變電站綜合自動化

1、 變電站綜合自動化模塊一模塊一 認識變電站綜合自動化認識變電站綜合自動化模塊二模塊二 微機保護知識微機保護知識模塊三模塊三 基本元件的繼電保護原理基本元件的繼電保護原理模塊四模塊四 自動裝置及輔助裝置介紹自動裝置及輔助裝置介紹模塊五模塊五 變電站綜合自動化防誤閉鎖介紹變電站綜合自動化防誤閉鎖介紹模塊六模塊六 變電站綜合自動化系統(tǒng)其他設備介紹變電站綜合自動化系統(tǒng)其他設備介紹模塊七模塊七 變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信模塊八模塊八 綜合自動化系統(tǒng)的管理與維護綜合自動化系統(tǒng)的管理與維護模塊九模塊九 認識數字化變電站認識數字化變電站模塊一模塊一 認識變電站綜合自動化認識變電站綜合

2、自動化 第一章 變電站綜合自動化的概念 第二章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能和特點 第三章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結構 第四章 變電站綜合自動化系統(tǒng)與現(xiàn)場接口第一章 變電站綜合自動化的概念什么是變電站綜合自動化？什么是變電站綜合自動化？ 變電站綜合自動化是將變電站二次設備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和運動裝置等）經過功能的組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸、配線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護。描述一：描述一： 變電站綜合自動化系統(tǒng)可以采集比較齊全的數據和信息，利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷能力，可方

3、便監(jiān)視和控制變電站內各種設備的運行和操作。特征為：功能綜合化；結構微機化；操作監(jiān)視屏幕化；運行管理智能化等。 變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現(xiàn)對變電站二次設備(包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等)的功能進行重新組合、優(yōu)化設計，對變電站全部設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。 通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內各設備間相互交換信息，數據共享，完成變電站運行監(jiān)視和控制任務。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設備，簡化了變電站二次接線。 描述二：描述二： 變電站綜合自動化是提高變電站安全穩(wěn)定運行

4、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的一項重要技術措施。 功能的綜合是其區(qū)別于常規(guī)變電站的最大特點,它以計算機技術為基礎, 以數據通訊為手段,以信息共享為目標。 綜合自動化實現(xiàn)的兩個原則：1.中低壓變電站采用自動化系統(tǒng)，以便更好地實施無人值班，達到減人增效的目的；2.對高壓變電站（220kV及以上）的建設和設計來說，要求用先進的控制方式，以解決各專業(yè)在技術上分散、自成系統(tǒng)，重復投資，甚至影響運行可靠性等問題。 變電站綜合自動化是對變電站的二次設備(包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等)經過功能的組合和優(yōu)化設計 ，利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技

5、術和信號處理技術，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調度通信等綜合性的自動化功能。描述三：描述三： 變電站綜合自動化系統(tǒng)，利用多臺微型計算機和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)替代了常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，替代常規(guī)的控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠動屏，用微機保護替代常規(guī)的繼電保護屏，改變常規(guī)的繼電保護裝置不能與外界通信的缺陷。通過變電站各種設備間相互交換信息，數據共享，實現(xiàn)對變電站運行進行自動監(jiān)視、管理、協(xié)調和控制，提高了變電站保護和控制性能，使變電站運行更為可靠，改善和提高了電網的控制水平。同時也使變電站設計合理、布局緊湊、運行更加安全可靠。描述四（本教材

6、）：描述四（本教材）： 變電站綜合自動化是指應用自動控制技術、信息處理和傳輸技術，通過計算機硬軟件系統(tǒng)或自動裝置代替人工進行各種運行作業(yè)，提高變電站運行、管理水平的一種自動化系統(tǒng)。變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現(xiàn)對變電站二次設備（包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等）的功能進行重新組合、優(yōu)化設計，對變電站全部設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。變電站綜合自動化系統(tǒng)通過內部各設備間相互交換信息、數據共享，完成對變電站的運行監(jiān)視和控制任務。 “變電站自動化系統(tǒng)就是提供給變電站的包括通信基礎

7、設施在內的自動化，變電站自動化系統(tǒng)的功能就是指變電站必須完成的任務。” 這些功能（任務）包括控制、監(jiān)視和保護變電站的設備及其饋線；同時，還包括變電站自動化系統(tǒng)的維護功能，即系統(tǒng)組態(tài)、通信管理和軟件管理等63種之多。國際電工委員會國際電工委員會IEC對變電站自動化的定義：對變電站自動化的定義： 這些功能可分為7個功能組，如表1-1-2所示。表1-1-2 變電站自動化系統(tǒng)的變電站自動化系統(tǒng)的7個功能組個功能組 變電站綜合自動化系統(tǒng)的形成和發(fā)展是現(xiàn)代科學技術、計算機技術和通信技術快速發(fā)展的必然。隨著計算機軟件技術的開發(fā)，變電站的繼電保護和自動裝置得到根本的改進和完善。利用微機技術實現(xiàn)的微機保護、微機

8、監(jiān)控、微機遠動、微機錄波裝置等技術的應用，為變電站綜合自動化系統(tǒng)提供了更廣闊的發(fā)展空間。 智能化開關、光電式互感器、一次運行設備在線狀態(tài)檢測、變電站運行操作培訓仿真等技術日趨成熟，以及計算機高速網絡在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應用，對已有的變電站自動化技術產生了深刻的影響，全數字化的變電站自動化系統(tǒng)已經開始使用表表1-1-1 變電站綜合自動化技術的發(fā)展變電站綜合自動化技術的發(fā)展變電站綜合自動化技術的發(fā)展變電站綜合自動化技術的發(fā)展國內變電站綜合自動化建設的發(fā)展歷程:全國第一套微機保護裝置-1984華北電力大學 全國第一套分布式綜合自動化系統(tǒng)-1994大慶 全國第一套就地安裝保護裝置-1995 CSL200

9、A 全國第一套220kV綜合自動化變電站-1996珠海南屏 全國第一套全下放式220kV綜合自動化變電站-1999丹東 全國第一套全國產500kV綜合自動化變電站-1999南昌 全國第一套將專家系統(tǒng)應用到變電站綜合自動化系統(tǒng)中-2000 國內第一家引進現(xiàn)場總線LonWorks - 四方公司 常規(guī)變電站與綜合自動化變電站的比較常規(guī)變電站與綜合自動化變電站的比較傳統(tǒng)變電站與采用綜合自動化技術變電站比較1（平面布置）傳統(tǒng)變電站與采用綜合自動化技術變電站比較2v傳統(tǒng)變電站有控制室、設備區(qū)、配電室、電容器室等部分。其中控制室有中央信號屏、控制屏、錄波屏、保護屏、直流屏等設備系統(tǒng)。每一臺一次設備都與這些屏

10、有關，每個設備的電流互感器都要分別引到這些屏上。v傳統(tǒng)常規(guī)變電站存在的不足包括：信息難以共享；設備之間不具備互操作性；系統(tǒng)的可擴展性差；系統(tǒng)的可靠性受二次電纜的影響較大。 與傳統(tǒng)變電站電磁式二次系統(tǒng)相比，在體系結構上，變電站綜合自動化系統(tǒng)增添了 “變電站主計算機系統(tǒng)”和“通信控制管理”兩部分。 在二次系統(tǒng)具體裝置和功能實現(xiàn)上，計算機化的二次設備代替和簡化了非計算機設備，數字化的處理和邏輯運算代替了模擬運算和繼電器邏輯運算；在信號傳遞上，數字化信號傳遞代替了電壓、電流模擬信號傳遞。 數字化使變電站綜合自動化系統(tǒng)與傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)相比，數據采集更精確、傳遞更方便、處理更靈活、運行維護更可靠、擴展

11、更容易。第二章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能和特點 一、變電站綜合自動化系統(tǒng)的要求一、變電站綜合自動化系統(tǒng)的要求 一、變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能一、變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能三、變電站綜合自動化系統(tǒng)的特點三、變電站綜合自動化系統(tǒng)的特點第三章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結構 變電站自動化系統(tǒng)結構的發(fā)展進程經歷三個階段：第一階段由集中配屏，以裝置為核心的方式分散下放到開關柜，以系統(tǒng)為核心的方向發(fā)展。第二階段由單一功能、相對獨立向多功能、一體化過渡。第三階段由傳統(tǒng)的一次、二次設備相對分離向相互融合方向發(fā)展，表1-3-1示出了發(fā)展至今的幾種結構模式。 1.1.集中式網絡結構集中式網絡結構 這種集中式

12、的結構是根據變電站的規(guī)模，配置相應容量的集中式保護裝置和監(jiān)控主機及數據采集系統(tǒng)（也有的采用集中式的微機型RTU），它們安裝在變電站中央控制室內。 主變壓器和各進出線及站內所有電氣設備的運行狀態(tài)，通過TA、TV經電纜傳送到中央控制室的保護裝置和監(jiān)控主機（或遠動裝置）。繼電保護動作信息往往是取保護裝置的信號繼電器的輔助觸點，通過電纜送給監(jiān)控主機（或遠動裝置）。其優(yōu)缺點參見表1-3-2 2. 2.分層分布式結構分層分布式結構保護用的微機大多數采用16位或32位單片機，保護單元是按對象劃分的，即一回線或一組電容器各用一臺單片機，再把各保護單元和數采單元分別安裝于各保護屏和數采屏上，由監(jiān)控主機集中對各屏

13、（柜）進行管理，然后通過調制解調器與調度中心聯(lián)系。 為了提高綜合自動化系統(tǒng)整體的可靠性，圖（一） 所示的系統(tǒng)采用按功能劃分的分布式多CPU系統(tǒng)，其功能單元有：各種高、低壓線路保護單元；電容器保護單元；主變壓器保護元；備用電源自投控制單元；低頻減負荷控制單元；電壓、無功綜合控制單元；數據采集與處理單元；電能計量單元等等。每個功能單元基本上由一個CPU組成，多數采用單片機，也有一個功能單元由多個CPU完成的，例如主變壓器保護，有主保護和多種后備保護，因此往往由1個或2個以上CPU完成不同的保護功能，這種按功能設計的分散模塊化結構具有軟件相對簡單、調試維護方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性高等特點。 在

14、綜合自動化系統(tǒng)的管理上，采取分層（級）管理的模式，即各保護功能單元由保護管理機直接管理。一臺保護管理機可以管理32個單元模塊。它們間可以采用雙絞線用RS-485接口接，也可通過現(xiàn)場總線連接；而模擬量和開入開出單元，由數采控制機負責管理。保護管理機和數采控制機是處于變電站級和功能單元間的第二層結構。正常運行時，保護管理機監(jiān)視各保護單元的工作情況，一旦發(fā)現(xiàn)某一單元本身工作不正常，立即報告監(jiān)控機，并報告調度中心。如果某一保護單元有保護動作信息，也通過保護管理機，將保護動作信息送往監(jiān)控機，再送往調度中心。調度中心或監(jiān)控機也可通過保護管理機下達修改保護定值等命令。數采控制機則將各數采單元所采集的數據和開

15、關狀態(tài)送給監(jiān)控機和送往調度中心，并接受由調度或監(jiān)控機下達的命令。總之，這第二層管理機的作用是可明顯地減輕監(jiān)控機的負擔，協(xié)助監(jiān)控機承擔對單元層的管理。 變電站層的監(jiān)控機或稱上位機，通過局部網絡與保護管理機和數采控制機通信。監(jiān)控機的作用，在無人值班的變電站，主要負責與調度中心的通信，使變電站綜合自動化系統(tǒng)具有RTU的功能，完成四遙的任務；在有人值班的變電站，除了仍然負責與調度中心通信外，還負責人機聯(lián)系，使綜合自動化系統(tǒng)通過監(jiān)控機完成當地顯示、制表打印、開關操作等功能。 圖（一）所示的分級分布式的綜合自動化系統(tǒng)只是一種典型的形式，各個廠家的產品在系統(tǒng)結構上有所差異，但沒有本質的區(qū)別。例如，有的用于規(guī)

16、模較小的變電站的綜合自動化系統(tǒng)是由數采控制機直接完成與調度通信的任務；用于規(guī)模較大的變電站的綜合自動化系統(tǒng)則在變電站層可能設有通信控制機，專門負責與調度中心通信，并設有工程師機，負責軟件開發(fā)與管理等功能，其結構框圖如圖（二）所示。另外，在功能單元層可能還有故障錄波儀等。 3. 3.分散分布式與集中相結合結構分散分布式與集中相結合結構 4. 4.新型變電站綜合自動化系統(tǒng)結構新型變電站綜合自動化系統(tǒng)結構新型變電站綜合自動化系統(tǒng)的四層結構如表新型變電站綜合自動化系統(tǒng)的四層結構如表1-3-61-3-6所示所示。第四章 變電站綜合自動化系統(tǒng)與現(xiàn)場接口 接口就是具有微處理器CPU的各模塊之間的連接部件，進行信息交換的中轉站。 設置接口的主要原因：（1） 交換信息二者的信號不兼容，包括信號線的功能定義、邏輯定義和時序關系。（2） 速度不匹配，有的速度快，有的速度慢。（3） 若不通過接口，而由CPU直接對外設的操作實施控制，會使CPU處于窮于應付與外設打交道之中，大大降低CPU的效率。接口（電路）一般有如下的幾個功能：（1） 執(zhí)行CPU命令的功能（2） 返回外設狀態(tài)的功能（3） 數據緩沖的功能（4） 設備尋址的功能 例如CPU某個時刻只能和一臺外設交換數據，CPU發(fā)出的地址信號經過