变电站综合自动化分层分布式设计

课程设计报告电力系统自动化课程设计专业：班级：姓名：学号：指导教师：2014年12月指导教师评语及成绩评定表指导教师评语成绩设计过程（40）设计报告（50）小组答辩（10）总成绩（100）指导教师签字：年月日目录1变电站综合自动化设计简述........................................................................................-1-1.1变电站综合自动化基本概念..............................................................................-1-1.2变电站综合自动化现状......................................................................................-2-1.3变电站综合自动化发展趋势..............................................................................-3-1.4设计范围..............................................................................................................-3-2变电站综合自动化系统的结构及应能实现的功能....................................................-4-2.1变电站实现的功能..............................................................................................-4-2.1.1微机保护....................................................................................................-4-2.1.2数据采集....................................................................................................-4-2.1.3事件记录和故障录波测距........................................................................-4-2.1.4控制和操作闭锁........................................................................................-5-2.1.5同期检测和同期合闸................................................................................-5-2.1.6电压和无功的就地控制............................................................................-5-2.1.7数据处理和记录历史数据的形成和存储................................................-5-2.1.8系统的自诊断功能....................................................................................-6-2.1.9与远方控制中心的通信............................................................................-6-2.2变电站综合自动化硬件结构..............................................................................-6-3系统结构......................................................................................................................-11-3.1系统各部分功能................................................................................................-12-3.1.1间隔层单元功能......................................................................................-12-3.1.2变电站层单元功能..................................................................................-15-3.2变电站电压无功控制的基本原理...................................................................-16-3.3备用电源自投入装置.......................................................................................-18-3.4继电保护功能...................................................................................................-18-参考文献.........................................................................................................................-20-摘要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。此次设计主要对分层分布式进行设计。相对传统的变电站面微机化的综合自动变电站，是以微机化的二次设备取代了传统使用的分立式设备。集继电保护、控制、监测及远动等功能为一体，实现了设备共享，信息资源共享，使变电站的设计简捷、布局紧凑，实现了变电站更加安全可靠的运行。同时系统二次接线简单，减少了二次设备占地面积，是变电站二次设备以崭新的面貌出现。关键词：变电站分层分布式综合自动化-1-1变电站综合自动化设计简述1.1变电站综合自动化基本概念变电站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，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，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。变电站综合自动化系统，即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，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，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齐全的数据和信息，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综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。变电站综合自动化系统的出现是电网运行管理中的一次变革。它为变电站实现小型化、智能化、扩大监控范围以及为变电站的安全、可靠、合理、经济运行提供了数据采集及监控支持，同时为实现高水平的无人值班变电站管理打下了基础。此外，变电站综合自动化也是电网调度自动化基础，只有通过厂站自动化装置和系统向调度自动化系统提供电网中各个变电站完整可靠的信息，调度控制中心才可能了解和掌握整个电力系统的实时运行状态和变电站设备工况，也才能对其控制、调整做出决策；同样，也只有依靠变电站的自动化装置才能完成调度控制中心发出操作命令，实现远方控制。因此，可以说一个完整的、先进的、可靠的变电站综合自动化，是建立一个先进的、高水平的电网调度自动化的前提和基础。-2-1.2变电站综合自动化现状变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，随着电压等级的提高，供电范围的扩大，输电容量的增大，采用传统的变电站及其控制技术越来越难满足电力系统降低投资、提高效益的发展要求。研制和开发以计算机技术和网络通信技术为基础的、各种电压等级的变电站综合自动化系统，取代、更新和改造传统的变电站二次系统，逐步实现无人值班和调度自动化，以适应现代电力系统管理模式的需求。目前，变电站综合自动化系统的硬件的组织结构，分为集中式、分层分布式两大类。近年来随着网络技术的发展，分层分布式结构已成为变电站综合自动化系统的主流。该结构是将集测量、保护、远动等于一体的微机型测控保护装置分别安装在变电站一次设备间隔中，如开关柜内，这样二次线路大大减少，只有用于通信的网络线缆或光缆。其最大的优点就是减少了二次线缆抗干扰能力提高，同时二次设备数量大大降低，减少了变电站的占地面积。此外，分布式分层结构对工业现场、执行机构实现分级控制管理，使数据采集与机械控制实现集散控制集中管理，真正做到控制过程的实时在线，完成柔性化管理，有很好的兼容性、可靠性和可观测性，且互换性强，容易优化。变电站综合自动化系统使用分层分布式结构后，对网络通信功能提出了更高的要求。各间隔层装置与站控层之间所有的控制命令、数据传递、信息交换都要通过数字通信来实现。因此通于网络通信的实时性要求，可靠性要求就更高更强。传递方式主要可分为星形式、总线式以及环形网三种。星形的优点是可靠性高，任何一支路断线仅会影响一个分支的信息交换，但是布线较多。总线式的特点是经济、连线简便、抗干扰能力强。但是，在总线上某处出现断开或接头松动时，将影响该断点以下的信息通信。环网通信的优点是，当环形网上产生断点时，可以从反向通信，从而提高了可靠性。在变电站自动化系统中，变电站运行参数、运行状态、事件记录等数据信息都存放在数据库中，数据库是变电站实现测量、控制、远动、管理自动化的基础。因此，优良的数据库体系，对提高整个变电站自动-3-化系统的工作效率，保证系统的稳定运行起到至关重要的作用。变电站综合自动化系统中的数据库结构一般由实时数据库和历史数据库两部分构成，现在出现的内存数据库以其存储速度上的优势也逐渐被应用到电力自动化系统的数据存储体中，与实时数据库和历史数据库配合使用。今后变电站自动化的运行模式将从无人值班，有人值守逐步向无人值守过渡。因此遥视警戒技术(防火、防盗、防渍、防水汽泄漏及远方监视等)将应运而生，并将得到迅速发展。随着计算机和网络通信技术的发展，站内RTU几TU或保护测控单元将直接上网，通过网络与后台机(上位机)及工作站通信。取消传统的前置处理机环节，从而彻底消除通信“瓶颈”现象。1.3变电站综合自动化发展趋势计算机网络通讯技术和微机实时技术在电力系统变电站自动化系统中的应用，为进一步提高变电站的自动化水平开辟了新途径。建立一个监视控制自动化、管理信息化、实时信息共享的变电站综合自动化系统已成为发展趋势：（1）系统从集中控制、功能分散型向分散网络型发展。（2）设备安装就地化、户外化。（3）测量、控制设备向通用化、规范化发展。（4）通讯网络协议标准化。（5）系统信息交换、共享范围进一步扩大。（6）变电站综合自动化系统安全体