南瑞NS2000变电站综合自动化系统应用研究

出现了大规模的集成电路与通信技术，在它的研究范围中被广泛地加以推广使用，不断地完善自身的功能与性能，变为未来变电站及其技术改进的核心技术。

在变电站综合自动化体系环境下，一般将自动重合闸、故障测距、继电保护与故障录波等多项功能整合起来的设备称之为保护单元，将检测与控制功能等整合起来的设备称之为控制或是I／0单元，二者统一称之为间隔级单元。不同种类的间隔级单元和变电站的中央(主控)单元整合后，通过间隔级单元所整理到的状态量与测量值，经由软件的方式完成不同保护闭锁的功能，取消或是在很大程度上精简传统设计中为完成闭锁功能相应的二次回路，从而实现变电站综合自动化系统的构建任务。

变电站综合自动化系统所包括的内容主要是变电站在搜集电气量与电气装置(诸如断路器)的情况加以监制与及时地调整。变电站综合自动化技术可以完成有关变电站的正常性运作的监控与操作，确保变电站处于安全、正常的运作状态中。若出现事故时，继电保护与故障录波主要负责搜集、监控瞬态的电气量任务，同时快速地排除故障，做好事故之后的修复工作。

在通信技术、计算机网络技术与电子技术迅捷发展的背景下，变电站综合自动化技术同样保持着前进的态势，有关变电站综合自动化系统的系统结构产生了对应的改变，无论是运作的安全可靠性、系统性能与实现功能等方面都在日益地完善。变电站自动化正由原先的集中化掌控、功能零散化状态进入到分散(层)网络体系的新阶段。其中，分散式的变电站综合自动化日益地代替了传统的集中式的变电站综合自动化系统结构。以往的保护、远动与站级监控体系以及故障录波等设施与系统主要是基于功能的零散化进行分析的。发展走向为从单个功能板块管理进入到数个电气化或是间隔式的单元，完成地理方位的高度化分散式的趋势，确保自动化系统出现故障后削减对电网所产生的影响，加强智能化设备的适应性与独立性等特点。

集中式结构的综合自动化系统指的是集中性地搜集有关变电站的数字量、模拟量与开关量等多种信息，从而展开集中性的计算和处理工作，依次实现智能化控制、微机监控及其保护等多项功能技术。此技术已经广泛地运用于电力智能化体系内。至于传输媒介的运用方面，由于光纤通信本身具备频带宽、抵抗电磁干扰性能优、耗能少与数据传递速率快等优势，广泛地运用在变电站中。从发展趋

势来看，采用光纤局域网是大势所趋。它能够在很大程度上强化计算机网络的抵抗电磁与射频介入的性能，同时也与大容量的数据传递需求相吻合。

厂站综合自动化系统的代表产品，国内的有北京四方的csc系列、南京中德的Nsc系列及国电南瑞的BsJ系列(监控系统)等，这些产品均为分散式结构，并不断适应新技术发展的需要。目前由于国内微机监控技术发展较快，使用较为成熟，因此对于国内设计的变电站，一般均采用国内的微机监控系统，而其间隔层保护测控单元则广泛采用西门子公司的PROTEcT 4系列产品(有的也采用ABB、Schneider产品)。南京中德保护控制系统有限公司开发的Nsc系列的厂站综合自动化系统，正是采用以上的典型配置方式，性能可靠，运行经验丰富，性价比较高，尤其是南京中德公司的产品在石化公司已有较好的使用业绩，因此在大乙烯110KV变电站也采用该公司的变电站综合自动化系统一NSC2000综合自动化系统监控系统(以下简称NSC2000系统)。

1.4.2国外研究现状

国外有关变电站综合自动化的起始于上个世纪的70年代。早在1981年5月，英国举行了第六届全球供电会议，意大利、西德、法国、英国与澳大利亚等国在20世纪70年代末，逐渐废弃了新装变电站的远动装置，只有英国南威尔的电网仍旧在应用外(此区域逐步地规划应用微机远动的装置)，此外，该全球供电会议上还指出，监控系统功能程序出拓展的走向。供电网的监控功能的发展目标主要综合自动化，除却三遥之外，还包括如下的几点：（1）寻觅且处置有关单相接地过程中所出现的事故；（2）当做保护拒动或是断路器拒动的方式加以补充式的保护类型；（3）推行荷载式的管理；（4）以组别式数据进行记录；（5）涵盖荷载曲线、故障、运作数据以及事件秩序等多维记录等；（6）智能化的重台闸与继电保护。

日本研究微处理器运用在电力领域的时间要比欧美等发达国家晚，然而发展后劲十足。日本通过关西电工企业与三菱电气有限公司共同的作用，于1975年逐渐地将数字控制系统（即SDCS—1)运用在配电变站中，并在4年后研制出样机。1979年年末，在那须其竹里变安置电站，同时展开现场的调试工作。1980年则逐渐地进行商业化的生产营销。在20世纪80年代，分析变电站综合自动化系统的国家地区与大企业愈来愈多。具有代表性的企业有：ABB企业、美国GE

企业、法国阿尔斯通企业、德国西门子公司、AEG企业以及西屋企业等，均有相应的变电站综台自动化产品。其中，西门子早在1985年便于德国的汉诺威运作首套变电站自动化系统LSA678，迄今为止，约有近百套相同种类的系统，并广泛地运用在德国本地与欧洲等多个国家中各类用电级别的变电站中运作，并获得了不菲的成绩。1995年，该企业也到中国投资运营，迄今也建成几十余座110kV的城市变电站，并也已经成功得运作变电站综合自动化系统。

综上所述，国外研究变电站综合自动化起始于上个世纪的70年代末，80年代则已经比较成熟地投入运作之中，同时就技术规范与准则的确定领域，也替中国80年代引入并研究变电站综合自动技术提供了珍贵的借鉴价值与经验。

1.5论文内容与构架

本论文的内容主要包括以下的5个方面：

（1）阐述变电站综合自动化的定义及内涵，对变电站综合自动化在国内外的发展及应用情况进行简单介绍。

（2）提出变电站综合自动化系统的功能要求，对各组成部分的功能进行分析研究。对变电站综合自化系统常用组网结构和各自特点进行分析研究。 （3）研究微机保护测控一体化装置采用的微机保护算法和软硬件构成及功能实现。

（4）以110kV城南变电站综合自动化改造及应用为研究对象，采用南瑞NS2000的系列产品，对该站的综合自动化系统进行分析研究。

（5）分析研究变电站综合自动化系统在实际应用中存在的共性问题，并提出改进意见。

本论文的构架如下：

第一章，绪论。本章主要对论文的研究背景、研究意义、研究目的、国内外研究现状等加以介绍，最后简介本论文的内容及其构架。

第二章，变电站综合自动化的基础理论。首先，本章对变电站综合自动化的定义加以界定；其次，本章分析变电站综合自动化的几个主要的特征；再次，本章分析变电站综合自动化的结构；接着，本章阐述变电站综合自动化的若干关键功能；最后，本章探讨变电站综合自动化的保护设置。

第三章，NS2000综合自动化系统在110 kV变电站中的实现与应用。首先，

本章对NS2000综合自动化系统加以概述；其次，本章分析保护测控装置情况；再次，本章分析的是微机监控信息的搜集与处置；然后，本章从多个方面分析系统的硬件设计；接着，本章对系统的软件展开设计；最后，本章分析系统的应用。 第四章，NS2000综合自动化系统在110 kV变电站中的优化。本章依次进行如下的优化设计及其分析：调度机的改进、强化后台机运作的平稳性、完善监控界面、加强报警功能、改进统计与报表体系、优化SOE功能等。

第五章，结论。即对全文内容做一个简单的总结。

1.6论文的创新点

从当前的发展走向来看，变电站综合自动化技术日益朝向标准化、高集成化与数字化等。在集成电路与计算机网络技术发达的背景下，不同类型的大型规模集成电路则会深入运用在继电保护与测控设备上，上述新型技术的运用会确保保护与测控装置所对应的电路板变得更为小型化与集成化。而高集成化则能够让设备、通信数据的储存与处理性能更为成熟完善，减少成本开支，降低故障率，从而推动完成电力系统运作的统一化管理。可见，变电站自动化系统会逐渐地过渡至产品的标准化趋势，即体现在：产品的主要功能设计及其要求、产品的对外接口与通讯协议都在逐步地标准化，变电站中各个厂家的装置能够达到相连的目的，插上就可以使用，递增了用户挑选变电站中不同装置及其更新装置的自由度，而与标准化设置需求并不吻合的商家则会被日益地淘汰，从而确保变电站智能化专业日益趋于良性化的发展趋势。上述也正是本论文的创新点，即设计并研究变电站的综合自动化技术及其运用情况，挖掘出现现实运用时所暴露出的共同症结，从而提出针对性的改进方案，从而针对性地就综合自动化系统的深入发展提出创意性的意见与建议。