变电站综合自动化系统的通信技术

第一篇：变电站综合自动化系统的通信技术

浅谈变电站综合自动化系统的通信技术

【摘要】变电站综合自动化功能的实现，离不开站内工作可靠、灵活性好、易于扩展的通信网络，以来满足各种信息的传送要求。在变电站综合自动化系统中，通信网络是一个重要的环节。本文对通信网络的要求和组成、信息的传输和交换及通信的功能作了有详细的介绍。

【Abstract】In the transformer substation synthesis automation function realizes cannot leave stands the communication network which is highly reliable and flexible, can be expanded.It fulfills demands of all types of data transmission.In transformer substation synthesis automated system, communication network is very important.The requirement and composition of network, transmission and commutation of data and function of communication network are introduced in detail.【关键字】变电站综合自动化系统；信息传输；数据通信

【Key Word】transformer substation synthesis automated system information transmission data communication

引言

变电站综合自动化系统实质上是由多台微机组成的分层分布式的控制系统，包括监控、继电器保护、电能质量自动控制系统等多个子系统。在各个子系统中，往往又由多个智能模块组成，例如微机保护子系统中，有变压器保护、电容器保护和各种线路保护等。因此在综合自动化系统内部，必须通过内部数据通信，实现各子系统内部和各子系统间信息交换和实现信息共享，以减少变电站二次设备的重复配置和简化各子系统间的互连，提高整体的安全性。[

2、5]

另一方面，变电站是电力系统中电能传输、交换、分配的重要环节，它集中了变压器、开关、无功补偿等昂贵设备。因此，对变电站综合自动化系统的可靠性、抗干扰能力、工作灵活性和可扩展性的要求很高，尤其是无人值班变电站。综合自动化系统中各环节的故障信息要及时上报控制中心，同时也要能接受和执行控制中心下达的各种操作和调控命令。[2] 因此，变电站综合自动化系统的数据通信包括两方面的内容：一是综合自动化系统内部各子系统或各种功能模块间的信息交换；而是变电站与控制中心的通信。

一、变电站内的信息传输[2、3、5]

现场的综合自动化系统一般都是分层分布式结构，传输的信息有以下几种：

（一）现场一次设备与间隔层间的信息传输

间隔层设备大多需从现场一次设备的电压和电流互感器采集正常情况和事故情况下的电压值和电流值，采集设备的状态信息和故障诊断信息，这些信息主要是：断路器、隔离开关位置、变压器的分接头位置、变压器、互感器、避雷针的诊断信息以及断路器操作信息。

（二）间隔层的信息交换

在一个间隔层内部相关的功能模块间，即继电保护和控制、监视、测量之间的数据交换。这类信息有如测量数据、断路器状态、器件的运行状态、同步采样信息等。

同时，不同间隔层之间的数据交换有：主、后备继电保护工作状态、互锁，相关保护动作闭锁，电压无功综合控制装置等信息。

（三）间隔层与变电站层的信息

1、测量及状态信息。正常及事故情况下的测量值和计算值，断路器、隔离开关、主变压器分接开关位置、各间隔层运行状态、保护动作信息等。

2、操作信息。断路器和隔离开关的分、合闸命令，主变压器分接头位置的调节，自动装置的投入与退出等。

3、参数信息。微机保护和自动装置的整定值等。

另外，变电站层的不同设备之间通信，根据各设备的任务和功能的特点，传输所需的测量信息、状态信息和操作命令等。

二、综合自动化系统与控制中心的通信[

2、3]

综合自动化系统前置机或通信控制机具有执行远动功能，能将变电站所测的模拟量、电能量、状态信息和SOE等类信息传送至控制中心，同时又能从上级调度接收数据和控制命令。变电站向控制中心传送的信息称为“上行信息”；控制中心向变电站传送的信息称为“下行信息”。这些信息主要包括遥测信息、遥信、遥控和遥调。

图1

分布式综合自动化系统通信框图

为了保证与远方控制中心的通信，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。一般根据现场的要求，系统应具有通信通道的备用及切换功能，保证通信的可靠性，同时应具备多个调度中心不同方式的通信接口，且各通信接口及MODEM应相互独立。保护和故障录波信息可采用独立的通信与调度中心连接，通信规约应满足调度中心的要求，符合国标和IEC标准。

三、变电站综合自动化系统通信的要求

（一）变电站通信网络的要求

由于变电站的特殊环境和综合自动化系统的要求，其数据网络具有以下要求：

1、快速的实时响应能力。变电站综合自动化系统的数据网络要及时地传输现场的实时运行信息和操作控制信息。在电力工业标准中对系统的数据传送有严格的实时性指标，网络必须很好地保证数据通信的实时性。[

2、5]

2、很高的可靠性。电力系统是连续运行的，数据通信网络也必须是连续运行的，通信网络的故障和非正常工作会影响整个变电站综合自动化系统的运行，设计不合理的系统，严重时甚至会造成设备和人身事故。因此，变电站综合自动化系统的通信子系统必须具有很高的可靠性。[1、2、5]

3、很强的抗干扰能力。变电站是一个具有强电磁干扰的环境，存在电源、雷击、跳闸等强电磁干扰和地电位差干扰，通信环境恶劣，数据通信网络须注意采取相应的措施消除这些干扰。[1、2、5]

4、分层式结构。这是由整个系统的分层分布式结构决定的，也只有实现通信系统的分层，才能实现整个变电站综合自动化系统的分层分布式结构。系统的各层次又有其特殊应用和性能要求因此每一层都要有合适的网络环境。[1、2、5]

（二）信息传输响应速度的要求[2]

不同类型和特性的信息要求传送的时间差别很大，举例说明：

1、经常传输的监视信息。（1）监视变电站的运行状态，需要传送母线电压、电流、有功功率、频率等测量值，这类信息经常传输，响应时间需满足SCADA的要求，一般不宜大于1~2s。（2）计量用的信息如有功电能量，传送的时间间隔较长，传送的优先级可降低。（3）刷新变电站数据库所需的信息可以采用定时召唤方式。

2、突发事件产生的信息。（1）系统发生事故的信息要求传输时延最小，优先级最高。（2）正常操作的状态变化信息要求立即传输，传输响应时间要小。（3）故障下，继电保护动作的状态信息和时间顺序记录，不需立即传送，故障处理完后再传送。

（三）各层次之间和每层内部传输信息时间的要求[2]

1、设备层和间隔层，1~100ms。

2、间隔层内各个模块间，1~100ms。

3、间隔层的各个单元之间，1~100ms。

4、间隔层和变电站层之间，10~1000ms。

5、变电站层的各个设备之间，≥1000ms。

6、变电站和控制中心之间，≥1000ms。

四、变电站综合自动化系统的通信功能

变电站综合自动化系统由微机保护子系统、自动装置子系统及微机监控子系统组成，其通信功能可以从以下三个方面了解。

（一）微机保护的通信功能[3]

微机保护的通信功能除与微机监控系统通信外，还包括通过监控系统与控制中心的数据采集和监控系统的数据通信。

1、接受监控系统查询。

2、向监控系统传送事件报告，具有远传数据功能，失电后这些信息还能保留。

3、向监控系统传送自检报告，包括装置内部自检及对输入信号的检查。

4、校对时钟，与监控系统对时，修改时钟。

5、修改保护定值。

6、接受调度或监控系统值班人员投退保护命令。

7、保护信号的远方复归功能。

8、实时向监控系统传送保护主要状态。

（二）自动装置的通信功能[

3、4]

目前微机保护装置以综合了原自动装置的重合闸、自动按频率减负荷等自动功能，其通信指：接地选线装置、备用电源自投、电压和无功自动综合控制与监控系统的通信。

1、小电流接地系统接地选线装置的通信内容。母线和接地线路，母线TV谐振信息接

2、时间，开口三角形电压值等。

3、备用电源自投装置的通信功能。与微机保护通信功能类似。

4、电压合无功调节控制通信功能。除具有与微机保护类似的通信功能外，电压和无功调节还具有接收调度控制命令的功能。调度中心给定电压和无功曲线时，切换为变电站监控后台机自动就地控制。

（三）微机监控系统的通信功能[

3、4]

1、具有扩展远动RTU功能

传统变电站的远动RTU功能是指遥控、遥测、遥信、遥调的“四遥”功能。在综合自动化的变电站中，大大扩展了传统变电站远动RTU功能的应用领域，主要是对保护及其他智能系统的远动功能。此外，还包括变电站其他信息的监视和控制功能，如温度、压力、消防、直流系统等，几乎整个变电站的所有信息均通过网络通信传送至调度中心，相应地调度中心下传的信息也增加了许多。

2、具有与系统通信的功能

变电站微机监控系统与系统的通信具备两条独立的同通信通道。一条是常规的电力载波通道，一条是数字微波通信或光纤通信信道。

结束语

当代计算机技术、通讯技术等先进技术的应用，已改变了传统二次设备的模式，在简化系统、信息共享、减少电缆、减少占地面积、降低造价等方面已改变了变电站运行的面貌。虽然国内的变电站综合自动化技术还不够成熟，在某些方面还存在着不足，但随着通信技术和计算机技术的迅猛发展，变电站综合自动化技术水平的提高将会注入了新的活力，变电站综合自动化技术将朝着网络化、综合智能化、多媒体化的方向发展。

参考文献：

[1]许克明.熊伟.配电网自动化系统.重庆：重庆大学出版社，2007.8 [2]黑龙江省电力调度中心.变电所自动化实用技术及应有指南.北京：中国电力出版社，2004 [3]崔明.21世纪变电站与水电站综合自动化.北京：中国水利水电出版社，2005 [4]王国光.变电站综合自动化系统二次回路及运行维护.北京：中国电力出版社，2005 [5]江智伟.变电站自动化及其新技术.北京：中国电力出版社，2006

第二篇：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

第三篇：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

第四篇：浅析变电站综合自动化系统

浅析变电站综合自动化系统 开封供电公司 齐明亮

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

一、概述

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。

二、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：

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．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。

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。

三、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。

四、变电站自动化系统应能实现的功能

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。

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。

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.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。

５.防误闭锁功能

６.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。7.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。

８.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。

9.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。

五、结语

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。

第五篇：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。