變電所綜合自動化的概念、特點及基本功能

變電站綜合自動化系統(tǒng)的概念、優(yōu)越性及基本功能陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院主要內(nèi)容變電站綜合自動化系統(tǒng)的概念

變電站綜合自動化的特點變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能變電站綜合自動化系統(tǒng)的概念變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(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、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綜合自動化系統(tǒng)的概念變電站綜合自動化系統(tǒng)，即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)，代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠動屏，用微機保護代替常規(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。因此，變電站綜合自動化是自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。特征功能綜合化結(jié)構(gòu)微機化操作監(jiān)視屏幕化運行管理智能化優(yōu)點以全微機化的新型二次設(shè)備替代常規(guī)設(shè)備，盡量做到硬件資源、信息資源共享。用不同的模塊軟件實現(xiàn)常規(guī)設(shè)備的各種功能，用計算機局域網(wǎng)代替大量信號電纜的連接，用主動模式代替常規(guī)的被動模式，簡化了變電站二次部分的硬件配置，減輕了安裝施工和運行維護工作量，降低了變電站總造價和運行費用，使變電運行更安全、可靠，為提高運行管理自動化水平打下了基礎(chǔ)

變電站綜合自動化系統(tǒng)的特點功能綜合化分級分布式、微機化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)測量顯示數(shù)字化操作監(jiān)視屏幕化運行管理智能化變電站綜合自動化系統(tǒng)是個技術(shù)密集、多種專業(yè)技術(shù)相互交錯、相互配合的系統(tǒng)。它是建立在計算機硬件和軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它綜合了變電站內(nèi)除一次設(shè)備和交、直流電源以外的全部二次設(shè)備。

微機監(jiān)控子系統(tǒng)綜合了原來的儀表屏、操作屏、模擬屏和變送器屏、遠動裝置、中央信號系統(tǒng)等功能；

微機保護子系統(tǒng)代替了電磁式或晶體管式的保護裝置。還可根據(jù)用戶的需要，微機保護子系統(tǒng)和監(jiān)控子系統(tǒng)結(jié)合，綜合了故障錄波、故障測距和小電流接地等子系統(tǒng)的功能。綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)利各功能模塊由不同配置的單片機或微型計算機組成。采用分布式結(jié)構(gòu)，通過網(wǎng)絡(luò)、總線將微機保護、數(shù)據(jù)采集、控制等各子系統(tǒng)聯(lián)接起來，構(gòu)成一個分級分布式的系統(tǒng)。—個綜合自動化系統(tǒng)可以有1幾個甚至幾1個微處理器同時并行工作，實現(xiàn)各種功能。長期以來，變電站采用指針式儀表作為測量儀器，其確度低、讀數(shù)不方便。采用微機監(jiān)控系統(tǒng)廳，徹底改變了原來的測量手段，常規(guī)指針式儀表全被CRT顯示器上的數(shù)字顯示所代替，直觀、明了。而原來的人工抄表記錄則完全由打印機打印報表所代替。這不僅減輕了值班員的勞動。而且提高了測量精度和管理的科學(xué)性。變電站實現(xiàn)綜合自動化后，不論是有人值班。還是無人值班，操作人員不是在變電站內(nèi)，就是在主控站或調(diào)度室內(nèi)，面對彩色屏幕顯示器，對變電站的設(shè)備和輸電線路進行全方位的監(jiān)視與操作。常規(guī)龐大的模擬屏被CRT屏幕上的實時主接線畫面取代；常規(guī)在斷路器安裝處或控制屏上進行的跳、合閘操作，被CRT屏幕上的鼠標操作或鍵盤操作所代替；常規(guī)的光字牌報警信號，被CRT屏幕畫面閃爍和文字提示或語言報警所取代，即通過計算機上的CRT顯示器，可以監(jiān)視全變電站的實時運行情況和對谷開關(guān)設(shè)備進行操作控制。變電站綜合自動化的另一個最大特點是運行管理智能化。智能化的含義不僅是能實現(xiàn)許多自動化的功能。（例如：電壓、無功自動調(diào)節(jié)，不完全接地系統(tǒng)單相接地自動選線，自動事故判別與事故記錄，事件順序記錄，制表打印，自動報警等；）吏重要的是能實現(xiàn)故障分析和故障恢復(fù)操作智能化；而且能實現(xiàn)自動化系統(tǒng)本身的故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)等功能。這對于提高變電站的運行管理水平和安全可靠性是非常必要的，也是常規(guī)的二次系統(tǒng)所無法實現(xiàn)的。常規(guī)的二次設(shè)備只能監(jiān)視一次設(shè)備、而本身的故障必須靠維護人員去檢查。本身不具備自診斷能力。(1)變電站綜合自動化系統(tǒng)利用當(dāng)代計算機的技術(shù)和通信技術(shù)，提供了先進技術(shù)的設(shè)備，改變了傳統(tǒng)的二次設(shè)備模式，信息共享，簡化了系統(tǒng)統(tǒng)，減少了連接電纜，減少占地面積，降低造價，改變了變電站的面貌。(2)提高了自動化水平，減輕了值班員的操作量，減少了維修工作量。(3)隨著電網(wǎng)復(fù)雜程度的增加，各級調(diào)度中心要求各變電站能提供更多的信息，以便及時掌握電網(wǎng)及變電站的運行情況。(4)提出變電站的可控性，要求更多地采用遠方集中控制、操作、反事故措施等。(5)采用無人值班管理模式，提高勞動生產(chǎn)率，減少人為誤操作的可能。(6)全面提高運行的可靠件和經(jīng)濟性。變電站實現(xiàn)綜合自動化的優(yōu)越性主要有以下幾方面：

第二節(jié)

變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能2.2.1監(jiān)控子系統(tǒng)2.2.2微機保護子系統(tǒng)2.2.3電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)2.2.4電力系統(tǒng)的低頻減負荷控制2.2.5備用電源自動投入控制2.2.6諧波分析與監(jiān)視功能結(jié)合國情，變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能可以分為以下幾項。2.2.7變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信任務(wù)1監(jiān)控子系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)取代常規(guī)的測量系統(tǒng)，取代指針式儀表；改變常規(guī)的操作機構(gòu)和模擬盤，取代常規(guī)的告警、報警、中央信號、光字牌等；取代常規(guī)的遠動裝置等等。其功能包括以下幾部分內(nèi)容。(一)數(shù)據(jù)采集(二)事件順序記錄SOE(三)故障記錄、故障錄波和測距(四)操作控制功能(五)安全監(jiān)視功能(六)人機聯(lián)系功能(七)打印功能(八)數(shù)據(jù)處理與記錄功能(九)諧波分析與監(jiān)視(二)事件順序記錄SOE(四)操作控制功能(六)人機聯(lián)系功能(八)數(shù)據(jù)處理與記錄功能

數(shù)據(jù)采集有兩種。一種是變電站原始數(shù)據(jù)采集。原始數(shù)據(jù)直接來自一次設(shè)備，如：電壓互感器、電流互感器的電壓和電流信號、變壓器溫度以及斷路器輔助觸點、一次設(shè)備狀態(tài)信號。變電站的原始數(shù)據(jù)包括模擬量和開關(guān)量。另一種是變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換或采集。典型的如：電能量數(shù)據(jù)、直流母線電壓信號、保護動作信號等。變電站的數(shù)據(jù)包括模擬量、開關(guān)量和電能量。(一)數(shù)據(jù)采集(1)模擬量的采集。包括各種電量參數(shù)（電流、電壓、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度、功率因數(shù)等），以及少數(shù)非電量（如變壓器溫度保護、氣體保護等）。模擬量的采集有交流和直流兩種形式。交流采樣是將電壓、電流信號不經(jīng)過變送器，直接接人數(shù)據(jù)采集單元。直流采樣是將外部信號，如交流電壓、電流，經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成適合數(shù)據(jù)采集單元處理的直流電壓信號后，再接人數(shù)據(jù)采集單元。在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，直流采樣主要用于變壓器溫度、氣體壓力等非電量數(shù)據(jù)的采集。(3)電能計量。電能計量指對電能(包括有功和無功電能)的采集，并能實現(xiàn)分時累加、電能平衡等功能。數(shù)據(jù)采集及處理是變電站綜合自動化得以執(zhí)行其他功能的基礎(chǔ)。(2)開關(guān)量的采集。斷路器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)的狀態(tài)，有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置，同期檢測狀態(tài)、繼電保護動作信號、運行告警信號等，這些信號都以開關(guān)量的形式，通過光隔離電路輸入至計算機。(二)事件順序記錄SOE順序事件記錄包括：斷路器跳合閘記錄，保護及自動裝置的動作順序記錄，斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、變壓器分接頭等操作順序記錄，模擬輸入信號超出正常范圍等。事故追憶功能。事故追憶范圍為事故前1min到事故后2min的所有相關(guān)模擬量值，采樣周期與實時系統(tǒng)采樣同期一致。(三)故障記錄、故障錄波和測距變電站的故障錄波和測距采用兩種方法，一是由微機保護裝置兼作故障記錄和測距，再將記錄和測距的結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)存儲及打印輸出或直接送調(diào)度主站；另一種方法是采用專用的微機故障錄波器，并且故障錄波器應(yīng)具有串行通信功能，可以與監(jiān)控系統(tǒng)通信。對35kv及以下的配電線路，很少設(shè)置專門的故障錄波器，為了分析故障的方便，可設(shè)置簡單故障記錄功能。對于大量中、低壓變電站，沒有配置專門的故障錄波裝置。而對10kv出線數(shù)量大、故障率高的，在監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置了故障記錄功能，這對正確判斷保護的動作情況及正確分析和處理事故是非常必要的。(四)操作控制功能無論是無人還是少人值班的變電站，運行人員都可通過CRT屏幕對斷路器、允許遠方電動操作的隔離開關(guān)和接地開關(guān)進行分、合操作；對變壓器及站用變壓器分接頭位置進行調(diào)節(jié)控制；對補償裝置進行投、切控制，同時，要能接受遙控操作命令，進行遠方操作；為了防止計算機系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備，在設(shè)計時，應(yīng)保留人工直接跳、合閘方式。操作控制有手動和自動控制兩種控制方式。手動控制包括調(diào)度通信中心控制、站內(nèi)主控制室控制和就地控制，并具備調(diào)度通信中心／站內(nèi)主控室、站內(nèi)主控制室／就地手動的控制切換功能；自動控制包括順序控制和調(diào)節(jié)控制。(五)安全監(jiān)視功能監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中，對采集的電流、電壓、主變壓器溫度、頻率等量要不斷進行越限監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信號，同時記錄和顯示越限時間和越限值，另外還要監(jiān)視保護裝置是否失電，自控裝置是否正常等。(六)人機聯(lián)系功能

(1)CRT顯示器、鼠標和鍵盤是人機聯(lián)系橋梁。

(2)CRT顯示畫面。

(3)輸入數(shù)據(jù)。指輸入電流互感器和電壓互感器變比、保護定值和越限報警定值、測控裝置的設(shè)定值、運行人員密碼等。(七)打印功能定時打印報表和運行日志；斷路器、隔離開關(guān)操作記錄；事件順序記錄；越限；召喚；抄屏；事故追憶等。(八)數(shù)據(jù)處理與記錄功能在監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理和記錄也是很重要的環(huán)節(jié)。歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容。此外，為了滿足繼電保護專業(yè)人員和變電站管理的需要，必須進行一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計，主要有：記錄母線電壓日最高值和最低值以及相應(yīng)的時間；主變壓器及各條線路的功率、功率因數(shù)及電能的計算和統(tǒng)計；計算配電電能的平衡率；統(tǒng)計斷路器、避雷器、重合閘的動作次數(shù)；統(tǒng)計斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累計數(shù)；記錄控制操作和定值的修改；事件順序記錄及事故追憶等。(九)諧波分析與監(jiān)視電能質(zhì)量的一個重要指標是其諧波要限制在國標規(guī)定的范圍內(nèi)。隨著非線性元件和設(shè)備的廣泛使用，使電力系統(tǒng)的諧波成分明顯增加，并且其影響程度越來越嚴重，目前，諧波“污染”已成為電力系統(tǒng)的公害之一。因此，在綜合自動化系統(tǒng)中，必須重視對諧波含量的分析和監(jiān)視。對諧波“污染”嚴重的變電站，要采取適當(dāng)?shù)囊种拼胧?，降低諧波含量。2微機保護子系統(tǒng)(一)微機保護的優(yōu)越性

(1)靈活性強。

(2)綜合判斷能力強。

(3)性能穩(wěn)定，可靠性高。

(4)微機保護利用微機的記憶功能，可明顯改善保護性能，提高保護的靈敏性。

(5)微機保護利用微機的智能，可實現(xiàn)故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)。

(6)體積小、功能全。

(7)運行維護工作量小，現(xiàn)場調(diào)試方便。(二)微機保護子系統(tǒng)的功能微機保護應(yīng)包括全變電站主要設(shè)備和輸電線路的全套保護，具體有：

(1)高壓輸電線路的主保護和后備保爐；

(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)配電線路的保護

(6)不完全接地系統(tǒng)的單相接地保護。

(1)滿足保護裝置快速性、選擇性、靈敏性和可靠性的要求，它的工作不受監(jiān)控系統(tǒng)和其他子系統(tǒng)的影響。

(2)具有故障記錄功能。

(3)具有與統(tǒng)—時鐘對時功能，以便準確記錄發(fā)生故障和保護動作的時間。

(4)存儲多種保護整定值

(5)當(dāng)?shù)仫@示與多處觀察和授權(quán)修改保護整定值。

(6)設(shè)置保護管理機或通信控制機，負責(zé)對各保護單元的管理。

(7)通信功能。

(8)故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能。(三)對微機保護子系統(tǒng)的要求返回3電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)必需具有保證安全、可靠供電和提高電能質(zhì)量的自動控制功能。電壓和頻率是電能質(zhì)量的重要指標，因此電壓、無功綜合控制也是變電站綜合自動化系統(tǒng)的一個重要組成部分。(一)電壓和無功控制的重要性對電壓和無功進行合理的調(diào)節(jié)，不僅可以提高電能質(zhì)量，提高電壓合格率，而且可以降低網(wǎng)損，為供電企業(yè)創(chuàng)一流創(chuàng)造必要條件。(二)電壓、無功綜合調(diào)控的目標(1)維持供電電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)。(2)保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和合適的無功平衡。(3)保證在電壓合格的前提下使電能損耗為最小。4備用電源自投控制隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷提高及家用電器迅速走向千家萬戶，用戶對供電質(zhì)量和供電可靠性的要求日益提高，備用電源自動投入是保證配電系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要措施。因此，備用電源自投已成為變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能之一。備用電源自投裝置是因電力系統(tǒng)故障或其他原因使工作電源被斷開后，能迅速將備用電源或備用設(shè)備或其他正常工作的電源自動投人工作，使原來工作電源被斷開的用戶能迅速恢復(fù)供電的一種自動控制裝置。(一)備用電源自投(BZT)的作用備用電源的配置一般有明備用和暗備用兩種基本方式。系統(tǒng)正常時，備用電源不工作者，稱為明備用；系統(tǒng)正常運行時，備用電源也投人運行的，稱為暗備用。暗備用實際上是兩個工作電源互為備用。(二)備用電源的配置(三)備用電源自投裝置傳統(tǒng)的備用電源自投裝置是晶體管型或電磁型的自控裝置