電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù).doc

電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)I、引入：變電站自動(dòng)化系統(tǒng)就是：由基于微電子技術(shù)的智能電子裝置IED和后臺(tái)控制系統(tǒng)所組成的變電站運(yùn)行控制系統(tǒng)，包括 監(jiān)控 保護(hù) 電能質(zhì)量自動(dòng)控制等多個(gè)子系統(tǒng)。 II、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)及其與微機(jī)繼電保護(hù)的關(guān)系以太網(wǎng)A以太網(wǎng)B保護(hù)測(cè)控裝置遠(yuǎn)方調(diào)度當(dāng)?shù)睾笈_(tái)規(guī)約轉(zhuǎn)換器遠(yuǎn)動(dòng)工作站其它智能設(shè)備RS232/RS485/CAN等其他網(wǎng)絡(luò)GPS五防機(jī)一、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的組成l 保護(hù)測(cè)控裝置l 規(guī)約轉(zhuǎn)換器l 遠(yuǎn)動(dòng)工作站l 后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)l 五防主機(jī)二、各部分功能1、規(guī)約轉(zhuǎn)換器l 對(duì)于一套變電站自動(dòng)化系統(tǒng)而言，系統(tǒng)中的保護(hù)設(shè)備可能來自第三方廠家。規(guī)約轉(zhuǎn)換器通過規(guī)約上的轉(zhuǎn)換將第三方設(shè)備接入。規(guī)約轉(zhuǎn)換器非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約2、遠(yuǎn)動(dòng)工作站對(duì)間隔層設(shè)備進(jìn)行集中管理，并實(shí)現(xiàn)對(duì)集控中心的連接。屬于站控層部分。遠(yuǎn)動(dòng)工作站集中管理站控層與集控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換3、GPS校對(duì)時(shí)鐘：針對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)、控制裝置進(jìn)行校時(shí)功能：從GPS衛(wèi)星上獲取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào) 通過各種接口傳輸給需要設(shè)備 如：計(jì)算機(jī)、保護(hù)、故障錄波、SOE事件順序記錄、自動(dòng)裝置、RTU 達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)時(shí)間同步4、主站監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)采集的變電站進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)視、控制，并對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行管理5、保護(hù)測(cè)控裝置該部分屬于間隔層部分，直接執(zhí)行保護(hù)控制原理.同時(shí)保護(hù)裝置還存在與站控層進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，接收站控層對(duì)保護(hù)設(shè)備管理。三、微機(jī)保護(hù)裝置與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)之間的關(guān)系l 是變電站（發(fā)電廠）自動(dòng)化系統(tǒng)的自動(dòng)化裝置之一l 具有輸入信號(hào)采樣和控制邏輯輸出執(zhí)行的接口l 保護(hù)控制邏輯就是通常的繼電保護(hù)原理l 在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中屬于間隔層設(shè)備l 需要接收變電站自動(dòng)化主站的管理和維護(hù)緒論一、微機(jī)繼電保護(hù)發(fā)展史 1、世界微機(jī)保護(hù)發(fā)展史，（表1） 2、中國微機(jī)保護(hù)發(fā)展史，（表2）表一序號(hào)年代世界微機(jī)保護(hù)160年代提出計(jì)算機(jī)構(gòu)成保護(hù)裝置（主要是理論計(jì)算方法和程序結(jié)構(gòu)研究；將模擬量數(shù)字化（電流、電壓、溫度等）270年代 在理論研究，主要是算法研究、數(shù)字濾波及實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)試驗(yàn)等，期間，大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)和微處理器進(jìn)入實(shí)用階段，價(jià)格大幅度下降，可靠性及運(yùn)算速度大幅度提高。70年代后期，國外有少數(shù)微機(jī)保護(hù)在試運(yùn)行。380年代微機(jī)保護(hù)算法基本成熟；490年代 微處理器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重大發(fā)展，導(dǎo)致硬件集成度更高、運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大；通信、結(jié)構(gòu)、可靠性整體性能發(fā)生質(zhì)的變化，保護(hù)越來越智能化，裝置越來越信息化。表二序號(hào)階段中國微機(jī)保護(hù)1第一代基本同國外同時(shí)起步，設(shè)計(jì)重點(diǎn)是如何使總線系統(tǒng)更隱蔽，提高抗干擾水平；單CPU，采用單片機(jī)，雙層板，前插大機(jī)箱結(jié)構(gòu)，RS-232通信。2第二代 微機(jī)保護(hù)采用多CPU結(jié)構(gòu)，每塊印制板以CPU為中心組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)總線不出插件。采用單片機(jī)，雙層板，前插整面機(jī)箱結(jié)構(gòu)，RS-CAN/LON/485通信；3第三代 采用DSP技術(shù)，印制板采用多層板，實(shí)現(xiàn)表面貼裝，提高抗干擾性能，背插式機(jī)箱，工業(yè)以太網(wǎng)。二、微機(jī)繼電保護(hù)裝置的特點(diǎn)1維護(hù)調(diào)試方便1）在微機(jī)保護(hù)應(yīng)用之前，整流型或晶體管型繼電保護(hù)裝置的調(diào)試工作量很大，尤其是一些復(fù)雜的保護(hù)，例如超高壓線路的保護(hù)設(shè)備，調(diào)試一套保護(hù)常常需要一周，甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。2）原因：這類保護(hù)裝置都是布線邏輯的，保護(hù)的每一種功能都由相應(yīng)的硬件器件和連線來實(shí)現(xiàn)。為確認(rèn)保護(hù)裝置是否完好，就需要把所具備的各種功能都通過模擬試驗(yàn)來校核一遍。3）微機(jī)保護(hù)則不同，它的硬件是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，各種復(fù)雜的功能是由相應(yīng)的軟件（程序）來實(shí)現(xiàn)的。2可靠性高1）計(jì)算機(jī)在程序指揮下，有極強(qiáng)的綜合分析和判斷能力。 可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)保護(hù)很難辦到的自動(dòng)糾錯(cuò)，即自動(dòng)地識(shí)別和排除干擾，防止由于干擾而造成誤動(dòng)作。2）有自診斷能力，能夠自動(dòng)檢測(cè)出本身硬件的異常部分，配合多重化可以有效地防止拒動(dòng)3易于獲得附加功能1）應(yīng)用微型機(jī)后，如果配置一個(gè)打印機(jī)，或者其它顯示設(shè)備，或通過網(wǎng)絡(luò)連接到后臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可以在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后提供多種信息。2）保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和各部分的動(dòng)作順序記錄，故障類型和相別及故障前后電壓和電流的波形記錄等。3）對(duì)于線路保護(hù)，還可以提供故障點(diǎn)的位置（測(cè)距）。這將有助于運(yùn)行部門對(duì)事故的分析和處理。4. 靈活性大由于微機(jī)保護(hù)的特性主要由軟件決定（不同原理的保護(hù)可以采用通用的硬件），因此只要改變軟件就可以改變保護(hù)的特性和功能。從而可靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化。5保護(hù)性能得到很好改善由于微型機(jī)的應(yīng)用，使很多原有型式的繼電保護(hù)中存在的技術(shù)問題，可找到新的解決辦法。例如：1） 對(duì)接地距離保護(hù)的允許過渡電阻的能力，距離保護(hù)如何區(qū)別振蕩和短路2） 大型變壓器差動(dòng)保護(hù)如何識(shí)別勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障等問題都已提出了許多新的原理和解決方法。第一章 微型機(jī)保護(hù)的硬件原理11 概 述微型機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的硬件一般包括以下三大部分：（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（或稱模擬量輸入系統(tǒng)）包括電壓形成、模擬濾波、采樣保持（S/H）、多路轉(zhuǎn)換（MPX）以及模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）等功能塊，完成將模擬輸入量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為所微型機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字量。（2）微型機(jī)主系統(tǒng)包括微處理器（MPU）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）或閃存內(nèi)存（FLASH）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）、定時(shí)器、并行接口以及串行接口等。微型機(jī)執(zhí)行編制好的程序，對(duì)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至RAM 區(qū)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，完成各種繼電保護(hù)的測(cè)量、邏輯和控制功能。（3）開關(guān)量（或數(shù)字量）輸入輸出系統(tǒng)由微型機(jī)的并行接口、光電隔離器件及有觸點(diǎn)的中間繼電器等組成，以完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號(hào)警報(bào)、外部觸點(diǎn)輸入、人機(jī)對(duì)話及通訊等功能。12 模擬量輸入系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）一、 電壓形成回路微機(jī)保護(hù)模擬量的設(shè)置應(yīng)以滿足保護(hù)功能為基本準(zhǔn)則，輸入的模擬量與計(jì)算方法結(jié)合后，應(yīng)能夠反應(yīng)被保護(hù)對(duì)象的所有故障特征。以高壓線路保護(hù)和三卷變壓器差動(dòng)保護(hù)為例：由于高壓線路保護(hù)一般具備了全線速動(dòng)保護(hù)（如高頻保護(hù)或光纖電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)）、距離保護(hù)、零序保護(hù)和重合閘的功能，所以，模擬量一般設(shè)置為Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Uc、Ux 共8 個(gè)模擬量，其中，Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Uc 用于構(gòu)成保護(hù)的功能，Ux 為斷路器的另一側(cè)電壓，用于實(shí)現(xiàn)重合閘功能； 對(duì)于三卷變壓器的差動(dòng)保護(hù)，至少應(yīng)該接入三側(cè)的三相電流，共9 個(gè)模擬量。微機(jī)保護(hù)要從被保護(hù)的電力線路或設(shè)備的電流互感器、電壓互感器或其它變換器上取得信息，但這些互感器的二次數(shù)值、輸入范圍對(duì)典型的微機(jī)電路卻不適用，故需要降低和變換。在微機(jī)保護(hù)中，通常根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入范圍的要求，將輸入信號(hào)變換為5V 或10V 的電壓信號(hào)。因此，一般采用中間變換器來實(shí)現(xiàn)以上的變換。交流電壓信號(hào)可以采用電壓變換器；交流電流信號(hào)變換為成比例的電壓信號(hào)，可以采用電抗變換器或電流變換器。P207二、 采樣保持電路和模擬低通濾波器 P2081、S/H 電路由一個(gè)電子模擬開關(guān)AS、保持電容Ch 以及兩個(gè)阻抗變換器組成。S/H（Sample/Hold）電路的作用是在一個(gè)極短的時(shí)間內(nèi)測(cè)量模擬輸入量在該時(shí)刻的瞬時(shí)值，并在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換的期間內(nèi)保持其輸出不變。2、由采樣定理： f s 2 f max 可以知道，如果被采樣信號(hào)中所含最高頻率成份的頻率為f max ，則采樣頻率f s 必須大于f max 的二倍。工程中，一般?。?f s（2.53）f max三、多路轉(zhuǎn)換MPX模數(shù)轉(zhuǎn)換器價(jià)格相對(duì)較貴，通常不是每個(gè)模擬量輸入通道設(shè)一個(gè)A/D，而是公用一個(gè)，中間經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)MPX（Multiplex）切換，輪流由公用的A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入給微機(jī)。四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D 轉(zhuǎn)換器，或簡(jiǎn)稱ADC）是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的關(guān)鍵技術(shù)，是將模擬量轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字量的橋梁。由于計(jì)算機(jī)只能對(duì)數(shù)字量進(jìn)行運(yùn)算，而電力系統(tǒng)中的電流、電壓信號(hào)均為模擬量，因此必須采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的數(shù)字量。13 開關(guān)量輸入及輸出回路一、光電隔離在電隔離的情況下，以光為媒介傳送信號(hào)，對(duì)輸入輸出系統(tǒng)進(jìn)行隔離。作用：抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路干擾二、開關(guān)量輸入回路開關(guān)量輸入DI（Digital Input，簡(jiǎn)稱：開入）主要用于識(shí)別運(yùn)行方式、運(yùn)行條件等，以便控制程序的流程。如重合閘方式、同期方式、收訊狀態(tài)和定值區(qū)號(hào)等。2類接點(diǎn)：1、裝在裝置面板上的接點(diǎn)。這類接點(diǎn)主要是指用于人機(jī)對(duì)話的鍵盤以及部分切換裝置工作方式用的轉(zhuǎn)換開關(guān)等。2、從裝置外部經(jīng)過端子排引入裝置的接點(diǎn)。例如需要由運(yùn)行人員不打開裝置外蓋而在運(yùn)行中切換的各種壓板、轉(zhuǎn)換開關(guān)以及其它保護(hù)裝置和操作繼電器的接點(diǎn)等。（需光電隔離）三、開關(guān)量輸出回路開關(guān)量輸出DO（Digital Output，簡(jiǎn)稱：開出）主要包括保護(hù)的跳閘出口、本地和中央信號(hào)以及通信接口、打印機(jī)接口等。對(duì)于保護(hù)的跳閘出口、本地和中央信號(hào)等，一般都采用并行接口的輸出口來控制有接點(diǎn)繼電器（干簧或密封小中間繼電器）的方法。為了進(jìn)一步提高抗干擾能力，最好也經(jīng)過一級(jí)光電隔離。第二章 裝置結(jié)構(gòu)一、前插式結(jié)構(gòu)二、背插式結(jié)構(gòu)第三章 CPU選擇原則CPU 選擇原則：關(guān)鍵是速度1）CPU能否在兩個(gè)相鄰的采樣間隔內(nèi)完成必須完成的工作； 2）A/D 轉(zhuǎn)換的位數(shù)越高，量化誤差越小，精度越高；3）但 CPU數(shù)據(jù)總線的位數(shù)越高，其處理較長(zhǎng)字長(zhǎng)的速度快，而并不表明精度越高； 故：1）數(shù)據(jù)量較小的采用低速CPU, 數(shù)據(jù)量較大的采用高速CPU。 2）8位機(jī)，16位機(jī)，32位機(jī)均獲得大量的應(yīng)用。 3）微機(jī)保護(hù)監(jiān)控CPU目前處于單片機(jī)和DSP數(shù)字處理芯片共存的時(shí)期。 4）高速CPU可以極大提高保護(hù)裝置的動(dòng)作速度，縮短保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，對(duì)于快速切除系統(tǒng)故障、恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，作用巨大。第四章 通信回路1、 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信技術(shù)現(xiàn)狀1）自從微機(jī)保護(hù)及變電站自動(dòng)化系統(tǒng)問世以來，通信技術(shù)一直為變電站自動(dòng)化中最為重要的技術(shù)之一，同時(shí)，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信技術(shù)是同IT行業(yè)的通信技術(shù)發(fā)展密不可分。2）但是，由于變電站的強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾環(huán)境、實(shí)時(shí)性要求高通信距離長(zhǎng)等特性，決定變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信技術(shù)具有其特殊性；3）變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信技術(shù)包括站控層通信及站控層同調(diào)度端通信。2.站控層通信 微機(jī)保護(hù)及變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)，站控層的通信包括間隔層通信和監(jiān)控層通信。 1）間隔層通信主要保證將保護(hù)監(jiān)控裝置所有數(shù)據(jù)送向后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)； 2）監(jiān)控層的通信主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控主機(jī)的互為備用和信息共享，由于工作環(huán)境較好，基本上在變電站的主控制室；實(shí)時(shí)性要求不高，一般選用通用以太網(wǎng)。 3）保護(hù)監(jiān)控裝置的工作環(huán)境惡劣，電磁干擾嚴(yán)重等原因，先后出現(xiàn)不同的通信網(wǎng)絡(luò)，主要有：(1) RS-232接口特點(diǎn)：a.RS-232接口為一串行通信接口b.是一種應(yīng)用十分廣泛的物理接口標(biāo)準(zhǔn)c.每個(gè)信號(hào)用一根導(dǎo)線，所有信號(hào)回路共用一根地線d.采用位傳輸，實(shí)現(xiàn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信e.通信電纜長(zhǎng)度在案15M以內(nèi)，通信速率在20Kbps內(nèi)。缺點(diǎn)：由于是單線，線間干擾較大，自動(dòng)校驗(yàn)措施不完整等，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的安全性較差。一般情況幾臺(tái)保護(hù)監(jiān)控共用一臺(tái)通信管理單元，存在數(shù)據(jù)瓶頸，早期的保護(hù)監(jiān)控裝置一般集中組柜在控制室。目前，全球較少選用RS-232構(gòu)成變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的間隔層通信。(2)RS-485網(wǎng)絡(luò)RS-485為主從式的總線式網(wǎng)絡(luò)，RS-485是一種改進(jìn)的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，其接口環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單且不含CPU。 特點(diǎn)：a.RS-485采用雙線傳輸信號(hào)b.屏蔽雙絞線電纜，也可以取消屏蔽，取決于環(huán)境條件（EMC）c.RS-485操作容易，總線結(jié)構(gòu)允許增加或減少d.傳輸速度在9.6kbps-12Mbps可選，全部設(shè)備均需選用同一傳輸速度。其傳輸速度與A型電纜的距離關(guān)系： 波特率（ kbps） 距離/段(km) 9.6 1.2 19.2 1.2 93.75 1.2 187.5 1.0 500 0.4 1500 0.2 12000 0.13、站控層同調(diào)度端通信 站控層同調(diào)度端的通信，一般通信介質(zhì)選用電力載波、微波、光纖等第五章 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1.智能電子裝置的發(fā)展及在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用 間隔層測(cè)控單元、繼電保護(hù)裝置、測(cè)控保護(hù)綜合裝置、RTU等都可以將其作為IED 2.非常規(guī)互感器的發(fā)展及應(yīng)用 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，易于安裝；不含油，無易燃易爆危險(xiǎn)；距離一次側(cè)大電流較近的OCT光路部分由絕緣材料組成，絕緣性能良好。 3.IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用 為電力系統(tǒng)自動(dòng)化產(chǎn)品的格局奠定了基礎(chǔ)；使變電站信息建模標(biāo)準(zhǔn)化成為可能使信息共享具備了可實(shí)施的基礎(chǔ)前提。4.網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用 電力系統(tǒng)二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的IO現(xiàn)場(chǎng)接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊。5.電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用6.視頻圖像監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 n 主要功能有：n 環(huán)境及設(shè)備監(jiān)視。當(dāng)預(yù)置點(diǎn)發(fā)生報(bào)警時(shí)，畫面可自動(dòng)切換到報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)，監(jiān)視報(bào)警點(diǎn)所發(fā)生的情況。n 紅外圖像測(cè)量，利用紅外攝像機(jī)可以實(shí)現(xiàn)黑暗情況下對(duì)環(huán)境的監(jiān)視，也可對(duì)相關(guān)設(shè)備的溫度狀況進(jìn)行直觀監(jiān)察。n 移動(dòng)物體監(jiān)測(cè)。 7.電能質(zhì)量的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 n 國家有關(guān)部門對(duì)電能質(zhì)量相繼頻布了5個(gè)相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)：n （ 電網(wǎng)頻率允許偏差；n 供電電壓允許偏差；n 三相電壓不平衡度；n 諧波；n 電壓閃變 ）n 諧波和電壓閃變這兩項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)則需配置附加的設(shè)備來完成。這也是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展過程中應(yīng)當(dāng)加以考慮的。豐富了變電站自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵。 一、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的配置與應(yīng)用問題1、變電站綜合自動(dòng)化的描述1）是將變電站的二次設(shè)備（包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能的設(shè)備。2）是包含傳統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置等設(shè)備，是集保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)視、控制、遠(yuǎn)傳等功能為一體，通過數(shù)字通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)信息共享的一套微機(jī)化的二次設(shè)備及系統(tǒng)。 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)就是： 由基于微電子技術(shù)的智能電子裝置IED和后臺(tái)控制系統(tǒng)所組成的變電站運(yùn)行控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控、保護(hù)、電能質(zhì)量自動(dòng)控制等多個(gè)子系統(tǒng)。 2、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)基本特征： （1）功能實(shí)現(xiàn)綜合化。 （2）系統(tǒng)構(gòu)成模塊化 （3）結(jié)構(gòu)分布、分層、分散化。 （4）通信局域網(wǎng)絡(luò)化、光纜化。 （5）操作監(jiān)視屏幕化。 （6）測(cè)量顯示數(shù)字化。 （7）運(yùn)行管理智能化。 3、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式問題a.集中式b.分層分布式1） 集中式的結(jié)構(gòu)主要功能和特點(diǎn) 實(shí)時(shí)采集變電站各種模擬量、開關(guān)量，完成對(duì)變電站的數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控、制表、打印、事件順序記錄等功能。完成對(duì)變電站主要設(shè)備和進(jìn)、出線的保護(hù)任務(wù)。系統(tǒng)具有自診斷和自恢復(fù)功能。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可大大減少占地面積。 造價(jià)低，實(shí)用性強(qiáng)，尤其是對(duì)35kV或規(guī)模較小的變電站更為有利。 集中式結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn) 每臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能較集中，若一臺(tái)計(jì)算機(jī)出故障，影響面大，因此，必須采用雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的結(jié)構(gòu)才能提高可靠性。 軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。組態(tài)不靈活，對(duì)不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計(jì)，工作量大。集中式保護(hù)與傳統(tǒng)式保護(hù)相比，不直觀，調(diào)試和維護(hù)不方便，程序設(shè)計(jì)麻煩，只適合于保護(hù)算法比較簡(jiǎn)單的情況。2） 分層分布式的結(jié)構(gòu) ：間隔層和站控層構(gòu)成的是一個(gè)分布式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 各計(jì)算機(jī)既可以獨(dú)立工作，分別完成分配給自己的各種任務(wù)，又可以彼此之間相互協(xié)調(diào)合作，在通信協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全局管理。 4、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的配置問題 變電站綜合自動(dòng)化的配置層次1）變電站層：操作員工作站（監(jiān)控主機(jī)）、 五防主機(jī)、 遠(yuǎn)動(dòng)主站、 工程師工作站2）網(wǎng)絡(luò)層3）間隔層： 是繼電保護(hù)、測(cè)控裝置層。 5、變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的目前發(fā)展特點(diǎn) 1、從集中控制、功能分散型向全分散網(wǎng)絡(luò)型發(fā)展 2、從專用設(shè)備到開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)型的軟件、硬件平臺(tái) 3、從集中控制向綜合智能控制發(fā)展 4、從專用設(shè)備到開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)型的軟件、硬件平臺(tái) 5、保護(hù)和控制裝置從室內(nèi)型向戶外型演變 6、變電站從屏幕數(shù)據(jù)監(jiān)視到多媒體監(jiān)視發(fā)展 7、實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的綜合 6、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)目前存在的問題 （1）、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題 包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)模式管理標(biāo)準(zhǔn)等（2）、生產(chǎn)廠家的問題廠家過分重視經(jīng)濟(jì)利益用戶過分追求技術(shù)含量 （3）、不同產(chǎn)品的接口問題（4）、傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)選擇的問題是設(shè)備的互換性問題。（5）、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的開放性問題（6）、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)組織模式選擇問題目前主要有集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式三種類型.。（7）、現(xiàn)行的電力管理體制與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)關(guān)系問題 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，使得繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)、計(jì)量、變電運(yùn)行等各專業(yè)相互滲透，（8)、運(yùn)行維護(hù)人員水平不高的問題使用者較難維護(hù)(9)硬件很快過時(shí)問題電子技術(shù)的發(fā)展微機(jī)技術(shù)的發(fā)展電子產(chǎn)品更新?lián)Q代快7、變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1）智能電子裝置的發(fā)展及在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用 間隔層測(cè)控單元、繼電保護(hù)裝置、測(cè)控保護(hù)綜合裝置、RTU等都可以將其作為IED 2）非常規(guī)互感器的發(fā)展及應(yīng)用 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，易于安裝；不含油，無易燃易爆危險(xiǎn)；距離一次側(cè)大電流較近的OCT光路部分由絕緣材料組成，絕緣性能良好。 3）IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用 為電力系統(tǒng)自動(dòng)化產(chǎn)品的格局奠定了基礎(chǔ)；使變電站信息建模標(biāo)準(zhǔn)化成為可能使信息共享具備了可實(shí)施的基礎(chǔ)前提。4）網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用 電力系統(tǒng)二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的IO現(xiàn)場(chǎng)接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊。5）電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用6）視頻圖像監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 主要功能有：環(huán)境及設(shè)備監(jiān)視。當(dāng)預(yù)置點(diǎn)發(fā)生報(bào)警時(shí)，畫面可自動(dòng)切換到報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)，監(jiān)視報(bào)警點(diǎn)所發(fā)生的情況。紅外圖像測(cè)量，利用紅外攝像機(jī)可以實(shí)現(xiàn)黑暗情況下對(duì)環(huán)境的監(jiān)視，也可對(duì)相關(guān)設(shè)備的溫度狀況進(jìn)行直觀監(jiān)察。移動(dòng)物體監(jiān)測(cè)。 附錄：常規(guī)互感器與非常規(guī)互感器的比較二、間隔層IED裝置問題一例： PSU-2000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)35/10KV線路保護(hù)測(cè)控單元主變主保護(hù)測(cè)控單元主變高壓側(cè)單元變壓器中低壓側(cè)保護(hù)測(cè)控單元電容器保護(hù)測(cè)控單元（一）35/10KV線路保護(hù)測(cè)控單元 1保護(hù)部分1）電流速斷保護(hù)2）定時(shí)限過電流保護(hù)3）三相一次重合閘4）低周減負(fù)荷（可用于終線端，也可用于聯(lián)絡(luò)線） 2監(jiān)控部分（1 ）測(cè)量電流：Ia、Ib、Ic 功率：P（有功）、Q（無功）功率因數(shù)：COS 電度量：KWh、KVARh 全部測(cè)量量均由數(shù)據(jù)通道傳送到前置機(jī)與后臺(tái)機(jī)。電流、功率等數(shù)值還顯示在機(jī)箱上的液晶顯示器上。（2）控制 斷路器“分”、“合”操作 手動(dòng)開關(guān)或接收后臺(tái)機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)命令。（3）事件順序記錄 當(dāng)各類保護(hù)動(dòng)作或所監(jiān)視的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，裝置將自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間及動(dòng)作值，事件順序記錄將傳至后臺(tái)機(jī)進(jìn)行存貯及處理。（二）主變主保護(hù)測(cè)控單元主要完成變壓器的縱差保護(hù)，主變重瓦斯，主變輕瓦斯，調(diào)壓重瓦斯，調(diào)壓輕瓦斯，壓力釋放等保護(hù)功能。（三）主變高壓側(cè)單元 主要完成： 變壓器的后備保護(hù)（復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的三相過流保護(hù)、零序過流保護(hù)、零序過壓保護(hù)）； 各電氣量：Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、Ia、Ib、Ic、P、Q、F、U0測(cè)量； 脈沖電度表脈沖數(shù)的累加； 高壓側(cè)斷路器的控制等功能。（四）變壓器中低壓側(cè)保護(hù)測(cè)控單元 設(shè)置有： 復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)； 變壓器的 Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、Ia、Ib、Ic、P、Q的測(cè)量； 脈沖電度表脈沖數(shù)的累加； 中低壓側(cè)斷路器的控制等功能。（五）電容器保護(hù)測(cè)控單元 一套變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能模塊的典型硬件結(jié)構(gòu)主要包括： 模擬量輸入/輸出回路、 微型機(jī)系統(tǒng)、 開關(guān)量輸入/輸出回路、 人機(jī)對(duì)話接口回路 通信回路 電源。 微型機(jī)系統(tǒng) 開關(guān)量輸入、輸出電路不同的計(jì)算機(jī)插件，一般都根據(jù)各自開關(guān)輸入量的多少來設(shè)置開關(guān)量輸入電路的回路數(shù)，并留有備用回路 通信回路用來完成各微機(jī)系統(tǒng)之間的通信及遠(yuǎn)動(dòng)通信。2、保護(hù)、測(cè)控裝置的硬件典型例子最大配置時(shí)箱內(nèi)為7個(gè)插件:1）交流插件（AC）；2）模數(shù)變換插件（VFC）；3）專用故障錄波CPU插件；4）保護(hù)CPU插件；5）繼電器插件（RELAY）；6）逆變電源插件（POWER）；7）人機(jī)對(duì)話用CPU板（MMI）。基本配置為6個(gè)插件，專用故障錄波插件空缺。 1）交流插件（AC）交流插件是引入一次系統(tǒng)電壓互感器、電流互感器二次側(cè)較強(qiáng)電信號(hào)，通過電壓形成電路，變換成保護(hù)裝置所需的弱電信號(hào)，同時(shí)利用變換器件起到較強(qiáng)電信號(hào)與弱電信號(hào)的隔離，起到抗干擾作用。2）模數(shù)變換插件（VFC）3）專用故障錄波插件4）繼電保護(hù)CPU插件 開關(guān)量輸出（簡(jiǎn)稱開出）分成兩種： 一種是用于驅(qū)動(dòng)出口及信號(hào)繼電器的； 本裝置設(shè)有兩路告警，稱告警和告警；告警用于檢測(cè)到必須閉鎖本CPU開出的致命異常狀況時(shí)，告警用于不需閉鎖開出的情況。5）繼電器插件（RELAY） 6）電源插件（POWER） 直流220V和110V電壓輸入 利用逆變?cè)磔敵霰狙b置需要的三組直流電壓，即5V、15V及24V。三、數(shù)據(jù)通信問題數(shù)據(jù)通信主要任務(wù)體現(xiàn)在兩個(gè)方面 一個(gè)方面是：完成綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)或各種功能模塊間的信息交換。 另一方面是：完成變電站與控制中心的通信任務(wù)。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信內(nèi)容： 變電站綜自系統(tǒng)圖：站控層間隔層遠(yuǎn)動(dòng)工程師站Modem操作員站遠(yuǎn)動(dòng)主站W(wǎng)MH-800WBH-801WXH-821FCK-801WXH-811（一）微機(jī)保護(hù)及測(cè)控裝置與監(jiān)控系統(tǒng)通信的主要內(nèi)容：1）接受監(jiān)控系統(tǒng)查詢。監(jiān)控系統(tǒng)定時(shí)查詢各保護(hù)和自動(dòng)裝置，若能正確應(yīng)答信號(hào)，則說明裝置的通信接口完好，若超時(shí)應(yīng)答、無應(yīng)答或應(yīng)答錯(cuò)誤，則說明通信接口或保護(hù)裝置本身出現(xiàn)故障。2）向監(jiān)控系統(tǒng)傳送事件報(bào)告。包括跳閘時(shí)間、跳閘元件、相別、故障距離、錄波數(shù)據(jù)等，即具有遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)功能，而且失電后這些數(shù)據(jù)還能保留。3）向監(jiān)控系統(tǒng)傳送自檢報(bào)告。包括裝置內(nèi)部自檢及對(duì)輸入信號(hào)的檢查。4）校對(duì)時(shí)鐘。GPS對(duì)時(shí)5）修改保護(hù)定值。通過監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)保護(hù)定值的修改，必須經(jīng)過系統(tǒng)上傳、下裝、返校、確認(rèn)四個(gè)環(huán)節(jié)后，保護(hù)裝置才準(zhǔn)予修改，這四個(gè)環(huán)節(jié)每一步都要通過通信來完成。6）接受值班人員對(duì)保護(hù)投退的命令。值班人員投退保護(hù)實(shí)際上是投退保護(hù)的軟連接片或修改整定控制字。7）保護(hù)信號(hào)的遠(yuǎn)方復(fù)歸。值班人員復(fù)歸遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)，是通過遙控來復(fù)歸信號(hào)繼電器的。8）實(shí)時(shí)向監(jiān)控系統(tǒng)傳送保護(hù)主要狀態(tài)。如功能投退狀態(tài)、輸入量值及保護(hù)動(dòng)作信號(hào)等。9）測(cè)控裝置接受值班人員從監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的遙控命令。執(zhí)行對(duì)斷路器、隔離開關(guān)分合，變壓器有載調(diào)壓開關(guān)升降的操作。10）測(cè)控裝置將輸入的交流電流、電壓，直流電流、電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)送入監(jiān)控系統(tǒng)。11）測(cè)控裝置將輸入的各種開關(guān)量信號(hào)，經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)送入監(jiān)控系統(tǒng)。（二）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與控制中心的通信內(nèi)容 變電站向控制中心傳送的信息通常稱為“上行信息”； 而由控制中心向變電站發(fā)送的信息，常稱為“下行信息”。1、并行數(shù)據(jù)通信 并行數(shù)據(jù)通信：是指數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送； 并行傳輸速度快，但是在并行傳輸系統(tǒng)中，除了需要數(shù)據(jù)線外，往往還需要一組狀態(tài)信號(hào)線和控制信號(hào)線2、串行數(shù)據(jù)通信 數(shù)據(jù)一位一位順序地傳送。 在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部，各種自動(dòng)裝置間或繼電保護(hù)裝置與監(jiān)控系統(tǒng)間，為了減少連接電纜，簡(jiǎn)化配線，降低成本，常采用串行通信。 1、 異步數(shù)據(jù)傳輸1在異步通信方式中，發(fā)送的每一個(gè)字符均帶有起始位、停止位和可選擇的奇偶校驗(yàn)位。用一起始位表示字符的開始，用停止位表示字符的結(jié)束構(gòu)成一幀1、 異步數(shù)據(jù)傳輸2 異步傳輸由于加入了起始位、停止位以及比特流間插入間隙而顯得慢些。 但是這種方式既便宜又有效，這兩大優(yōu)點(diǎn)使得在低速通信中應(yīng)用多。 2、 同步數(shù)據(jù)傳輸1 同步傳送的特點(diǎn)：是在數(shù)據(jù)塊的開始處集中使用同步字符來作傳送的指示 2、同步數(shù)據(jù)傳輸2幀內(nèi)的字節(jié)與字節(jié)之間沒有間隙，需要接收方在解碼時(shí)將比特流分解成字節(jié) 2、同步數(shù)據(jù)傳輸3 我國1991年發(fā)布的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)傳輸規(guī)約（簡(jiǎn)稱CDT規(guī)約）規(guī)定： 采用同步傳輸方式 同步字符為EB90H 同步字符連續(xù)發(fā)3個(gè)，共占6個(gè)字節(jié)； 按照低位先發(fā)、高位后發(fā)； 每字的低編號(hào)字節(jié)先發(fā)、高字節(jié)后發(fā)的原則順序發(fā)送。 遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信的原理現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳信息通道 1明線或電纜信道2。電力線載波信道 3微波中繼信道 微波中斷信道簡(jiǎn)稱微波信道。微波是指頻率為300MHz300GHz的無線電波，它具有直線傳播的特性，其繞射能力弱。 4衛(wèi)星信道 衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)是不受地形和距離的限制，通信容量大，不受大氣層騷動(dòng)的影響，通信可靠。凡在需要通信的地方，只要設(shè)立一個(gè)衛(wèi)星通信地面站，便可以利用衛(wèi)星進(jìn)行轉(zhuǎn)接通信。 5光纖信道 其特點(diǎn)如下： 光纖通信優(yōu)于其他通信系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是它具有很好的抗電磁干擾能力； 光纖的通信容量大、功能價(jià)格比高； 安裝維護(hù)簡(jiǎn)單； 光纖是非導(dǎo)體，可以很容易地與導(dǎo)線捆在一起敷設(shè)于地下管道內(nèi)；也可固定在不導(dǎo)電的導(dǎo)體上，如電力線架空地線復(fù)合光纖； 變電站還可以采用與電力線同桿架設(shè)的自承式光纜。 電力系統(tǒng)特種光纜的種類 （l）光纖復(fù)合地線（OPGW）。又稱地線復(fù)合光纜、光纖架空地線等，是在電力傳輸線路的地線中含有供通信用的光纖單元。（2）光纖復(fù)合相線（OPPC）。雖然它們的結(jié)構(gòu)雷同，但從設(shè)計(jì)到安裝和運(yùn)行，OPPC與OPGW有原則的區(qū)別。 （3）金屬自承光纜（MASS）。金屬絞線通常用鍍鋅鋼線，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。MASS作為自承光纜應(yīng)用時(shí)，主要考慮強(qiáng)度和弧垂以及與相鄰導(dǎo)地線和對(duì)地的安全間距。它不必像OPGW要考慮短路電流和熱容量，也不需要像OPPC那樣要考慮絕緣、載流量和阻抗，其外層金屬絞線的作用僅是容納和保護(hù)光纖。 （4）全介質(zhì)自承光纜 （ADSS）。ADSS光纜在 220kV、110kV、35kV電壓等級(jí)輸電線路上廣泛使用，特別是在已建線路上使用較多。（5）附加型光纜（OPAC）。是無金屬捆綁式架空光纜和無金屬纏繞式光纜的統(tǒng)稱。是在電力線路上建設(shè)光纖通信網(wǎng)絡(luò)的一種既經(jīng)濟(jì)又快捷的方式。它們用自動(dòng)捆綁機(jī)和纏繞機(jī)將光纜捆綁和纏繞在地線或相線上，其共同的優(yōu)點(diǎn)是：光纜重量輕、造價(jià)低、安裝迅速。在地線或10kV/35kV相線上可不停電安裝；通信規(guī)約的含義 在通信網(wǎng)中，為了保證通信雙方能正確、有效、可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在通信的發(fā)送和接收的過程中有一系列的規(guī)定，以約束雙方進(jìn)行正確、協(xié)調(diào)的工作，我們將這些規(guī)定稱為數(shù)據(jù)傳輸控制規(guī)程，簡(jiǎn)稱為通信規(guī)約。 通信規(guī)約明確規(guī)范以下幾個(gè)問題： （1）要有共同的語言。 （2）要有一致的操作步驟，即控制步驟。 （3）要規(guī)定檢查錯(cuò)誤以及出現(xiàn)異常情況時(shí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)付辦法。 數(shù)據(jù)通信的差錯(cuò)控制 數(shù)據(jù)傳輸過程中噪聲的影響 差錯(cuò)控制編碼又可分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼，前者是指能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的編碼，后者是指不僅能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)而且能自動(dòng)糾正差錯(cuò)的編碼。 1.循環(huán)檢錯(cuò)法。 2.檢錯(cuò)重發(fā)法。 3.反饋檢錯(cuò)法。 4.前向糾錯(cuò)法。 最簡(jiǎn)單和最常用的檢錯(cuò)方法是奇偶校驗(yàn)。 如采用偶校驗(yàn)傳送7位二進(jìn)制信息，則在傳送的7個(gè)信息位后加上一個(gè)偶校驗(yàn)位，如前7位中1的個(gè)數(shù)是偶數(shù)，則第8位加0，如前7位中1的個(gè)數(shù)是奇數(shù)，則第8位加1。在實(shí)際遠(yuǎn)動(dòng)通信中，常使用循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC（Cyclic Redundancy Check）方法，它是對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行校驗(yàn)，對(duì)隨機(jī)或突發(fā)差錯(cuò)造成的幀破壞有很好的校驗(yàn)效果。串行數(shù)據(jù)通信及其接口 串行通信在數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約“開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）參考模型”的七層結(jié)構(gòu)中屬于物理層。主要解決的是建立、保持和拆除數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備（DCE）之間的數(shù)據(jù)鏈路的規(guī)約。 物理接口標(biāo)準(zhǔn)RS232D 串行通信端口（RS232）是計(jì)算機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)配置，通常有COM1與COM2兩個(gè)端口，以前的計(jì)算機(jī)將COM1以9引腳的接頭接出，而以25引腳的接頭將COM2接出。新一代的計(jì)算機(jī)均以9引腳的接頭接出所有的RS232通信端口。 計(jì)算機(jī)上的RS232均是公頭，即使是25引腳也是公頭，千萬不要與其他設(shè)備弄混淆了（打印機(jī)連接端口也是25引腳，不過它是母頭） 插口公頭接口母頭變電站信息傳輸?shù)耐ㄐ乓?guī)約1 1循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約DL45191 , 是我國自行制定的第1個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)協(xié)議。 2基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)IEC608705101（1995）, 一般用于變電站遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備 RTU和調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間，能夠傳輸遙測(cè)、遙信、遙脈、遙控、保護(hù)事件信息、保護(hù)定值、錄波等數(shù)據(jù)。作為國家電力行業(yè)新的遠(yuǎn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，101規(guī)約將在今后的一段時(shí)間內(nèi)逐步被貫徹，取代原先部頒CDT規(guī)約的地位。 3IEC 608705104, 是將 IEC 608705101和由 TCPIP（傳輸控制協(xié)議以太網(wǎng)協(xié)議）提供的傳輸功能結(jié)合在一塊，可以說是網(wǎng)絡(luò)版的101規(guī)約。 4電能量傳輸配套標(biāo)準(zhǔn) IEC 608705102 , 主要應(yīng)用于變電站電量采集終端和電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)之間傳輸實(shí)時(shí)或分時(shí)電能量數(shù)據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)目前已經(jīng)在電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。 5繼電保護(hù)設(shè)備信息接口配套標(biāo)準(zhǔn) IEC 608705103, 是將變電站內(nèi)的保護(hù)裝置接入遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的規(guī)約，用以傳輸繼電保護(hù)的所有信息。 6、IEC61850,當(dāng)前電力系統(tǒng)中，對(duì)變電站自動(dòng)化的要求越來越高，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)控制、監(jiān)視和保護(hù)功能的同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)不同廠家的設(shè)備達(dá)到信息共享，使變電站自動(dòng)化系統(tǒng)成為開放系統(tǒng)，還應(yīng)具有互操作性。為方便變電站中各種IED的管理以及設(shè)備間的互聯(lián)，就需要一種通用的通信方式來實(shí)現(xiàn)。IEC61850提出了一種公共的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過對(duì)設(shè)備的一系列規(guī)范化，使其形成一個(gè)規(guī)范的輸出，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無縫連接。 目前，在電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，國內(nèi)主要采用兩類通信規(guī)約： 循環(huán)式數(shù)據(jù)傳送（Cyclic Digital Transmission）規(guī)約，簡(jiǎn)稱CDT規(guī)約； 問答式（Polling）傳送規(guī)約，簡(jiǎn)稱POLLING規(guī)約。 四、監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用問題監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能 一、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理 模擬量的主要處理方式： 數(shù)字濾波 死區(qū)計(jì)算 越限比較 標(biāo)度變換 數(shù)轉(zhuǎn)換(將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù))1、模擬量的采集 2狀態(tài)量的采集與處理 反映變電站一次運(yùn)行方式的斷路器、刀閘、地刀位置信號(hào)，保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，各種異常信號(hào)，GIS組合電器狀態(tài)信號(hào)，直流屏信號(hào)，重合閘信號(hào)，防火、防盜信號(hào)等。 二、運(yùn)行監(jiān)視、報(bào)警功能 運(yùn)行監(jiān)視 異常狀態(tài)報(bào)警 報(bào)警方式主要有：自動(dòng)推出畫面、報(bào)警行、音響提示（語音或可變頻率音響）、閃光報(bào)警、信息操作提示，如控制操作超時(shí)等。三、操作控制功能 對(duì)變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；對(duì)電容器組進(jìn)行投、切控制。四、數(shù)據(jù)處理與記錄功能五、事故順序記錄與事故追憶功能六、故障錄波與測(cè)距功能七、人機(jī)聯(lián)系功能 人機(jī)聯(lián)系的橋梁是CRT顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤。 （1）CRT屏幕顯示內(nèi)容 （2）輸入數(shù)據(jù)。 例如 TA和TV變比； 保護(hù)定值和越限報(bào)警定值； 智能自控裝置的設(shè)定值； 運(yùn)行人員密碼。八、制表打印功能。 記錄和制表打印 定時(shí)啟動(dòng) 事件驅(qū)動(dòng) 召喚打印九、運(yùn)行的技術(shù)管理功能。 主要體現(xiàn)在三個(gè)方面： 歷史數(shù)據(jù)處理、存檔、檢索。 統(tǒng)計(jì)值處理。 累計(jì)值處理。累計(jì)值包括小時(shí)、日、月、典型日累計(jì)等。十、諧波的分析和監(jiān)視功能。 監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的監(jiān)控系統(tǒng)： 監(jiān)控機(jī) 網(wǎng)絡(luò)管理單元 測(cè)控單元 遠(yuǎn)動(dòng)接口 打印機(jī)等部分組成。監(jiān)控系統(tǒng)： 在無人值班的變電站，主要負(fù)責(zé)與調(diào)度中心的通信，使變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有RTU的功能，完成四遙的任務(wù)； 在有人值班的變電站，除了仍然負(fù)責(zé)與調(diào)度中心通信外，還負(fù)責(zé)人機(jī)聯(lián)系，使綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通過監(jiān)控機(jī)完成當(dāng)?shù)仫@示、制表打印、開關(guān)操作等功能。 間隔層主要是指現(xiàn)場(chǎng)與一次設(shè)備相連的采集終端裝置，所有智能裝置如備自投裝置、微機(jī)綜合保護(hù)裝置、智能型直流系統(tǒng)和干式變壓器溫控儀、智能測(cè)控儀表、出線開關(guān)回路采用的信號(hào)采集器等設(shè)備均為間隔層的主要組成部分。 通訊層主要是指通訊管理機(jī)，由通訊管理機(jī)硬件裝置和通訊管理機(jī)、通信線路、通信接入軟件組成。通訊管理機(jī)的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備的通訊及與監(jiān)控后臺(tái)及調(diào)度主站的通訊。 監(jiān)控層的任務(wù)是實(shí)時(shí)采集全站的數(shù)據(jù)并存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，通過各種功能界面實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)匯總查詢統(tǒng)計(jì)、報(bào)表查詢打印等功能，是監(jiān)控系統(tǒng)與工作人員的人機(jī)接口，所有通過計(jì)算機(jī)對(duì)配電網(wǎng)的操作控制全部在監(jiān)控層進(jìn)行。 操作員工作站是直接提供給操作員進(jìn)行監(jiān)控和各種操作的界面，可選配多屏；為調(diào)度員提供了所有功能的入口。規(guī)模較大的變電站 規(guī)模較大的變電站會(huì)以工作站的形式設(shè)有 當(dāng)?shù)鼐S護(hù)工作站 工程師工作站 遠(yuǎn)動(dòng)通信服務(wù)控制器等 專門用來完成系統(tǒng)維護(hù)與操作、軟件開發(fā)與管理和與調(diào)度中心通信等任務(wù)。 4、監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)舉例1）采用標(biāo)準(zhǔn)通訊接口芯片通信的監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試終端當(dāng)?shù)乇O(jiān)控站監(jiān)控主站GPS調(diào)制解調(diào)器間隔層12345C1CN （1）當(dāng)?shù)乇O(jiān)控站（監(jiān)控機(jī)、后臺(tái)機(jī)） 實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站運(yùn)行狀態(tài)的就地監(jiān)視和控制功能。 （2）調(diào)試終端（工程師站） 進(jìn)行各種參數(shù)設(shè)置，對(duì)通信報(bào)文、運(yùn)行狀態(tài)、遙測(cè)及遙信量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和分析。 （3）調(diào)制解調(diào)器（MODEM、遠(yuǎn)動(dòng)接口） 完成信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)信息傳遞功能。 （4）GPS同步時(shí)鐘裝置 接收并輸出一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，使綜自系統(tǒng)中的各個(gè)單元保持同步。 （5）監(jiān)控主站（前置機(jī)、通信管理機(jī)） 進(jìn)行通信規(guī)約的轉(zhuǎn)換，溝通間隔層中各個(gè)單元與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控站、集控站、調(diào)度系統(tǒng)之間的聯(lián)系。2）采用專用通訊網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控站（節(jié)點(diǎn)）監(jiān)控主站（節(jié)點(diǎn)）保護(hù)測(cè)控單元1（節(jié)點(diǎn)）保護(hù)測(cè)控單元N（節(jié)點(diǎn)）網(wǎng)絡(luò)總線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)舉例后臺(tái)監(jiān)控軟件 后臺(tái)監(jiān)控是變電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控中心，負(fù)責(zé)全所設(shè)備協(xié)調(diào)和管理的自動(dòng)化； 歷史數(shù)據(jù)處理(各種運(yùn)行報(bào)表、重要設(shè)備的運(yùn)行檔案、各種運(yùn)行參數(shù)特征值等)； 全所的人機(jī)對(duì)話(全所設(shè)備的的運(yùn)行監(jiān)視、事故和故障報(bào)警。對(duì)運(yùn)行設(shè)備的人工干預(yù)及監(jiān)控系統(tǒng)各種參數(shù)的修改和設(shè)置等)。監(jiān)控系統(tǒng)的軟件 應(yīng)用軟件1（1）網(wǎng)絡(luò)管理軟件。管理計(jì)算機(jī)之間的通信，提供運(yùn)行方法的管理，計(jì)算機(jī)狀態(tài)的管理，切換，協(xié)調(diào)、監(jiān)視和控制等功能。（2）人機(jī)接口軟件。 人機(jī)接口軟件的功能有： 1）高分辨率的顯示。 2）快速畫面顯示。 3）所有畫面顯示。產(chǎn)生所有類型的菜單和畫面（單線圖、棒圖、趨勢(shì)曲線、系統(tǒng)圖和表格等）。 4）多重系統(tǒng)圖。完成部分區(qū)域放縮，多級(jí)放縮，連續(xù)放縮功能； 應(yīng)用軟件2（3） 計(jì)算機(jī)通信支持軟件。 任務(wù)是管理本系統(tǒng)所涉及的各種通信傳輸介質(zhì)及各種傳輸協(xié)議，進(jìn)行通信調(diào)度；并負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)各傳輸通道的狀態(tài)，提供通道質(zhì)量數(shù)據(jù)。后臺(tái)監(jiān)控軟件 畫面編制軟件：可制作和修改變電站的主接線圖和各種電氣控制原理圖。 報(bào)表制作：變電站需測(cè)量、計(jì)算的電氣參數(shù)很多，為了方便值班電工查看，制作了變電站運(yùn)行日?qǐng)?bào)表(可查看電流、電壓、有功功率、電度表讀數(shù)，功率因數(shù)等)，電能計(jì)量月報(bào)表(可查看設(shè)備每天的耗電量，月累計(jì)耗電量)，年報(bào)表(可查看設(shè)備的各種指標(biāo)的年度數(shù)據(jù))等。 數(shù)據(jù)庫管理：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫最重要也是最根本的功能是實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)和對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、壓縮、處理。 系統(tǒng)通訊和數(shù)據(jù)處理：負(fù)責(zé)與單元控制層設(shè)備和調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行通訊，對(duì)系統(tǒng)中電量、非電量、故障、事故等信息進(jìn)行采集、分配、傳遞、接收和處理。 安全運(yùn)行監(jiān)視及系統(tǒng)診斷：安全運(yùn)行監(jiān)視主要是監(jiān)視變電站主要電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，包括狀態(tài)監(jiān)視、越限監(jiān)視、過程監(jiān)視和設(shè)備故障監(jiān)視。 安全運(yùn)行監(jiān)視及系統(tǒng)診斷： (1) 運(yùn)行狀態(tài)、越限監(jiān)視:監(jiān)視主要設(shè)備的運(yùn)行工況、位置和參量。 (2) 過程監(jiān)視:對(duì)主要設(shè)備的跳、合閘操作，各電壓等級(jí)設(shè)備運(yùn)行方式改變的倒閘操作等過程所經(jīng)歷的主要?jiǎng)幼鞑襟E予以監(jiān)視，在CRT上顯示并記錄。(3) 當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)給出提示、報(bào)警信息。顯示器以不同的顏色區(qū)分不同的性質(zhì)報(bào)警信號(hào)。事故報(bào)警為紅色，故障報(bào)警為黃色，信號(hào)復(fù)歸后為綠色。 (4) 故障和事故以不同的音響和語音報(bào)警，可手動(dòng)解除或延時(shí)510s自動(dòng)解除。 (5) 自動(dòng)推出報(bào)警畫面。 (6) 自動(dòng)顯示報(bào)警發(fā)生的時(shí)間、位置、報(bào)警內(nèi)容以及報(bào)警性質(zhì)。 (7) 自動(dòng)轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)庫，形成故障、事故記錄文件。 (8) 對(duì)于事故事件，實(shí)現(xiàn)循序記錄。 人機(jī)聯(lián)系和生產(chǎn)管理：值班人員通過主計(jì)算機(jī)、顯示器、鍵盤、打印機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)人機(jī)聯(lián)系，對(duì)變電站生產(chǎn)過程進(jìn)行安全監(jiān)控、在線診斷以及監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、參數(shù)設(shè)定、并有在線幫助。監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)聯(lián)系界面友好、操作簡(jiǎn)單。當(dāng)變電站多事故同時(shí)動(dòng)作，則按優(yōu)先級(jí)報(bào)警并自動(dòng)排隊(duì)。遙控操作 微機(jī)五防 問題微機(jī)五防：主要由主機(jī)、電腦鑰匙、編碼鎖具等功能元件組成。五防主機(jī)：主機(jī)是誤防系統(tǒng)的大腦，硬件一般采用微機(jī)，通過軟件來實(shí)時(shí)接受運(yùn)行數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)置的條件判斷是否滿足條件來對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行操作。電腦鑰匙：電腦鑰匙接受主機(jī)生成的操作票，對(duì)相應(yīng)的編碼鎖具進(jìn)行操作，并為主機(jī)采集虛遙信。編碼鎖具：編碼鎖具包括電編碼鎖和機(jī)械編碼鎖，防止對(duì)電氣設(shè)備誤操作。防誤掛鎖 萬能鑰匙 能實(shí)現(xiàn)： 設(shè)備對(duì)位：自動(dòng)檢查模擬屏上設(shè)備的狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否一致 模擬操作：在五防后臺(tái)上進(jìn)行具有“五防”判斷能力的模擬預(yù)演操作。 打印操作票：能靈活、方便打印操作票。 五防閉鎖：對(duì)于正確的操作步驟，電腦鑰匙進(jìn)行解鎖，對(duì)于誤操作電腦鑰匙進(jìn)行聲光報(bào)警并閉鎖。 操作匯報(bào)：操作結(jié)束后，電腦鑰匙配合電腦進(jìn)行設(shè)備對(duì)位于如斷路器、刀閘、臨時(shí)接地線、網(wǎng)門等。 智能解鎖：所有操作均按帶防誤能力的智能解鎖步驟進(jìn)行，杜絕了因萬能鑰匙解鎖而造成的誤操作。五、可靠性問題可靠性是指：綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)的部件、元器件在規(guī)定的條件下、歸定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。如微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)的可靠性主要指不誤動(dòng)、不拒動(dòng)；可靠性的表示：遠(yuǎn)動(dòng)子系統(tǒng)的可靠性通常用平均無故障間隔時(shí)間來表示。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展方向：完全分布式模式，二次設(shè)備安裝就地化。安裝于變電站一次設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的微機(jī)保護(hù)和測(cè)控裝置必須長(zhǎng)期不停地?zé)o故障運(yùn)行，可靠性主要面臨的2個(gè)問題：各種干擾引起的1）功能差錯(cuò)2）元器件損壞。若有一個(gè)元器件損壞，有可能造成保護(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)，