变电站综合自动化概述
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，对变电站的设备和系统进行集成管理和智能化控制的一种技术手段。
通过自动化系统的应用，可以提高变电站的运行效率、安全性和可靠性，降低运维成本，实现对电网的快速响应和精确控制。
一、变电站综合自动化的概述变电站综合自动化是指将各个设备和系统通过网络连接起来，实现数据的采集、传输、处理和控制，从而实现对变电站的全面监控和智能化管理。
综合自动化系统包括监控系统、保护系统、自动化控制系统、通信系统等，通过这些系统的协同工作，可以实现对变电站的运行状态进行实时监测和控制。
二、变电站综合自动化的功能和特点1. 实时监测功能：通过传感器和监测设备对变电站的各个参数进行实时采集和监测，包括电压、电流、温度、湿度等参数，对变电站的运行状态进行实时监测和分析。
2. 故障诊断功能：通过自动化系统对变电站的设备和系统进行故障诊断，及时发现和排除故障，提高设备可靠性和运行效率。
3. 远程控制功能：通过通信系统实现对变电站设备的远程控制，可以远程操作设备的开关、调节参数等，提高运维效率和安全性。
4. 数据管理功能：通过自动化系统对变电站的数据进行采集、存储和分析，可以生成各种报表和图表，为运维决策提供科学依据。
5. 智能化管理功能：通过自动化系统对变电站的设备和系统进行智能化管理，实现设备的自动化控制和优化调度，提高电网的运行效率和稳定性。
三、变电站综合自动化的应用案例1. 变电站监控系统：通过监控系统实现对变电站设备的实时监测和远程控制，可以实时获取设备的运行状态和参数，及时发现故障和异常情况，并进行相应的处理和修复。
2. 变电站保护系统：通过保护系统实现对变电站设备的故障诊断和保护，可以及时切除故障设备，保证电网的安全运行。
3. 变电站自动化控制系统：通过自动化控制系统实现对变电站设备的自动化控制和调度，可以根据电网负荷和运行状态进行智能调节，提高电网的运行效率和稳定性。
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 。
9
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）
11
20
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。
变电站综合自动化第一章
第一章变电站综合自动化系统概论第一节变电站综合自动化的概念及特点第二节变电站综合自动化的内容、主要功能第三节变电站综自系统的结构形式和配置第五节变电站综合自动化技术的发展方向第一节变电站综合自动化的概念及特点⏹一、常规变电站状况⏹电力系统的环节：发、输、配、用⏹变电站的基本作用：变换电压等级、汇集电流、分配电流、控制电能流向、调整电压⏹常规变电站的二次系统构成：⏹继电保护————保护屏⏹就地监控————控制屏⏹远动装置————中央信号屏⏹录波装置————录波屏⏹常规变电站的二次系统的缺点：⏹(1)安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。
⏹(2)二次系统的硬件设备类别杂，彼此相关性小，设备之间互不兼容。
⏹(3)设备使用大量电线电缆，安装调试工作量大。
⏹(4)维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。
⏹⏹二、变电站综合自动化的基本概念⏹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。
⏹变电站综合自动化系统，即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。
⏹变电站综合自动化，“综合”二字含义：⏹两方面——横向综合和纵向综合。
⏹横向综合——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——通过通信等新功能，增强变电站内部、各控制中心之间的协调能力。
如：借助人工智能技术，在控制中心就可以实现对整个变电站的控制和保护系统进行在线诊断和事件分析。
⏹变电站综合自动化与一般自动化最大区别：自动化系统能否作为一个整体执行保护、检测和控制功能。
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、工艺和运行进行全面监测、控制和管理的系统。
该系统通过实时采集、传输、处理和分析变电站各种数据，实现对变电站设备状态、运行参数、故障信息等的实时监测和分析，以及对设备的自动控制和优化管理。
变电站综合自动化系统可以提高变电站的安全性、可靠性和经济性，提高能源利用效率，减少人工操作和维护工作，降低运行成本，提高供电质量和服务水平。
一、变电站综合自动化系统的组成变电站综合自动化系统主要由以下几个部分组成：1. 采集系统：采集系统负责实时采集变电站各种数据，包括设备状态、运行参数、故障信息等。
采集系统通常包括传感器、数据采集装置、通信设备等。
2. 通信系统：通信系统负责将采集到的数据传输到监控中心或其他相关设备。
通信系统通常采用现场总线、以太网等通信协议，通过光纤、电缆等传输介质进行数据传输。
3. 监控系统：监控系统是变电站综合自动化系统的核心部分，负责实时监测和分析变电站各种数据，并提供操作界面和报警功能。
监控系统通常由监控服务器、操作终端、数据库等组成。
4. 控制系统：控制系统负责对变电站设备进行自动控制和调节，实现对变电站的远程控制和操作。
控制系统通常包括PLC（可编程逻辑控制器）、远动终端、执行机构等。
5. 管理系统：管理系统负责对变电站的设备、工艺和运行进行管理和优化。
管理系统通常包括设备管理、工艺管理、运行管理等子系统。
二、变电站综合自动化系统的功能1. 实时监测和分析功能：变电站综合自动化系统可以实时监测和分析变电站设备的状态、运行参数、故障信息等，及时发现和预防设备故障，提高设备的可靠性和安全性。
2. 自动控制和调节功能：变电站综合自动化系统可以对变电站设备进行自动控制和调节，实现对变电站的远程控制和操作，提高设备的运行效率和稳定性。
3. 报警和故障处理功能：变电站综合自动化系统可以根据设定的规则和算法，对设备状态进行实时监测，一旦发现异常情况，及时发出报警，并提供故障诊断和处理建议。
变电站综合自动化系统
二.变电站综合自动化系统的基本要求
变电站综合自动化的“综合”主要包括两个方面：
01
纵向功能：
在变电站层这一级，提供信息，优化、综合处理分析信
03
息和增加的新功能，增强变电站内部、各控制中心间的
协调能力。
横向综合：
02
利用计算机手段将不同厂家的设备连在一起，替代升级
老设备的功能。
综合自动化系 统的主要功能 和组成
变电站自动化的体系结构 变电站综合自动化系统的硬件结构 关于变电站综合自动化功能单元的组屏
第三节 变电站 综合自动化的 功能和信息量
一 变电站综合自动化的信息量
• 模拟量
•
采集的模拟量
•
模拟量输入回路
•
模拟量输出回路
• 开关量（状态量）
•
采集的开关量
•
开关量输入回路
•
开关量输出回路
• 脉冲量
• 数字量
0 4 影响CPU和数字电路
干扰的防范措 施
1
软件的抗干扰措 施
2
硬件抗干扰措施
3
对电源系统才去 的抗干扰措施
4
二次回路上的 抗干扰措施
5
其他抗干扰措 施
第二节 变电站综合自动化系 统的日常维护与系统安装
变电站综合自动化系统内的 部件尽量采用可靠性的新型 设备，但由于设备的内部和 外部因素等，不可避免的会 出现故障，因此，为了设备 能稳定正常的运行，必须合 理、科学的做好日常维护与 检修工作
变电站综合自 动化系统的基 本功能
•二 变电站综合自动化系统的基本功能
•1.、数据采集功能
•2、继电保护功能
•3、时间顺序记录功能
soe
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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分。
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模糊，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、线路电流、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
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、调度之间紧密集合。
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、局部分散式、
分散式三种。
(1)集中式
通过集中组屏的方式采集变电站的模拟量、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）局部分散式
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。
（3）分散式
随着保护测控装置技术的日渐提高，将保护测控装置分散安装于
开关柜或机构箱成为可能。
分散式布局将高压等级的保护、测控
设备集中安装于主控室，低压等级的保护综自设备就直接分散安
装在开关柜上，各设备之间通过现场总线或以太网进行通信。
种布局方式极大地减少了电缆铺设的工作量，提高了经济性。
目前35kV以下电压等级的保护综自设备基本都能满足分散式要
求，而110kV以上主要还是在主控室集中组屏。
3.综自的结构层次
关于综自的结构，我们经常说“三层两网”。
“三层”自上向下即：站控层（主要指后台、五防、远动等）、间隔层（包括保护、测控装置和其它电子智能设备）、过程层（包括开关，变压器，仪用互感器等一次设备）。
“两网”也就是站控层网络和过程层网络。
按照站控层网络的结构，我们可以将综自系统分为两类：三层式和两层式。
（1）三层式
按照间隔层、通信控制层、站控层，三层式结构来设计运行。
其
中通信控制器是整个综自系统的核心通信单元，站控层设备包括
SCADA监控机、五防机、操作员站等；间隔层设备包括保护装置、测控装置。
结构图如下：
三层式早期是主流结构，但通过机构图可以看出，这种结构最大的
缺点就是，间隔层设备和站控层设备的通信必须都通过通信控制器，一旦通信控制器失效，就会造成间隔层与站控层通信中断。
这样通信控制器的性能就成为整个系统的通信瓶颈，随着变电站内设备的增多，通信量也越来越大，因此这样的结构也会暴露出越来越多的问题。
目前已经应用的较少。
（2）两层式
随着网络技术的发展，两层式结构逐渐取代了三层式结构。
两层式省去了总控单元，只有间隔层和站控层，采用双以太网组网。
间隔层的保护、测控装置直接与站控层网络相连。
计时站控层或网络失效，间隔层也能独立完成就地数据采集控制功能。
结构图如下：
对于不具备条件的分散式低压保护测控装置，采用一种折衷的方式，将其采用现场总线方式组网，再通过通信控制器接入站控层
网络。
这样低压保护测控装置的通信瓶颈问题依然存在。
对于站内的其他智能设备（如电度表、故障录波、占用系统等）也是通过通信控制器接入站控层网络。
如下图为以RCS970Q综自系统的典型结
构为例，供大家与结构图对照参考。