第五章 變電站和配電網(wǎng)自動化

第五章變電站和配電網(wǎng)自動化1第1頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1、開關(guān)正常閉合和斷開操作；2、同期并列操作；3、母線電壓分析計算（據(jù)此實行并聯(lián)電容器的投切和變壓器分接頭調(diào)節(jié)）；4、備用電源自動投入操作；5、低頻自動減負荷操作；6、執(zhí)行上一級調(diào)度中心的操作命令。變電站所需的控制功能2第2頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1、控制系統(tǒng)主要完成分合閘操作，分有人值守、無人值守兩種（一）變電站常規(guī)二次回路的主要組成部分6、繼電保護裝置5、電源系統(tǒng)蓄電池交流電源復式整流電容儲能4、同期系統(tǒng)3、測量系統(tǒng)常測表計選測表計（多數(shù)）2、信號系統(tǒng)

事故信號預報信號分析信號利用中央信號裝置實現(xiàn)3第3頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1）按功能分別設(shè)置

測量、控制、保護三大功能彼此獨立，相關(guān)性甚少，互不兼容。2）設(shè)備和元器件類別復雜

原因在于二次回路設(shè)計、設(shè)備選擇分別進行。3）沒有自檢功能

要定期測試校驗，不能保證工作的可靠性。4）安裝調(diào)試、維護工作量大

連接電纜和接線端子多。（二）變電站常規(guī)二次系統(tǒng)的特點4第4頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月三者依然是分立運行、獨立工作，分屬不同專業(yè)技術(shù)部門二、變電站自動化主要包括：1）設(shè)置微機監(jiān)控；2）微機遠動終端裝置（RTU）；3）微機繼電保護裝置。變電站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)域的綜合應用，其特征是采用微機進行監(jiān)控和完成部分管理任務。5第5頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月鑒于監(jiān)控、遠動、繼電保護功能所采集的數(shù)據(jù)量和控制對象基本相同，考慮三大功能由同一裝置實現(xiàn)，這一技術(shù)起步于20世紀80年代。三、變電站綜合自動化新生事物、發(fā)展完善中，其內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和工作模式呈多樣化電氣量的采集和電氣設(shè)備(如斷路器等)的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)。實現(xiàn)變電站正常運行的監(jiān)視和操作，以保證變電站的正常運行和安全。發(fā)生事故時，由繼電保護和故障錄波等完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制，并迅速切除故障和完成事故后的恢復正常操作。從長遠的觀點看，還應包括高壓電器設(shè)備本身的監(jiān)視信息(如斷路器、變壓器和避雷器等的絕緣和狀態(tài)監(jiān)視等)。除了需要將變電站所采集的信息傳送給調(diào)度中心外，還要送給運行方式管理部門和檢修中心，以便為電氣設(shè)備的監(jiān)視和制定檢修計劃提供原始數(shù)據(jù)。變電站綜合自動化的內(nèi)容6第6頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月一、BZZX構(gòu)成（多微機分布式變電站綜合自動化）變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖主單元保護單元控制單元開關(guān)閉鎖單元開關(guān)閉鎖單元控制單元保護單元一次系統(tǒng)設(shè)備主控（站控級）現(xiàn)場（現(xiàn)場級）并行串行5-2變電站綜合自動化7第7頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月4、系統(tǒng)配置靈活

采用CPU分散式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部模塊采用總線連接；軟硬件結(jié)構(gòu)實行模塊化和分散處理方式;

方便配置大、中、小變電站的綜合自動化系統(tǒng)。二、BZZX系統(tǒng)構(gòu)成必須考慮的問題1、抗電磁干擾

采用串行通信或光纖通訊；2、高可靠性

采用專用芯片，高檔32位PC；3、每個間隔單元要集中在一起

做在一塊屏上，減少二次接線和控制電纜數(shù)量；8第8頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月

MPS4000系列變電站綜合自動化系統(tǒng)是在BZZX300型變電站綜合自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了幾十套系統(tǒng)運行的經(jīng)驗，廣泛聽取了電力系統(tǒng)用戶的意見，將目前最先進的器件和最成熟的技術(shù)結(jié)合在一起，發(fā)展起來的面向二十一世紀的變電站配套系統(tǒng)，亦可成為老電站改造的理想首選設(shè)備。三、BZZX完成的功能遠動、保護、開關(guān)操作、測量、事故順序記錄、運行參數(shù)的自動記錄、故障錄波，具有很高的可靠性，達到無人值守的要求。四、MPS4000系列變電站綜合自動化系統(tǒng)適用于10KV-110KV等各種接線方式的變電站二次系統(tǒng)，作為全部的保護、控制、測量信號和遠動設(shè)備，保證變電站的安全運行，并按運行要求對變電站全部運行參數(shù)進行檢測、顯示、打印和報警，并與上級通訊實現(xiàn)了遙控、遙測、遙信和遙調(diào)。9第9頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月五、變電站綜合自動化的發(fā)展趨勢（一）總體結(jié)構(gòu)集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)框圖

這種系統(tǒng)每臺計算機的功能較集中，如果一臺計算機出故障，影響面大，因此必須采用雙機并聯(lián)運行的結(jié)構(gòu)才能提高可靠性；由于采用集中式結(jié)構(gòu)，軟件復雜，修改工作量大，調(diào)試麻煩，組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計，工作量大。10第10頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月五、變電站綜合自動化的發(fā)展趨勢（一）總體結(jié)構(gòu)分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)框圖(一)分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)是把整套綜合自動化系統(tǒng)按其不同的功能組裝成多個屏(或稱柜)。這些屏都集中安裝在主控室中，這種形式被稱為“分布集中式結(jié)構(gòu)”，分布集中式結(jié)構(gòu)的主要缺點是安裝時需要的控制電纜相對較多，增加了電纜投資。分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)框圖(二)11第11頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月五、變電站綜合自動化的發(fā)展趨勢（一）總體結(jié)構(gòu)分散與集中相結(jié)合的變電站綜合自動化系統(tǒng)框圖這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，配電線路各單元采用分散式結(jié)構(gòu)，高壓線路保護和變壓器保護采用集中組屏結(jié)構(gòu)，它們通過現(xiàn)場總線與保護管理機交換信息，節(jié)約控制電纜，簡化了變電站二次設(shè)備之間的互連線，縮小了控制室的面積；抗干擾能力強，工作可靠性高，而且組態(tài)靈活，檢修方便，還能減少施工和設(shè)備安裝工程量。12第12頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月采用分散式結(jié)構(gòu)，引入局域網(wǎng)（LAN）技術(shù)，將站內(nèi)所有智能化裝置連接一起。網(wǎng)上節(jié)點分成主站和子站。設(shè)計原則：凡是可由子站完成的功能，盡量就地處理，不要依賴于通信網(wǎng)絡(luò)和主站（如繼電保護功能）。五、變電站綜合自動化的發(fā)展趨勢（一）總體結(jié)構(gòu)全分散式的結(jié)構(gòu)是今后的發(fā)展方向。一方面是分散式的自動化系統(tǒng)具有總投資低的突出優(yōu)點；另一方面，隨著電-光傳感器和光纖通信技術(shù)的發(fā)展，為分散式的綜合自動化系統(tǒng)的研制和應用提供了有力的技術(shù)支持。

13第13頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月多功能的保護裝置要兼有故障錄波功能（二）局域網(wǎng)（LAN）1、拓撲結(jié)構(gòu)

環(huán)網(wǎng)、總線形網(wǎng)，對等網(wǎng)（peertopeer）（傾向）2、通訊規(guī)約

1）載波偵聽多路訪問及沖撞檢測方法（CSMA/CD）是一種競爭性規(guī)約，效率高。2）令牌（通行證總線）(TokenBus)3、通訊媒介

一般采用電纜作為媒介，傾向使用光纖。（三）子站的設(shè)計原則14第14頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）保護裝置的“下放”問題公認做法：多功能微機保護裝置安裝在配電開關(guān)柜上。

更高電壓設(shè)備的保護裝置，各國做法不同：西歐：常規(guī)保護常放在就地保護小間內(nèi)；

美國：保護裝置放在控制樓，條件好；日本：用防雨密閉罩放在室外開關(guān)設(shè)備近旁。（五）變電站綜合自動化的優(yōu)點利用先進的計算機和通信技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的二次設(shè)備模式，實現(xiàn)信息共享，簡化了系統(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。隨著電網(wǎng)復雜程度的增加，便于為各級調(diào)度中心提供各變電站更多的信息，以便及時掌握電網(wǎng)及變電站的運行情況。提高變電站的可控性，易于實現(xiàn)遠方集中控制、操作和反事故措施等。提高了自動化水平，采用無人值班管理模式，減輕了值班員的操作量，提高勞動生產(chǎn)率，減少人為誤操作的可能，也減少了維修工作量。全面提高運行的可靠性和經(jīng)濟性。15第15頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)備構(gòu)成：配電變電站、柱上變壓器、配電線路、斷路器、開關(guān)、保護裝置、無功補償裝置等5-3配電網(wǎng)的構(gòu)成及任務一、配電網(wǎng)的分類輸電網(wǎng)：220KV及以上配電網(wǎng)：110KV及以下16第16頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月110kV~150kV國外常稱次輸電線路我國將110kV及以下電力線路統(tǒng)稱為配電線路

35kV~110kV高壓配電線路

10kV中壓配電線路，一次配電線路

380/220V低壓配電線路，二次配電線路二、配電變電站按電壓等級劃分：高壓變電站：35kV~110kV中壓變電站：3kV~10kV低壓變電站：380V/220V110kV/0.4kV三、配電線路具備變電和配電兩種功能稱配電所。僅有配電功能稱開關(guān)站也稱配電站。17第17頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月保證重要用戶供電；隨時掌握，調(diào)整配電網(wǎng)的工作狀態(tài)；保證供電電壓的質(zhì)量；提高配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性，降低損耗；對故障及時處理，使其影響面最小。四、配電網(wǎng)的特點1、點多，面廣，分散；2、配電線路、開關(guān)電器、變壓器結(jié)合在一起。五、配電網(wǎng)的任務18第18頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月以上三項基本任務的基礎(chǔ)：數(shù)據(jù)采集配電網(wǎng)自動化正在以SCADA與GIS合一，“營配合一”，與地調(diào)、電力MIS等緊密集成的模式實行。5-4配電網(wǎng)的自動化監(jiān)視：判斷狀態(tài)的能力?？刂疲焊淖兣潆娋W(wǎng)運行狀態(tài)的能力。保護：識別故障，隔離故障。具有三項基本任務：利用現(xiàn)代電子、計算機、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進行信息集成，構(gòu)成完整的自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備正常運行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、保護、控制、用電和配電管理的現(xiàn)代化。19第19頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月5、用戶負荷控制:降低高峰負荷和提高負荷率。一、對配電自動化系統(tǒng)的基本要求1、實時檢測與控制2、故障控制3、電能質(zhì)量控制：保證配電網(wǎng)供電電壓和頻率處在規(guī)定的允許范圍內(nèi)。4、線路損耗控制：有效節(jié)約電力功率在傳輸過程中的能量損耗，減少運輸成本。20第20頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月最顯著特點：

a)配電網(wǎng)系統(tǒng)圖形顯示功能

設(shè)備數(shù)據(jù)和圖形分開處理，分開維護

b)事故作業(yè)狀態(tài)下系統(tǒng)的優(yōu)化切換功能

發(fā)生故障時，對于可正常運行的無故障區(qū)段配電線路，盡快恢復供電二、對配電自動化系統(tǒng)的分類（一）配電線路自動化（2）配電線路開關(guān)遠方監(jiān)視控制系統(tǒng)（1）配電自動化計算機系統(tǒng)配電自動化計算機系統(tǒng)通過通信系統(tǒng)和許多終端裝置（RTU）相連構(gòu)成的一個能夠完成各種指定任務的自動化系統(tǒng)。21第21頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月最顯著特點：

a)配電網(wǎng)系統(tǒng)圖形顯示功能

設(shè)備數(shù)據(jù)和圖形分開處理，分開維護

b)事故作業(yè)狀態(tài)下系統(tǒng)的優(yōu)化切換功能

發(fā)生故障時，對于可正常運行的無故障區(qū)段配電線路，盡快恢復供電二、對配電自動化系統(tǒng)的分類（一）配電線路自動化（2）配電線路開關(guān)遠方監(jiān)視控制系統(tǒng)（1）配電自動化計算機系統(tǒng)配電自動化計算機系統(tǒng)通過通信系統(tǒng)和許多終端裝置（RTU）相連構(gòu)成的一個能夠完成各種指定任務的自動化系統(tǒng)。22第22頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月負荷優(yōu)化轉(zhuǎn)移計算合開跳開重合再跳開再重合一個簡單的配電線路故障例子：動作時間流程圖配電線路切換和自動分段示意圖23第23頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月柱上分段自動開關(guān)24第24頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月

假設(shè)故障發(fā)生在之間的線段上，配電線路會發(fā)生下面情況:1、故障發(fā)生后，繼電保護動作，斷路器跳閘，因為失去電源電壓自動跳開。2、經(jīng)一段時間后自動重合，接著每隔一定時間后按時限順序自動投入。3、由于故障仍然存在，合上后，還沒有合上時，再次跳閘，相繼失去電壓后又再次跳開。最后合上的在再跳開后被自動閉鎖而保持開放狀態(tài)，以后不再重合。此時，配電線路開關(guān)遠方堅實控制系統(tǒng)從以上信息可以檢查出故障區(qū)間。4、