變電所綜合自動化系統(tǒng) (3)

1、變電所綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置一、變電所綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)二、分層（級）分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)形式三、分布分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式四、全分散式結(jié)構(gòu)形式五、變電所綜合自動化技術(shù)的發(fā)展方向一、變電所綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)MODBUSRS- 232RS- 232設(shè) 備 層變 電 所 層TCP/ I PTCP/ I P出 線 開 關(guān) 柜變 壓 器 保 護(hù) 柜智 能 測 量 表 記進(jìn) 線 開 關(guān) 柜通 信 管 理 機(jī)S SE EL LTCP/ I PTCP/ I PRS- 232MODBUS通 信 管 理 機(jī)S SE EL L1 # 變 壓 器 后 備 保 護(hù)S SE EL L2 # 變 壓 器

2、 后 備 保 護(hù)S SE EL L2變 壓 器 主 保 護(hù)S SE EL LS SE EL L1變 壓 器 主 保 護(hù)TCP/ I P1 0 k V 出 線 二S SE EL L1 0 k V 出 線 四S SE EL L通 信 管 理 機(jī)S SE EL L調(diào) 度 中 心U P S打 印 機(jī)工 程 師 站網(wǎng) 絡(luò) 交 換 機(jī)S SE EL L1 1 0 k V 進(jìn) 線 一S SE EL LP M 9 8 1 0S U N W I S EP M9 8 1 0P M9 8 1 0M odbus(485)P M 9 8 1 0S U N W I S E2324851 1 0 k V 進(jìn) 線 二S SE

3、 EL L1 1 0 k V 進(jìn) 線 四S SE EL L1 1 0 k V 進(jìn) 線 三S SE EL L通 信 管 理 機(jī)1 0 k V 出 線 六S SE EL LS SE EL L1 0 k V 出 線 五S SE EL L1 0 k V 出 線 三S SE EL L1 0 k V 出 線 一監(jiān) 控 機(jī)PROFI BUSTCP/ I PS SE EL L遠(yuǎn) 動 管 理 機(jī)1、設(shè)備層（0層）主要指變電所中的變壓器、斷路器、隔離開關(guān)和電流、電壓互感器等一次設(shè)備。2、間隔層（1層）主要由各種繼電保護(hù)、自動控制裝置和其他智能設(shè)備組成，可以通過現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)等站級網(wǎng)絡(luò)與站控層設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。一

4、般按斷路器間隔來劃分。3、變電所層（2層）主要由當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、遠(yuǎn)動終端(RTU)等組成，遠(yuǎn)動終端負(fù)責(zé)與牽引供電遠(yuǎn)動系統(tǒng)的調(diào)度端通過數(shù)據(jù)通信通道實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。當(dāng)?shù)乇O(jiān)控由監(jiān)控機(jī)通過局部網(wǎng)絡(luò)和各間隔層之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，負(fù)責(zé)在有人值班時提供人機(jī)交互接口，存儲各種歷史數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)對間隔層的裝置的管理以及開關(guān)操作等功能。一、變電所綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)二、分層（級）分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)形式1、結(jié)構(gòu)形式把整套綜合自動化系統(tǒng)按其不同的功能將間隔層按對象劃分組裝成多個屏（柜），例如：變壓器保護(hù)屏、線路保護(hù)屏、直流屏等。這些控制保護(hù)屏一般都安裝在主控室中，又簡稱“分布集中式結(jié)構(gòu)”。這種自動化系統(tǒng)可應(yīng)用于有人或無人值班

5、變電所。多數(shù)傳統(tǒng)變電所在改造初期都采用分布集中式結(jié)構(gòu)。110kV進(jìn) 線保 護(hù)測 控網(wǎng) 絡(luò) 交 換 機(jī)S SE EL L1#主 變保 護(hù)測 控2#主 變保 護(hù)測 控并 補(bǔ)保 護(hù)測 控饋 線保 護(hù)測 控交 直 流保 護(hù)測 控S SE EL L通 信 管 理 機(jī)S SE EL LS SE EL L監(jiān) 控 機(jī)S SE EL L視 屏 通 信 單 元視 屏 監(jiān) 控 單 元牽 引 變 電 所調(diào) 度 端變電所主控室遠(yuǎn) 動 管 理 機(jī)如圖二、分層（級）分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)形式分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)特點一二三四五二、分層（級）分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)形式分層分布式的配置系統(tǒng)采用按功能劃分的分布式多CPU

6、系統(tǒng)。每個功能單元由一個CPU組成，也有多個功能單元由多個CPU完成的，例如主變保護(hù)就由主保護(hù)和后備保護(hù)組成。這種按功能設(shè)計的分散模塊化結(jié)構(gòu)具有軟件相對簡單、調(diào)試維護(hù)方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性的特點。繼電保護(hù)相對獨(dú)立在綜合自動化系統(tǒng)中，繼電保護(hù)單元相對獨(dú)立其功能不依賴與通信網(wǎng)絡(luò)或其他設(shè)備具有與系統(tǒng)控制中心通信功能，綜合自動化系統(tǒng)本身已具有對模擬量、開關(guān)量、電能脈沖量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的功能，也具有收集繼電保護(hù)動作信息、事件順序記錄等功能，因此不必另設(shè)獨(dú)立的RTU裝置，直接可將綜合自動化系統(tǒng)采集的信息傳送給調(diào)度中心，同時也接收調(diào)度中心下達(dá)的控制、操作命令和在線修改保護(hù)定值命令。模塊化結(jié)構(gòu)

7、，可靠性高各功能模塊都由獨(dú)立電源供電，輸入/數(shù)出回路都相互獨(dú)立，任何一個模塊故障，只影響局部功能，不影響全局室內(nèi)工作環(huán)境好，管理維護(hù)方便分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)優(yōu)點缺點集中組屏，便于設(shè)計、安裝、調(diào)試和管理，可靠性也比較高，尤其適合于舊所改造。安裝時需要的控制電纜相對較多，增加了電纜及其輔助投資。二、分層（級）分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)形式三、分布分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式1、結(jié)構(gòu)形式 按每個電網(wǎng)元件（如一條饋線、一臺變壓器、一組電容器等）為對象，把控制、保護(hù)、測量等功能設(shè)計安裝在同一個微機(jī)裝置中，對于635kV的中低壓線路，可以將這個微機(jī)保護(hù)監(jiān)控裝置分散安裝在各個開關(guān)柜上，然后通過通信網(wǎng)絡(luò)和

8、監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行信息交換；對于高壓線路或變壓器等重要設(shè)備的保護(hù)監(jiān)控裝置仍然采用集中組屏方式安裝在主控室內(nèi)。這也是當(dāng)前綜合自動化的主要結(jié)構(gòu)形式。監(jiān) 控 機(jī)調(diào) 度 端監(jiān) 控 機(jī)變電所主控室牽 引 變 電 所直流盤交流盤計量盤2#主變盤并補(bǔ)盤110饋線盤視屏盤當(dāng)?shù)乇O(jiān)控盤1#主變盤高 壓 電 氣 設(shè) 備 及 高 壓 開 關(guān) 柜通 信 網(wǎng) 絡(luò)高壓室如圖三、分布分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式2、結(jié)構(gòu)特點及優(yōu)越性（1）635kV的中低壓線路保護(hù)監(jiān)控采用分散式結(jié)構(gòu)，就地安裝在開關(guān)柜中，通過現(xiàn)場總線與主控室監(jiān)控機(jī)交換信息，可以節(jié)約控制電纜。（2）高壓線路、變壓器等重要設(shè)備的保護(hù)監(jiān)控采用集中組屏方式，安裝在主控室或保護(hù)

9、室中，使這些設(shè)備的保護(hù)監(jiān)控裝置處于比較好的工作環(huán)境中，可以提高供電的可靠性。（3）其他的自動裝置，如備用電源自投裝置和電壓、無功綜合控制裝置采用集中組屏方式，安裝于主控室或保護(hù)室中。（4）電能計量采用集中組屏方式，安裝于主控室或保護(hù)室中。三、分布分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式1、全分散式結(jié)構(gòu)形式 將每個電網(wǎng)元件（包括變壓器，高、低壓線路，電容器等）的保護(hù)、控制、測量功能設(shè)計安裝在同一個微機(jī)裝置中，并且分散安裝在各個開關(guān)柜中，然后通過通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行信息交換。這種結(jié)構(gòu)形式中，主控室內(nèi)只有監(jiān)控用的微機(jī)和直流操作電源及網(wǎng)絡(luò)信號集中轉(zhuǎn)換的柜子，主控室結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備環(huán)境好，檢修更方便。四、全分散式結(jié)

10、構(gòu)形式監(jiān)控機(jī)牽引變電所調(diào)度端監(jiān)控機(jī)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控盤視屏盤防災(zāi)直流盤變電所主控室1#主變后備保護(hù)主保護(hù)主保護(hù)后備保護(hù)2#主變室外設(shè)備保護(hù)測控裝置高壓室保護(hù)測控饋線1保護(hù)測控并補(bǔ)2并補(bǔ)1保護(hù)測控保護(hù)測控動力變保護(hù)測控饋線通信網(wǎng)絡(luò)四、全分散式結(jié)構(gòu)形式如圖2、全分散式結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性（1）簡化了變電所二次部分的配置，大大縮小了控制室的面積。主控室內(nèi)減少了保護(hù)屏的數(shù)量，由于采用綜合自動化系統(tǒng)后，原先常規(guī)的控制盤、中央信號屏和模擬屏可以取消。（2）減少了施工和設(shè)備安裝工程量。 由于安裝在開關(guān)柜上的保護(hù)測控裝置在開關(guān)柜出廠前已經(jīng)由廠家安裝調(diào)試完畢，再加上保護(hù)測控裝置都安裝在各開關(guān)柜，減少了敷設(shè)到控制室的控制電纜數(shù)量，

11、因此現(xiàn)場施工、安裝和調(diào)試的工期就縮短了。（3）簡化了變電所二次設(shè)備之間的互連線，節(jié)省了大量連接電纜。（4）分層分散式結(jié)構(gòu)可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便。四、全分散式結(jié)構(gòu)形式五、變電所綜合自動化技術(shù)的發(fā)展方向1、綜合自動化技術(shù)推動變電所無人值班制度的實施(1)變電所無人值班制度 變電所無人值班制度沿用到今天，得到了大力發(fā)展，是因為變電所實行無人值班有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，特別是提高 了運(yùn)行的可靠性，減少人為事故，保障系統(tǒng)安全，提高了勞動生產(chǎn) 率，降低了建設(shè)成本，推動了電力行業(yè)的科技進(jìn)步。 (2)變電所綜合自動化與變電所實現(xiàn)無人值班制的關(guān)系 因為變電所綜合自動化技術(shù)大量采用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人們往

12、往聯(lián)想到新型變電所可以按無人值班的模式運(yùn)營，但無人值班和有人值班是兩種不同的管理模式，它與變電所一、二次系統(tǒng)技術(shù)水平的發(fā)展，與變電所是否實現(xiàn)自動化沒有直接關(guān)系。五、變電所綜合自動化技術(shù)的發(fā)展方向2、綜合自動化技術(shù)發(fā)展方向(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變 變電所綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將從集中控制、功能分散逐步向分散型網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。傳統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是按功能分散考慮的。發(fā)展趨勢將從一個功能模塊管理多個電氣單元或間隔單元向一個模塊管理一個電氣單元或間隔單元、地理位置高度分散的方向發(fā)展。五、變電所綜合自動化技術(shù)的發(fā)展方向五、變電所綜合自動化技術(shù)的發(fā)展方向(2）智能電子裝置的發(fā)展 智能電子裝置實際上就是一臺具有微處理器、輸入

13、輸出部件，并能滿足各種不同的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的嵌入式裝置，它的軟件則因應(yīng)用場合的不同而不同。（3）光電互感器的應(yīng)用 光電互感器采用光纖傳送信號，無鐵芯、頻率響應(yīng)范圍寬、容量大、抗電磁干擾能力強(qiáng)，所以測量單元與微機(jī)保護(hù)單元互感器可共用，簡化了二次設(shè)備，這樣可以將測量單元與保護(hù)單元融合在一起，實現(xiàn)一個模塊管理一個電氣單元或間隔單元，為變電所綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)分散式提供了技術(shù)支持。五、變電所綜合自動化技術(shù)的發(fā)展方向（4）監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展 監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展主要表現(xiàn)在兩方面，即變電所遙視系統(tǒng)的逐步應(yīng)用和人工智能在故障診斷應(yīng)用方面的不斷完善。遙視系統(tǒng)的視屏圖像監(jiān)視在本質(zhì)上還屬于圖像獲取系統(tǒng)，將計算機(jī)視覺技術(shù)運(yùn)用到圖像信息分析與理解中，可以實現(xiàn)變電所系統(tǒng)圖像信息的智能處理。(5)人工智能技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用 人工智能技術(shù)在故障診斷領(lǐng)域的發(fā)展和方向主要有：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與各種診斷理論的結(jié)合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與信號處理的融合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、基于知識的專家系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)的綜合及智能診斷系統(tǒng)的微型化和“傻瓜”化。五、變電所綜合自動化技術(shù)的發(fā)展方