1、色環(huán)電阻快速識(shí)別法（1）熟記第一、二環(huán)每種顏色所代表的數(shù)。可這樣記憶：棕1,紅2,橙3,黃4,綠5,藍(lán)6,紫7,灰8,白9,黑0。這樣連起來讀，多復(fù)誦幾遍便可記住。記準(zhǔn)記牢第三環(huán)顏色所代表的阻值范圍，這一點(diǎn)是快識(shí)的關(guān)鍵。具體是：金色：幾點(diǎn)幾Q黑色：幾十幾Q棕色：幾百幾十Q紅色：幾點(diǎn)幾kQ橙色：幾十幾kQ黃色：幾百幾十kQ綠色：幾點(diǎn)幾MQ藍(lán)色：幾十幾MQ從數(shù)量級(jí)來看，在體上可把它們劃分為三個(gè)大的等級(jí)，即：金、黑、棕色是歐姆級(jí)的；紅橙黃色是千歐級(jí)的；綠、藍(lán)色則是兆歐級(jí)的。這樣劃分一下是為了便于記憶。（3）當(dāng)?shù)诙h(huán)是黑色時(shí)，第三環(huán)顏色所代表的則是整數(shù)，即幾，幾十，幾百kQ等，這是讀數(shù)時(shí)的特殊情況，要

2、注意。例如第三環(huán)是紅色，則其阻值即是整幾kQ的。（4）記住第四環(huán)顏色所代表的誤差，即：金色為5%;銀色為10%;無色為20%。下面舉例說明：例1當(dāng)四個(gè)色環(huán)依次是黃、橙、紅、金色時(shí)，因第三環(huán)為紅色、阻值范圍是幾點(diǎn)幾kQ的,按照黃、橙兩色分別代表的數(shù)"4"和"3”代入,則其讀數(shù)為43kQo第環(huán)是金色表示誤差為5%。例2當(dāng)四個(gè)色環(huán)依次是棕、黑、橙、金色時(shí)，因第三環(huán)為橙色，第二環(huán)又是黑色，阻值應(yīng)是整幾十kQ的，按棕色代表的數(shù)"1"代入，讀數(shù)為10kQo第四環(huán)是金色，其誤差為5%在某些不好區(qū)分的情況下，也可以對(duì)比兩個(gè)起始端的色彩，因?yàn)橛?jì)算的起始部分即第1

3、色彩不會(huì)是金、銀、黑3種顏色。如果靠近邊緣的是這3種色彩，則需要倒過來計(jì)算。色環(huán)電阻的色彩標(biāo)識(shí)有兩種方式，一種是采用4色環(huán)的標(biāo)注方式，令一種采用5色環(huán)的標(biāo)注方式。兩者的區(qū)別在于：4色環(huán)的用前兩位表示電阻的有效數(shù)字，而5色環(huán)電阻用前三位表示該電阻的有效數(shù)字，兩者的倒數(shù)第2位表示了電阻的有效數(shù)字的乘數(shù)，最后一位表示了該電阻的誤差。對(duì)于4色環(huán)電阻，其阻值計(jì)算方法位：阻值=（第1色環(huán)數(shù)值*10+第2色環(huán)數(shù)值）*第3位色環(huán)代表之所乘數(shù)對(duì)于5色環(huán)電阻，其阻值計(jì)算方法位：阻值=（第1色環(huán)數(shù)值*100+第2色環(huán)數(shù)值*10+第3位色環(huán)數(shù)值）*第4位色環(huán)代表之所乘數(shù)例1:某4色環(huán)電阻色彩標(biāo)識(shí)如下：該電阻標(biāo)稱阻值=

4、26*107=260,000,000a=260MQ,誤差范圍土5%例2:某5色環(huán)電阻色彩標(biāo)識(shí)如下：該電阻阻值=508*1,000=508,000Q=508KQ,誤差范圍土5%對(duì)于4環(huán)電阻，前2環(huán)直接換成數(shù)字，第3環(huán)表示乘以10的若干次哥，如第一、二、三環(huán)的顏色分別為棕（1）、紫（7）、紅（2）,則表示的電阻為17><10人2,即表示1.7K的電阻值。對(duì)于5環(huán)電阻，則第4環(huán)表示乘以10的若干次哥，用前3環(huán)表示的數(shù)字乘以10的n次哥（n為第4環(huán)表本的數(shù)字）。4色環(huán)電阻：第一色環(huán)是十位數(shù)，第二色環(huán)是個(gè)位數(shù)，第三色環(huán)是應(yīng)乘倍數(shù)，第四色環(huán)是誤差率5色環(huán)電阻：第一色環(huán)是百位數(shù)，第二色環(huán)是十位數(shù)

5、，第三色環(huán)是個(gè)位數(shù)，第四色環(huán)是應(yīng)乘倍數(shù)，第五色環(huán)是誤差率。例如:5色環(huán)電阻的顏色排列為紅紅黑黑棕，則其阻值是220X1=220Q,誤差±1%5色環(huán)電阻通常都是誤差±1%的金屬膜電阻。1緒論1.1數(shù)字變電站的發(fā)展過程隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的進(jìn)展，我國(guó)電力工業(yè)建設(shè)得到迅速的發(fā)展，電力系統(tǒng)輸電容量不斷擴(kuò)大，電力網(wǎng)落結(jié)構(gòu)更為龐大、復(fù)雜，推動(dòng)了作為電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分的變電站的模式的飛速發(fā)展。常規(guī)變電站模式的二次設(shè)備主要由繼電保護(hù)、就地監(jiān)控（測(cè)量、控制、信號(hào)卜遠(yuǎn)動(dòng)等裝置組成。這些設(shè)備分屬不同的專業(yè)，加上管理體制上的一些原因，在變電站上述各專業(yè)的設(shè)備出現(xiàn)了功能重復(fù)、裝置重復(fù)配置、互連復(fù)雜

6、等問題。隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展和在電力系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，這些裝置都采用微機(jī)型的，即微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)等。這些微機(jī)裝置盡管功能不一，但其硬件配置卻大體相同，裝置所采集的量和要控制的對(duì)象許多是共同的。這就迫切需要打破各專業(yè)分界的框框，從全局出發(fā)來考慮全微機(jī)化的變電站二次設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這便提出了變電站綜合自動(dòng)化的問題。變電站綜合自動(dòng)化利用微機(jī)技術(shù)將變電站的二次設(shè)備（包括控制、信號(hào)、測(cè)量、保護(hù)、自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置）經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，構(gòu)成了對(duì)變電站執(zhí)行自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的綜合性自動(dòng)化系統(tǒng)。它是計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電子通訊技術(shù)在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，它具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操

7、作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化等特點(diǎn)。國(guó)外從70年代末80年代初就開始進(jìn)行保護(hù)和控制綜合自動(dòng)化新技術(shù)的開發(fā)和試驗(yàn)研究工作。各大電力設(shè)備制造公司都陸續(xù)推出了系列化產(chǎn)品。90年代以來，世界各國(guó)新建變電站大部分采用了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。我國(guó)在70年代初期便先后研制成電氣集中控制裝置和"四合一"集控臺(tái)。隨著微機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的日益成熟，80年代中期，我國(guó)亦開始研究變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)，它就是利用大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng)，代替常規(guī)的測(cè)量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏，用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)屏，改變常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷。其特征是功能綜

8、合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化等特征。雖然常規(guī)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展至今，雖已部分實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化，但是常規(guī)變電站存在以下缺點(diǎn)：（1）、由于設(shè)備之間缺乏互操作性，不能夠?qū)崿F(xiàn)一體化。各廠家設(shè)備功能和接口的差異，導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)和升級(jí)成本高；（2）、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與互感器、開關(guān)等終端設(shè)備需要通過大量的電纜相連，傳輸環(huán)節(jié)較多，電纜損耗，電磁兼容，電磁干擾、施工工藝等等問題，導(dǎo)致傳輸?shù)哪M信號(hào)失真、誤差大；(3)、一次設(shè)備的在線檢測(cè)信息不能共享；(4)、變電站內(nèi)、變電站與控制中心之間不能提供完全信息共享平臺(tái)，造成物理設(shè)備的重復(fù)使用和浪費(fèi)；(5)、龐大的綜合自動(dòng)化、通信系統(tǒng)體現(xiàn)出

9、附帶設(shè)備眾多等等缺點(diǎn)不斷顯數(shù)字現(xiàn)出來。所以構(gòu)建新的變電站模式，數(shù)字通訊技術(shù)及新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在變電站中的應(yīng)用己很必要，即建設(shè)數(shù)字化變電站。數(shù)字化變電站是指變電站信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部數(shù)字化即將設(shè)備采集、交換、傳輸?shù)哪M交流量、開關(guān)量、控制命令等轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，運(yùn)用IEC61850協(xié)議構(gòu)建的分層、分布式數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使全站設(shè)備信息采集、傳輸、處理、輸出能共享一個(gè)信息平臺(tái)，達(dá)到設(shè)備之間具有互操作性的目的。其基本特征為設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化、運(yùn)行管理自動(dòng)化。數(shù)字變電站自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過10多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了一定的水平，在我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動(dòng)

10、化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用綜合自動(dòng)化新技術(shù)，從而提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)了輸配電的可能性，降低了變電站建設(shè)的總造價(jià)。隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用，勢(shì)必對(duì)已有的變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響，全數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。1.2 數(shù)字變電站應(yīng)具備以下特點(diǎn)1.2.1 光電化的電流電壓互感器采用羅氏線圈原理實(shí)現(xiàn)的光電互感器主要特點(diǎn)有絕緣簡(jiǎn)單，體積小、重量輕、CT動(dòng)態(tài)范圍寬，無飽和現(xiàn)象，無諧振、二次輸出不怕開路，數(shù)字量輸出的特點(diǎn)。一

11、般可分為有源和無源兩種，有源光電互感器即傳感頭部分需要外加"取能"或"送能”電源，利用光纖傳輸數(shù)據(jù)，易于實(shí)現(xiàn)高精度、高可靠性的電子電路，難點(diǎn)是電源的遠(yuǎn)端取電技術(shù)和電源的管理，并且有源的物理距離受一定的限制，長(zhǎng)時(shí)間大功率激光供能對(duì)光電設(shè)備壽命影響，易受電磁干擾等問題。無源光電互感器即不需要外加電源的自勵(lì)源式互感器，難點(diǎn)是如何減小"喚醒電流"的死角，晶體的雙折射現(xiàn)象，光纖的偏振效應(yīng)，維爾德常數(shù)的溫度效應(yīng)等。1.2.2 合并器因有可能常規(guī)互感器與光電互感器同時(shí)存在、或光電互感器三相交流量的同步，主變不同電壓側(cè)間隔獲得數(shù)據(jù)差動(dòng)保護(hù)需求、母線不同間隔差動(dòng)

12、、線路兩側(cè)差動(dòng)保護(hù)，安穩(wěn)裝置的同步要求，需要點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集和分發(fā)，使得合并器的出現(xiàn)就尤為重要。1.2.3 智能化的一次設(shè)備智能設(shè)備首先應(yīng)具備數(shù)字化接口，一次設(shè)備被檢測(cè)的信號(hào)回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路，采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程控制器代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號(hào)和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。通過過程總線接口給間隔層設(shè)備提供電氣信息，接受間隔層設(shè)備的跳合閘等控制命令；各斷路器的智能終端輸入開關(guān)位置、低氣壓、刀閘位置等狀態(tài)量，輸出跳合閘命令，含操作回路；本體智能終端輸入非電量、中性點(diǎn)刀閘位置、檔位等信號(hào)，輸出檔位控制、中性點(diǎn)刀閘控制和風(fēng)扇控制

13、等接點(diǎn)，智能化設(shè)備是機(jī)電一體的進(jìn)一步結(jié)合。1.2.4 網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備具有數(shù)字化接口，能滿足電子式互感器和智能開關(guān)的要求，能滿足IEC-61850的要求，目前的問題是基于IEC-61850的間隔層和站控層的二次設(shè)備和一次設(shè)備之間相互配合的技術(shù)壁壘實(shí)際上比常規(guī)站更高，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場(chǎng)接口，二次電纜也由大量控制電纜改為少量光纜，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備的出現(xiàn)，也使得二次保護(hù)、監(jiān)控控制等設(shè)備與一次設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)就地安裝。1.2.5 自動(dòng)化的運(yùn)行管理和檢修數(shù)字化變

14、電站運(yùn)行管理，運(yùn)行規(guī)程和檢修方案都要獨(dú)立地制定，自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無紙化、自動(dòng)化；變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，能及時(shí)提供故障分析報(bào)告，指出故障原因及處理意見；系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告，即常規(guī)的變電站設(shè)備"定期檢修"改為"狀態(tài)檢修"。光電互感器二次也因可以開路、無諧振等特點(diǎn)，檢修安全要求和方法也有別于常規(guī)站。1.3 本文主要工作本文將對(duì)數(shù)字化變電站的建設(shè)方案問題進(jìn)行深入研究與分析。在已有數(shù)字化變電站的相關(guān)理論基礎(chǔ)上，(1)在充分總結(jié)數(shù)字化變電站相關(guān)理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上，初步形成數(shù)字化變電站的整體模型，提出了數(shù)字化變電站的特征和需

15、要實(shí)現(xiàn)的功能。(2)對(duì)變電站三層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行技術(shù)分析，針對(duì)一個(gè)常規(guī)的35kV變電站，提出了過程總線和變電站總線的組網(wǎng)原則，按照提出的組網(wǎng)原則構(gòu)建數(shù)字化變電站的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。繪制數(shù)字變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖(4)對(duì)構(gòu)建35kV數(shù)字化變電站的主要產(chǎn)品和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行調(diào)研基礎(chǔ)上，提出了數(shù)字化變電站的主要設(shè)備配置原則和選擇方案，形成了先進(jìn)、可靠的數(shù)字化變電站建設(shè)方案。(5)對(duì)國(guó)內(nèi)某些進(jìn)行試點(diǎn)研究的數(shù)字化變電站建設(shè)方案進(jìn)行總結(jié)和歸納，運(yùn)用前面的研究成果，探討在現(xiàn)有技術(shù)條件下建設(shè)數(shù)字化變電站需要采取的一些過渡方案和技術(shù)措施，并進(jìn)一步討論在目前大量常規(guī)一次設(shè)備和現(xiàn)有綜合自動(dòng)化系統(tǒng)存在的情況下，如何實(shí)現(xiàn)與這些

16、設(shè)備的兼容，使本文提出的數(shù)字化變電站建設(shè)方案更具有實(shí)用性和可操作性。1.4數(shù)字變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具備的功能(1)、具有高可靠性、互操作性、可擴(kuò)展性的要求。(2)、高可靠性指系統(tǒng)應(yīng)具有冗余結(jié)構(gòu)，特別是作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)通道的通信系統(tǒng)和人機(jī)截而的監(jiān)控主站應(yīng)具有互相獨(dú)立的冗余配置。(3)、在故障情況下，冗余的通信系統(tǒng)和監(jiān)控主站應(yīng)該可以在系統(tǒng)不停止工作的情況下進(jìn)行熱切換，以保證系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的保護(hù)和自動(dòng)控制任務(wù)。(4)、互操作性即同一廠家或不同廠家的多個(gè)IED要具有交換信息并使用這些信息進(jìn)行協(xié)同操作的能力，設(shè)備的互操作性可以最大限度地保護(hù)用戶原來的軟硬件投資，實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品集成。(5)、可擴(kuò)展性就是要求

17、系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)盡可能采用模塊化設(shè)計(jì)方法，方便未來的系統(tǒng)擴(kuò)展，同時(shí)要求通信接口標(biāo)準(zhǔn)化，系統(tǒng)具有開放性。2數(shù)字變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2.1 數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)根據(jù)IEC61850通信協(xié)議定義，數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)分為三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這三個(gè)層次分別稱為"過程層"、"間隔層"、"站控層"。各層次內(nèi)部及層次之間采用高速網(wǎng)絡(luò)通信，通信媒介為網(wǎng)絡(luò)線或光纖，見圖1。圖1數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)2.1.1 過程層過程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，或者說過程層是指智能化電氣設(shè)備的智能化部分。過程層的主要功能分三類：電力運(yùn)

18、行實(shí)時(shí)的電氣量檢測(cè)；運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)；操作控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)。電力運(yùn)行的實(shí)時(shí)電氣量檢測(cè)，主要包括電流和電壓幅值、相位以及諧波分量的檢測(cè)，與常規(guī)方式相比所不同的是傳統(tǒng)的電磁式互感器被光電/電子式互感器取代，傳統(tǒng)模擬量被直接采集數(shù)字量所取代。運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)在線監(jiān)測(cè)與統(tǒng)計(jì)，變電站需要進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)的設(shè)備主要有變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、母線、電容器、電抗器以及直流電源系統(tǒng)。在線檢測(cè)的內(nèi)容主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機(jī)械特性以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)包括變壓器分接頭調(diào)節(jié)控制，電容、電抗器投切控制，斷路器、隔離開關(guān)合分控制，直流電源充放電控制。2.1.2 間隔層間隔層設(shè)備的主要功能

19、是：匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，實(shí)施對(duì)一次設(shè)備保護(hù)控制功能，和本間隔操作閉鎖、操作同期及其他控制功能；對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別的控制；承上啟下的通信功能，即同時(shí)高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。必要時(shí)，上下網(wǎng)絡(luò)接口具備雙口全雙工作方式，以提高信息通道的冗余度，保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。2.1.3 站控層站控層設(shè)備的主要功能是：通過兩級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，按時(shí)登錄歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；接收調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行；具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；具有站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控，人機(jī)聯(lián)系功

20、能，如顯示、操作、打印、報(bào)警、圖像、聲音等多媒體功能；具有對(duì)間隔層、過程層諸設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)、在線修改參數(shù)的功能。由于光電/電子式互感器本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作方式，導(dǎo)致互感器的角差、比差現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)難以進(jìn)行，甚至極性試驗(yàn)也無法開展，只能等到設(shè)備投運(yùn)帶電后，才能檢驗(yàn)接線的準(zhǔn)確性。另外，光電/電子式互感器的局放試驗(yàn)、伏安特性試驗(yàn)的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)也與常規(guī)設(shè)備有很大的區(qū)別，這都需要設(shè)備廠家和運(yùn)行主管單位專門制定。其中，一次設(shè)備由主變壓器，斷路器，隔離開關(guān)，電流、電壓互感器等組成。變電站中傳統(tǒng)的電磁式電壓、電流互感器存在著磁飽和、鐵磁諧振、動(dòng)態(tài)范圍小、暫態(tài)特性差等缺點(diǎn)，絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大。一次設(shè)備

21、需要依靠大量電纜來實(shí)現(xiàn)與保護(hù)、測(cè)控裝置的信息傳送，妨礙了自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備控制功能的擴(kuò)展，電子式互感器和智能斷路器技術(shù)的發(fā)展為解決高低壓設(shè)備之間信息的數(shù)字化傳輸提供了條件。二次設(shè)備主要由保護(hù)、測(cè)控裝置及一些安全自動(dòng)裝置等組成（對(duì)于由微處理器構(gòu)成的具有數(shù)據(jù)處理和通信功能的二次設(shè)備以下統(tǒng)稱為智能電子設(shè)備，IED）a變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是指集保護(hù)、測(cè)量、控制、遠(yuǎn)傳等功能為一體，通過通信網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)信息共享的一套微機(jī)化的二次設(shè)備及系統(tǒng)。通過變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一次電氣設(shè)備的保護(hù)以及遠(yuǎn)方/就地操作、控制和監(jiān)視等功能。4.1.3數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)選型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的命脈

22、，它的可靠性與信息傳輸?shù)目焖傩詻Q定了系統(tǒng)的可用性。常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中單套保護(hù)裝置的信息采集與保護(hù)算法的運(yùn)行一般是在同一個(gè)CPU控制下進(jìn)行的，使得同步采樣、A/D轉(zhuǎn)換，運(yùn)算、輸出抓制命令整個(gè)流程快速，簡(jiǎn)捷，而全數(shù)字化的系統(tǒng)中信息的采樣、保護(hù)算法與控制命令的形成是由網(wǎng)絡(luò)上多個(gè)CPU協(xié)同完成的，如何控制好采樣的同步和保護(hù)命令的快速輸出是一個(gè)復(fù)雜問題，其最基本的條件是網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性，關(guān)鍵技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)通信速度的提高和合適的通信協(xié)議的制定。如果采用通常的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可能不能勝任數(shù)字化變電站自動(dòng)化的技術(shù)要求。目前以太網(wǎng)(ethernet)異軍突起，已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)自動(dòng)化過程控制領(lǐng)域，固化OS工七層協(xié)議，速率達(dá)到

23、100MHz的嵌入式以太網(wǎng)控制與接口芯片已大量出現(xiàn)，數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)全部采用100MHz以太網(wǎng)技術(shù)是可行的。4.2光電流互感器的應(yīng)用4.2.1傳統(tǒng)的電磁式電流互感器存在的問題在電力系統(tǒng)中，電磁感應(yīng)式電流互感器被用十測(cè)量電流已有一百多年的歷史，它們具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但隨著電力系統(tǒng)向高電壓大電流方向的發(fā)展，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器越來越呈現(xiàn)出由十其工作原理所決定的技術(shù)上難以解決的困難，弊端越來越突出：電壓等級(jí)提高，增大了絕緣結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，體積大，笨重，目成本上升，造價(jià)高。存在磁飽和。在電力系統(tǒng)特別是大容量超高壓電力系統(tǒng)中，一次回路短路電流不僅數(shù)值很大，而含有大量非周期分量

24、，致使鐵芯過度飽和，激磁電流幾十倍甚至幾百倍的增大，造成電流互感器二次電流數(shù)值和波形的嚴(yán)重失真，從而導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動(dòng)作。即使選擇具有暫態(tài)特性的電流互感器也不可能完全排除此類情況的出現(xiàn)。電流測(cè)量的線性范圍小。當(dāng)電流過大或過小時(shí)，比差和相差等測(cè)量誤差會(huì)加大。為了減小誤差，須采用導(dǎo)磁系數(shù)高的優(yōu)質(zhì)鐵磁材料，增大磁路面積，減小磁路長(zhǎng)度，使鐵芯工作在線性狀態(tài)下。但是增大鐵芯截面將使互感器尺寸和重量增大，而采用優(yōu)質(zhì)材料，又會(huì)大大增加互感器的成本。互感器二次側(cè)輸出開路時(shí)，一次電流全部變?yōu)榧ご烹娏鳎F芯中磁通量劇增。而二次側(cè)的感應(yīng)電勢(shì)與磁通變化率成正比，因此會(huì)產(chǎn)生高電壓，有可能達(dá)到數(shù)千伏。這不但危及人身設(shè)備安全

25、，還有可能使二次繞組和二次設(shè)備的絕緣遭到損害，甚至使鐵芯因過熱燒毀。電流互感器二次負(fù)載過大超過電流互感器所容許的二次阻抗時(shí)，激磁電流會(huì)大大增加，使得鐵芯進(jìn)入飽和狀態(tài)，從而影響電流互感器的測(cè)量精度。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行還會(huì)使鐵芯損耗增大、發(fā)熱嚴(yán)重甚至燒壞絕緣。潛在著突然性爆炸及絕緣擊穿引起的單相對(duì)地短路等系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素。當(dāng)內(nèi)部充以礦物油作為絕緣和散熱介質(zhì)時(shí)，存在著突然失效(如絕緣擊穿)而可能導(dǎo)致的燃燒、爆炸的危險(xiǎn)，對(duì)周圍設(shè)備及工作人員構(gòu)成潛在威脅。它是按機(jī)電繼電器的要求而設(shè)計(jì)，故輸入功率大，功率損耗大，體積亦大。傳統(tǒng)的電磁式電流互感器無法保證暫態(tài)測(cè)量的精確度，給繼電保護(hù)的可靠性和靈敏性構(gòu)成威脅，也是目前

26、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中測(cè)量和保護(hù)不容易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)完全共享的主要根源。4.2.2光學(xué)電流互感器(0丁VicalCurrentTransducer,簡(jiǎn)稱。丁A)的優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)的電流互感器相比，光學(xué)電流互感器的主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：(1)沒有因充油而產(chǎn)生的易燃、易爆炸等危險(xiǎn)。光學(xué)電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以不采用油絕緣，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上就可避免這方面的危險(xiǎn)。(2)不含鐵芯，消除了磁飽和、鐵磁諧振等問題。互感器運(yùn)行暫態(tài)響應(yīng)好、穩(wěn)定性好，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性。(3)低壓側(cè)無開路高壓危險(xiǎn)。光學(xué)電流互感器的高壓與低壓之間只存在光纖聯(lián)系，而光纖具有良好的絕緣性能，因此可保證高壓回路與二次回路在電氣上完全隔離，低壓側(cè)沒有

27、因開路而產(chǎn)生高壓的危險(xiǎn)，同時(shí)因沒有磁禍合，消除了電磁干擾對(duì)互感器性能的影響。(4)暫態(tài)響應(yīng)范圍大，測(cè)量精度高。光學(xué)電流互感器有很寬的動(dòng)態(tài)范圍，一個(gè)測(cè)量通道額定電流可測(cè)到幾十安培至幾千安培，過電流范圍可達(dá)幾萬安培。因此既可同日寸滿足計(jì)量和繼電保護(hù)的需要，又可免除電磁感應(yīng)式互感器多個(gè)測(cè)量通道的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。(5)頻率響應(yīng)范圍寬。光學(xué)電流互感器傳感頭部分的頻率響應(yīng)取決十光纖在傳感頭上的渡越時(shí)間，實(shí)際能測(cè)量的頻率范圍主要取決十電子線路部分，其極限頻帶在幾兆赫茲以上，能夠很好地滿足電力系統(tǒng)故障錄波的要求。現(xiàn)代光學(xué)電流互感器已經(jīng)可以測(cè)出高壓電力線路上的諧波，還可進(jìn)行電流暫態(tài)、高頻大電流與直流的測(cè)量，對(duì)研究新原

28、理繼電保護(hù)裝置很有好處。(6)優(yōu)良的絕緣性能，造價(jià)低。在光學(xué)電流互感器中，高壓側(cè)信息通過由絕緣材料做成的光纖傳輸?shù)降蛪簜?cè)，絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，0.15m的光纜耐110KV(7)抗電磁干擾能力強(qiáng)。光學(xué)電流互感器通過光信號(hào)傳遞信息，避免了電磁干擾對(duì)測(cè)量的影響。(8)體積小、重量輕，安裝運(yùn)輸方便。光學(xué)電流互感器的傳感頭本身的重量一般小于1Kg,如美國(guó)西屋公司公布的345KVOTA的高度為2.7m,重量為109kg,而同等電壓等級(jí)的充油電磁感應(yīng)式電流互感器高為6.lm,重達(dá)7718kg。(9)由十信息載體是光，用光纖傳輸信號(hào)，因此具有光學(xué)敏感和光纖傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。例如耐腐蝕、耐老化等。(10)適應(yīng)了電

29、力計(jì)量與保護(hù)數(shù)字化、微機(jī)化和自動(dòng)化發(fā)展的潮流。光學(xué)電流互感器一般以弱功率數(shù)字量輸出，非常適合微機(jī)繼電保護(hù)裝置的需要。這將最佳地適應(yīng)口趨廣泛采用的微機(jī)保護(hù)、電力計(jì)量數(shù)字化及自動(dòng)化發(fā)展的潮流。2.2系統(tǒng)架構(gòu)介紹TKDS3000系統(tǒng)采全光式電子互感器、100M自愈式光纖環(huán)式以太網(wǎng)、GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(時(shí)間同步卜數(shù)字式電度表、智能化的一次設(shè)備、IEC61850通訊規(guī)約，數(shù)據(jù)的采集和控制全部采用光纖傳輸，節(jié)約了二次電纜。這些設(shè)備及功能，完全區(qū)別與常規(guī)的變電站，實(shí)現(xiàn)了變電站的全數(shù)字化和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約化，以及管理的智能化。圖TKDS系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)(1)協(xié)議實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)將通訊協(xié)議表示層之上(包才presentati

30、on,acse,mms)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDUs除部表示成c語言結(jié)構(gòu)，并通過高效的ASN.1編解碼函數(shù)進(jìn)行處理，協(xié)議擴(kuò)充靈活方便。采用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配方式，有效避免內(nèi)存泄露。系統(tǒng)自帶數(shù)據(jù)包采集工具，方便調(diào)試分析。(2)用戶關(guān)心信息的篩選及中文顯示實(shí)現(xiàn)了遙信、遙測(cè)、定值及SOE等信息的篩選及中文顯示，方便用戶查看操作。遙測(cè)支持整型和浮點(diǎn)型兩種類型，符合公式：(ixscaleFactor)+offset=fx10units.multiplier,定值處理支持定值組控制塊(FC為SESG和設(shè)點(diǎn)(FC為SP網(wǎng)種方式，適應(yīng)性強(qiáng)。圖2通訊及控制操作界面(3)可配置圖形信息對(duì)應(yīng)圖元與系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)屬性可以通過配

31、置工具進(jìn)行靈活對(duì)應(yīng)，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試維護(hù)。圖3一次圖形顯示界面（4）自定義數(shù)據(jù)庫(kù)。通過自定義的數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)屬性，字段包括路徑名、數(shù)據(jù)類型、取值、品質(zhì)、時(shí)標(biāo)等，查詢時(shí)配有中文顯示，方便用戶查看及打印。2.3. 間隔層保護(hù)裝置常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中保護(hù)裝置的信息采集與保護(hù)算法的運(yùn)行一般是在同一個(gè)CPU控制下進(jìn)行的（是同步采樣），A/D轉(zhuǎn)換、運(yùn)算、輸出控制命令整個(gè)流程快速、簡(jiǎn)捷。而數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中信息的采集、保護(hù)算法與控制命令的形成是由網(wǎng)絡(luò)上多個(gè)CPU協(xié)同完成的。2.3.1 硬件結(jié)構(gòu)圖4硬件結(jié)構(gòu)框圖保護(hù)裝置硬件是基于DSP的微機(jī)保護(hù)平臺(tái)，裝置采用后插拔結(jié)構(gòu)，印制板布局合理，提高了裝置的電磁

32、兼容性能。采用雙處理器結(jié)構(gòu)，完成強(qiáng)大的保護(hù)測(cè)控和人機(jī)界面功能。保護(hù)CPU采用高性能的數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812芯片，提供了高速的數(shù)據(jù)處理能力，保證了實(shí)時(shí)高性能算法的實(shí)現(xiàn)，保證裝置快速出口。同時(shí)模擬量及數(shù)字開關(guān)量采用光纖信號(hào)傳遞提高了傳輸?shù)目煽啃越档土穗姶鸥蓴_。除TMS320F2812豐富的片上資源外，外擴(kuò)了512K*16位RAM、掉電保持時(shí)鐘芯片、串行EEPROMCAN、RS485光纖及以太網(wǎng)口。保護(hù)監(jiān)控單元采用模塊化結(jié)構(gòu)，可按照要求靈活方便的配置。裝置保護(hù)功能相對(duì)獨(dú)立完整，本間隔層的保護(hù)功能決不依賴通訊網(wǎng)；單元設(shè)有8套保護(hù)定值，單元定值區(qū)存放于大容量串行EEPROM中，確保定值不被

33、誤操作修改可掉電保持。掉電保持的NVRAM,能夠確保帶時(shí)間信息的保護(hù)動(dòng)作事件記錄、故障錄波數(shù)據(jù)掉電保持。此平臺(tái)涵蓋了110kV及以下電壓等級(jí)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中輸配電線路保護(hù)、主設(shè)備保護(hù)、發(fā)電機(jī)、電容器等綜合自動(dòng)化保護(hù)。統(tǒng)一的硬件平臺(tái)方便了工程設(shè)計(jì)及施工；設(shè)備之間采用光纖通信，一條信道可傳輸多路信息，加上使用分層、分布網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，大幅度減少了二次接線的數(shù)量和復(fù)雜程度，提供工程的擴(kuò)展兼容性。2.3.2 軟件建模對(duì)于傳統(tǒng)的變電站系統(tǒng)，信息描述都是采用面向點(diǎn)的方式，而對(duì)于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)來說，信息描述則是采用面向?qū)ο蟮姆绞剑詡鹘y(tǒng)的變電站信息與模型中數(shù)據(jù)屬性的正確對(duì)應(yīng)非常重要。本裝置采用自底向上

34、的建模方式，根據(jù)所需的信息點(diǎn)（對(duì)應(yīng)邏輯節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)屬性）尋找標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，然后把傳統(tǒng)信息點(diǎn)中不包含的信息根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)豐富起來，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定的，按照通用節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定義。2.4. 過程層電子式互感器2.4.1 電子式互感器包括一次傳感器、采集器、合并單元等。圖5是GIS用電子式互感器框圖。被測(cè)電流、電壓以模擬信號(hào)的形式傳給采集器，采集器將這些信號(hào)經(jīng)過低通濾波和A/D轉(zhuǎn)換后，提供給CPU系統(tǒng)。在CPU中，對(duì)采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，打包后的數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)制之后，以光信號(hào)的形式由光纖傳輸給合并器。合并器主要接受來自采集器的數(shù)字信號(hào)，對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行合并和處理后以光信號(hào)的形式對(duì)外提供數(shù)據(jù)。GIS用電子式互感

35、器的基本原理方框圖如下：(2)采集器采集器用來對(duì)模擬量的輸入進(jìn)行采樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換并通過光纖傳送數(shù)據(jù)到合并器它與合并器通過兩根光纖進(jìn)行能量和數(shù)據(jù)的交換。采集器提供三路模擬量輸入，分別是電壓、保護(hù)電流和測(cè)量電流，經(jīng)低通濾波進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換回路。模數(shù)轉(zhuǎn)換回路采用高精度、高采樣率的16位AD轉(zhuǎn)換器。采集器采用低功耗的CPU,保證在較低的功耗下，取得良好的性能。在采樣中斷中，CPU開始數(shù)據(jù)采樣和轉(zhuǎn)換，并將采樣后的數(shù)據(jù)打包處理，打包后的數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)制通過光纖發(fā)送給合并器。圖2為采集單元的電氣原理圖。(3)合并單元采集卡采集的數(shù)據(jù)通過光纖傳輸至合并單元，合并單元處理數(shù)據(jù)后傳輸至光纖以太網(wǎng)絡(luò)。合并單元接受同步信號(hào)以便

36、多個(gè)合并單元同步。1接收采集卡的數(shù)據(jù)并進(jìn)行解析、校驗(yàn)、處理；2與其他合并單元的數(shù)據(jù)交換；3接收站內(nèi)同步源的同步信號(hào)；4將處理后數(shù)據(jù)打包，輸出到光以太網(wǎng)絡(luò)；5根據(jù)采集卡的反饋數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)采集卡狀態(tài)；6監(jiān)視裝置各電源的工作情況，并能給出告警信號(hào)；7顯示功能；8配置功能。6.2.2變電站各層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)原則(一)過程層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)原則過程層上最大的數(shù)據(jù)流出現(xiàn)在電子式互感器和保護(hù)、測(cè)控之間的采樣值傳輸過程中，采樣值傳輸有很高的實(shí)時(shí)性要求。此外，保護(hù)、測(cè)控裝置之間的互鎖、保護(hù)和智能開關(guān)之間的跳合閘命令也有很高的實(shí)時(shí)性要求。因此過程層通信的實(shí)時(shí)性是最為關(guān)鍵的問題，基于交換式以太網(wǎng)的串行通信網(wǎng)絡(luò)具有較大的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)過

37、程層數(shù)據(jù)交換的特點(diǎn)和要求，提出如下的組網(wǎng)原則：(1)根據(jù)電氣間隔在電網(wǎng)中的重要程度及可靠性、實(shí)時(shí)性的要求按照電氣間隔組網(wǎng)。主變，35kV,6kV出線及母聯(lián)，220kV,1lOkV母設(shè)等在變電站中比較重要的設(shè)備均按照間隔來組網(wǎng)。(2)根據(jù)保護(hù)等IED的配置要求，如要求配置雙套保護(hù)則過程層網(wǎng)絡(luò)及以下設(shè)備也需要配置兩套獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備。(3)對(duì)于母線保護(hù)等需要同時(shí)采集同一電壓等級(jí)各間隔交流量的裝置，采用面向功能的原則組網(wǎng)。(4)在滿足數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性和可靠性要求的前提下，盡量簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。35kV部分相對(duì)來說重要性不高，而且保護(hù)測(cè)控選用一體化裝置，因此35kV的IED數(shù)量相對(duì)來說不多，其出線部分采取較簡(jiǎn)單的組網(wǎng)方案，即采用單一網(wǎng)絡(luò)或按母線分成兩段網(wǎng)絡(luò)。由于35kV各間隔位置基本固定，且35kV母設(shè)每段母線各設(shè)置一組，本方案按母線分成兩段網(wǎng)絡(luò)。這樣使分布在各段母線上的