毕业设计-变电站综合自动化系统的研究

1/50论文题目：变电站综合自动化系统的研究×××本科生：××李磊老师摘要本次毕业论文通过对变电站自动化的概念和发展趋势，以及变电站综合自动化统的功能，结构，保护配置，并且进一步讨论了微机保护硬件的结构和特点。通过对变电站综合自动化系统通信方面的研究，介绍了当前各种总线方式和最新的通信技术，将各种通信方式进行了详细的说明，并将他们的优缺点进行了详细的分析，比较了各种方式的性价比。并且对此前景进行了简介。最后将变电站综合自动化系统的继电保护和综自设备的设置进行了详细的介绍。图文并冒，最后是将一些关于变电站综合自动化系统的英文文章进行汉语翻译，这对了解变电站综合自动化系统的最新科技有着很大的帮助。Abstract2/503/50目录3第1章绪论54/502.4小节19网络203.5通信协议的作用273.6光纤通信技术273.7现场总线通信技术283.8无线通信技术283.9配电线载波通信技术29第4章继电保护设备和综自设备的设置30变压器后备保护30电容器保护31配电变压器保护36馈线保护37英文翻译425/50第1章绪论1.1变电站综合自动化系统的研究变电站综合自动化系统的研究意义电力系统变电站的安全，可靠和经济运行再很大程度上依赖于变电站继电保护，控制和监控技术的完善程度以及它们的可靠性，技术特性指标和经济性的遥调，遥测，遥控，遥信和反事故措施提供了可靠的技术保障；无人职守的理，布局更加紧凑都有很重要的意义。自动化，是将变电站的二次设备经过功能的重新组合和优化设计，利用先进的计算机技术，自动化技术和通信技术，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，控制和微机保护，以及调度通信等综合性的自动化功能。央信号系统和远动屏，用微机保护代替了常规的继电保护屏，解决了常规的继视和控制变电站内的各种设备的运行和操作，它具有功能综合化，结构微机化，术，提高了供电质量，提高了电压合格率，提高了变电站的安全可靠性和系统了维护工作量，减少了值班员劳动强度。变电站综合自动化系统是在计算机技术和网络通信技术的基础上发展起来的。与传统的继电保护相比较，微机保护具有许多优点：(2)：可以方便的扩充其他的辅助功能。(3)：工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用，制造容易统一标准。(4)：可靠性提高。(5)：使用灵活方便。6/50微机监空系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性。变电站综合自动化系统的发展趋势(1)保护监控一体化这种方式在35KV及以下的电压等级中已普遍采用，它的好处是功能按一次单元集中化，利于稳定的进行信息采集以及对设备状态进行控制。极大的提都将迫使一次设备的停止。可靠性和稳定性要求很高。(2)设备安装就地化，户外化综合自动化装置将和一次设备整合在一起，其电气的抗干扰性能，设备抗热，抗寒，抗雨雪，防腐蚀等各项环境指标将达到极高的地步。目前的综合自动化装置都是安装在低电压的中置柜上和室内的开关室内，户外的仅是一些实现简单功能的柱上设备。随着高电压等级的推广，其设备都将就地安装在户外的端子箱上，对环境条件要求高。这种方式最终将带来无人值班变电站没有建筑小室或仅设一个控制小室，它最多也就是一台控制显示终端。这将极大的减少整大的提高了变电站的运行稳定性，可靠性。(3)人机操作界面接口统一化，运行操作无线化无人无建筑小室的变电站，变电运行人员如果在就地查看设备和控制操作，将通过一个手持式可视无线终端，边监视一次设备边进行控制操作，所有相关的量化数据将显示在可视无线终端上。(4)就地通讯网络协议标准化强大的通讯接口能力，主要通讯部件双备份冗余设计(双CPU，双电源等)，采用光纤总线等等，使现代化的综合自动化变电站的各种智能设备通过网络组成一个统一的，互相协调工作的整体。(5)全站数据标准化统一数据库，统一维护组态工具软件，分类分单元下载参数设置数据。其实时运行数据库可通过严密的安全防护措施与整个电力系统实时数据连在一起(6)数据采集和一次设备一体化除了常规的电流电压，有功无功，开关状态等信息采集外，对一些设备的在线状态检测量化值，直接采集到监控系统的实时数据库中。高技术的智能化开关。光电式电流电压互感器的应用，必将给数据采集控制系统带来全新的模式。7/501.2国外变电站综合自动化系统的发展模不断扩大，要求电网及变电站的控制和保护系统必须运行安全、可靠、经济。因此，各级调度中心需要更多的信息，以便及时掌握电网及变电站的运行情况。同时，采用无人值班管理模式，进行远方控制，减少人为误操作的可能性，提高运行可靠性，降低变电站的造价和运行维护费用。随着微处理器技术、计算机网络技术、数字通信技术的发展，人们可以利用现代先进的技术和设备来组保护系统，改变传统二次设备模式，做到设备简化，信息共享，减少变电站的造价和运行维护费用。世界发达国家率先研制出成熟系统，并推广应用，大大提高了变电站管理的自动化水平，实现电力系统的安全、ng大型电气设备制造公司都开发和生产了变电站综合自动化系统(或称保护与控制一体化装置)，并取得了较为成熟的运行经验......1.3我国变电站综合自动化技术的发展我国变电站自动化系统的发展阶段：波，当地监控和远动。五大类产品的不断发展及其功能相互渗透，推动了变电序可将变电站自动化系统的发展分为三个阶段：80年代是以RTU为基础的远动装置及当地监控为代表。该类系统是在常规的继电保护及二次接线基础上增设RTU装置，功能主要为完成与远方调度主站结复杂，不便于运行管理与维护，为自动化系统的初级阶段。第二阶段：面向功能设计的分布式测控装置加微机保护模式90年代初期，微机保护及按功能设计的分布测控装置得以广泛应用，保护与测控装置相对独立，通过通信管理单元能够将各自信息送到当地监控计算机或调和专业，另外对继电保护与测控装置在技术上如何融和没有达成一致的认识，故相当一部分尤其是110KV及以下电压等级自动化系统采用此类模式。该模式没有做到面向对象设计，信息共享程度不高，另外系统的二次电缆互联较多，扩展性不好，不利于运行管理和维护。8/5090年代中期，随着计算机技术、网络和通信技术的飞速发展，行业内对计算机保护与测控技术不断争论和探讨达成了一致的认识，采用面向设备或间隔为对象设计的保护及测控单元，采用分层分布式的系统结构，形成了真正意义上的分层分布式自动化系统。该系统特点是针对110KV以下电压等级的设备或间隔采用保护测控一体化设计的装置，针对110KV及以上电压等级的设备或间隔采用继电保护装置与测控装置分别独立设计但共同组屏的原则，故障录波功能下放至各间隔或设备的继电保护装置中去，采用先进的网络通信技术，系统配置灵活，扩展方便，非常方便运行管理和维护。1.4变电站实现综合自动化的优越性(1)：提高供电质量，提高电压合格率(2)：提高变电站的安全，可靠运行水平。(3)：减少维护工作时间，减少值班人员的劳动强度，并达到减员增效平1.5变电站综合自动化系统的发展前景显著标志。虽然变电站综合自动化技术在80年代后才被开发应用。但由于在景十分的巨大。1.6小结本章先是介绍了什麽是电力系统综合自动化，以及变电站综合自动化系统大的前景应用。9/50第2章变电站综合自动化系统的结构，功能与保护配置2.1变电站综合自动化系统的结构变电站综合自动化系统的组成在结构上主要可以分成：集中式，分布集中式，集中和分散式，分散式四种。关辅助触点有电缆传送到变电站的中央控制室的保护装置和远动装置内。经初步处理后送到I/O通信控制器进行数据格式的变换，并将变电站所有保护，测量，信号和控制信息统一处理，与当地的后台机和远方调度中心进行信息交换。它的特点是将变电站中所有的信息统一集中处理，形成一个系统，并符合传统的变电站运行模式。它实际上是微机保护和微机远动的系统集成。缺点是组屏多，占地面积大，而且需要铺设大量的电缆，投资量和工程量大，接线复杂，独立单元较多，维护工作量大，运行不可靠。如图所示：10/50当地监控后I/O通信控制器远动装置继远动装置遥遥遥信测脉控CTPTCT该系统按回路进行设计，每一个开关柜上或其他一次设备上就地安装微机保护单元和单回路的数据采集和监控单元，这样不但可以节省大量的光电缆，I/O通信控制器相互之间用网络电缆连接起来，仅做数据信息的传送。分布式化了二次设备，减小了占地面积。缺点是运行时仍不是很稳定。11/50监控后台机送远方调度I/O通信控制器1I/O通信控制器2馈线间隔级单回路保护装置…………其它电气设备单回路数采和监控单元单回路保护装置单回路数采和监控数采和监控单元开关柜n保护装置分布集中式综合自动化系统：一般按断路器间隔划分，具有测量，控制部件或继电保护部件。单元层本身是有各种不同的单元装置组成，这些独立的单元装置直接通过局域网络或串行总线与变电站层联系，也有可能设有数据采集管理机或保护管理机，分别管理各测量，监视单元和各保护单元，然后集中由数采管理机和保护管理机与变电站层通信。单元层本身就是两级系统的结构。变电站层包括全站性的监控主机，远动通信机等。变电站层设现场总线或局域网，供各主机之间和监控主机和单元层之间交换信息。变电站综合自动化系统主要集中在单元层和变电站层。集中和分散结合式综合自动化系统：随着单片机技术和通信技术的发展，特别是现场总线和局域网络技术的应，一台断路器等为对象，压器保护装置，仍然可以按照集中组屏安装在主控室内。这种结构方式介于集设计，安装以及维护管理。但是这种结构比较适合用于中低压变电站。12/502.2变电站综合自动化系统的功能监测：类：模拟量，开关量和脉冲量。(1)模拟量：变电站需要监测的各种模拟量包括主变一次，二次和各线路的电流，各段母线及重要线路的电压，各线路零序电流，母线零序电压，主变温度和室温。态，交直流电源运行状态，各微机运行状态等。(3)脉冲量：变电站需要监测的各种脉冲量，包括线路，主变一次和二次的有功电度量和无功电度量，电容器的无功电度量，所用电的有功电度量等。监控：综合自动化系统提供方便可靠的人机对话，运行人员利用键盘和显示器操或变压器分接头。所有操作的可靠性在软硬件设计中都应符合双重化原则。操作方式分为手动操作和遥控执行。手动操作分为三种方式：键盘操作，把手操作，保护柜操作。正常时利用键盘操作，非正常时通过模拟屏把手操作或保护柜操作。保护柜操作可通过保护机键盘或柜上按扭实现。遥控执行：当调度端发出遥控开关或遥调变压器分接头的命令后，该系统能可靠的执行。变电站监控的内容主要有以下几个方面：(1)：跳闸统计：统计开关跳闸次数。分为有事故跳闸次数和手动跳闸次数两种。零序电压，零序电流增量以及压降可判断接地线路及相别，也可以利用功率方向等其它方法来判别。也可利用功率方向法等其他方法来判别。为了保证可靠照提示，用人工检除方法跳开开关自动重合，验证主机的判断。还是调节变压器分接头位置。以使无功和电压满足要求。在变压器。电容器。或电网故障时不应该误动。当电容器检修时，不应参与控制。13/50远传：当变电站正常运行或发生事故及报警等事件时，远传机会实时的向上级调度传送该站信息，使调度人员了解该站的运行情况。保护：微机保护不仅有较高的可靠性和灵敏性，而且使用方便。其特点：LED值(电流，电压，和开关状态)和整定值，并可修改整定值。(2):具有事故追忆功能。能够记录事故前后的线路电流和母线电压。(3):具备实时自检功能。能够对保护柜包括主机在内的各元件进行在线检查。变电站保护分为以下几种类型：方向横差保护和低周减载保护。(2):变压器保护：包括差电流速断保护，带二次谐波制动的比例差动保护。本体保护(重瓦斯，轻瓦斯，有载重瓦斯，有载轻瓦斯等)，过流保护(包括低压侧备电源自投。过电压保护，相间低电压保护和零序过电压保护。4：母线保护：包括完全电流差动母线保护和电流比相式2.3变电站综合自动化系统的硬件配置综合自动化系统变电站主控室的结构分为三类：(1)模拟屏式：在主控室模拟屏前设微机台，台内装微机及UPS电源，台上放主机显示器CRT，键盘和打印机。模拟屏主接线图上安装仪表和操作把手。其他如保护柜，变送器柜，电度表柜，监控柜，交直流电源柜等均放在模拟屏后，或分置于其他房间。14/50保保护柜，变送器柜，电度表柜，监控柜部后模拟屏主接线图上安装仪表和操作把手部前微机台，显示器，键盘，打印机(2)控制台式：再主控室前部设控制台，无模拟屏。在控制台对面设保护柜，变送器柜，监控柜，电度表柜和交直流电源柜等设备。控制台上或旁边放均安装在控制台面上。送控表流柜上面安装显示器，打印机，键盘，模拟主接线，操作把手，必要仪表OPPOSITE部设保护柜，变送器柜，监控柜，电度表柜，交直流电源柜等设备。微机台内装主机和微机电源，微机台上放CRT，打印机和键盘。15/50部保护柜，变送器柜，监控柜，电度表柜，交直流电流柜前部微机台内设有主机和微机电源，打印机，键盘硬件的配置原则综合自动化系统硬件配置应遵循下列原则：电的直接联系。采用光电隔离和继电器接点闲离的方法实现。保护柜内各单元分在监控机，电度机，采样机，远传机任一故障情况下，应不影响其他机正常工作。(2):软硬件模块化，方便维护和扩展。各单元应具有模块化的主机板，开出板。开入板，模入板等，方便维护，并可在此基础上进一步开发。(3)：具有较强的抗干扰能力。满足在强电场，高频影响和谐波冲击等环境下可靠工作，并能防止雷电冲击。微机保护装置的发展大致可以分为以下几个阶段：第一阶段是以单cpu的硬件结构为主，数据采集系统由逐次逼近式A/D模数转换器构成，硬件和软件的设计符合四统一设计标准，其代表产品为微机高压输电线路保护装置。率转换原理的计数式数据采集系统，硬件软件的设计吸取了第一代微机保护装动的措施。出芯片，电路结构简单的特点，抗干扰能力进一步加强，并且完善了通信功能，16/50别产品也采用了性能更好，功能更强大的工业控制计算机。机保护的硬件结构(1)处理器分为单片机和数字信号处理器两种。单片机通过大规模集成电路技术将CPU,ROM,RAM,和I/O接口电路封性能和可靠性高，但通用性和可扩展性相对较差。而且某些保护算法需要使用其功能进行补充和外部扩展。加强，出现了无须进行外部扩展的所谓总线不出芯片的新型微机保护。此保护采用了高集成度16位单片机，其内部包含了124KEPROM，4KRAM，接近转换器。其高效丰富的指定系统使得编程及其应用即灵活又简洁。高性能单片机包含了微机保护所需要的各种硬件功能，使新型微机保护的电路设计异常简单可靠。由于单片机价格低廉，因此，微机保护由当初的单CPU的硬件结构为主发展到为多单片机构成的多CPU硬件结构为主。大量使用单片机的微机保护单片机的微机保护仍将是我国微机保护的主流产品。是采用专用硬件实现定点和浮点加乘运算，速度非常的快。将数字信号处理器应用于微机继电保护，极大的缩短了数字滤波。滤序和傅立叶变换算法的主要完成的运算功能，甚至完成独立的继电保护功能。随着数字信号处理器芯片和开发工具的价格下降，可以预期数字信号处理器将会在微机继电保护装置中发挥重要的作用。(2)数据采集系统：变电站综合自动化的数据采集系统分为三种：逐次逼近式A/D转换器构成的数据采集系统，电压频率转换原理的计数式数据采集系统，高速数据采集系统17/50①逐次逼近式A/D转换器构成的数据采集系统：早期的微机保护线路中，考虑到A/D转换器价格昂贵，因此采用多个通道共用一个A/D转换器的方案。每个通道各有一个采样保持器，其采样脉冲输入拟量多路转换开关采用硬件电路控制记数自动进位切换通道号。为了节省CPU控制，而经DMA控制直接存入本插件的RAM中。再同一时刻采样的全部通改进型产品中使用了电压频率转换原理的计数式数据采集系统。②电压频率转换原理的计数式数据采集系统：第2代微机线路保护的VFC(电压频率保护)数据采集系统中，为了提高数据采集系统的采集速度，每个模拟输入通道都需要使用单独的电压频率转换/光耦合器，其输出频率信号送至可编程计数器8255进行频率测量，在每个数据采集周期由CPU读取可编程计数器的计数值，并进行标度变换以获得实③高速数据采集系统：近几年来。以ANN为代表的人工智能技术和小波分析理论，以及行波保护，暂态保护等概念逐步引入继电保护领域，对采样速度提出了更高的要求。通道很多，对采样的速度也有很高的要求。采样率的提高导致了采样间隔的缩短，从而留给CPU进行采样数据预处理，保护启动计算，主保护计算的时间大大缩短。因此，必须大大的压缩数据采集的时间。保护装置使用公控机时，通常采用工控机智能同步数据采集模板完成采样，再将采样数据通过双口RAM，FIFO等方式传送给主CPU进行处理，因此据采集系统难以满足要求，必须对此单独进行考虑。为了进一步简化电路设计完成所有输入通道的数据采集而无须CPU干预。采用这种专用数据采集芯片，将极大简化单片机型微机保护装置数据采集系统的设计，生产，调试方式，大大的提高其数据采集系统的数据采集能力。(3)微机保护硬件的一般结构：微机保护的硬件类型分为三种：高压线路微机保护，微机元件继点保护，低压线路的微机保护.①高压线路微机保护：目前我国的高压线路微机保护装置的原理，性能，主要指标以及制造工艺方面以达到了国际先进水平，微机保护的动作正确率也已经超过了常规保护。对于高压和超高压输电线路微机保护装置，多单片机构成的多CPU硬件结构已成为现行的实际标准。这种类型的微机保护装置的基本特点是：电压频率转18/50个保护插件，再由各个保护插件完成相应的测频，采样值标度变换，保护功能主要负责人机接口，保护定值管理。通信控制，保护CPU运行状态监控等功能。3个保护插件启动元件按三取二的原则启动各套保护装置的出口回路，从而大大的提高了保护装置的可靠性。PUV/F转换V/F转换接口PU接口PU但是这种多CPU微机保护装置采用了不完全冗余技术。保护输入和输出通道不采用冗余技术，而只是在信号处理器部分采用。如果模拟输入通道和数据采集系统发生故障，那麽输入3个CPU插件的故障数据将不在准确，整套装整个保护装置并不因为采用了多CPU技术而使可靠性大幅度的提高。多CPU微机保护装置除完成本线路的继电保护功能外，同时还必须完成相邻线路的远后备保护功能。广泛的使用多CPU微机保护装置中，距离保护三段和零序保护三段，都具有远后备的功能。在距离保护CPU插件或者零序保护CPU插件发生故障时，即使线路的主保护可以正常工作，仍将失去远方护必须双重化配置，后备保护也必须双重化配置。②微机元件继电保护：微机元件保护的种类很多，硬件结构也各有特色，基本的类型有单片机型和工控机型微机元件保护。许多厂家得宜于线路微机保护的成功开发和应用中的成功经验，推出了许多与微机线路保护硬件结构相似的单片机型微机元件保护。比如采用了高压线路保护类似的VFC数据采集系统和高性能单片机构成的双CPU系统，变压器主保护与变压器各侧的后备保护分别采用不同的CPU于现场总线的通信接口功能。扩展。可以大大缩短微机保护装置的开发周期，实现微机继电保护装置的系列19/50化和标准化，便于运行部门的运行维护，必将在微机保护的发展中发挥重要的作用。③低压线路的微机保护：实现一条线路的保护；另一种为“一对N”方式，即一套装置实现多条线路保护。护和控制。它具有分布式结构的全部优点而且又便于设计安装及运行维护。为中低压变电站广为采用。一章的通信协议做好了铺垫。20/50第3章变电站综合自动化系统的通信网络系统最初使用RS-232总线，后来用到RS-485总线。近年来随着新型现场总线的发展，新型现场总线CANBUS是变电站综合自动化系统通信网络性价比最好的一种。RS-232串口通信标准是美国电子工业协会于1969年公布的，该标准定义了数据终端设备和数据通信设备之间按位串行传输的接口通信。通常用于近距离传输，此时可将两台具有RS-232接口的通信设备直接相连，如果要进行远距离传输，可以再加调制器即可。RS标准RS-485为半双工通信方式，在某一时刻，一个发送一个接受，当用于多站互连时，可节省信号线，便于高速远距离的传送。LONWORKS总线LONWORKSEcheton。它的基本思想是将控制系统按局域网络的方式构造，用网络节点代替局域网中的工作站，网络节点安装在监控现场，直接于各种传感器和控制器相连。LONWORKS总(1):开放性。网络协议开放，对任何用户平等。混合使用。Lonworks通信协议符合OSI模型，任何制造商的产品都可以实现互操作。(4)：Lonworks通信采用了“网络变量”，使网络通信的设计简化成为参数设置增加了通信技术的可靠性。21/50(5)：它的通信每桢有效字节可以达到0到228个字节。：它的通信速度可达1.25Mbit/s，此时的有效距离为130m(8)：Lonworks直接通信距离长达2700m(9)：Lonworks技术的核心是神经元芯片。该芯片内部装有3个微处理器；MAC处理器完成介质访问控制。网络处理器完成OSI的3-6层网络协议。应用处理器完成用户现场控制应用。它们之间通过公共存储器传递数据。CANBUS通信设备本身又具有较低的造价，从而它的应用X围很广，特别是在电气自动化领域。CANBUS的主要技术特性如下：S刻主动向其它节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。求。S受任何影响继续传送数据，大大的节省了总线冲突裁决时间。(5)：CANBUS直接通信距离最远可达10km，CANBUS的通信速率最高可(7)：CANBUS采用短砧结构，每一砧的有效字节数为8个，这样传输时间短，受干扰的概率低，重新发送时间短，尤其适合在强电磁场环境下工作。(8)：CANBUS每砧信息都有CRC校验及其它检验措施，保证了数据出错率极低。断它和总线的联系，以使总线的其操作不受影响。(10):NZR编码/解码方式，并采用位填充技术。点RS-232总线通信速度快，距离短。RS-422和RS-485虽然在传输速度和22/50主节点命令后才能响应，重要信息得不到及时传送，致使灵活性和实时性差，LONWORKS而实用性较差。CANBUS总线是基于优先级的多主从节点结构，具有较强的纠错能力，统结构简单，造价低，实用性强等优点，因此CANBUS是变电站综合自动化系统的一种性价比最优的选择。3.2现场总线在变电站综合自动化内部网的应用总线网方案，嵌入式以太网方案，基于CANBUS总线的通信系统方案。LONWORKS现场总线网方案：如图所示，用来传送各种控制和状态信息。录波网则传送电力系统故障录波信息。网络的通信速率为78kb/s,最大通信距离为2km。通信介质为屏蔽双绞线或光纤。每个保护装置都带有LONWORKS网络接口，后台机，工程师站，远动机等pc机上均有PCLTA卡，于是保护装置和PC机就可以连接到LONWORKS网络上。KV压此这种方案只使用于中小变电站自动化系统。23/50控单元上传到主干网上。最低层的各种设备保护可不做任何改动，保持了向下的兼容性。这种方案实际上是将嵌入式以太网和LONWORKS现场总线技术相测控单元是整个方案的核心和关键。图3中详细的介绍了测控单元的工作原理。其中Neuron芯片作为CPU的通信处理器完成了LONWORKS网络的通信任务，利用它可和保护装置通信。CPU采用32b单片机，CPU部分采用了嵌入测控任务24/50LONWORKS现场总线网方案和嵌入式以太网方案的比较和分析：(1)：方案1中只有LONWORKS一层网络，站内的几十个保护装置均连动作等特殊情况下，网络负载突然加重，这时会出现较严重的网络冲突现象，满足变电站综合自动化系统的要求，并且留有余地。(2)：故障录波数据上传输速度大大加快。LONWORKS网主要支持侦长最长可达1500B的长侦，因此方案2的录波数据传输速率大大的增强。济。以较为方便的与广域网相联。图1所示为变电站综合自动化基于CANBUS总线的分层结构图。25/50实时RAMROM实时RAMROM监控主机在整个变电站综合自动化系统中，变电站内部各单元之间以及变电站与远方调度中心之间的通信都通过通信管理机来处理，所以通信管理机在整个变电站自动化中占有重要地位。具体的方式如下图所示站子层和单元子层之间的通信。以及本地的变电站系统和远程调度中心的通通通信理机系CPUCAN总远方通信工业MODEMCAN总线接口PCCAN卡线接口键盘输入液晶显示备用串口MAX232现场级CAN网络。其中站级CAN网络用于实现上位机监控主机和通信管理机之间的通信。现场级CAN网络用于实现通信管理机和监控保护单元之间的信实现数字信号和公用网上的模拟信号之间的转换，通信管理机的外围设备包括26/503.3内部通信网的传输实时性分析输实时性不好。设置成不同的优先级，这样开关变位等重要信息就可以用优先级高的网络优先LONWORKS证网络传输的实时性。根据应用经验，据传输的实时性保障。ANBUS性要求。3.4国外相关产品的比较LSA，该系统的结构主要分为完全分散和集中与分散相结合式，后者由于价格和灵活性上的的阿尔斯通和瑞士的LANDIS公司都有该类产品。技术性能上存在一定的差距，但是也有其本身的特点。首先站控级的软件开发具有一定的水平，尤其是在汉化方面比国外公司更具优势，其次价格上也有一定的优势。再者国内产品在工程组织，现场调试，售后服务等方面比国外产品更具有优势。27/503.5通信协议的作用要实现整个变电站综合自动化并与上一级控制中心实现“四遥”，必须保证而通信协议就是整个系统通信部分的核心。电力系统中所采集的信息需要很高的实时性，可靠性，所以认识认识通信协议对整个控制系统的影响就比较重要。在变电站控制系统中，CPU采集控制单元不仅要采集各类信号(开关位置，保CPU负荷以及内存空间等采集器为了达到实时性，一般较少采用读写硬盘的方式，而多采用没有硬盘的办功倍的效果。行业标准甚至是企业标准。目前我们主要使用的有以下通信协议:IEC870-5-101通信协议(远动通信标准)，IEC870-5-102通信协议(电量采集通信标准)，IE870-5-1-103通信协议(保护传输通信标准)。IE870-5-104网络通信协议(远动网络通信标准)，DNPV3.0通信协议,MODBUS通信协议，CDT循环通信协议，SC1801通信协议，M4F通信协议等。3.6光纤通信技术光纤通信是以光波做为信息载体，以光导纤维作为传输介质的先进通信手段。与其它通信技术相比，有以下优点：(1)：传输频带很宽，通信容量大。(2)：传输衰耗少，适合长距离传输。便。便(5)：XX性好。无漏信号和串音干扰。(6)：抗腐蚀和抗酸碱，可直接埋与地下。缺点是强度不如金属线，连接比较困难，分路和耦合不方便，弯曲半径不易太小。28/50光纤通信的类型以及在配电自动化系统中的应用如下用SDH光纤网组成主干PDH与光端机配合使用的电端机PCM可实现语音和数据信号传送。(2):光调制解调器。它是一种用于低速传输数字信号的光电合一产品。通常实现开闭所RTU至主站信息的传输，同时用于建设馈线FTU信息向配电子站集结的信息通道，但不能传语音。(3)：其他通信设备光纤收发器主要用于实现局域网的远程连接。长距离光传输模块是内置与交换机或路由器的光设备。配电自动化专用数据光建设。3.7现场总线通信技术现场总线是应用于生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点介质主要是双绞线。现场总线的特点：。(2)：互可操作性和互用性：设备和设备间，不同生产厂家之间。(4)：系统结构的高度分散性。(5):对现场环境的适应性。在配电自动化系统中现场总线通信技术应用越来越广。3.8无线通信技术在配电自动化中常用以下几种无线通信方式：(1):无线数传电台：远程监控，监测常常利用无线数传电台进行数据交换。X围覆盖等特点(2):一点多址微波通信技术：具有传输距离长(站内50KM)，容量大，配置灵活等特点。(3):无线扩频通信技术：具有抗干扰能力强，系统误码率低，建设方便，投资少等特点。29/503.9配电线载波通信技术配电通信载波是以6—10KV配电线路为传输通道，采用移频监控和跳频技术相结合的调制方式，应用先进的DSP数字信号处理技术和集成电路技术来实现数话同传的通信方式。具有实施方便，组网灵活，开放透明的通信网络平台，数据传输的可靠性高，实时性强，信道可靠等特点。讨了光纤通信技术，现场总线通信技术，无线通信技术，配电载波通信技术在变电站综合自动化系统的应用前景。30/50第4章继电保护设备和综自设备的设置4.135KV开关柜智能保护单元护和控制单元柜为柜上安装的REF542plus.它由主机和作为控制单元的人机接口HMI两部分组成，HMI可于一个运行WINDOWSNT的PC机相连接。距离保护和差动保护。4.210KV开关柜智能保护单元SIEMENS系列产品NSP7系列保护及测控装置。(1)：三段式复压闭锁过流保护：配有三段共九时限(每段三时限)的复压闭锁过流保护，每段都有独立是否经过复压元件闭锁，是否经过方向元件闭锁以及方向元件的设定。复压闭锁过流保护的复压闭锁元件，有本侧复压闭锁和外部接入的复压(2):三段式零压闭锁零序过流保护：配有三段共九时限(每段三时限)的零压闭锁零序过流保护，作为变压器中性点接地运行方式下的接地保护。每段可独立投退，并且保护可以选择是否经过零压元件闭锁，是否经过方向元件闭锁以及方向元件的设定。z零序电流可选择取自变压器中性点零序电流或三相电流计算自产零序电流。(3):二段式间隙零序过流保护：配有二段两时限间隙零序电流保护。作为变压器中性点接地运行方式下的接地保护，每段都可以独立投退。(4):过复合保护：包括过复合警告，启动风冷，闭锁有载调压，各一段一时限。每个时限31/50都可独立投退，采用最大相电流判别。启动风冷，过负荷告警触点为常开触点。闭锁有载调压可选择常开或常闭触点。为实现各侧复合电压并联的方式，本装置配有复合电压出口功能，有独常告警。(6):PT断线告警：三相电压均小于16V，某相电流大于0。2A，判为三相失压。三相电压和大于8V，最大线电压小于16V，判为二相PT断线。三相电压和大于8V，最大线电压和最小线电压差大于16V，判为单相PT断线。恢复正常以后，告警自动消失。：三相式相间电流保护：装置设三段相间电流保护，每段均可独立投退。三段相间电流保护可以反联电抗器等回路发生相间短路。或者电容器本身元件全部击穿形成相间短路。H10Ia>0Ib>It.setIc>It.setH2跳闸0跳闸0Ib>It.setIc>It.setH30Ia>0Ib>It.setIc>It.set图(2)：过电压保护：为避免使用相电压在单相接地时引起过电压保护误动，过电压保护采用相电容器可降低母线电压。为防止电容器未投时误发信号或保护动作后装置不复归，过电压保护中加有断路器位置判断32/50H1Uab>Uset1Uab>Uset1Ubc>Uset1Y2跳闸0&Uca>Uset10&ktpY3跳闸YY&&KB(3)：欠电压保护：如果母线失去电源而造成失压，当母线电压恢复时，可能因电容器组未放完电而使电容器承受过电压，为此设置低电压保护，发现母线电压低于定值后带延时，切除电容器组。&tUab<Uset&tUbc<UsetUca<Uset&跳闸&0ktp0&IaIset&IbIsetIcIset在电容器组中过电压和欠电压保护均可通过延时来判别稳态过电压和欠电压。(4):不平衡电流保护：反映了电容器组内部的故障。做为双星性接线电容器组的内部故障保护。当Iunb>Iset时保护系统动作。33/50IunbIset零序电流保护投入t闸&0不平衡电流保护原理图(5):不平衡电压保护：当双星型接线采用不平衡电压保护时，可用电压互感器的一次绕组串在中性线中，当某电容器组发生多台电容器故障时，故障电容器组所在星型的中性tUunb>Uunb>Uset0零0护投入压保护原理图(6)：两段式零序过流保护：配有两段式零序过流保护，可选择投退。当Iunb>Iset时，保护动作。34/50I>Iset1t1零序电流保护投入零序电流保护投入00两段零序过电流保护原理图(7)：桥差电压保护：三相桥差电压保护为反映桥式接线电容器组中电容器内部短路而设置。如图所式TV的一次绕组可以兼做电容器组的放电回路，二次绕组接成压差式即反极压差接线的二次绕组中将出现差电压，当压差超过定值时，保护动作。35/50HUa>UsetUb>Ub>UsetUc>UsetT1&&(8)：桥差电流保护：三相桥差电流保护为反应桥式接线电容器内部短路而设置。电容器组为单用桥差接地保护方式。当臂容抗平衡，Xc1=Xc2,Xc3=Xc4因此M和N之间无电流通接线MN之间流过不平衡差电流。当差流超过定值时，保护系统动作。(9)：PT断线告警保护三相线电压均小于16V，某相电流大于0.2A，判断为三相失压。三相电压和大于8V，最大线电压小于16V，判断为二相PT断线。T线。恢复正常后，告警自动消失。36/50&Uab<16V&Ubc<16VUca<16VUaUb+Uc>13VUabUaUb+Uc>13VUab<16VUbc<16VUca<16V0UaUb+Uc>13VUab-Ubc≥16Ubc-Uca≥16vUca-Uab≥16vpT断线告警保护原理图三段式相间电流保护设有三段相间电流保护，每段均可独立投退，电流和时间定值也分别整定，且均可带复合电压闭锁，可分别投退。(2):两段式零序过流保护各段均可独立投退，主要考虑在小电阻接地系统中发生的单相接地故障。(3)：过负荷保护：和上面的电容器过负荷保护相同。设有一段充电相过流保护和一段充电零序过电流保护，可选择投退。(5)：小电流单相接地保护：中性点不接地系统：零序电压启动，零序电流的方向和大小判别接地线路。经消弧线圈接地系统：零序电压启动，零序电流的五次偕波方向和大小判别接地系统。(6)：PT断线告警：三相电压均小于16V，某相电流大于0.2A，判断为三相失压。三相电压和大于8V，最大线电压小于16V，判断为二相PT断线。三相电压和大于8V，最大线电压和最小线电压的压差大于16V，判断为单相PT断线恢复正常后，告警自动消失37/50(1)：三段电流保护方向元件采用90度接线，按相启动。方向元件具有记忆功能用来消除近3段来判断逻辑是否一致。(2)：三相二次重合闸启动方式：保护启动重合闸以及开关位置不对应启动重合闸。抽取电压：线电压和相电压。检同期和检无压：闭锁条件：控制回路断线确认后/弹簧未储能信号/外部闭锁重合闸信号/低周减载元件动作/手合后加速动作/过负荷跳闸动作设有充电相电流和充电零序电流保护，充电相过流可带低压闭锁以及方向闭锁。(4)：小电流单相接地保护中性点不接地系统：零序电压启动，零序电流的方向和大小判别接地回路。经消弧线圈接地系统：零序电压启动，零序电流的五次偕波的方向和大小判别接地线路。自投装置，每个进线开关各引入任一相电流，是为了防止PT全相断线后造成备自关已断开，如果需要自投后联切负荷，则利用进线该相电流判别是否超过过负荷定值，以实现联切功能。装置引入单相电压，是为了在进线互投时判别备用进线电压是否合格；装置引入开关和母PT断线告警功能。能的配置A：自诊断及故障记录功能告警继电器触点闭合，并闭锁保护，同时信息远传。38/50(4)：可记录256个SOE报文纪录。B：测控功能测量，总共有15条线路。C：通讯功能(1)：采用了先进的工业级芯片，各装置内部含保护CPU和管理CPU，件系统具有高的抗干扰能力和工作可靠性。(2)：采用16位A/D采集芯片，提高了数据采集的分辨率和测量精度。(3)：主要芯片采用表面贴装技术(5)：所采用的保护原理成熟可靠，并且已经有丰富的运行经验。(6)：装置保护功能相对独立。(8)：采用大屏幕液晶显示。(10)：装置配有大容量掉电保持的NVRAM芯片，可保存事件报文及故障滤波报文。4.3小结本章通过对变电站二次设备的配置要求，以及变电站各种保护装置功能。实现了变电站综合自动化的硬件保护及配置功能。39/50第5章总结动化系统是当今电力工业发展的必然趋势。论文通过对变电站综合自动化系统的发展过程以及发展趋势的介绍，论述了变式，才层和设备层。综合自动化系统主要是指变电站层和单元层，单元层由不同单元装置组成。变电站层包括全站监控主机，远动通讯机等，通过现场总线或局域网交换信息。集中与分散结合式是介于分散式和集中式之间，结构形式较多。分散式是按回路就地安装微机保护单元和单回路的数采/监控单元，提高了抗干扰能力，减化了二次设备，减小了占地面积。分散式是变电站综合自动化系统的发展方向。论文提出了综合自动化系统硬件配置应遵循的原则，各自独立，相互配合，软硬件模块化，方便维护和扩展，具有较强的抗干扰能力。信技术等各自的特点。论文最后介绍了变电站综合自动化系统的继电保护装置和综自设备设置。40/50致谢经过长时间的努力，我终于完成了这次毕业设计，通过这次难得的机会，我学到了很多的东西，受益匪浅。首先我要感谢的是我的指导老师，正是在他孜孜不倦的教诲下和悉心的指导下，我才得以顺利地完成此次毕业设计。在这次毕业设计中，我存在很多的问题和疑难，正是李老师不厌其烦的为我讲解，帮我找一些相关的资料，才得以克服难关。李老师渊博的知识和严谨的治学态度给我留下了深刻的印象。其次我要感谢的是我的同学们和朋友们，每当我需要帮助的时候，他们都计，在我为画图软件头疼的时候，他们就会找同学借来画图软件，帮我顺利的完成毕业设计的制作。让我十分的感动。我还要感谢我的父母，正是他们在背后默默地支持我，鼓励我，我才顺利的从大学里毕业，在这四年的时间里，他们给了我很多的帮助。在这次毕业设计中，我的父母也从经济上，精神上给与了我巨大的支持，使得我专心致志的做毕业设计。源泉，我一定会在以后的生活中，再接再厉，勇创新高。谢谢。41/50参考文献[1]X功XX供电公司变电站综合自动化系统的发展[2]曹海鸥东南大学电气工程系基于CAN总线的通信方式[3]秦立军华北电力大学四方研究所变电站自动化系统中内部通信网的研究[4]阎贵勤XX电机工程报变电站综合自动化系统的功能及配置[5]X健XX科技大学配电网自动化新技术[6]王丽娟华中科技大学现代继电保护理论[7]赵燕平供电公司变电站综合自动化系统中的智能通信[8]周勇XX电力变电站自动化系统通信与结构[9]杨哗XX大学学报变电站综合自动化系统[10]田显《电力建设》期刊变电站综合自动化系统及其研究[11]邓晓燕XXXX供电公司自动化变电站微机保护若干问题的探讨[12]王博雅东北电力大学微机继电保护发展的历史及趋势[13]陈皓<继电保护技术〉期刊微机保护装置硬件结构[14]李建钊XX电网变电站综合自动化系统的分析与讨论[15]王兰XX电力公司微机保护系统在变电站中的应用[16]余鹤鸣XX大学学报变电站综合自动化系统的控制与保护[17]赵刚XX省输变电工程公司变电站综合自动化的网络通信技术[18]陈静XX电力浅谈国内变电站综合自动化系统XX增刊〉谈变电站综合自动化系统的设计[21]王建坡华北电力大学变电站综合自动化的体系结构[22]杜五一交通大学变电站综合自动化技术发展及应用前景[23]X玉忠〈电力系统及其自动化学报〉变电站综合自动化系统中的数据通信42/50英文翻译ofyw43/50gtotoangtoous44/50tsall45/50ee46/5047/50翻译近年来，随着电网运行水平的提高，各级调度中心要求更多的信息，以便及时掌握电网及变电站的运行情况，提高变电站的可控性，进而要求更多地计算机技术，通讯技术等先进技术手段的应用，已改变了传统二次设备的模式，化阶段，电力行业各有关部门把变电站自动化做为一项新技术革新手段应用于电力系统运行中来，各大专业厂家亦把变电