系統(tǒng)的可靠性，增加用戶的維護(hù)工作量。目前各種各樣的集成方案都不能提供高層次的信息共享。在這樣的背景下，國際電工委員會提出了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。這是一個基于網(wǎng)絡(luò)的通信體系標(biāo)準(zhǔn)，包括面向?qū)ο?、通信網(wǎng)絡(luò)、接口和映射、系統(tǒng)和管理項目等多方面的內(nèi)容。

2022/12/111IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況介紹2022/12/1177IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況介紹

IEC61850是一個關(guān)于變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通信的國際標(biāo)準(zhǔn)，其目的是使變電站內(nèi)不同廠家的只能電子設(shè)備（IED）之間通過一種標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）實現(xiàn)互操作和信息共享。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)頒布后，中國電力標(biāo)委會積極跟蹤，明確了等同采用的原則，并成立了相關(guān)工作組，開展了一系列的工作，取得很大成效。

2022/12/112IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況介紹2022/12/1178

經(jīng)過國家電網(wǎng)調(diào)度通信中心組織國內(nèi)外變電站自動化生產(chǎn)廠家進(jìn)行了6次IEC61850互操作試驗，使得國內(nèi)大多數(shù)變電站自動化生產(chǎn)廠家的技術(shù)水平已與國外主要廠家處于同一水平，已具備實際應(yīng)用要求。國內(nèi)大多數(shù)變電站自動化生產(chǎn)廠家已具有實際工程應(yīng)用案例，有能力提供整套系統(tǒng)。電網(wǎng)建設(shè)對新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)的需求，為IEC61850的應(yīng)用帶來很好的前景。認(rèn)真總結(jié)，不斷完善，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)即將進(jìn)入快速應(yīng)用階段。2022/12/113經(jīng)過國家電網(wǎng)調(diào)度通信2022/12/1179IEC61850具有如下五個特點。

1、分層

IEC61850將變電站通信體系分為3層：變電站層（第2層）、間隔層（第1層）、過程層（第0層）。在變電站層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)采用抽象通信服務(wù)接口映射到制造報文規(guī)范（MMS）、傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（TCP/IP）以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)。在間隔層和過程層之間的網(wǎng)絡(luò)采用單點向多點的單向傳輸以太網(wǎng)。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中沒有繼電保護(hù)管理機(jī)，變電站內(nèi)的智能電子設(shè)備（IED，測控單元和繼電保護(hù)）均采用統(tǒng)一的協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換。除此之外，每個物理裝置又由服務(wù)器和應(yīng)用組成。由IEC61850來看，服務(wù)器包含邏輯裝置，邏輯裝置包含邏輯節(jié)點，邏輯節(jié)點包含數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)屬性。這種分層，需要有相應(yīng)的抽象服務(wù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，這就是IEC61850的另一個特點：抽象通信服務(wù)接口（ACSI）。

2022/12/114IEC61850具有如下五個特點。12022/12/1180IEC61850具有如下五個特點。2、IEC61850采用與網(wǎng)絡(luò)獨立的抽象通信服務(wù)接口（ACSI）

由于電力系統(tǒng)生產(chǎn)的復(fù)雜性，信息傳輸?shù)捻憫?yīng)時間的要求不同，在變電站自動化系統(tǒng)實現(xiàn)的過程中可能采用不同類型的網(wǎng)絡(luò)。IEC61850總結(jié)了電力生產(chǎn)過程特點和要求，歸納出電力系統(tǒng)所必需的信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)服務(wù)，設(shè)計出抽象通信服務(wù)接口，它獨立于具體的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議（例如目前采用的MMS），和采用的網(wǎng)絡(luò)（例如現(xiàn)在采用的IP）無關(guān)。如果采用的網(wǎng)絡(luò)類型有變化，這時只要改變相應(yīng)的特定通信服務(wù)映射（SCSM）就可以了，而無需改變上層的任何內(nèi)容，IEC61850采用抽象通信服務(wù)接口很容易適應(yīng)這種變化，大大提高了網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力。

2022/12/115IEC61850具有如下五個特點。2、2022/12/1181IEC61850具有如下五個特點。3、面向?qū)ο?、面向?yīng)用開放的自我描述

由于技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站內(nèi)的應(yīng)用功能不斷涌現(xiàn)，需要傳輸新的信息，已經(jīng)定義好的協(xié)議可能無法傳輸這些新的信息，因而使新功能的應(yīng)用受到限制。采用面向?qū)ο笞晕颐枋龇椒ň涂梢赃m應(yīng)這種形勢發(fā)展的要求，不受預(yù)先約定的限制，什么樣的信息都可以傳輸。采用面向?qū)ο笞晕颐枋龅姆椒ê?，傳輸?shù)綄Ψ降臄?shù)據(jù)都帶說明，馬上可建立數(shù)據(jù)庫，使得現(xiàn)場驗收的驗證工作大為簡化。自我描述能顯著降低數(shù)據(jù)管理費用，簡化數(shù)據(jù)維護(hù)，減少由于配置錯誤而引起的系統(tǒng)停機(jī)時間。

2022/12/116IEC61850具有如下五個特點。3、2022/12/1182IEC61850具有如下五個特點。4、電力系統(tǒng)的配置管理

由于IEC61850提供了直接訪問現(xiàn)場設(shè)備，對各個制造廠的設(shè)備用同一種方法進(jìn)行訪問。這種方法可以用于重構(gòu)配置，很容易獲得新加入設(shè)備的名稱并用于管理設(shè)備屬性。因此IEC60870-6（TASE.2）和IEC60870-5系列一樣是屬于面向點的，而IEC61850是面向設(shè)備的。

2022/12/117IEC61850具有如下五個特點。4、2022/12/1183IEC61850具有如下五個特點。5、數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一建模

IEC61850和以前使用的協(xié)議不同之處在于對象模型，它建模了大多數(shù)公共實際設(shè)備和設(shè)備組件。這些模型定義了公共數(shù)據(jù)格式、標(biāo)識符、行為和控制，例如變電站和饋線設(shè)備（諸如斷路器、電壓調(diào)節(jié)器和繼電保護(hù)等）。

2022/12/118IEC61850具有如下五個特點。5、2022/12/1184采用無縫通信系統(tǒng)協(xié)議（IEC61850）除了可以避免勞民傷財?shù)膮f(xié)議轉(zhuǎn)換之外，還有更深層次的意義。2022/12/119采用無縫通信系統(tǒng)協(xié)議（IE2022/12/1185

由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，提供了通過網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)的可能性。隨著電力市場的興起和電力系統(tǒng)的擴(kuò)大，信息量越來越大，要求在各種自動化系統(tǒng)內(nèi)快速、準(zhǔn)確地集成、合并和傳播從發(fā)電廠到用戶接口的實時信息。公司花費大量資金用于實時信息交換，數(shù)據(jù)集成和維護(hù)，而且費用還在劇增。無縫通信系統(tǒng)協(xié)議（IEC61850）就能夠解決這一問題。

2022/12/1110由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅2022/12/1186IEC61850在終端設(shè)備中采用了先進(jìn)的IT技術(shù)（例如以太網(wǎng)、TCP/IP、MMS），低廉的寬帶設(shè)備、高效的處理器能力、定義和傳輸過程數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)（metadata），將應(yīng)用重復(fù)使用的標(biāo)準(zhǔn)名和類型信息，用以在線驗證整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫的集成和配置。

TCP/IP傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間協(xié)議）是一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它規(guī)范了網(wǎng)絡(luò)上的所有通信設(shè)備，尤其是一個主機(jī)與另一個主機(jī)之間的數(shù)據(jù)往來格式以及傳送方式。

2022/12/1111IEC61850在終端設(shè)2022/12/1187

采用無縫通信系統(tǒng)協(xié)議（IEC61850）能大幅度改善信息技術(shù)和自動化技術(shù)的設(shè)備數(shù)據(jù)集成，減少工程量、現(xiàn)場驗收、運行、監(jiān)視、診斷和維護(hù)等費用，節(jié)約大量時間，增加了自動化系統(tǒng)使用期間的靈活性。2022/12/1112采用無縫通信系統(tǒng)協(xié)2022/12/1188

將來會有越來越多的智能設(shè)備集成到電力系統(tǒng)的應(yīng)用（SCADA、實時系統(tǒng)、機(jī)器診斷等）中去，為了避免出現(xiàn)糟糕局面，有力的高效的實現(xiàn)無縫數(shù)據(jù)集成和共享信息是解決此問題的主要手段。

2022/12/1113將來會有越來越多的2022/12/1189

IEC61850在國外已經(jīng)研究的非常成熟，SIEMENS、ABB等公司已推出了符合IEC61850的變電站自動化系統(tǒng)的產(chǎn)品。所以，基于上述IEC61850的特點和意義，對于國內(nèi)電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域來說，使用符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品將是變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。2022/12/1114IEC61850在2022/12/1190一、變電站綜合自動化的基本概念

變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠(yuǎn)動裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計，能對變電站全部設(shè)備的運行工況進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡化了變電站二次接線。是提高變電站安全穩(wěn)定運行水平、降低運行維護(hù)成本、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項重要技術(shù)措施。2022/12/1115一、變電站綜合自動化的基本概念2022/12/1191發(fā)展變電站綜合自動化的必要性

變電站作為電網(wǎng)的一個節(jié)點，擔(dān)負(fù)著電能傳輸、分配的監(jiān)測、控制的任務(wù)。電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度、指揮和協(xié)調(diào)，是對電網(wǎng)中各節(jié)點(發(fā)電廠、變電站)具體實施監(jiān)視、控制和調(diào)整。變電站自動化是電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的一個重要組成部分。2022/12/1116發(fā)展變電站綜合自動化的必要性(5)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。(2)采集變電站實時信息，對運行進(jìn)行監(jiān)視、計量、調(diào)整和控制。(1)檢測電網(wǎng)故障，盡快隔離故障部分。(3)采集一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。（4）具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；無縫通信系統(tǒng)協(xié)議（IEC61850）就能夠解決這一問題。由IEC61850來看，服務(wù)器包含邏輯裝置，邏輯裝置包含邏輯節(jié)點，邏輯節(jié)點包含數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)屬性。IEC61850具有如下五個特點。第一種是傳統(tǒng)的變電站；二是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)及通信技術(shù)的普遍應(yīng)用，對電網(wǎng)可靠供電提出了更高的要求。在南京供電公司六合變運行中的220kV數(shù)字式光電電流互感器（4）實施操作同期及其他控制功能；二、變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程采用面向?qū)ο笞晕颐枋龅姆椒ê螅瑐鬏數(shù)綄Ψ降臄?shù)據(jù)都帶說明，馬上可建立數(shù)據(jù)庫，使得現(xiàn)場驗收的驗證工作大為簡化。采用面向?qū)ο笞晕颐枋龇椒ň涂梢赃m應(yīng)這種形勢發(fā)展的要求，不受預(yù)先約定的限制，什么樣的信息都可以傳輸。（7）具有變電站故障自動分析和操作培訓(xùn)功能。傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)的缺點：由IEC61850來看，服務(wù)器包含邏輯裝置，邏輯裝置包含邏輯節(jié)點，邏輯節(jié)點包含數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)屬性。4、電力系統(tǒng)的配置管理

由于IEC61850提供了直接訪問現(xiàn)場設(shè)備，對各個制造廠的設(shè)備用同一種方法進(jìn)行訪問。（3）操作控制執(zhí)行與驅(qū)動。2022/12/1192電網(wǎng)運行對變電站自動化系統(tǒng)的要求：

(1)檢測電網(wǎng)故障，盡快隔離故障部分。

(2)采集變電站實時信息，對運行進(jìn)行監(jiān)視、計量、調(diào)整和控制。

(3)采集一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。

(4)實現(xiàn)當(dāng)?shù)睾髠淇刂坪途o急控制。

(5)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。(5)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。2022/12/1117電網(wǎng)運行對變電站2022/12/1193傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)的缺點：

(1)傳統(tǒng)二次設(shè)備、繼電保護(hù)、自動和遠(yuǎn)動裝置等大多采取電磁型或小規(guī)模集成電路，缺乏自檢和自診斷能力，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低。(2)二次設(shè)備主要依賴大量電纜，通過觸點、模擬信號來交換信息，信息量小、靈活性差、可靠性低。(3)傳統(tǒng)變電站占地面積大、使用電纜多，電壓互感器、電流互感器負(fù)擔(dān)重，二次設(shè)備冗余配置多。2022/12/1118傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)的缺點：2022/12/1194傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)的缺點：

(4)遠(yuǎn)動功能不夠完善，提供給調(diào)度控制中心的信息量少、精度差，且變電站內(nèi)自動控制和調(diào)節(jié)手段不全，缺乏協(xié)調(diào)和配合力量，難以滿足電網(wǎng)實時監(jiān)測和控制的要求。(5)電磁型或小規(guī)模集成電路調(diào)試和維護(hù)工作量大，自動化程度低，不能遠(yuǎn)方修改保護(hù)定值和檢查其工作狀態(tài)。2022/12/1119傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)的缺點：2022/12/1195傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)的缺點：

(6)傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)中，各設(shè)備按設(shè)備功能配置，彼此之間相關(guān)性甚少，相互之間協(xié)調(diào)困難，需要值班人員比較多的干預(yù)，難于適應(yīng)現(xiàn)代化電網(wǎng)的控制要求。(7)傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)需要對設(shè)備進(jìn)行定期的試驗和維修，既便如此，仍然存在設(shè)備故障不能及時發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，甚至這種定期檢修也可能引起新的問題，發(fā)生和出現(xiàn)由試驗人員過失引起的故障。2022/12/1120傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)的缺點：2022/12/1196發(fā)展變電站綜合自動化的必要性

一是隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，要求各級電網(wǎng)調(diào)度值班人員掌握、管理、控制的信息也大量增長，電網(wǎng)故障處理和恢復(fù)要求更為迅速和準(zhǔn)確。二是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)及通信技術(shù)的普遍應(yīng)用，對電網(wǎng)可靠供電提出了更高的要求。三是電力企業(yè)參與市場競爭，降低運行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益；發(fā)電廠、變電站減少占地面積。2022/12/1121發(fā)展變電站綜合自動化的必要性2022/12/1197

要解決上述問題，顯然僅依靠各級電網(wǎng)調(diào)度運行值班人員是難以解決的?，F(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和電力電技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，為上述問題提供了解決的方案。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用造就了變電站綜合自動化系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展。2022/12/1122要解決上述問題，顯然僅依2022/12/1198二、變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程

現(xiàn)有變電站的三種形式：第一種是傳統(tǒng)的變電站；第二種是部分實現(xiàn)微機(jī)管理、具有一定自動化水平的變電站；第三種是全面微機(jī)化的綜合自動化變電站。

2022/12/1123二、變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程2022/12/1199變電站自動化的發(fā)展可以分為以下三個階段：

1．由分立元件構(gòu)成的自動裝置階段

20世紀(jì)70年代以前，廣泛采用的各種功能的自動裝置，（自動重合閘裝置、低頻自動減負(fù)荷裝置、備用電源自動投入、直流電源和各種繼電保護(hù)裝置等），主要采用模擬電路，或晶體管繼電器等由分立元件組成。這些自動裝置，相互之間獨立運行，互不相干，而且缺乏智能，沒有故障自診斷能力，在運行中若自身出現(xiàn)故障，不能提供告警信息，有的甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)安全。同時，分立元件的裝置可靠性不高，維護(hù)工作量大，裝置本身體積大，不經(jīng)濟(jì)。2022/12/1124變電站自動化的發(fā)展可以分為以下三個階2022/12/111002．以微處理器為核心的智能化自動裝置階段

采用大規(guī)模集成電路或微處理機(jī)代替了原來的晶體管繼電器等分立元件組成的自動裝置。（1）利用微處理器的智能和計算能力，可以發(fā)展和應(yīng)用新的算法，提高了測量的準(zhǔn)確度和可靠性；（2）能夠擴(kuò)充新的功能，尤其是裝置本身的故障自診斷功能，對提高自動裝置自身的可靠性和縮短維修時間是很有意義的；（3）微機(jī)型自動裝置基本上還是維持著原有的功能和邏輯關(guān)系，在工作方式上多數(shù)仍然是各自獨立運行，不能互相通信，不能共享資源。2022/12/11252．以微處理器為核心的智能化自動裝2022/12/11101

3變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展階段國際上對于變電站綜合自動化的研究，早在20世紀(jì)70年代末，日本就研制出了世界上第一套綜合數(shù)字式保護(hù)和控制系統(tǒng)SDCS－1。在20世紀(jì)80年代初，美國一家電力公司研制了IMPac模塊化保護(hù)和控制系統(tǒng)。美國西屋公司和EPRI聯(lián)合研制出了SPCS變電站保護(hù)和控制綜合自動化系統(tǒng)。到1984年，瑞士的BBC公司首次推出了他們的變電站綜合自動化系統(tǒng)。1985年，德國的西門子公司又推出了第一套變電站綜合自動化系統(tǒng)LSA678。變電站綜合自動化目前在美國、德國、法國、意大利等國家已得