变电站综合自动化硬件结构电路设计.docx

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变电站综合自动化硬件结构电路设计

课程设计（论文）

机械与电气工程系（院）电气工程及其自动化专业

课程设计（论文）题目变电站综合自动化硬件结构电路设计

学生姓名

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学号

指导教师

完成日期2014年10月30日

成绩：

评语：

评阅教师：

年月日

摘要

变电站是电力系统中的一个重要环节，它的运行情况直接影响到电力系统的可靠、经济运行。

而一个变电站运行情况的优劣，在很大程度上取决于其二次设备的工作性能。

变电站综合自动化是指变电站二次系统通过利用计算机技术、现代控制技术、网络通信技术、和图形显示技术，实现将常规变电站的控制、测量、信号、保护、计量、安全自动装置、远动等功能整合于一体的计算机监控系统，这项技术涉及多个技术领域，是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。

本文首先介绍了变电站综合自动化的概念，回顾了变电站综合自动化在国内外发展的历史，分析了变电站综合自动化的研究现状。

本文以35KV变电站为工程实例。

对该站综自系统的硬件结构电路进行了设计。

并对所用的微控制器类型及型号进行了详细介绍。

对微控制器的最小系统、基本的输入输出回路，包括模拟量输入输出回路及开关量输入输出回路、最基本的通信接口的原理进行了说明并画出了相应的电路图。

文章最后通过分析变电站综合自动化系统在实际应用中存在的共性问题，提出了相应的改进措施，对综合自动化系统的发展提出了建设性的意见。

关键词：

变电站综合自动化监控系统

Abstract

Substationisanimportantelementinpowersystem,itsoperationconditionimpactsthestabilizationofpowersystemdirectly.Theworkingconditionofasubstationlargelydependsonthesecondaryequipmentsofit.

IntegratedSubstationAutomationSystemisthesecondsubstationsystemthroughtheuseofcomputertechnology,moderncontroltechnology,networkcommunicationstechnologyandgraphicsdisplaytechnology,toachieveconventionalsubstationcontrol,measurement,signal,protection,metering,automaticsafetydevices,suchasremoteintegrationinoneofthecomputermonitoringsystem.Thistechnologyinvolvesanumberoftechnicalareas,Itistheautomationtechnology,computertechnologyandcommunicationtechnologyandotherhigh-techsubstationinthefieldofintegratedapplications.

Thispaperfirstdiscussesthegeneraldesignrequestofintegratedsubstationautomationsystem,reviewthehistoryofintegratedsubstationautomationsystemandanalyzetheresearchsituationofit..

Thispaperrealizedtothemicrocomputerprotectionobservationunit’shardwareconstitutionandthefunctionhasconductedthedissectandtheanalysis.

Thispapertakethe35KVtransformersubstationastheprojectexample.Thecircuitofthehardwarestructureofthesynthesisautomatedsystemofthestationhasbeendesigned.Andthetypeandmodelofmicrocontrollersusedaredescribedindetail.Theminimumsystemmicrocontroller,basicinputandoutputcircuits,includinganaloginputandoutputcircuitsandswitchinputandoutputcircuits,thebasicprinciplesofcommunicationinterfacesaredescribedanddrawthecorrespondingcircuit.

Thisarticlethroughanalyzesthetransformersubstationsynthesisautomatedsystemfinallythegeneralcharacterquestionwhichexistsinthepracticalapplication,proposedthecorrespondingcorrectivemeasure,gavetheconstructivecommenttothesynthesisautomatedsystem’sdevelopment.

KeyWords:

substation;integrated-automation;controlsystem

摘要……………………………………………………………………………………………I

ABSTRACT…………………………………………………………………………………II

第一章绪论…………………………………………………………………………………1

1.1变电站综合自动化系统概况…………………………………………………………1

1.2国内外变电站综合自动化的发展及应用状况………………………………………2

1.3变电站综合自动化系统的发展趋势…………………………………………………4

第二章35KV变电站综自系统设计……………………………………………………5

2.1微控制器类型及型号…………………………………………………………………5

2最小系统设计…………………………………………………………………5

2.2基本的输入输出回路设计……………………………………………………………6

…………………………………………………………6

…………………………………………………………7

………………………………………………………8

………………………………………………………9

2.3基本的通信接口设计…………………………………………………………………9

第三章总结…………………………………………………………………………………11

3.1总结……………………………………………………………………………………11

【参考文献】………………………………………………………………………………12

致谢……………………………………………………………………………………………13

第一章绪论

1.1变电站综合自动化系统概况

随着国民经济的持续发展，电力用户对供电质量的要求愈来愈高，加强电网建设和改造成为电力系统新的工作重点，而依靠科技的进步，采用先进的技术和现代化的管理手段是电网建设和改造的出发点，实现电网自动化则是重要手段。

变电站是电力系统中的一个重要环节，它的运行情况直接影响到电力系统的可靠、经济运行。

要提高变电站运行的可靠性及经济性，一个最基本的方法就是要提高变电站运行管理的自动化水平，实现变电站综合自动化。

变电站综合自动化是指变电站二次系统通过利用计算机技术、现代控制技术、网络通信技术和图形显示技术，实现将常规变电站的控制、测量、信号、保护、计量、安全自动装置、远动等功能整合于一体的计算机监控系统，这项技术涉及多个技术领域，是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。

依据大电网会议WG34.03工作组的分析，变电站自动化系统较为严格的定义为:

（1）远动功能（四遥功能）;

（2）自动控制功能（如有载调压变压器分接头和并联补偿电容器的综合控制（VQC）。

电力系统低频减载、静止无功补偿器控制、配网系统故障分段隔离/非故障段恢复供电与网络重组等）;

（3）测量表计功能（如三相智能式电子电费计量表等）;

（4）继电保护功能;

（5）与继电保护有关的功能（如故障录波、故障测距、小电流接

地选线等）;

（6）接口功能（如与微机五防、继电保护、电能计量、全球定位

系统（GPS）等IED的接口）;

（7）系统功能（与主站通信，当地SCADA等）。

所有能实现这些功能的设备，目前统称为智能式电子仪表（IED）。

变电站自动化的目的，就是实现这些IED的信息共享，由此可减少变电站使用的电缆数量和造价，提高变电站的运行和安全可靠性，并减少维护工作量和提高维护水平。

随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展及其在电力系统中的广泛应用，变电站综合自动化系统的技术水平也在不断提高。

变电站自动化技术和变电站自动化系统的内涵还在不断的丰富之中。

1.2国内外变电站综合自动化的发展及应用状况

国际上对于变电站综合自动化的研究，己经进行了多年，并取得了令人瞩目的进展。

早在七十年代末，日本就研制出了世界上第一套综合数字式保护和控制系统SDCS-I。

此后，美国、英国、法国、德国等一些发达国家也相继在此领域内取得不同程度的进展。

在八十年代初，美国一家电力公司研制了IMPac模块化保护和控制系统。

美国西屋公司和EPRI联合研制出了SPCS变电站保护和控制综合自

动化系统。

到1984年，瑞士的BBC公司首次推出了他们的变电站综合自动化系统。

1985年，德国的西门子公司又推出了他们研制的第一套变电站综合自动化系统LSA678。

变电站综合自动化目前在国外已得到了较普遍的应用。

例如美国、德国、法国、意大利等国家，在他们所属的某些电力公司里，大多数的变电站都实现了综合自动化及无人值班方式。

我国的变电站自动化技术起步于50年代。

1954年，我国从前苏联引进了RUT技术，东北安装了16套遥测/遥信装置。

此后，国内开始了系列远动产品的研制工作。

到七十年代初，便先后研制出了电气集中控制装置和集保护、控制及信号为一体的“四合一”装置。

在八十年代中期，国内许多高等院校及科研单位也在这方面做了大量的工作，推出一些不同类型、功能各异的自动化系统，为国内的变电站自动化技术的发展起到了卓有成效的推动作用。

我国经历了以下几个发展阶段:

（1）传统的变电站运行方式

20世纪80年代早期，传统的变电站自动化系统是由许多安装在控制室内的单项自动化装置组成，主要包括各种继电保护装置、自动重合闸、故障录波装置、变送器和