概述
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對變電站二次設(shè)備f包括繼電保護(hù),、控制,、測量、信號,、故障錄波,、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)的功能進(jìn)行重新組合,，優(yōu)化設(shè)計(jì)，對變電站全部電器設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視,、測量,、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息,，數(shù)據(jù)共享,，完成變電站運(yùn)行中的自動(dòng)監(jiān)視和控制。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備的功能,，簡化了變電站二次接線,。變電站綜合自動(dòng)化是提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本,、提高經(jīng)濟(jì)效益,、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。
我國變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了半導(dǎo)體分散控制,、單片機(jī)智能控制,、DSP(數(shù)字信號處理器)智能集中控制幾個(gè)階段，目前使用最多,、性能價(jià)格比最高的還是以DSP為核心組成的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),，下面就簡單介紹該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想及主要特點(diǎn)。
2 設(shè)計(jì)思想
基于DSP技術(shù)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),，是以DSP為核心,，組成各種保護(hù)測控單元(間隔層設(shè)備)，以嵌入式計(jì)算機(jī)為核心組成通信管理機(jī),，通過現(xiàn)場總線(CAN bus)構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò),。變電站運(yùn)行的各種工況信息，首先由對應(yīng)的保護(hù)測控裝置采集到,，通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)酵ㄐ殴芾頇C(jī),，再把這些信息傳輸?shù)阶冸娬井?dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)方調(diào)度控制中心，實(shí)現(xiàn)變電站的自動(dòng)保護(hù)和遠(yuǎn)方監(jiān)控,。圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,。
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2．1 系統(tǒng)的組成
主要保護(hù)和測控單元有：①線路保護(hù)和測控單元；②變壓器差動(dòng)保護(hù)單元,；③變壓器后備保護(hù)和測控單元,；④電容器保護(hù)和測控單元；⑤備用電源自投和測控單元,；⑥電動(dòng)機(jī)保護(hù)和測控單元,；⑦PT保護(hù)和測控單元；⑧中央信號單元,；各個(gè)保護(hù)和測控單元分散安裝在主控室或一次設(shè)備附近,，便于安裝,、維護(hù)、管理,。各種保護(hù)測控單元采用嵌入式數(shù)字信號處理器(DSP)完成間隔層設(shè)備的保護(hù),、測控,、通訊等功能,，充分重視并滿足變電站不同專業(yè)的要求，真正實(shí)現(xiàn)變電站的協(xié)調(diào)化,、數(shù)字化及智能化,。
通信管理機(jī)與各保護(hù)單元間以現(xiàn)場總線、RS232,、以太網(wǎng)等通訊方式中的一種,，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，并與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng),、遠(yuǎn)方調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙向通信,。
2．2 保護(hù)單元
每種保護(hù)和測控單元的硬件結(jié)構(gòu)相似，分模擬量輸入,，核心處理器,，開關(guān)量輸入、輸出,，人機(jī)接口,，通訊和電源模塊6大部分，其框圖如圖2所示,。
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保護(hù)和測控單元采用嵌入式數(shù)字信號處理器與多片串行A／D轉(zhuǎn)換器且同步采樣技術(shù)為主構(gòu)成簡潔高效的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng),，具有高可靠性和高性能的特點(diǎn)。
保護(hù)和測控單元每周32點(diǎn)采樣州并具有安全的頻率跟蹤技術(shù),，確保測控功能的技術(shù)要求,，在一個(gè)采樣間隔內(nèi)可以輕松完成保護(hù)的數(shù)據(jù)計(jì)算和邏輯判別功能，提高了保護(hù)處理的實(shí)時(shí)性,，也便于復(fù)雜保護(hù)算法的實(shí)現(xiàn),。
靈活的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可選擇現(xiàn)場總線,、RS232,、以太網(wǎng)通訊方式。
保護(hù)和測控單元均能通過IEC60255-22-4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的IV級(4 KV±10％)快速瞬變干擾試驗(yàn),、IEC60255-22—2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的IV級(空氣放電15 kV,，接觸放電8 kV)靜電放電干擾試驗(yàn)，使用時(shí)不必另加抗干擾模塊,。
保護(hù)和測控單元采用SMT工藝及無可調(diào)節(jié)元件的設(shè)計(jì),，主要元器件采用丁業(yè)級標(biāo)準(zhǔn),，提高了裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性和環(huán)境的適應(yīng)能力，可以安裝在開關(guān)現(xiàn)場,。
產(chǎn)品工作的透明化,，通過記錄的事件、事故,、告警,、故障錄波，可清楚產(chǎn)品的工作過程和動(dòng)作原因,，非常便于事故的分析,。
保護(hù)和測控單元具有全漢化液晶界面，配套的保護(hù)分析軟件以及數(shù)字變電站管理系統(tǒng)(通信管理機(jī))的320x240漢化液品界面,，查看保護(hù)和測控裝置的故障數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù),。通用的軟硬件平臺(tái)和上下代產(chǎn)品代碼兼容，可以為用戶提供更好的服務(wù),，也使公司推出的新產(chǎn)品具有良好的穩(wěn)定性和持續(xù)提高質(zhì)量的特點(diǎn),。
采用串行EEPROM存放保護(hù)定值、系數(shù),、配置,，并實(shí)時(shí)自檢，確保定值,、系數(shù),、配置的使用正確和即使在定值、系數(shù),、配置遭到破壞時(shí)仍不會(huì)誤動(dòng),。
3 主要特點(diǎn)
保護(hù)和測控單元可獨(dú)立完成變電站的保護(hù)、測量,、控制,、信號、故障錄波,、諧波分析,、電能采集、小電流接地選線和低周減載等功能,，可完全取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng),。
保護(hù)和測控單元可分散安裝于一次設(shè)備附近，完成該一次設(shè)備對應(yīng)的所有二次功能,，也可集中組屏安裝于控制室內(nèi),。
采用串行的雙14位A／D同步采樣，再加上每周波32點(diǎn)采樣和軟件上安全頻率跟蹤技術(shù)使得電壓、電流測量精度達(dá)0．2級,，有功,、無功測量精度達(dá)0．5級，真正滿足了110 kV變電站對測量精度的要求,。采用現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)通訊方式,，具有高可靠性、實(shí)時(shí)性及開放性的特點(diǎn),。介質(zhì)可根據(jù)用戶需要選用電纜或光纖,。
全變電站GPS同步對時(shí)，具有硬脈沖對時(shí)接點(diǎn)輸入,，確保SOE的分辨率小于1 ms,。
DSP主板硬件具有二級看門狗．保證處理系統(tǒng)在運(yùn)行異常時(shí)能夠及時(shí)復(fù)位,。
統(tǒng)一的外形尺寸和軟,、硬件平臺(tái)，易于產(chǎn)品的使用和維護(hù),。具有網(wǎng)絡(luò)打印功能,，可自動(dòng)或手動(dòng)打印事故報(bào)告、事故錄波,、定值內(nèi)容等信息,，便于存檔和分析。
每個(gè)保護(hù)和測控單元具有16個(gè)開入和11個(gè)開出,，每個(gè)保護(hù)動(dòng)作開出可經(jīng)軟件編程和硬件矩陣選擇相應(yīng)的繼電器出口,，方便用戶的特殊要求。
除變壓器保護(hù)單元采用硬壓板投退保護(hù)功能外,，其余保護(hù)測控單元采用軟壓板投退保護(hù)功能,，方便遠(yuǎn)方和就地操作?？蓪?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方修改定值,、切換定值、遠(yuǎn)方投退軟壓板,、遠(yuǎn)方信號復(fù)歸,、遙控操作、遠(yuǎn)方讀取錄波,、遙測,、遙信、遙脈功能,。
4 結(jié)語
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展,，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)水平也將隨之得到不斷提升，同時(shí)可不斷提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本,、提高經(jīng)濟(jì)效益,。電力供應(yīng)企業(yè)必將不斷為廣大用戶提供更可靠、更穩(wěn)定的電能供應(yīng),，為國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn),。