1.2  傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

    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題：

    （1）信息變換、檢測依靠傳統(tǒng)電磁測量儀表、繼電器等模擬式設備，測量誤差大、設備數(shù)量多；不能記錄事件發(fā)生的準確時間和順序：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，對信息接收不可避免地會存在誤差，感官與大腦對信息的靈敏度、分辨能力和處理能力有一定限度。對于變化快的信息，以及短時間內處理的信息量很多、超過人的能力限度而來不及反應時，將出現(xiàn)丟失信息或出現(xiàn)差錯，都將導致錯誤判斷和處理。

    （3）信息傳輸方面，投資大，由于采用強電流信號直接傳輸，雖然抗干擾性能好，但是通道中功耗大，導致誤差增大，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)無自檢、存儲記憶和復讀功能，若元器件及儀表繼電器本身損壞，不能及時發(fā)現(xiàn)、診斷和報警，影響了監(jiān)控的可靠性，尤其繼電保護拒動、誤動作，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、信息資源無法綜合利用、不能進行直觀的畫面顯示，監(jiān)控系統(tǒng)的整體功能不能有限的發(fā)揮。

    20世紀60年代出現(xiàn)的晶體管型弱電化集控裝置，雖對傳統(tǒng)監(jiān)控、保護系統(tǒng)的某些方面有所改進，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，并簡化二次回路，但未從根本上突破原來的工作模式。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監(jiān)控與保護，進而實現(xiàn)變電站綜合自動化。

2 繼電保護技術介紹

    2.1 繼電保護技術的發(fā)展歷史

    電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護提出新的要求，而電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發(fā)展又為繼電保護技術的發(fā)展注入了新的活力，我國繼電保護技術在40余年的時間里完成了發(fā)展的4個歷史階段。

    建國后，我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業(yè)和繼電保護技術隊伍從無到有，在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。20世紀50年代，我國的阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術，建立了自己的繼電器制造業(yè)。在60年代中期我國己建成了繼電保護研究、設計、制造、運行和教學的完整體系。這是機電式繼電器繁榮的時代，為我國繼電保護技術的發(fā)展奠定了堅實基礎。

    自50年代末，晶體管繼電保護技術己在開始研究。60年代中期到80年代中期是晶體管繼電保護蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時代。

    70年代中期，基于集成運算放大器的集成電路保護己開始研究。到80年代末集成電路保護已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護。到90年代初集成電路保護的研制、生產、應用仍處于主導地位。這是集成電路保護時代。
從70年代末開始了計算機繼電保護的研究，高等院校和科研院所起著先導作用。1984年原華北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應用，揭開了我國繼電保護發(fā)展史上新的一頁，為微機保護的推廣開辟了道路。隨著微機保護裝置研究，保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。可以說從90年代開始我國的繼電保護技術己進入了微機保護時代。

    2.2 繼電保護的未來發(fā)展

    繼電保護技術發(fā)展趨勢是向計算機化，網(wǎng)絡化，智能化和保護、控制、測量與數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。

3  變電站綜合自動化系統(tǒng)

    3.1  變電站綜合自動化概念

    自20世紀70年代末至80年代初，工業(yè)發(fā)達國家相繼開展了將微機監(jiān)控、微機繼電保護和微機遠動功能統(tǒng)一進行考慮的研究，從充分發(fā)揮微機作用、提高變電站自動化水平、提高變電站自動裝置的可靠性、減少變電站二次系統(tǒng)連接線等方面對變電站的二次系統(tǒng)進行全面的研究工作。該項工作進行了約十年時間，隨著微機技術、信息傳輸技術的發(fā)展取得了重大突破，于80年代末90年代初進入了實用階段，于是出現(xiàn)了變電站綜合自動化，并且展現(xiàn)了較強的生命力。

    3.2  變電站綜合自動化系統(tǒng)組成

    變電站綜合自動化是在變電站常規(guī)二次系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的。它是一種將變電站的二次設備（包括控制、信號、測量、保護、自動裝置、遠動裝置）利用微機技術經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設計，對變電站進行自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調的綜合性的自動化系統(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而異）；結構微機化；操作監(jiān)視屏幕化；運行管理智能化。

    在微機監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上，介入微機保護和自動裝置（含遠動RTU），承擔整個變電站信息處理、與上層調度通信以及全部監(jiān)控、中央信號和保護自動化的功能。變電站綜合自動化的基本構成可分為兩類：一是在控制室進行集中測控的集中式方案，即將所有二次設備以遙測、遙信、遙控、遙調及保護功能劃分為不同的子系統(tǒng)，如圖2所示；二是分層式結構，即將測控單元就地下放，安裝于一次設備旁邊或上面的分散安裝方案，以間隔為劃分，每一個間隔的測量、信號、脈沖、控制、保護綜合在一個測控單元上，對35kV及以下間隔，可直接安裝在開關柜上，高壓和主變壓器部分集中組屏于控制室內，如圖3所示。微機綜合自動化系統(tǒng)的主要部分是分層、分布式設置的各種微機和微處理器

    3.3 變電站綜合自動化保護系統(tǒng)的功能與特點

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

    （1）通信功能：通信接口是微機保護用于變電站綜合自動化的必要條件，具備有RS-232，RS-422/485等標準接口。

    （2）遠方整定功能：在進行遠方整定的操作過程中，保護裝置在未收到修改確認命令前應按原定值不間斷運行，當收到確認命令號，將新定值寫入定值區(qū)后按新定值運行。在遠方整定過程中保護始終退出，因而提高了供電連續(xù)性及可靠性。

    （3）保護功能的遠方投切：其功能如同常規(guī)保護所設立的連接片。這種軟件控制開關稱為軟連接片。此種軟連接片與常規(guī)連接片是串聯(lián)的。軟連接片引入微機保護之后，此時的保護程序標準化變得易于實現(xiàn)，程序編制應按最大考慮，對各功能模塊加設軟件連接片，用戶可根據(jù)使用環(huán)境調整軟連接片。

    （4）信號與復位。

    （5）自動校時功能：變電站綜合自動化主站在接到上級等時鐘信號后，對站內所有計算機進行時鐘分校時或秒校時，保證全站所有智能設備時鐘一致，最好精確到毫秒。

    （6）獨立性。

    （7）維護方便。

    3.4 變電站綜合自動化保護系統(tǒng)的結構設計

    微機保護與傳統(tǒng)繼電保護的最大區(qū)別，就在于不僅有實現(xiàn)繼電保護功能的硬件電路，而且還有實現(xiàn)保護和管理功能的軟件。

    （1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：微機保護中的微機CPU則是處理數(shù)字信號的，即進入CPU的信號必須是數(shù)字信號。這就要求有一個將模擬信號變成數(shù)字信號的系統(tǒng)，這就是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務。

    （2）微型計算機系統(tǒng)：微機系統(tǒng)是微機保護裝置的核心。

    （3）輸入輸出接口電路：是微機保護與外部設備的聯(lián)系電路，因為輸入、輸出信號多是開關量信號(即觸點的通、斷)，所以又稱為開關量輸入/輸出電路。將各種開關量(如保護裝置的連接片、屏上切換開關等)通過光電耦合電路輸入到CPU，而CPU的處理結果則通過開關量輸出電路，驅動中間繼電器完成保護的出口跳閘、信號報警。

    （4）通信接口電路：每個保護裝置都帶有標準的通信接口電路，如RS-232， RS-422/485， CAN或LONWORK等現(xiàn)場通信網(wǎng)絡接口電路。

    （5）人機接口電路：主要包括顯示、鍵盤、各種面板開關、打印與報警等，其主要功能用于調試、整定定值與改變，或人對裝置的干預等。

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

4  結束語

    我國供配電系統(tǒng)計算機保護的起步較晚，但是發(fā)展很快，從1984年4月，我國第一套微機型距離保護開始投運，到現(xiàn)在約20年間，己經(jīng)形成了一代新型的保護裝置，產生了十余個較為著名的品牌，其核心的CPU采用國際一流產品。保護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)繼電型保護裝置的所有功能之外，還具有獨特的新開發(fā)的功能，這些功能是機電型、整流型、晶體管型、集成型保護所不具備的。

    如何改造傳統(tǒng)的供配電控制保護系統(tǒng)，使之成為具有微機保護功能的、網(wǎng)絡型的、無人值班的綜合自動化系統(tǒng)，并實現(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，使之升級換代，達到國內一流水平，將是老企業(yè)改造面臨嚴峻的難題。

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