变电站综合自动化原理及应用(高职本)
变电站综合自动化
变电站综合自动化变电站综合自动化是指利用先进的信息技术和自动控制技术，对变电站的各个系统进行集成和自动化控制，以提高变电站的运行效率、可靠性和安全性。
本文将从变电站综合自动化的概念、应用场景、技术要点和发展趋势等方面进行详细介绍。
一、概念变电站综合自动化是指利用计算机、通信、控制和监测技术，对变电站的电力系统、通信系统、保护系统、监控系统等进行集成和自动化控制，实现对变电站设备的远程监控、自动化操作和智能化管理。
二、应用场景1. 变电站运行管理：通过对变电站各个系统进行集成和自动化控制，实现对变电站设备的远程监控、自动化操作和智能化管理，提高变电站的运行效率和可靠性。
2. 电力系统调度与控制：利用自动化技术对电力系统进行调度和控制，实现对电力系统的优化运行，提高电力系统的稳定性和安全性。
3. 电力负荷管理：通过对电力系统的负荷进行实时监测和预测，实现对电力负荷的合理调度和管理，提高电力系统的供需平衡和能源利用效率。
4. 电力设备保护：利用自动化技术对电力设备进行保护和监测，实现对电力设备的故障检测、故障定位和故障恢复，提高电力设备的可靠性和安全性。
三、技术要点1. 数据采集与传输：通过传感器、智能终端等设备对变电站各个系统的数据进行采集，并通过通信网络将数据传输到监控中心或远程终端。
2. 数据处理与分析：对采集到的数据进行处理和分析，提取有用的信息，并进行故障诊断、负荷预测、设备状态评估等分析。
3. 控制与操作：通过控制系统对变电站设备进行远程控制和操作，实现对变电站的自动化运行和智能化管理。
4. 安全保护与应急响应：建立完善的安全保护机制，包括设备保护、数据安全、网络安全等，同时配备应急响应措施，确保变电站的安全运行。
四、发展趋势1. 物联网技术的应用：随着物联网技术的发展，变电站综合自动化将与物联网技术相结合，实现对变电站设备的智能化监测和控制。
2. 人工智能技术的应用：利用人工智能技术对变电站的数据进行分析和处理，实现对变电站设备的智能化管理和优化运行。
变电站综合自动化原理和系统
三、综合自动化系统主要特点
• 3.1分散分布式系统 • 该系统总体设计是以分散型嵌入式为指导思想，面向各对象设计。每个功能装置面向 变电站内的一种一次设备。包括相应一次设备全部保护、测量、远动、控制功能，相 互独立，仅通过站内通信网络互联，向监控系统传送和接收信息。功能齐全，配置灵 活，具有极高的可靠性，被认为是综合自动化技术的发展趋势。 • 3.2开放式、易扩展性的设计 • 采用国际国内公认的标准规约及接口方式（如：以太网、RS-485、CAN现场总线方 式），方便与其它公司相关的智能设备相联，进行信息交换，并充分考虑到变电站的 扩建、改造等因素，装置设备基于模块式、标准化设计，可根据要求随意配置。 • 3.3通信网络采用以太网技术、成熟CAN和RS485总线 • 将每个设备通过以太网口直接并入到以太网交换机中。网络通讯协议全部固化在专用 芯片上，完全符合ISO定义的开放系统互连模型，协议的每一层面面向测控网都是最优 的，可使控制信号非常可靠地传输。
环境条件：
• 额定交流电压：380V/220V±20% • 额定直流电压：220V±20% • 额定频率：50Hz±20%
二、主要技术指标
（10）绝缘耐压： 符合国标Q/SD187-88、IEC255-22、Q/SD178-88标准 500V摇表测定绝缘电阻大于100兆欧。 （11）抗电磁干扰性能 辐射电磁场干扰：III级 快速瞬变干扰：IV级 脉冲群干扰：III级
四、基本配置和功能介绍
• 4.5 保护装置有在线自动检测功能，装置软硬件一旦出现异常，闭锁保护并发出报警信 号。同时装置有软、硬双重“看门狗”，自复位功能，因干扰造成死机时，能自复位。 • 4.6 站级工作站一般由操作员工作站、通信总控单元等组成。系统规模较大时可由多 台PC机组成或一体化工控机主站组成。当系统为无人值班时，可不设当地工作站部分， 仅预留现场调试显示接口，方便调试。 • 通信网络是综合自动化站区别于常规站最明显标志之一，采用通信网络，可节省大量 电缆，通信网络安全、可靠，传输速度必须满足变电站综合自动化系统要求，可任意 增减功能装置模块，配置灵活。 • 通信总控单元将各个保护自动化装置连为一个有机整体，负责实时采集、转换、处理 和传送模拟量、数字量、脉冲量和状态量，一批实时数据上传至监控系统，并接收监 控系统下达的遥控、遥调、复归、对时等命令及数据下达给每个相应的保护自动装置 执行。 • 通信总控单元共提供n个通讯接口，其中有a个对各种测控装置或对调度通讯的可配置 串行口（RS485/RS232/CAN2.0），1个维护用异步维护串行口（RS232），b个以太 网网络接口。
变电站综合自动化原理与系统
变电站综合自动化原理与系统电力系统中的变电站综合自动化系统是通过引入先进的信息技术、通信技术和自动控制技术，对变电站的监测、控制、保护等功能进行集成和自动化的系统。
以下是变电站综合自动化系统的一般原理和组成部分：1.监测与测量：•使用传感器、计量装置等设备对电力系统的各个参数进行实时监测，如电流、电压、频率等。
2.通信系统：•引入高速、可靠的通信网络，将变电站内的设备连接起来，实现数据的实时传输与共享。
常见的通信方式包括光纤通信、无线通信等。
3.数据采集与处理：•将监测到的各种数据进行采集和处理，通过计算机系统进行数据分析、转换和存储。
4.保护与自动化控制：•利用智能保护装置，对电力系统进行实时保护，包括过流保护、过电压保护等。
•引入自动化控制系统，对电力系统进行调度、运行控制，确保系统的安全稳定运行。
5.SCADA系统（监控与数据采集系统）：•SCADA系统用于实时监测和远程控制变电站的运行状态，可视化地展示电网的运行情况。
6.HMI（人机界面）：•通过人机界面，操作人员可以直观地了解电力系统的运行状态，进行实时监控和控制。
7.故障诊断与报警：•系统能够通过故障诊断技术对电力系统中的异常情况进行分析，并及时产生报警信息。
8.能效管理：•引入能效管理系统，对电力系统的能源利用效率进行监测和管理，提高能源利用效率。
9.远程操作与维护：•支持远程操作和维护，可以通过远程方式对变电站进行调度和维护，降低人员风险。
10.历史数据记录与分析：•系统能够记录和存储历史运行数据，以供分析、优化和故障排查使用。
综合自动化系统通过对电力系统各个方面的综合管理，提高了电力系统的运行效率、安全性和可靠性。
这种系统的设计原理和应用可根据特定的变电站规模、功能需求和技术水平而有所不同。
变电站综合自动化
变电站综合自动化变电站综合自动化是指利用先进的信息技术和自动控制技术，对变电站的设备、系统和工艺进行集成、优化和自动化管理的一种技术手段。
通过实现设备状态监测、故障诊断、远程控制、数据采集和处理等功能，提高变电站的运行可靠性、安全性和经济性。
一、变电站综合自动化的背景与意义随着电力系统的不断发展和变电站规模的不断扩大，传统的人工运维模式已经无法满足变电站的管理和运行需求。
传统的人工运维模式存在人力资源浪费、运行效率低下、安全风险高等问题。
而变电站综合自动化技术的应用，可以实现对变电站设备运行状态的实时监测和故障自动诊断，提高运行效率，降低事故风险，提高供电可靠性。
二、变电站综合自动化的基本原理和技术1. 设备监测与数据采集技术变电站综合自动化系统通过安装传感器和监测设备，对变电站的主要设备进行实时监测和数据采集。
通过采集设备的运行参数、状态信息和故障数据等，实现对设备的全面监控和管理。
2. 故障诊断与预警技术变电站综合自动化系统通过对采集的设备数据进行分析和处理，实现对设备故障的自动诊断和预警。
通过建立故障模型和规则库，对设备的运行状态进行实时监测和判断，及时发现和预测设备的故障，提高故障处理的效率和准确性。
3. 远程监控与控制技术变电站综合自动化系统通过网络技术和远程通信技术，实现对变电站的远程监控和控制。
运维人员可以通过远程终端设备，随时随地对变电站的设备进行监控和控制，及时处理设备故障和异常情况，提高运维效率和响应速度。
4. 数据处理与分析技术变电站综合自动化系统通过数据处理和分析技术，对采集的设备数据进行存储、处理和分析。
通过建立数据库和数据模型，实现对设备运行状态的历史记录和趋势分析，为运维决策提供科学依据。
三、变电站综合自动化的应用与效果1. 提高供电可靠性通过变电站综合自动化技术的应用，可以实现对设备运行状态的实时监测和故障预警，及时发现和处理设备故障，提高供电可靠性和稳定性。
2. 提高运维效率变电站综合自动化技术可以实现对设备的远程监控和控制，减少人工巡检和操作的频率，提高运维效率和工作效率。
变电站综合自动化
变电站综合自动化变电站综合自动化是指利用先进的信息技术和自动化设备，对变电站的监控、控制、保护、测量等工作进行集成管理和自动化实现的一种技术手段。
通过综合自动化系统，可以实现对变电站设备状态的实时监测、故障的自动检测和定位、设备的自动控制和调节，提高变电站的运行效率、可靠性和安全性。
一、变电站综合自动化的背景和意义随着电力系统的发展和变电站的规模不断扩大，传统的人工操作和控制方式已经无法满足变电站的运行需求。
变电站综合自动化技术的引入，可以提高变电站的运行效率，减少人为因素的干扰，降低操作风险，提高电网的可靠性和安全性。
同时，综合自动化系统还可以实现对变电站设备的智能监测和预测，提前发现设备故障，采取相应的措施，避免事故的发生，保障电力系统的稳定运行。
二、变电站综合自动化的技术要求和功能1. 监控与管理功能：变电站综合自动化系统应具备对变电站各个设备的实时监测和状态管理功能，包括变压器、断路器、隔离开关、电容器等设备的运行状态、温度、湿度、压力等参数的监测和管理，以及设备的故障诊断和报警功能。
2. 控制与调节功能：综合自动化系统应具备对变电站设备的自动控制和调节功能，包括对断路器、隔离开关等设备的远程控制、自动开关和重合闸功能，以及对变压器、电容器等设备的自动调节功能，实现对电网的稳定运行。
3. 保护与安全功能：综合自动化系统应具备对变电站设备的故障检测和保护功能，包括对变压器、断路器等设备的过载、短路等故障进行自动检测和定位，及时采取保护措施，避免事故的发生，保障变电站和电力系统的安全运行。
4. 数据采集与分析功能：综合自动化系统应具备对变电站设备运行数据的采集和分析功能，包括对电流、电压、功率因数等参数的实时采集和记录，以及对数据进行分析和统计，为变电站的运行管理提供科学依据。
5. 通信与联网功能：综合自动化系统应具备与上级调度中心和其他变电站的通信和联网功能，实现对变电站设备运行状态的远程监控和控制，以及与其他变电站之间的数据交换和共享，提高电力系统的整体运行效率和协调性。
变电站综合自动化
变电站综合自动化变电站综合自动化是指利用现代化的信息技术和自动化控制技术，对变电站的运行、监控、保护、测量和维护等进行全面自动化的管理和控制。
通过实时数据采集、传输和处理，实现对变电站各个设备的远程监控和控制，提高变电站的运行效率、可靠性和安全性。
一、综合自动化系统的主要功能1. 运行监控功能：通过对变电站的各个设备进行实时监测，及时发现设备异常情况，并进行报警和处理。
监控内容包括电压、电流、温度、湿度等参数的监测，以及设备的运行状态、开关操作等的监控。
2. 保护功能：综合自动化系统能够对变电站的各个设备进行保护，包括过电流保护、短路保护、接地保护、过压保护等。
当设备发生故障时，系统能够及时切除故障设备，并进行报警和记录。
3. 控制功能：综合自动化系统能够对变电站的各个设备进行远程控制，包括开关的合闸、分闸、变压器的调压、调容等操作。
通过远程控制，可以降低人工操作的风险，提高操作的准确性和效率。
4. 数据采集和处理功能：综合自动化系统能够对变电站的各个设备进行数据采集，并进行实时处理和存储。
通过对数据的分析和统计，可以及时发现设备的异常情况，提供科学依据进行设备维护和优化运行。
5. 通信功能：综合自动化系统能够通过网络实现与上级调度中心的通信，及时传输变电站的运行数据和状态信息。
通过与调度中心的通信，可以实现对变电站的远程监控和控制，提高变电站的运行效率和可靠性。
二、综合自动化系统的组成部份1. 监测装置：包括各种传感器和测量仪器，用于对变电站的各个设备进行参数的实时监测和测量。
常见的监测装置包括电流互感器、电压互感器、温度传感器、湿度传感器等。
2. 控制装置：包括PLC（可编程逻辑控制器）和RTU（远程终端单元）等，用于对变电站的各个设备进行远程控制和操作。
控制装置通常与监测装置相连接，实现对设备的自动控制和调节。
3. 通信装置：包括以太网、无线通信等，用于实现综合自动化系统与上级调度中心的数据传输和通信。
变电站综合自动化
变电站综合自动化变电站综合自动化是指利用先进的信息技术和自动控制技术，对变电站的运行、监控、保护、调度等方面进行全面自动化管理的系统。
该系统通过集成各种设备和软件，实现对变电站的实时监测、远程控制和智能化决策，提高变电站的运行效率和可靠性。
一、综合自动化系统的组成1.监控系统变电站综合自动化系统的核心是监控系统，它通过连接各种传感器和执行器，实时监测变电站的各项参数和设备状态。
监控系统可以监测变电站的电流、电压、功率因数、温度等参数，同时还可以监测设备的开关状态、故障信息等。
监控系统可以通过图形界面显示变电站的拓扑图、设备状态图、参数曲线图等，方便操作人员进行实时监控和故障诊断。
2.保护系统变电站综合自动化系统的另一个重要组成部分是保护系统。
保护系统通过连接各种保护设备，对变电站的设备进行实时保护。
保护系统可以监测变电站的电流、电压、频率等参数，一旦发生异常情况，如电流过载、短路等，保护系统会及时采取措施，如切断电源、跳闸等，保护设备和人员的安全。
3.控制系统变电站综合自动化系统的控制系统可以对变电站的设备进行远程控制。
控制系统通过连接各种执行器，可以实现对开关、断路器、刀闸等设备的远程控制。
控制系统还可以实现对变电站的整体运行模式的调整，如切换变电站的运行模式、调整变电站的负荷等。
4.调度系统变电站综合自动化系统的调度系统可以对变电站的运行进行智能化调度。
调度系统可以根据变电站的运行状态和负荷需求，自动调整变电站的运行模式，以提高变电站的运行效率和可靠性。
调度系统还可以对变电站的运行数据进行分析和统计，提供决策支持，帮助运维人员进行运行管理和设备维护。
二、综合自动化系统的优势1.提高运行效率变电站综合自动化系统可以实现对变电站的全面监控和远程控制，减少了人工巡检和操作的工作量，提高了运行效率。
通过自动化的运行模式调整和负荷优化，可以使变电站的运行更加高效，提高电网的供电能力。
2.提高运行可靠性变电站综合自动化系统可以及时监测设备的状态和参数，一旦发生故障或异常情况，可以及时采取措施，避免事故的发生。
变电站综合自动化技术及应用第一章 变电站综合自动化系统基础知识
➢微机型自动装置从设计原则上几乎都是面向全厂或全站而不是面向每个间隔 或元件的，因此无论是微机继电保护或微机自动装置、远动装置等，都采用集 中组屏方式。 ➢处于厂、站端的远动设备与控制中心或调度中心的接收设备之间的通信，采 用一对一方式。 ➢除了远动装置具有串行通信接口，能与调度中心通信外，多数自动装置和微 机保护装置几乎没有对外通信接口，即不具备串行通信功能，因此在厂、站内 各微机自动装置只能各自独立运行，不能互相通信，不能共享资源。
1.2.1 变电站综合自动化系统发展的主要因素
1.2.2 变电站综合自动化的基本功能
1.2.1
变电站综合自动化系统发展的主要因素
20世纪80年代以来微电子技术、信息技术、网络通信技术的成熟与发展， 推进了变电站自动化系统的飞速发展，促使变电站自动化技术发展的主要 动因在于经济收益、技术能力、功能（性能）需求，三者之间的关系见下 图。
变电站综合自动化技术及应用
第一章 变电站综合自动化系统 基础知识
第一章 变电站综合自动化系统基础知识
1.1 变电站综合自动化的基本概念及发展过程 1.2 变电站综合自动化系统发展的主要因素及其功能 1.3 变电站综合自动化的体系结构 1.4 实现变电站综合自动化的优点及发展趋势 1.5 变电站综合自动化研究的内容和特点 1.6 本章小结以及课后习题
1.1.1
变电站综合自动化的发展过程
பைடு நூலகம்
变电站自动化阶段 ➢国内外变电站自动化系统从20世纪70年代末开始研制和开发。20世纪80年 代末90年代初，DSP技术的应用，使得随一次设备分散布置的分散式测控单 元很快发展起来，而且还提供了强有力的功能综合优化手段。 ➢20世纪90年代，变电站综合自动化系统主要应用在110kV、66kV或35kV 电压等级的变电站中。 ➢20世纪末～21世纪初，随着大规模集成电路技术、微计算机技术、通信技 术，特别是现场总线和网络技术的发展，使综合自动化系统的技术有可能进一 步向前发展。
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《变电站综合自动化原理及应用》课程教学大纲
一、课程性质和目的
本课程是电气自动化专业的专业基础课程。
通过本课程学习，使学生初步了解变电站综合自动化得有关技术和原理，了解变电站实现综合自动化的优越性，为毕业后进一步促进变电站综合自动化的发展，为城网和农网的建设和改造工作打下基础，为今后的学习和将来参加社会生产实际打下基础。
二、课程的基本要求
通过本课程的学习，要求学生了解变电站综合自动化的功能需求及结构形式；明确变电站综合自动化系统中数字量与模拟量的输入与输出方式；理解采样方式及其算法；了解变电站综合自动化中的数据通信等知识。
三、课程内容与要求
第一章变电站综合自动化基础（2学时）
1、学习目的和要求
通过本章学习，了解理解传统的变电站存在的问题和变电站实现综合自动化的优越性，了解国内外变电站综合自动化发展的过程以及变电站综合自动化系统对无人值班的促进作用。
明确变电站综合自动化系统研究的内容和各子系统的基本功能和原理，掌握变电站综合自动化的特点。
2、课程内容
（1）变电站综合自动化的基本概念；
（2）变电站综合自动化的基本特征；
（3）变电站综合自动化内容、主要功能及信息量；
（4）变电站综合自动化的硬件结构形式；
（5）变电站综合自动化技术的发展方向。
3、考核知识点和考核要求
（1）识记：变电站综合自动化的基本概念、基本内容；
（2）领会：变电站综合自动化的基本特征、硬件结构。
第二章变电站综合自动化系统的硬件原理（3学时）
1、学习目的和要求
通过本章学习，了解变电站综合自动化微机系统的结构原理，掌握变电站综合自动化系统中数字量输入、输出通道的组成及各主要部件的原理和作用，掌握开关量的输入、输出接口技术以及抗干扰措施。
掌握变电站综合自动化系统中模拟量的输入、输出通道及各主要部件的原理和作用，掌握数/模及模/数转换器的工作原理。
2、课程内容
（1）变电站综合自动化微机系统的结构原理；
（2）模拟量输入及输出电路；
（3）开关量输入及输出电路；
（4）脉冲量输入电路。
3、考核知识点和考核要求
（1）识记：变电站综合自动化微机系统的结构原理；
（2）领会：模拟量输入及输出电路、开关量输入及输出电路。
第三章电力变压器的保护、监视与控制子系统（5学时）
1、学习目的和要求
通过本章学习，了解继电保护的基础知识，掌握变压器差动保护的基本原理，熟悉变压器后备保护。
2、课程内容
（1）电力变压器保护概述；
（2）电力变压器比率制动式差动保护；
（3）电力变压器的后备保护；
（4）变压器的微机监控、保护装置举例。
3、考核知识点和考核要求
（1）识记：变压器差动保护基本原理；
（2）领会：电力变压器后备保护；
（3）综合应用：变压器的微机监控、保护装置举例。
第四章输电线路微机保护、监视即控制子系统（5学时）
1、学习目的和要求
通过本章学习，了解输电线路继电保护原理，掌握输电线路保护、监控装置。
2、课程内容
（1）输电线路继电保护原理；
（2）输电线路的自动重合闸；
（3）自动按频率减负荷；
（4）输电线路保护、监控装置。
3、考核知识点和考核要求
（1）识记：输电线路继电保护原理；
（2）领会：输电线路的自动重合闸；
（3）综合应用：输电线路保护、监控装置。
第五章变电站综合自动化的数据通信系统（3学时）
1、学习目的和要求
通过本章学习，理解变电站综合自动化系统内部和系统与调度主站间数据通信的特点及通信技术，理解现场总线在变电站综合自动化系统中应用的优越性和标准通信规约的重要性。
2、课程内容
（1）变电站综合自动化系统数据通信的基本概念；
（2）变电站综合自动化的通信内容及通信功能；
（3）变电站综合自动化系统的串行通信；
（4）变电站信息传输规约；
（5）变电站综合自动化系统的通信网络。
3、考核知识点和考核要求
（1）识记：变电站综合自动化的通信内容及通信功能；
（2）领会：变电站综合自动化系统的串行通信；
（3）综合应用：变电站综合自动化系统的通信网络。
第六章关于变电站综合自动化系统的可靠性问题（2学时）
1、学习目的和要求
通过本章学习，理解变电站内电磁干扰的原因，掌握变电站抗电磁干扰的措施，了解变电站综合自动化系统的故障自诊和自纠错的方法。
2、课程内容
（1）概述；
（2）干扰来源和窜入微机弱电系统的途径；
（3）抗干扰的措施；
（4）综合自动化系统的自动检测技术。
3、考核知识点和考核要求
（1）识记：干扰来源和窜入微机弱电系统的途径；
（2）领会：抗干扰的措施；
（3）综合应用：综合自动化系统的自动检测技术。
四、理论教学学时分配
五、实验名称与学时安排
实验名称与学时安排表
六、教材及主要教学参考书、网站
教材：丁书文黄训诚胡起宙编.《变电站综合自动化原理及应用》中国电力出版社.2003 参考书：黄益庄主编. 《变电站综合自动化技术》中国电力出版社.2000
撰稿人：王威
审稿人：张纪良。