第一章-綜自結(jié)構(gòu)授課-課件

第三節(jié)變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式

本節(jié)內(nèi)容：一、集中式變電站綜自系統(tǒng)二、分層分布式變電站綜自系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三、分層分布式綜自系統(tǒng)的組屏及安裝方式四、分層分布式變電站綜自系統(tǒng)的特點第三節(jié)變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式本節(jié)內(nèi)容：1本次授課重點分層分布式變電站綜自系統(tǒng)構(gòu)成、組屏及安裝方式本次授課重點分層分布式變電站綜自系統(tǒng)2集中式

（早期，目前已不生產(chǎn)使用）分層分布式（目前廣泛使用）。按組屏方式分集中式；分散與集中結(jié)合式；完全分散式；

變電站綜自系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式大致上可分為：按組屏方式分集中式；變電站綜自系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式大致上可分為3一、集中式結(jié)構(gòu)的綜自系統(tǒng)

集中式結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式。所有二次設(shè)備以遙測、遙信、電能計量、遙控、保護功能劃分成不同的子系統(tǒng)，且每個子系統(tǒng)的每臺微計算機承擔多項任務(wù)。

例如：監(jiān)控機要負擔數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、斷路器的操作、人機聯(lián)系等多項任務(wù)；擔任微機保護的計算機，可能一臺微機要負責幾回低壓線路的保護等。

一、集中式結(jié)構(gòu)的綜自系統(tǒng)集中式結(jié)構(gòu)是傳4集中式結(jié)構(gòu)的綜自系統(tǒng)特點：

利用不同檔次的計算機，擴展其外圍接口電路；集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進行計算與處理；分別完成微機監(jiān)控、微機保護和一些自動控制等功能。集中式結(jié)構(gòu)的綜自系統(tǒng)特點：利用不同檔次的計算機，擴展其外5集中式綜自系統(tǒng)框圖

P13圖1－7集中式綜自系統(tǒng)框圖

P13圖1－76集中式綜自系統(tǒng)的不足：P14（1）每臺微機承擔的功能集中,可靠性差；（2）軟件復(fù)雜，修改、調(diào)試麻煩；（3）組態(tài)不靈活。

集中式綜自系統(tǒng)的不足：P14（1）每臺微機承擔的功能集中,可7

指將整個變電站的一、二次設(shè)備分為過程層、間隔層和站控層。

其中，過程層又稱為0層或設(shè)備層；間隔層又稱為1層或單元層；站控層又稱為2層或變電站層。1.分層式的結(jié)構(gòu)二、分層分布式結(jié)構(gòu)的綜自系統(tǒng)（一）分層分布式結(jié)構(gòu)的綜自系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)指將整個變電站的一、二次設(shè)備分為過程層、間隔層和站控層8分層式的結(jié)構(gòu)IED：智能電子裝置IntelligentElectricDevice分層式的結(jié)構(gòu)IED：智能電子裝置Intelligent9（1）過程層（設(shè)備層）:

主要是指變電站內(nèi)的一次設(shè)備，如變壓器、電容器、斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器和電壓互感器等。它們是變電站綜合自動化系統(tǒng)的監(jiān)控對象。

（1）過程層（設(shè)備層）:主要是指10分層式的結(jié)構(gòu)IED：智能電子裝置IntelligentElectricDevice分層式的結(jié)構(gòu)IED：智能電子裝置Intelligent11（2）間隔層：又稱單元層

間隔層作用：

間隔層中各智能電子裝置（IED）利用電流互感器、電壓互感器、變送器、繼電器等設(shè)備獲取過程層各設(shè)備的運行信息，實現(xiàn)對過程層進行監(jiān)視、控制和保護，并與站控層進行信息交換，完成對過程層設(shè)備的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等任務(wù)。

（2）間隔層：又稱單元層

間隔層作用：12間隔層設(shè)備的主要功能：1)匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息；2)實施對一次設(shè)備保護控制功能；3)實施本間隔操作閉鎖功能；4)實施操作同期及其他控制功能；5)對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計運算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制；6)承上啟下的通信功能，即同時高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。

間隔層設(shè)備的主要功能：1)匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息；13間隔層的設(shè)備它大體分兩部分：

保護測控裝置

其他智能裝置根據(jù)變電站需要而獨立配置的電能計量裝置、電壓無功自動調(diào)節(jié)裝置、備用電源自動投入裝置、自動按頻率減負載裝置及其它公共單元裝置等。間隔層的設(shè)備它大體分兩部分：根據(jù)變電站需要而獨立14保護測控單元根據(jù)變電站內(nèi)一次設(shè)備的電氣間隔而獨立配置。構(gòu)成實際裝置時，根據(jù)其功能和所對應(yīng)的一次設(shè)備電氣間隔，可組合為一個單元裝置或多個單元裝置。

保護測控單元15

電氣間隔是指發(fā)電廠或變電站一次接線中一個完整的電氣連接，包括斷路器、隔離開關(guān)、TA、TV、端子箱等。電氣間隔是指發(fā)電廠或變電站一次接線中一個完整16電氣間隔電氣間隔171）6~35kV的配電線路、電容器

每一條線路（電容器）的保護、測量、控制、信號等功能集為一體，安裝組合為一個單元裝置。

1）6~35kV的配電線路、電容器每一條線路（電容器）18線路單元裝置線路單元裝置19四方電容器單元裝置四方電容器單元裝置202）110kV及以上電壓等級

的輸電線路

因其保護構(gòu)成相對復(fù)雜，所以把每一條線路的保護功能由獨立的保護單元裝置完成；而測量、控制、信號等功能集為一體由監(jiān)控裝置完成。

即：每一條線路至少要對應(yīng)一個保護單元裝置和一個測控裝置。

2）110kV及以上電壓等級

的輸電線路因213）電力變壓器

根據(jù)每一臺變壓器的主保護及變壓器各側(cè)的保護、測量、控制、信號等功能劃分，通常分別設(shè)計并組合為：

主保護單元裝置：高壓側(cè)保護測控單元裝置；中壓側(cè)········；低壓側(cè)········。

3）電力變壓器22間隔層內(nèi)的每個單元又稱為CPU單元，或稱為子系統(tǒng)。

因為間隔層內(nèi)每個單元的核心元件均是配置不同的單片機或微型計算機。間隔層內(nèi)的每個單元又稱為CPU單元，或稱為子系統(tǒng)。因23分層式的結(jié)構(gòu)IED：智能電子裝置IntelligentElectricDevice分層式的結(jié)構(gòu)IED：智能電子裝置Intelligent24（3）站控層作用：借助通信網(wǎng)絡(luò)分別完成與間隔層、調(diào)度中心之間的信息交換，實現(xiàn)對全變電站一次設(shè)備的當?shù)丶斑h方監(jiān)控功能。構(gòu)成：遠動主站（前置機）、當?shù)毓ぷ髡荆ê笈_機）通信設(shè)備、GPS同步時鐘裝置（3）站控層作用：借助通信網(wǎng)絡(luò)分別完成與間隔層、調(diào)度中心之間25站控層1）運動主站（前置機）作用：

a.信息傳遞：支持多種通訊規(guī)約，收集和轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)的信息。即：上傳：YC量、YX量；下傳：YK量、YT量。b.驅(qū)動事故音響和預(yù)告音響。

站控層1）運動主站（前置機）26b.驅(qū)動事故音響和預(yù)告音響。SA114DLDD31QK－XM＋XMSA214監(jiān)控主站b.驅(qū)動事故音響和預(yù)告音響。SA114DLDD31QK－XM27運動主站的構(gòu)成

通常由工業(yè)控制計算機或單片機及高性能通訊處理器。運動主站的構(gòu)成通常由工業(yè)控制計算機或單片機及高性能通訊282）當?shù)乇O(jiān)控站及工程師站（后臺機）

組成：

由計算機、顯示器和打印機。作用：

a.實現(xiàn)對變電站一次設(shè)備的就地監(jiān)視、就地控制和管理等功能。b.驅(qū)動事故音響和預(yù)告音響。2）當?shù)乇O(jiān)控站及工程師站（后臺機）29站控層各工作站的配置ａ.最簡單情況下，只需一個監(jiān)控主站。ｂ.有兩個獨立的監(jiān)控主站。一個作為主站運行，另一處于熱備狀態(tài)，兩站之間通過高速網(wǎng)絡(luò)連接，當主站故障時，熱備用站自動切換為主站工作方式。ｃ：較大規(guī)模的變電站，利用多個監(jiān)控主站組成網(wǎng)絡(luò)，每個監(jiān)控主站負責部分功能。各站可進行實時數(shù)據(jù)的交換和歷史數(shù)據(jù)的查詢。

站控層各工作站的配置ａ.最簡單情況下，只需一個監(jiān)控主站。ｃ30多個監(jiān)控主站組成網(wǎng)絡(luò)多個監(jiān)控主站組成網(wǎng)絡(luò)31分層式的結(jié)構(gòu)分層式的結(jié)構(gòu)323）GPS同步時鐘

作用：輸出一標準時間和日期，同步變電站綜自系統(tǒng)中的各個單元。組成：由微處理器和GPS接收器組成；而接收器又由接收模塊和天線構(gòu)成。

3）GPS同步時鐘作用：輸出一標準時間和日期，同步變電33GPS同步時鐘構(gòu)成原理圖GPS同步時鐘構(gòu)成原理圖34a.接收模塊該模塊通過天線在任意時刻接收其視野范圍內(nèi)的信衛(wèi)星號，對接收的信號進行解碼和處理后，提取并輸出兩種時間信號。

一種時間信號為1s脈沖信號，其脈沖前沿與國際標準時間的同步誤差不超過1μs；

另一種為與1s脈沖前沿對應(yīng)的國際標準時間和日期代碼（年、月、日、時、分、秒）

a.接收模塊該模塊通過天線在任意時刻接收其視野范圍內(nèi)35b.微處理器

微處理器將接收器提供的國際標準時間轉(zhuǎn)換為北京時間并予以顯示，同時向用戶提供不同規(guī)格的同步脈沖和時間代碼。

b.微處理器微處理器將接收器提供的國際標準時間轉(zhuǎn)換為364）通信設(shè)備

通常指調(diào)制解調(diào)器（MODEM）或者專用網(wǎng)卡。作用：a.將監(jiān)控主站發(fā)出的信息變換成適合遠距離傳輸?shù)男畔ⅲD(zhuǎn)發(fā)到遠方調(diào)度中心；b.提取由遠方調(diào)度中心發(fā)送而來的信號送給監(jiān)控主站。

4）通信設(shè)備37分層式的結(jié)構(gòu)IED：智能電子裝置IntelligentElectricDevice分層式的結(jié)構(gòu)IED：智能電子裝置Intelligent38分布的含義

按照“分布式計算機系統(tǒng)”的定義——由多個分散的計算機經(jīng)互連網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的統(tǒng)一的計算機系統(tǒng)，該計算機系統(tǒng)又是一個分布式的計算機系統(tǒng)。2.分布式的結(jié)構(gòu)

在分層分布式結(jié)構(gòu)的變電站綜合自動化系統(tǒng)中，間隔層和站控層共同構(gòu)成的分布式的計算機系統(tǒng)，間隔層各IED與站控層的各計算機分別完成各自的任務(wù)，并且共同協(xié)調(diào)合作，完成對全變電站的監(jiān)視、控制等任務(wù)。分布的含義2.分布式的結(jié)構(gòu)在分層分393.面向間隔的結(jié)構(gòu)“面向間隔”的結(jié)構(gòu)特點主要表現(xiàn)在：間隔層設(shè)備的設(shè)置是面向電氣間隔的，即對應(yīng)于一次系統(tǒng)的每一個電氣間隔，分別布置有一個或多個智能電子裝置來實現(xiàn)對該間隔的測量、控制、保護及其它任務(wù)。

電氣間隔是指發(fā)電廠或變電站一次接線中一個完整的電氣連接，包括斷路器、隔離開關(guān)、TA、TV、端子箱等。3.面向間隔的結(jié)構(gòu)電氣間隔是指發(fā)電廠或變電站40電氣間隔電氣間隔41分層分布式變電站綜自系統(tǒng)的特點（1）可靠性高（2）擴展性及靈活性強（3）調(diào)試及維護方便分層分布式變電站綜自系統(tǒng)的特點（1）可靠性高42（二）分層分布式變電站綜自系統(tǒng)的

組屏及安裝方式

1.集中式組屏及安裝方式

將綜自系統(tǒng)的站控層、管理層及間隔層中的設(shè)備，根據(jù)其功能和所對應(yīng)的一次設(shè)備分別組裝為多個屏柜，把這些屏柜均集中安裝在主控室內(nèi)。（二）分層分布式變電站綜自系統(tǒng)的

組屏及安裝方式1.集43該組屏安裝方式的特點：便于設(shè)計、安裝、調(diào)試、管理，可靠性較高；但需要的控制電纜較多，增加了電纜的投資。目前我國110kV及以下的農(nóng)網(wǎng)變電站大多采用此種方式。該組屏安裝方式的特點：便于設(shè)計、安裝、調(diào)試、管理，可靠性442.分散與集中相結(jié)合的組屏及安裝方式將站控層及間隔層中除配電線路的保護監(jiān)控裝置外的所有設(shè)備，根據(jù)其功能和所對應(yīng)的一次設(shè)備分別組裝為多個屏柜，集中安裝在主控室內(nèi)。將間隔層中配電線路的保護監(jiān)控單元裝置分散安裝在所對應(yīng)的開關(guān)柜上。2.分散與集中相結(jié)合的組屏及安裝方式將站控層及間隔層45分散與集中相結(jié)合的組屏及安裝方式分散與集中相結(jié)合的組屏及安裝方式46第一章-綜自結(jié)構(gòu)授課-課件47特點：節(jié)約控制電纜，降低投資；同時，保證了重要一次設(shè)備保護監(jiān)控裝置工作的可靠性。目前，我國變電站綜自系統(tǒng)廣泛采用。特點：節(jié)約控制電纜，降低投資；同時，保證了重要一次設(shè)備48（3）全分散式的組屏及安裝方式

將站控層所有設(shè)備分別組屏，安裝在主控室內(nèi)。

將所有的保護監(jiān)控單元均分散安裝在所對應(yīng)一次設(shè)備的開關(guān)柜上或離一次設(shè)備較近的屏柜上。（3）全分散式的組屏及安裝方式將站控層所有設(shè)備分別組屏49全分散式的組屏及安裝方式全分散式的組屏及安裝方式50特點：

縮小主控室面積、減少連接電纜等，從而降低總投資；對綜自系統(tǒng)的硬件設(shè)備、通信技術(shù)等要求較高。該形式是今后發(fā)展的方向。特點：縮小主控室面積、減少連接電纜等，從而降低總投資；51第四節(jié)變電站綜自系統(tǒng)的基本配置間隔層…其它智能裝置保護裝置測控裝置保護裝置測控裝置保護及測控裝置去調(diào)度保護及測控裝置…遠動主機工程師站就地測控主機10kV（或35kV）間隔110kV間隔變電站層網(wǎng)絡(luò)

間隔層通信網(wǎng)第四節(jié)變電站綜自系統(tǒng)的基本配置間隔層…其它智能裝置保護裝置52（1）保護測控單元：完成所對應(yīng)一次設(shè)備間隔的保護測量控制功能。（2）公共單元：完成變電站二次系統(tǒng)除保護測控以外的其他功能。如：備用電源自動投入裝置、直流電源、故障錄波裝置等。（3）中心計算機：完成各種信息的接收和發(fā)送。（5）通信網(wǎng)絡(luò)：完成綜自系統(tǒng)信息的傳輸。

（4）各工作站：完成對變電站一次設(shè)備的就地和遠方的控制、監(jiān)測、管理等功能。（1）保護測控單元：完成所對應(yīng)一次設(shè)備間隔的保護測量控制功53

110kV線路按間隔：分別配置保護裝置與測控裝置。10kV（或35kV）線路按間隔：分別配置保護測控綜合裝置。變壓器按間隔：分別配置保護裝置與測控裝置。其它智能設(shè)備。110kV線路按間隔：分別配置保護裝置與測控裝置。54

遠動主機：收集本變電站信息上傳至調(diào)度端（或者控制中心），同時將調(diào)度端下發(fā)的控制、調(diào)節(jié)命令送給相應(yīng)間隔層的測控裝置，完成控制或調(diào)節(jié)任務(wù)。

工程師站：用于軟件開發(fā)與管理功能。

就地監(jiān)控站：用于對本變電站一次設(shè)備運行的就地監(jiān)視、控制及管理等功能。遠動主機：收集本變電站信息上傳至調(diào)度端（或者控制中心）55間隔層…其它智能裝置保護裝置測控裝置保護裝置測控裝置保護及測控裝置去調(diào)度保護及測控裝置…遠動主機工程師站就地測控站10kV（或35kV）間隔110kV間隔變電站層網(wǎng)絡(luò)

間隔層通信網(wǎng)間隔層…其它智能裝置保護裝置測控裝置保護裝置測控裝置保護及測56變電站綜合自動