箱式变电站自动化技术和装置的研究
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摘要
居民小区和商服系统的变电所，已逐步被技术更成熟的箱式变电站所代替，它以其占地少、安装迅速、移动方便、投资少等优点受到社会的肯定，因此箱式变电站的自动化程度的高低，直接反映了配电自动化的水平。实质上，箱变就是一种规模稍小的无人值守变电所。无论从生产、运行和管理方面，还是从用户的社会需求方面，都要求它具备电力自动化的基本功能，因此，研制开发一种满足部颁标准、准确可靠的箱变自动化装置势在必行。
本文介绍了“箱式变电站及其自动化装置”的设计方案。自动化装置采用模块化思想，整个装置由主控模块、测量模块、显示模块、开关控制模块以及上位机组成。采用准同步采样算法进行电参量测量及谐波分析，可实现对多个回路进行测量、显示、远传。采用VB语言编制上位机监控程序，上位机监控程序可对所有测量结果和开关进行分析处理和控制，并可完成对电能费率的管理。用户可根据实际需要组成不同规模的系统。
本设计确保该设备实现了全部综合自动化功能，除实现“三遥”功能外，还实现了电力生产运行过程的全方位监控和能量管理，整体造价较低，扩充灵活方便，将在箱式变电站和小区变电所自动化改造的应用领域内，有十分可观的推广前景。
The combined substation whose technology is more mature gradually has replaced the substation of residential area and commercial service system. The combined substation has received the affirmation from users for its advantage of little occupancy, quick installation, convenient movement and little investment. So its automation level reflects distribution automation level directly. In fact, the combined substation is a smaller scale and unmanned station. It should possess the basic function of power automation according to power production, running and management and social demand of users. So, it is imperative to develop a kind of automation instrument of the combined substation, the instrument should meet the department's standard and be dependable.
This paper discusses the design of the combined substation and its automation instrument. The instrument is based on the idea of model. It is consist of main-control model, sampling-measurement model, display model, switch-control model and the upper computer. It uses Quasi-synchronous sampling method to measure electrical AC parameters and analyze harmonic. It can measure parameters of several AC circuits, display and carry on remote communication. The supervisory and controlling procedure of upper computer is
edited by VB; this procedure can analyze all results, handle all switches and manage electric power charges. The user can make up the system of different scale according to different requirement.
This design ensures the instrument's comprehensive automation function finished. The instrument could realize not only“remote sensing, telecontrol and remote signaling" but also omni bearing supervisory and controlling and quality management in the course of electric power delivery and operation. It is cheap and easy to expansion. The instrument has excellent popularization perspective in application field of automation modification of combined substation and residential area substation.
本文介绍了“箱式变电站及其自动化装置”的设计方案。自动化装置采用模块化思想，整个装置由主控模块、测量模块、显示模块、开关控制模块以及上位机组成。采用准同步采样算法进行电参量测量及谐波分析，可实现对多个回路进行测量、显示、远传。采用VB语言编制上位机监控程序，上位机监控程序可对所有测量结果和开关进行分析处理和控制，并可完成对电能费率的管理。用户可根据实际需要组成不同规模的系统。
本设计确保该设备实现了全部综合自动化功能，除实现“三遥”功能外，还实现了电力生产运行过程的全方位监控和能量管理，整体造价较低，扩充灵活方便，将在箱式变电站和小区变电所自动化改造的应用领域内，有十分可观的推广前景。
The combined substation whose technology is more mature gradually has replaced the substation of residential area and commercial service system. The combined substation has received the affirmation from users for its advantage of little occupancy, quick installation, convenient movement and little investment. So its automation level reflects distribution automation level directly. In fact, the combined substation is a smaller scale and unmanned station. It should possess the basic function of power automation according to power production, running and management and social demand of users. So, it is imperative to develop a kind of automation instrument of the combined substation, the instrument should meet the department's standard and be dependable.
This paper discusses the design of the combined substation and its automation instrument. The instrument is based on the idea of model. It is consist of main-control model, sampling-measurement model, display model, switch-control model and the upper computer. It uses Quasi-synchronous sampling method to measure electrical AC parameters and analyze harmonic. It can measure parameters of several AC circuits, display and carry on remote communication. The supervisory and controlling procedure of upper computer is
edited by VB; this procedure can analyze all results, handle all switches and manage electric power charges. The user can make up the system of different scale according to different requirement.
This design ensures the instrument's comprehensive automation function finished. The instrument could realize not only“remote sensing, telecontrol and remote signaling" but also omni bearing supervisory and controlling and quality management in the course of electric power delivery and operation. It is cheap and easy to expansion. The instrument has excellent popularization perspective in application field of automation modification of combined substation and residential area substation.
引文
1 刘笃鹏, 王川波. 电工测量技术. 中国水利水电出版社, 1998:10～20
2 陈志业. 电力工程. 中国电力出版社, 1997:6～17
3 李兆丰. 继电保护技术. 化学工业出版社, 2000:15～23
4 张章亮. 对箱式变电站的看法. 农村电气化, 1998,(6):18～19
5 朱宝骅. 一种新型箱式变电站——集成变配电站. 电工技术杂志,2000, (2):40～41
6 贺以燕. 预装式变电站与组合式变压器. 电工技术杂志, 2000,(10): 9～13
7 孙本安. 谈紧凑型箱式变电站的开发. 电气开关, 2000,(1):24～26
8 季福波, 张广顺. WHB-1型微机无人值守箱式变电站的开发和应用. 黑龙江电力技术，1999，21(1)：51～52
9 赵兴勇. 变电站自动化系统问题探讨. 电站系统工程, 1999,15(6):17～20
10 陈代云. 浅谈变电站自动化系统设计要点. 继电器, 1999,27(6):39～41
11 吴建明. 35 kV变配电站综合自动化问题探讨. 电工技术, 1997,(9):35～ 37
12 Gordon van Welie. Substation Automation: Set Long-term Objectives Now. Electrical World, 1996,(10):41～46
13 蔡运清. 北美变电站自动化现状. 电力系统自动化, 1994,21(7):51～ 52
14 谢化安. 变电站自动化系统的功能配置. 电力系统自动化,1998,22(5): 53～55
15 G.Ockwell,G.Killian.Configuration management in an open system. IEEE Trans.On Power System,1993,8(2):441～444
16 Huang jian,Zhu Daxin.The Configurationg and Communication of Integrated Substation Automation Systems. ELECTRICITY-CSEE,1999,9 (4):45～49
17 顾锦汶, 张步林. 配电自动化. 电力系统自动化, 1999,23(5):35～40
18 Scott Bricker, Pacific Gas & Electric Co. Substation Automation Takes a Leap Forward. Transmission & Distribution World, 2001(5):23～27
19 杨奇逊. 变电站综合自动化技术发展趋势. 电力系统自动化, 1999,19(10): 12～15
20 童时中, 张锦华, 马长山. 模块化继电保护系统的构成分析. 电力系统自动化,1998, 22(10):58～62
21 童时中. 模块化原理、设计方法及应用. 南京标准化协会, 1995
22 自动测试系统. 中国仪器仪表学会电磁测量信息处理仪器学会资料(内部发行),1980
23 阎利民. PML3000系列电力综合监控仪表简介. 电力系统自动化, 1990,5:34～35
24 黄慎仪. SM—1型单片机智能模块式变电站微机控制系统的主要特点. 在全国电工控制新产品技术交流会上的发言（摘要）, 1995
25 李勇, 韦洛霞. 微机变压器运行数据采集处理系统. 电脑开发与应用,1996, 9(2):42～45
26 金午桥, 洪宪平. 变电站自动化新技术的应用研究. 电网技术,2000,24(5) (5):38～41
27 Scott Bricker，Turan Gonen，Lew Rubin. Substation
Automation Technologies and Advantages．IEEE Computer Applications in Power，2001 (7)：31～37
28 Samuel C. Sciacca , Wayne R. Block. Advanced SCADA Concept. IEEE Computer Aplicationgs in Power, 1995 (1): 42～47
29 刘健, 倪建立, 邓永辉. 配电自动化系统. 中国水利水电出版社，2001: 44～59
30 陈健. 电网建设改造莫忘无功补偿. 农村电气化, 1999,(5):24
31 敖涛. 配电系统无功补偿. 农村电气化, 2000,(11):26
32 王保全, 王超. 浅谈电网建设中的无功补偿. 农村电气化,2001,(3):26
33 吴竟昌. 电力系统谐波. 水利电力出版社, 1988: 18～30
34 李庚银等. 用于有源补偿器的广义瞬时无功电流实时检测方法. 电力系统自动化, 1997,21（10）:28～31
35 王兆安, 李民, 卓放. 三相电路瞬时无功功率理论的研究. 电工技术学报, 1992,7(3):55～59
36 Furuhashi T,Okuma S.A study on the theory of instantaneous reactibve power.IEEE Transaction Industry Electronics,1990,37(1):86～90
37 Watanabe E H,Stephan R M,Aredes M.New concepts of instantaneous active and reactive powers in electrical systems with generic loads.IEEE Trans Power Delivery,1993,8(2):697～703
38 张波. 三相电路的广义瞬时无功功率理论. 电力系统及其自动化学报，1998,12：55～59
39 Hingoran N G.High power electronics and flexible Ac transmission System.IEEE Power Eng.Rev.1988: 6～10
王培东, 李兰英等． 8098单片机原理及应用．哈尔滨工业
40 大学出版社，1996:14～29
41 孙涵芳. Intel 16位单片机. 北京航天航空大学出版社，1995:19～31
42 AT89C2051 DATA BOOK．AT89C系列单片机，1995:27～45
43 何立民. MCS-51系列单片机应用系统设计、系统配置与接口技术. 北京航空航天大学出版社, 1990:31～57
44 袁禄明. 电磁测量．机械工业出版社，1980:71～90
45 赵修民. 测量用互感器. 机械工业出版社, 1986:13～32
46 陶楚良. 数据采集系统及其器件. 北京工业学院出版社, 1988: 21～38
47 Xicor非易失性器件使用手册. 1996:365～387
48 MAXIM 1997 NEW RELEASES DATA BOOK. 1997: 42～54
49 郭文加. RS-485收发器及组网中的有关问题. 电子技术应用, 1998(1)：65～67
50 王承发, 邱祥辉. 微型计算机原理及应用. 哈尔滨工业大学出版社，1993: 37～98
51 Richard Mansfield. Visual Basic 4.0 编程手册. 廖卫东等译. 机械工业出版社,1996: 16～68
52 Microsoft Visual Basic 5.0语言参考手册.希望图书创作室译.北京：科学出版社, 1998:25～135
53 Evangelos Petroutsos.Visual Basic 6从入门到精通. 邱仲潘等译. 电子工业出版社, 1999: 6～27
54 范逸之, 陈立元. Visual Basic与RS-232串行通信控制最新版. 中国青年出版社, 2002: 40～60
2 陈志业. 电力工程. 中国电力出版社, 1997:6～17
3 李兆丰. 继电保护技术. 化学工业出版社, 2000:15～23
4 张章亮. 对箱式变电站的看法. 农村电气化, 1998,(6):18～19
5 朱宝骅. 一种新型箱式变电站——集成变配电站. 电工技术杂志,2000, (2):40～41
6 贺以燕. 预装式变电站与组合式变压器. 电工技术杂志, 2000,(10): 9～13
7 孙本安. 谈紧凑型箱式变电站的开发. 电气开关, 2000,(1):24～26
8 季福波, 张广顺. WHB-1型微机无人值守箱式变电站的开发和应用. 黑龙江电力技术，1999，21(1)：51～52
9 赵兴勇. 变电站自动化系统问题探讨. 电站系统工程, 1999,15(6):17～20
10 陈代云. 浅谈变电站自动化系统设计要点. 继电器, 1999,27(6):39～41
11 吴建明. 35 kV变配电站综合自动化问题探讨. 电工技术, 1997,(9):35～ 37
12 Gordon van Welie. Substation Automation: Set Long-term Objectives Now. Electrical World, 1996,(10):41～46
13 蔡运清. 北美变电站自动化现状. 电力系统自动化, 1994,21(7):51～ 52
14 谢化安. 变电站自动化系统的功能配置. 电力系统自动化,1998,22(5): 53～55
15 G.Ockwell,G.Killian.Configuration management in an open system. IEEE Trans.On Power System,1993,8(2):441～444
16 Huang jian,Zhu Daxin.The Configurationg and Communication of Integrated Substation Automation Systems. ELECTRICITY-CSEE,1999,9 (4):45～49
17 顾锦汶, 张步林. 配电自动化. 电力系统自动化, 1999,23(5):35～40
18 Scott Bricker, Pacific Gas & Electric Co. Substation Automation Takes a Leap Forward. Transmission & Distribution World, 2001(5):23～27
19 杨奇逊. 变电站综合自动化技术发展趋势. 电力系统自动化, 1999,19(10): 12～15
20 童时中, 张锦华, 马长山. 模块化继电保护系统的构成分析. 电力系统自动化,1998, 22(10):58～62
21 童时中. 模块化原理、设计方法及应用. 南京标准化协会, 1995
22 自动测试系统. 中国仪器仪表学会电磁测量信息处理仪器学会资料(内部发行),1980
23 阎利民. PML3000系列电力综合监控仪表简介. 电力系统自动化, 1990,5:34～35
24 黄慎仪. SM—1型单片机智能模块式变电站微机控制系统的主要特点. 在全国电工控制新产品技术交流会上的发言（摘要）, 1995
25 李勇, 韦洛霞. 微机变压器运行数据采集处理系统. 电脑开发与应用,1996, 9(2):42～45
26 金午桥, 洪宪平. 变电站自动化新技术的应用研究. 电网技术,2000,24(5) (5):38～41
27 Scott Bricker，Turan Gonen，Lew Rubin. Substation
Automation Technologies and Advantages．IEEE Computer Applications in Power，2001 (7)：31～37
28 Samuel C. Sciacca , Wayne R. Block. Advanced SCADA Concept. IEEE Computer Aplicationgs in Power, 1995 (1): 42～47
29 刘健, 倪建立, 邓永辉. 配电自动化系统. 中国水利水电出版社，2001: 44～59
30 陈健. 电网建设改造莫忘无功补偿. 农村电气化, 1999,(5):24
31 敖涛. 配电系统无功补偿. 农村电气化, 2000,(11):26
32 王保全, 王超. 浅谈电网建设中的无功补偿. 农村电气化,2001,(3):26
33 吴竟昌. 电力系统谐波. 水利电力出版社, 1988: 18～30
34 李庚银等. 用于有源补偿器的广义瞬时无功电流实时检测方法. 电力系统自动化, 1997,21（10）:28～31
35 王兆安, 李民, 卓放. 三相电路瞬时无功功率理论的研究. 电工技术学报, 1992,7(3):55～59
36 Furuhashi T,Okuma S.A study on the theory of instantaneous reactibve power.IEEE Transaction Industry Electronics,1990,37(1):86～90
37 Watanabe E H,Stephan R M,Aredes M.New concepts of instantaneous active and reactive powers in electrical systems with generic loads.IEEE Trans Power Delivery,1993,8(2):697～703
38 张波. 三相电路的广义瞬时无功功率理论. 电力系统及其自动化学报，1998,12：55～59
39 Hingoran N G.High power electronics and flexible Ac transmission System.IEEE Power Eng.Rev.1988: 6～10
王培东, 李兰英等． 8098单片机原理及应用．哈尔滨工业
40 大学出版社，1996:14～29
41 孙涵芳. Intel 16位单片机. 北京航天航空大学出版社，1995:19～31
42 AT89C2051 DATA BOOK．AT89C系列单片机，1995:27～45
43 何立民. MCS-51系列单片机应用系统设计、系统配置与接口技术. 北京航空航天大学出版社, 1990:31～57
44 袁禄明. 电磁测量．机械工业出版社，1980:71～90
45 赵修民. 测量用互感器. 机械工业出版社, 1986:13～32
46 陶楚良. 数据采集系统及其器件. 北京工业学院出版社, 1988: 21～38
47 Xicor非易失性器件使用手册. 1996:365～387
48 MAXIM 1997 NEW RELEASES DATA BOOK. 1997: 42～54
49 郭文加. RS-485收发器及组网中的有关问题. 电子技术应用, 1998(1)：65～67
50 王承发, 邱祥辉. 微型计算机原理及应用. 哈尔滨工业大学出版社，1993: 37～98
51 Richard Mansfield. Visual Basic 4.0 编程手册. 廖卫东等译. 机械工业出版社,1996: 16～68
52 Microsoft Visual Basic 5.0语言参考手册.希望图书创作室译.北京：科学出版社, 1998:25～135
53 Evangelos Petroutsos.Visual Basic 6从入门到精通. 邱仲潘等译. 电子工业出版社, 1999: 6～27
54 范逸之, 陈立元. Visual Basic与RS-232串行通信控制最新版. 中国青年出版社, 2002: 40～60