小型变电站综合自动化的设计
变电站综合自动化系统的发展及硬件设计分析
变电站综合自动化系统的发展及硬件设计分析摘要随着计算机技术在电力系统的应用和发展,越来越多的新建变电站采用综合自动化设计,本文在分析变电站全面技术改造的基础上,重点对于微机保护装置通用硬件设计进行探讨,有利于提高变电站自动化水平。
关键词变电站;综合自动化系统;技术改造;硬件设计中图分类号tm7 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)26-0093-020 引言随着电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展,如今变电站微机保护技术己经成为新建和改造中低压变电站的主导技术。
电力是整个国民经济的命脉,也是现代化工业生产的主要能源。
变电所是电力系统的重要组成部分,110kv、35kv及以下的变电站一般与电力系统直接相关。
变电所的可靠运行与国民经济的发展密切相关,其最大特点是发电、输配电、用电都必须在同一时刻完成,因此,对整个电力系统的运行有着极为严格的要求。
但是,由于自然因素和运行过程中的老化、操作错误等原因使电力系统产生故障及不正常运行状态,为了及时处理这些故障,必须建立经济合理、技术先进的变电所继电保护系统,实现变电所的综合自动化。
1 变电站全面技术改造变电站的综合自动化是将变电站的二次设备(包括测量仪表、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,利用先进的计算机、电子、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。
变电站的综合自动化,即利用多台微型计算机和计算机网络组成自动化系统,代替常规的测量和监视仪表,代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏,利用微机保护代替常规的继电保护屏,改变常规的继电保护装置不能与外界通讯的缺陷。
因此,变电站的综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。
变电站综合自动化系统可以采集到比较完全的数据和信息,利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能,可方便地监视和控制站内各种设备的运行和操作。
变电站综合自动化设计
科技资讯科技资讯S I N &T NOL OGY I NFORM TI ON2008N O .14SCI ENC E &TEC HNO LO GY I N F O RM ATI O N工业技术综合自动化系统是变电站自动化的核心,该系统应本着安全可靠、技术先进、经济适用的原则进行设计,以满足变电站无人值班的要求。
随着世界经济的迅速发展,计算机的应用已越来越普遍。
特别是在变电站中的应用已越来越广泛。
为了适应电力工业对发展现代化信息网络的需要,确保变电站安全优质经济运行,实现电网调度自动化,逐步达到变电站运行管理科学化和企业现代化的目标,满足用户对电网供电可靠性、供电质量的要求,采用综合自动化系统已是必然的趋势。
目前国内外都在推广采用无人值班变电站,综合自动化系统则以其先进的技术和明显的优势越来越多地代替常规的控制保护系统。
采用综合自动化系统可以提高变电站的自动化程度,提高运行的可靠性,由于设备具有智能功能,缩短了故障的查询时间,节约了人力,减轻了运行及维修人员的负担;另外,综合自动化系统是集控制、保护、测量、信号、远动于一体的智能化系统,具有功能齐全、技术先进、保护可靠、准确,节省投资等优点,具有较大的社会经济效益。
1综合自动化系统的结构综合自动化系统总体上可分为主站(后台监控系统)层、通讯层、子单元层等三层。
主站层可取代传统的中央信号控制系统,是系统的“最高权力核心”。
主站通过接收来自通讯层的信息,采集整个变电站各电气设备的信息,并对所有的信息进行处理,检出事件、故障、状态的变值,模拟量正常及越限等信息,并实时更新数据库,保持所需信息的完整性。
同时主站发出的命令通过通讯层下达给各子单元,通过子单元对各电气设备进行控制。
通讯层由通讯管理机和MO D E M 组成,是主站和子单元联系的桥梁。
通讯层主要完成对下挂各子单元的管理,除对采集的所有信息进行存储外,还对这些信息进行整理分类,选择一些重要的信息上送主站,接收主站发出的命令并下达给子单元。
变电站综合自动化系统结构报告
变电站综合自动化系统结构报告变电站是电力网络中线路的连接点，承担着电压和功率的变换、电能的收集和分配等功能。
它的运行直接影响到整个电力系统的安全、可靠和经济运行。
然而，变电站的运行很大程度上取决于其二次设备的性能。
现有变电站有三种类型:一种是常规变电站；一种是部分由微机管理并具有一定自动化水平的变电站，另一种是完全计算机化的综合自动化变电站。
对于常规变电站来说，其致命弱点是不具备自诊断、故障记录分析、能力和资源共享的能力，无法检测二次系统本身的故障，也无法全面记录和分析运行参数和故障信息。
全计算机化的综合自动化变电站用计算机化的二次设备取代了传统的分立设备。
它集继电保护、控制、监视和远动功能于一体，实现了设备和信息资源的共享，使变电站的设计简单紧凑，实现了变电站更安全可靠的运行。
同时系统二次接线简单，减少了二次设备的占地面积，使变电站二次设备以崭新的面貌出现。
1.1变电站综合自动化简介1.1.1变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化是将变电站二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动化装置和远动装置)的功能进行组合和优化，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，实现整个变电站的主设备和输配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护的综合自动化功能，与调度进行通信。
变电站综合自动化系统，即由多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，取代了常规的测量和监视仪表、常规的控制屏、中央信号系统和遥控屏，用微机保护取代了常规的继电保护屏，改变了常规继电保护装置不能与外界通信的缺陷。
因此，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术在变电站领域的综合应用。
变电站综合自动化系统可以收集比较完整的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能，方便地监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。
变电站综合自动化系统具有功能集成、结构计算机化、运行监控屏幕化和运行管理智能化的特点。
综合自动化变电站直流系统设计方案
【 ｂｔ ｃ】 ｈ ｒ ｌ ｅｐｕｄ ｔ ｍ ｏｅｔ ｏｔ ｉｃ ｃｒ ｎ ｓｓｍ ｎｍ ｌ ｔ ｏ ｍ ｔｉ ｓ ｍ ｔ ｔａ Ａ ｓ ａｔ Ｔｅａｉｅ ｘｏｎｓｈ ｃ ｐｎｎ ｆｈ ｄ ｅｔ ｕ ｅｔ ｙｅ ， ａ ｅ ， ｅ ｍ ｕ ｔ ｇ ｙｔ ， ｅ ｏ ｇ ｒ ｔ ｃ ｅｏ ｓ ｅ ｒ ｒ ｔ ｙｈｃ ａｎ ｓ ｅ ｈ ｓ ｒ ｅ
２０ 年第 ２ ０８ ２期 （ 总第 ２ ４期 ） ４
企 业 科技 发 展
Ｅ ｎｔ ｒ ｉ ｅ Ｓ ｉ ｎｃ Ａ ｎｄ ｅ ｏｒ ｓ ｃ ｅ ｅ Ｔ ｅ ｈｎｏｌ ￣ ＆ Ｄ ｅ ｌ ｍ ｅ ｃ ｏＬ ｖ ｖｅ ｏＤ ｎｔ
ＮＯ４ Ｃ ｍｕａ ｖ ｙ Ｏ ２ ） ｔｅ ４
足以下要求 ：
（）高频开关电源应采 用微机 型高频开关 电源 ，模块采用 １ （＋ ） Ｎ Ｉ冗余方式供 电，即在用 Ｎ个模块 满足电池组的充电电流 （．ｃ ０加 上经常性 负荷 电流 的基础上 ，增 加 １ ０１ １ ） 个备用电源模
台站用 变 ，两路交流 电源 的切换一般 在交流站用 电屏 内完成 ，
Ｌ ｎ Ｉ Ｑｉｇ
（ ｕ ｇ ／ ｒｎｍｉ ｉｎａｄＤｓ ｉｕ ｏ ｆ ｌｃ ｉ Ｐ ｗ ｒＣ ｎｔ ｃｏ ｏ， ｔ， ａ ｎｎ ａ ｇｉ ３ ０ １ Ｇ ａ ｘ Ｔａ ｓ ｓ ｏ ｉｔｂ ｔｎｏ ｅｔｃ ｏ ｅ ｏ ｓ ｕｔｎ Ｃ ．Ｌｄ Ｎ ｉｇＧｕｎｘ ０ ３ ） ｎ ｓ ｎ ｒ ｉ Ｅ ｒ ｒｉ ｎ ５
【 ｅ ｏｄ 】ｕｓｔｎ ｄ ｅ ｕ ｅｔｙ ｅ ；ｔａｅ ａｅ ；ｉｃ ｃｐｃｙ Ｋ ｙｗ ｒｓ ｓｂｔｉ ；ｉｃ ｃｒ ｎ ｓ ｔ ｓ ｒ ｔｒ ｄ ｅ ａａｉ ａｏ ｒ ｔ ｒ ｓ ｍ ｏ ｇ ｂ ｔ ｙ ｒｔ ｔ
１ 交流配 电单元
变电站综合自动化系统的结构形式和配置
• （1）分层（级）分布式的配置系统采用按功 的分布式多CPU系统
• （2）继电保护相对独立 • （3）具有与系统控制中心通信功能 • （4）模块化结构，可靠性高 • （5）室内工作环境好，管理维护方便
能划分
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分层分布式系统集中组屏结构的综合自动化系统框图(一)
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分层分布式系统集中组屏结构的综合自动化系统框图(二)
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全分散式结构形式
• 将每个电网元件（包括变压器，高、低压线路，电容器等）的保护、控制、测量功能设计安装在同一个微 机装置中，并且分散安装在各个开关柜中，然后通过通信网络和监控主机进行信息交换。这种结构形式中， 主控室内只有监控用的微机和直流操作电源及网络信号集中转换的柜子，主控室结构简单，设备环境好， 检修更方便。
护控制模式 • 分层是指变电所综合自动化系统按逻辑上划分为三层，即站级管理层、通信层、间
隔层
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综合自动化技术发展方向
• 系统结构的转变 • 智能电子装置的发展 • 光感互感器的应用 • 监控系统的发展 • 人工智能技术的发展应用
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通信方式的发展
•以太网通信结构
•
是一种总线型拓扑结构，增减用户方便，某一节点故障不影响其他部分工作。
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调度端
牵引变电所
监控机 监控机
变
电
所
主
控
通信网络
室
高压电气设备及高压开关柜
高 压 室
视 屏 盘当 地 监 控 盘1主 变 盘 # 1馈 线 盘 10并 补 盘2主 变 盘 # 计 量 盘交 流 盘直 流 盘
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220kv变电站及其综合自动化系统方案设计
220kv变电站及其综合自动化系统方案设计摘要：本文旨在设计一种220kv变电站综合自动化系统方案。
通过对变电站系统运行状态的监测和控制进行研究，本文提出了一种综合自动化系统方案设计。
该方案包括变电站的基础电气设备、保护自动化系统、监测自动化系统和辅助设备自动化系统。
同时，该方案还包括自动化系统的硬件和软件设计。
本文最后进行了方案可行性分析和实验验证，结果表明，该设计方案具有较高的可行性和实际应用价值。
关键词：220kv变电站；综合自动化系统；方案设计；可行性分析；实验验证引言：随着电力工业的不断发展，220kv的变电站已成为电力系统的重要组成部分。
变电站的运行状态监测和控制是电力系统稳定运行的重要保障。
为此，220kv变电站综合自动化系统方案设计成为研究热点。
本文将从变电站基础电气设备的监测和控制、保护自动化系统、监测自动化系统和辅助设备自动化系统等方面进行研究，设计出一种综合自动化系统方案。
同时，本文将对方案可行性进行分析，并进行实验验证。
一、基础电气设备自动化系统设计基础电气设备是变电站运行的核心，其自动化控制对于电力系统的稳定运行具有重要意义。
基础电气设备自动化系统主要包括变压器、断路器、隔离开关、组合电器等的自动化控制。
1、变压器自动化控制：变压器是电力系统中最基础的设备之一，其自动化控制对于电力系统的稳定运行具有重要意义。
为此，本系统将采用数字化变压器差动保护，可实现对变压器的实时监测、故障定位等功能。
2、断路器自动化控制：断路器是变电站中最主要的设备之一，其自动化控制可大大提高电力系统的稳定性。
为此，本系统将采用信息化断路器保护，可实现对断路器的状态监测、动作判据计算等功能。
3、隔离开关自动化控制：隔离开关作为保护装置的一部分，其自动化控制也是变电站综合自动化系统的重要组成部分。
为此，本系统将采用高压气体绝缘金属封闭开关进行实现。
4、组合电器自动化控制：组合电器是基础电气设备的组合，包括变压器、断路器、隔离开关等设备。
变电站综合自动化系统结构设计(报告)
变电站综合自动化系统结构与功能综述关键词：变电站综合自动化系统结构功能---综合自动化系统的硬件结构变电站综合自动化系统的发展过程与集成电路技术、微计算机技术、通信技术和网络技术密切相关。
随着这些高科技的不断发展，综合自动化系统的体系结构也不断发生变化，其性能和功能以及可靠性等也不断提高。
从国内外变电站综合自动化系统的发展过程来看，其结构形式有集中式、分层分布式、和全分散式等三种类型。
1.集中式的结构形式集中式结构的综合自动化系统，指采用不同档次的计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电站的模拟量、开关俩个和数字量等信息，集中进行计算与处理，分别完成微机监控、微机保护和一些自动控制等功能，集中式结构也并非指由一天计算机完成保护、监控等全部功能。
多数集中式结构的微机保护、微机监控和与调度等通信的功能也是由不同的卫星计算机完成的，只是每台微计算机承担的任务多些。
例如监控机要负担数据采集、数据处理、开关操作、人机联系等多项任务：担负微机保护的计算机，可能一台微机要负责几回低压线路的保护等。
随着微处理器的发展、微型计算机的性能价格比迅速优于小型机后，才开始发展以微处理器为核心的变电站自动化系统。
图2.1 集中式结构的综合自动化系统框图这种集中式的结构式更具变电站的规模，配置相应容量的集中式保护装置和监控主机及数据采集系统，它们安装在变电站中央控制室内。
主便延期和各进出线及站内所有电器设备的运行状态，通过TA、TV经电缆传送到忠言控制室的保护装置和监控主机。
继电保护动作信息往往是取保护装置的信号继电器的辅助触点，通过电缆送给监控主机。
这种系统的主要功能即特点是：1）能实时采集变电站中各种模拟量、开关量，完成对变电站的数据采集和实时监控、制表、打印、事件顺序记录等功能。
2）完成对变电站主要设备和进出线的保护任务3）集中式结构紧凑、体积小、可大大减少占地面积。
4）造价低，尤其是对35kV或规模较少的变电站更为有利。
变电站综合自动化设计方案与实施
０ 引 言 变 电站 综合 自动 化 系统 以其 简 单可 靠 、 可扩 展 性 强 、 兼容 性 好 等特 点广 泛 为 国 内用户 所 接受 ，在 我 国城 乡 电网 改造 与 建设 中 不
高 可靠 性 。 １ ． 兼容 扩 展性 好 ．４ １
系 统设 计 可考 虑用 户今 后变 电站规模 及 功 能扩 充 的需要 。统
一
仅 中低 压 变 电站 采用 了 自动化 技 术 实现 无 人值 班 ， 且 在 ２０ Ｖ 而 ２ｋ 及 以上 的超 高压 变 电站 建 设中 也大 量采 用 自动 化 新技 术 ，并 已获
的硬 件平 台便于 批量 生产 、 试 、 调 维护 ， 以及后 续开 发 。 统一 的软
Ｄｑｎ ｅｙｉｇ 堡 皇 ｌ ｉｉｇ ｎｕｏｈ 皇三主 ａｇ ｃ ｇ ｎｕ ｎｏ ｈ ｚ ａ ｄ
变 电站综 合 自动化设计 方案 与实施
吴 宝 华
（ 国电南京 自动化股份有 限公司， 江苏 南京 ２ １０ ） ｌ １０ 摘 要： 主要 就变 电站综合 自动化系 统的概念 ， 以及变 电站综合 自动化系统设计应 用中分层分布式监控系统 的特 点和 难点进 行了阐述。
一
由于 继 电保 护 的特殊 重要 性 ，综合 自动化 系 统 决不 能 降低 继 电保 护 的可 靠性 。因而 要求 ： １被保 护 的 电力设备 单 元 （ 隔） （） 间 分 别独 立 ，直接 由相 关 的 Ｃ Ｔ及 Ｐ Ｔ输入 电气 量 以及 一 些 非 电量 开 入， 动作 后 由接 点输 出 ， 直接 作用 于跳 闸机 构 。２ 保 护装 置具 有 网 （） 络通 讯接 口， 于计 算机 智 能化 管理 。 便
１ 变 电站 自动 化 系统 简 介
变电站综合自动化-监控系统的设计
监控系统构成及使用
学习情境四 监控系统构成及使用
1.所需设备和工具 2.步骤：
（1）后台机节点配置 （2）逻辑节点配置 （3）厂站表配置 （4）图模一体化建库 （5）组态建库
NS2000变电站计算机监控系统
学习情境四 监控系统构成及使用
一、四个基本概念
1、数据(data):数据库中存储的基本对象,有文字、图形、图像、声音等数 据种类,它们是描述事物的符号记录,数据与其语义是不可分的。 2．数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享 的大量数据集合。
学习情境四 监控系统构成及使用
一、四个基本概念
3．数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是 位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。
4．数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入 数据库后的系统。它由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用 系统、数据库管理员（和用户）构成。
学习情境四 监控系统构成及使用
二、常用数据库管理系统 1.Oracle 2.Microsoft SQL Server 3.MySQL 4.Sybase 5.Microsoft Access
学习情境四 监控系统构成及使用
三、几个引导问题的说明
引导问题1:数据库的建立与维护。 引导问题2：数据库管理系统必须具有的总体要求。 引导问题3：实时数据库管理系统和商用数据库管理系统结合使用。 引导问题4：数据库的应用。 引导问题5：数据库组态 引导问题6：数据库检索和数据库接口
THANKS
浅谈变电站综合自动化系统设计
Ｔ ＝ 况囹 、潮流图 、曲线 棒图 、扇形 图 、地理 图 ，各类表格 、定值参数 表 、备忘 录等等 ；运行 人员能在 一次接线 图上 进行操作 ；支持图形 多 层 ， 图形既有全景又有细节 ；实时数据在平 面网内可根据 条件选择怎 使 样 显示 。② 图形关联与使用。图形系统 可以与数据库关联 ，并可根据 电 力 系统接线原理进行有机的联系 ； 具有 动画 、 动态拓扑着色功能。网络 元 素着色要 能正确 区分 各种运行状 态 ，如加 电 、接地 、冷备 用 、热备 用、 检修 、 事故及其他运行状态 ；曲线 图、棒 图、饼图等图中能同时显 示 至少４ 种颜 色的不同数据 。③打 印。打 印启动 可以定 时启 动 、人工启 动 和事件驱动 ；定时打印包括整点记 录、日报表 、月报表 、 年报表等 ，
１ 数据采集子系统功能 。按 电气 间隔分布配置或集 中配 置综合 测 ） 控终端 、保护装 置 ，完成开关 量 、模拟量 、脉 冲量等 信息的采集 及处 理 ，并将 处理后 的信息上传 。数据采集负责解 释设备报文进行预处理 ， 将各设备上传数据汇总后发 向主站端数据处理进程 ，同时也负责将主站 端的操作和控制命 令转化成命令报文下发至设 备，返 回执行结果等。① 所支持的规约。本系统应 支持 多种通讯规约 ，如 ：Ｉｃ ｏ７ 一５ １１ Ｅ ６ ８Ｏ — Ｏ 规
（ 下转第 １５ ） ２页
茹霸
应 用 方 法论
１ ２ ５
③差异荷载和伸长量计算 ： 压力分散型锚索各单元差异伸长量和差异荷载计算公式 （ 以三个单 元锚索共六束压力分散型锚索为例） ： 差 异伸长量 ：△Ｌ ，△Ｌ △Ｌ Hale Waihona Puke ＝ ， － △ 一
，△ △Ｌ ＝ 一 ＿ ｌ
变电站综合自动化微机差动保护系统设计
表 ２所 示 。 表１ Ｔ Ａ采 用常规方式接线计算结果表
Ａ ００ ＤＣ ８ ９允 许 ８路 模 拟 信 号 输 入 ， ８路 模 拟 开 关 由 选通 其 中一路信 号 ， 拟 开关 受通 道地 址锁 存 和译 模 码 电 路 的 控 制 ， 地 址 锁 存 信 号 ＡＩ 有 效 时 ， 当 Ｅ ３位 地 址 Ｃ Ａ 进 入 地 址 锁 存 器 ， 译 码 后 使 ８路 模 拟 开 Ｂ 经 关选 通 一路信 号 。 其 基 本 工 作 原 理 是 采 用 对 搜 索 方 法 逐 次 比较 ， 找 出 最 逼 近 于 输 入 模 拟 量 的 数 字 量 。 Ｄ 转 换 器 的 启 动 由 Ｓ ＡＲ 信 号 控 制 。 转 换 结 束 时 控 制 电 路 将 Ｔ Ｔ 数 字 量 送 入 三 态 输 出锁 存 器 锁 存 ， 产 生 转 换 结 束 并 信 号 ＥＯＣ。 Ｄ 转 换 器 作 为 ８ Ｃ １的 扩 展 Ｉｏ 口 ， 高 位 ９５ ／ 用 地址 线 Ｐ ． ２ ０选 通 芯 片 。 模 拟 输 入 通 道 地 址 的 译 码 输 入 信 号 Ａ、 Ｃ， 低 位 地 址 线 Ｐ ． Ｂ、 由 ０ ０一Ｐ ２经 过 ０． 锁存 器后 提供 。这 样 ， 入 通 道 Ｉ 输 Ｎ０一 Ｉ Ｎ７的 口地
Ｓ １ ５２ ／ １ ５ Ａ， 压 为 １ ０±４ ． ％／８ ５ ＝３ ． ／０３ ． ＭＶ 电 １ ２ ５ ３ ．
变电站综合自动化系统设计
绘图，整理说明书
12
绘图，整理说明书
指导
教师
意见
指导教师签字___________
年月日
院系
毕业
设计
领导
小组
审核
意见
系主任___________教学院长___________
年月日年月日
(4)自然条件：当地年最高气温37摄氏度,年最低气温-10摄氏度,当地海拔1000米,当地雷暴日30日/年，地震裂度：3。5级；污秽等级：0级.
(5）系统情况：Xsmax=0。25,Xsmin=0.3(Sd=100MVA)。
（6）地区变电所采用LW6—126型断路器，后备保护动作时间为3。5s.
2.选题目的及意义
3.主要参考文献
（1）电力工程电气设计手册（电气一次部分、电气二次部分)，水利电力出版社，1990
(2)王锡凡，电力工程基础，西安交通大学出版社，1998
（3）范锡普,发电厂电气部分，水利电力出版社,1995
(4)电力工程设计手册(1、2、3），上海人民出版社,1972
(5)C.F. Henville，Digital Relay Reports Verify Power System Models,IEEE ComputerApplications in Power.Vol。22，No.1，2000。
3．短路电流的计算：
短路电流的计算主要是为了选择电气设备、校验电气设备的热稳定性和动稳定性，进行继电保护的设计和调整。对于整个电网来说，要考虑在不同地点同时发生短路时的情况，将设计的主接线按其阻抗的形式转化为电力系统界限的示意图，再根据所选主变的参数、线路的阻抗进行短路电流的计算。
4．一次设备的选择与校验：
（6）BT-2000变电站综合自动化系统技术说明书，西安博泰,2001
220kv变电站及其综合自动化系统方案设计
220kv变电站及其综合自动化系统方案设计引言随着电力系统的不断发展和升级，220kV变电站的建设和维护变得越来越重要。
为了提高电力系统的可靠性和安全性，设计一个高效可靠的综合自动化系统方案是至关重要的。
本文将深入研究220kV变电站及其综合自动化系统方案设计，从不同角度探讨其技术原理、设备选型以及实施过程。
一、技术原理1.1 变电站概述220kV变电站是将输送来的高压交流电转换为低压交流或直流供给用户或输送至其他变电站的关键环节。
它由主变压器、断路器、隔离开关、组合电器设备等组成。
综合自动化系统是通过监测和控制各种设备来实现对整个变电站运行状态的实时监测和远程控制。
1.2 综合自动化系统原理综合自动化系统主要包括数据采集与监测子系统、保护与安全子系统以及远程控制与管理子系统。
数据采集与监测子系统通过各种传感器对各个设备的运行状态进行监测，并将数据传输至监测中心。
保护与安全子系统通过断路器、隔离开关等设备对电力系统进行保护，并通过监测中心对各个设备的状态进行实时监测。
远程控制与管理子系统通过远程控制中心对变电站的运行状态进行实时控制和管理，实现对变电站的远程操作。
二、设备选型2.1 数据采集与监测设备数据采集与监测设备是综合自动化系统中至关重要的组成部分。
它包括各种传感器、开关量输入模块、模拟量输入模块等。
传感器可以采集各个设备的温度、湿度、压力等物理量，并将其转化为电信号输入到数据采集模块中。
开关量输入模块可以接收和处理来自断路器、隔离开关等设备的开关信号，以判断其状态。
模拟量输入模块可以接收和处理来自主变压器、断路器等设备的模拟量信号，以判断其运行状态。
2.2 保护与安全设备保护与安全设备是综合自动化系统中用于保护电力系统安全运行的重要组成部分。
它包括断路器、隔离开关、继电保护装置等。
断路器用于对电力系统进行开关操作，以保护电力系统免受过载、短路等故障的影响。
隔离开关用于对电力系统进行分段操作，以便对故障段进行维修和检修。
110kV变电站综合自动化系统设计
目前 国 内普 遍 使 用 的 都 是 分层 分布 式 系 统 ， 系统 主 要 分 该
为两层 ， 上层 为变 电站层， 下层为间隔层 。变 电站层 设置在变 电 站 的主控制室 内， 主要的工作都是通过上、 下机位来完成的。间 隔层 属于一次 电力设备 ， 其运行的主要对象是变 电站中的各个 开关 间隔， 按照站 内一次设备的分布模式来进行具体的设施配 置。在 间隔层 内部 ， 各个主要设备之间的工作 内容 相互独立且 不受影响， 仅仅通过站 内的信息传送系统来进行数据的交换和 传送 ， 因此 间隔层 的工作基本上是脱离站 内的通信系统的 。分 层 分 布 式 的结 构 系 统 如 图 ２ ：
两台变压器来进行配 电工作 ， 最高限流为 ８ ０ｋ Ａ。现在我 国 ００Ｖ 变 电站 的主变系统中的变压器分为 １ ０Ｖ和 １ ｋ １ｋ ０ Ｖ两种 ，这两 种系统都是采用单母 线接线 的形式来建立的。
２ 一 次 设 备 的选 型
在建设变 电站综合 自动化系统的工作中， 选择 好一次设备
（） ２ 断路 器 是 保 证 输 供 电 安全 的 重 要 设 备 ， 此 要 谨 慎 选 因 择。在户内安装 Ｓ ６设备是最优选择 ， Ｆ 其开关的触感性高 ， 且没
下挝 桃 Ｈ Ｍ 幽ｍＨ ｌ ｏ ｂ ｍ
圜
分层分布式系统在建设运行时主要有两种形式 ， 分别是分 散式和集 中组屏式 。这两种形式各有优势， 中分散式结构大 其 大 的 减 少 了 电 缆 的 铺 设 和 维 护 工 作 ， 约 了 空 间 ， 少 了信 号 节 减 在 电缆之 间的互相干扰 ； 中组屏式 结构则为系统 的保护安装 集
是技术性能较差 ， 不适合于信息技术迅速发展的数字时代 。
微 机 集 控 台系 统 的 结 构如 图 １ 示 ： 所
变电站综合自动化系统的设计
各 个微 机 保护 控制 单 元在 功 能上 保持 相对 独 立 的 同时 ，均配 置 有Ｒ 一 ｓ ４ ５ 光 纤两 种通 信接 口。各保 护 控制 单元 可通 过通 信接 口与中层 的保护控 ８和 制 管 理 机 通 信 ， 通过 保 护 控 制 管 理 机 的 协 议 转 换 ，接 人 变 电站 通 信 局域
１系统 结构 设计
网， 与变 电站 内其他 设 备进 行 通信 ，从而 实 现各 微 机保 护 控制 单 控制 功 能单 元化 。 一个 微机 保护 控 制单 元相 当于一 个 小型继 ．
电保 护 装 置 ， 实 现对 一 个 变 压 器 、 电容 器 或 一 回线 路 的保 护 和 控 制 这 样 ，一 个 变 电站 的保 护 控制 系 统便 由若干 个 线路 保 护控 制 单元 、 一个 或两 个 变压 器 保护 控 制单 元 、若 干个 电容 器保 护 控制 单 元和 母 线保 护 组成 ，运
电 子
ｊ Ｉ一
科 学
变 电站 综 合 自动 化 系 统 的设 计
霍 延 川
（ 城 继 电器 股 份 有 限 公 司 阿 黑龙江 哈尔滨 １００ ５ ３ ２）
摘
要 ： 采用面 向对 象的设计 思想，提 出一种先进 、高效的变 电站综合 自动化系统方 案，并重 点介绍其 中的微机保护 控制单元 的选用 。
运行 费用 ，使 变 电站运行 更加安 全 、可靠 ，提高 了运行 管理 自动化 水平 。 本 文提 到 的 变 电站 综 合 自动 化 系 统 ， 是采 用 “ 向对 象 ” 的设 计 思 面 想 ， 即把一 次 系统 设备 和 二次 设 备进 行 归一 化 ，一 个 一次 设备 对 应 一个 微 机保 护 控制 单元 ，该微 机保 护 控 制单 元 实现 对 该一 次 设备 的所 有 保护 控 制 功 能 。着重 论述 了微 机 保护 控 制 单元 是 “ 向对 象 的变 电站综 合 自动 化 系 面 统 ”的 重要 组成 部 分 ，是 实现 无 人值 班变 电站保 护 控制 的基本 元 件 。基 于 以上 特 点 ，在 实际 工程 中 以 “ 向对 象 ”设 计 的变 电站 综 合 自动 化系 统 取 面 得 的了 良好 的运 行 效果 。
论变电站综合自动化系统设计
３ 和 的方波信号接入异或门ｃ ４７ 的输入端便得 到 超 ） Ｄ ００ 的方波信 号，即 和 的过零时间间隔。
图２功率因数转换模块 电路 ４） 异或 门的输 出经过滤波电路和电压跟随器接入ＭＤ 转换电路 ，转 换 成数字量送入单片机计算 值 ，进而计算功率因数 的大小。
２： 串行 通 信 接 口 电路 设 计 ． ｊ
和控 制策略 的基 础上编制相 应的软件 ；实现电 网调 度 自动化 和现场管理现 代化 。
关键词 变电站；综合 自动化；系统设计
中图 分类 号 Ｔ Ｍ 文 献标 识码 Ａ 文章 编 号 １７ —６ １（ ｌ）３一 １５ ０ ６３ ９７ 一２ ｏ２ Ｏ —２ ｏ１ １
１ 系统 结构 与 工作原 理
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Ｉ ； 【 ； Ａ。 ‘ —， ；－， ；一， ；－， ； ； 。 ＾ Ｂ Ｒ —‘ —‘
本系统用Ａ 相线电压和Ｂ Ｃ 相相 电流来检测功率因数，如图２ 所示 ，把 Ｂ 电流，和Ｕ Ｃ 电压 的采样信号放大后 ，再进行上升沿过零触发 ， 相 Ｈ Ａ线 即可得到反映相位的方波信号。具体做法是 ： ｉ ）在线路 的Ｂ 相装设一个毫安级 的专用电流互感器Ｃ Ｔ，电流互感器 的输 出接人运放Ｌ ２ ｕ１ Ｍ３４（ ）的输入端，可检测到Ｂ 相电流 。厶 经过过 零 比较器Ｌ ３９（ ２ 后得到只有正半周的Ｂ Ｍ３ Ｕ ） 相电流的方波信号 。 ２ 线电压 ８ Ｃ￣ ） Ａ ｔ 过电压互感器Ｐ耦 合接至运放Ｌ ３４ １ Ｍ ２ 的输入端 ， 检 测到Ａ、ｃ 相线 电压 。 经过过零比较器Ｌ ３ 后得到只有正半周 的 Ｍ３９ Ａ、Ｃ 相线电压的方波信号 。因此 ，四个运放构成了波形转换环节 。
系统 由电源模块 、单 片机最小系统模块 、电压电流采集模块 、功率 因数转换模块 、Ａ Ｄ ／ 转换模块 、继 电器驱动模块 、Ｌ Ｄ Ｃ 显示接 口模块 、 键盘输人模块 、开关量采集模 块和 串行通信 接 口模块组成 ，其 结构框 图 如 图 １ 示 。单 片 机 通 过 电压 、 电流 取 样 电路 得 到 系 统 的 电 压 、电 流 所 值 ，经过 Ａ Ｄ 换 电 路 便测 得 负载 电 流 、 电 网 电压 以及 电流 、 电压 的 相 ／转 位差 ，通过计算得到功率因数和需要补偿的无功功率。然后根据 电网电 压、无功功率和功率因数三项判据 ，配合每组 电容器的容量 ，输 出控制 信号至隔离 、继 电器驱动电路 ，经 电气隔离和功率放大 ，控制 电容器组 的投运或退运。液 晶界面可以实时显示电容器组 的投切 ，系统 的电压 、 电流 、有功 、无功、功率因数等信息。
变电站综合自动化系统设计_本科毕业设计(论文)
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变电站综合自动化部分的设计
关键词：分层分布式； 点； 优 注意问题
Ｄｅｓｇｎ ｏ ｍ ｐ ｅｈ ｓｖ ｔ ｉ ｎ Ｃｏ ｒ ｅｎ ｉｅ Ａｕ ｏｍａ ｉｎ Ｃｏ ｔｏ ｍｐｏｎ ｔｏ ｒ ｎｓｏｒ ｅ ｅｎ ｆ ｈｅ Ｔ ａ ｆ ｍ ｒＳｕｂ ｔ ｔ ｔ ｓａｉ ｏｎ
／ ｏＺｈｃ ｕｎ ／ Ｌａ ｉｈ
在强调以太 网通信网络及基于以太网媒 介的Ｉ Ｃ Ｅ ６ ８ ０ ５ ０ 通 信规约（ ０ ７ － －１３ 应用层） 的同时， 另外 要提 供
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的一 系列通 信转 换 装置 ， 可以方便 地 与不 同通信 接
变 电站层 即站级 主站层 ， 取消 了常规控制、 模拟 口、 同通信规约 的其它保 护或智能设备进行互联 。 不
ｃ ｍ ｐ ｅ ｅ ｓｖ ｕ ｏ ａ ｉｎ ｃ ｍ ｐ ｎ ｎ ｆｔ ｅｔａ ｓｏ ｍ ｅ ｕ ｔ ｔ ｎ． ｏ ｒ ｈ ｎ ｉｅａ ｔ ｍ ｔｏ ｏ ｏ ｅ ｔ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒｓ ｂｓａ ｉ ｏ ｈ ｏ
Ｋｅｙｗｏｒ ： ｙ ｒｄ ａ ｉｔｉ ｕ ｅ Ａｄ ａ ｔｇｅ ； ｒ ｂ ｅ ｅ ａ ｄ ｄ ｄｓ Ｌａ ｅ ｅ ｎｄｄ ｓｒｂ ｔｄ； ｖ ｎ ａ ｓ ｐ ｏ ｌｍｓｒ ｇ ｒ ｅ
选挂 在其 中的一 个 网上 ， 也可 以根据 可靠性 的 要求 响。只须 用以太 网把它们 与控制 室的 监控 系统连 接
就可取消大量的高压室至控制室之间的控制 在两个 网络之 间无 缝切 换 。 单元 之 间采用一 般Ｉ Ｃ 起来， Ｅ
６ ８０ ５ １３ ０ ７ — — ０ 标准通信 规约进行数据 交换 。
对于可 靠性要求很 高的２ ０ Ｖ及 以上变 电站 自 ２ｋ
动 化 系统 ， 则采用 双重化 以太 网来 确保单 网故 障时 不损 失 任 何功 能 。 东 电网公 司目前 对 ｌ０ Ｖ 电 广 ｌｋ 变 站也要求采用双 以太 网结构 。
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小型变电站综合自动化的设计
引言
计算机技术的越来越广泛的应用，电气设计中采用计算机监测与控制系统也越来越多。
小型变电站综合自动化系统就是计算机技术在电气设计中的具体应用。
通过先进的计算机技术、通信技术的应用，为新的保护和控制技术的采用提供技术支持，促进各专业在技术上、管理上配合协调。
为电网自动化进一步发展提供基础，提高小型变电站安全、可靠和稳定运行水平。
对新建小型变电站取消常规的保护、测量监视、控制屏，全面实现小型变电站综合自动化，实现少人值班逐步过渡到无人值班：对小型变电站在控制、测量监视等进行技术改造，以达到少人和无人值班的目的，
一、小型变电站综合自动化系统特点
小型变电站综合自动化系统具有功能综合化、系统结构微机化、测量显示数字化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。
小型变电站综合自动化系统有以下特点：
(1)小型变电站综合自动化系统功能综合化
小型变电站综合自动化系统是各技术密集，多种专业技术相互交叉、相互配合的系统。
它综合了小型变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备。
微机监控子系统综合了原来的仪表屏、操作屏、模拟屏和变送器柜、远动装置、中央信号系统等功能；微机保护子系统代替了电磁式或晶体管式的保护装置：微机保护子系统和监控系统相结合，综合了故障录波、故障测距、无功电压调节和中性点非直接接地系统等子系统的功能。
(2)综合自动化系统结构微机化
综合自动化系统内各子系统和各功能模块由不同配置的单片机或微型计算机组成，采用分布式结构，通过网络、总线将微机保护、数据采集、控制等各子系统连接起来，构成一个分级分布式的系统。
(3)小型变电站操作监视屏幕化
小型变电站实现综合自动化，使原来常规庞大的模拟屏被CRT屏幕上的实时主接线画面取代；常规在断路器安装处或控制屏上进行的分、合闸操作，被屏幕上的鼠标操作或键盘操作所取代；常规在保护屏上的硬连接片被计算机屏幕上的软连接片所取代；常规的光字牌报警信号被屏幕画面闪烁和文字提示或语言报警所取代，即通过计算机上的CRT显示器，可以监视全小型变电站的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。
(4)小型变电站运行管理智能化
智能化的含义不仅是能实现许多自动化的功能，更重要的是能实现故障分析和故障恢复操作智能化，实现自动化系统本身的故障自诊断、自闭锁和自恢复等功能，这对于提高变配电所的运行管理水平和安全可靠性非常重要。
(5)小型变电站综合自动化的优点
小型变电站综合自动化系统有如下优点：
A控制和调节由计算机完成，减少了劳动强度，避免了误操作。
B参数在线计算、存储、统计、分析报表和远传，减少了劳动强度。
C简化了二次接线，整体布局紧凑，减少了占地面积，降低了二次建设投资和小型变电站运行维护成本，降低小型变电站建设投资。
D小型变电站综合自动化以计算机技术为核心，具有发展、扩充的余地。
E减少了人的干预，使人为事故大大减少。
F防止事态扩大，这样提高了运行可靠性，延长了设备检修周期。
二、小型变电站综合自动化系统设计
(1)设计标准
电气设计在小型变电站、供电、自动控制、照明以及防雷等方面已经有国家标准与规范以及行业标准。
通过设计实践，不断总结经验，使电气设计能满足小型变电站综合自动化系统的要求。
(2)设计要求
小型变电站综合自动化系统的电气设计的内容包括系统选型，供电电源设计，外部设备设计，外部电缆设计。
电气安全与保护设计，以及系统接地设计等。
电气设计应包括系统方块图，设备安装位置图以及测量、控制通信电缆的平面图。
(3)一次系统电气设计
一次系统的电气主接线方案与传统的设计一样，在单线系统图的设备型号说明中应注明采用小型变电站综合自动化系统后所增加的设备数量与型号。
对于需要通过小型变电站综合自动化系统进行远方遥控操作的开关，一定要选用能进行远方合、分闸的自动开关。
开关运行状态要进人小型变电站综合自动化系统，一般要有一对独立的常开接点引人小型变电站综合自动化系统，
(4)二次系统电气设计方案
二次系统电气设计有以下几个方案可供选择：
A开关柜(设备)内的继电保护、计量、信号与控制回路保持传统设计不变。
值班室的继电保护屏与中央信号系统(信号屏、计量屏与控制屏)保持传统设计不变。
再设计一套重复的计量、信号与控制回路进人小型变电站综合自动化系统。
B开关柜(设备)内的继电保护、计量、信号与控制回路保持传统设计不变，值班室的中央信号系统(信号屏、计量屏与控制屏1取消，集中保护的继电保护屏保留，再将计量、信号与控制回路进人小型变电站综合自动化系统，
C开关柜(设备)内的继电保护、计量、信号与控制回路保持传统设计不变，值班室的中央信号系统(信号屏、计量屏与控制屏)只包括电源进线与母线联络开关柜(设备)，所有出线开关柜(设备)均不进人中央信号系统。
电源进线，母线联络开关柜及所有出线开关柜的中央信号系统(信号、计量与控制)全部进人小型变电站综合自动化系统。
D开关柜(设备)内取消传统的继电保护、计量、信号与控制设备，将微机继电保护、计量、信号与控制设备分散安装在各个开关柜(设备)内。
E开关柜(设备)内取消传统的继电保护、计量、信号与控制设备，将微机继电保护、计量、信号与控制设备集中安装在值班或控制室。
(5)供电电源设计
A供电容量，在我国小型变电站综合自动化系统的供电电源均为交流(AC)220V，50HZ。
供电电源容量一般比较小，中央控制站一般为1-3kw，现场控制站一般为0.5-1kw。
B供电质量，小型变电站综合自动化系统电源的电压偏移，电压波动以及电网谐波对系统运行都有较大影响，严重时甚至会对系统设备造成损伤。
所以小型变电站综合自动化系统设计时本身已经选用了抗干扰电源、开关电源等措施。
供电电源质量能达到国家规定的供电质量标准的就可以满足要求。