发布时间 : 星期一 文章110变电站综合自动化系统改造论文更新完毕开始阅读42ed2000eff9aef8941e06e5
摘 要
变电站自动化自20世纪90年代以来一直是我国电力行业中的热点之一，根据电网技术发展要求和市场经济的规律，变电站综合自动化有着飞速的发展速度和广阔的发展空间。特别是当前Internet技术日渐成熟和流行，应用快速以太网通信的Web技术在电网自动化方面得到了广泛的应用。基于Internet技术的和面向对象的分层通信、分散布置的变电站综合自动化技术成为当今该领域的先进代表。
本文以某供电公司新建110kV变电站的设计建设为背景，通过对国内外变电站综合自动化发展情况的分析和总结，特别是对现在处于先进领域的分层布置、分散式结构的变电站综合自动化系统进行了全面的分析和阐述。在分析各种变电站综合自动化的模式和重点探讨先进技术领域的基础上，结合变电站的工程情况，提出采用面向对象技术的分散式综合自动化系统整体设计方案，现场智能单元采用南京电力自动化设备总厂的HSX 5010通信处理装置与保护装置配合使用，并对其监控系统数据采集与处理、监视与控制功能、报表输出模块、数据库查询等主要功能模块进行了设计。最后根据设计方案，结合现场实际工业条件，对监控系统功能做了实现。
关键词：变电站，综合自动化，SCADA, 监控系统
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1 绪论
1.1 实现变电站自动化的意义
变电站自动化自20世纪90年代以来一直是我国电力行、IT中的热点之一。所以成为热点，是建设的需要，日前全国投入电网运行的35 - 110kV变电站18000座(不包括用户变)，220kV变电站有 1000多座，500kV变电站大约有70座。而且每年变电站的数量以3%-5%的速度增长，也就是说每年都有数千座新家建变电站投入电网运行。同时，根据电网的要求，特别是自上个世纪末在我国全范围内开始的大规模城乡电网改造，不但要新建许多变电站，现有将近一半以的建设于上世纪六、七 年代、甚至还有五年代的老旧变电站因设备陈旧老化而面临改造。二是市场的因素，采用综合自动化系统，可在远方设立集控站，通过远方遥控、遥信、遥测、遥调、遥视等五遥功能集中监控若干个变电站，变电站现场实现无人值班，节约了大量的人力；它通过SCADA系统与MIS系统结合实现了办公自动化，提高了管理效率，为管理人员的决策提供了切实有力的依据
某供电公司新建的110kV变电站是降压变电站，将110kV电压进行降压变为10kV，供给用户使用。 1.2 变电站综合自动化发展概述
传统的35kV及以上电压等级的变电站的二次回路部分是由继电保护、当地监控、远动装置、故障录波和测距、直流系统与绝缘监视及通信等各类装置组成的，以往它们各自采用独立的装置来完成自身的功能，而且均自成系统，由此小可避免地产生各类装置之间功能相互覆盖，部件重复配置，耗用大量的连接线和电缆.
80年代由于微机技术的发展，远动终端、当地监控、故障录波等装置相继更新换代，实现了微机化，人们开始考虑集成变电站二次回路各种功能的综合自动化系统。
但当时的变电站自动化系统实际巨是在 RTU基础加一台微机为中心的当地监控系统，不但未涉及继电保护，就连原有的传统的控制屏台仍予保留。这可以说是国内变电站自动化技术的第一阶段。
90年代数字保护技术(即微机保护)的广泛应用，使变电站自动化取得实质的进展。90年代初研制出的变电站自动化系统是在变电站控制室内设置计算机作为变电站自动化的心脏，另设置一数据采集和控制部件用以采集数据和控制命令。微机保护柜除保护部件外，每柜有一管理单元，其串行口和变电站自动化系统的数据采集和控制部件相连接，传送保护装置的各种信息和参数，显示保护定值，投/停保护装置，此类集中式变电站自动化系统可以认为是变电站自动化系统的第二阶段。
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90年代中期，随着计算机技术、网络技术及通信技术的飞速发展，同时结合变电站的实际情况，研制成功了各种分散式变电站自动化系统并投入运行。
分散式系统的特点是将现场输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近，现场单元部件是保护和监控功能的二合一装置，用以处理各开关单元的继电保护和监控功能，亦可以是现场的微机保护和监控部件，分别保持其独立性。在变电站控制室内设置内计算机系统－ －该系统也可布置在远方的集控站，对各现场单元部件进行通信联系。通信方式多采用常用的串行口如RS-232C,RS-422/485。但近年推出的分散式变电站自动化系统更多地采用了网络技术，遥测遥信采集及处理，遥控命令执行和继电保护功能等均由现场单兀部件独众完成，并将这些信息通过网络送至后台主计算机，而变电站自动化的综合功能均由后台主计算机系统承担。
因此，现在的变电站综合自动化系统，概括起来，就是以计算机技术为基础，将传统变电站的测量、监控、保护等功能通过计算机网络综合在起，构成一个资源和信息共享的综合自动化系统，从而将传统的变电站控制屏、保护屏、控制台等结构进行了集成，可以实现远方监控，集中管理，进而实现变电站无人值班，并且实现了变电站管理的自动化。同时由于装置实现了高度的集成，大大节省了变电站占地。在当今土地资源和人力资源日趋紧张的情况下，实现变电站的综合自动化具有明显的经济和技术优势。
1.3 分散式变电站综合自动化系统分析
分散式变电站自动化系统中，面向对象技术己成为一个十分流行的趋势，即不单纯考虑某一个量，而是为某一设备配备完备的保护和监控功能装置，以完成特定的功能，从而保证了系统的分布式开放性。从技术发展的趋势看，将来的测控设备还将和一次设备完全融合，即实现所谓的智能一次设备，每个对象均含有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能及信息库，面向自动化的仅是一对通信双绞线，该双绞线以网络方式和计算机相连。
完全分散式的实现依托于如今发展很快的计算机及网络技术，特别是现场总线技术。这一技术的使用已使得自动化系统的实现简单得多，性能上也大大优于以往的系统，并可解决以往系统中RS-485链路信息传输的实时性问题，以及信号传输的容量问题。
一个典型的变电站自动化系统，可分为三个层次，三个层次分别为: . 现场1/0层，用于和现场一次设备的信号和控制相连。
. 通信层，完成上位机(Workstation)和数据终端设备((DCU)的数据和命令传 输。
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. 计算机管理层，完成相应的SCADA及变电站管理功能以及其它相应的辅 助功能。
(1)现场单元功能与性能
在分散式变电站自动化系统中，特点是以变电站一次设备(如高低压开关等)为单位。现场单元可以是监控和保护二合一装置，亦可以保持相对独立，但有一点是共同的，就是现场单元要求能独立完成监控和保护的功能。
现场监控单元具有遥测量采集及计算，遥信采集及处理，电能脉冲采集及累计，遥控命令接收与执行，对关键芯片的定时自检，与保护单元的通信(当与保护单元保持相对独立时)，并在当地显示等功能。
现场保护单元具有根据安装单位的继电保护配置完成保护功能，按收与执行后台机下发的保护定值修改，自检功能，发送保护装置的工作信息、告警信息、动作信息、自检信息，与上级对时，接收与发送上级对保护装置整定值和测量值的查询，保护装置复归，并当地显示等功能。
(2)网络结构与通信规约 网络结构
在变电站自动化系统中，早期常用的串行通信接口RS-232、RS-422/485,不足之处是RS-232C通信有效距离短(15 m)，而RS-485总线为主从结构，主接点工作繁忙时，影响系统性能和可靠性。
目前的变电站自动化所采用的通信方式多是由两级构成。在下层，采用现场总线技术实现间隔层的数据共享和监控信息的集中，在变电站层应用局域网技术。在变电站自动化向分散式系统发展时，采用计算机网络的优点来替代传统串口通信成为一种必然。计算机网络内计算机之间是相互独立的和平等的，目前系统普遍采用的是现场总线型通信方式。现场总线网是一种多点共享的广播通信信道网，较点对点通信信道网(星形网)为优，各结点连在一条总线L(亦可采用冗余总线)，而应用快速以太网通信的Web技术能够做到在不减少当前的系统功能的前提下，实现信息资源的有效使用。
通信规约
目前，应用最为广泛和成熟的通信协议就是TCP/IP和HTTP协议。在现有的变电站自动化系统中，其监控调度系统还没有实现与管理信息系统的有效连接。只是实现了监控调度系统对管理信息系统的信息提供 (存在信息的转换)，其中为了保证监控调度系统的安全性，监控调度方不接受来自管理信
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