变电站综合自动化系统的通信技术
变电站综合自动化技术
避塑盥。
变电站综合自动化技术段晓华(洛阳阳光热电有限公司，河南洛阳471023)嘴要】本文简要介绍了变电站综合自动化的概念及特点，并对变电站综合自动化系统结构、通讯方式和基锄能进行分析。
4饫键词]变电站；综合；自动化1概述变电站综合自动化是将变电站的二次设备经功能的组合和优化设计，利用先进的计算机、电子、通信和信号处理技术，实现对变电站主要设备和输配电线路的自动监测、控制和保护，以及与调度通信等功能。
综合自动化的该心是自动监控系统，而综合自动化的纽带是监控系统的局域通信网络，它把保护、自动装置和远动功能综合在—起形成一个具有远方数掳术渤能的自动监控系统。
2系统结构总结变电站综合自动化技术的发展过程，大致有以下几种结构形式。
21分散式结构硬件结构为完全分敏的综合自动化系统，指以一次设备为安装单位将配套的自动化单元分布安装，通过现场总线与各单元通信实现网络监控，如图1。
这种结构有两种实现模式：一是保护相对独立，测量和控制合二为一：另一种是保护、测量、控制完全合一，实现变电站自动化的高度综合。
主要特点有系统部件完全依主设备分散安装，安装节约空间和电缆，系统综合性能强。
22集中式结构形式集中式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和数字量等信息并集中计算和处理，分别完成锶溯监控、保护和自动控制等功能。
由前置机完成㈣^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i酗飘等功能，如图2：目前国内许多厂家属于这种结构方式，这种结构的不足是每台计算机的功能较集中，如果一台计算机出故障影响面大；软硬件设计复杂，调试组态不灵活j23分层分布式结构所谓分层分布式结构如图3，将变电站信息的采集和控制分为管理层、站控层和间隔层，按其功能分布组装成多个屏集中安装在主j空室。
这种结构相比集中式处理系统有明显优点：可靠性提高，任—部分设备故障只影响局部：多C P U工作提高处理能力：继电保护相对姚’3通讯方式目前国内常采用以太网通讯方式，在以太网之前，无论R S一232C、EI A一422／485都无法避免通信系统繁琐速度缓慢的缺陷。
变电站综合自动化通信的协议规约及标准
变电站综合自动化通信的协议规约及标准在变电站综合自动化系统中，通信是其中非常重要的一个环节。
为了保证变电站各个设备之间的数据传输和交互顺利进行，需要制定一套协议规约和标准。
本文将重点介绍变电站综合自动化通信的协议规约及标准。
一、概述变电站综合自动化通信的协议规约及标准是指在变电站综合自动化系统中，各个智能设备之间进行数据传输和通信所遵循的一系列协议和标准。
这些协议和标准的制定，旨在保证变电站系统的稳定运行和数据的准确传递，提高变电站的自动化程度和安全性。
二、IEC 61850协议IEC 61850协议是国际电工委员会（IEC）制定的用于变电站通信的标准协议。
该协议基于通用对象模型（GOM），定义了变电站系统中各个设备之间的通信方式和数据模型。
IEC 61850协议具有高度的扩展性和互操作性，可以适用于不同厂家的设备，实现各个设备之间的互联互通。
三、DL/T 634.5104-2002规约DL/T 634.5104-2002规约是中国电力公司制定的关于国内变电站通信的协议规约。
该规约是在IEC 61850协议基础上进行了本地化的改进和优化，使得其更符合国内变电站自动化的实际需求。
DL/T 634.5104-2002规约规定了变电站中各个设备之间的数据传输格式、通信接口、命名规则等。
通过遵循该规约，可以实现变电站综合自动化系统的高效运行。
四、MODBUS协议MODBUS协议是一种流行的工业通信协议，常用于现场设备和上位机之间的通信。
在变电站综合自动化系统中，一些辅助设备如断路器、遥控终端等使用MODBUS协议与上位机进行通信。
该协议具有简单易懂、操作方便的特点，被广泛应用于变电站系统中。
五、DNP3协议DNP3（Distributed Network Protocol）协议是一种用于远程自动化和控制系统的协议。
该协议具有高度可靠、安全性好的特点，适用于大规模工业系统的通信。
在变电站综合自动化中，DNP3协议可以用于远程监控和控制变电站设备，确保系统的正常运行。
变电站综合自动化系统概述
变电站综合自动化系统的典型硬件结构
变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明1
• 微处理器（中央处理器）CPU是指挥中枢，计算机 程序的运行依赖于CPU来实现；
• ②电气型防误系统：是建立在二次操作回路上的 防误功能，一般通过断路器和隔离开关的辅助触 点连锁来实现，主要包括电气回路闭锁、电磁回 路闭锁、电气报警和高压带电显示装置等。
• ③微机五防：采用计算机技术，用于高压开关设 备防止电气误操作的装置，由主机、电脑钥匙、 编码锁具等功能元件组成。主要用于断路器、隔 离开关、接地刀闸、遮拦网门等。
特点： ①工作稳定，线性好，电路简单； ②抗干扰能力强，不受脉冲和随机高频噪音干扰； ③与CPU接口简单，工作不需要CPU控制； ④可以方便地实现多CPU共享一套VFC变换。
模拟量输出电路的组成
• 作用是把微机系统输出的数字量转换成模 拟量输出，核心元件是模/数转换器，锁存 器是用来保持数字量的稳定的。
变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明2
• 定时器/计数器有两个用途一是用来触发采样信号， 引起中断采样；二是在V/F变换式A/D中，定时器/ 计数器是把频率信号转换为数字信号的关键部件。
• Watchdog主要作用是当自动化装置受到干扰导致 微机系统运行程序出轨、程序无法正常运行时，能 自动复位微机系统，使微机系统重新开始执行程序， 进行入正常运行轨道。
综合自动化监控系统的基本要求
• 实时 • 可靠 • 可维护 • 信息处理和输出技术先进 • 人机交流方便 • 通信可靠 • 信息处理和控制算法先进
变电站综合自动化通用技术规范
变电站综合自动化通用技术规范一、引言变电站综合自动化是指利用先进的信息技术和自动控制技术，对变电站的设备、系统和过程进行监测、控制和管理，实现变电站的智能化运行。
本技术规范旨在规范变电站综合自动化的设计、安装、调试、运行和维护，提高变电站运行的可靠性、安全性和经济性。
二、术语和定义1. 变电站综合自动化：利用先进的信息技术和自动控制技术，对变电站的设备、系统和过程进行监测、控制和管理，实现变电站的智能化运行。
2. 变电站综合自动化系统：由监测子系统、控制子系统、管理子系统和通信子系统组成的一体化系统。
3. 监测子系统：负责对变电站的设备和过程进行实时监测，采集各种参数和状态信息。
4. 控制子系统：负责对变电站的设备和过程进行实时控制，实现自动化操作和调节。
5. 管理子系统：负责对变电站的设备和过程进行综合管理，包括故障诊断、设备维护和运行优化等功能。
6. 通信子系统：负责变电站综合自动化系统内部各子系统之间以及与外部系统之间的数据传输和通信。
7. 监测装置：用于采集变电站设备和过程的参数和状态信息的设备，包括传感器、仪表和监测仪等。
8. 控制装置：用于实现对变电站设备和过程的自动控制和调节的设备，包括PLC、RTU和控制终端等。
9. 管理装置：用于对变电站设备和过程进行综合管理和优化的设备，包括SCADA系统和能量管理系统等。
三、设计要求1. 可靠性要求：变电站综合自动化系统应具有高可靠性，能够保证系统的稳定运行，确保变电站的安全性和可靠性。
2. 安全性要求：变电站综合自动化系统应具有严格的安全保护措施，能够防止非法入侵和操作失误导致的安全事故。
3. 灵便性要求：变电站综合自动化系统应具有良好的灵便性，能够适应不同变电站的需求，并支持系统的扩展和升级。
4. 互操作性要求：变电站综合自动化系统应具有良好的互操作性，能够与其他系统进行数据交换和共享。
5. 可维护性要求：变电站综合自动化系统应具有良好的可维护性，能够方便地进行系统的维护和升级。
变电站综合自动化系统
变电站综合自动化系统
变电站综合自动化系统是指用电子、通信和控制技术实现
对变电站设备和过程的监测、控制和管理的智能化系统。
其主要功能包括变电站设备状态监测、故障诊断、数据采
集和处理、远程控制和操作、报警与录波、安全保护等。
变电站综合自动化系统由以下几个主要组成部分构成：
1. 变电站智能终端单元 (RTU)：用于采集变电站各种设备
的模拟量和数字信号，并将数据传输给主站进行处理。
RTU还可以接收主站的控制命令，执行远程操作。
2. 主站系统：负责监控、控制和管理整个变电站。
主站系
统通过与RTU的通信，实现对变电站设备状态的实时监测
和故障诊断，以及对设备的远程操作和控制。
3. 通信网络：用于连接变电站的各个设备和综合自动化系
统的通信网络。
通信网络可以采用各种通信技术，如有线、无线、光纤等，以确保数据的可靠传输和通信的稳定性。
4. 数据管理系统：用于存储、处理和管理变电站的各种数据。
数据管理系统可以对采集的数据进行实时分析和统计，生成各种报表和图表，为变电站运行和维护提供有力的支持。
变电站综合自动化系统的应用可以提高变电站运行的可靠
性和安全性，提高设备利用率和运行效率，减少人工操作
和维护工作，减少故障的发生和处理时间，提升整个电网
的运行水平和管理能力。
变电站综合自动化通信的协议与标准
变电站综合自动化通信的协议与标准随着电力系统的不断发展和变化，变电站综合自动化通信系统逐渐成为电力行业的重要组成部分。
为了保证变电站通信的准确性、稳定性和安全性，各国电力行业制定了一系列的协议和标准。
本文将介绍变电站综合自动化通信的一些常用协议和标准，并讨论它们在提升变电站通信可靠性和效率方面的作用。
一、IEC 61850协议IEC 61850是由国际电工委员会（IEC）制定的，用于变电站综合自动化通信和控制系统的交互的通信协议。
该协议定义了通信网络结构、实时数据传输、设备配置和监控等方面的规范。
IEC 61850协议采用基于服务的架构，允许各种设备和系统通过通用的通信协议进行互联。
它提供了高度灵活性和可扩展性，适用于各种规模和类型的变电站。
IEC 61850协议的优势在于它的统一性和互操作性。
它定义了一致的数据模型和通信接口，使得不同厂家生产的设备能够无缝衔接。
这有助于降低系统集成和维护的成本，提高变电站的可扩展性和可管理性。
此外，IEC 61850协议支持多种通信方式，包括以太网、串行通信和无线通信等，可以适应不同的通信需求。
二、DNP3协议DNP3（Distributed Network Protocol）是一种用于远程监控和控制系统的通信协议。
它广泛应用于电力、水务、石油和天然气等行业。
DNP3协议的设计目标是提供高可靠性、高性能的通信解决方案。
它支持多种通信介质，包括串口、无线通信和以太网等，适用于各种不同的通信环境。
DNP3协议具有高度的灵活性和可扩展性，可以适应不同规模和复杂度的变电站。
它定义了一种灵活的数据模型和通信接口，可以满足不同应用的需求。
此外，DNP3协议支持多种通信方式，包括主从式通信和对等式通信，可以确保数据的高可靠性和实时性。
三、MODBUS协议MODBUS是一种常用的串行通信协议，广泛应用于工业自动化领域，包括变电站综合自动化通信系统。
MODBUS协议简单易懂，易于实现和维护，成本较低，因此得到了广泛的应用。
变电站综合自动化
变电站综合自动化变电站综合自动化是指利用现代化的信息技术和自动化控制技术，对变电站的运行、监控、保护、测量和维护等进行全面自动化的管理和控制。
通过实时数据采集、传输和处理，实现对变电站各个设备的远程监控和控制，提高变电站的运行效率、可靠性和安全性。
一、综合自动化系统的主要功能1. 运行监控功能：通过对变电站的各个设备进行实时监测，及时发现设备异常情况，并进行报警和处理。
监控内容包括电压、电流、温度、湿度等参数的监测，以及设备的运行状态、开关操作等的监控。
2. 保护功能：综合自动化系统能够对变电站的各个设备进行保护，包括过电流保护、短路保护、接地保护、过压保护等。
当设备发生故障时，系统能够及时切除故障设备，并进行报警和记录。
3. 控制功能：综合自动化系统能够对变电站的各个设备进行远程控制，包括开关的合闸、分闸、变压器的调压、调容等操作。
通过远程控制，可以降低人工操作的风险，提高操作的准确性和效率。
4. 数据采集和处理功能：综合自动化系统能够对变电站的各个设备进行数据采集，并进行实时处理和存储。
通过对数据的分析和统计，可以及时发现设备的异常情况，提供科学依据进行设备维护和优化运行。
5. 通信功能：综合自动化系统能够通过网络实现与上级调度中心的通信，及时传输变电站的运行数据和状态信息。
通过与调度中心的通信，可以实现对变电站的远程监控和控制，提高变电站的运行效率和可靠性。
二、综合自动化系统的组成部份1. 监测装置：包括各种传感器和测量仪器，用于对变电站的各个设备进行参数的实时监测和测量。
常见的监测装置包括电流互感器、电压互感器、温度传感器、湿度传感器等。
2. 控制装置：包括PLC（可编程逻辑控制器）和RTU（远程终端单元）等，用于对变电站的各个设备进行远程控制和操作。
控制装置通常与监测装置相连接，实现对设备的自动控制和调节。
3. 通信装置：包括以太网、无线通信等，用于实现综合自动化系统与上级调度中心的数据传输和通信。
变电站综合自动化系统技术
变电站综合自动化系统技术探讨摘要：随着经济建设的发展，变电站综合自动化对于提高变电站安全、可靠稳定运行水平显得尤为重要。
本文介绍了变电站综合自动化系统的基本概述，对dtu功能及参数、馈线监测仪功能进行详细介绍。
关键词：变电站；配电网；自动化系统；dtu；馈线监测仪变电站自动化是指利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和数字信号处理等技术，实现对变电站主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护以及与调度通信等综合性自动化功能。
实现变电站自动化，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。
下面就认识与探讨低压变电站综合自动化系统。
1 系统基本概述配电室低压自动化系统是配网自动化系统数据采集层的重要组成部分。
主要监测配电室配电变压器的运行参数、低压出线三相或者b相电流、低压出线开关位置和开关故障信号；控制低压电容器投切以及低压母联开关的自动合环。
系统采用分布式结构,每台配变安装一台配电自动化测控终端(简称dtu),负责测量配变运行参数、电能量数据、电能质量数据；dtu通过现场总线的方式,采集安装在低压馈线的馈线监测仪的开关位置、开关故障信号、出线电流,并形成开关变位和馈线过流等事件记录；同时还采集plc母联自投装置的301、302、345的位置信号和动作情况。
配电室dtu可以通过光纤或者gprs/cdma无线方式向配网自动化系统子站或者主站传输系统所需要的数据,结构见图1。
图1 系统结构框图2 dtu功能描述2.1 测量计算功能dtu主要对配电变压器低压侧三相电压和三相电流进行测量,并计算三相有功功率、无功功率、功率因数等电气参数:(1)三相电压、三相电流。
(2)三相有功功率、三相无功功率、三相功率因数、总有功功率、总无功功率、总功率因数、零序电流。
(3)总有功电量、正反向无功电量、有功需量。
(4)尖、峰、平、谷有功电量,尖、峰、平、谷正反向无功电量。
变电站综合自动化数据通信系统
3、绘制元件引脚
执行菜单命令Place→Pins，可将编辑模式 切换到放置引脚模式。此时鼠标指针旁边会多出 一个大十字符号及一条短线，可如下图所示按顺 序放置8根引脚。
在放置引脚时可以按Space键使其旋转到所 需角度。
4、编辑管脚
双击所要编辑的引脚，或者先选中该引脚， 然后单击鼠标右键，从快捷菜单中选取 Properties命令，进入“引脚属性”对话框，如 下图所示，在对话框中对引脚进行属性修改。
单元一 数据通信概述
• 4.遥调 • (1)有载调压主变压器分头位置调节。 • (2)消弧线圈抽头位置调节。 • 在实际工程中，变电站远传的信息应根据实际情况进行删减。
• 二、变电站综合自动化系统通信的要求
• 1.变电站通信网络的要求 • 数据通信在综合自动化系统内占有重要位置，由于变电站综合自动化
• (5)继电保护及自动装置电源中断总信号;遥控操作电源消失信号;远 动及自动装置用UPS交流电源消失信号;通信系统电源中断信号。
• 3.遥控 • (1)变电站全部断路器及能遥控的隔离开关。 • (2)可进行电控的主变压器中性点接地刀闸。 • (3)高频自发信启动。 • (4)距离保护闭锁复归。
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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 主要包括断路器、隔离开关位置，变压器的分接头位置，变压器、互 感器、避雷器的诊断信息以及断路器操作信息概述
• 在一个单元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。这类信息包括测量数据、断路器状态、器件的运 行状态、同步采样信息等。
• (5)用遥测处理的主变压器有载调节的分接头位置。计量分界点的变 压器增测无功功率。
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浅谈变电站综合自动化系统的通讯
・
工业 以太 网通信协议的应用 ，实质上是根据系统中信息类别决 定的 。本文将变 电站 自动化通信系统中的信息大致分为三类：第一 类为周期性发送 的数据 ，如遥信、遥测 、脉 冲量等；第二类为扰动 时产生 的变位信号、Ｓ ｏ Ｅ （ Ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｓ ） 及扰动记录等 ，此类 信 息突发性强 ，需要快速可靠 的传输 。这两类数据一般 由间隔层的 保护测控装置产生 ，需要变 电站层 的设备 同时接收。第三类数据为 变 电站层设备与装置之间的调节控制 等命令 。 在 以太 网Ｏ Ｓ Ｉ 结构 的传输层 中，定义 了Ｔ Ｃ Ｐ 及Ｕ Ｄ Ｐ 两种协议 。Ｔ Ｃ Ｐ 具有可靠性 高但速度慢 的特 点，在 一对 多的通信模式下 需要维持多 个连接 ，并不适合变 电站 内的大量 实时数据传输 。因此在变 电站 自 动化 系统中多采用效率更 高Ｕ Ｄ Ｐ 协议 。而在基 于Ｕ Ｄ Ｐ 的变 电站通 信系 统中，有单播 、组播 、广播三种通信方式可供选择 。 由于变 电站 自动化通 讯系统 中报 文类 别多种 多样 ，在 网络 带宽 足够 时，正常发送全 部信 息可能没 有问题 。但一 旦网络 出现拥 塞， 就应该利用 有限的网络资源首先传 输重 要的、实时的数据 。为此， 引入Ｑ ｏ Ｓ 是 必 要 的 。通 信 系 统 可 以参 考 国际 通 用 规 约 Ｉ Ｅ Ｃ 一 ６ ０ ８ ７ ０ － １ ０ ３ 以及 Ｉ Ｅ Ｃ 一 ６ ０ ８ ７ ０ － １ ０ ４ ，对各类的数 据报文 设定优先级 。 假 定设置 三个 优先级别，第一级传 输重 要的主动 上送信 息及控制信 息，第 二级传 输周期性上送的实时信息，第三级上送 校时信 息或网络管理信 息。 当网络资源 不足时，可以考虑丢弃优先级三德数据，当网络资源严 重不足时，可 以考虑丢弃优先级二、三的数据。优先级个数设定以 及舍弃的问题需要根据 工程 网络情况决定 。 另一种在现场工程中用的比较多的是Ｒ Ｓ － ４ ８ ５ ，Ｒ Ｓ － ４ ８ ５ 做为智能 设备的标准接 口，在变电站综合 自动化 系统中得到广 泛应用。综合 测量控制装置 以及通讯控制器都配有一个或多个Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５ 接 口，每个 Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５ 接 口支持多种规约 ，通过这些Ｒ ｓ 一 ４ ８ ５ 接 口综合 自动化系统可 与站 内各种保护测控装置及其他智能装置实现互联，并与调度主站 连接，实现站 内信息上送并执行主站遥 控遥调命令。变 电站综合 自 动化系统中Ｒ ｓ 一 ４ ８ ５ 接 口主要应用在 以下几方面 ：１ ）与保护装置互联 通讯；２ ）与直流屏互联通 讯；３ ）与 交流屏互联通讯；４ ）与微机五 防系统互联通讯：５ ）与 电度表互联通 讯：６ ）与消弧屏 互联通讯 ：７ ） 与调度端互联通讯 。因Ｒ Ｓ － ４ ８ ５ 接 口具有 良好的抗噪声干扰性 ，长德 传输距离和多站能力等上述优点就使其成为变 电站综合 自动化系统 首选地串行接 口。 根据Ｒ Ｓ － ４ ８ ５ 接口标准的要求 ， １ ） 接地及接地 电阻 ； ２ ）终端器；３）Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５ 传输电缆 的选择． 变 电站综合 自动 化系统在 间隔 层中主要 的通 讯方式是 现场总 线 ，不仅是Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５ ，其它的现场总线 。如Ｌ ｏ ｎ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 、Ｃ Ａ Ｎ 、ｗ ｏ ｒ ｌ ｋ Ｆ Ｉ Ｐ 等均在变 电站综合 自动化系统 中得到广泛应用 。全面掌握各种现场 总线 的使用及维护方法 、严格进行工程施工及验收是保证变 电站综 合 自动化系统通讯网的可靠运行 的重要途径 。 ’ 在现场工程 中，除 了要在协议上保证数据 的可靠传输 ，还需要 从 网络拓扑 、网络冗余、现场运行环境等多方面加 以考虑 。这样 ， 工业 大的能力 。
变电站综合自动化的内容和特点
变电站综合自动化的内容和特点
变电站综合自动化是指利用先进的计算机技术、自动控制技术及通信技术对变电站的设备和系统进行监控、控制和保护的一种技术手段。
它将传统的变电站设备与先进的信息技术相结合，实现对变电站运行状态和设备操作的全程监控与自动化控制，提高了变电站的安全性、稳定性和可靠性。
下面将从内容和特点两个方面详细介绍变电站综合自动化。
一、变电站综合自动化的内容
1.监控
变电站综合自动化通过安装传感器、仪表等设备，对变电站的运行状态进行实时监控。
可以对变电站的电压、电流、温度、湿度、功率等参数进行监测和采集，通过数据交换，将监测到的数据传输到中央控制室，以便操作人员及时获取变电站的运行状态信息。
2.控制
变电站综合自动化可以对变电站的设备进行自动控制。
通过在设备上安装执行器和控制器，实现对设备的开关、调节、联动等操作。
操作人员可以通过中央控制室的终端设备，远程操作变电站中的设备，实现变电站的远程控制。
3.保护
二、变电站综合自动化的特点
1.系统化
2.集成化
3.可靠性
4.自适应性
5.安全性
总之，变电站综合自动化通过将信息技术与变电站设备相结合，实现对变电站运行状态和设备操作的全程监控与自动化控制，具有系统化、集成化、可靠性、自适应性和安全性等特点。
它是提高变电站运行效率和可靠性的重要手段，对电力系统的安全稳定运行具有重要的意义。
变电站综合自动化-通信技术
未来展望
智能化通信技术
随着人工智能技术的发展，未来变电站综合自动化系统的通信技术将更加智能化，能够实 现自适应、自组织、自修复等功能。
无线通信技术的广泛应用
无线通信技术将在变电站综合自动化系统中得到广泛应用，降低布线成本，提高系统的灵 活性和可维护性。
通信技术与变电站其他技术的融合
未来通信技术将与变电站的其他技术如传感器技术、控制技术等深度融合，实现变电站的 全面智能化管理。
通信能力强
系统具有强大的通信能力， 能够与其他系统或设备进 行快速、稳定的数据交换 和通信。
03
通信技术基础
通信系统基本构成
发送器
将信息信号转换为适合传输的 电信号或光信号。
接收器
接收通过信道传输的信号，并 将其还原为原始信息信号。
信号源
产生需要传输的信息信号。
信道
传输电信号或光信号的媒介， 如电缆、光纤等。
06
案例分析
案例一：某地区变电站综合自动化系统建设
建设背景
随着电力需求的增长，某地 区决定升级其变电站系统以 提高供电可靠性和效率。
解决方案
采用综合自动化系统， 集成保护、控制、监视
和通信功能。
实施过程
调研现有设施，设计系统 架构，采购和安装设备， 进行集成测试和调试。
成果
提高变电站运行效率， 降低维护成本，增强供
通信技术是实现变电站综合自动化的关键技术之一，它能够 实现变电站内各种设备之间的信息交互和数据传输，保障变 电站的安全稳定运行。
目的和意义
目的
通过研究变电站综合自动化-通信技术，提高变电站的运行效率和安全性，降 低运行成本，为电力系统的稳定运行提供保障。
意义
随着电力系统的不断发展，对变电站的运行要求也越来越高，变电站综合自动 化-通信技术的应用能够满足电力系统对变电站的高效、安全、可靠运行的需求， 具有重要的实际意义和推广价值。
变电站综合自动化的通信
通信是变电站综合自动化系统非常重要的基础功能。
借助于通信，各断路器间隔中保护测控单元、变电站计算机系统、电网控制中心自动化系统得以相互交换信息和信息共享，提高了变电站运行的可靠性，减少了连接电缆和设备数量，实现变电站远方监视和控制。
变电站自动化系统通信主要涉及以下几个方面的内容。
(1)各保护测控单元与变电站计算机系统通信。
(2)各保护测控单元之间互通信。
(3)变电站自动化系统与电网自动化系统通信。
(4)其他智能化电子设备IED与变电站计算机系统通信。
(5)变电站计算机系统内部计算机间相互通信。
实现变电站综合自动化的主要目的不仅仅是用以微机为核心的保护和控制装置来代替传统变电站的保护和控制装置，关键在于实现信息交换。
通过控制和保护互连、相互协调，允许数据在各功能块之间相互交换，可以提高他们的性能。
通过信息交换，互相通信，实现信息共享，提供常规的变电站二次设备所不能提供的功能，减少变电站设备的重复配置，简化设备之间的互连，从整体上提高自动化系统的安全性和经济性，从而提高整个电网的自动化水平。
因此，在综合自动化系统中，网络技术、通信协议标准、分布式技术、数据共享等问题，必然成为综合自动化系统的关键问题。
一、通信的基本概念通信的基本目的是在信息源和受信者之间交换信息。
信息源，指产生和发送信息的地方，如保护、测控单元。
受信者指接收和使用信息的地方。
如，计算机监控系统、调度中心SCADA 系统。
要实现信息源和受信者之间相互通信，两者之间必须有信息传输路径。
如电话线、无线电通道等。
信息源、受信者和传输路径是通信的三要素。
实现和完成通信，需要信息源和受信者合作。
如，信息源必须在受信者准备好接收信息时，才能发送信息。
受信者一方必须准确知道通信何时开始，何时结束。
信息的发送速度必须与受信者接收信息速度相匹配，否则，可能会造成接收到信息混乱。
除此之外，信息源和受信者之间还必须制定某些约定。
约定可能包括：信息源和受信者间的传输是否可以同时还是必须轮流，一次发送的信息总量，信息格式，以及如果出现意外(诸如出现差错时)该做什么。
4-变电站综合自动化-通信技术
Fiber Optic communications
Communication is an essential requirement for the operation and management of power systems. Available technologies for communication are: (i) Power line carrier; (ii) Pilot cables; (iii) Microwave radio; (iv) optical fibres.
3.Structure of optical fibre and optical cable
core cladding 护套
cladding Core
Optical cable
Fibre types and characteristics
Three basic fibre types available: (i) Step-index （阶跃折射率） (ii) Graded-index （渐变折射率） (iii) Single (or mono) mode （单模）
CSMA
不坚持CSMA主要利用随机时间来减小冲突 概率。缺点是即使多个站都有数据发送，介 质仍可能处于空闲状态，介质利用率较低 1－坚持CSMA，只要介质空闲就可以利用， 但仍无法避免冲突 P －坚持CSMA是折中方案，关键在于合理 选取P值
CSMA/CD
CSMA算法的最大问题在于缺少检测冲突的能力。当总线上 有两个站点由于通信延迟分别监听到介质空闲，此时发送信 息会导致冲突，但仍然会把已经破坏的帧发送完，这样大大 降低了总线的利用率。 使用CSMA/CD算法，一旦检测到冲突就立即停止发送，并 向总线发送一串阻塞信号，通知总线上其他站点发生冲突。 冲突发生后为了再次降低冲突概率，需要等待一个随机时间， 然后再用CSMA算法发送。 随机时间的确定：重发的延迟时间随信息发送过程中发生冲 突的次数成倍增长，称为二进制指数退避算法
变电站综合自动化技术综述
（Ｔ ） Ｒ Ｕ 的全部功 能 ，应 该能够将所采集 的模拟和开关状 态信 息 ，以及 事件顺序记 录等远传 至调度端 ；同时应 该能 接收 调度端下 达的各种操作 、控制 、修改定值 等命令 。即完成 新型Ｒ Ｕ Ｔ 等全部 四遥功能 。 由于数据通信 的重要 性 ，经 济可靠 的数据通 信成 为系 统的技术 核心 ，而 由于变 电站的特殊环 境和综合 自动 化系 统的要求 ，使变 电站综合 自动化系统 内的数据 网络具 有 以
设备 ・ 文章 编 号 ：１７ —７ （０２ ８ ０ ２— ４ ６ １０ １ ２ １）０ — ０９ ０ １
变 电站综合 自动化 技术综述
赵 淑 芳
（ 中国石化股份有 限公 司天津分公司 ，天津 摘 ３０７） ０２ １
要： 变电站综合 自动化是在计算机技术 和网络通信技 术的基础上发展起来 的新技术 。总结 了 目前变
电站 自动化系统的结构模式 、特 点以及发展方 向。 关键词： 变 电站 自动化； 监控； 网络 中图分类 号：Ｔ ６ Ｍ７ 文献标 识码 ：Ｂ
一
、
概 述
监控主机 工程师站
变 电站 自动化是 将变 电站 的二 次设 备（ 包括 测量 仪表 、
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
信号系统 、继 电保 护 、自动装置 和远动装置等） 经过 功能 的 组合和优 化设计 ，再 利用计算 机技术 、电子技 术 、通信 和 信号处 理技术 ，实 现对全变 电站 的主要 设备 和输 、配电线
（） 高抗 干扰性 及可 靠性 。变 电站 内通信 环境恶 劣 ， ２ 干扰严 重 ，而 电力 系统通信 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 ，因此 通信子 系统必 须保证很高的可靠性 。
变电站综合自动化的通信内容标准版文档
◆变电站层内部的通信。
重庆电力高第等五页专，共科5页学。 校
监控
测量 (cèlián g)计算
远动通信 设备
重庆电力高第等四页专，共科5页学。 校
变电站综合自动化
变电站综合自动化的通信内容 2、变电站内部信息(xìnxī)交换
◆设备层与间隔层通信。 间隔层采集设备层的各种电气量和状态量信息
(xìnxī)。 ◆间隔层与间隔层通信。 间隔层间交换设备的测量数据和运行状态。 ◆间隔层与变电站层通信。 间隔层向变电站层提供本间隔测量及状态信息
变电站综合(zōnghé)自动化的通信内容
调度中心(zhōngxīn)与各变电站之间的通信
变电站
重庆电力高第等三页专，共科5页学。 校
变电站综合自动化
变电站综合自动化的通信内容 2、变电站内部(nèibù)信息交换 变电站内部(nèibù)各子系统之间或子系统与变电站
层主系统之间传送的信息。
站内本地 (běndì)
遥控(yáokòng)、 1、调度(diàodù)中心与各变电站之间的通信
变电站综合自动化的通信内容
测量(cèliáng)计算
调度(diàodù) 变电站综心 遥测、遥信 调度(diàodù)中心
间隔层间交换设备的测量数据和运行状态。 变电站内部(nèibù)各子系统之间或子系统与变电站层主系统之间传送的信息。 变电站综合自动化的通信内容
变电站综合(zōnghé)自动化的通信内容
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变电站综合自动化
变电站综合(zōnghé)自动化的通信内容
数据通信
指通过计算机网络系统和数据通信 系统实现(shíxiàn)数据的端到端、 系统到系统的数字信息传输及交换。
浅谈变电站自动化综合通信技术
５ 述 。ＥＣ６ ８ ０ 系列协议 根据应 用领域 定 描 Ｉ ０ ７ —５ 义了一 系列 配套标 准 ：ＥＣ６ ８ ０ ｌ ｌ 于 Ｉ ０ ７ …５ ０ 用
制 、 机 保 护 以术 是 分 散式 变 电 站 自动 化 系统 的 关 键
技术之一 。
丰 富 、 干扰 能 力 强和 成 本 低 等 特 点 。 抗 ＣＡＮ 常规 远 动 ；ＥＣ６ ８ ０ －１ ２ 于电能 计量 信 Ｉ ０ ７ ５ ０ 用
Ｉ ０ ７ ５ ０ 用 总 线 的通 信 效 率 最高 可达 ｌ ｐ ， Ｍｂ ｓ 但是 考 虑 息 的接 入 ；ＥＣ６ ８ ０ —１ ３ 于变 电站 内保
革 ， 伴随 着变 电站 自动化 系统 的 发展 ， 而 其标 用 于 网 络 节 点 数 目不 多 的 中 、 压 变 电站 现 信 息 在 变 电 站 内 以 太 网 上 传 输 。 低 准化通信 协议体 系正在经 受着Ｉ Ｃ ０ ７ — 系 Ｅ ６ ８０ ５ 列标准 向Ｉ Ｃ６ ５ 系 列标 准的 变 迁 。 Ｅ １ ０ ８ 目前 ， 在 变 电 站 自动 化 领 域 ， 刮 起 一 阵 研 究 应 正 用嵌 入 式以 太 网 技术 ￣ Ｉ Ｃ ｌ ５ 系 列标 准 ＩＥ ６ ０ Ｉ ８
星 型 通 信 系 统 是 分 散 式 变 电 站 自动 化
系统早 期常 使 用的一 种 点对 点的 通信 系
它 计 算 机软 、 件技 术 的 发 展 ， 硬 工业 控 制 领 域 院 主 持 制 订 的 一 套 通 信 协 议 ， 的 主 要 部 电 站 自动 化 通 信 系 统 时 ， 以 在 单 片 机 系 可 统 上 实 现 嵌 入 式 以 太 网通 信 。 太 网 具 有 以 网 络 速 度 快 ， 宽 较 宽 ， 后 台 监 控 ＣＰ 、 带 与 机
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变电站综合自动化结业论文变电站综合自动化系统通信系部：电力工程系班级：供用电12-4姓名：豆鹏程学号：**********【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。
【关键字】变电站综合自动化系统；信息传输；数据通信变电站综合自动化系统的通信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。