第三章_變電站綜合自動化

1、第三章第三章 變電站綜合自動化變電站綜合自動化23.1 變電站綜合自動化和綜合自動化基礎(chǔ)知識一、一、 當前電力系統(tǒng)發(fā)展的要求當前電力系統(tǒng)發(fā)展的要求 i) 全國聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向，對電力系統(tǒng)的可靠性提出更高要求。全國聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向，對電力系統(tǒng)的可靠性提出更高要求。 國家電力公司陸延昌在國家電力公司陸延昌在2000年全國電網(wǎng)調(diào)度工作會議上明確指年全國電網(wǎng)調(diào)度工作會議上明確指出：堅持全國聯(lián)網(wǎng)、西電東送、南北互聯(lián)的發(fā)展方向不動搖。并且出：堅持全國聯(lián)網(wǎng)、西電東送、南北互聯(lián)的發(fā)展方向不動搖。并且要做到系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，可靠水平不降低。我國水力資源主要集中在西部要做到系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，可靠水平不降低。我國水力資源主要集中在西部

2、和西南部，這兩地區(qū)可開發(fā)電量占全國和西南部，這兩地區(qū)可開發(fā)電量占全國82.9%；煤炭資源華北和西；煤炭資源華北和西北兩地區(qū)占北兩地區(qū)占80%；而負荷中心集中在中部和東部沿海，這兩地區(qū)的；而負荷中心集中在中部和東部沿海，這兩地區(qū)的經(jīng)濟總量占全國經(jīng)濟總量占全國82%，電力消費占，電力消費占78%。這種差異，決定了電力工。這種差異，決定了電力工業(yè)發(fā)展必須實行西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略。業(yè)發(fā)展必須實行西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略。 要做到全國聯(lián)網(wǎng)后，供電可靠性水平不降低，加強發(fā)電廠、變要做到全國聯(lián)網(wǎng)后，供電可靠性水平不降低，加強發(fā)電廠、變電站的安全、可靠運行、提高其自動化水平很為重要。電

3、站的安全、可靠運行、提高其自動化水平很為重要。 33.1 變電站綜合自動化和綜合自動化基礎(chǔ)知識ii) 常規(guī)的變電站存在的問題常規(guī)的變電站存在的問題 安全性、可靠性不能滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需求。安全性、可靠性不能滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需求。 不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計算和實時性要求。不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計算和實時性要求。 供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證。供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證。 不利于提高運行管理水平。不利于提高運行管理水平。 維護工作量大，設(shè)備可靠性差。維護工作量大，設(shè)備可靠性差。 占地面積大，增加征地投資。占地面積大，增加征地投資。43.1 變電站綜合自動化和綜合自動化基礎(chǔ)知識科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為發(fā)展變電站自動化提

4、供科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為發(fā)展變電站自動化提供了有利的條件了有利的條件 變電站自動化技術(shù)的發(fā)展過程與相關(guān)學(xué)科的變電站自動化技術(shù)的發(fā)展過程與相關(guān)學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)。變電站自動化發(fā)展過程有三個階發(fā)展密切相關(guān)。變電站自動化發(fā)展過程有三個階段：段：(1) 變電站分立元件的自控裝置階段。變電站分立元件的自控裝置階段。 *電磁式的自動裝置電磁式的自動裝置 *晶體管式的自動裝置晶體管式的自動裝置 *集成電路式的自動裝置集成電路式的自動裝置53.1 變電站綜合自動化和綜合自動化基礎(chǔ)知識(2) 微處理器為核心的智能自動裝置階段。微處理器為核心的智能自動裝置階段。 計算機工業(yè)的發(fā)展，尤其是計算機工業(yè)的發(fā)展，尤其是20世

5、紀世紀70年代微年代微處理器的問世和微計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，為變處理器的問世和微計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，為變電站自動化技術(shù)的發(fā)展提供了必要的手段。電站自動化技術(shù)的發(fā)展提供了必要的手段。 這階段廠站自動化的特點：形成變電站內(nèi)的這階段廠站自動化的特點：形成變電站內(nèi)的自動化孤島。自動化孤島。(3) 變電站綜合自動化的發(fā)展，全面促進變電站變電站綜合自動化的發(fā)展，全面促進變電站技術(shù)水平和運行管理水平的提高。技術(shù)水平和運行管理水平的提高。63.1 變電站綜合自動化和綜合自動化基礎(chǔ)知識國外變電站綜合自動化的早期發(fā)展概況國外變電站綜合自動化的早期發(fā)展概況 國外變電站自動化的研究工作始于國外變電站自動化的研究工作

6、始于20世紀世紀70年代。年代。70年代末，英、西德、意大利、澳大利亞等國新裝的遠動年代末，英、西德、意大利、澳大利亞等國新裝的遠動裝置都是微機型的。裝置都是微機型的。變電站綜合自動化的研究工作，于變電站綜合自動化的研究工作，于70年代中、后期年代中、后期開始。開始。1975年由關(guān)西電子公司和三菱電氣有限公司合作年由關(guān)西電子公司和三菱電氣有限公司合作，研究配電變電站數(shù)字控制系統(tǒng)。，研究配電變電站數(shù)字控制系統(tǒng)。1979年年9月完成樣機，月完成樣機，稱為稱為SDCS-1型，型，12月在變電站安裝運行，月在變電站安裝運行，1980年開始年開始商品化生產(chǎn)。商品化生產(chǎn)。 SDCS-1型由型由13臺微機組

7、成。如臺微機組成。如圖圖1.2.1，它具有對，它具有對一個一個77kV/6.6kV的配電變電站的全部保護和控制功能。的配電變電站的全部保護和控制功能。該變電站具有該變電站具有3臺變壓器，臺變壓器，4回回77kV進線，進線，36回回6.6kV饋饋電線路。電線路。73.1 變電站綜合自動化和綜合自動化基礎(chǔ)知識SDCS1結(jié)構(gòu)方框圖 國外變電站綜合自動化的早期發(fā)展概況國外變電站綜合自動化的早期發(fā)展概況8我國變電站自動化的發(fā)展過程我國變電站自動化的發(fā)展過程我國變電站綜合自動化的研究工作始于我國變電站綜合自動化的研究工作始于8080年代中期。年代中期。19871987年清華大學(xué)電機年清華大學(xué)電機工程系研究

8、成功國內(nèi)第一個符合國情的綜合自動化系統(tǒng)工程系研究成功國內(nèi)第一個符合國情的綜合自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)由該系統(tǒng)由3 3臺微機組臺微機組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖圖1.2.21.2.2。19871987年在山東威海望島變電站成功地投入運行。年在山東威海望島變電站成功地投入運行。望島變電站是一個望島變電站是一個35kV/10kV35kV/10kV城市變電站，有城市變電站，有2 2回回35kV35kV進線，進線，2 2臺主變，臺主變，8 8回回10kV10kV出線，出線，2 2組電容器。該系統(tǒng)擔負全變電站安全監(jiān)控、微機保護、電壓無功控制組電容器。該系統(tǒng)擔負全變電站安全監(jiān)控、微機保護、電壓無功控制、中

9、央信號等任務(wù)。按功能分為、中央信號等任務(wù)。按功能分為3 3個子系統(tǒng)個子系統(tǒng)：（：（1 1）安全監(jiān)控子系統(tǒng)；（）安全監(jiān)控子系統(tǒng)；（2 2）微）微機保護子系統(tǒng)；（機保護子系統(tǒng)；（3 3）電壓、無功控制子系統(tǒng)。）電壓、無功控制子系統(tǒng)。 這是我國第一個變電站綜合自動化系統(tǒng)，其成功的投入運行，證明了我國這是我國第一個變電站綜合自動化系統(tǒng)，其成功的投入運行，證明了我國完全可以自行研究，制造出具有國際先進水平，符合國情的變電站綜合自動化完全可以自行研究，制造出具有國際先進水平，符合國情的變電站綜合自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)。 9090年代中期后，綜合自動化系統(tǒng)迅速發(fā)展年代中期后，綜合自動化系統(tǒng)迅速發(fā)展。隨著微機技術(shù)的

10、不斷發(fā)展和已隨著微機技術(shù)的不斷發(fā)展和已投入運行的變電站綜合系統(tǒng)取得的經(jīng)濟效益和社會效益，吸引全國許多用戶和投入運行的變電站綜合系統(tǒng)取得的經(jīng)濟效益和社會效益，吸引全國許多用戶和科研單位和高等院校，因此變電站綜合自動化系統(tǒng)到科研單位和高等院校，因此變電站綜合自動化系統(tǒng)到9090年代，成為熱門話題。年代，成為熱門話題。3.1 變電站綜合自動化和綜合自動化基礎(chǔ)知識93.1 變電站綜合自動化和綜合自動化基礎(chǔ)知識我國變電站自動化的發(fā)展過程我國變電站自動化的發(fā)展過程變電站微機監(jiān)測、保護綜合控制系統(tǒng)框圖變電站微機監(jiān)測、保護綜合控制系統(tǒng)框圖10 國外無人值班的發(fā)展簡況無人值班的發(fā)展簡況 西歐、北美、日本等發(fā)達國

11、家的絕大多數(shù)變西歐、北美、日本等發(fā)達國家的絕大多數(shù)變電站，包括許多電站，包括許多500kV、380kV的變電站也都實的變電站也都實行無人值班。例如：巴黎，行無人值班。例如：巴黎，1985年建立新一代的年建立新一代的計算機自動管理系統(tǒng)，所有計算機自動管理系統(tǒng)，所有225/20kV變電站都由變電站都由調(diào)度中心集中控制。調(diào)度室可掌握所有調(diào)度中心集中控制。調(diào)度室可掌握所有225/20kV變電站及變電站及20kV主網(wǎng)絡(luò)運行狀況，當電網(wǎng)發(fā)生事故主網(wǎng)絡(luò)運行狀況，當電網(wǎng)發(fā)生事故時，調(diào)度中心可以直接進行必要的處理，使受停時，調(diào)度中心可以直接進行必要的處理，使受停電影響的用戶迅速恢復(fù)供電。與此同時也出現(xiàn)一電影響的

12、用戶迅速恢復(fù)供電。與此同時也出現(xiàn)一批無人值班或少人值班的大、中小型水電站，例批無人值班或少人值班的大、中小型水電站，例如，到如，到1980年止，意大利年止，意大利ENEL公司的公司的474個水個水電站中，無人值班達電站中，無人值班達408個，法國個，法國EDF公司公司450個個水電站中，有水電站中，有403個無人值班占個無人值班占90%。 11國內(nèi)國內(nèi)無人值班的發(fā)展簡況. .早期的無人值班變電站沒有自動化功能。只適合不重早期的無人值班變電站沒有自動化功能。只適合不重要的要的35KV變電站。變電站。 2. 20世紀世紀60年代，進入了遠方監(jiān)視的無人值班階段。年代，進入了遠方監(jiān)視的無人值班階段。

13、3. 20世紀世紀80年代后期，無人值班技術(shù)又上了一個臺階。年代后期，無人值班技術(shù)又上了一個臺階。促進了調(diào)度自動化實用化的深入開展和電網(wǎng)調(diào)度管理促進了調(diào)度自動化實用化的深入開展和電網(wǎng)調(diào)度管理水平的提高。水平的提高。 4. 國家電力調(diào)度通信中心于國家電力調(diào)度通信中心于1993年年12月月28日發(fā)布了調(diào)自日發(fā)布了調(diào)自 1994 2號文件號文件關(guān)于在地區(qū)電網(wǎng)中實施變電站遙控關(guān)于在地區(qū)電網(wǎng)中實施變電站遙控和無人值班的意見和無人值班的意見。該文件明確指出實行變電站遙。該文件明確指出實行變電站遙控和無人值班是可行的，是電網(wǎng)調(diào)度管理的發(fā)展方向控和無人值班是可行的，是電網(wǎng)調(diào)度管理的發(fā)展方向，并明確指出各單位要

14、積極穩(wěn)妥地開展此項工作，要，并明確指出各單位要積極穩(wěn)妥地開展此項工作，要根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，因地制宜，統(tǒng)籌安排，綜合考根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，因地制宜，統(tǒng)籌安排，綜合考慮，做好規(guī)劃，逐步實施。根據(jù)需要有些地區(qū)可考慮慮，做好規(guī)劃，逐步實施。根據(jù)需要有些地區(qū)可考慮新建變電站一步到位，即按無人站設(shè)計建設(shè)，尤其是新建變電站一步到位，即按無人站設(shè)計建設(shè)，尤其是地區(qū)變電站地區(qū)變電站 。該文件對全國無人值班變電站的建設(shè)起。該文件對全國無人值班變電站的建設(shè)起了很大的推動作用。了很大的推動作用。12變電站實現(xiàn)無人值班的目的和意義(1) 國民經(jīng)濟發(fā)展形勢的需要國民經(jīng)濟發(fā)展形勢的需要 不僅發(fā)達地區(qū)、人口密集經(jīng)濟發(fā)展的地

15、區(qū)需要發(fā)展不僅發(fā)達地區(qū)、人口密集經(jīng)濟發(fā)展的地區(qū)需要發(fā)展無人值班變電站；人口密度少、經(jīng)濟不甚發(fā)達的邊遠地?zé)o人值班變電站；人口密度少、經(jīng)濟不甚發(fā)達的邊遠地區(qū)，發(fā)展無人值班也很重要。區(qū)，發(fā)展無人值班也很重要。(2) 提高運行的可靠性，減少誤操作率。提高運行的可靠性，減少誤操作率。(3) 提高經(jīng)濟效益和勞動生產(chǎn)率提高經(jīng)濟效益和勞動生產(chǎn)率(4) 降低變電站建設(shè)成本降低變電站建設(shè)成本 。13變電站綜合自動化全面提高無人值班變電站的技術(shù)水平變電站綜合自動化全面提高無人值班變電站的技術(shù)水平（1）提高了變電站的安全、可靠運行水平。）提高了變電站的安全、可靠運行水平。（2）提高電力系統(tǒng)的運行、管理水平和技術(shù)水平）

16、提高電力系統(tǒng)的運行、管理水平和技術(shù)水平（3）縮小變電站占地面積，降低造價，減少總投）縮小變電站占地面積，降低造價，減少總投資。資。（4）提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率，降低電能）提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率，降低電能損耗。損耗。（5）減少維護工作量。由于綜合自動化系統(tǒng)中的）減少維護工作量。由于綜合自動化系統(tǒng)中的 微機保護裝置和自動裝置，都具有故障自診斷功微機保護裝置和自動裝置，都具有故障自診斷功能，裝置內(nèi)部有故障，能自動顯示故障部位，縮能，裝置內(nèi)部有故障，能自動顯示故障部位，縮短了維修時間短了維修時間 。14變電站自動化系統(tǒng)的內(nèi)涵變電站自動化系統(tǒng)的內(nèi)涵 20世紀 80年代和年代和90年代中期，國

17、內(nèi)都把上述功能的系統(tǒng)年代中期，國內(nèi)都把上述功能的系統(tǒng)稱為變電站綜合自動化系統(tǒng)，以區(qū)別于只有局部功能的自動稱為變電站綜合自動化系統(tǒng)，以區(qū)別于只有局部功能的自動化。國外發(fā)表的文章也稱化。國外發(fā)表的文章也稱“綜合自動化綜合自動化”，或一體化的變電，或一體化的變電站控制與保護。站控制與保護。 國際電工委員會（國際電工委員會（IEC）根據(jù)國際上變電站自動化系統(tǒng)根據(jù)國際上變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展的情況，于發(fā)展的情況，于1997年國際大電網(wǎng)會議（年國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）WG 34.03工作組在工作組在“變電站內(nèi)數(shù)據(jù)流的通信要求變電站內(nèi)數(shù)據(jù)流的通信要求”報告中，提報告中，提出了出了“變電站自動化變電站自動化

18、”（SA，Substation Automation）和和“變電站自動化系統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)”（SAS，Substation Automation System）兩個名詞。此名詞被國際電工委員會的兩個名詞。此名詞被國際電工委員會的TC 57技技術(shù)委員會（即電力系統(tǒng)通信和控制技術(shù)委員會）在制定的術(shù)委員會（即電力系統(tǒng)通信和控制技術(shù)委員會）在制定的IEC 61850（即變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)）標準中采納。我國即變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)）標準中采納。我國從從20世紀世紀80年代中、后期以來，習(xí)慣稱之為年代中、后期以來，習(xí)慣稱之為“變電站綜合變電站綜合自動化自動化”和和“變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系

19、統(tǒng)”。在在IEC 61850變電站通信網(wǎng)絡(luò)標準中，對變電站變電站通信網(wǎng)絡(luò)標準中，對變電站自動化系統(tǒng)（自動化系統(tǒng)（SAS）的定義為：變電站自動化系統(tǒng)就是在變的定義為：變電站自動化系統(tǒng)就是在變電站內(nèi)提供包括通信基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的自動化。電站內(nèi)提供包括通信基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的自動化。15變電站綜合自動化的內(nèi)涵 2000年中國電力出版社出版的年中國電力出版社出版的變電站綜合自動術(shù)變電站綜合自動術(shù)一書中指出了變電站綜合自動化的含義是將變電站的二次一書中指出了變電站綜合自動化的含義是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和設(shè)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(jīng)過功能

20、的重新組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進遠動裝置等）經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、信號處理技術(shù)和通信技術(shù)的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、信號處理技術(shù)和通信技術(shù)、實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)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(diào)度通信等綜合性、測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。變電站自動化系統(tǒng)，是利用多臺微型計算的自動化功能。變電站自動化系統(tǒng)，是利用多臺微型計算機（包括單片機等）和大規(guī)模集成電路組成的分級分布式機（包括單片機等）和大規(guī)模集成電路組成的分級分布式的自動化系統(tǒng)，它以微

21、計算機為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對變電站傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)，它以微計算機為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對變電站傳統(tǒng)的繼電保護、測量手段、控制方式以及通信和管理模式的的繼電保護、測量手段、控制方式以及通信和管理模式的全面改造。變電站綜合自動化系統(tǒng)具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)全面改造。變電站綜合自動化系統(tǒng)具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化微機化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化等特征。等特征。163.2 變電站綜合自動化系統(tǒng)中的子系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)中的子系統(tǒng)一、微機保護子系統(tǒng)一、微機保護子系統(tǒng) 功能及要求 四性：快速性、選擇性、靈敏性和可靠性 主要功能：1）進線和饋電線路的主保護和后備保

22、護及自動重合閘； 2）主變壓器的主保護和后備保護； 3）無功補償電容器組的保護； 4）母線保護； 5）小電流接地系統(tǒng)的單相接地選線。 附加功能：通信、故障記錄、統(tǒng)一時鐘、存儲整定值、顯示觀察修改整 定值、故障自診斷自閉鎖和自恢復(fù)、自動重合閘功能17 輸電線路的微機保護配置 電流保護、距離保護、高頻保護、光纖縱差保護、方向電流保護、零序電流保護 變壓器的微機保護配置 比率制動式差動保護、本體重瓦斯、有載調(diào)壓重瓦斯和壓力釋放保護、三段復(fù)合電壓（方向）閉鎖過電流保護、二段式零序過電流保護、間隙過電流過電壓保護 電力電容器的故障及微機保護配置 過電流保護、電壓保護、不平衡電壓保護和不平衡電流保護18二

23、、自動化監(jiān)控子系統(tǒng)二、自動化監(jiān)控子系統(tǒng) 在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，監(jiān)控子系統(tǒng)應(yīng)能取代常規(guī)的測量系統(tǒng)，改變常規(guī)的操動機構(gòu)，取代常規(guī)的告警、報警裝置，取代常規(guī)的電磁式和機械式防誤閉鎖設(shè)備；取代常規(guī)的遠動裝置等等。 基本功能 ：數(shù)據(jù)采集功能 、操作控制功能 、安全監(jiān)視功能 、事件順序記錄與故障錄波和測距功能 、數(shù)據(jù)處理與記錄功能 、人機聯(lián)系功能和諧波分析與處理。19三、電壓無功控制子系統(tǒng)三、電壓無功控制子系統(tǒng) 造成電壓質(zhì)量下降的主要原因是系統(tǒng)無功不足或無功功率分布不合理 無功功率的補償與分布問題 分層分區(qū)，就地補償 變電站調(diào)節(jié)電壓和無功的主要手段是調(diào)節(jié)主變的分接頭和投切電容器組 變電站電壓無功管理調(diào)

24、控原則 （1）變電站電壓允許偏差范圍為：220kV變電站的110kV母線：106.7117.7kV；220kV、110kV變電站的10kV母線10.010.7kV。 （2）補償電容器的投退管理原則：以控制各電壓等級母線電壓在允許偏差范圍之內(nèi)，并實現(xiàn)無功功率就地平衡為主要目標，原則上不允許無功功率經(jīng)主變高壓側(cè)向電網(wǎng)倒送，同時保證在電壓合格范圍內(nèi)盡量提高電壓。 20 VQC的控制策略 （1）當電壓越上限，無功正常/功率因數(shù)正常時 （2）當電壓越上限，無功越上限/功率因數(shù)越下限時 （3）當電壓越上限，無功越下限/功率因數(shù)越上限時 （4）當電壓越下限，無功正常/功率因數(shù)正常時 （5）當電壓越下限，無功

25、越上限/功率因數(shù)越下限時 （6）當電壓越下限，無功越下限/功率因數(shù)越上限時 21 電壓無功綜合控制方式 （1）集中控制方式。該方式是指在調(diào)度中心對各個變電站的主變壓器分接頭位置和無功補償設(shè)備進行統(tǒng)一的控制。（2）分散控制方式。該方式是指在各個變電站或發(fā)電廠中，自動調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器的分接頭位置或其他調(diào)壓設(shè)備，以控制某地區(qū)的電壓和無功功率在規(guī)定的范圍內(nèi)。（3）關(guān)聯(lián)分散控制方式。關(guān)聯(lián)分散控制該方式是指電力系統(tǒng)正常運行時，由分散安裝在各廠、站的分散控制裝置或控制軟件進行自動調(diào)控，調(diào)控范圍和定值是從整個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行出發(fā)，事先由電壓、無功優(yōu)化程序計算好的，而在系統(tǒng)負荷變化圈套或緊急情況或系

26、統(tǒng)運行該方式發(fā)生大的變動時，可由調(diào)度中心直接操作控制，或由調(diào)度中心個性下屬變電站所應(yīng)維持的母線電壓和無功功率的定值，以滿足系統(tǒng)運行該方式變化后新的要求。22 變電站10kV系統(tǒng)電壓無功綜合控制裝置簡介 23四、備用電源自動投入裝置 明備用。正常情況下有明顯斷開的備用電源或備用設(shè)備。 暗備用。正常情況下沒有明顯斷開的備用電源或備用設(shè)備。24 對備用電源自動投入裝置的基本要求1）只有當工作電源斷開后，備用電源才投入。防止備用電源投入到故障元件上，加重故障設(shè)備的破壞程度。2）APD只允許動作一次。永久性故障時的多次動作將會導(dǎo)致系統(tǒng)多次受到短路電流的沖擊。3）APD切除工作電源斷路器必須經(jīng)延時。這是為

27、了躲過工作母線引出線故障造成的母線電壓下降25 PSP642微機型APD的硬件結(jié)構(gòu)一般由CPU插件、電源插件、邏輯及跳閘插件、人機對話插件幾部分組成。 控制條件：允許條件和閉鎖條件。 當允許條件滿足，而閉鎖條件不滿足時，備自投動作出口。 就地：可實現(xiàn)就地分合斷路器操作，此時，遠方遙控斷路器的操作將被閉鎖 。 遠方 ：允許通過遙控該方式對斷路器進行操作，此狀態(tài)下就地操作均將被閉鎖。 26五、自動按頻率減負荷控制系統(tǒng)五、自動按頻率減負荷控制系統(tǒng) 當電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，系統(tǒng)發(fā)送的有功功率可能小于系統(tǒng)所需要（負荷功率）的，頻率就會降低，這將會造成系統(tǒng)低頻運行。其危害是：1）影響汽輪機葉片，可能損傷或斷

28、裂。2）使火電廠廠用機械出力減少，會造成系統(tǒng)頻率崩潰。3）引起發(fā)電機轉(zhuǎn)速下降，嚴重時會造成系統(tǒng)電壓崩潰。4）影響測量儀表的準確性和用戶的產(chǎn)品質(zhì)量。27自動按頻率減負荷（AFL）：當電力系統(tǒng)頻率降低時，能根據(jù)系統(tǒng)頻率下降的不同程度自動有次序、有計劃地切除相應(yīng)的負荷，以阻止系統(tǒng)頻率降低，并使系統(tǒng)頻率迅速恢復(fù)到給定值。基本要求：1）AFL動作后，系統(tǒng)頻率應(yīng)回升到恢復(fù)頻率范圍內(nèi)。2）使AFL充分發(fā)揮作用，應(yīng)有足夠負荷接于AFL上。3）AFL應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)頻率的下降程度切除負荷。分級切除、逐步逼近4）AFL各級動作頻率確定應(yīng)符合系統(tǒng)要求，應(yīng)防止超調(diào)和懸?，F(xiàn)象。5）AFL應(yīng)設(shè)置附加級，使系統(tǒng)頻率從穩(wěn)定的但略低

29、于恢復(fù)頻率值回升到正常值。附加級動作時系統(tǒng)頻率已處于穩(wěn)定，所以附加級一般需延時較長。組成：頻率測量元件f，延時元件t和執(zhí)行元件 282930六、故障錄波裝置六、故障錄波裝置 常年投入運行，監(jiān)視電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的自動記錄裝置，記錄電力系統(tǒng)故障及繼電保護和安全自動裝置在事故過程中的動作情況，迅速判斷線路故障的位置。 發(fā)展：機械式故障錄波裝置 、光線式故障錄波裝置 、微機故障錄波裝置 作用：當電力系統(tǒng)發(fā)生故障和振蕩時，自動記錄下故障類型、故障發(fā)生時間、電流電壓變化過程及繼電保護和自動裝置的動作情況，計算出短路點到裝置安裝處的距離等，并且可以通過打印機打印事故報告，通過傳真或電力通信系統(tǒng)將報告?zhèn)魉偷秸{(diào)

30、度所。 313.3變電站綜合自動化的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)變電站綜合自動化的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(1)綜合自動化系統(tǒng)的站內(nèi)信息傳輸 主要解決自動化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)與上位機（監(jiān)控主機）間的數(shù)據(jù)通信和信息交換問題。(2)自動化系統(tǒng)與上級調(diào)度通信 綜合自動化系統(tǒng)必須兼有RTU的全部功能，應(yīng)該能夠?qū)⑺杉哪M量和開關(guān)狀態(tài)信息，以及事件順序記錄等遠傳至調(diào)度端；同時應(yīng)該能接收調(diào)度端下達的各種操作、控制、修改定值等命令。即完成新型RTU等全部四遙功能。 通信規(guī)約必須符合部頒的規(guī)定。目前最常用的有IEC60870 101/103/104和CDT等規(guī)約。32國際電工委員會（IEC）TC 57技術(shù)委員會（電力系統(tǒng)控制和通術(shù)委員會

31、）在制定IEC 61850（變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)）標準時，把變電站自動化系統(tǒng)的功能在邏輯上分配在3個層次（變電站層、間隔層或單元層、過程層），這3個層次分別通過邏輯接口19建立通信，如圖3.1所示。33功能A功能B遠方控制（NCC）7技術(shù)服務(wù)變電站層保護控制保護控制329832過程接口1,61,64,5過程接口4,5間隔/單元層遠方保護過程層遠方保護高壓設(shè)備34（1 1）過程層（）過程層（Processlevel）功能功能 過程層的功能實際上是與變電站一次設(shè)備斷路器、隔離開關(guān)和電流互感器TA、電壓互感器TV接口的功能。（2 2）間隔層（）間隔層（Baylevel）功能功能 變電站自動化系統(tǒng)在間

32、隔層的設(shè)備主要有各種微機保護裝置、自動控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和RTU等等。 (3(3）變電站層（）變電站層（Stationlevel） 變電站的功能有2類：與過程有關(guān)的站層功能： 與接口有關(guān)的站層功能：35變電站內(nèi)的信息傳輸變電站內(nèi)的信息傳輸 在具有變電站層在具有變電站層間隔層（單元層）間隔層（單元層）過程層（設(shè)過程層（設(shè)備層）的分層分布式自動化系統(tǒng)中，需傳輸?shù)男畔⒂幸詡鋵樱┑姆謱臃植际阶詣踊到y(tǒng)中，需傳輸?shù)男畔⒂幸韵聨撞糠窒聨撞糠?1過程層與間隔層的信息交換過程層與間隔層的信息交換過程層提供的信息主要有兩種：過程層提供的信息主要有兩種： 模擬量模擬量 狀態(tài)信息，主要為斷路器或間隔刀閘的輔助觸

33、點。狀態(tài)信息，主要為斷路器或間隔刀閘的輔助觸點。2間隔層內(nèi)設(shè)備間的通信間隔層內(nèi)設(shè)備間的通信間隔層設(shè)備間內(nèi)部通信，主要解決兩個問題：間隔層設(shè)備間內(nèi)部通信，主要解決兩個問題： 數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)共享互相閉鎖互相閉鎖363間隔層與變電站層的通信間隔層與變電站層的通信間隔層和變電站層的通信內(nèi)容很豐富，概括起來有以下間隔層和變電站層的通信內(nèi)容很豐富，概括起來有以下4類：類： 測量信息測量信息 狀態(tài)信息狀態(tài)信息 操作信息操作信息 參數(shù)信息參數(shù)信息4 變電站層的內(nèi)部通信變電站層的內(nèi)部通信變電站層不同設(shè)備間的通信，根據(jù)各設(shè)備任務(wù)和功能變電站層不同設(shè)備間的通信，根據(jù)各設(shè)備任務(wù)和功能的特點，傳輸所需的測量信息、狀態(tài)信息

34、和操作信息等的特點，傳輸所需的測量信息、狀態(tài)信息和操作信息等。37變電站自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的要求變電站自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的要求 快速的實時響應(yīng)能力快速的實時響應(yīng)能力 高的可靠性高的可靠性 優(yōu)良的電磁兼容性能優(yōu)良的電磁兼容性能 分層式結(jié)構(gòu)分層式結(jié)構(gòu)38串行通信接口串行通信接口EIA-RS-232C和和EIA-RS-422/485 1. EIA-RS-232C接口標準接口標準EIA-RS-232接口標準是早期串行通信接口標準。是美國電子工接口標準是早期串行通信接口標準。是美國電子工業(yè)協(xié)會（業(yè)協(xié)會（EIA）于）于1973年制定的數(shù)據(jù)傳輸標準接口。因接口簡單年制定的數(shù)據(jù)傳輸標準接口。因接口簡單，因此也

35、廣泛應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部的通信，但其主，因此也廣泛應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部的通信，但其主要缺點是易受干擾，故傳輸距離短，速率低，最大傳輸距離為要缺點是易受干擾，故傳輸距離短，速率低，最大傳輸距離為15米。而在距離米。而在距離15米時，最大傳輸速率為米時，最大傳輸速率為20Kbps。2. EIA-RS 422/485 接口標準接口標準RS422對對RS323C的電路進行改進，采用了平衡差的電路進行改進，采用了平衡差分的電氣接口，分的電氣接口，RS422加強了抗干擾能力，使傳輸速率和距離比加強了抗干擾能力，使傳輸速率和距離比RS232有很大的提高。由有很大的提高。由RS422標準變

36、形為標準變形為RS485。RS422用用4根傳輸線，工作于全雙工，根傳輸線，工作于全雙工，RS485只有兩根傳輸線，工作于半雙只有兩根傳輸線，工作于半雙工，它們的傳輸距離可到工，它們的傳輸距離可到1200M，傳輸速度，傳輸速度100K。 39表 幾種常用的串行通信標準接口的主要性能RS232CRS-422RS-485操作方式操作方式單端單端差分差分差分差分最大電纜距離最大電纜距離15m1200m1200m最大傳輸速最大傳輸速率率(bps)12m20K(15m)10M10M120m-1M1M1200m-100K100K40RS422/485的優(yōu)點：的優(yōu)點： 接口簡單，僅需一根信號電纜（雙絞線、同

37、軸電纜接口簡單，僅需一根信號電纜（雙絞線、同軸電纜），便可實現(xiàn)多節(jié)點互聯(lián)。），便可實現(xiàn)多節(jié)點互聯(lián)。 可采用標準傳輸規(guī)約，例如：可采用標準傳輸規(guī)約，例如：IEC60870-5-103協(xié)議協(xié)議（我國行標為（我國行標為DL/T 667-1999）由于以上優(yōu)點，間隔層設(shè)備間的通信以前由于以上優(yōu)點，間隔層設(shè)備間的通信以前常采用常采用RS-232或或RS-485串行接口。串行接口。RS422/485缺點：缺點： 能連接的通信點數(shù)能連接的通信點數(shù)32個。個。 通信多為查詢方式通信多為查詢方式41現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡(luò) 1現(xiàn)場總線定義現(xiàn)場總線定義根據(jù)國際電工委員會根據(jù)國際電工委員會IEC（Inter

38、national Electro-technical Commission）標準和現(xiàn)場總線基金會標準和現(xiàn)場總線基金會FF（Fieldbus Foundation）的定義：現(xiàn)場總線是連接智能的定義：現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。以現(xiàn)場總線構(gòu)成的控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上是分散的。從而徹以現(xiàn)場總線構(gòu)成的控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上是分散的。從而徹底改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，提高了控制系統(tǒng)底改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，提高了控制系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟性能。的安全、可靠和經(jīng)濟性能。422現(xiàn)場總線的優(yōu)點：

39、現(xiàn)場總線的優(yōu)點：現(xiàn)場總線按現(xiàn)場總線按ISO的的OSI標準提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可靠性高標準提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可靠性高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強，通信速率快，造價低，維，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強，通信速率快，造價低，維護成本低。護成本低。具體有以下幾方面特點：具體有以下幾方面特點：(1) 現(xiàn)場設(shè)備互連網(wǎng)絡(luò)化現(xiàn)場設(shè)備互連網(wǎng)絡(luò)化(2) 信號傳輸數(shù)字化信號傳輸數(shù)字化(3) 系統(tǒng)和功能分散化系統(tǒng)和功能分散化(4) 現(xiàn)場總線設(shè)備有互操作性現(xiàn)場總線設(shè)備有互操作性(5) 現(xiàn)場總線的通信網(wǎng)絡(luò)為開放式互連網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場總線的通信網(wǎng)絡(luò)為開放式互連網(wǎng)絡(luò)433 現(xiàn)場總線技術(shù)與計算機局域網(wǎng)技術(shù)的聯(lián)系與區(qū)別：現(xiàn)場總線技術(shù)與計算機局域網(wǎng)技術(shù)的

40、聯(lián)系與區(qū)別：計算機局域網(wǎng)屬數(shù)據(jù)網(wǎng)，現(xiàn)場總線屬控制網(wǎng)。兩者的區(qū)計算機局域網(wǎng)屬數(shù)據(jù)網(wǎng)，現(xiàn)場總線屬控制網(wǎng)。兩者的區(qū)別如下：別如下：(1) 數(shù)據(jù)特性不一樣數(shù)據(jù)特性不一樣數(shù)據(jù)網(wǎng)使用大數(shù)據(jù)報文，且數(shù)據(jù)并不是頻繁地發(fā)送、通數(shù)據(jù)網(wǎng)使用大數(shù)據(jù)報文，且數(shù)據(jù)并不是頻繁地發(fā)送、通信速率一般較高，控制網(wǎng)卻相反，必須頻繁傳送少批量信速率一般較高，控制網(wǎng)卻相反，必須頻繁傳送少批量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。(2) 介質(zhì)訪問介質(zhì)訪問(MAC)協(xié)議不一樣協(xié)議不一樣(3) 數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)不一樣數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)不一樣(4) 應(yīng)用層服務(wù)不一樣應(yīng)用層服務(wù)不一樣 444 幾種常用的現(xiàn)場總線幾種常用的現(xiàn)場總線(1) LONWorks 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線它的核心部

41、件是它的核心部件是Neuron神經(jīng)元通信處理芯片，收發(fā)器神經(jīng)元通信處理芯片，收發(fā)器模塊和模塊和LONtalk通信協(xié)議。通信協(xié)議。LONWorks的節(jié)點相互獨立，從硬件結(jié)構(gòu)上保證當任何的節(jié)點相互獨立，從硬件結(jié)構(gòu)上保證當任何一節(jié)點出現(xiàn)故障，不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的工作。一節(jié)點出現(xiàn)故障，不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的工作。LONWorks的技術(shù)特點：的技術(shù)特點： 高可靠性高可靠性 支持多種傳輸介質(zhì)支持多種傳輸介質(zhì) 響應(yīng)時間塊響應(yīng)時間塊 安全性好安全性好 互換性互換性45 (2) CAN現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線CAN（Controller Area Network）控制局域網(wǎng)是一種控制局域網(wǎng)是一種具有很高可靠性、支持分布式控制

42、。具有很高可靠性、支持分布式控制。 CANbus的技術(shù)特點是：的技術(shù)特點是： 技術(shù)多主結(jié)構(gòu)。技術(shù)多主結(jié)構(gòu)。 可以與各種微處理機連接?？梢耘c各種微處理機連接。 提供優(yōu)先級控制、實時性強。提供優(yōu)先級控制、實時性強。 具有很強的錯誤識別和處理能力。具有很強的錯誤識別和處理能力。 支持點對點發(fā)送和播發(fā)送功能。支持點對點發(fā)送和播發(fā)送功能。CAN主要用于小型、實時性要求比較高的過程控制系統(tǒng)。主要用于小型、實時性要求比較高的過程控制系統(tǒng)。LONWorks主要適用于大型的、對響應(yīng)時間要求不太高的主要適用于大型的、對響應(yīng)時間要求不太高的分布式控制系統(tǒng)。分布式控制系統(tǒng)。463以太網(wǎng)（以太網(wǎng)（Ethernet）以太

43、網(wǎng)（以太網(wǎng)（Ethernet）的名稱是由加利福尼亞的名稱是由加利福尼亞Xenx公司的公司的PARC研究中心的研究中心的Bob Metcalfe于于1973年年5月首次提出的。月首次提出的。以太網(wǎng)是當今使用最廣泛的局域網(wǎng)，在所有的網(wǎng)絡(luò)連接中，以太網(wǎng)是當今使用最廣泛的局域網(wǎng)，在所有的網(wǎng)絡(luò)連接中，80%都是基于以太網(wǎng)的。都是基于以太網(wǎng)的。 以太網(wǎng)的優(yōu)越性以太網(wǎng)的優(yōu)越性(1) 傳輸速度快，可擴展性好傳輸速度快，可擴展性好 以太網(wǎng)的傳輸速度有以太網(wǎng)的傳輸速度有10Mbps系統(tǒng)、系統(tǒng)、 100Mbps系統(tǒng)和系統(tǒng)和1000Mbps系統(tǒng)。系統(tǒng)。(2) 可靠性高可靠性高(3) 成本低成本低(4) 網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管

44、理由于以上原因，以太網(wǎng)應(yīng)用于變電站自動化系統(tǒng)已成為發(fā)展的由于以上原因，以太網(wǎng)應(yīng)用于變電站自動化系統(tǒng)已成為發(fā)展的趨勢。趨勢。47介質(zhì)訪問控制協(xié)議介質(zhì)訪問控制協(xié)議 多播地址和廣播地址多播地址和廣播地址 CSMA/CD協(xié)議協(xié)議 沖突沖突如果不止一個站點同時在以太網(wǎng)信道上傳輸數(shù)據(jù)，信號如果不止一個站點同時在以太網(wǎng)信道上傳輸數(shù)據(jù)，信號就會發(fā)生沖突。但沖突會很快地被解決。例如，在一個就會發(fā)生沖突。但沖突會很快地被解決。例如，在一個典型的典型的10Mbps以太網(wǎng)上，以太網(wǎng)上，CSMA/CD協(xié)議的設(shè)計保證協(xié)議的設(shè)計保證了大部分沖突都可在微秒即百萬分之一秒內(nèi)被解決。了大部分沖突都可在微秒即百萬分之一秒內(nèi)被解決。 由于這種技術(shù)特點，當帶寬占用率低于由于這種技術(shù)特點，當帶寬占用率低于37%時，可以基時，可以基本避免沖撞，充分滿足實時要求。本避免沖撞，充分滿足實時要求。48IEC 60870-5 系列國際標準系列國際標準 序號序號 IEC配套標準配套標準 我國對應(yīng)電力我國對應(yīng)電力行業(yè)標準行業(yè)標準 名稱和作用名稱和作用 應(yīng)用場合應(yīng)用場合 1IEC 60870-5-101 DL/T 634-1997 基本遠動任務(wù)配套標準基本遠動任務(wù)配套標準 變電站和調(diào)度中心變電站和調(diào)度中心間間 2IEC 60870-5-102 DL/T 719-2000 電能累計量傳輸配套標電能累計量傳輸配套標準準