《变电站综合自动化原理及应用》读书摘抄-第一章

第一章 变电站综合自动化技术基础
常规变电站 二次系统主要由继电保护、就地监控、远动装置、录波装置所组成。 缺点：安全性、可靠性不高；电能质量可控性不高；占地面积大；实时计算和控制性不高、维护工作量大。

变电站综合自动化的基本概念：采用微机技术而成为微机型继电保护装置、微机监控、微机远动、微机录波装置。是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

优越性:在线运行的可靠性高、供电质量高、专业综合、变电站运行管理的自动化水平高、减少控制电缆，缩小占地面积、维护调试方便、为变电站实现无人值班提供了可靠的技术条件。

缺点：硬件淘汰快、要求硬件和软件有高度的可靠性、使用者较难维护等。

变电站综合自动化系统的基本特征：功能综合化、结构分布、分层化、操作监视屏化、通信局域网络化，光缆化、运行管理智能化、测量显示数字化。

变电站综合自动化系统的内容、主要功能及信息量。
我国开展变电站自动化研究与开发工作，主要包括以下两个方面的内容：

对220KV及以下中、低压变电站，采用自动化系统，利用现代计算机和通信技术，对变电站的二次设备进行全面的技术改造，取消常规的保护、监视、测量、控制屏，实现综合自动化，以全面提高变电站的技术水平和运行管理水平，并逐步实现无人值班或减人增效。

对220KV以上的变电站，主要是采用计算机监控系统以提高运行管理水平，同时采用新的保护技术和控制方式，促进各专业在技术上的协调，达到提高自动化水平和运行管理水平的目的。

总之，变电站综合自动化的内容包括：

电气量的采集和电气设备（如断路器）的状态监视、控制调节；

实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站正常运行和安全；

发生事故时，由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，并迅速切除故障设备和完成事故后的恢复正常工作。

一、继电保护功能
（1）信息量：

继电保护的功能:

接受监控系统查询，若返回正确应答信号，则表明保护装置及通信接口完好，若超时无应答或应答错误，则表明通信接口或保护装置本身出现故障；

向监控系统传送事件报告，包括跳闸时间（分辨率2ms）、跳闸元件、相别、测距、故障录波等，且失电后信息能保留；

向监控系统发送自检报告，包括装置内部自检和对输入信号的检查；

修改时钟及监控系统对时，目前至少应有通信广播对时及分秒中断对时；

修改保护定值。定值要经过系统上传、下装、反校、确认等环节后，保护装置才予以修改；

接受监控系统投退保护命令，保护信号应具有失电自保持，能够被远方或就地复归；

接受监控系统查询定值并送出定值；

实时向监控系统传送保护主要状态，如功能投入情况、输入量值以及保护动作信号。

（2）具有与系统统一时钟对时功能；

（3）存储各种保护整定值功能；

（4）当地显示与远处观察和授权修改保护整定值；

（5）设置保护管理机或通信控制机，负责对各保护单元的管理；

（6）故障自诊断、自闭锁和自恢复功能：每个保护单元应有完善的故障自诊断功能，发现内部有故障，能自动报警，并能指明故障部位，以利于查找故障和缩短维修时间，对于关键部位故障，例如A/D转换器故障或存储故障，则应自动闭锁保护出口。如果是软件受干扰，造成程序”出轨“的软件故障，应有自启动功能，以提高保护装置的可靠性。

（7）自动重合闸功能。其功能和设置在输电线路保护内。110KV及以下线路一般采用三相一次重合闸，其同期检定方式和重合闸延时时间应能整定。同期检定方式可选择不检定方式、检无压方式、检同期方式、检无压方式和检同期方式等。

二、监视控制功能
数字量的采集：数字量的采集主要是指变电站内由 计算机构成的保护或自动装置的信息，主要有通过监控系统与保护系统通信直接采集的各种信号，如保护装置发送的测量值及定值、故障动作信息、自诊断信息、跳闸报告、波形等；全球定位系统（GPS)信息；通过与电能计费系统通信采集的电能量等。

数据处理与记录功能：主变压器和输电线路有功功率和无功功率每天的最大值和最小值以及相应的时间；母线电压每天定时记录的最高值和最低值以及相应的时间；计算受配电电能平衡功率；统计断路器动作次数；断路器切除故障电流和跳闸次数的累计数；控制操作和修改定值记录。

综合自动化系统的硬件结构形式
结构形式：集中式、分布式、分散（层）分布式。地理位置上划分：集中组屏、分层组屏和分散在一次设备间隔设备上安装形式。

一、集中式综合自动化系统

二、分层分布式结构：在结构上采用主从CPU协同工作方式，各功能模块（通常各个CPU）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了集中式结构中独立CPU计算处理的瓶颈问题，方便系统扩展与维护，局部故障不影响其他模块（部件）正常运行。

变电站综合自动化系统中，通常把继电保护、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能综合在一起的装置成为保护单元。而把测量和控制功能综合在一起的装置称为控制或I/O单元，两者统称为间隔级单元。所谓分层结构，是将变电站信息的采集和控制分为管理层、站空层和间隔层三级分层布置。

间隔层的测量、控制部分负责该单元的测量、监视、断路器操作控制和连锁及事件顺序记录等；保护部分负责该单元线路或变压器或电容器的保护、各种录波等。

GPS技术 精度为1US的1PPS脉冲代码，实现电网的高精度、高可靠性时间统一和同步采样。

电能计量：电力市场中实时电价必须由EMS/DMS以及管理信息系统（MIS）中大量信息综合确定，其电价预报交易计划和结账均在EMS/DMS中完成，EMS/DMS还必须为自己的费用决策提供未来发生争议时的自我辩护能力。

变电站综合自动化技术的发展方向
从集中控制、功能分散型向分散（层）网络型发展：局域网很适合应用在电力系统变电站计算机网络中。传输介质可选择双绞线、电缆和光线，拓扑结构有总线、树形和环形灯。网络传输速率为1~20MB/S，最大传输距离可以达到25KM，接入网最大设备数可达几百到几千个，综合自动化系统采用现场（I/O)单元控制装置就近综合处理，通过引入局域网技术将所有智能装置（IED）连接在一起。光线通信具有损耗低、频带宽、数据传输速率高、抗电磁干扰能力强等优点。

从专用设备到平台：分散集中的数据可以随时由就地监控主站系统或远方监控主站系统调用；

从传统控制向综合智能方向发展：将控制、保护系统与一次设备就近的安装在一起，向着智能型装置发展；

从室内型向户外型演变；

从单纯的屏幕数据监视到多媒体监视；

纵向和横向综合：

纵向综合：包括开关装置和调度（控制）中心明显的数据交换，如控制功能的上下通信；所有层次上的协调和统一的数据库，包括数据的一致性问题；所有层次上的功能的自由分配，如保护的下方与集中设置等。

横向综合：包括设备及功能的综合和系统的横向综合，表现在变电站内提供保护和控制及其他智能设备之间频繁而高效的数据体系，以及在不同变电站控制系统和其他控制系统，如发电厂控制系统甚至用户市场控制系统之间建立联系等。