1、1變電站綜合自動化講解 李 可2變電站監控技術的發展 一、早期的遠動設備由三部分組成，被控站遠動設備（遠動主設備、調制解調器和過程設備即信息輸入設備變送器、信息輸出設備執行盤以及調節器等），人們習慣上把被控站遠動設備稱為遠動終端，即RTU（Remote Terminal Unit）。遠動終端（RTU）是指主站監控的子站，按規定的通訊規約完成遠動數據采集、處理、發送、接收以及輸出、執行等功能的設備。包括遙測、遙信、遙控和遙調。3變電站監控技術的發展 遙測量：應用通信技術，傳輸被測變量的測量值。采集變電站母線電壓、主變和各開關的電流、有功、無功信號、主變溫度、檔位等信號。 遙信量：應用通信技術，完

2、成對設備狀態信息的監視。采集變電站所有開關位置信號、部分隔離開關位置信號、事故總信號及相關保護信號。 遙控：應用通信技術，完成改變運行設備狀態的命令。通過遙控執行屏的遙控繼電器直接接入跳合閘回路。 遙調：應用通信技術，完成對具有兩個以上狀態的運行設備的控制。4監控工作站五防工作站遠動工作站遠方調度光纖/載波通道打印機站控層網絡層間隔層110kV配電裝置保護及測控單元10kV配電裝置保護及測控單元販販35kV配電裝置保護及測控單元販5變電站監控技術的發展二、當前的廠站自動化技術二、當前的廠站自動化技術隨著通信以及計算機技術的飛速發展，遠動技術也從早期的常規RTU裝置發展到當前的廠站自動化技術階段

3、。即真正采用了分層分步式的結構，導致傳統上相當獨立的遠動和繼電保護的逐步融合與統一，這樣，遠動技術就上升到了一個完全嶄新的高度，其傳統概念與內涵也有了質的不同。因此我們把這樣的技術稱為廠站自動化技術，由此而誕生的系統（不是一個裝置）稱為廠站自動化系統及變電站綜合自動化系統。目前云南電網公司綜合自動化系統采用分層分布式結構，配置示意如下圖所示 :整套系統按分層、分布、開放式布置，主要由站控層、網絡層、間隔層三大部分組成。其中站控層包括監控工作站、五防工作站以及遠動工作站（工作站可以是工控機或高檔PC機）。6變電站綜合自動化系統變電站綜合自動化系統 名詞解釋名詞解釋系統 ：通過執行規定功能來實現某

4、一給定目標的一些相互關聯單元的組合。自動：在一個限定任務內自行動作(無需操作人員)。自動化：采用自動裝置改進設備以減少人的干預?？刂疲涸谙到y中，為某一特定目的而執行的操作。在變電站中控制包括：斷路器、隔離開關的操作，變壓器分接頭的調節、保護定值修改，特殊控制。 監控：通過對系統或設備進行連續或定期的監測來核實功能是否被正確執行，并使它們的工作狀況適應于變化的運行要求。 自動控制：無需人去直接或間接操作執行裝置的控制方式。自動控制裝置：由一個或多個繼電器或邏輯元件組合在一起，預定完成某項規定自動化功能的設備。 自動切換裝置：在變電站中按照規定的程序預定起動操作斷路器和或隔離開關的自動控制裝置。7

5、變電站綜合自動化系統變電站綜合自動化系統 名詞解釋名詞解釋 信息：人們根據表示數據所用的約定而賦于數據的意義。 信息容量：調度中心、主站或子站可處理的各種遠動信息的總和。 狀態信息：雙態或多態運行設備所處狀態的信息。 監視信息：將子站設備的狀態或狀變傳送到主站的信息。 事件信息：有關運行設備狀態變化的監視信息。 遙信信息：指發電廠、變電站中主要的斷路器和隔離開關的位置狀態信號，重要繼電保護與自動裝置的動作信號，以及一些運行狀態信號等。 遙控信息：指通過遠程指令遙控發電廠或變電站中的各級電壓回路的斷路器、投切補償裝置、調節主變壓器分頭、自動裝置的投入和退出、發電機的開停等。8變電站綜合自動化系統

6、變電站綜合自動化系統 名詞解釋名詞解釋 通信：在信息源和受信者之間交換信息。 串行通信：兩臺設備之間(或稱點對點之間)通過單一通道串行傳輸信息的一種方式 并行通信：兩臺設備之間(或稱點對點之間)通過多個通道并行傳輸信息的一種方式 光纖通信：在光導纖維中傳送信息的一種有線通信方式。 告警：當發生某些不正常狀態，需提醒人們注意而使用的信息。 總告警：全部單獨告警匯總成的告警。 成組告警：若干單獨告警匯總成的告警。9變電站綜合自動化系統變電站綜合自動化系統 名詞解釋名詞解釋 遙測：指運用通信技術傳輸所測變量之值。 遙信：指對狀態信息的遠程監視。 遙控：指具有兩個確定狀態的運行設備進行的遠程操作。 遙

7、調：指對具有不少于兩個設定值的運行設備進行的遠程操作。 遙視：指運用通信技術對遠方的運行設備狀態進行遠程監視。 遙脈：指運用通信技術對遠方的運行設備的脈沖量(如電能量)進行遠程累計。 監視：用比較的方法對系統或其某一部分的運行進行觀察。在綜合自動統中通過彩色顯示器(大屏幕)上調看主接線圖、系統圖、棒圖、表格等，查看變電站運行實時數據、設備狀態、事件記錄等。10變電站綜合自動化系統變電站綜合自動化系統 名詞解釋名詞解釋幀：指含有信息、控制和校驗區，并附有幀定界符的比特序列。報文：以一幀或多幀組成的信息傳輸單元。遠動：應用通信技術，完成遙測、遙信、遙控和遙調等功能的總稱。遠動系統：對廣闊地區的生產

8、過程進行監視和控制的系統。遠程命令：應用通信技術，完成改變運行設備狀態的命令。遠動網絡：若干遠動站通過傳輸鏈路，彼此進行通信聯系的整體。通道：在數據傳輸中，傳輸信號的單一通路或其一段頻帶。遠動控制中心：控制遠動網絡的所在地。遠方控制端：指設置在與無人值班變電站相關的調度機構或某中心變電站一個獨立的集中控制中心的遠方控制裝置。遠方監控終端：指設置在被監控變電站內的遠方監控裝置，包括信息采集、處理、發 送，命令接受、輸出和執行的設備。主站，控制站：對子站實現遠程監控的站。子站，被控站：受主站監視和控制的站。11變電站綜合自動化系統變電站綜合自動化系統 名詞解釋名詞解釋前置機：對進站或出站的數據，完

9、成緩沖處理和通信控制功能的處理機。后臺機：對本站設備的數據進行采集及處理，完成監視、控制、操作、統計、報表、管理、打印、維護等功能的處理機。 調制：為了使信號便于傳輸、減少干擾和易于放大，使一種波形(載波)參數按另一種信號波形(調制波)變化的過程。解調：從調制的載波信號中復原原調制信號的過程。調制解調器：對遠動設備所傳送的信號進行調制和解調的設備。數據終端設備：數據站的一種功能單元，它具有向計算機輸入和接收計算機輸出數據的能力；與數據通信線路連接的通信控制能力。采樣(電氣傳動的)：在有限的時間間隔內(通常是相等的時間間隔)測量一個物理量的過程。實時數據：指在線運行時實時記錄和監視的物理量。歷史

10、數據：指在線運行時按規定的間隔或時間點記錄的物理量。在變電站中歷史數據指按指定時間間隔或特殊要求保存下來的運行實時數據、各記錄和報表、曲線等。12變電站綜合自動化系統變電站綜合自動化系統 名詞解釋名詞解釋 變電站運行實時參數：指為監測和控制變電站運行所需的各種實時數據。主要有：母線電壓、系統周波；饋線電流、有功功率、無功功率、功率因數、電能量；主變壓器電流、有功功率、無功功率、功率因數、電能量、溫度；保護定值，直流電源電壓；變電站設備運行狀態等 變電站設備運行狀態：指各饋線斷路器、隔離開關的實際運行狀態(合閘、分閘)； 主變壓器分頭實際位置、主變壓器狀態，壓力、氣體繼電器是否報警；保護運行狀態

11、；被監控變電站系統狀態；監控系統運行狀態。13變電站綜合自動化系統變電站綜合自動化系統 名詞解釋名詞解釋 事件記錄：事件記錄：指記錄變電站運行過程中計算機監測的各種越限、異常、報警、斷路器變位、設備狀態變化以及通過計算機系統執行的各種控制操作事件。事件記錄主要包含事件名稱、相關設備名稱、事件發生時間及內容等。事件記錄類型有：事件順序記錄：斷路器信號變位記錄；變位斷路器編號、變位狀態、變位時間。操作記錄，斷路器控制：操作時間、操作性質、操作人、監護人；保護定值修改：保護名稱、修改時間、操作人、監護人；越限記錄，越限起止時間、越限值；設備運行記錄，設備名稱、設備狀態啟停時間等。 事件順序記錄：事件

12、順序記錄：事件順序記錄又稱SOE，特指在電網發生事故時，以比較高的時間精度記錄的下列一些數據：發生位置變化的各斷路器的編號(包括變電站名)、變位時刻，變位時刻，動作保護名稱，故障參數、保護動作時刻等。14變電站綜合自動化系統變電站綜合自動化系統 名詞解釋名詞解釋 報警：變電站運行參數越限，斷路器變位或保護動作時，計算機將彈出窗口(登錄窗或報警窗口)顯示事件內容并進行報警，報警類型分為：不報警、普通報警、預告報警、事故報警等。 不報警：正常拉合閘或人工禁止報警，遙信畫面閃爍，遙測數值變色。 普通報警：計算機發出一次音響，其它與“不報警”相同 預告報警：計算機發出N次音響，其它與“不報警”相同 事

13、故報警：打印機啟動打印，計算機持續音響直至人工解除，其它與“預告報警”相同15變電站綜合自動化系統變電站綜合自動化系統 名詞解釋名詞解釋 打印：將計算機中儲存的信息打印成文檔。打印可分為：報表打印、事件打印、人工打印等。 報表打?。喝請蟊?、月報表、年報表等，打印時間可設定。 事件打?。哼b信變位、保護投退復歸、遙測越限復歸、設備啟停。 人工打印：人工選擇(召喚)報表、畫面、各種記錄打印、拷貝。16變電站綜合自動化系統變電站綜合自動化系統 名詞解釋名詞解釋雙機切換：含義是在雙機(主副機)配置的情況下，當主機(值班機)發生故障時,副機也可在人工干預下轉為主機，主機轉為副機。多機配置情況與雙機類似，當

14、主機發生故障時，任一副機可在人工干預下轉為主機。通道監視及切換：通道監視是指計算機系統通過通信控制器，統計與變電站測控裝置、保護或其他變電站自動化系統、電網調度自動化系統通信過程中接收數據錯誤和長時間無應答的情況。根據通道監視情況，系統可以告警或采取相應控制措施。如果通道配置有冗余，即某廠站有雙通道的情況下，當一個通道故障時，系統可自動轉到另一個通道上進行通信。前景點(圖元)：前景點指的是可以在線運行時能發生變化的點，大部分的前景點都是和數據庫里具體的點時對應的，即在線時隨實時數據的變化而變化。背景點(圖元)：背景點是在線運行時不會發生變化，只是代表一些特定的物理意義。17變電站綜合自動化系統

15、變電站綜合自動化系統 名詞解釋名詞解釋 數值量：能反映數據斷續變化的量，如斷路器、隔離開關分合，保護動作等。 模擬量：能反映數據連續變化的量，通常可以反映到的小數點后的變化。在線運時可反映的物理量有電壓、電流、溫度、功率、頻率等。 模擬信號：以連續變量形式出現的信號。 數字信號：在數字和時間上均是斷續的電信號。 脈沖量：反映累計變化的量，物理上對應的是有功、無功等。 操作點：操作點是系統里一個特殊功能的圖元，它可以調畫面、作遙控、按鈕功能等。 人工置數：改變前景點現有的數值但并不下發這個命令，做一個模擬操作用。18變電站綜合自動化系統變電站綜合自動化系統 名詞解釋名詞解釋 導航圖：在線運行時，

16、每一個圖都有設置導航圖的功能，若當前圖太大，就可以通過縮小了的導航圖來尋找位置。 事故追憶：對事件發生前后的運行情況進行記錄。 間隔層：由智能IO單元、控制單元、控制網絡和保護等構成，面向單元設備的就地控制層。 站控層：由主機或和操作員、工程師站、遠動接口設備等構成，面向全變電站進行運行管理的中心控制層。 數據采集：將現場的各種電氣量及狀態信號轉換成數字信號，并存入計算機系統。 數據采集與監控系統(SCADA)：對廣域生產過程進行數據采集、監視和控制的系統。 數據處理：對相關設備的各種數據進行系統化操作，用于支持系統完成監測、保護控制和記錄等功能。19變電站綜合自動化系統變電站綜合自動化系統

17、名詞解釋名詞解釋接口：指兩個不同系統或實體間的界面或連接設備。由功能特征、通用的物理互聯特征、信號特征和其他特征等定義。 規約：在通信網絡中，為了通信雙方能正確有效可靠的進行數據傳輸，在通信的發送和接收過程中有一系列的規定，以約束雙方正確，協調的工作。通信規約：啟動和維持通信所必要的嚴格約定，即必須有一套信息傳輸信息格式和信息內容等約定。鏈路：站與站之間的數據傳輸設施。鏈路層：鏈路是開放系統互連參考模型的一個層次，借助鏈路規約執行并控制規定的傳輸服務功能。協議轉換器：連接兩個通信網絡的智能電子裝置。它能夠按一種協議接收一個網絡的信息，進行轉換后，按第二個協議向另一個網絡轉發，或相反。 遠方通信

18、接口：經遠方通信網絡鏈路與遠方控制中心相連的接口。以太網：IEC TC57推薦使用的變電站通信網絡，局域網的一種。20變電站綜合自動化系統變電站綜合自動化系統 名詞解釋名詞解釋IP：互聯網協議，TCPIP標準協議。IP定義了數據包，該數據包作為非連接數據包遞交的基礎。它包括控制和差錯報文協議、提供與網絡服務、ISO參考模型第三層等價的功能。LAN局域網：一般限于一棟建筑物內或小型工業系統的一種通信網絡。這里特指變電站區域內通信網。同步傳輸：一種數據傳輸方式，代表每比特的信號出現時間與固定時基合拍。異步傳輸：一種數據傳輸方式，每個字符或字符組可在任意時刻開始傳輸。廣播命令：向遠動網絡的部分或全部

19、子站同時發出的命令。地址：報文的部分，用以識別報文來源或報文目的地。波特：數字信號的傳輸速率單位，等于每秒傳輸的狀態或信號碼元數。212210/100M以太網(單網或雙網）監控工作站G PSCANbus總線NSD200測控裝置第三方智能設備對時總線NSC200通信控制單元（遠動工作站）NSR600R保護測控裝置RS232/422/485MODEM路由器調度NSC200通信控制單元（遠動工作站）NSR201保護裝置10/100M以太網(單網或雙網）監控工作站G PSCANbus總線NSD200測控裝置第三方智能設備對時總線NSC200通信控制單元（遠動工作站）NSR600R保護測控裝置RS232

20、/422/485MODEM路由器調度調度NSC200通信控制單元（遠動工作站）NSR201保護裝置23終端服務器調制解調器工作站屏控機大屏幕調制解調器遠動裝置（RTU） 變送器斷路器位置及各種保護信號報警信號直流及其它輔助設備信號TV電壓互感器TA電流互感器遙控信號24操作員站B一 次 設 備220kV220kV海埂、金刀營海埂、金刀營CSC2000CSC2000綜自系統網絡示意圖綜自系統網絡示意圖間隔層以太網打印機操作員站A以太網外廠家智能設備公用接口裝置CSM310E以太網以太網保護裝置CSC測控裝置CSI200EGPS至調度遠動工作站2工程師站公用接口裝置CSM300E四方早期保護Lon

21、網至調度五防系統25變電站綜合自動化的數據通信系統 在變電站綜合自動化系統中，數據通信是一個重要環節，繼電保護、自動裝置和監控系統就是依靠通信網緊密地聯系在一起以實現變電站綜合自動化的。因此，在這里必須對通信系統作一個簡要介紹。其主要任務體現在兩個方面 通信規約：循環式遠動規約（CDT）、IEC 60870-5-101規約、IEC 60870-5-103規約、IEC 60870-5-104規約（為網絡版的101規約）。26變電站綜合自動化測控裝置的技術特點 變電站綜合自動化測控裝置主要針對二次回路測量量的輸入，有單獨測控裝置和保護測控一體的測控裝置，取電流、電壓、有功、無功，直流等遙測數據，送

22、到后臺及遠方。對運行人員來說，可根據不同廠家的裝置說明進行各種簡單的操作，而維護由自動化或保護人員完成。在正常情況下，運行人員可從當地后臺系統中了解遙測數據是否準確而不需查看測控裝置。運行人員在進行設備巡視時注意測控裝置運行是否正常，需要注意的是每一個測控裝置均有一個地址，和后臺和遠方進行數據通訊。這個地址是不能修改或重復的，一但裝置地址丟失，后臺就不能接收該裝置的信息，所有報文均不能上傳。產生通訊故障。有時自動化人員會把裝置地址寫在裝置旁邊。目前，在裝置投運前，我們要求對所有測控裝置按作業指導書的要求進行精度校驗，以保證自動化遙測數據的準確性。27變電站綜合自動化測控裝置的技術特點 變電站綜

23、合自動化系統是確保電網安全、優質、經濟供電、提高電網運行管理水平的重要手段，為使自動化穩定可靠的運行，必須認真作好系統的運行、使用和管理工作。 總的思路總的思路: :因為監控系統是貫穿整個綜合自動化系統始終的一條紅線，面對其有可能所出現的問題必須要對其進行分層處理，層層分析排除。28變電站綜合自動化測控裝置的技術特點監控問題通常表現在當地監控機或調度端調度機的四遙功能不能正常實現，但其原因是多方面的通常我們分四層查原因：1、后臺或調度計算機設置有無問題；2、通信控制器（T6）到計算機側的通信有無問題；3、測控或保護裝置到通信控制器（T6）的通信有無問題；4、測控或保護裝置外部接線及回路有無問題

24、。29常見的通訊方式 1） 雙以太網、雙監控機模式：主要是用于220-500kV變，在實現上可以是雙控機+雙服務器方式，支撐光/電以太網。 2） 單以太網：雙/單監控機模式。 3） 雙LON網：雙監控機模式。 4） 單LON網：雙/單監控機模式。 30變電站自動化系統能實現的功能 1、微機保護：、微機保護：是對站內所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能： ）故障記錄 ）存儲多套定值 ）顯示和當地修改定值 ）與監控系統通信。根據監控系統命令發送故障信息，動作序列。當前整定值及自診斷信號。接收監控系統選擇或修改

25、定值，校對時鐘等命令。通信應采用標準規約。 31變電站自動化系統能實現的功能2、數據采集及處理功能、數據采集及處理功能包括狀態數據，模擬數據和脈沖數據）狀態量采集 狀態量包括：斷路器狀態，隔離開關狀態，變壓器分接頭信號及變電站一次設備告警信號、事故跳閘總信號、預告信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統，也可通過通信方式獲得。）模擬量采集 常規變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓、線路電壓，電流和有功、無功功率值。饋線電流，電壓和有功、無功功率值。 32變電站自動化系統能實現的功能、事件記錄和故障錄波測距、事件記錄和故障錄波測距 事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關跳合記錄。 變

26、電站故障錄波可根據需要采用兩種方式實現，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監控系統通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數字化的波型及測距結果送監控系統由監控系統存儲和分析。 33變電站自動化系統能實現的功能、控制和操作功能、控制和操作功能 操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器，隔離開關，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統故障時無法操作被控設備，在系統設計時應保留人工直接跳合閘手段。、防誤閉鎖功能、防誤閉鎖功能、系統的自診斷功能、系統的自診斷功能 系統內各插件應具有自診斷功能，并把數據送往后臺機和遠方調度中心。對裝置本身實時自檢功能，方便維護與維修，可對

27、其各部分采用查詢標準輸入檢測等方法實時檢查，能快速發現裝置內部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置。34變電站自動化系統能實現的功能7、數據處理和記錄、數據處理和記錄歷史數據的形成和存儲是數據處理的主要內容，它包括上一級調度中心，變電管理和保護專業要求的數據，主要有：）斷路器動作次數；）斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數的累計數；）輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間；）獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間；）控制操作及修改整定值的記錄。根據需要，該功能可在變電站當地全部實現，也可在遠動操作中心或調度中心實現。 35變電站自動化系統能實現的

28、功能8、人機聯系系統的自診斷功能、人機聯系系統的自診斷功能系統內各插件應具有自診斷功能，自診、斷信息也像被采集的數據一樣周期性地送往后臺機和遠方調度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。9、在常規遠動“四遙”的基礎上增加遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統的遠動系統。還應具有同調度中心對時，統一時鐘的功能和當地運行維護功能。 36變電站自動化系統結構特點1、分布式系統結構、分布式系統結構按變電站被監控對象或系統功能分布的多臺計算機單功能設備，將它們連接到能共享資源的網絡上實現分布式處理。系統結構的最大特點是將變電站自動化系統的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設計，采用主從CPU系統工作方式，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，選用具有優先級的網絡系統較好地解決了數據傳輸的瓶頸問題，提高了系統的實時性。分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統組態結構，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統自問世以來，顯示出強大的生命力。目前，還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。 37變電站自動化系統結構特點、集中式系統結構、集