110kV变电站自动化系统方案设计

毕业设计(论文)课 题 名 称 110kV变电站自动化系统方案设计 学 生 姓 名 曾欢悦 学 号 系、年级专业 电气工程系07级电气工程及其自动化 指 导 教 师 王晓芳 职 称 副教授 2011年 5月20日邵阳学院毕业设计（论文）内容提要变电站综合自动化是在变电站常规二次系统的基础上发展起来的，它是将变电站的二次设备利用现代计算机技术、通信技术、网络技术经过功能的重新组合和优化设计，从而实现变电站的综合自动化系统。它是一个复杂的系统工程,涉及通信、测量、保护、控制等诸多方面。本文结合一个新建110kV变电站工程，首先对国内外变电站综合自动化系统的基本概念，现状及发展的几个阶段进行了初步总结；然后详述了分散分布式结构的变电站综合自动化系统的设计，如应用了IEC60870-5-103规约和IEC60870-5-104规约对在变电站综合自动化数据通信进行设计；还对变电站的监视系统进行了设计，以满足变电站自动化系统的远程监控等功能；对变电站抗电磁干扰的措施做了设计，可以保证变电站的正常工作；再对遥视系统方案进行了设计，它是实现无人值班的必备条件；针对IEC60870系列规约在变电站自动化系统中不可互操作的缺点，最后介绍了IEC61850系列规约制定的背景、特点、内容，并对IEC61850标准在变电站综合自动化系统过渡阶段的应用进行了初步的探讨。关键词：110kV变电站；自动化；数据通信；103规约；IEC61850规约Summary The transformer substation integrated substation automation is on the basis of the conventional second system,it is the second equipment utilization substation modern computer technology, communication technology, network technology after function and the optimization design of the new combination, thus realize substation integrated automation system.It is a complicated system engineering, involve communication, measurement, protection, control, and other aspects. This article with a new project 110 kv substations,first of all,sum up preliminarythe substation integrated automation system at home and abroad, the current situation and the basic concept of the several development stages;Then cover the decentralized distributed structure of substation integrated automation system design, such as applied IEC60870-5-103 statute and IEC60870-5-104 statute in substation integrated automation data communication design;Also devise the substation surveillance system, in order to satisfy the design of substation automation system of remote monitoring, and other functions;The substation of anti-electromagnetism interference measures, can assure substation design to work properly;Again to remote viewing system scheme design, it is to realize nobody on-duty prerequisite;Beacause IEC60870 series stipulation for substation automation system in not interoperable shortcomings, at last, the paper introduces the statute of IEC61850 series background, features, formulated IEC61850 standards and content of substation integrated automation system in the application of transitional stage are primarily discussed.Keywords:110kV substation; automation; Data communication; 103 stipulation; IEC61850 stipulationII目录内容提要ISummaryII1 绪论11.1 变电站自动化的基本概念11.2 变电站自动化的现状11.3变电站自动化的发展趋势22 110kV变电站自动化系统构成及设计总体要求和原则52.1变电站自动化系统构成及功能52.2 变电站自动化系统设计总体要求62.3 变电站自动化系统设计的原则73 110kV变电站自动化系统设计具体方案83.1 变电站规模概况83.2 变电站保护配置83.3 变电站自动化系统结构设计93.4 变电站自动化系统功能114 110kV变电站自动化系统的数据通信144.1 概述144.2 110kV变电站数据通信系统的通信内容及特点144.3 间隔层与变电站层之间的串行通信系统164.4 变电站层与调度之间基于以太网的通信系统194.5保护与通信系统的设计205 110kV变电站的监控系统及抗电磁干扰235.1 监控系统235.2 抗电磁干扰的措施256 110kV变电站遥视系统设计296.1 遥视系统简介296.2 基本设计思路306.3 遥视系统组成306.4 遥视系统通信方案的选择317 IEC61850标准在变电站综合自动化系统中的应用探讨337.1 IEC61850的产生背景及组成337.2 IEC61850的目标和技术特点357.3 从现有系统过渡到IEC61850标准的探讨368 结论40参考文献42致 谢44邵阳学院毕业设计（论文）1绪论变电站是电力系统的一个重要环节，其安全优质经济运行要求变电站实行综合的调度控制和管理的自动化。变电站综合自动化系统是由多个子系统组成的有机整体，缺一不可，它将变电站的继电保护、控制、测量、信号和远动等综合为一体，是一项涉及范围广、实现难度大的系统工程。变电站实现综合自动化，由计算机完成运行监视、控制、保护、正常操作和顺序事件记录等功能,由通讯网络实现信息交换,近年来已成为提高变电站自动化水平的发展方向。变电站能否正确运行关系到整个生产的运行和安全问题。因此变电站的监控和保护具有十分重要的意义。1.1 变电站自动化的基本概念变电站综合自动化系统是一项多专业性综合技术，是电网运行管理中的一次变革。它是将变电站的二次设备（包括控制、测量、保护、自动装置及远动装置等）经过功能组合和优化设计，利用计算机技术、现代通信技术，对变电站执行自动监视、测量、控制和协调及微机保护的一种综合性的自动化系统。变电站综合自动化可以采集比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和判断能力，监视和控制变电站内各种设备的运行及操作。变电站综合自动化将现代微机保护技术、基于网络的遥测、遥控、遥信技术、视频技术、数据库技术、光电子技术等紧密结合，利用网络化的通用硬件平台和层次化的结构软件平台，把变电站综合自动化系统打造成一个基于分层分布式网络的实用化、简易化、智能化系统，从而实现广范围深层次的信息集成，以及对各层次数据资源的充分挖掘利用。它的出现为变电站的小型化、智能化、扩大监控范围及变电站安全可靠、优质、经济运行提供了数据采集及监控支持，在其基础上可以实现高水平的无人值班变电站管理。可以说，一个完整、先进、可靠的变电站综合自动化系统，是实现一个高水平的电网调度自动化的基础。1.2 变电站自动化的现状国外变电站综合自动化系统的研究工作始于70年代，最早是用微机型远动装置代替布线逻辑型的远动装置；同时供配电系统监控系统的功能在扩大，供电网的监控功能正以综合自动化为目标迅速发展。如1975年日本用于供配电系统的SDCS-1数字控制系统。80年代以后，研究变电站综合自动化系统的国家和公司越来越多，如德国西门子公司研制生产的LSA678系统；美国ABB公司研制生产的SCS100、SCS200供配电系统综合自动化系统。国内供配电系统微机保护及综合自动化的研究始于80年代中期，但真正意义上的综合自动化系统的研究还刚起步，在实际工程应用中还存在很多问题，主要表现在：缺乏统一化、全局化的系统设计，以一种“拼凑”功能的方式构成系统，使整个系统性能指标不高，部分功能及系统指标无法实现；功能重复建设，增加了投资，使现场造成复杂性，影响系统的可靠性；工程设计缺乏规范性的要求，从而导致各系统的联调时间长，对将来的维护及运行都带来了极大的不便，进而影响了变电站自动化系统的投入率。对于系统硬件的组织结构，变电站综合自动化的发展分为三个阶段：第一阶段：面向功能设计的集中式RTU加常规保护模式，第二阶段：面向功能设计的分布式测控装置加微机保护模式，第三阶段：面向间隔、面向对象(Object-Oriented)的分层分布式结构模式。现在普遍趋于采用分层分布式结构，该结构一般采用工业现场总线RS-485及CAN工业局域网，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。并且分层分布式系统有很好的兼容性、可靠性和可观测性，且互换性强，容易优化。国内供配电系统综合自动化的现状是：从全局来看，发展水平不尽相同，在国内各地区，供配电系统自动化水平也参差不齐。总的看来，沿海经济开放地区发展速度较快。内陆地区虽比不上沿海经济区的发展速度，但在自动化方而也取得了很大进展。为了进一步提高电力自动化水平，各省局目前也在逐步扩大无人值守二次变和220kV供配电系统综合自动化试点范围，这些都将推动各省供配电系统自动化的迅猛发展。从