变电站综合自动化系统(精)
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课件
远动通信系统
选用高速通信设备和专用通信 协议，实现变电站与调度中心 之间的远程通信。
交直流电源系统
选用高性能交直流电源设备和 专用电源管理软件，实现变电 站的电源供应和管理。
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设备安装与调试
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设备安装
按照设计图纸和安装规范 进行设备安装，包括传感 器、变送器、计算机、通 信设备等。
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变电站综合自动化系统概述
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系统定义与组成
2024/1/26
系统定义
变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、网络通信技术、自动控制技术 等，对变电站二次设备进行功能优化和组合，实现对变电站运行监视、控制、测 量、保护、调度等功能的自动化系统。
系统组成
变电站综合自动化系统主要由站控层、间隔层和过程层三层结构组成。其中，站 控层包括监控主机、操作员站、远动通信装置等；间隔层包括保护测控装置、计 量装置等；过程层包括互感器、合并单元、智能终端等。
MODBUS协议特点
简单、可靠、易于实现，适用于小型变电站。
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接口类型与规范
常见接口类型
以太网接口、串行接口、CAN总线接口等。
串行接口规范
遵循RS-232、RS-485等标准，支持异步通 信。
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以太网接口规范
遵循IEEE 802.3标准，支持TCP/IP协议栈。
CAN总线接口规范
模块划分
根据功能需求，将软件划分为数 据采集、数据处理、控制操作、 故障诊断、通信管理等模块。
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关键算法与实现
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04
数据采集算法
简述变电站综合自动化系统的结构及组成
简述变电站综合自动化系统的结构及组成
变电站综合自动化系统是指用于实现变电站自动化控制和监视的一种集成化系统。
该系统通过集成各种自动化设备和软件，实现对变电站的综合监控、保护、控制和通信等功能。
变电站综合自动化系统的结构主要包括以下几个方面：
1. 数据采集系统：负责采集各种传感器和仪器的输入数据，如电流、电压、温度等。
通常采用PLC、RTU等设备来实现数
据采集。
2. 控制系统：负责对变电站设备的控制操作，包括开关的控制、断路器的操作、遥控等。
通常采用主站与站控器相结合的方式，使用远动装置来实现远距离的控制功能。
3. 保护系统：负责对变电设备和电力系统进行保护，包括对电流、电压、频率等参数进行监测和保护。
通常采用继电器保护装置、差动保护装置等设备来实现。
4. 监控系统：负责对变电站设备及电力系统的状态进行监测和显示，包括对各种仪器设备的状态、运行参数等进行实时监控，并通过人机界面显示给操作人员。
通常采用SCADA系统来实现。
5. 通信系统：负责变电站内各个设备之间的通信以及变电站与上级调度中心之间的通信。
通常采用通信协议如IEC 61850等
来实现设备之间的互联互通。
综合自动化系统通常还包括数据存储、数据处理分析、故障诊断、报警管理等功能，以及人机界面、报表输出、事件记录等辅助功能。
总而言之，变电站综合自动化系统主要由数据采集系统、控制系统、保护系统、监控系统和通信系统等组成，通过集成和协调各个子系统，实现对变电站设备和电力系统的快速、准确的运行控制和监视。
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。
变电站综合自动化系统
4、其他某些重要控制设备，例如备用电源自动投入装置、控制电容器投切和变压 器分接头有载切换旳无功电压控制装置等，也不依赖通信网，而设置专用旳装置放在 对应间隔屏上。
继电保护是无人值班变电站综合自动化系统旳关键环节，其功能旳安全可靠性，直 接影响整个系统，因此还必须具有如下附加功能：
1、继电保护旳通信功能和信息量； 2、具有与系统统一时钟对时功能； 3、存储多种保护整定值功能； 4、当地显示与远方查看和修改保护定值； 5、设置保护管理机和通信控制机，负责对各保护单元旳管理； 6、故障自诊断、自闭锁和自恢复功能； 7、自动重叠闸功能。
一般变电站应报警旳参数有：母线电压报警；线路电流负荷越限报警；主变压器过 负荷报警；系统频率偏差报警；消弧线圈接地系统中性点位移电压越限及合计时间 超过容许值时报警；母线上旳进出功率及电度量不平衡越限报警；直流电压越限报 警等。 3、故障录波与测距功能 进行故障记录，并能对故障进行录波，以用于对故障进行综合分析。变电站旳故障 录波和测距可采用两种措施实现： （1）由微机保护装置兼作故障记录和测距，再将记录和测距旳成果送监控机存储及 打印输出或直接送集控主站，这种措施可节省投资，减少硬件设备，但故障记录量 有限，合用于中、低压变电站。 （2）采用专用旳微机故障录波器，并能与监控系统通信。 4、事件次序记录与事故追忆功能 系统具有强大旳数据库功能，可对断路器合闸，保护动作次序记录，对遥信、遥测、 遥控信息分类处理、记录、存储、报警、查询及记忆。系统采集环节应有足够旳内 存，以寄存足够数量和长时间旳事件记录，保证当地监控子站和集控主站通信中断 时不丢失信息。通过事件次序记录和事故追忆功能可以懂得断路器旳动作状况，系 统或某一回路在事故前后所处旳工作状态，对于分析和处理事故起辅助作用。 5、控制及安全操作闭锁功能 实现变电站正常运行旳监视和操作，可以对断路器和隔离开关进行分、合操作，对 变压器分接头进行调整控制，对电容器组和电抗器组进行投、切控制，同步要能接 受遥控操作命令，进行远方操作，所有远方/就地切换应有完善旳闭锁。系统具有操 作权限闭锁（设置密码）、“五防功能闭锁”。
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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- 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)。
在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。
4.5系统的自诊断功能
系统内各插件应具有自诊断功能并把数据
送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时
自检功能。方便维护与维修可对其各部分采用
查询标准输入检测等方法实时检查。能快速发
现装置内部的故障及缺陷。并给出提示,指出故
2010NO.12 China New Technologies and Products中国新技术新产品
工业技术
变电站综合自动化系统
徐云水
(昭通供电局,云南昭通657000
1变电站自动化系统的定义
变电站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、配电线路的门动测量、监控和微机保护以及与调度控制中心通信等综合性的自动化功能。
状态,变压器分接头信号及变电站一次设备告
警信号、事故跳闸总信号、预告信号等。目前这
些信号大部分采用光电隔离方式输入系统。也
可通过通信方式获得。⑦模拟量采集。常规变电
站采集的典型模拟量包括:各段母线电压、线路
电压。电流和有功、无功功率值。馈线电流,电压
和有功、无功功率值。
4.3事件记录和故障录波测距
事件记录应包含保护动作序列记录开关跳
类保护应具有下列功能:①故障记录;②存储多
套定值;③显示和当地修改定值;④与监控系统
通信。根据监控系统命令发送故障信息,动作序
列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选
择或修改定值,校对时钟等命令。通信应采用标
准规约。
4.2数据采集及处理功能
包括状态数据,模拟数据和脉冲数据:①状
态量采集。状态量包括:断路器状态。隔离开关
值及其时间;⑤控制操作及修改整定值的记录。
根据需要该功能可在变电站当地全部实现也可
在远动操作中心或调度中心实现。
4.7人机联系系统的自诊断功能
系统内各插件应具有自诊断功能。自诊断
信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台
机和远方调度中心或操作控制中心与远方控制
一智能单元损坏不应导致全站的通信中断。比
如长期霸占全站的通信网络。②可扩展性和开
放性较高。利于工程的设计及应用。③站内二次
设备所需的电缆大大减少,节约投资也简化了
调试维护。
4系统实现的功能
4.1微机保护
微机保护是对站内所有的电气设备进行保
护,包括线路保护,变压器保护,母线保护,电容
器保护及备自投,低频减载等安全自动装置。各
合记录。变电站故障录波可根据需要采用2种
方式实现:①集中式配置专用故障录波器,并能
与监控系统通信。②分散型,即由微机保护装置
兼作记录及测距计算。再将数字化的波型及测
距结果送监控系统由监控系统存储和分析。
4.4控制和操作功能
操作人员可通过后台机屏幕对断路器。隔
离开关,变压器分接头。电容器组投切进行远方
障位置。
4.6数据处理和记录
历史数据的形成和存储是数据处理的主要
内容。它包括上一级调度中心,变电管理和保护
专业要求的数据。主要有:①断路器动作次数;
②断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数
的累计数;③输电线路的有功、无功,变压器的
有功、无功、母线电压定时记录的最大,最小值
及其时间;④独立负荷有功、无功,每天的峰谷
级——
—变电站层(站级测控单元和就地单元控
制级——
—间隔层(间隔单元的二层式分布控制
系统结构。也可分为三层,即变电站层、通信层
和间隔层。这种结构相比集中式处理的系统具
有以下明显的优点:①可靠性提高,任一部分设
备故障只影响局部,即将"危险"分散,当站级系
统或网络故障,只影响到监控部分,而最重要的
保护、控制功能在段级仍可继续运行;段级的任
提高电力系统的运行、管理水平变电站实现自动化后,监视、测量、记录、抄表等工作都由计算机来完成。既提高了测量的精度。又避免了人为干预。大大提高运行管理水平。
3系统结构
3.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。系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计,采用主从CPU系统工作方式。多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力,解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块(通常是多个CPU之间采用网络技术或串行方式实现数据通信。选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题。提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构,较多地使用于中、低压变电站。分布式变电站综合自动化系统自问世以来。显示出强大的生命力。目前。还存在抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题。
这种结构有以下不足:①前置管理机任务繁重、
引线多。降低了整个系统的可靠性,若前置机故
障。将失去当地及远方的所有信息及功能。②软
件复杂,修改工作量大,系统调试烦琐。③组态
不灵活对不同主接线或规模不同的变电站墩、
硬件都必须另行设计,工作量大并且扩展一些
自动化需求的功能较难。
3.3分层分布式结构
按变电站的控制层次和对象设置全站控制
3.2集中式系统结构
集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I/O接口,集中采集变电站的模拟量和数量等信息,集中进行计算和处理,分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。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,
2变电站实现综合自动化的优越性
提高供电质量。提高电压合格率由于在变电站综合自动化系统中包括电压、无功自动控制功能。故对于具备有载调压变压器和无功补偿电容器的变电站可以大大提高电压合格率,保证电力系统主要设备和各种电器设备的安全,使无功潮流合理,降低网损。节约电能损耗。
提高变电站的安全、可靠运行水平变电站综合自动化系统中的各子系统,绝大多数都是由微机组成它们多数具有故障诊断功能。且微机保护装置和微机型自动装置具有故障自诊断功能。这是当今综合自动化系统比常规的自动装置或四遥装置的突出特点。使采用综合自动化系统的变电站一、二次设备的可靠性大大提高。