变电站自动化系统的系统举例

XNR－800系统设计了系列化的测控装置：微机保护装置和综合一体化的保护测控装置。不同规模、不同一次接线、不同要求的变电站实现综合自动化，可以方便的应用这些面向对象设计的装置。

为了更好地满足用户的需求，XNR－800型系统已形成系列化产品如下：

（一）、差动保护部分

1、XNR－891 二圈变压器差动保护测控装置（不带操作回路）

2、XNR－892 二圈变压器差动保护测控装置（带操作回路）

3、XNR－893 三圈变压器差动保护测控装置

4、XNR－894 线路差动保护测控装置

5、XNR－896 电动机差动保护测控装置

6、XNR－897 线路光纤纵差保护测控装置

7、XNR－898 发电机差动保护测控装置

8、XNR－899 发变组差动保护测控装置

（二）、后备保护部分

1、XNR－882 二圈变压器（高/低）后备保护测控装置

2、XNR－883 三圈变压器（高/中/低）后备保护测控装置

3、XNR－888 发电机后备保护测控装置

4、XNR－889 发电机接地保护测控装置

5、XNR－885 主变后备保护操作装置

6、XNR－886 主变非电量保护测控装置

7、XNR－881 线路距离后备保护测控装置

（三）、负荷保护部分

1、XNR－871 线路保护测控装置

2、XNR－872 变压器保护测控装置

3、XNR－873 电动机保护测控装置

6、XNR－876 电容器保护测控装置

7、XNR－877 电抗器保护测控装置

8、XNR－878 线路距离保护测控装置

9、XNR－879 母联保护测控装置

（四）、辅助保护部分

1、XNR－862 备自投保护测控装置

2、XNR－863 母线PT保护测控装置

3、XNR－861 通讯管理总控装置

4、XNR－864 电容器自动投切保护测控装置

5、XNR－867 低压减载保护测控装置

6、 NPS－637 低周减载保护测控装置

7、 NPS－638 电压无功自动投切保护测控装置

（五）、低压保护部分

1、XNR－881 线路保护测控装置

2、XNR－882 发电机保护测控装置

3、XNR－883 电动机保护测控装置

XNR－800型分层分布式结构示意图如下：

常规水电站通讯示意图

110KV变电站通讯示意图 汉字显示：该装置采用大屏幕液晶直接显示电流、电压、功率等所需的电气量，并且将保护动作的各种信息显示在屏幕上，并记录其动作时间及大小。指示明确：保护装置上有六个指示灯，可以指示保护装置的工作状态、监视元件的状态及对断路器的跳合位监视。操作方便：保护装置的保护投退、定值整定、数据查询、开入检测、开出试验等都可在保护装置的面板上直接操作，大大提高了操作的方便性。保密性强：保护装置的保护投退、定值整定、开出试验等设计到数据改动及继电器的开出都需要输入密码，从而大大提高了操作的安全性。定值整定：所有的保护定值都通过操作菜单直接整定，在微机上及监控微机上进行定值整定都需要输入操作密码及权限，保证了整定值的安全性。开出操作：按照图纸对应的继电器回路，所有的继电器开出都可通过面板直接开出操作，但都需要输入其相应的密码。数据显示：保护装置所采集到的：测量电流、母线电压以及由此计算的线电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率等电气量都集中显示在液晶屏上。采样性能：保护电路和测量电路具有独立的采样回路，既保证了监测精度，又保证了保护的抗饱和性能。出口独立：所有出口继电器都单独使用一个通道，方便保护的投入和退出。遥控分合、保护合闸、保护跳闸、事故信号、预告信号及其特殊信号出口都独立。软件开放：通过软件编辑的菜单，可查寻保护装置所采集的各种电气量，还可检查出负荷的运行状态，以及一些参数设置。事件记录：能够记录最新60条以上事件信息，主要元件任何变位都有信息记录，并且具有断电保持功能，该信息可在事件记录中查询。自保功能：每个断路器对应一个操作回路，紧急时可直接对开关进行操作；另外，装置具有断路器跳合闸线圈保护功能，避免因机械拒动而烧毁断路器线圈。抗扰性能：装置机箱均采用密闭式，内部双层屏蔽，减少了电磁对装置的干扰。防震性能：保护装置所有板件都是通过硬插件紧密相连，并有固定螺丝固定，避免了保护装置在长途运输中出现松动及脱落现象。替代性强：保护装置功能强大，具有“四遥”功能，完全可替代常规继电器的保护，数字式的输入方式，大大减少了维护量。设计灵活：根据现场情况，可设计成集中组屏式，也可分散安装于开关柜上。

运行可靠：完善的自检体系，硬件检测直到继电器跳闸出口，均采用可靠的元器件 本系统由电源及继电器模件、交流采样模件、CPU及开入量模件、总线模件、人机接口模件等组成。CPU采用DSP芯片，断路器操作模件代替了原来开关柜的全部操作。

各装置设有独立箱体，液晶显示屏、按键、运行指示灯、断路器位置指示灯、电源指示灯均装于面板上便于操作、观察。NPS－600系统采用模块化设计，即由相同的硬件构成不同种保护。

1)、硬件组成

NPS－600型微机保护测控装置由下列模件组成：交流采样模件，CPU及开入量模件，电源及继电器模件，总线模件，液晶显示模件，全封闭金属机箱。各模件之间有金属屏蔽板，减少电磁干扰的影响。

各模件功能简述如下：

1、电源及继电器模件：提供装置各种工作电源，直流或交流185－265V输入，输出±5V，+24V。二组电压均不共地，且采用浮地方式，同外壳不相连。

+5V用于CPU及外围芯片

+24V用于驱动继电器

同时此模件安装出口继电器及中央信号继电器，用于断路器控制和中央信号报警。

2、交流采样模件：将交流电压、电流转变为弱电信号，以便模数转换。保护CT与测量CT分开，保证保护要求的抗饱和特性与测量精度。交流模件共可以装13路交流输入回路?据用户所要求的保护功能及测量功能而配备。其原理图如下：

3、CPU及开入量模件：该模件是整个装置的核心部分，完成模拟量、开关量的采集、处理，各种保护判据的运算，判断，然后产生相应的控制出口，发信号及通讯传输等。

其原理及与相关插件的关系示意图如下所示：

同时，此模件可接入开入量，所有接入微机保护的开入量，可将开入量的一端作为公共端短接后接入微机保护的公共端，另外一端作为信号输入接到对应编号的端子上，所提供的开入量均做无源接点接入即可，保护装置内部已经提供了公共端电源。

4、 总线模件：各模件之间用可靠得接插件与总线板相连接，通过总线板相互传递数据。

5、人机接口模件：人机接口模件装有大屏幕液晶显示器、键盘和指示灯，完成人机之间的对话，例如显示电压电流、保护事件，修改定值等。

超高压变电站自动化系统主要模式

超高压变电站自动化系统的结构模式从早期的以集中为主，发展到现在的以相对分散和分层分布分散为主，经历了一个探索、改进和完善提高的过程，在模式设计和实际的工程建设中都有应用。

所谓集中模式，指的是保护、监控、通信等自动化功能模块均在控制室集中布置，各模块从物理上联系较弱甚至毫无联系。早期的系统，包括许多引进的产品，主要采用这种结构模式，目前仍有为数不少的这样的系统在运行。

相对分散模式，指的是自动化系统设备按站内的电压等级或一次设备布置区域划分成几个相对独立的小区，在该小区内建设相应的设备小室，保护、监控等设备安装于设备小室中，主站通信控制器、直流、录波等设备仍集中安装在控制室，各小室之间以及与控制室之间均通过工业总线网络互联。这种模式从90年代后期开始得到大量应用。

分层分布分散模式亦即全监控，指的是参照中低压变电站综合自动化的结构模式，除主变、母线和高压线路的保护测控、中央信号、通信仍采用集中组屏外，出线、电容器的保护、监控等设备完全按设备间隔安装于就地的设备小室或直接安装在一次设备上，各模块之间采用标准局域总线和通信规约互联。当然，也可按集中组屏的方式安装这些模块。这种模式在最近有迅速发展的势头。

随着新技术的发展、新标准的制订、新应用需求的提出，还会出现与之相适应的新的系统结构模式。

一、输入电压过高

针对电源模输入参数异常——输入电压过高。这中异常轻则导致系统无法正常工作，重则会烧毁电路。那么输入电压过高通常是那些原因造成的呢?

输出端悬空或无负载;

l输出端负载过轻，轻于10%的额定负载;

l输入电压偏高或干扰电压。

针对这一类问题，可以通过调整输出端的负载或调整输入电压范围，具体如下所示：

l确保输出端不小于少10%的额定负载，若实际电路工作中会有空载现象，就在输出端并接一个额定功率10%的假负载;

l更换一个合理范围的输入电压，存在干扰电压时要考虑在输入端并上TVS管或稳压管。

二、输出电压过低

针对电源模输出参数异常——输出电压过低。这可能会导致整体系统不能正常工作，如微控制器系统中，负载突然增大，会拉低微控制器供电电压，容易造成复位。并且电源长时间工作在低输入电压情况下，电路的寿命也会出现极大的折损。因此输出电压偏低的问题是不容忽视的，那么输出电压过低通常是那些原因造成的呢?

l输入电压较低或功率不足;

l输出线路过长或过细，造成线损过大;

l输入端的防反接二极管压降过大;

l输入滤波电感过大。

针对这一类问题，可以通过调整供电或者更换相应的外围电路来改善，具体如下所示：

l调高电压或换用更大功率输入电源;

l调整布线，增大导线截面积或缩短导线长度，减小内阻;

l换用导通压降小的二极管;

l减小滤波电感值或降低电感的内阻。

三、输出噪声过大

针对电源模输出参数异常——输出纹波噪声过大。众所周知，噪声是衡量电源模块优劣的一大关键指标，在应用电路中，模块的设计布局等也会影响输出噪声，那么输出纹波噪声过大通常是那些原因造成的呢?

l电源模块与主电路噪声敏感元件距离过近;

l主电路噪声敏感元件的电源输入端处未接去耦电容;

l多路系统中各单路输出的电源模块之间产生差频干扰;

l地线处理不合理。

针对这一类问题，可以通过将模块与噪声器件隔离或在主电路使用去耦电容等方案改善，具体如下：

l将电源模块尽可能远离主电路噪声敏感元件或模块与主电路噪声敏感元件进行隔离;

l主电路噪声敏感元件(如：A/D、D/A或MCU等)的电源输入端处接0.1μF去耦电容;

l使用一个多路输出的电源模块代替多个单路输出模块消除差频干扰;

l采用远端一点接地、减小地线环路面积。

四、电源耐压不良

针对电源模性能参数异常——电源模块的耐压不良。通常，隔离电源模块的耐压值高达几千伏，但可能在应用或测试过程中出现不能达到该指标的情况，那么哪些因素会大大降低其耐压能力呢?

l耐压测试仪存在开机过冲;

l选用模块的隔离电压值不够;

l维修中多次使用回流焊、热风枪。