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    1.2  傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題

    如前所述，這種傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)不可避免地存在以下主要問(wèn)題：

    （1）信息變換、檢測(cè)依靠傳統(tǒng)電磁測(cè)量?jī)x表、繼電器等模擬式設(shè)備，測(cè)量誤差大、設(shè)備數(shù)量多；不能記錄事件發(fā)生的準(zhǔn)確時(shí)間和順序：儀表、繼電器體積大、功耗大，使控制室面積增大，值班人員不易觀察、監(jiān)視。

    （2）依靠人的感官和判斷，對(duì)信息接收不可避免地會(huì)存在誤差，感官與大腦對(duì)信息的靈敏度、分辨能力和處理能力有一定限度。對(duì)于變化快的信息，以及短時(shí)間內(nèi)處理的信息量很多、超過(guò)人的能力限度而來(lái)不及反應(yīng)時(shí)，將出現(xiàn)丟失信息或出現(xiàn)差錯(cuò)，都將導(dǎo)致錯(cuò)誤判斷和處理。

    （3）信息傳輸方面，投資大，由于采用強(qiáng)電流信號(hào)直接傳輸，雖然抗干擾性能好，但是通道中功耗大，導(dǎo)致誤差增大，傳輸距離有限（小于1km），且用作通道的控制電纜截面大、數(shù)量多，又造成一次性投資增高。

    （4）二次系統(tǒng)無(wú)自檢、存儲(chǔ)記憶和復(fù)讀功能，若元器件及儀表繼電器本身?yè)p壞，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、診斷和報(bào)警，影響了監(jiān)控的可靠性，尤其繼電保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)作，甚至可能釀成重大事故。

    （5）監(jiān)控系統(tǒng)水平低，二次系統(tǒng)中信息交換和通信能力差、信息資源無(wú)法綜合利用、不能進(jìn)行直觀的畫(huà)面顯示，監(jiān)控系統(tǒng)的整體功能不能有限的發(fā)揮。

    20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的晶體管型弱電化集控裝置，雖對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)控、保護(hù)系統(tǒng)的某些方面有所改進(jìn)，如采用弱電流、低電壓信息流選線控制方法等，使控制室面積減小，并簡(jiǎn)化二次回路，但未從根本上突破原來(lái)的工作模式。因此，要想根本上解決以上缺陷，最根本的方法還是采用變電站微機(jī)監(jiān)控與保護(hù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化。

2 繼電保護(hù)技術(shù)介紹

    2.1 繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展歷史

    電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)提出新的要求，而電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力，我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)在40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)歷史階段。

    建國(guó)后，我國(guó)繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍從無(wú)到有，在大約10年的時(shí)間里走過(guò)了先進(jìn)國(guó)家半個(gè)世紀(jì)走過(guò)的道路。20世紀(jì)50年代，我國(guó)的阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時(shí)國(guó)外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，建立了自己的繼電器制造業(yè)。在60年代中期我國(guó)己建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電器繁榮的時(shí)代，為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

    自50年代末，晶體管繼電保護(hù)技術(shù)己在開(kāi)始研究。60年代中期到80年代中期是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時(shí)代。

    70年代中期，基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)己開(kāi)始研究。到80年代末集成電路保護(hù)已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護(hù)。到90年代初集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位。這是集成電路保護(hù)時(shí)代。
從70年代末開(kāi)始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)作用。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過(guò)鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，揭開(kāi)了我國(guó)繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁(yè)，為微機(jī)保護(hù)的推廣開(kāi)辟了道路。隨著微機(jī)保護(hù)裝置研究，保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。可以說(shuō)從90年代開(kāi)始我國(guó)的繼電保護(hù)技術(shù)己進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)時(shí)代。

    2.2 繼電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展

    繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化和保護(hù)、控制、測(cè)量與數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。

3  變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

    3.1  變電站綜合自動(dòng)化概念

    自20世紀(jì)70年代末至80年代初，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開(kāi)展了將微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)繼電保護(hù)和微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)功能統(tǒng)一進(jìn)行考慮的研究，從充分發(fā)揮微機(jī)作用、提高變電站自動(dòng)化水平、提高變電站自動(dòng)裝置的可靠性、減少變電站二次系統(tǒng)連接線等方面對(duì)變電站的二次系統(tǒng)進(jìn)行全面的研究工作。該項(xiàng)工作進(jìn)行了約十年時(shí)間，隨著微機(jī)技術(shù)、信息傳輸技術(shù)的發(fā)展取得了重大突破，于80年代末90年代初進(jìn)入了實(shí)用階段，于是出現(xiàn)了變電站綜合自動(dòng)化，并且展現(xiàn)了較強(qiáng)的生命力。

    3.2  變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)組成

    變電站綜合自動(dòng)化是在變電站常規(guī)二次系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它是一種將變電站的二次設(shè)備（包括控制、信號(hào)、測(cè)量、保護(hù)、自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置）利用微機(jī)技術(shù)經(jīng)過(guò)功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。它具有如下特征：功能綜合化（其綜合的程度可以因不同的技術(shù)而異）；結(jié)構(gòu)微機(jī)化；操作監(jiān)視屏幕化；運(yùn)行管理智能化。

    在微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，介入微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)裝置（含遠(yuǎn)動(dòng)RTU），承擔(dān)整個(gè)變電站信息處理、與上層調(diào)度通信以及全部監(jiān)控、中央信號(hào)和保護(hù)自動(dòng)化的功能。變電站綜合自動(dòng)化的基本構(gòu)成可分為兩類(lèi)：一是在控制室進(jìn)行集中測(cè)控的集中式方案，即將所有二次設(shè)備以遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)及保護(hù)功能劃分為不同的子系統(tǒng)，如圖2所示；二是分層式結(jié)構(gòu)，即將測(cè)控單元就地下放，安裝于一次設(shè)備旁邊或上面的分散安裝方案，以間隔為劃分，每一個(gè)間隔的測(cè)量、信號(hào)、脈沖、控制、保護(hù)綜合在一個(gè)測(cè)控單元上，對(duì)35kV及以下間隔，可直接安裝在開(kāi)關(guān)柜上，高壓和主變壓器部分集中組屏于控制室內(nèi)，如圖3所示。微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要部分是分層、分布式設(shè)置的各種微機(jī)和微處理器

    3.3 變電站綜合自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)

    反映數(shù)字量的微機(jī)型保護(hù)的出現(xiàn)，在功能上除了滿足繼電保護(hù)選擇性、快速性、可靠性、靈敏性基本要求外，還具有以下功能和特點(diǎn)：

    （1）通信功能：通信接口是微機(jī)保護(hù)用于變電站綜合自動(dòng)化的必要條件，具備有RS-232，RS-422/485等標(biāo)準(zhǔn)接口。

    （2）遠(yuǎn)方整定功能：在進(jìn)行遠(yuǎn)方整定的操作過(guò)程中，保護(hù)裝置在未收到修改確認(rèn)命令前應(yīng)按原定值不間斷運(yùn)行，當(dāng)收到確認(rèn)命令號(hào)，將新定值寫(xiě)入定值區(qū)后按新定值運(yùn)行。在遠(yuǎn)方整定過(guò)程中保護(hù)始終退出，因而提高了供電連續(xù)性及可靠性。

    （3）保護(hù)功能的遠(yuǎn)方投切：其功能如同常規(guī)保護(hù)所設(shè)立的連接片。這種軟件控制開(kāi)關(guān)稱(chēng)為軟連接片。此種軟連接片與常規(guī)連接片是串聯(lián)的。軟連接片引入微機(jī)保護(hù)之后，此時(shí)的保護(hù)程序標(biāo)準(zhǔn)化變得易于實(shí)現(xiàn)，程序編制應(yīng)按最大考慮，對(duì)各功能模塊加設(shè)軟件連接片，用戶可根據(jù)使用環(huán)境調(diào)整軟連接片。

    （4）信號(hào)與復(fù)位。

    （5）自動(dòng)校時(shí)功能：變電站綜合自動(dòng)化主站在接到上級(jí)等時(shí)鐘信號(hào)后，對(duì)站內(nèi)所有計(jì)算機(jī)進(jìn)行時(shí)鐘分校時(shí)或秒校時(shí)，保證全站所有智能設(shè)備時(shí)鐘一致，最好精確到毫秒。

    （6）獨(dú)立性。

    （7）維護(hù)方便。

    3.4 變電站綜合自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    微機(jī)保護(hù)與傳統(tǒng)繼電保護(hù)的最大區(qū)別，就在于不僅有實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能的硬件電路，而且還有實(shí)現(xiàn)保護(hù)和管理功能的軟件。

    （1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：微機(jī)保護(hù)中的微機(jī)CPU則是處理數(shù)字信號(hào)的，即進(jìn)入CPU的信號(hào)必須是數(shù)字信號(hào)。這就要求有一個(gè)將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)，這就是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)。

    （2）微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：微機(jī)系統(tǒng)是微機(jī)保護(hù)裝置的核心。

    （3）輸入輸出接口電路：是微機(jī)保護(hù)與外部設(shè)備的聯(lián)系電路，因?yàn)檩斎搿⑤敵鲂盘?hào)多是開(kāi)關(guān)量信號(hào)(即觸點(diǎn)的通、斷)，所以又稱(chēng)為開(kāi)關(guān)量輸入/輸出電路。將各種開(kāi)關(guān)量(如保護(hù)裝置的連接片、屏上切換開(kāi)關(guān)等)通過(guò)光電耦合電路輸入到CPU，而CPU的處理結(jié)果則通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出電路，驅(qū)動(dòng)中間繼電器完成保護(hù)的出口跳閘、信號(hào)報(bào)警。

    （4）通信接口電路：每個(gè)保護(hù)裝置都帶有標(biāo)準(zhǔn)的通信接口電路，如RS-232， RS-422/485， CAN或LONWORK等現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)接口電路。

    （5）人機(jī)接口電路：主要包括顯示、鍵盤(pán)、各種面板開(kāi)關(guān)、打印與報(bào)警等，其主要功能用于調(diào)試、整定定值與改變，或人對(duì)裝置的干預(yù)等。

    （6）供電電源：是微機(jī)保護(hù)裝置的重要組成部分，電源工作的可靠性直接影響著保護(hù)裝置的可靠性。

4  結(jié)束語(yǔ)

    我國(guó)供配電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)保護(hù)的起步較晚，但是發(fā)展很快，從1984年4月，我國(guó)第一套微機(jī)型距離保護(hù)開(kāi)始投運(yùn)，到現(xiàn)在約20年間，己經(jīng)形成了一代新型的保護(hù)裝置，產(chǎn)生了十余個(gè)較為著名的品牌，其核心的CPU采用國(guó)際一流產(chǎn)品。保護(hù)裝置不僅具有高性能的硬件，而且具有高性能的軟件，在科研單位制造廠家和電力部門(mén)的共同努力下，其功能也不斷完善，除了完成常規(guī)繼電型保護(hù)裝置的所有功能之外，還具有獨(dú)特的新開(kāi)發(fā)的功能，這些功能是機(jī)電型、整流型、晶體管型、集成型保護(hù)所不具備的。

    如何改造傳統(tǒng)的供配電控制保護(hù)系統(tǒng)，使之成為具有微機(jī)保護(hù)功能的、網(wǎng)絡(luò)型的、無(wú)人值班的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)高可靠性的工作，如何將己投用多年的傳統(tǒng)供配電系統(tǒng)，在盡量不停電和少停電的條件下，使之升級(jí)換代，達(dá)到國(guó)內(nèi)一流水平，將是老企業(yè)改造面臨嚴(yán)峻的難題。

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