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综合自动化系统 西南交通大学电气工程学院 2009.7.6 综合自动化系统 主要内容 ◆综合自动化系统构成与主要功能 ◆所内通信 ◆微机保护基本原理 ◆综合自动化系统的试验和检修 ◆相关标准 ⒉国内发展概况 ⒉综合自动化系统的特点 ⒉集中式有人值班模式 ⒊集中式无人值守模式 2.主要功能 六、所内通信 ①远动管理机 ◆收集间隔层装置的信息，并上送调度系统； ◆转发调度系统的控制命令等 ② MIS管理机 主要功能：收集间隔层装置的信息，将这些信息实时上送到牵引供电运营管理系统 ③通信管理机 ◆采用双机热备的方式进行工作 ◆收集间隔层信息并上送到变电站层 ◆将变电站层的命令发送到间隔层装置 ④间隔层采用光纤双环自愈环网，某一节点的损坏不会影响其他节点的通信，同时相邻节点会给出报警信息 ⒉ CAN总线 ⒊ 工业以太网 ⒋ 综合自动化系统中的通信协议 七、微机保护基本原理 1.数据采集单元 ⑴作用 ◆强电信号到弱电信号的转换 ◆模拟信号到数字信号的转换 ◆电流变换器 ◆对变换器的要求 ②模拟低通滤波器 ◆无源滤波器 ③采样保持器 ◆作用 ④多路转换开关 ⑤模数转换 ◆逐次逼近A/D转换原理 ◆常用芯片介绍 ⑥数据采集单元与CPU的接口 包括三种方式：查询、中断、DMA ◆查询方式 ◆中断方式 2.开关量输入输出单元 ⑴开关量输入单元 ①信号插件基本原理 ②操作回路基本原理一 ③操作回路基本原理二 3.保护CPU单元 4.人机接口单元 (二）微机保护算法 1.保护算法的定义 由若干个采样数据求取被测信号量值的方法。 2.衡量算法的指标 ◆算法的速度 ※算法所要求的采样点数（数据窗） ※算法的运算量 ◆算法的精度 精度与速度之间的关系： 精度↑ 数据窗长度增加，计算量↑ ◆算法的滤波性能 3.傅里叶算法 ⑴基本原理 基本思想：假定被采样的模拟信号是一个周期性时间函数，可以通过傅里叶级数展开，表示为： ⑵求阻抗（R、X） 设一个正弦信号为： ⑷递归式离散傅里叶算法 根据离散傅里叶算法的计算式，考虑n次谐波分量的正弦项系数 在第 个采样点处的计算式为： 八、综合自动化系统试验与检修 1.单元试验 ◆主变单元试验 ◆馈线单元试验 ◆并补单元试验 ◆自投单元试验 2.系统试验 3.综合自动化与调度联调试验 4.试验标准 5.保护测控装置标准 目前标准：GB/T 18038-2000 《电气化铁道牵引供电系统微机保护装置通用技术条件》 （1）过载能力要求 （2）增加保护装置功率消耗要求 （3）提高装置绝缘电阻要求 （4）增加了精确测量范围要求 （5）功能要求中按GB/T 14285进行了修改、补充，并增加了关于“高速”铁路的要求 （6）馈线保护技术性能中增加了高阻接地保护等保护元件的要求 （7）电磁兼容要求 6.综合自动化系统的检修方法 故障查找 间隔层设备故障 装置故障情况 不能够正确试验出保护性能 模拟量显示不正确 遥信量不正确 遥控失败 盘上元器件故障情况 盘上控制操作失败 开关位置指示灯显示不正确 遥信量不正确 遥控失败 网络层设备故障 所内网络故障 网络层故障 站控层设备故障 当地监控系统设备故障 当地监控系统通信中断 当地监控系统“四遥”问题 当地监控主机问题 调度系统设备故障 检查远动通道是否运行良好 远动通道良好情况下，查看 牵引变电所当地监控系统对应 的“四遥”情况是否正确 检查调度系统网络设备是否故障 保护CPU板 被测信号 采样值 算法的核心问题：根据采样值计算出表征被保护对象运行特点的物理量，如：电流、电压等信号的有效值、相位、视在阻抗、序分量、基波分量、谐波分量等。 被测信号 量值 A/D转换 算法 研究算法的实质：如何在速度和精度两方面进行权衡 N次谐波正弦项系数 N次谐波余弦项系数 基波角频率 根据傅里叶级数和三角函数的正交性，可求出系数： 因此， 中的n次谐波分量可以表示为： 同时 中的n次谐波分量 可以表示为： 比较 的两个表达式可得： 因此可以求n次谐波的幅值和相位： 因此，正弦信号 可表示为向量形式： 可表示为向量形式： 的正弦项系数和余弦项系数为： 将正弦电流、电压信号表示为向量形式： 电流正弦项系数 电流余弦项系数 电压正弦项系数 电压余弦项系数 即： ⑶离散傅里叶算法 每工频周期采样N点，利用梯形法则可以求得： 离散 连续 特点： ◆数据窗为一个工频周期，即20ms； ◆运算量大，N次乘法和加法； ◆抑制恒定直流分量和整数次谐波分量。 （1） （2） 在第 个采样点的计算式为： 比较式（1）和（2）可得： （3） （4） 同理可以