信號專業自動化論文

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信號專業自動化論文范文第1篇

論文關鍵詞：MATLAB，矩陣，自動化，教學方法

 

引言

MATLAB是MATrixLABorotory(矩陣實驗室)的縮寫。MATLAB語言是一種廣泛應用于工程計算及數值分析領域的新型高級語言，它在數值計算、符號計算、繪圖功能以及圖形化編程等方面有著非常強大的功能。同時MATLAB具有豐富的工具箱，包括符號數學工具箱、SIMULINK仿真工具箱、控制系統工具箱、信號處理工具箱、圖象處理工具箱、通訊工具箱、系統辨識工具箱、神經元網絡工具箱、金融工具箱等數十種，使其在工業研究與開發，數學、電子學、控制理論和物理學、經濟學、化學和生物學等學科的教學與研究中得到廣泛應用。MATLAB功能強大、簡單易學、編程效率高，深受廣大科技工作者的歡迎，自1984年由美國MathWorks公司推向市場以來，歷經二十多年的發展與競爭，現已成為國際公認的最優秀的工程應用開發環境。在歐美各高等院校，MATLAB已經成為線性代數、自動控制理論、數字信號處理、時間序列分析、動態系統仿真、圖像處理等課程的基本教學工具，成為大學生、碩士生、以及博士生必須掌握的基本技能。

目前，國內大學的理工科專業都將MATLAB作為專業基礎課程，那么如何能夠讓學生在本課程的學習中提高興趣，掌握相關知識為后續課程搭建好學習和實驗研究的平臺就成為了本課程教學中的一個重要問題。本文結合作者MATLAB課程多年的教學經驗，對該課程的教學做以下探討。

1、掌握MATLAB語言的特點矩陣，把握細節教學

MATLAB提供了豐富的矩陣運算處理功能，是基于矩陣運算的處理工具，所有的變量都被看作矩陣，例如 C = A + B，A，B，C都是矩陣，是矩陣的加運算，即使一個常數，Y=10，MATLAB也看做是一個1′1的矩陣。對于矩陣的學習，關鍵是掌握矩陣元素的標識并靈活運用。在教學中，我們可以通過下面的矩陣使學生對矩陣的標識進行掌握中國知網論文數據庫。

（1）

掌握矩陣元素的基本標識之后，對于應用和提取矩陣中的元素，通過以下表格并演示運行結果來掌握。

舉例，如對于

A(:, 4)=

表1 矩陣元素尋訪

 

標識

使用說明

A(m, n)

提取第m行，第n列元素

A(:, n)

提取第n列元素

A(m, :)

提取第m行元素

A(m1:m2, n1:n2)

提取第m1行到第m2行和第n1列到第n2列的所有元素

A(m:end, n)

提取從第m行到最末行和第n列的子塊

信號專業自動化論文范文第2篇

論文摘要:本文針對電氣自動化專業英語的教學目標，研究了其教學方法。在教學內容方面，強調與主干課程同步;在詞匯學習方面，采用普遍聯系法、同義詞法和反義詞法;在句子層次上，強調句子成分劃分方法的使用和常用句型的模仿應用;在段落層面上，突出主題句的提綱作用，剖析段落的展開方法;在篇章水平上，討論了摘要的寫作方法和整個文章的組織結構;在教學過程中，強調師生交流和互動。并結合具體的教學內容，制作多媒體課件，選派合適的任課教師，以拓寬學生的知識面，提高專業英語知識的應用能力。

一、引言

電氣自動化專業英語是為了培養和提高該專業學生對英語專業文獻的閱讀、寫作、聽說和翻譯能力而開設的課程，對于學生在專業方向上的發展，如研究生入學復試、工作面試、閱讀和翻譯實際工作中遇到的英文專業文獻等，具有重要的作用。然而，在實際教學中，電氣自動化專業英語卻沒有得到應有的重視，多數大學的自動化專業教學大綱對此多列為考查課的形式，學時也較少。以河南科技大學為例，該課程以必選考查課的形式，分成三個階段進行，分別在第5、6、7學期開課，每階段為16學時，共48學時。這種課程設置方式，無形地使學生降低了對該課程的重視程度。另外，由于各個大學都非常重視英語四、六級考試通過率，加大了對公共英語的教學投入，使學生的公共英語水平有了較大的提高，對專業英語則在主觀上認為難度不大而不夠重視。

因此，對電氣自動化專業英語的教學方法進行研究和探討是很有必要的。劉怡闡述了專業英語和基礎英語在學習階段、學習重心和教材甄選上的差異，結合電子技術類專業英語的新詞層出不窮和縮寫詞匯多的特點，提出了增強學生對專業英語重要性的認識、提高教學的趣味性和教材多樣化的建議。[1]李文娟等在明確專業英語定位的基礎上，就電氣工程及其自動化專業英語的教學內容、教學方式和教師培養進行了探討，給出了所涵蓋的專業知識范圍，采用了回顧、自述、教學和總結的四步課堂教學方式及平時、筆試、口試綜合的考核方式，指出了專業英語教師培養的建議。[2]李俊梅針對專業英語教學中存在的問題，提出了重構專業英語教學模式的具體解決辦法。[3] 上述文獻在不同側面反映了當前專業英語教學的現狀，所提出的解決方案對于專業英語教學具有一定的借鑒意義。

本文對教學內容和課堂教學方法進行探討，強調教學內容與開課學期的主干課內容同步，針對不同的教學內容，提出了具體的教學方法。例如，針對詞匯短語，提出了普遍聯系法、反義詞法和同義詞法;針對句子，主要討論句子成分劃分和句型結構;針對段落，主要強調動詞和名詞的變化、段落主題句、段落的組織結構和語句之間的起承轉合;針對篇章，主要講述文章的層次結構、英文摘要寫作、剖析和解讀;同時，重視師生交互，關注學生對講課內容和學習方法的掌握程度。主要手段有:課堂提問、公布電子郵箱、約定答疑和作業。還強調了多媒體教學、課外讀物選擇、考核方法、任課教師的選擇在專業英語教學中的重要性。

二、課堂教學方法

1.教學內容與主干課程同步

強調教學內容與開課學期的主干課內容同步的目的，是在學習專業英語基本內容的同時，培養學生閱讀英文教材的能力，提高主干課程學習興趣，開拓學生獲取專業知識的來源，相互印證專業主干課程的教學內容，起到查漏補缺的作用，還促使學生有能力登錄國外重點大學的相關課程網站(如MIT的courseware網站)，下載和閱讀專業課程學習資料，進一步提高專業主干課程的教學質量和學生的專業素質。

2.詞匯短語學習

專業英語的詞匯短語是構成句子和文章的基本要素，探討詞匯的教學方法有助于提高學生的專業英語水平。專業英語詞匯一般比較生僻，往往是一個詞的第三個意思，甚至更靠后，這與公共英語學習中所記憶的詞義有很大的不同。例如:step一詞，人們往往知道其意思是“腳步、臺階”等，但是在自動化專業英語中，它常用來表示階躍信號，用在step response短語中，則表示為“階躍響應”。在這種情況下，教師應鼓勵學生與所學專業主干課程相聯系，找到其中的中文表達，以幫助理解英文資料的內容。另外，還可在專業主干課程中找到其它的短語，如“斜坡響應”和“脈沖響應”，此時，教師應給出相應的英文表達，即“ramp response”和“pulse response”，這種稱為“普遍聯系法”的方法對于擴充專業英語詞匯量非常有效。還可以借鑒一些公共英語詞匯書籍的方法，通過查找同義詞和反義詞來擴充詞匯量。

3.句子成分劃分和句型

專業英語的句子結構不是很復雜，偶爾會遇到一些長句和難句，可采用公共英語中的句子成分劃分的方法來剖析句子的結構，明晰各個部分之間的修飾關系，進而用符合中文習慣的行文方式，將其翻譯出來，努力做到信、達、雅。對于一些常見句型，則通過模仿造句的方式加以練習，提高句型的實際應用能力。

4.段落主題句和動詞、名詞變化

英文段落往往有一個主題句，段落根據主題句層層深入地展開論述，將一個個句子組合成一個段落。應通過對段落主題句和段落組織結構的剖析，使學生模仿和掌握段落展開的方法。在英語文章中，強調動詞和名詞的變化，使文章富于變化，不再呆板，例如，在關于電機Y-Δ起動的章節中，給出了wye configuration、wye connection和delta arrangement三種變化。再如，在英文論文的摘要中，動詞也富于變化，經常會看到present、discuss、scribe、propose等動詞。 轉貼于

5.篇章

篇章階段的課程材料是選擇專業相關的、地道的英文學術論文。在整個文章的結構方面，主要理清作者架構文章的思路脈絡，學習如何行之有效地組織整篇文章，進而寫出符合英文論文格式的英文摘要。在寫摘要時，強調動詞和名詞的變化。將論文的目的、主要研究過程、所用方法和由此得到的主要結果及推出結論表達清楚，在可能的情況下，還應提及論文結果和結論的適用范圍和條件。閱讀文章實際上是與作者的交流。有時，需要站在作者的角度去看問題、去構思文章和遣詞造句，以此思路去閱讀專業學術論文，能夠獲得很大程度的提高。

6.加強師生之間的溝通

加強師生之間的交互、交流和溝通，有助于教師更好地設計課堂內容，有助于教師了解學生對所講內容的掌握程度和薄弱環節，有助于教師發現課程講授中的問題，也有助于增強師生間的了解。常用的方式是上課隨堂提問、課后答疑、公共電子郵箱和布置作業。通過這些手段，可以了解學生的英語水平和學習態度，進而給教師的課堂教學設計提供第一手資料。

7.課件設計和師資配備

專業英語學時少、任務重，僅依靠任課教師板書講解，很難按計劃完成教學任務，因此不得不對教學內容做出取舍。另外，一些專業的設計圖和原理圖是教師手工難以繪制的。這些問題均可借助多媒體課件加以解決。任課教師可根據教學內容制作相應的、多樣的課件，形式可以是Gif和Flash動畫，也可以是各種格式的圖片，將這些素材放到PowerPoint文檔中就制作成了課件，也可將其以講義的形式打印出來，便于學生復習，也有利于他們課前預習、課堂中集中精力聽講，節約筆記時間。

關于師資力量配備，可結合各階段課程的具體教學內容和教師的專業背景、研究方向，選派合適的教師任教各個階段的課程，避免了一個教師和一種風格的弊端。在專業英語的講授過程中，可酌情添加各任課教師負責的科研項目等內容，有助于開拓學生的眼界，加深對課堂內容的理解，進一步調動學習積極性和主動性。

專業英語在各個專業學生的培養過程中起著重要的作用。教師通過各種方法和手段調動學生的學習熱情、積極性和主動性，利用各種可以利用的資源，拓寬學生的專業知識面，發展他們應用專業英語知識解決實際問題的能力，能夠讀懂專業文獻，寫出高質量的英文摘要，聽懂專業學術報告，講出自己的學術思想，以及翻譯出符合信、達、雅要求的專業文獻資料，做到學以致用。

參考文獻:

[1]劉怡.電子技術類“專業英語”課程的探討[J].電氣電子教學學報，2004，4，26(2).

信號專業自動化論文范文第3篇

論文摘要:文章要介紹的是變電站綜合自動化系統的發展趨勢和重要性，提出了變電站綜合自動化基本概念，并對系統結構、通訊方式和能實現的基本功能及變電站自動化的發展前景進行分析。

一、概述

電網是一個不可分割的整體，對整個電網的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩定運行水平，降低運行維護成本，提高經濟效益，向用戶提供高質量電能服務的一項措施。隨著自動化技術、通信技術、計算機和網絡技術等高科技的飛速發展，一方面綜合自動化系統取代或更新傳統的變電站二次系統，已經成為必然趨勢。另一方面，保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監視和控制管理等更強健的功能。發展和完善變電站綜合自動化系統，是電力系統發展的新的趨勢。

二、系統結構

目前從國內、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結構：

（一）分布式系統結構

按變電站被監控對象或系統功能分布的多臺計算機單功能設備，將它們連接到能共享資源的網絡上實現分布式處理。系統結構的最大特點是將變電站自動化系統的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設計，采用主從CPU系統工作方式，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，選用具有優先級的網絡系統較好地解決了數據傳輸的瓶頸問題，提高了系統的實時性。分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統組態結構，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統自問世以來，顯示出強大的生命力。目前，還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。

（二）集中式系統結構

集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數據輸入輸出、保護、控制及監測等功能，后臺機完成數據處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內許多的廠家尚屬于這種結構方式，這種結構有以下不足：

前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統的可靠性，若前置機故障，將失去當地及遠方的所有信息及功能。

軟件復雜，修改工作量大，系統調試煩瑣。

組態不靈活，對不同主接線或規模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設計，工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。

（三）分層分布式結構

按變電站的控制層次和對象設置全站控制級——變電站層(站級測控單元)和就地單元控制級——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統結構。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。

這種結構相比集中式處理的系統具有以下明顯的優點：

可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將“危險”分散，當站級系統或網絡故障，只影響到監控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續運行；段級的任一智能單元損壞不應導致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網絡。

可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。站內二次設備所需的電纜大大減少，節約投資也簡化了調試維護。

三、常見通訊方式

目前國內常采用以太網通訊方式，在以太網出現之前，無論RS-232C、EIA-422/485都無法避免通信系統繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷。現場總線的應用部分地緩解了便電站自動化系統對通信的需求，但在系統容量較大時依然顯得捉襟見肘，以太網的應用，使通訊問題迎刃而解。常見的通訊方式有：

雙以太網、雙監控機模式，主要是用于220-500kV變，在實現上可以是雙控機+雙服務器方式，支撐光/電以太網；單以太網，雙/單監控機模式；雙LON網，雙監控機模式；單LON網，雙/單監控機模式。

四、變電站自動化系統應能實現的功能

微機保護：是對站內所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能：故障記錄；存儲多套定值；顯示和當地修改定值；與監控系統通信。根據監控系統命令發送故障信息，動作序列。當前整定值及自診斷信號。接收監控系統選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應采用標準規約。

數據采集及處理功能：包括狀態數據，模擬數據和脈沖數據

狀態量采集。狀態量包括：斷路器狀態，隔離開關狀態，變壓器分接頭信號及變電站一次設備告警信號、事故跳閘總信號、預告信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統，也可通過通信方式獲得。

模擬量采集。常規變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓、線路電壓，電流和有功、無功功率值。饋線電流，電壓和有功、無功功率值。

事件記錄和故障錄波測距。事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關跳合記錄。

變電站故障錄波可根據需要采用兩種方式實現，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監控系統通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數字化的波型及測距結果送監控系統由監控系統存儲和分析。

控制和操作功能。操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器，隔離開關，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統故障時無法操作被控設備，在系統設計時應保留人工直接跳合閘手段。

防誤閉鎖功能。系統的自診斷功能

系統內各插件應具有自診斷功能，并把數據送往后臺機和遠方調度中心。對裝置本身實時自檢功能，方便維護與維修，可對其各部分采用查詢標準輸入檢測等方法實時檢查，能快速發現裝置內部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置。

數據處理和記錄。歷史數據的形成和存儲是數據處理的主要內容，它包括上一級調度中心，變電管理和保護專業要求的數據，主要有：

斷路器動作次數；斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數的累計數；輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間；獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間；控制操作及修改整定值的記錄。

根據需要，該功能可在變電站當地全部實現，也可在遠動操作中心或調度中心實現。

人機聯系系統的自診斷功能。系統內各插件應具有自診斷功能，自診、斷信息也像被采集的數據一樣周期性地送往后臺機和遠方調度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。

本功能在常規遠動“四遙”的基礎上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統的遠動系統。還應具有同調度中心對時，統一時鐘的功能和當地運行維護功能。

信號專業自動化論文范文第4篇

論文摘要：介紹了西南交通大學建成的教學用模擬變電所實訓基地的結構、功能、特點、實踐項目。使用表明，該基地具有國內領先技術水平，完善的教學、培訓和科研的綜合功能。由于采用最新的遠程監控技術，該變電所可作為目前鐵路牽引變電所技術改造的參考。

0引言

西南交通大學有部分直接服務于鐵路現代化建設的專業，其中“鐵道電氣化”專業作為教育部、鐵道部的重點特色專業而一直受到重視。

分布于鐵路沿線的牽引變電所，是電氣化鐵道供電的樞紐。隨著我國電氣化鐵路和城市軌道交通的發展，變電所綜合自動化技術水平的不斷提高，對從事牽引變電所設計、運行、管理等方面的專業技術人才的需求數量增加，同時對其掌握知識的廣度和深度特別是具有較強的實踐動手能力方面提出了更高的要求。因此，在教學環節中，應加強學生理論和實踐相結合的能力的培養。在教育部“示范性教學實踐基地”基金支持下，2002年西南交大在峨眉校區建成一座集教學、實習、培訓和科研為一體的模擬變電所實訓基地。

1模擬變電所簡介

我校模擬變電所分為兩期建成:

I期是與實際變電所相同的開關控制屏柜和繼電保護屏柜、中央控制盤、交直流電源盤、以及自行設計的模擬負載電量和故障盤。如圖1所示。

Ⅱ期是模擬一段地方電力網或電氣化鐵路的環境下，一個調度中心使用遠動監控系統控制的五個變電所，圖2是這五個模擬變電所的一次接線圖。該項目綜合了地方與鐵路、不同主變、不同接線類型的各種變電所，且負載的大小和相位均可調節，其中S”模擬變電所采用了WBH-891型電鐵主變微機保護裝置、WKH-891型電鐵饋線微機保護裝置、DQWC-03牽引變電所二次設備測試系統。

模擬變電所中被監控設備的位置狀態信號、保護動作信號、預告信號、事故信號等遙信信號通過電纜與RTU (Remote Terminal Unit遠方終端)的開關量輸人/輸出模塊相連接，電流、電壓等遙測信號將通過信號變送器柜，輸人RTU的模擬量輸人模塊;控制中心下發的遙控命令，通過以太網傳輸，實現遙信、遙測、遙控的功能。遠動監控系統結構圖如圖3所示。RTU是采用施耐德電氣公司的PLC系列中模塊式結構的Momentum，其編程軟件Con-cept是一個基于Microsoft Windows環境的編程軟件套件，具有很強的設計性、可擴展性;主站組態軟件iFix支持工業標準，具有開放性、可組態性、兼容性及可開發性。

為了比較和研究，我系的教師正在進行一系列的科研開發，其目標是在模擬變電所二次系統中采用測控、保護一體化的分布式控制系統(DCS)實現變電所自動化管理，其結構圖如圖4。

2教學實踐基地的開發

1)校內學生及現場工程技術人員，可對照變電所各種屏柜，提高閱讀二次系統接線圖、安裝施工圖的能力，通過開閉操作、設置故障等項目的訓練，可以培養他們對現場運行中出現的故障的分析和處理能力，包括一次設備的故障范圍的判斷、二次系統的故障判斷、查找和處理。

2)變電所基本電器及二次接線方面實訓項目n個。如斷路器結構、原理;斷路器參數的測量與調整;變電所二次接線、電纜的數字編號法以及“相對標志法”的識別;二次接線盤后安裝圖及實際安裝技術;變壓器控制、保護盤結構、接線、檢測、調試及整套保護聯動實驗(包括整定計算);在以上各盤設置不同故障(可達幾百種)練習查找及消除故障的方法等。

3)運動系統遙測、遙信信號源接線的校正及采集的遙測量的精度實驗。

4)利用便攜式計算機對遙控設備進行合、分實驗，讓學生了解遠動系統是如何驅動被控設備動作。

5)利用一般的瀏覽器訪問各RTU中PLC的網頁，實時了解該PLC的運行、通信等狀態的實驗。

6)上位機各種功能的校核實驗。通過該實驗讓學生了解調度員的工作職責、工作內容、iFix軟件的各種功能的使用，從而對遠動系統有更深層的了解。

7)利用組態軟件Concept對PLC進行配置，使學生熟練掌握利用Concept按照所用的PLC型號及設計要求對PLC進行配置;利用Concept對PLC遙控、遙信和遙測功能的編程，使學生熟練掌握Concept編程方法。

8)自動化組態軟件iFix系統的安裝，熟悉掌握iFix系統軟件的運行環境及其安裝過程。

9)通過在iFix系統新增6#模擬變電所的實驗，使學生了解iFix系統的可組態性及可擴展性。

10)進行繼電保護單體測試及數據管理。

11)進行繼電保護盤上測試及數據管理。

12)微機保護裝置的調試與特性實驗。

3實踐意義

模擬變電所實訓基地自1998年投入使用后，至今已連續培訓了五屆畢業生和一批現場工程技術人員，經總結，其實踐意義在于:

1)為學生提供專業技能訓練的條件與場所。能完成供變電工程、繼電保護、變電所二次接線、微機監控技術等幾乎全部專業課程的大量綜合性實驗，以及電氣設備的實際操作技能、檢修調試技術、查找故障及排除方法的實際訓練。而且充分利用學校具有的學科優勢，以模擬變電所為基地，配合學生專業課和專業基礎課學習，開發如電工理論、電氣裝備、自動化、計算機應用、網絡與通訊等領域的多個應用性、研究性實驗;同時由于人員和設備的集中，能夠按項目組織學生進行綜合性實訓，盡可能使學生參與以教師為主導的科研活動。

2)對于現場技術和施工人員，很重要的一點就是要能閱讀二次回路圖紙、熟練地掌握接線、配線工藝，能查找和處理運行故障和設計缺陷。通過實地培訓，能大大的提高他們的讀圖、判斷、查找、處理故障的能力。該基地于2000年為樂山電力股份有限公司培訓和考核職工283人，取得良好的效果。

3)目前西南地區鐵路已完全實現電氣化，全區擁有牽引變電所200多座，其中大都為上世紀70~80年代所建，技術水平落后。而我校模擬變電所實訓基地的建成，對其技術改造具有借鑒的意義，在應用新技術、新設備和進行技術創新方面起到示范的作用。

信號專業自動化論文范文第5篇

關鍵詞：變電站，綜合自動化，結構模式，發展趨勢

 

變電站綜合自動化系統是一種以計算機為主，將變電站的一、二次設備（包括測量、信號、控制、保護、自動、遠動等）經過功能組合形成的標準化、模塊化、網絡化的計算機監控系統。變電站綜合自動化，是將變電站的二次設備經過功能的重新組合和優化設計，利用先進的計算機技術、自動化技術和通信技術，實現對全變電站的主要設備和輸配電線路的自動監視、測量、控制和微機保護，以及與調度通信等綜合性的自動化功能。

1變電站綜合自動化的結構模式

1.1 集中式結構

集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監控、微機保護和自動控制等功能。論文參考。集中式結構也并非指只由一臺計算機完成保護、監控等全部功能。多數集中式結構的微機保護、微機監控和與調度等通信的功能也是由不同的微型計算機完成的，只是每臺微型計算機承擔的任務多些。

1.2 分布式結構

該系統結構的最大特點是將變電站自動化系統的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設計，采用主從CPU系統工作方式，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊（通常是多個CPU）之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，選用具有優先級的網絡系統較好地解決了數據傳輸的瓶頸問題，提高了系統的實時性。分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其它模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統組態結構，較多地使用于中、低壓變電站。

1.3 分布分散（層）式結構

分布分散式結構系統從邏輯上將變電站自動化系統劃分為兩層，即變電站層（站級測控單元）和間隔層（間隔單元）。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。

該系統的主要特點是按照變電站的元件，斷路器間隔進行設計。將變電站一個斷路器間隔所需要的全部數據采集、保護和控制等功能集中由一個或幾個智能化的測控單元完成。測控單元可直接放在斷路器柜上或安裝在斷路器間隔附近，相互之間用光纜或特殊通信電纜連接。這種系統代表了現代變電站自動化技術發展的趨勢，大幅度地減少了連接電纜，減少了電纜傳送信息的電磁干擾，且具有很高的可靠性，比較好的實現了部分故障不相互影響，方便維護和擴展，大量現場工作可一次性地在設備制造廠家完成。

2 我國變電站自動化發展階段

按系統模式出現順序可將變電站自動化發展分為三個階段：

第一階段：面向功能設計的集中式RTU加常規保護模式

80年代及以前，是以RTU為基礎的遠動裝置及當地監控為代表。該類系統實際上是在常規的繼電保護及二次接線的基礎上增設RTU裝置，功能主要為與遠方調度通信實現“二遙”或“四遙”（遙測、遙信、遙控、遙調）；與繼電保護及安全自動裝置的聯結通過硬接點接入或串行口通信較多。此類系統稱為集中RTU模式，目前在一些老站改造中仍有少量使用，此階段為自動化的初級階段。

第二階段：面向功能設計的分布式測控裝置加微機保護模式。單元式微機保護及按功能設計的分散式微機測控裝置得以廣泛應用，保護與測控裝置相對獨立，通過通信管理單元能夠將各自信息送到后臺或調度端計算機。特點是繼電保護（包括安全自動裝置）按功能劃分的測控裝置獨立運行，應用了現場總線和網絡技術，通過數據通信進行信息交換。此系統電纜互聯仍較多，擴展性功能不強。

第三階段：面向間隔、面向對象（Object-Oriented）設計的分層分布式結構模式。隨著計算機技術、網絡及通信技術的飛速發展，采用按間隔為對象設計保護測控單元，采用分層分布式的系統結構，形成真正意義上的分層分布式自動化系統。目前國內外主流廠家均采用了此類結構模式。110kV以下電壓等級變電站，保護測控裝置要求一體化、110kV幾以上電壓等級保護測控大多按間隔分別設計，對超高壓變電站的規模比較大的系統，為減少中間環節，避免通信瓶頸，要求裝置直接上以太網與監控后臺通信，甚至要求保護和監控網絡獨立組網，由于采用了先進的網絡通信技術和面向對象設計，系統配置靈活、擴展方便。論文參考。

3變電站綜合自動化發展趨勢

3.1 保護監控一體化

這種方式在35kV及以下的電壓等級中已普遍采用，今后在110kV及以上的線路間隔和主變三側中采用此方式也已是大勢所趨。它的好處是功能按一次單元集中化，利于穩定的進行信息采集以及對設備狀態進行控制，極大地提高了性能效率比。其目前的缺點也是顯而易見的:此種裝置的運行可靠性要求極高，否則任何形式的檢修維護都將迫使一次設備的停役。可靠性、穩定性要求高，這也是目前110千伏及以上電壓等級還采用保護和監控分離設置的原因之一。隨著技術的發展，冗余性、在線維護性設計的出現，將使保護監控一體化成為必然。

3.2 人機操作界面接口統一化、運行操作無線化

無人無建筑小室的變電站，變電運行人員如果在就地查看設備和控制操作，將通過一個手持式可視無線終端，邊監視一次設備邊進行操作控制，所有相關的量化數據將顯示在可視無線終端上。

3.3 防誤閉鎖邏輯驗證圖形化、規范化、離線模擬化

在220kV及以上的變電站中，隨著自動化水平的提高，電動操作設備日益增多，其操作的防誤閉鎖邏輯將緊密結合于監控系統之中，借助于監控系統的狀態采集和控制鏈路得以實現。而一座變電站的建設都是通過幾次擴建才達到終期規模，這就給每次防誤閉鎖邏輯的實際操作驗證帶來難題，如何在不影響一次設備停役的情況下模擬出各種運行狀態來驗證其正反操作邏輯的正確性？圖形化、規范化的防誤閉邏輯驗證模擬操作圖正是為解決這一難題而作，其嚴謹性是建立在監控系統全站的實時數據庫之上的，使防誤閉鎖邏輯驗證的離線模擬化成為可能。

3.4 就地通訊網絡協議標準化

強大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設計（雙CPU、雙電源等），采用光纖總線等等，使現代化的綜合自動化變電站的各種智能設備通過網絡組成一個統一的、互相協調工作的整體。

3.5 數據采集和一次設備一體化

除了常規的電流電壓、有功無功、開關狀態等信息采集外，對一些設備的在線狀態檢測量化值，如主變的油位、開關的氣體壓力等等，都將緊密結合一次設備的傳感器，直接采集到監控系統的實時數據庫中。高技術的智能化開關、光電式電流電壓互感器的應用，必將給數據采集控制系統帶來全新的模式。

變電站綜合自動化系統是近10多年發展起來的多專業綜合技術，是變配電系統的一次革命。隨著中國國民經濟持續快速發展，社會對電力的需求與日俱增，各行各業對電力質量的要求越來越高，各種智能技術的普遍應用，使得變電站自動化管理和無人值守已是一種必然趨勢和必然選擇。論文參考。對常規人工控制為主的傳統變電站，實施以微機監控為主的綜合自動化系統建設，是新時期開創我國電力系統優質、安全、經濟運行和全面提升電力自動化水平重大的舉措，對鞏固和加強電能在中國能源結構中的主導和戰略地位，都具有十分迫切和深遠意義。

【參考文獻】

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[2]江智偉.變電站自動化新技術[M].北京：中國電力出版社，2006.

[3]林栩栩、陸繼明.變電站綜合自動化技術的發展[J].大眾用電，2004