变电站微机综保原理及设计
微机综合自动化系统
微机综合自动化系统的硬件装置、数据处理均集中配置，采用由前置机和后台机构成的集控式结构，由前置 机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。目前国 内许多的厂家尚属于这种结构方式，这种结构有以下不足：前置管理机任务繁重、引线多，是一个信息‘瓶颈’， 降低了整个系统的可靠性，即在前置机故障情况下，将失去当地及远方的所有信息及功能，另外仍不能从工程设 计角度上节约开支，仍需铺设电缆，并且扩展一些自动化需求的功能较难。在此值得一提的是这种结构形成的原 由，变电站二次产品早期开发过程是按保护、测量、控制和通信部分分类、独立开发，没有从整个系统设计的指 导思想下进行，随着技术的进步及电力系统自动化的要求，在进行变电站自动化工程的设计时，大多采用的是按 功能‘拼凑’的方式开展，从而导致系统的性能指标下降以及出现许多无法解决的工程问题。
4）操作监视屏幕化。变电站实现综合自动化后，不论是有人值班还是无人值班，操作人员不是在变电站内， 就是在主控站内，就是在主控站或调度室内，面对彩色屏幕显示器，对变电站的设备和输电线路进行全方位的监 视和操作。
5）通信局域网络化、光缆化。计算机局域网络技术和光纤通信技术在综合自动化系统中得到普遍应用。
6）运行管理智能化。
结构和模式
集中式系统
分布式系统
分层分布式
按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上实现分布 式处理。这里所谈的‘分布’是按变电站资源物理上的分布（未强调地理分布），强调的是从计算机的角度来研 究分布问题的。这是一种较为理想的结构，要做到完全分布式结构，在可扩展性、通用性及开放性方面都具有较 强的优势，然而在实际的工程应用及技术实现上就会遇到许多目前难以解决的一系列问题，如在分散安装布置时， 恶劣运行环境、抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上存在的问题等等，就目前技术而言还不够十分成熟， 一味地追求完全分布式结构，忽略工程实用性是不必要的。
铁路变电站微机综合自动化系统结构设计
铁路变电站微机综合自动化系统结构设计论文导读：变（配）电站的综合自动化系统是保护系统微机化之后的又一发展方向。
关键词：铁路变(配)电站，综合自动化，结构设计1.概述变（配）电站的综合自动化系统是保护系统微机化之后的又一发展方向。
随着微机保护设备逐渐取代传统的继电保护设备的日益广泛使用，越来越多的微机智能设备出现在变（配）电站中。
如何将这些独立的设备信息组织起来，建立一个集中的信息平台进行管理控制就成为变配电站综合自动化系统的题目。
2.现状一般来说，现在的新建和经过微机保护改造的变配电站，都在一定的程度上实现了变配电站的综合自动化。
但对于微机集中抄表、模拟显示屏、直流屏等设备，铁路变配电所对这些系统的综合集成都比较少，有较大的改进余地。
3.改进在变配电站的综合自动化系统中，每个变配电站的微机后台系统将不仅仅是提供简单的操作界面，而将变成整个变电站的信息中心。
它将集成变配电站内的所有职能设备系统，通过变配电站的综合自动化系统，变配电站将成为整个电网自动化系统的一个节点，值班人员将大大减轻劳动负荷。
4.设计4.1总体结构根据现代变配电站综合自动化系统的设计常规，变配电站综合自动化系统被划分为间隔层、通信层、站控层三个不同的层面。
间隔层是基础的底层智能设备，负责基础功能执行和数据采集工作，同时，间隔层的设备还担负着隔离强电和自动化系统中的弱电的任务。
通信层是联系站控层和间隔层的通信层的通信设备，负责将间隔层的通信信息转变成站控层能够读取的信息，同时也起到隔离站控层和间隔层的作用。
4.2间隔层的选择综合自动化变配电站的综合自动化实质上是一个综合的数据处理系统，其自动化系统必须首先采集各自动化分系统的状态数据然后才可以进行分析处理。
因此各分系统必须首先拥有可以同计算机系统通信的能力。
4.2.1微机保护设备的选择对于微机保护设备，首先要根据保护功能的不同要求选择不同类型的保护设备，并在满足可靠性和成本要求的情况下尽量选用更先进的设备。
变电站综合自动化系统与微机保护硬件原理。
第三节 变电站综合自动化系统的结构形式
1.集中式结构形式 指采用不同档次的计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电站
的模拟量、开关量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、 微机保护和其他一些自动化功能。 2.分层分布式结构形式
分层式结构： 过程层（0层）、间隔层（1层）、站控层（2层） 分布式结构： 3.分层分布式变电站自动化系统的组屏及安装方式 1.集中式的组屏 2.全分散式组屏 3.集中与分散相结合的组屏
二.变电站综合自动化系统基本特征
1.功能实现综合化 2.系统构成模块化 3.结构分布、分层、分散化 4.操作监视屏幕化 5.通信局域网络化、光缆化 6.运行管理智能化 7.测量显示数字化
三.变电站综合自动化系统的优越性
1.在线运行的可靠性高 2.供电质量高 3.专业综合，易于发现隐患，处理事故恢复供电快 4.变电站运行管理的自动化水平高 5.减少控制电缆，缩小占地面积 6.维护调试方便 7.为变电站实现无人值班提供了可靠的技术条件
图8-1-6 微机结保构护图硬件示意框图
1.数据采集单元
多
电压变换
ALF
S/H
路
转
A/D
换
电压变换
ALF
S/H
开
关
各部分作用：
1.电压变换：将TA、TV采集到的信号转变成微机保护装置能够接 受的电压信号；
2.ALF：前置模拟低通滤波器。低通滤波器是一种能使工频信号 通过，同时抑制高频信号的电路 。
5.A/D：模拟量转换成数字量
2.开关量输入输出单元
S +5V
ห้องสมุดไป่ตู้
R2
+
K S R1
P
PAO
微机综合保护装置原理与应用
热过载保护功能投入时，当电动机发热等效电流超过启动值（1.05Im）时， 热过载功能启动并计算跳闸时限，当该时限过去之后，发出跳闸命令。
横坐标是等效电流与额定电流 的比例；
纵坐标是跳闸时间； 反时限特性：等效电流（运行
源或UPS等），则本装置的“电压和再起动功能”不能使用。
五、保护功能特性
1、LM-300+、LM-310+系列提供的保护功能有如下13种：
热过载保护
外部故障保护
堵转保护
反相序保护
tE 时间保护
欠电流保护
起动超时保护
欠电压保护
单相接地保护、断相保护
过电压保护
电流不平衡保护
漏电保护
电流）越大，保护动作时间越 短
热保护反时限特性曲线
3、tE保护（适用于增安型防爆电动机）
tEp——tE 时间保护定值，即7倍 额定电流时允许堵转时间 tEtrip——tE 时间保护的动作值 IA——堵转电流 IN——电动机额定电流（即Im）
3、电流不平衡保护
说明： 电流不平衡保护的启动，必须满足三相电流平均值Imean＞25% Im（小电 流运行，比如空载运① 对于每一种保护功能，装置内部具有软压板可以设定为投入或退出。 ② 单相接地和漏电保护动作于继电器R2和R4，延时200ms连动继电器R1，其它
保护均动作于继电器R1和R4。 ③ 单相接地、漏电、电流不平衡、欠电流、欠电压、过电压和外部故障保护
的动作方式为可设定于跳闸“T”或报警“A”，当设定为报警“A”时保护 仅动作于R4继电器。
路； R4：报警继电器，输出NO接点，动作于报警回路，也可以用于跳闸。 5、辅助电源 交直流二种电压通用，允许电压范围：85V-265VAC或90V-265VDC 电源的最大允许中断时间为500ms，断电500ms内，装置能正常工作。 装置的辅助电源如果不是使用本回路的母线交流电压（如使用直流电
变电站综合自动化第五章节微机保护
与定位中的应用，分析其对提高保护性能的作用。
PART 03
微机保护硬件设计
REPORTING
WENKU DESIGN
硬件设备选型及配置方案
存储器配置
根据保护算法和数据存储需求， 合理配置RAM、ROM或 EEPROM等存储器。
模拟量输入/输出通道
选用高精度、低噪声的模拟量输 入/输出通道，实现模拟信号的采 集和输出。
网络化发展
基于物联网技术，实现变电站内各设备之间的信息交互和协同工作， 提高系统整体性能。
集成化发展
将微机保护与变电站其他自动化系统进行集成，实现信息共享和优化 配置，提高变电站运行效率和管理水平。
THANKS
感谢观看
REPORTING
https://
与传统保护方式的区别
传统保护方式主要采用电磁式或晶体管式继电器，而微机保护则采用微处理器为核心的数字式保护装置。两者在 原理、结构、性能等方面存在显著差异。
优缺点分析
微机保护具有灵敏度高、动作速度快、可靠性高、易于实现自动化和远程通信等优点。但同时也存在抗干扰能力 弱、对硬件和软件要求高、价格较贵等缺点。传统保护方式则相反，具有简单、便宜等优点，但灵敏度低、动作 速度慢等缺点也较为明显。
WENKU DESIGN
定义与发展历程
定义
微机保护是应用微型计算机或微处理器构成的继电保护，是电力系统继电保护 的发展方向。
发展历程
微机保护从20世纪60年代开始发展，经历了从晶体管保护到集成电路保护，再 到微机保护的演变过程。随着计算机技术的飞速发展，微机保护的性能不断提 高，功能不断完善。
微机保护系统组成及功能
开关量输入/输出通道
选用高速、可靠的开关量输入/输 出通道，实现开关信号的采集和 输出。
《变电站微机保护》课件
保护动作
一旦检测到故障或异常，微机保护系 统将根据预设的保护策略和算法，迅 速作出相应的保护动作，如跳闸、告 警等。
对采集的数据进行快速分析，判断是 否存在故障或异常情况。
主要功能
01
02
03
04
故障检测与定位
能够快速准确地检测和定位变 电站内的故障点。
保护控制
根据故障类型和严重程度，实 施相应的保护控制成
01
02
03
硬件部分
包括微机保护装置、输入/ 输出接口、人机交互界面 等。
软件部分
包括系统软件、应用软件 和中间件等。
网络部分
用于连接各个保护装置和 上级控制系统的通信网络 。
工作原理
实时监测
微机保护系统实时监测变电站内各电 气设备的运行状态，采集相关数据。
数据分析
辅助保护配置
配置用于特定场合的辅助保护，如方向保护 、零序保护等。
后备保护配置
配置选择性强的后备保护，如过流保护、低 阻抗保护等。
自动装置配置
配置自动重合闸、备用电源自投等自动装置 ，提高系统稳定性。
06
微机保护的调试与维护
调试方法
硬件调试
检查保护装置的硬件连接是否正确， 确保各模块之间的通信正常。
它主要完成系统初始化、数据采集、 数据处理、控制输出等功能。
中断服务程序
中断服务程序是微机保护装置中处理突发事件的重要部分。
当发生突发事件（如故障）时，中断服务程序会被触发，立即执行相应 的处理逻辑。
中断服务程序主要完成故障检测、数据采集、数据处理等功能，并将结 果反馈给主程序进行后续处理。
算法程序
软件调试
对保护装置的软件进行测试，确保其 功能正常，无逻辑错误。
变电站微机保护
变电站微机自动化系统的集成姜蕊辉周健电力系统的综合自动化控制系统应具有可靠性高、抗干扰能力强、实时性好及维护简单等特点。
随着电脑技术的迅速发展，电力系统的综合自动化控制系统的微机化进程越来越快，微机化将是我国电力系统综合自动化控制系统的发展方向。
本文所介绍的分层分布离散式控制方式的变电站综合自动化控制系统是一种集控制、保护、测量及远动等功能为一体的微机控制系统。
相对于传统的以仪表框、控制台中央信号屏等组成的控制系统，它是一种以计算机为主的、将变电站(所)的二次设备(包括测量、信号、控制、保护、自动装置和远动)经过功能组合而形成的标准化、模块化、网络化和功能化的现代化电脑综合控制系统，适应了现代生产发展和能源管理的要求。
下面就该综合控制系统中的几个主要部分的设计进行分析和介绍。
1系统结构与控制方案(1)系统结构系统应能对变电站的控制、保护、测量、信号传递、远动等功能实现综合自动控制和管理。
由于站内强磁场干扰大，测量、控制、保护点多，谐波干扰及无线电干扰严重等原因，造成系统控制、测量和保护的综合难度较大。
基于上述原因我们采用国际上最为流行的分层分布离散式控制方式，控制和保护单元均由独立的CPU构成，采用一对一结构，每一个回路由独立的CPU完成，相互之间又采用站内通讯网联接在一起，可构成一个变电站集控制、保护、测量、信号传送和远动为一体的综合自动化系统。
我们在实际应用中采用的是一个由多层网络组成的分层分布式综合自动化系统。
整个系统从上到下依次可分为变电站层管理站、计算机网络、间隔层管理站、工业级实时网络、现场监控、保护和远动控制单元。
系统结构如图 1所示。
在整个系统中最上层是由2～3台变电站层管理站和2～4台间隔层管理站组成，二者之间通过 Novell网连接。
第二层由2～4台间隔层管理站和20～40台单片机系统(或少量的PLC)构成，它们之间通过串行通讯口网连接。
最下层网络是由单片机、少量的PLC和继电保护装置等组件构成。
最新变电站综合自动化第5章微机保护
5.4 变压器微机保护
〔3〕TA断线监视 假设运行中发现TA某相断线，那么断线相的二
次电流为零，于是差电流不为零，这可能引起差 动保护误动作。TA二次回路断线的判据有3条。 1〕 Ia Ib Ic 某一值； 2〕零序电流 I0 I0.set
3〕 m Ia a ,Ib,x Ic 5 A
TA断线后，发告警信号，用户可根据情况由控 制字选择是否闭锁差动保护。
图5-10 双绕组变压器的差动电流
〔a〕外部短路时差动回路的电流
〔b〕内部短路时差动回路的电流
Ir es IhIl
5.4 变压器微机保护
差动保护曲线一般采用三段式比率制动的特性，如图
5-11所示。
Id 动作区
差动保护动作方程为：
当 Id Iop.min
Ir esIr e.s0
Iop.min
制动区 Ires.0 Ires.1
当变压区空载投入或外部故障切除后电压恢复时， 励磁涌流可到达额定电流的6－8倍。此时，需要 考虑，否那么会造成保护误动。
励磁涌流特点：2次谐波占有比例大，而短路电流 中二次谐波很小。
5.4 变压器微机保护
▪ 3、二次谐波原理比率差动保护
抑制不平 衡电流
I1a,I1b,I1c 1侧
I/V
I2a,I2b,I2c 2侧
4、变压器微机差动保护
〔1〕比率制动式差动保护的根本概念
比率制动特性的原理是保护的动作电流〔差动电流定
值〕随着外部短路电流按比率增大，即保证外部短
路不误动，又保证内部短路又具有较高的灵敏度。
比率就是指差动保护的差动电流与制动电流之比。
3(内部故障
Id
差动电流） 4(有制动差动
保护特性）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
变电站微机综保原理及设计
摘要:变电站微机综保系统的功能就是将变电站二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置、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实现对全变电站的主要设备和输、配电线路自动监视、测量、控制和保护。
关键词:综合保护测控控制保护测量
变电站微机综保技术已应用非常广泛,这大大提高了电网的现代化水平,增强了设备运行可靠性。
在这个系统中的一个核心部件就是智能型微机综合保护测控装置,该装置有一个或多个处理器组成,具有从外部源接收和传送数据或控制外部源的功能,能够通过以太网线将信息送至监控后台及上级调度中心,以实现自动控制和保护电气设备的目标。
1 系统实现的目的和意义
目前变电站自动化系统的设计还没有统一标准,对于智能型微机综合保护测控装置的选用上差别很大,生产厂家众多,规模大小不一,因此产品的质量多种多样,功能也各不相同,导致一些必要的信息不能完全采集,或者给出的产品资料不全,导致在设计选型时发生失误,不能完成应有的功能,设计一套典型的微机综保测装置,对各种必需的信息量加以分类整理,从而选取相应的综保装置,就成了当务之急。
这样,设计人员可以在实际工作中加以参考,不管选哪一家产品,都做出详细
的要求,让厂家根据要求进行设备配套,确保了设计和供货的准确性,减少了大量的设计与厂家的交流工作,使整套系统更加标准化。
2 综保系统结构论述
综合保护测控设备只是自动化系统中的关键部件,而对于整个自动化系统而言,要依据变电站一次系统的电压等级、主变台数、进出线多少以及变电站的重要程度等多方面综合考虑。
自动化系统的配置分以下几层。
2.1 变电站层的主要工作站
变电站层一般主要由操作员工作站(监控主机)、“五防”主机、远动主站及工程师站组成。
操作员站是变电站内的主要人机交互界面,完成对变电站内所有设备的监视和控制。
“五防”主机的功能是确保遥控命令和手动操作的正确性。
工程师站供专业技术人员使用,主要功能有:监视、查询和记录保护设备的运行信息;监视、查询和记录保护设备的告警、事故信息及历史记录;查询、设定和修改保护设备的定值;查询、记录和分析保护设备的分散录波数据;用户权限管理、装置运行状态统计等。
2.2 网络层
网络层主要完成变电站层和间隔层之间的通信,采用适当的通信方式,可选用屏蔽双绞线、光纤或其他通信介质联网。
2.3 间隔层
间隔层是继电保护、测控装置层。
它对相关设备进行保护、测量和控制。
间隔层在站内按间隔分布式配置。
各间隔设备相对独立,仅通过通信网互联,并同变电站层的设备通信。
间隔层设备大致分以下几类。
A、保护测控装置。
主要用于完成相应的电气间隔中设备的保护、测量及断路器、隔离开关等的控制以及其他相应的电气间隔相关的任务。
B、综合测控装置。
主要完成对某一间隔电气量(如电流、电压、温度、压力等)的测量、控制,它面向的对象主要是断路器或变压器本体等。
C、公用间隔层装置。
对于一些公共信号及其测量值,如直流系统故障信号、直流屏交流失压、所用电切换信号、所用电失压、控制电源故障、合闸电源故障、控制母线故障、合闸母线故障、通信故障、火灾报警控制回路故障信号、保安报警信号等,需要几个公共间隔层装置来进行相关信息采集和处理。
当信息量较少时,也可分散到其他测控装置中完成。
间隔层设备的选用是整个系统的一个重点,也是个难点,要根据站内的具体设备配置,受外界条件的影响也最大,本文的重点是针对间隔层设备中的其中一类即保护测控装置展开论述。
国内在早期的装置是保护和测控分开的,进入20世纪90年代后国电南自推出了保护测控一体化装置,减小了设备的体积,提高了设备可靠性。
之后的几年间,其他各家也均开发出了类似的装置,成为当今市场主流。
3 综保设计完成的任务
A、将各电压系统母线上的开关及电压互感器等信息量进行上传,模拟量分为电流、电压、有功、无功、功率因数;开关量分为开关的分位、合位、试验位置、弹簧未储能;保护信息量分为各种保护的动作信号、报警信号等。
B、线路及降压变等设备配置的各种保护功能,在故障时保护迅速动作于开关跳闸或发出报警信号。
保护的配置要满足《继电保护和安全自动装置技术规程》和《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》。
以某变电站为例需用到的主要保护如下:
对降压变需配置差动保护和后备保护;对所用变需配置电流速断
保护、过电流保护及低压侧单相接地保护;对母联需配置速断保护、过电流保护及充电保护;对电源线路需配置光纤纵差保护及方向闭锁过流保护。
4 对综保生产厂家的要求
A、现场技术服务。
为使综保设备安全、正常投运,厂家要派合格的职称为工程师以上的现场服务人员。
任务主要包括开箱检验货物、处理设备质量问题、指导安装和调试、参加试运和性能验收试验等。
B、培训。
分工厂培训和现场培训两部分,设备厂家为培训人员提供设备、场地、资料等条件,让其人员学会设备的基本原理、系统网络结构、软件组态,系统试运行、现场操作等,学会与一次设备的接线、整个系统联调、现场试验、运行操作及运行管理等。
C、设计联络会。
为便于确认微机监控系统的设计方案及有关工作,厂家应召开设计联络会。
一般举行三次设计联络会,其内容、时间、地点在设计联络会召开之前3周,卖方应提供设计联络会的日程安排和内容安排,并由买方确认。
5 结语
能源行业“十二五”规划正在紧锣密鼓的制定过程中,重点骨干研发中心建设等方面都把智能电网作为重要内容全面推进。
这不仅需要更可靠的保护,也需要精确的参数测量为电网的运行保驾护航,基于微处理器的测量表计将大量使用,未来的数字保护将嵌入计算机代理程序,极大地提高可靠性。
将来随着智能化开关、光电式电流电压互感器等设备的投入使用,综合保护测控保护装置将更加的先进,保护的类型及测量的参数的精度和种类会大大增加。
学无止境,愿此文能抛砖引玉,在电网的设计工作方面发挥一定的作用。
参考文献
[1] 丁书文.变电站综合自动化技术.中国电力出版社,2005.
[2] 丁书文.无人值班变电站技术.中国电力出版社,2008.
[3] 丁书文.变电站综合自动化现场技术.中国电力出版社,2008.
[4] 卓乐友.电力工程电气设计手册.中国电力出版社,2008.。