变电站综合自动化试卷07级A 2

第一篇：变电站综合自动化试卷07级A 2

变电站综合自动化试卷 A（发电/供电07级）

一、填空

（每空1分，共30分）

1.变电站自动化系统的保护测控装置面板上通常有以下元器件：

、、、等。

2.变电站综合自动化中保护测控装置的电源插件输入的电源电压一般为_____伏；输出的电源电压一般______伏、____伏、___伏；其中，____伏用于CPU板。

3.变电站综合自动化系统的“四遥”量是指_______、_________、________、______；主变温度、有载调压主变分接头位置调节分别属于_____ 量和_____量。

4.综合自动化装置模拟量输入回路中常用____________ 和____________两种A/D转换。其中，______式A/D变换输出的脉冲频率正比于输入电压的大小。

5.变电站综合自动化系统的后台计算机（或当地监控主站）的软件通常有以下模块：_____________、_________________、______________和______________。

6.变电站综合自动化系统的保护测控装置，对于从装置外部引入的接点，通常经___________引至微机的并行接口；装置输出的开关量一般都采用并行接口的输出经光隔后控制___________的方法。

7.分层分布式变电站自动化系统的组屏及安装方式通常有____________、___________ 和_________三种。

8.用高频正弦波作为载波信号时，数字信号调制的方式有三种，它们分别为_____________、_________________ 和 ______________。

二、简答下列各题（每题5分，共20分）1.变电站综合自动化系统的通信内容包括哪些？

2.乃奎斯特采样定理的基本思想是什么？当某一保护测控装置的采样频率是1000Hz时，其硬件回路中的模拟低通滤波器必须滤掉输入信号中哪些高频分量？ 3.基于逐次逼近式A/D变换的模拟量输入电路，主要包括哪些部分？ 4.变电站综合自动化系统中保护测控装置的典型硬件结构主要包括哪些？

三、问答题（共50分）

1．某110KV变电站的电气主接线如图一所示，已知该变电站采用分层分布式变

已知该变电站综自系统采用分层分布式结构，试画出该变电站综自系统的结构框图。（15分）

2.变电站综合自动化系统的保护测控装置 通常至少设置有哪些插件？各插件的主要 作用是什么？（15分）

3.图二为某保护测控装置的背面接线端子图。根据该图说明下列问题：

（1）图中保护测控装置输入的模拟量 有哪些？它们分别来自何处？（10分）（2）图中保护测控装置通过什么与外界 通信？该通信口有何主要特点？（10分）

图一

一、简答题（每题5分，共25分）

1.变电站综合自动化系统的基本特征有哪些？ 2.什么是变电站综合自动化系统的“四遥” 量？试举例说明变电站综自系统的“四遥量” 分别包含哪些量？

3.综合自动化装置模拟量输入回路中常用 的A/D转换方式有哪两种？两者的主要区别 是什么？

4.变电站综合自动化的监控系统通常有哪些基本功能？

5.目前变电站自动化系统采用什么结构形式？其中，站控层通常有哪些主要设备？

二、计算题（10分）

已知某保护测控装置在交流工频每周期内采样点数为12次。完成下列计算：（1）该保护测控装置的采样周期、采样频率各是多少？

（2）装置硬件回路中的模拟低通滤波器必须滤掉输入信号中哪些高频分量，才能保证信号不失真？

三、绘图题（共15分）

变电站综合自动化系统中保护测控装置常见的开出量有哪些？画图说明变电站综合自动化系统中保护测控装置输出开关量的方法。

四、问答题（共50分）

1．变电站综合自动化系统中保护测控装置的电源插件通常输入、输出的电源电压一般为多少伏？输出的电压分别用于哪里？（15分）

2.变电站综合自动化系统的后台计算机（或当地监控主站）的软件由哪几模块构成？它们的作用各是什么？（15分）

3.下图为某保护测控装置的背面接线端子图。根据该图说明下列问题：（1）图中保护测控装置输入的模拟量有哪些？它们分别来自何处？（10分）（2）图中保护测控装置通过什么与外界通信？该通信口有何主要特点？（10分）

1、什么叫变电站综合自动化系统？

变电站综合自动化系统：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，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

2、变电站综合自动化系统的基本征有哪些？ 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．运行管理只能化7．测量显示数字化

3、变电站综合自动化系统的主要功能有哪些？ 1．测量、监视、控制功能2．继电保护功能

3．自动控制智能装置的功能4．远动及数据通信功能5．自诊断、自恢复和自动切换功能

4、什么是分层分布式变电站综合自动化系统？

在分层分布式结构的变电站控制系统中，整个变电站的一、二次设备被划分为三层，即过程层、间隔层和站控层；变电站自动化综合系统的间隔层和站控层构成的是一个计算机系统，而按照分布式计算机系统的定义——由多个分散的计算机经互联网络构成的统一计算机系统，该计算机系统又是一个分布式的计算机系统。

5、综自系统的组屏及安装方式有哪几种？简单说明各有什么优缺点。

1．集中式：优点是便于设计、安装、调试和管理，可靠性也较高，不足之处是需要的控制电缆较多，增加了电缆的投资。

2．分散与集中相结合：组屏安装在主控室，节约了大量的二次电缆。

3．全分散式：节省了大量连接电缆，缩小了控制室的面积，减少了施工和设备安装的工程量。对变电站综合自动化系统的硬件设备、通信技术等要求较高。

6、变电站综合自动化系统保护测控装置的典型硬件结构主要包括哪几部分,各回路的作用是

什么? 模拟量输入/输出回路、微机系统、开关量输入/输出回路、人机对话接口回路、通信回路和电源等；

7、什么是采样、采样频率、采样定理？

采样是将一个连续的时间信号变成离散的时间信号。相邻两个采样时刻的时间间隔称为采样周期，采样周期的倒数就是采样频率。采样定理：为了使信号被采样后不失真还原，采样频率必须不小于2倍的输入信号的最高频率。

8、模拟量输入回路的作用是什么？

模拟量输入电路的主要作用是隔离、规范输入电压及完成模/数变换，以便与CPU接口，完成数据采集任务。

9、面向间隔的结构的定义是什么？

分层分布式结构的变电站综合自动化系统的面向间隔的结构特点主要表现在间隔层设备的设置是面向电气间隔的，即对应于一次系统的每一个电气间隔，分别布置有一个或多个智能电子装置来实现对该间隔的测量、控制、保护和其他任务。

10、电压形成回路的作用是什么？ 电量变换和隔离，提高抗干扰能力。

11、逐次比较式模数转换回路的构成及各部分作用？（典型的模拟量输入电路主要包括）主要包括电压形成回路、低通滤波电路、采样保持、多路转换开关及A/D变换芯片。电压形成回路主要起电量变换和隔离的作用;低通滤波电路限制输入信号的最高频率;采样保持器把输入信号的瞬时值记录下来，并按所需的要求准确的保持一段时间，供模/数变换器使用;多路转换开关起分时转换的作用;A/D变换芯片将连续变化的模拟信号转换为数字信号。

12、开关量的隔离方法有哪几种？画出光电耦合器原理接线图

继电器隔离，光电耦合隔离，继电器与光电耦合双重隔离。

13、画出PSU-2000系统35/10kV线路保护测控单元插件配置图

交流插件，保护插件，继电器插件，电源插件

14、PSU-2000系统35/10kV线路保护测控单元有哪些功能？

交流插件：主要起隔离和电量变换的作用。保护插件：完成信息的采集和存储，信息处理及信息传输的任务。继电器插件；作为各出口回路的执行原件。电源插件：为各个插件提供独立的工作电源

15、监控系统的基本功能有哪些？

/

1、实时数据采集与处理

2、人机联系

3、运行监视与报警

4、操作控制

5、数据处理与记录

6、事故顺序记录与事故追忆功能

7、故障录波与测距

8、指标打印

9、运行的技术管理

10、谐波的分析与监视

11、GPS时钟对时

12、自诊断和自恢复

13、维护

16、保护与测控装置的插件：交流插件、模数转换插件、保护插件、录波插件、继电器插件、电源插件、人机对话插件。

各插件的基本作用：电源插件：输入直流220V或110V，输出+5V、±15V或±12V、±24V三组直流电压、+5V用于CPU板，±15V常用于各A/D转换芯片，±24V常用于开关量的输入及输出。交流插件：在保护装置中主要起电量变换和隔离作用。模数转换插件：将交流插件输出的各路模拟量转换成数字量。保护插件：用来完成信息的采集与存储、信息处理以及信息的传输等任务。录波插件：用来记录模拟量的采集值，有开关量的状态值。继电器插件：驱动出口跳合闸回路和信号告警。人机对话插件：便于人工操作。模拟量输入电路的主要作用：隔离、规范输入电压及完成模数变换，以便与CPU接口，完成数据采集任务。

17、监控系统的基本结构。监控机，网络管理单元，测控单元，远动接口，打印机

18、变电站综合自动化系统中数据通信的主要任务是什么？

1、完成综合自动化系统内部个子系统或各种功能模块之间的信息交换

2、完成变电站与控制中心的通信任务。

19、变电站综合自动化系统的通信内容有哪些？

1变电站内的信息传输内容：现场一次设备与间隔层间的信息传输;间隔层的信息交换；间隔层与变电站层的信息；

2、综合自动化系统与控制中心的通信内容：遥测信息；遥信信息；遥控信息；遥调信息。

20、数据通信的传输方式有哪些？各自优缺点？并行数据通信：速度快，需要的传输信号线多，成本高，常用在短距离传输中。串行数据通信;节约传输线，降低传输线的投资，但传输速度慢，且通信软件相对复杂，适合于远距离的传输。

21、开关量输入电路的基本功能：将测控对象需要的状态信号引入微机系统。输出电路主要是：将CPU送出的数字信号或数据进行显示、控制或调节。

22、数字信号的调制：数字调幅(AM)，数字调频（FM），数字调相（PM）。解调是调制的逆过程。

23、通信规约：在通信网中，为了保证通信双方能正确、有效、可靠地进行数据传输，在通信的发送和接受过程中有一系列的规定，以约束双方进行正确、协调的工作，这些规定称为数据传输控制过程，简称为通信规约。明确规范以下几个问题：

1、要有共同的语言

2、要有一致的操作步骤，即控制步骤

3、要规定检查错误以及出现异常情况时计算机的应付方法。

24、RS-232D接口特点：点对点的传输，三线制接法，线间干扰较大，信号速率限于20KB/S之内，电缆长度限于15M内。

25、RS-485接口：适用于多个点之间共用一对线路进行总线式联网，用于多站互联非常方便，可节约昂贵的信号线，传输速率达到93.75KB/S，传输距离高达1.2KM。

26、循环式传输规约特点：周而复始地按一定规则向调度中心传送各种遥测、遥信、数字量、事件记录等信息。

27、问答式传输规约特点：厂（站）端只有在调度中心咨询后，才向调度中心发送问答信息。

28、循环式传输规约与问答式传输规约的比较:

1、循环式传输规约只适应于点对点的通信，问答式传输规约适用于点对点，多个点对点，多点环形/星形等多种通道结构

2、循环式传输规约始终占用通道，问答式传输规约允许多个RTU分时共享通道资源

3、循环式传输规约以变电站端为主动方，问答式传输规约以调度中心为主动方

4、循环式传输规约对通道质量的要求不高，问答式传输规约对通道的质量要求比循环式传输规约要高

5、循环式传输规约数据采集以变电站为中心，而问答式传输规约采集信息中心已延伸到调度中心

6、循环式传输规约通信控制简单，问答式传输规约通信控制比较复杂。

29.监控系统的软件：windows NT/2000操作系统、数据库、画面编辑和应用软件等。

一、填空题（每空1分，共30分）

1.信号灯、显示器、键盘、按钮2.直流220V或110V；+5V；±15V(±12V)；±24V；+5V。3.遥测；遥信；遥控；遥调；遥测；遥调 4.基于逐次逼近式A/D变换方式（ADC）；利用电压/频率变换方式(VFC)；电压/频率变换(VFC)5.Windows NT/2000操作系统;数据库；画面编辑；应用软件或（后台系统软件、参数管理软件、绘图软件、人机界面软件）6.光电隔离器件；有接点继电器（干簧或密封小中间继电器）7．集中式组屏安装方式；分散与集中相结合组屏安装方式；全分散式组屏安装方式 8.数字调频（调频）、数字调幅（调幅）、数字调相(调相)

二、简答（每题5分，共20分）

1.变电站综合自动化系统的通信内容包括哪些？ 答：

（一）变电站内的信息传输内容

1、现场一次设备与间隔层间的信息传输

2、间隔层的信息交换

3、间隔层与变电站层的信息

（二）综合自动化系统与控制中心的通信内容

1、遥测信息

2、遥信信息

3、遥控信息

4、遥调信息

2.乃奎斯特采样定理的基本思想是什么？当某一保护测控装置的采样频率是1000Hz时，则其硬件回路中的模拟低通滤波器必须滤除掉输入信号中的哪些高频分量？ 答：乃奎斯特采样定理的基本思想是：为了使信号被采样后不失真还原，采样频率必须不小于2倍的输入信号的最高频率。必须滤除掉大于500Hz的高频分量 3.基于逐次逼近式A/D变换的模拟量输入电路，主要包括哪些部分？

答：电压形成回路、低通滤波回路、采样保持、多路转换开关、A/D变换芯片 4.变电站综合自动化系统中保护测控装置的典型硬件结构主要包括哪些？

答：微机系统;模拟量输入/输出回路；开关量输入/输出回路;人机对话接口回路；通信回路；电源。

三、问答题（共50分）

1．某110KV变电站的电气主接线如图所示，已知该变电站采用分层分布式变电站综自系统，试画出该变电站综自系统的结构图。（15分）答：

2.变电站综合自动化系统的保护测控装置通常至少设置有哪些插件？各插件的主要作用是什么？（15分）

答：交流插件、CPU插件、继电器（I/O）插件、电源插件、人机对话插件等（答模数转换插件、故障录波插件不扣分、不加分）1）交流插件主要起电量变换和隔离的作用。2）CPU插件主要用来完成信息的采集与存储、信息处理以及信息的传输等任务。

3）继电器（I/O）插件实现跳闸、信号、告警、逻辑等功能。4）电源插件用来给本装置的其它插件提供独立的工作电源。5）人机对话插件具有人机对话和通信功能。3.图二为某保护测控装置的背面接线端子图。根据该图说明下列问题：（1）图中保护测控装置输入的模拟量有哪些？它们分别来自何处？（2）图中保护测控装置通过什么与外界通信？该通信口有何主要特点？ 答：（1）三相交流电压UA、UB、UC，线路抽取电压UL 三相交流电流(测量用：IA、IB、IC;保护用Ia、Ib、Ic)三相交流电压UA、UB、UC取自母线PT二次侧线路抽取电压UL取自线路PT二次侧 三相交流电流测量用：IA、IB、IC取自线路CT二次侧测量用线圈 三相交流电流保护用：Ia、Ib、Ic取自线路CT二次侧保护用线圈（2）采用RS485串行通信接口与外界通信

特点：1）适用于多个点之间共用一对线路进行总线式联网

2）采用半双工通信 3）传输速率达到93.75Kbps4）传送距离可达1.2Km

一、填空题（每空1分，共30分）

1.分层分布式；过程层；间隔层；站控层。

2.现场一次设备；间隔层；间隔层；间隔层；站控层（变电站层）。

3.微机系统;模拟量输入/输出回路；开关量输入/输出回路;人机对话接口回路；通信回路；电源。4.+5V；±15V(±12V)；±24V；+5V；±24V；±15V(±12V)5.不小于2倍；大于500Hz 6.集中式组屏安装方式；分散与集中相结合组屏安装方式；全分散式组屏安装方式

7．交流插件、CPU插件、继电器（I/O）插件、电源插件、人机对话插件等（答模数转换插件、故障录波插件不扣分、不加分）

二、简答（每题5分，共20分）

1.变电站综合自动化系统基本特征有哪些？

答：（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。

2.什么是变电站综合自动化系统的“四遥”量？试分别举例说明变电站 综自系统哪些量是“四遥量”？ 答：遥测、遥信、遥控、遥调

举例：1）遥测：U、I、P、Q;变压器油温采集等2）遥信：断路器、隔离开关位置信号；保护动作信号等3）遥控：断路器远方合、分4）遥调：变压器有载调压分接头远方调节 3.综合自动化装置模拟量输入回路中常用哪两种A/D转换方式？两者的主要区别是什么？ 答：基于逐次逼近式A/D变换方式（ADC）、利用电压/频率变换方式(VFC)区别：逐次逼近式A/D变换方式,是直接将模拟量转换为数字量的变换方式。电压/频率变换方式，是将模拟电压先转换为频率脉冲量，通过脉冲计数变换为数字量的一种变换方式 4.变电站综合自动化的监控系统通常有哪些基本功能？

答：（1）实时数据采集与处理功能（2）人机联系功能（3）运行监视与报警功能（4）操作控制功能（5）数据处理与记录功能（6）事故顺序记录与事故追忆功能（7）故障录波与测距功能（8）制表打印功能（9）运行的技术管理功能（10）谐波的分析和监视功能(11）GPS时钟对时功能(12）自诊断和自恢复功能(13）维护功能（10条可得满分）

三、问答题（共50分）

1．变电站综合自动化系统的后台计算机（或当地监控主站）的软件由哪几个模块构成？它们的作用各是什么？（15分）

答：1）数据生成系统 作用：用于系统数据库的定义。2）界面编辑器 作用：完成各种图形、报表的编辑。3）网络管理软件 作用：管理计算机之间的通信。4）人机接口软件 作用:完成人机对话功能。

或：1）后台系统软件 作用：完成网络通信及各种数据的采集与处理等。2）参数管理软件 作用：完成工程参数设置及通讯数据的监视等。3）绘图软件 作用：完成各种图形、报表的编辑。

4）人机界面软件 作用：完成数据信号的监视、各种操作、图形报表的打印等。

2.画图说明变电站综合自动化系统的保护测控装置输出的开关量是采用什么方法输出的？（15分）

答：

通过软件使并行口的PB0输出“0”，PB1输出“1”，便可使与非门H1输出低电平，光敏三极管导通，继电器K被吸合。

3.图一为某保护测控装置的背面接线端子图。根据该图说明下列问题：（1）图中保护测控装置输入的模拟量有哪些？它们分别来自何处？（2）图中保护测控装置通过什么与外界通信？该通信口有何主要特点？ 答：1）三相交流电压UA、UB、UC，线路抽取电压UL 三相交流电流(测量用：IA、IB、IC;保护用Ia、Ib、Ic)三相交流电压UA、UB、UC取自母线PT二次侧 线路抽取电压UL取自线路PT二次侧

三相交流电流测量用：IA、IB、IC取自线路CT二次侧测量用线圈 三相交流电流保护用：Ia、Ib、Ic取自线路CT二次侧保护用线圈 2）采用RS485串行通信接口与外界通信

特点：1）适用于多个点之间共用一对线路进行总线式联网 2）采用半双工通信

3）传输速率达到93.75Kbps 4）传送距离可达1.2Km

第二篇：变电站综合自动化技术

第一章

1、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，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

2、传统变电站的缺点：

（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）供电质量缺乏科学的保证。（3）占地面积大，增加了征地投资。

（4）不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。

（5）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。

3、变电站自动化技术的发展过程。[P5内详] 第二章

4、二次设备的组成部分：继电保护、自动装置、测量仪表、操作控制屏和中央信号屏以及远动装置。

5、变电站综合自动化的优越性：

（1）变电站综合自动化系统利用当代计算机的技术和通信技术，提供了先进技术的设备，改变了传统的二次设备模式，信息共享，简化了系统，减少了连接电缆，减少占地面积，降低造价，改变了变电站的面貌。（2）提高了自动化水平，减轻了值班员的操作量，减少了维修工作量。（3）随着电网复杂程度的增加，各级调度中心要求各变电站能提供更多的信息，以便及时掌握电网及变电站的运行情况。（4）提高变电站的可控性，要求更多地采用远方集中控制、操作、反事故措施等。（5）采用无人值班管理模式，提高劳动生产率，减少人为误报操作的可能。（6）全面提高运行的可靠性和经济性。

6、变电站的数据包括：模拟量、开关量和电能量。

7、直流采样：即将交流电压、电流等信号经变送器转换为适合于A/D转换器输入电平的直流信号。交流采样：指输入给A/D转换器的是与变电站的电压、电流成比例关系的交流电压信号。

8、并联、串联有源电力滤波器的不同点及示意图。[P17内详]

9、电力系统的电压、无功综合控制的方式：集中控制、分散控制和关联分散控制。[P27内详]

10、电力系统频率偏移的原因：电力系统的频率与发电机的转速有着严格的对应关系，而发电机的转速是由作用在机组转轴上的转矩决定的，原动机输入的功率如果在扣除了励磁损耗和各种机械损耗后能与发电机输出的电磁功率保持平衡，则发电机的转速将保持不变，电力系统所有发电机输出的有功功率的总和，在任何时刻都将等于此系统包括各种用电设备所需的有功功率和网络的有功损耗的总和。但由于有功负荷经常变化，其任何变动都将立刻引起发电机输出电磁功率的变化，而原动机输入功率由于调节系统的滞后，不能立即随负荷波动而作相应的变化，此时发电机转轴上的转矩平衡被打破，发电机的转速将发生变化，系统的频率随之发生偏移。

11、电力系统频率降低的危害：

（1）系统的频率下降，使发电厂的厂用机械出力大为下降，结果必然影响发电设备的正常工作，使发电机的有功出力减少，导致系统频率的进一步降低。

（2）系统频率降低，励磁机的转速也相应降低，当励磁电流一定时，励磁机发出的无功功率就会减少。（3）系统频率长期处于49.5Hz或49Hz以下时，会降低各用户的生产率。

12、明备用和暗备用的原理和图。[P33内详] 系统正常运行时，备用电源不工作的称明备用。系统正常运行时，备用电源也投入运行的，称为暗备用。

备用电源自投（BZT）的作用：备用电源自投装置是因为电力系统故障或其他原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源或备用设备或其他正常工作的电源自动投入工作，使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置。

13、变电站综合自动化系统的特点：（1）功能综合化

（2）分级分布式、微机化的系统结构（3）测量显示数字化（4）操作监视屏幕化（5）运行管理智能化 第三章

14、光电传感器的优越性：

（1）优良的绝缘性能，造价低、体积小、质量轻。（2）不含铁心，消除了磁饱和、铁磁谐振等问题。（3）动态范围大，测量精度高。（4）频率范围宽。（5）抗干扰能力强。第四章

15、输入/输出的传送方式：并行和串行传送方式。

16、CPU对输入/输出的控制方式：同步传送方式、查询传送方式、中断控制输入/输出方式和直接存储器访问方式（DMA）[P50内详]

17、DMA控制器必须具备的功能：

（1）能接受外设的请求，向CPU发出总线请求信号HOLD；

（2）当CPU发出总线请求认可信号HLDA后，接管对地址线、数据线和控制线的控制，进入DMA方式；（3）发出地址信息，能对存储器寻址及能修改地址指针；（4）能向存储器和外设发出读或写等控制信号；

（5）能控制传送的字节数及判断DMA传送是否结束；

（6）在DMA传送结束以后，能发出DMA结束信号，释放总线使CPU恢复正常工作状态。

18、光电耦合器工作原理及原理图。[P62内详] 第五章

19、D/A转换器的工作原理、关系式、权电阻输入网络。[P67内详] 20、绝对精度和相对精度。[P74内详] 第六章

21、交流采样法：是直接对经过装置内部小TA，小TV转换后形成的交流电压信号进行采样，保持和A/D转换，然后在软件中通过各种算法计算出所需电量。第七章

22、小波分析在变电站综合自动化中的应用前景。[P103内详] 第八章

23、变电站内的信息传输：

（1）设备层与间隔层（单元层）间信息交换（2）单元层内部的信息交换（3）单元层之间的通信

（4）单元层和变电站层的通信（5）变电站层的内部通信

24、变电站通信网络的要求：快速的实时响应能力，很高的可靠性，优良的电磁兼容性能，分层式结构。

25、数据通信的传输的方式：并行数据通信和串行数据传输。

26、数据通信系统的工作方式：单工通信，半双工通信和全双工通信。原理及图示[P119内详]

27、网络的拓扑结构：点对点结构、星型结构、总线结构和环形结构。

28、移频键控原理。[P131内详]

29、差错检测技术：就是采用有效编码方法对咬传输信息进行编码，并按约定的规则附上若干码元（称监督码），作为信息编码的一部分，传输到接收端，接收端则按约定的规则对所收到的码进行检验。30、几种常用的监督码构成方法：奇偶校验、纵向冗余校验和循环冗余校验CRC。第九章

31、电磁兼容意义：电气或电子设备或系统能够在规定的电磁环境下不因电磁干扰而降低工作性能，它们本身发射电磁量不影响其他的设备或系统正常工作，从而达到互不干扰，在共同的电磁环境下一起执行各自功能的共存状态。

32、电磁干扰的三要素：干扰源、传播途径和电磁敏感设备。

33、解决电磁干扰问题的方法：

（1）抑制干扰源产生的电磁干扰（滤波、屏蔽和接地）；（2）切断干扰的传播途径；

（3）提高敏感设备抗电磁干扰的能力（降低对干扰的敏感度）。

34、干扰分类：

（1）差模干扰：是串联于信号源回路中的干扰，主要由长线路传输的互感耦合所致。（2）共模干扰：是由网络对地电位变化所引起的干扰，即对地干扰。

35、抑制干扰源影响的屏蔽措施：

（1）一次设备与自动化系统输入、输出的连接采用带有金属外皮的控制电缆，电缆的屏蔽层两端接地。（2）测量和微机保护或自控装置采用的各类中间互感器的一、二次绕组之间加设屏蔽层。（3）机箱或机柜的输入端子对地接一耐高压的小电容，可抑制外部高频干扰。（4）系统的机柜和机箱采用铁质材料。

第三篇：变电站综合自动化教学大纲

《变电站综合自动化》课程教学大纲

一、课程名称：变电站综合自动化

课程负责人：

二、学时与学分：

三、适用专业：重庆大学城市科技学院电气学院

四、课程教材：

五、参考教材：《变电站综合自动化》，国家电网公司人力资源部，中国电力出版社;第1版(2010年5月1日)。

《变电站综合自动化原理及运用》，丁书文，中国电力出版社;第2版(2010年7月1日)。

《变电站综合自动化原理与系统》，张惠钢，中国电力出版社;第1版(2004年1月1日)。

六、开课单位：电气信息学院电气专业

七、课程的性质、目的和任务

《变电站综合自动化》，是电气工程及其自动化专业面向应用的一门专业课，是电力系统继电保护及自动化方向与发电厂及电力系统方向的核心专业课程。本课程以“变电站综合自动化系统”为载体，学生通过该门课的学习，使学生较全面地了解变电站综合自动化系统的用途、结构、原理和性能，初步掌握变电站综合自动化系统基本知识和技能，具备变电站综合自动化系统的安装调试、运行及事故处理的能力。

八、课程的基本要求

1、了解变电站站综合自动化的含义。

2、掌握变电站实现综合自动化的基本功能。

3、了解变电站实现综合自动化系统的结构形式。

4、掌握变电站综合自动化信息的测量和采集种类和方式方法。

5、了解变电站综合自动化中的通信技术。

6、了解变电站综合自动化系统运用的新技术。

7、掌握变电站综合自动化系统的智能装置的。

8、掌握变电站综合自动化系统的运行、维护及调试。

9、了解提高综合自动化系统可靠性的措施。

10、熟悉变电站综合自动化的监控系统相关知识。

九、课程的主要内容

第一章 变电站综合自动化系统概述 1.1 综合自动化的基本概念 1.2 综合自动化的优越性

1.3 综合自动化系统的主要内容和基本功能 1.4 综合自动化系统的设计原则与要求

1.5 综合自动化系统的硬件结构（结构形式和配置）1.6 变电站综合自动化与无人值班变电站 1.7 变电站综合自动化技术的发展方向 第二章 变电站综合自动化信息的测量和采集 2.1 变电站综合自动化信息

2.2 变电站综合自动化信息的体系结构 2.3 变电站模拟量信息的变送器测量及采集 2.4 交流采样技术及其应用 2.5 变电站油温的采集 2.6 变电站状态信息的采集 2.7 变电站实时时钟的建立和应用 第三章 变电站综合自动化系统中的通信技术 3.1 数据通信基础 3.2 数据交换技术 3.3 计算机网络基础知识

3.4 网络体系结构及OSI基本参考模型 3.5 计算机局域网络 3.6 现场总线技术

第四章 变电站综合自动化系统中的新技术应用 4.1 VQC知识 4.2 程序化操作 4.3 IEC 61850简介

第五章 变电站运行的自动控制与调节（变电站综合自动化系统的智能装置）5.1 变电站低频减负荷控制 5.2 变电站电压和无功功率控制

5.3 变电站“五防”的基本概念及实现方法 5.4 同期知识

5.5 备用电源自动投入装置 5.6 变电站主设备的遥控 5.7 微机故障录波原 5.8 微机故障录波实例

第六章 变电站综合自动化系统的运行、维护及调试 6.1 综合自动化系统人机联系与操作 6.2 综合自动化系统运行与维护 6.3 综合自动化系统的调试

第七章 提高综合自动化系统可靠性的措施 7.1 综合自动化可靠性概述 7.2 干扰来源和干扰的影响 7.3 抗干扰措施

7.4 综合自动化系统的自动检测技术 第八章 变电站综合自动化的监控系统 8.1 综合自动化监控系统的基本功能 8.2 综合自动化监控系统的基本结构 8.3 综合自动化监控系统基本要求及特点 8.4 综合自动化监控系统界面及监控操作 8.5 综合自动化监控系统的附属部分

十、课程教学重点

1、变电站实现综合自动化的基本功能。

2、变电站综合自动化信息的测量和采集种类和方式方法。

3、变电站综合自动化系统运用的新技术。

4、变电站综合自动化系统的智能装置的。

5、变电站综合自动化系统的运行、维护及调试。

6、提高综合自动化系统可靠性的措施。

7、变电站综合自动化的监控系统。

十一、考核方式

笔试考试

总成绩=笔试考试（70%）+平时考评（30%）

十二、学时分配

第四篇：浅谈变电站综合自动化系统

浅谈变电站综合自动化系统

吴科续

（丰满发电厂，吉林

丰满

132108）

摘 要：本文简要介绍了变电站综合自动化系统的重要性和发展趋势，提出了变电站综合自动化基本概念，并对系统结构、通讯方式和能实现的基本功能及变电站自动化的发展前景进行分析。

关键词：变电站综合 自动化系统 结构 功能

1.前言

电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面，保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。2.系统结构

目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构：2.1分布式系统结构

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。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，还存在在抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题等。

2.2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，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，软、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。2.3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。3.常见通讯方式

目前国内常采用以太网通讯方式，在以太网出现之前，无论RS-232C、EIA-422/485都无法避免通信系统繁琐、通讯速度缓慢的缺陷。现场总线的应用部分地缓解了便电站自动化系统对通信的需求，但在系统容量较大时依然显得捉襟见肘，以太网的应用，使通讯问题迎刃而解。常见的通讯方式有：

（1）双以太网、双监控机模式，主要是用于220-500kV变，在实现上可以是双控机+双服务器方式，支撑光/电以太网。

（2）单以太网，双/单监控机模式。

（3）双LON网，双监控机模式。

（4）单LON网，双/单监控机模式。4.变电站自动化系统应能实现的功能

4.1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。

（2）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，开关跳合记录。变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，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操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，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中心的通信。

4.8本功能在常规远动“四遥”的基础上增加了远方修改整定保护定值、故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。还应具有同调度中心对时，统一时钟的功能和当地运行维护功能。

5.结束语

通过以上分析，可以看到变电所综合自动化对于实现电网调度自动化和现场运行管理现代化，提高电网的安全和经济运行水平起到了很大的促进作用，它将能大大加强电网一次、二次系统的效能和可靠性，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。随着技术的进步和硬件软件环境的改善，它的优越性必将进一步体现出来。■ 参考文献

1.杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势.电力系统自动化，1995。

2.王海猷，贺仁睦.变电站综合自动化监控主站的系统资源平衡.电网技术，1999。

2008.05.08 吴科续（1978-），男，工程师，从事水轮发电机组值班员工作。邮 编：132108 通讯地址：吉林市丰满发电厂发电部 联系电话：*** 工作电话：0432-4604511

第五篇：浅析变电站综合自动化系统

浅析整流供电综自动化系统

周玉杰

（鸿骏铝电公司动力一分厂，内蒙古 霍林郭勒市 029200）摘要：本文简要介绍了变电站综合自动化系统的重要性和发展趋势，提出了变电站综合自动化基本概念，并对系统结构、通讯方式和能实现的基本功能及变电站自动化的发展前景进行分析 关键词：变电站综合 自动化系统 结构 功能

1.概述

近几年全国电解铝行业发展讯速，生产规模不断扩大，从整个铝冶炼行业的安全生产特点来看，整流供电综合自动化系统越来越受到重视。变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向电解提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面，保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。发展和完善供电整流综合自动化系统是今后整流供电发展的新的趋势。

2.系统结构

目前从国内整流供电综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构：

2.１分布式系统结构

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。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。

2.2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，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，软、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。

２.3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级——变电站层(站级测控单元)、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，即站控层、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：

2.3.1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。

2.3.2可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。

2.3.3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。目前全国各大铝厂供电系统均采用分层分布式结构，下面就这种方式展开讨论。

3.电解铝供电综自系统结构方式 3.1 系统结构

3.1.1变电站自动化系统由站控层、网络层和间隔层三部分组成，并用分层、分布、开放式网络系统实现连接。站控层设备及网络发生故障而停运时，不能影响间隔层的正常运行。

3.1.2 站控层由计算机网络连接的系统主机及操作员站和各工作站等设备构成，提供站内运行的人机联系界面，实现管理控制间隔层设备等功能，形成全站监控、管理中心，并可与调度中心和集控站通信。站控层的设备可集中或分散布置。3.1.3网络层是站控层与间隔层联络的中枢，间隔层的信息通过网络层最后到达站控层，实现信息的收集功能；站控层的遥控和遥调指令通过网络层到达间隔，实现控制功能。随着通讯技术的快速发展，测控和保护装置对外通信接口基本都能实现双以太网口通讯，网络层架构按双网配置，主备网之间可以实现无扰动切换。由于网络层设备的发展，又赋予了网络层设备新的功能，既通讯协议的解析，这种设计理念正逐步在铝电解供电综自系统中得到应用，也是未来发展的趋势。由于间隔层设备的厂家较多，通讯规约没有一个统一的标准，整个通讯规约的解析主要由站控层来完成，这就增加了站控层设备的负荷，结果导致整个综自系统的反应速度提不上来。底层的协议由网络层具有高性能、高效率的硬件芯片来完成，大大提高的协议解析的速度和效率，同时又减轻了站控层设备的负担。3.1.4间隔层由测控单元、间隔层网络和各种网络、通信接口设备等构成，完成面向单元设备的监测控制等功能。间隔层设备按相对集中方式分散下放到各个继保小室。系统结构的分布性必须满足系统中任一装置故障或退出都不应影响系统的正常运行

3.2 网络结构

3.2.1 网络拓扑结构采用总线型、环形、星型方式。

站控层设备采用基于TCP/IP或UDP/IP协议的以太网方式组网，并具有良好的开放性，能满足与电力系统专用网络连接及容量扩充等要求。每一继保小室可设一子网，合理的控制整个网络的流量，防止网络风暴的产生。

3.2.2 站控层和间隔层均采用双重化监控网络，网络设备按双重化配置，双网按热备用方式运行。

3.2.3 具备合理网络架构和信息处理机制，能够保证在正常运行状态及事故状态下均不会出现因为网络负荷过重而导致系统死机或严重影响系统运行速度的情况。

3.3站控层设备及其功能

站控层设备包括主机、操作员工作站、远动通讯装置、故障及信息系统子站、微机五防系统、GPS对时系统以及其它智能接口。

3.3.1主机

具有主处理器及服务器的功能，为站控层数据收集、处理、存储及发送的中心，管理和显示有关的运行信息，供运行人员对变电站的运行情况进行监视和控制，间隔层设备工作方式的选择，实现各种工况下的操作闭锁逻辑等。大都采用两台主机互为热备用工作方式。

3.3.2操作员工作站

是站内自动化系统的主要人机界面，用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达等。通过操作员站，运行值班人员能够实现全站设备的运行监视和操作控制。可以配置两台操作员站，操作员站间应能实现相互监视操作的功能。

3.3.3故障及信息系统子站

能在正常和电网故障时，采集、处理各种所需信息，并充分利用这些信息，为继电保护运行、管理服务，为分析、处理电网故障提供支持。工作站大都具备多路数据转发的能力，能够通过网络通道向多个调度中心进行数据转发，通信规约应符合当地电网继电保护故障信息系统通信与接口规范。支持根据调度中心命令对相应装置进行查询和远程维护，包括远程配置、可视化数据库维护、参数的上传下载、设备运行状态监视等。故障及信息系统子站双机配置，采用互为热备用工作方式，双机都能独立执行各项功能。当一台工作站故障时，系统实现双机无缝自动切换，由另一台工作站执行全部功能，并保证切换时数据不丢失，并同时向各级调度和操作员站发送切换报警信息。

3.3.4远动通讯装置

满足直采直送要求，收集全站测控装置、保护装置等设备的数据，将信息通过双通道（专线或网络通道）上传至上一级调度中心，调度中心下发的遥控命令向变电站间隔层设备转发。

远动通信装置双机配置，采用互为热备用工作方式，双机都能独立执行各项功能。当一台通信装置故障时，系统实现双机无缝自动切换，由另一台通信装置执行全部功能，并同时向各级调度和主机发送切换报警信息。也可采用双主机工作方式。

3.2.5微机五防系统

微机五防系统主要包含五防主机、五防软件、电脑钥匙、充电通信控制器、编码锁具等，实现面向全站设备的综合操作闭锁功能。微机五防系统应与变电站自动化系统一体化配置，五防软件应是变电站自动化系统后台软件的一个有机组成部分，独立配置一台微机五防工作站。

3.2.6 GPS对时系统

为故障录波装置、微机保护装置、测控装置和站控层设备等提供统一时间基准的系统。

4.结束语

随着计算技术、网络技术、通讯技术、视频技术的发展，整流供电综合自动化系统将赋予更强大的功能，其将为电解安全平稳供电发挥越来越重要的作用。

参考文献

1.胡建斌.《霍煤鸿骏铝电公司二期铝合金项目综自系统技术协议》，2007年02月。作者简介 周玉杰、1970、山东济宁、中级程序员、大学、供电技术及其自动化、主要从事变压站综合自动化及远动工作、E-mail：hlh_zhouyj@126.com、电话：（0475）7959106