1.2  传统监控系统存在的问题

    如前所述，这种传统的监控系统不可避免地存在以下主要问题：

    （1）信息变换、检测依靠传统电磁测量仪表、继电器等模拟式设备，测量误差大、设备数量多；不能记录事件发生的准确时间和顺序：仪表、继电器体积大、功耗大，使控制室面积增大，值班人员不易观察、监视。

    （2）依靠人的感官和判断，对信息接收不可避免地会存在误差，感官与大脑对信息的灵敏度、分辨能力和处理能力有一定限度。对于变化快的信息，以及短时间内处理的信息量很多、超过人的能力限度而来不及反应时，将出现丢失信息或出现差错，都将导致错误判断和处理。

    （3）信息传输方面，投资大，由于采用强电流信号直接传输，虽然抗干扰性能好，但是通道中功耗大，导致误差增大，传输距离有限（小于1km），且用作通道的控制电缆截面大、数量多，又造成一次性投资增高。

    （4）二次系统无自检、存储记忆和复读功能，若元器件及仪表继电器本身损坏，不能及时发现、诊断和报警，影响了监控的可靠性，尤其继电保护拒动、误动作，甚至可能酿成重大事故。

    （5）监控系统水平低，二次系统中信息交换和通信能力差、信息资源无法综合利用、不能进行直观的画面显示，监控系统的整体功能不能有限的发挥。

    20世纪60年代出现的晶体管型弱电化集控装置，虽对传统监控、保护系统的某些方面有所改进，如采用弱电流、低电压信息流选线控制方法等，使控制室面积减小，并简化二次回路，但未从根本上突破原来的工作模式。因此，要想根本上解决以上缺陷，最根本的方法还是采用变电站微机监控与保护，进而实现变电站综合自动化。

2 继电保护技术介绍

    2.1 继电保护技术的发展历史

    电力系统的飞速发展对继电保护提出新的要求，而电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展注入了新的活力，我国继电保护技术在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。

    建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。20世纪50年代，我国的阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了自己的继电器制造业。在60年代中期我国己建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电器繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。

    自50年代末，晶体管继电保护技术己在开始研究。60年代中期到80年代中期是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。

    70年代中期，基于集成运算放大器的集成电路保护己开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位。这是集成电路保护时代。
从70年代末开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导作用。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。随着微机保护装置研究，保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国的继电保护技术己进入了微机保护时代。

    2.2 继电保护的未来发展

    继电保护技术发展趋势是向计算机化，网络化，智能化和保护、控制、测量与数据通信一体化发展。

3  变电站综合自动化系统

    3.1  变电站综合自动化概念

    自20世纪70年代末至80年代初，工业发达国家相继开展了将微机监控、微机继电保护和微机远动功能统一进行考虑的研究，从充分发挥微机作用、提高变电站自动化水平、提高变电站自动装置的可靠性、减少变电站二次系统连接线等方面对变电站的二次系统进行全面的研究工作。该项工作进行了约十年时间，随着微机技术、信息传输技术的发展取得了重大突破，于80年代末90年代初进入了实用阶段，于是出现了变电站综合自动化，并且展现了较强的生命力。

    3.2  变电站综合自动化系统组成

    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。它是一种将变电站的二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装置、远动装置）利用微机技术经过功能的重新组合和优化设计，对变电站进行自动监视、测量、控制和协调的综合性的自动化系统。它具有如下特征：功能综合化（其综合的程度可以因不同的技术而异）；结构微机化；操作监视屏幕化；运行管理智能化。

    在微机监控系统的基础上，介入微机保护和自动装置（含远动RTU），承担整个变电站信息处理、与上层调度通信以及全部监控、中央信号和保护自动化的功能。变电站综合自动化的基本构成可分为两类：一是在控制室进行集中测控的集中式方案，即将所有二次设备以遥测、遥信、遥控、遥调及保护功能划分为不同的子系统，如图2所示；二是分层式结构，即将测控单元就地下放，安装于一次设备旁边或上面的分散安装方案，以间隔为划分，每一个间隔的测量、信号、脉冲、控制、保护综合在一个测控单元上，对35kV及以下间隔，可直接安装在开关柜上，高压和主变压器部分集中组屏于控制室内，如图3所示。微机综合自动化系统的主要部分是分层、分布式设置的各种微机和微处理器

    3.3 变电站综合自动化保护系统的功能与特点

    反映数字量的微机型保护的出现，在功能上除了满足继电保护选择性、快速性、可靠性、灵敏性基本要求外，还具有以下功能和特点：

    （1）通信功能：通信接口是微机保护用于变电站综合自动化的必要条件，具备有RS-232，RS-422/485等标准接口。

    （2）远方整定功能：在进行远方整定的操作过程中，保护装置在未收到修改确认命令前应按原定值不间断运行，当收到确认命令号，将新定值写入定值区后按新定值运行。在远方整定过程中保护始终退出，因而提高了供电连续性及可靠性。

    （3）保护功能的远方投切：其功能如同常规保护所设立的连接片。这种软件控制开关称为软连接片。此种软连接片与常规连接片是串联的。软连接片引入微机保护之后，此时的保护程序标准化变得易于实现，程序编制应按最大考虑，对各功能模块加设软件连接片，用户可根据使用环境调整软连接片。

    （4）信号与复位。

    （5）自动校时功能：变电站综合自动化主站在接到上级等时钟信号后，对站内所有计算机进行时钟分校时或秒校时，保证全站所有智能设备时钟一致，最好精确到毫秒。

    （6）独立性。

    （7）维护方便。

    3.4 变电站综合自动化保护系统的结构设计

    微机保护与传统继电保护的最大区别，就在于不仅有实现继电保护功能的硬件电路，而且还有实现保护和管理功能的软件。

    （1）数据采集系统：微机保护中的微机CPU则是处理数字信号的，即进入CPU的信号必须是数字信号。这就要求有一个将模拟信号变成数字信号的系统，这就是数据采集系统的任务。

    （2）微型计算机系统：微机系统是微机保护装置的核心。

    （3）输入输出接口电路：是微机保护与外部设备的联系电路，因为输入、输出信号多是开关量信号(即触点的通、断)，所以又称为开关量输入/输出电路。将各种开关量(如保护装置的连接片、屏上切换开关等)通过光电耦合电路输入到CPU，而CPU的处理结果则通过开关量输出电路，驱动中间继电器完成保护的出口跳闸、信号报警。

    （4）通信接口电路：每个保护装置都带有标准的通信接口电路，如RS-232， RS-422/485， CAN或LONWORK等现场通信网络接口电路。

    （5）人机接口电路：主要包括显示、键盘、各种面板开关、打印与报警等，其主要功能用于调试、整定定值与改变，或人对装置的干预等。

    （6）供电电源：是微机保护装置的重要组成部分，电源工作的可靠性直接影响着保护装置的可靠性。

4  结束语

    我国供配电系统计算机保护的起步较晚，但是发展很快，从1984年4月，我国第一套微机型距离保护开始投运，到现在约20年间，己经形成了一代新型的保护装置，产生了十余个较为著名的品牌，其核心的CPU采用国际一流产品。保护装置不仅具有高性能的硬件，而且具有高性能的软件，在科研单位制造厂家和电力部门的共同努力下，其功能也不断完善，除了完成常规继电型保护装置的所有功能之外，还具有独特的新开发的功能，这些功能是机电型、整流型、晶体管型、集成型保护所不具备的。

    如何改造传统的供配电控制保护系统，使之成为具有微机保护功能的、网络型的、无人值班的综合自动化系统，并实现高可靠性的工作，如何将己投用多年的传统供配电系统，在尽量不停电和少停电的条件下，使之升级换代，达到国内一流水平，将是老企业改造面临严峻的难题。

参考文献：

    [l]孟祥忠，王玉彬，张秀娟.变电站微机监控与保护技术[M].北京：中国电力出版社，2004.

    [2]程明，金明，李建英，刘远龙. 无人值班变电站监控技术[M].北京：中国电力出版社，1999.

    [3]丁毓山，南俊星. 微机保护与综合自动化系统[M].北京：中国水利水电出版社，2002.

    [4]杨新民，杨隽琳. 电力系统微机保护培训教材[M].北京：中国电力出版社，2000.

    [5]李义山. 变配电实用技术[M].北京：机械工业出版社，2001.

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