一种变电站自动化系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力电网系统变电站控制的技术领域，具体的来说，是一种变电站自动化系统。
【背景技术】
[0002]变电站是输配电系统的重要环节，传统的变电站二次回路部分是由继电保护、当地监控、远动装置、故障录波和测距、直流系统与绝缘监视及通信等各类装置组成的.它们各自采用独立的装置来完成自身的功能且均自成系统，由此不可避免地产生各类装置之间功能相互覆盖，部件重复配置，耗用大量的连接线和电缆。同时维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平；不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。无法满足降低变电站造价和提高其安全与经济运行的要求。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的不足，本发明提出一种变电站自动化系统，变电站自动化系统将变电站的二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与控制中心通信等综合性自动化功能。
[0004]将变电站自动化系统按功能和逻辑通信抽象为3层体系结构:变电站层、间隔层、过程层。
[0005]过程层是一次设备与二次设备的结合面，过程层的主要功能分为三类:
(1)实时运行电气量检测。主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测，其他电气量如有功、无功、电能量可通过间隔层的设备运算得到。通过数字量的采集来采集模拟信号，动态性能好，抗干扰性能强；
(2)运行设备状态检测。变电站需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、隔离开关、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统等。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等数据；
(3)操作控制命令执行。操作控制命令的执行包括变压器分接头调节控制、电容、电抗器投切控制、断路器、隔离开关分合控制以及直流电源冲放电控制等；
间隔层的主要功能是:汇总本间隔过程层实时数据信息；实施对一次设备的保护控制功能；实施本间隔操作闭锁功能；实施操作同期及其他控制功能；对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别控制；执行数据的承上启下通信传输功能，同时高速完成与过程层及变电站层的网络通信功能。
[0006]变电站层的主要功能是:通过网络汇总全站的实时数据信息，刷新实时数据库，更新历史数据库；将有关数据信息送往电网调度或控制中心:接收电网调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；具有站内当地监控、人机交互功能；具有对间隔层、过程层设备的在线维护、在线组态、在线修改参数的功能等。
[0007]变电站总线用于变电站层和间隔层间通信，过程总线用于间隔层和过程层间通信，采用过程总线的采样值传输基于以太网方式。采样值传输可分为两种类型:客户端/服务器服务和采样值服务。客户端/服务器服务实现对采样值控制块的操作，属于对采样值进行处理后的数据传输，时间要求相对较低，通过SCSM映射到应用层为MMS的TCP / IP以太网。采样值服务实现对分组广播采样值类模型和单播采样值类模型的操作，属于原始数据传输，对传输时间要求严格，由ASDU直接映射到以太网链路层。
[0008]通用变电站时间类模型包括通用面向对象变电站事件和通用变电站状态事件两个控制类。通用面向对象变电站事件用于支持由数据集组织的大范围内公共数据交换。由于通用面向对象变电站事件中包含状态量改变信息，以及最后一次状态量改变的时间，因此通用面向对象变电站事件需要较快的传输速度，传输过程中通用面向对象变电站事件直接映射到链路层协议数据单元。通用变电站状态事件模型与通用面向对象变电站事件模型相似，只是信息交换的类型不同，通用变电站状态事件用于传送简单的状态信息列表。通用变电站状态事件采用其特有的协议栈，应用层映射到MMS，下层采用无连接网络协议，采取广播或分组广播的传输模式进行数据传输。
[0009]变电站自动化系统网络通信中包括:使用MMS作为网络应用层协议进行的实时数据交换。通过http、xml、网络浏览器进行的非实时数据交换。采用单点到多点的单向传输以太网的实时数据交换。
[0010]变电站综合自动化系统的主要功能包括:
(I)微机保护功能
包括线路保护，馈线保护(带一次或多次重合闸功能)、母线保护、变压器保护、电容器保护，备用电源自投、低周减载等。
[0011](2)数据采集
采集状态量、模拟量和脉冲量等；
①状态量采集
包括断路器状态、隔离开关状态、接地刀闸状态，变压器分接头位置等，这些信号大部分采用光电隔离方式的开关量中断输入。对重要的状态量(如断路器位置)采用双位置接点进行采集，以保证正确无误地反映断路器位置，防止继电器触点的失效与抖动而引起的状态误报；
②模拟量采集
采样各段母线电压、各进出线回路的电流和功率值；电网频率与相位等电量参数以及变压器的温度、压力等非电量参数。电量参数在自动化系统中采用交流采样，直接采集由电流互感器与电压互感器提供的交流参数，对非电量参数的采集采用变送器和A / D变换方式；
③电能米集
包括有功电能和无功电能数据，并能实现分时累加、电能平衡等功能；
(3)事件记录及故障录波
事件记录包括保护动作序列记录，开关跳合记录，当出现电网故障时(如接地短路故障)，能记录故障前后一段时间的波形，以供分析。
[0012](4)远方整定保护定值
对各保护装置，可在当地或远方设置一组或多组保护定值，并可在当地或远方显示、切换整定值。
[0013](5)控制和操作
可对断路器，隔离开关的分、合进行操作，对变压器分接头进行调节控制，对电容器组进行换切。
[0014]控制和操作可在远方的调度中心或变电站内的后台监控系统的显示器及键盘上发命令完成，也可在装置面板上进行操作，以保证系统的更高的使用灵活性。控制和操作还应包括闭锁和防误功能。
[0015](6)电压自动调节、电容器自动投切和备用电源自投
按系统电压与功率因数变化自动调节变压器分接头位置或投切电容器。当主供电源失效后，备用电源自动投入。
[0016](7)与远方调度中心通信
实现远动装置的常规的遥测、遥信、遥控和遥调四遥功能，即将采集的数字量和状态量实时地送往调度中心，并接受上级调度中心的控制和调节操作命令。若有事故发生，如开关变位等事故发生或数字量越限时则插入优先发送，及时向调度中心报警。此外还将故障录波和其他继电保护信息送往调度中心，同时接受调度中心发来的修改继电保护整定值的命令等。传送通道可以是电力载波、微波、光纤或专用通道。
[0017](8)数据处理和统计记录
系统将采集来的状态量、数字量和脉冲量按规定的要求进行处理，送往当地监控系统的后台机和上级调度中心。这些数据包括:输电线的电流、有功功率，无功功率、母线电压等；断路器动作次数等。
[0018](9)人机交互功能
操作人员的人机交互界面是显示器屏幕与键盘或鼠标器，可实现下列主要功能:屏幕上可显示各种画面、数据和表格，包括主接线图、开关状态、潮流信息、报警画面、事故记录、负荷曲线，系统的配置和工作情况、保护整定值、日运行报表等，并可将显示画面和表格拷贝打印记录下来。
[0019]实施远方控制和操作，保护装置的投入和退出、断路器以及隔离开关的操作、变压器分接头位置控制等。
[0020]输入或修改数据，远方操作的密码、操作人员的代码、保护定值的设置和修改、报警值设置和修改、远方/当地操作的设置等。显示系统各设备的诊断自检结果。
[0021 ] (1)系统的自诊断检测功能
系统的各装置如保护装置、数据采集装置、控制装置等都具有自诊断功能，诊断结果周期性地送当地监控系统的后台机和远方调度中心。
[0022]变电站包括十个数据接口:
接口一用于间隔层和变电站层之间交换保护数据，接口六用于间隔层和变电站层之间交换控制数据，间隔层和变电站层的通信包括:a.测量及状态信息。正常和事故情况下的测量值和计算值，断路器、隔离开关、主变压器分接开关位置、各间隔层运行状态、保护动作信息等。b.操作信息。断路器和隔离开关的分、合命令，主变压器分接头位置的调节，自动装置的投入与退出等。C.参数信息。微机保护和自动装置的整定值等。
[0023]接口二用于间隔层和远方保护之间交换保护数据，在当地和远方站继电保护单元之间的模拟信号或二进制信号的数据流。
[0024]接口三用于间隔层内交换数据，间隔层的设备有控制测量单元和/或继电保护单元，间隔层内的通信即是在继电保护和控制、监视、测量之间的数据流，或是两个或多个继电保护功能/设备间的数据流。包括测量数据、断路器状态、器件的运行状态、同步采样信息等。
[0025]接口四用于过程层和间隔层之间电流和电压瞬时数据交换，接口五用于过程层和间隔层之间交换控制数据，在间隔层和高压一次