变电站的毕业设计说明

摘要

本次毕业设计通过对变电站自动化的概念和发展趋势，以及变电站综合自动化系统国外现在发展的状况的论述，探讨了变电站综合自动化系统的功能，结构，保护配置。并且进一步讨论了微机保护硬件的结构和特点。

变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。它是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，变电站综合自动化技术得到了迅速发展。

目前，广泛采用的变电站综合自动化系统是通过后台监控机对变电站全部一次设备及二次设备进行监视、测量、记录、并处理各种信息，对变电站的主要设备实现远方控制操作功能。然而，在实际使用过程中也随之出现了一些问题，通过对各个综合自动化系统进行归纳总结，探讨分析，就目前变电站综合自动化系统在实际工作中出现的共性问题进行综合分析。

关键词：变电站综合自动化；微机保护；硬件配置；继电保护

目录

摘要 (1)

第一章变电站综合自动化系统的概述 (3)

1.1变电站综合自动化的发展过程 (3)

1.1.1国外变电站综合自动化系统的发展 (3)

1.1.2我国变电站综合自动化技术的发展 (3)

1.2变电站自动化系统的基本概念及现状 (4)

1.2.1变电站自动化系统的基本概念： (4)

1.2.2传统变电站二次系统概况及变电站综合自动化系统 (4)

1.2.3变电站综合自动化系统现状 (5)

1.3变电站综合自动化研究的容及特点 (8)

1.4 变电站实现综合自动化系统的优越性和特点 (9)

1.4.1优越性 (9)

1.4.2变电站综合自动化系统特点 (9)

1.5 变电站综合自动化系统的发展前景 (9)

1.6 小结 (10)

第二章变电站综合自动化系统原理分析 (11)

2.1变电站的分类及概述变电站综合自动化系统的分类 (11)

2.2.1监控子系统 (12)

2.2.2微机保护系统功能 (14)

2.2.3后备控制和紧急控制功能 (14)

2.3变电站综合自动化的配置及硬件结构 (14)

第三章变电站综合自动化的通信 (16)

3.1通信的相关介绍 (16)

3.2 变电站综合自动化系统通信的任务 (16)

3.3数据通信的传输方式 (17)

3.3.1 并行数据通信方式 (17)

3.3.2 串行数据通信 (17)

3.3.3 局域网络通信 (17)

3.5变电站远传信息的容 (18)

3.5.1开关量信息YX (18)

3.5.2 控制量信息YK (19)

3.5.3 遥测 (19)

3.5.4 遥信 (20)

3.5.5遥控 (20)

参考文献 (21)

致 (22)

第一章变电站综合自动化系统的概述

1.1变电站综合自动化的发展过程

微机分布式变电站综合自动化系统在我国已有近十几年的历史，随着时间的证明，它越来越受到电力系统的认可和欢迎，具有极强的生命力，我们平煤集团也在不断引进。

变电站综合自动化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）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，实现对变电站的设备自动监视、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。

1.1.1国外变电站综合自动化系统的发展

70年代末80年代初，国外开始了对于ISA技术的研究，这是由于电网规模不断扩大，要求电网及变电站的控制和保护系统必须运行安全、可靠、经济。因此，各级调度中心需要更多的信息，以便及时掌握电网及变电站的运行情况。同时，采用无人值班管理模式，进行远方控制，减少人为误操作的可能性，提高运行可靠性，降低变电站的造价和运行维护费用。

随着微处理器技术、计算机网络技术、数字通信技术的发展，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保护系统，改变传统二次设备模式，做到设备简化，信息共享，减少变电站的造价和运行维护费用。世界发达国家率先研制出成熟系统，并推广应用，大大提高了变电站管理的自动化水平，实现电力系统的安全、可靠、经济运行。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生产了变电站综合自动化系统（或称保护与控制一体化装置），并取得了较为成熟的运行经验......

1.1.2我国变电站综合自动化技术的发展

我国变电站自动化系统的发展阶段：

变电站二次设备传统按功能可分为五类：继电保护，自动装置, 故障录波，当地监控和远动。五大类产品的不断发展及其功能相互渗透，推动了变电站自动化系统的发展，产生了多种多样的系统模式，按系统模式出现的时间顺序可将变电站自动化系统的发展分为三个阶段：

第一阶段：面向功能设计的集中式RTU加常规继电保护模式

80年代是以RTU为基础的远动装置及当地监控为代表。该类系统是在常规的继电保护及二次接线基础上增设RTU装置，功能主要为完成与远方调度主站通信实现“四遥”(遥测，遥信，遥调，遥控)，继电保护及自动装置与系统联结采用硬接点状态接入。此类系统特点是功能简单，整体性能指标较低，系统联结复杂，不便于运行管理与维护，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装置加微机保护模式

90年代初期，微机保护及按功能设计的分布测控装置得以广泛应用，保护与测控装置相对独立，通过通信管理单元能够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电

力系统保护和远动分属于不同部门和专业，另外对继电保护与测控装置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模式。该模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，不利于运行管理和维护。

第三阶段：面向间隔和对象(object-oriented)的分层分布式结构模式

90年代中期，随着计算机技术、网络和通信技术的飞速发展，行业对计算机保护与测控技术不断争论和探讨达成了一致的认识，采用面向设备或间隔为对象设计的保护及测控单元，采用分层分布式的系统结构，形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保护测控一体化设计的装置，针对110KV及以上电压等级的设备或间隔采用继电保护装置与测控装置分别独立设计但共同组屏的原则，故障录波功能下放至各间隔或设备的继电保护装置中去，采用先进的网络通信技术，系统配置灵活，扩展方便，非常方便运行管理和维护。

1.2变电站自动化系统的基本概念及现状

1.2.1变电站自动化系统的基本概念：

变电站综合自动化技术是随着现代科学技术进步而发展起来的一门新型交叉学科。它利用先进的计算机技术、控制技术、信息处理技术、网络通信技术，对变电站的继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等二次设备的功能进行优化重组，通过其部通信网络相互交换信息，共享数据，实现对变电站电气设备及线路等运行状况的监视、测量、控制及保护。

变电站综合自动化系统是以组成全站的各控制单元微机化为基础，加上相互之间的通信联络，构成的全站二次控制整体自动化系统。它改变了变电站传统的二次系统模式，实现了信息共享，可以简化二次系统，减少电缆，节省占地面积，降低造价，是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。

1.2.2传统变电站二次系统概况及变电站综合自动化系统

传统变电站二次系统的设备是按功能分别组织和设置的，主要包括继电保护、自动装置、测量仪表、控制系统和信号系统以及远动装置等，相应的有中央信号屏、控制屏、保护屏、录波屏等。这些二次设备不仅功能不同，实现的原理和技术也不同，它们之间互不兼容，彼此独立且自成体系。因此，逐步形成了自动、远动和保护等不同的专业和相应的技术部门。这种传统的变电站主要有以下缺点：（1）电能质量难以控制。只有及时掌握系统的运行工况，才能采取迅速、有效的控制和调节措施，消除不利因素，保证电力系统优质、安全、经济的运行。但常规变电站的远动功能不够完善，提供给调度中心的信息量少、精度差，而且变电站自动控制和调节手段不全，远方集中控制、操作的手段较少，不能远方修改保护及自动装置的定值和检查其工作状态．可控性不高，难以满足电网实时监测和控制的要求，不利于电网的优质、安全、稳定运行。

(2)安全性、可靠性不高。传统的变电站二次系统中的继电保护、自动装置和远动装置等大多为晶体管或小规模集成电路形式，结构及接线复杂，二次设备主要依靠电缆，主要通过模拟信号来交换信息，信息量小，可靠性不高。而且这种二次系统是一个被动系统，没有自检和自诊断的能力，不能及时发现自身的故障，因此需定期进行测试和校验，增加了工作量，若两次校验之间出现了故障

而没有发现，则系统不能安全可靠地工作，例如可能会造保护拒动或误动等。

(3)监控以人为主。传统的变电站二次系统中，主要由人来处理信息，人处于核心位置，但人在处理大量信息时的准确性和可靠性不高，尤其是传统的变电站二次系统提供给人的关于事故发生情况的具体信息不全面，往往要靠人的经验来判断，这不利于正确处理事故。

(4)电缆用量多，调试和维护工作量大。传统变电站的控制，保护、测量等都是由电缆连接的，功能受到限制，扩展困难，标准也很难统一。每个一次设备都与所有这些二次设备有关，因而每个一次设备的电流互感器的二次侧，都需要分别引到这些屏卜，断路器的跳、合闸回路也需要连到保护屏、控制屏、远动屏及其他自动装置屏上，因此变电站的电缆错综复杂。这既增加了投资，又要花费大量的人力去从事众多装置之间的连接设计、配线、安装、调试、维护等工作。

(5)二次设备冗余配置多，占地面积大。传统变电站的二次没备冗余配置多，体积大，笨重，因此主控室、继电保护室等占地面积大。

综合自动化变电站不同于传统的变电站，是以高科技的现代化技术为基础，通过有效的设计，结合当地的环境而制成的机电一体化式的变电站，它有自身的特点：

（1）采用新技术

与当时比较前沿的科技相结合，应用新技术，使得变电站摆脱了传统变压器的弊端，安全性和可靠性更高。例如，采用新技术的综合自动化变电站，一次断路器设备呈现出无油化，无污染。二次控制元件也表现出了集成的模块化，使得变电站工作更加精确，减少了设备维修工作。

（2）设备调度方便、快捷

现代化的自动化变电站在调整电压负荷、报表传送等方面具有比较强的优势，指令操作简洁，并且误操作的次数大大降低，使得变电站的设备工作起来更加的放心。而且，相互连接的各个测控单元既独立，也保持相对比较高的集成性，相互之间可以通过模块化进行信息共享，实现数据和信息的传递，有利于结合当地的环境，变换主体值班室的结构和值守的方式等。

（3）成本低

综合自动化变电站所占地面积比较少，空间利用率高，摆脱传统的土地建设投资大的劣势，充分发挥了其自动化的突出特点，降低了整个变电站的生产投入成本，使得变电站更加趋于低廉、高效。

1.2.3变电站综合自动化系统现状

变电站综合自动化系统利用先进的计算机技术、控制技术、通信技术和信号处理技术，对微机化的变电站的二次没备进行功能的组合和优化设计，以实现对变电站电气设备及线路的自动监视、测量、控制、保护以及与调度通信等综合性的自动化功能。它是由多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，在二次系统具体装置和功能实现上，微机化的二次设备代替和简化了非计算机设备，在信号传递上，数字化信号传递代替了电压、电流等模拟信号传递，数字化的处理和逻辑运算代替了模拟运算和继电器逻辑。综合自动化系统集测量、监视、控制、保护于一体，采用信息共享代替硬件重复配置，可以全面替代常规的二次设备，具有功能综合化、结构分层分布化、测量显示数字化、操作显示屏幕化、通信手段多元化、运行管理智能化等特征。与传统变电站二次系统相比，它数据采集更精确、信号传递更方便、处理方式更灵活、运行维护更可靠、扩展更容易。

1技术标准问题

目前变电站综合自动化系统的设计还没有统一标准，因此标准问题（其中包括技术标准、自动化系统模式、管理标准等问题）是当前迫切需要解决的问题。

（1）生产厂家的问题

目前在变电站综合自动化系统选型当中存在着如所选系统功能不够全面，产品质量不过关，系统性