變電站裝置綜合自動(dòng)化研究

摘 要:本文針對(duì)變電站綜合自動(dòng)化裝置展開了硬件典型結(jié)構(gòu)分析、探討了模擬量、開關(guān)量輸出、輸入回路以及相應(yīng)系統(tǒng)的自動(dòng)化算法、通信，對(duì)優(yōu)化變電站綜合自動(dòng)化通信，為工程調(diào)試人員提供科學(xué)參考依據(jù)有重要的實(shí)踐意義。

1變電站綜合自動(dòng)化裝置硬件典型結(jié)構(gòu)

一般來(lái)講，綜合自動(dòng)體系包含監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)微機(jī)系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)等各類裝置，同時(shí)他們均包含若干模塊，且擁有的硬件結(jié)構(gòu)可謂大同小異，較為相似，不同之處則在于硬件與軟件模塊化的數(shù)量級(jí)組合有所差別。就變電站而言其綜合自動(dòng)化裝置系統(tǒng)中涵蓋了各類豐富的子系統(tǒng)，其硬件典型結(jié)構(gòu)則包含模擬量及開關(guān)量的輸出輸入回路、微機(jī)系統(tǒng)、電源與通信回路等。其綜合自動(dòng)化裝置統(tǒng)一應(yīng)用硬件平臺(tái)，即硬件應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際機(jī)箱與整體面板，令強(qiáng)電與弱電實(shí)現(xiàn)了徹底分離，同時(shí)核心CPU板應(yīng)用表面裝貼操作技術(shù)、印刷板進(jìn)而有效提升了整體系統(tǒng)裝置的安全可靠性。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)互檢與自檢目標(biāo)，并有效降低了各系統(tǒng)部分之間的關(guān)聯(lián)性。選擇通信接口方式層面秉承了多變靈活的原則可完善與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)全面配合，并可實(shí)現(xiàn)基于遠(yuǎn)方的切換與定值修改、上傳錄波數(shù)據(jù)并記錄事件，并對(duì)調(diào)合閘實(shí)施遙信、遙測(cè)及遙控。再者硬件系統(tǒng)可還可借助變電站包含的監(jiān)控系統(tǒng)全遙控操作保護(hù)裝置各類重要功能，進(jìn)而有效提升了工作效率與速度。變電站綜合自動(dòng)化裝置統(tǒng)一采用軟件平臺(tái)，進(jìn)而有效降低了研發(fā)產(chǎn)品周期，提升了其投放市場(chǎng)的使用生命周期，并實(shí)現(xiàn)了作坊生產(chǎn)產(chǎn)品階段向大規(guī)模全方位生產(chǎn)階段的良好過度。采用數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一處理的裝置在進(jìn)行功能模塊設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)將功能不同的各類應(yīng)用信息所涵蓋的共性特征進(jìn)行科學(xué)提煉，進(jìn)而構(gòu)建而成了統(tǒng)一的服務(wù)應(yīng)用功能機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)模塊，該模塊發(fā)揮各類功能一切需要的信息組成了統(tǒng)一功能程序開發(fā)平臺(tái)，進(jìn)而有效降低了開發(fā)該模塊功能程序的難度，合理提升了其模塊程序發(fā)揮功能的優(yōu)勢(shì)可靠性。

2模擬量輸出輸入回路

2.1 模擬量輸入電路

綜合變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行的電壓、一次設(shè)備電流、無(wú)功、有功功率與溫度采集均為模擬量，基于計(jì)算機(jī)僅能對(duì)數(shù)字量進(jìn)行識(shí)別，因而我們需轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)為數(shù)字信號(hào)方可將其錄入至微機(jī)中實(shí)現(xiàn)處理目標(biāo)。一般來(lái)講模擬量典型輸入電路組成結(jié)構(gòu)包含形成電壓電路、采樣電路、低通濾波電路、變換芯片A/D等。形成電路后期不僅可發(fā)揮變換電量作用，同時(shí)還可令一次設(shè)備電壓互感器、電流互感器二次回路以及A/D計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完全隔離，進(jìn)而有效提升了整體系統(tǒng)的安全抗干擾影響能力。系統(tǒng)工程調(diào)試人員為有效提升解決問題實(shí)踐能力，可基于采樣定理、低通濾波器保持器、A/D變換、多路模擬量轉(zhuǎn)換開關(guān)特征、內(nèi)涵原理的詳細(xì)學(xué)習(xí)、深入理解熟悉模擬量的輸入電路如何進(jìn)行規(guī)范的電壓輸入、隔離并完成CPU接口、模數(shù)變換。

2.2 模擬量輸出電路

系統(tǒng)工程調(diào)試人員在實(shí)踐中還應(yīng)合理明晰模擬量具體的輸出電路數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A工作原理以及電路組成相應(yīng)特征。模擬量的輸出電路主體作用在于將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)字量輸出合理轉(zhuǎn)換為模擬量輸出，這一轉(zhuǎn)換任務(wù)過程由D/A轉(zhuǎn)換器主體實(shí)現(xiàn)?；谄滢D(zhuǎn)換器工作進(jìn)程需要耗費(fèi)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，在實(shí)踐轉(zhuǎn)換階段待轉(zhuǎn)換具體數(shù)字量的輸入應(yīng)確保其始終保持不變，同時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)位于數(shù)據(jù)總線的輸出保持穩(wěn)定持續(xù)的時(shí)間相對(duì)較短，因而位于D/A轉(zhuǎn)換間與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中我們必須采用鎖存器確保數(shù)字量處于穩(wěn)定狀態(tài)。借助D/A轉(zhuǎn)換器獲取的模擬信號(hào)我們還要令其通過低通濾波器，進(jìn)而令其波形輸出較為平滑。再者為有效令受控設(shè)備良好驅(qū)動(dòng)，我們可應(yīng)用功率放大器，令其成為輸出模擬量相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電線，其中D/A轉(zhuǎn)換器則發(fā)揮轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)字量為模擬量相應(yīng)作用。

3開關(guān)量輸出輸入電路

變電站裝置綜合自動(dòng)化采集數(shù)據(jù)中不僅包含模擬信號(hào)，同時(shí)還大量含有基于二進(jìn)制變化數(shù)字的特征信號(hào)，例如斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)、普通開關(guān)、按鈕、刀閘、人機(jī)聯(lián)系功能鍵與斷路器觸點(diǎn)狀態(tài)等，這些統(tǒng)稱為開關(guān)量。

3.1 開關(guān)量輸入電路

開關(guān)量輸入主體功能在于令變電站工作中所需要的各類狀態(tài)信號(hào)合理引入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，例如繼電保護(hù)或斷路器狀態(tài)信號(hào)等。其輸入電路包含調(diào)節(jié)信號(hào)電路、消抖濾波電路、驅(qū)動(dòng)電路、隔離、地址譯碼與邏輯控制電路等。系統(tǒng)工程調(diào)試人員應(yīng)充分明確電路及電隔離相應(yīng)技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，弄清楚端口的地址譯碼及驅(qū)動(dòng)控制等關(guān)鍵問題，尤其應(yīng)對(duì)各類開關(guān)量的簡(jiǎn)單輸入電路進(jìn)行全面了解。開關(guān)量輸入信號(hào)至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中均呈成組并行模式，一般來(lái)講每組為8位、16位或32位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)字節(jié)。

3.2 開關(guān)量輸出電路

開關(guān)量輸出主體顯示、調(diào)節(jié)或控制由CPU輸送而出的數(shù)據(jù)或數(shù)字信號(hào)，例如報(bào)警信號(hào)、斷路器跳閘及屏幕顯示燈。其輸出電路基本等同于輸入電路，主體包括中央、本地信號(hào)及維護(hù)跳閘口等，通常均基于并行接口輸出進(jìn)行有觸點(diǎn)繼電器的科學(xué)控制，同時(shí)為有效提升系統(tǒng)綜合抗干擾能力，我們應(yīng)對(duì)其實(shí)施光電一級(jí)隔離。

4變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)算法及通信

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)中，通過計(jì)算機(jī)計(jì)算、分析采樣值進(jìn)而獲取我們所需的電壓、電流有效值一級(jí)相位、無(wú)功、有功功率量、序分量，或諧波相位大小及元件線路視在阻抗等，進(jìn)而依據(jù)上述參數(shù)結(jié)果計(jì)算與定值借助判斷比較明確裝置行為動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)各類功能預(yù)期方式，這一過程我們可稱之為綜合自動(dòng)化變電站系統(tǒng)算法。該過程主體任務(wù)在于如何基于輸入信號(hào)含有噪聲分量準(zhǔn)確快速的計(jì)算獲得各類需要的電氣量參數(shù)，運(yùn)算算法速度將會(huì)對(duì)整體自動(dòng)化裝置的動(dòng)作及檢測(cè)速度產(chǎn)生影響。

一般來(lái)講，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)均屬于分布分層類別，現(xiàn)場(chǎng)間隔層與一次設(shè)備間實(shí)現(xiàn)的傳輸信息、間隔層交換信息，就好比位于同一內(nèi)部間隔層相應(yīng)模塊間，即監(jiān)視控制、繼電保護(hù)與測(cè)量之間完成交換數(shù)據(jù)過程。變電站層與間隔層交換的信息，也就是上位機(jī)與各子系統(tǒng)之間進(jìn)行的交換信息與通信數(shù)據(jù)問題。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在通信于上級(jí)調(diào)度過程中必須具有全部RTU功能，并能夠?qū)㈤_關(guān)信息狀態(tài)機(jī)采集模擬量、記錄時(shí)間順序等通過遠(yuǎn)傳輸送至調(diào)度端。同時(shí)系統(tǒng)還應(yīng)準(zhǔn)確接收各個(gè)調(diào)度端傳達(dá)的各類控制、操作、定值修改命令，進(jìn)而圓滿的完成RTU四遙功能，同時(shí)通信規(guī)約應(yīng)滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述不難看出，變電站裝置綜合自動(dòng)化系統(tǒng)屬于一類多學(xué)科、多專業(yè)的復(fù)雜綜合技術(shù)，可對(duì)變電站監(jiān)視、運(yùn)行、保護(hù)及控制等功能創(chuàng)設(shè)完善的技術(shù)保障。因此伴隨電網(wǎng)規(guī)模的持續(xù)創(chuàng)新擴(kuò)充與計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛騰飛，我們只有在充分明晰變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的典型硬件裝置結(jié)構(gòu)、開關(guān)量、模擬量輸出輸入回路及系統(tǒng)自動(dòng)化算法、通信原理、特征、規(guī)范操作問題，才能令自動(dòng)化設(shè)備性能得以充分發(fā)揮，并真正創(chuàng)建可靠、優(yōu)質(zhì)、安全、自動(dòng)化的變電站服務(wù)運(yùn)行模式。

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