变电站综合自动化系统概述
变电站综合自动化系统
该系统是一种结合变电站自动化最新技术和发展方向，采用先进的计算机技术、嵌入式微处理器技术、DSP数字信号处理技术、以太网技术，研发出的新一代高度集成、结构紧凑、功能强劲并充分优化的变电站自动化系统。
系统适用于220kV及以下各种电压等级的升压或降压变电站，通过系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。
变电站自动化系统以计算机技术为基础, 以数据通讯为手段,以信息共享为目标，提供了测量、控制、监视、保护、录波、通信、报表、小电流接地选线、电压无功自动补偿、五防、故障分析及其他自动化功能，在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等方面发挥了重要作用。
变电站综合自动化系统由站控层、通信层和间隔层组成。
1.站控层：包括操作员工作站、工程师工作站、五防工作站、Web工作站、GPS卫星对时系统，站控层设备采用100M工业以太网连接，根据厂站规模和用户需求可以增加工作站或减少部分工作站。
2.通信层：主要由光纤网线双绞线等通信介质、以太网交换机、通信管理机等设备组成，根据不同的厂站规模和用户需求，可自由选择RS485工业总线、星型以太网、双以太网、光纤环网等不同的组网模式，系统开放性好，组网灵活。
3.间隔层：以一次设备为对象，采用单元式配置，根据厂站规模和用户需求，可选择采用保护测控一体化设备，或者选择采用保护和测控相互独立的设备。
各单元独立性强，系统组态灵活，具有高可靠性、高扩展性。
装置维护简单方便。
变电站综合自动化系统拥有如下优点：1、完整的变电站自动化系统解决方案，以高性能的子系统构造优异的变电站自动化系统;2、系统扩展方便、功能灵活，满足变电站设备的增加及系统功能增加的需求;3、面向变电站的整体设计，将保护、测量、控制、通讯融为一体，全方位思维，大大减少了用户现场的调试量;4、采用先进的现场总线通信方式，标准的IEC60870-5-103通讯规约，大大提高了通讯速率及系统的可靠性;5、间隔层可集中组屏也可按站内一次设备分布式布置，直接安装于开关柜上，既相对独立，又节省投资;6、间隔层采用32位DSP技术，使产品的稳定性和运算速度得到保证;7、继电保护功能独立，完全不依赖于通讯网，仅通过通信层交换信息;8、友好的人机界面，全汉化菜单操作，使用户操作更简单。
变电站综合自动化概述
1.2 变电站综合自动化的优越性
型号 CSC2000 V2
BSJ-2200 RCS-9000 RCS-9600/9700 PS 6000 PowerComm2000 CBZ-8000
生产厂家 北京四方 南瑞科技
南瑞 南瑞继保 国电南自 上海惠安 许继自动化
பைடு நூலகம்
监控机操作系统 Windows/UNIX
UNIX UNIX UNIX/Windows Windows UNIX Windows/Linux
人（受值班人员的技术水平等条件 计算机（按规定程序执行） 影响正确性、可靠性）
模拟式（表计指针式，误差大） 数字指示（监控系统上）
信号系统 其他
灯光（光字牌）、音响（电笛、电 告警信息、报文、音响（电笛、电铃）
铃），为一对一信息。
、语音，信息共享，一对多信息。
占地面积大，控制室设备复杂。 占地面积小，控制室设备简单。
➢ 为了掌握系统运行状态，需要对有关电气量进行连续测量，供运行监视、记录 ➢ 为了保障变压器、输电线路安全运行，需要实现过流、过压等故障的安全保护 ➢ 为了向电网调度提供系统运行状态，需要将运行信息向上级调度传送 ➢ 为了提供合格的电能，需要进行有关的控制调节
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1.1 变电站综合自动化的基本概念
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1.2 变电站综合自动化的优越性
比较项目
常规变电站
综合自动化变电站
继电保护及自动 大多电磁型、小规模集成电路型、 微机型或大规模集成电路型
装置
晶体管型
二次信息传输设 备
处理核心
指示仪表
大量电缆，传输模拟信号，强电传 网线、光纤，传输数字信号，弱电传输 输（信息量小、灵活性差、可靠性 低、功耗大）
变电站综合自动化系统
变电站综合自动化系统硬件结构
二、集中组屏式 调度主站 总控单元 监控主机 显示、打印
RS-485/RS232
高 压 微 机 保 护
中 压 微 机 保 护
遥 测 单 元
遥 信 单 元
遥 控 单 元
电 能 单 元
交 直 流 单 元
V Q C 单 元时 钟 单 元12源自变电站综合自动化系统硬件结构
三、分层分布式 变 电 站 层 调度主站 监控主机 显示、打印
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站控层设备
站控层网络设备 打印机
变电站综合自动化系统配置
I/O测控单元 测控单元应按电气单元配置， 母线设备和站用电设备的测 控单元独立配置。测控单元 应模块化、标准化、容易维 护、更换，允许带电插拔。
间隔层设备组柜原则：电压 等级较高（500/220KV）的 测控每个电气单元组一面柜、 较低测控每2个电气单元组一 面柜、每台主变三侧测控组 一面柜、35kV、10kV测控保 护单元就地布置于开关柜上、 公用设备测控单独组柜；亦 可在按照以上原则的基础上， 根据继电器室结构灵活组柜 。
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变电站综合自动化系统硬件结构
一、传统改造式 （一）：保留RTU CRT
PC机
微机保护
RTU
模 开 脉 控 拟 关 冲 制 量 量 量 量
调度主站系统
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变电站综合自动化系统硬件结构
（一）：取消RTU形式
调度主站
微机保护
总控单元
当地监控
RS485总线
测控单元（1）
测控单元（2）
测控单元（n）
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变电站综合自动化系统配置
二、软件系统 系统软件 系统软件应为国际通用的、成熟的实 时多任务操作系统并具有完整的自诊 断程序。操作系统应具有系统生成功 能，使其能适应硬件和实时数据库的 变化。 （W/U） 网络软件 支持软件 数据库软件 应用软件包括过程监控软件、网络 通信软件等各种工具软件。应用软 件必须满足系统功能要求，成熟、 可靠，具有良好的实时响应速度和 可扩充性。各应用软件应采用模块 式连接方式，当某一应用软件工作 不正常或退出运行，不能影响系统 的其他功能。
变电站综合自动化系统
变电站综合自动化系统在电力系统中，变电站是连接输电网和配电网的重要环节，是电能转换、分配和控制的关键组成部分。
为了提高变电站的运行效率和安全性，变电站综合自动化系统应运而生。
一、系统架构1. 主控系统主控系统是变电站综合自动化系统的核心，负责整体的监控、管理和控制。
通常由人机界面、数据采集与处理、远程通信等模块组成，能够实时监测变电站各种设备的状态并调度控制。
2. 保护系统保护系统是变电站综合自动化系统的重要组成部分，用于实时监测电力系统的运行状态，及时发现故障并采取相应的保护措施，确保电网的稳定运行。
3. 辅助设备系统辅助设备系统包括通风、照明、消防等设备，为变电站的安全运行提供支持。
二、功能特点1. 实时监控变电站综合自动化系统能够实时监测各种设备的运行状态，及时发现问题并作出相应处理，有效减少事故发生的可能性。
2. 自动化控制系统能够根据预设的逻辑和参数实现自动化控制，提高变电站的运行效率和精度。
3. 远程通信通过网络通信技术，可以实现对变电站的远程监控和操作，方便操作人员进行远程调度。
三、发展趋势随着信息技术的不断发展，变电站综合自动化系统也在不断完善和智能化。
未来，随着物联网、云计算等技术的广泛应用，变电站综合自动化系统将更趋于智能和自动化，实现更高效、安全、可靠的电力系统运行。
四、结语变电站综合自动化系统作为电力系统的重要组成部分，发挥着关键作用。
通过不断完善和创新，可以更好地适应电力系统的发展需求，提升变电站的运行效率和安全性。
希望在未来的发展中，变电站综合自动化系统可以发挥更大的作用，推动电力系统的可持续发展。
变电站综合自动化系统
变电站综合自动化系统概述第1章概述常规变电站的二次设备主要由继电保护、就地监控(测量、控制、信号)、远动、故障录波等装援组成。
随着微机技术的发展和在电力系统的普遍应用，近年来，这些装置都开始采用微机型的，即微机保护、微机监控、微机远动等。
这些微机装置尽管功能不一，但其硬件配置却大体相同，装置所采集的量和要控制的对象许多是共同的。
但由于这些设备分属不同的专业，加上管理体制上的一些原因，在变电站上述各专业的设备出现了功能重复、装置重复配置、互连复杂等问题。
这就迫切需要打破各专业分界的框框，从全局出发来考虑全微机化的变电站二次设备的优化设计，这便提出了变电站综合自动化的问题。
变电站自动化是将应用控制技术、信息处理和通信技术，通过计算机软、硬件系统或自动装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。
它包括综合自动化技术、远动技术、继电保护技术及变电站其他智能技术。
变电站综合自动化利用微机技术将变电站的二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装置、远动装置）经过功能的重新组合和优化设计，构成了对变电站执行自动监视、测量、控制和协调的综合性自动化系统。
它是计算机、自动控制、电子通讯技术在变电站领域的综合应用，它具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特点。
变电站综合自动化系统以全微机化的新型二次设备替代常规设备，尽量做到硬件资源、信息资源共享。
用不同的模块软件实现常规设备的各种功能，用计算机局域网代替大量信号电缆的连接，用主动模式代替常规的被动模式，简化了变电站二次部分的硬件配置，减轻了安装施工和运行维护工作量，降低了变电站总造价和运行费用，使变电运行更安全、可靠，为提高运行管理自动化水平打下了基础。
第2章原因使变电站综合自动化成为电力系统自动化的发展方向原因有两个方面：一是随着电力系统的发展，对变电站保护和监控的要求发生了很大的变化，而现有的常规保护和监控系统渐渐不能满足要求；二是变电站现有的常规保护和监控系统设计本身具有很多缺点和不足。
变电站综合自动化系统概述
变电站综合自动化系统的典型硬件结构
变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明1
• 微处理器（中央处理器）CPU是指挥中枢，计算机 程序的运行依赖于CPU来实现；
• ②电气型防误系统：是建立在二次操作回路上的 防误功能，一般通过断路器和隔离开关的辅助触 点连锁来实现，主要包括电气回路闭锁、电磁回 路闭锁、电气报警和高压带电显示装置等。
• ③微机五防：采用计算机技术，用于高压开关设 备防止电气误操作的装置，由主机、电脑钥匙、 编码锁具等功能元件组成。主要用于断路器、隔 离开关、接地刀闸、遮拦网门等。
特点： ①工作稳定，线性好，电路简单； ②抗干扰能力强，不受脉冲和随机高频噪音干扰； ③与CPU接口简单，工作不需要CPU控制； ④可以方便地实现多CPU共享一套VFC变换。
模拟量输出电路的组成
• 作用是把微机系统输出的数字量转换成模 拟量输出，核心元件是模/数转换器，锁存 器是用来保持数字量的稳定的。
变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明2
• 定时器/计数器有两个用途一是用来触发采样信号， 引起中断采样；二是在V/F变换式A/D中，定时器/ 计数器是把频率信号转换为数字信号的关键部件。
• Watchdog主要作用是当自动化装置受到干扰导致 微机系统运行程序出轨、程序无法正常运行时，能 自动复位微机系统，使微机系统重新开始执行程序， 进行入正常运行轨道。
综合自动化监控系统的基本要求
• 实时 • 可靠 • 可维护 • 信息处理和输出技术先进 • 人机交流方便 • 通信可靠 • 信息处理和控制算法先进
变电站综合自动化系统
变电站综合自动化系统
变电站综合自动化系统是指用电子、通信和控制技术实现
对变电站设备和过程的监测、控制和管理的智能化系统。
其主要功能包括变电站设备状态监测、故障诊断、数据采
集和处理、远程控制和操作、报警与录波、安全保护等。
变电站综合自动化系统由以下几个主要组成部分构成：
1. 变电站智能终端单元 (RTU)：用于采集变电站各种设备
的模拟量和数字信号，并将数据传输给主站进行处理。
RTU还可以接收主站的控制命令，执行远程操作。
2. 主站系统：负责监控、控制和管理整个变电站。
主站系
统通过与RTU的通信，实现对变电站设备状态的实时监测
和故障诊断，以及对设备的远程操作和控制。
3. 通信网络：用于连接变电站的各个设备和综合自动化系
统的通信网络。
通信网络可以采用各种通信技术，如有线、无线、光纤等，以确保数据的可靠传输和通信的稳定性。
4. 数据管理系统：用于存储、处理和管理变电站的各种数据。
数据管理系统可以对采集的数据进行实时分析和统计，生成各种报表和图表，为变电站运行和维护提供有力的支持。
变电站综合自动化系统的应用可以提高变电站运行的可靠
性和安全性，提高设备利用率和运行效率，减少人工操作
和维护工作，减少故障的发生和处理时间，提升整个电网
的运行水平和管理能力。
变电站综合自动化概述
变电站综合自动化，也就是我们常说的综自系统，是二次系统的一个组成部份。
也是保证变电站安全。
经济运行的一种重要技术手段。
随着智能站的推广，综自系统和保护的界限越来越含糊，其的重要性越来越高。
近几期就和大家一起来学习一些综自方面的相关知识。
本期介绍一些总体的概念。
1 ．综自的概念变电站综合自动化就是将变电站的二次设备(包括测量仪表、保护装置、信号系统、自动装置和远东装置等)的功能综合于一体，实现对变电站主要设备的监视、测量、控制、保护以及与调度通信等自动化功能。
综自系统包括微机监控、微机保护、微机自动装置、微机五防等子系统。
它通过微机化保护、测控单元采集变电站的各种信息(如母线电压、路线电流、断路器位置、各种遥信等)。
并对采集到的信息进行分析处理，并借助通信手段，相互交换和上传相关信息。
综自所谓的综合，既包括横向综合，即讲不同间隔、不同厂家的设备相互连接在一起；也包括纵向综合，即通过纵向通信，将变电站与控制中心、调度之间密切集合。
2 ．综自的布局综自系统按照设备的布局来划分，可以分为集中式、局部份散式、分散式三种。
( 1 )集中式通过集中组屏的方式采集变电站的摹拟量、开关量和数字量等信息，并同时完成保护、控制、通信等功能。
这种布局形式早期应用的比较多，因为早期综自设备技术不成熟，对运行现场的条件要求比较高，所以只能在环境比较良好的主控室中安装。
集中式布局的主要缺点是，所有与综自系统相连的设备都需要拉电缆连接进入主控室，电缆的安装敷设工作量很大，周期长，成本高，也增加了 CT 的二次负载。
随着综自设备技术的成熟，已经用的很少。
( 2 )局部份散式将高压等级的保护、测控装置集中安装在主控室，而将低压等级的保护综自设备就近集中安装于高压室内或者专用继保小室内。
这种布局形式是一种综合考虑经济性和运行环境的方案，现在较多的用在超高压变电站中。
比如一个 500kV 站，分为主控室、500kV 继保小室、 220kV 继保小室，各二次设备电缆就近连接到相应的继保小室中，各个继保小室的保护测控设备间再通过光纤进行通信联系。
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? （模拟量、状态量、电能量、数字量）
? 运行监视与报警功能； ? 操作控制功能； ? 数据处理与记录功能； ? 事故顺序记录与事故追忆功能； ? 故障录波与测路功能； ? 人机联系功能； ? 制表打印功能； ? 运行的技术管理功能； ? 谐波的分析和监视功能
? 从专用设备到标准的软件硬件平台； ? 从集中控制向综合智能控制发展； ? 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； ? 设计将实现纵向和横向的综合。
变电站综合自动化系统的典型硬件结构
变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明1
? 微处理器（中央处理器） CPU是指挥中枢，计算机 程序的运行依赖于 CPU来实现；
? 通信回路：主要功能是完成自动化装置间通信及信息远 传等；
? 电源：提供整套变电站综合自动化系统中功能模块所需 要的直流稳压电源。
模拟量的输入/输出原理1
? 特点：①转换时间固定，不随输入信号的变化而 变化； ②转换速度较快，一般在 1~100us 内，适 于工业系统应用； ③抗干扰能力稍差
模拟量的输入/输出原理2
横向综合与纵向综合
? 横向综合：是指利用计算机将不同厂家的 设备连在一起，替代或升级老设备的功能。
? 纵向综合：是指在变电站层这一级，提供 信息、优化、综合处理分析信息和增加新 的功能，增强变电站内部、各控制中心的 协调能力。
常规变电站的二次系统特点
? 组成：继电保护、故障录波、当地监控、远动。
变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明3
? 模拟量输入/输出回路：完成模 /数转换及数 /模转换；
? 开关量输入/输出回路：由并行口、光电隔离电路及中 间继电器组成；主要用于人机接口、发跳闸信号等的告 警信号以及闭锁信号等；
? 人机对话接口回路：主要包括打印、显示、键盘及信号 灯、音响或语言告警等，主要功能是人机对话，完成调 试、定值整定、工作方式设定、动作行为记录与系统通 信等工作；
? 特点：功能不同、硬件设备不同、技术不同、技 术上与管理上条块分割。
? 1.硬件设备之间互不兼容； ? 2.硬件设备难于标准化； ? 3.接线复杂、安装调试不便； ? 4.没有自检功能，需要定期对设备本身进行测试
和检验。
变电站综合自动化的优越性
? 在线运行的可靠性高； ? 供电电能质量高； ? 专业综合、易于发现隐患 ,处理事故恢复供电快； ? 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性技术条件；
开关量的输入及输出通道
电隔离技术 1
电隔离技术2
开关量输入电路原理图
开关量输出电路原理图
典型的数字量输入/输出接口电路
CPU对数字量输入及输出的控制方式
? 同步传递方式；（无条件程序控制方式） ? 查询传递方式； ? 中断控制方式； ? 直接存储器访问方式；
综合自动化监控系统的基本功能
变电站综合自动化技术
杜荣君
河南电力工业学校电气技术部
变电站综合自动化
变电站综合自动化是将变电站的二次 设备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，以及调度通信等综合性的自动化 功能。
变电站综合自动化系统的特点
? 功能综合化(综合了交直流电源以 外的全部二次设备 )；
? 结构分布、分层、分散化； ? 操作监视屏幕化； ? 通信局域网络化、光纤化； ? 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主要内容
? 1.随时在线监视电网运行参数、设备运行状况、 自检、自诊断设备本身的异常运行，发现变电站 设备异常变化或装置内部异常时，立即自动报警 并使相应的闭锁出口动作，以防止事故扩大；
? 测量、监视、控制功能； ? 继电保护功能； ? 自动控制智能装置的功能； ? 远动及数据通信功能； ? 自诊断、自恢复和自动切换功能。
智能装置包括以下内容
? 电压、无功综合控制； ? 低频减负荷控制； ? 备用电源自投控制； ? 小电流选线控制。
变电站综合自动化系统的结构
变电站综合自动化系统的结构形式
? 2.电网出现事故时，快速采样、判断、决策、迅 速隔离和消除事故，将故障限制在最小范围；
? 3.完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、 分析报ห้องสมุดไป่ตู้、远传和保证电能质量的自动和遥控调 整。
变电站综合自动化系统的基本功能
? 具备远动、保护、开关操作、测量、故障 录波、事故顺序记录、运行参数记示功能， 包括以下几个方面：
特点： ①工作稳定，线性好，电路简单； ②抗干扰能力强，不受脉冲和随机高频噪音干扰； ③与CPU接口简单，工作不需要CPU控制； ④可以方便地实现多CPU共享一套VFC变换。
模拟量输出电路的组成
? 作用是把微机系统输出的数字量转换成模 拟量输出，核心元件是模/数转换器，锁存 器是用来保持数字量的稳定的。
? 存储器用来保存程序和数据， EPROM紫外线擦除可编程只读存储器；
? EEPROM电擦除可编程只读存储器； SRAM静态随机存储器； FLASH快擦写存储器； NVRAM非易失性随机存储器；
? 程序及不变数据存于 EPROM；定值存于 EEPROM SRAM 用于保存暂存数据； FLASH和 NVRAM多用来保存故 障数据。
变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明2
? 定时器/计数器有两个用途一是用来触发采样信号， 引起中断采样；二是在 V/F变换式A/D中，定时器/ 计数器是把频率信号转换为数字信号的关键部件。
? Watchdog主要作用是当自动化装置受到干扰导致微 机系统运行程序出轨、程序无法正常运行时，能自 动复位微机系统，使微机系统重新开始执行程序， 进行入正常运行轨道。
? 集中式结构形式 ? 分层分布式结构集中组屏形式 ? 分散与集中相结合的结构形式 ? 完全分散式结构形式
集中式结构形式
分层分布式结构集中组屏形式
分层分布式结构集中组屏形式
分层分布式结构集中组屏形式
分散与集中相结合的结构形式
完全分散式的结构形式
变电站综合自动化技术的发展趋势
? 从集中控制、功能分散型到向全分散网络 型发展；