變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng) (3)

1、變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置一、變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)二、分層（級(jí)）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(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向一、變電所綜合自動(dòng)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(cè) 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(dòng) 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(dòng)控制裝置和其他智能設(shè)備組成，可以通過現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)等站級(jí)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(dòng)終端(RTU)等組成，遠(yuǎn)動(dòng)終端負(fù)責(zé)與牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)度端通過數(shù)據(jù)通信通道實(shí)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(shí)提供人機(jī)交互接口，存儲(chǔ)各種歷史數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)對(duì)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(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)二、分層（級(jí)）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(dòng)化系統(tǒng)按其不同的功能將間隔層按對(duì)象劃分組裝成多個(gè)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(jiǎn)稱“分布集中式結(jié)構(gòu)”。這種自動(dòng)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(cè) 控網(wǎng) 絡(luò) 交 換 機(jī)S SE EL L1#主 變保 護(hù)測(cè) 控2#主 變保 護(hù)測(cè) 控并 補(bǔ)保 護(hù)測(cè) 控饋 線保 護(hù)測(cè) 控交 直 流保 護(hù)測(cè) 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(dòng) 管 理 機(jī)如圖二、分層（級(jí)）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(diǎn)一二三四五二、分層（級(jí)）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(gè)功能單元由一個(gè)CPU組成，也有多個(gè)功能單元由多個(gè)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(jì)的分散模塊化結(jié)構(gòu)具有軟件相對(duì)簡(jiǎn)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(diǎn)。繼電保護(hù)相對(duì)獨(dú)立在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，繼電保護(hù)單元相對(duì)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(dòng)化系統(tǒng)本身已具有對(duì)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(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)采集的信息傳送給調(diào)度中心，同時(shí)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(gè)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(diǎn)缺點(diǎn)集中組屏，便于設(shè)計(jì)、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(shí)需要的控制電纜相對(duì)較多，增加了電纜及其輔助投資。二、分層（級(jí)）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(gè)電網(wǎng)元件（如一條饋線、一臺(tái)變壓器、一組電容器等）為對(duì)象，把控制、保護(hù)、測(cè)量等功能設(shè)計(jì)安裝在同一個(gè)微機(jī)裝置中，對(duì)于635kV的中低壓線路，可以將這個(gè)微機(jī)保護(hù)監(jiān)控裝置分散安裝在各個(gè)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(duì)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(dòng)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(jì)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(diǎn)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(chǎng)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(dòng)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(jì)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(gè)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(cè)量功能設(shè)計(jì)安裝在同一個(gè)微機(jī)裝置中，并且分散安裝在各個(gè)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(hào)集中轉(zhuǎn)換的柜子，主控室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)控裝置高壓室保護(hù)測(cè)控饋線1保護(hù)測(cè)控并補(bǔ)2并補(bǔ)1保護(hù)測(cè)控保護(hù)測(cè)控動(dòng)力變保護(hù)測(cè)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(jiǎn)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(dòng)化系統(tǒng)后，原先常規(guī)的控制盤、中央信號(hào)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(cè)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(cè)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(chǎng)施工、安裝和調(diào)試的工期就縮短了。（3）簡(jiǎn)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(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向1、綜合自動(dòng)化技術(shù)推動(dòng)變電所無人值班制度的實(shí)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?yàn)樽冸娝鶎?shí)行無人值班有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(dòng)生產(chǎn) 率，降低了建設(shè)成本，推動(dòng)了電力行業(yè)的科技進(jìn)步。 (2)變電所綜合自動(dòng)化與變電所實(shí)現(xiàn)無人值班制的關(guān)系 因?yàn)樽冸娝C合自動(dòng)化技術(shù)大量采用計(jì)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(yíng)，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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沒有直接關(guān)系。五、變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向2、綜合自動(dòng)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(dòng)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(shì)將從一個(gè)功能模塊管理多個(gè)電氣單元或間隔單元向一個(gè)模塊管理一個(gè)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(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向五、變電所綜合自動(dòng)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(shí)際上就是一臺(tái)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(chǎng)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(hào)，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(cè)量單元與微機(jī)保護(hù)單元互感器可共用，簡(jiǎn)化了二次設(shè)備，這樣可以將測(cè)量單元與保護(hù)單元融合在一起，實(shí)現(xiàn)一個(gè)模塊管理一個(gè)電氣單元或間隔單元，為變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)分散式提供了技術(shù)支持。五、變電所綜合自動(dòng)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(jì)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(shí)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(hào)處理的融合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、基于知識(shí)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(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方