變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)

變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)江西省電力公司超高壓分公司500kV南昌變電站2005年9月主講：鄒信勤前言通過(guò)對(duì)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的學(xué)習(xí)，掌握變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)、操作監(jiān)控、運(yùn)行維護(hù)、事故異常處理等內(nèi)容。對(duì)學(xué)習(xí)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)給出建議。本課程并不針對(duì)某種型號(hào)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行講解，講解的內(nèi)容為最基礎(chǔ)的、通用于各類(lèi)型的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的知識(shí)。一、基礎(chǔ)知識(shí)1.變電站綜合自動(dòng)化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備（包括繼電保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）的功能進(jìn)行重新組合，對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。通過(guò)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間互相交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運(yùn)行監(jiān)視和控制任務(wù)。變電站綜合自動(dòng)化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡(jiǎn)化了變電站二次接線(xiàn)。變電站綜合自動(dòng)化實(shí)質(zhì)是自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、信息處理、通信、電力、電子技術(shù)的綜合。實(shí)現(xiàn)設(shè)備間信息交換、共享，完成變電站的監(jiān)、測(cè)、控。取代了常規(guī)站的指示儀表、中央信號(hào)、控制屏等設(shè)備。2.綜合自動(dòng)化變電站與常規(guī)變電站的對(duì)比比較項(xiàng)目常規(guī)變電站綜合自動(dòng)化變電站繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置大多電磁型、小規(guī)模集成電路型、晶體管型微機(jī)型或大規(guī)模集成電路型二次信息傳輸設(shè)備大量電纜，傳輸模擬信號(hào)，強(qiáng)電傳輸（信息量小、靈活性差、可靠性低、功耗大）網(wǎng)線(xiàn)、光纖，傳輸數(shù)字信號(hào)，弱電傳輸處理核心人（受值班人員的技術(shù)水平等條件影響正確性、可靠性）計(jì)算機(jī)（按規(guī)定程序執(zhí)行）指示儀表模擬式（表計(jì)指針式，誤差大）數(shù)字指示（監(jiān)控系統(tǒng)上）信號(hào)系統(tǒng)燈光（光字牌）、音響（電笛、電鈴），為一對(duì)一信息。告警信息、報(bào)文、音響（電笛、電鈴）、語(yǔ)音，信息共享，一對(duì)多信息。其他占地面積大，控制室設(shè)備復(fù)雜。占地面積小，控制室設(shè)備簡(jiǎn)單。分立元件構(gòu)成的自動(dòng)裝置階段：

20世紀(jì)70年代；分立元件：自動(dòng)重合閘、低周低壓自動(dòng)減載負(fù)荷、備自投等設(shè)備；特點(diǎn)：相互獨(dú)立、缺乏智能、可靠性不高。以微處理器（MPU）為核心的智能化階段：

20世紀(jì)80年代；MPU替代原來(lái)的晶體管組成的分立元件；特點(diǎn)：測(cè)量準(zhǔn)確度提高，可靠性上升，有功能擴(kuò)展能力，基本上仍維持原有功能邏輯，獨(dú)立運(yùn)行不互相通信；如南京銀山Y(jié)S-88錄波器。綜合站發(fā)展階段：

80年代中期已開(kāi)始；電氣集中控制裝置和集保護(hù)、控制、信號(hào)為一體的裝置組成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。3.綜合自動(dòng)化的發(fā)展歷史綜合自動(dòng)化的發(fā)展的代表產(chǎn)品投運(yùn)時(shí)間變電站產(chǎn)品型號(hào)產(chǎn)品廠(chǎng)家說(shuō)明80年代中期吉林通化220kV梅河變電站南自院國(guó)內(nèi)首個(gè)綜合自動(dòng)化變電站1998年浙江金華500kV雙龍變電站RCS-9000南瑞500kV首個(gè)UNIX平臺(tái)綜自站2000年10月江西南昌500kV南昌變電站CSC2000北京四方500kV首個(gè)Win平臺(tái)綜自站4.國(guó)內(nèi)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)型號(hào)生產(chǎn)廠(chǎng)家監(jiān)控機(jī)操作系統(tǒng)CSC2000北京四方WindowsBSJ-2200南瑞科技UNIXRCS-9000南瑞UNIXRCS-9600（RCS-9700）南瑞繼保UNIX/WindowsPS6000國(guó)電南自WindowsPowerComm2000上?；莅睻NIXCBZ-8000許繼自動(dòng)化Windows/Linux監(jiān)控機(jī)使用的操作系統(tǒng)的特點(diǎn)Windows操作系統(tǒng)：界面圖形化、多用戶(hù)、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)支持良好、出色的多媒體功能、硬件支持良好、眾多的應(yīng)用程序。UNIX操作系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)管理、高安全性、可連接性、數(shù)據(jù)安全性可管理性。Linux操作系統(tǒng)：完全免費(fèi)、完全兼容POSIX1.0標(biāo)準(zhǔn)、多用戶(hù)、多任務(wù)、良好的界面、豐富的網(wǎng)絡(luò)功能、可靠的安全、穩(wěn)定性能、多進(jìn)程、多線(xiàn)程、實(shí)時(shí)性較好、支持多種平臺(tái)。

5.變電站綜合自動(dòng)化的體系結(jié)構(gòu)電量和非電量檢測(cè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集操作控制線(xiàn)路保護(hù)主變壓器和電抗器保護(hù)母線(xiàn)保護(hù)直流電源系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與控制電氣計(jì)量自動(dòng)裝置繼電保護(hù)輔助設(shè)施系統(tǒng)通信控制系統(tǒng)變電站主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)調(diào)度控制中心6.變電站綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)模式集中式結(jié)構(gòu)：計(jì)算機(jī)功能集中，軟件復(fù)雜，組態(tài)不靈活，只適用于算法比較簡(jiǎn)單的情況。分布式結(jié)構(gòu)：將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能分散給多臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)完成，方便系統(tǒng)擴(kuò)展的維護(hù)，局部故障不影響其他模塊。分布分散（層）式結(jié)構(gòu)：將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)劃分為兩層（或多層），是按照變電站的元件、斷路器間隔進(jìn)行設(shè)計(jì)的，具有很高的可靠性，實(shí)現(xiàn)了部分故障不相互影響，方便維護(hù)和擴(kuò)展。分布分層式結(jié)構(gòu)兩層式分布分層結(jié)構(gòu)，為變電站層（站級(jí)測(cè)控單元）和間隔層。三層式分布分層結(jié)構(gòu)，為變電站層、通信層和間隔層。7.四遙量遙信：采用無(wú)源接點(diǎn)方式,即某一路遙信量的輸入應(yīng)是一對(duì)繼電器的觸點(diǎn)或是閉合或是斷開(kāi)。通過(guò)遙信端子板將繼電器觸點(diǎn)的閉合或斷開(kāi)轉(zhuǎn)換成為低電平或高電平信號(hào)送入RTU

的YX

模塊。遙信功能通常用于測(cè)量下列信號(hào),開(kāi)關(guān)的位置信號(hào)、變壓器內(nèi)部故障綜合信號(hào)、保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)、通信設(shè)備運(yùn)行狀況信號(hào)、調(diào)壓變壓器抽頭位置信號(hào)。自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)和其它可提供繼電器方式輸出的信號(hào);事故總信號(hào)及裝置主電源停電信號(hào)等。

遙測(cè)：遙測(cè)往往又分為重要遙測(cè)、次要遙測(cè)、一般遙測(cè)和總加遙測(cè)等。遙測(cè)功能常用于變壓器的有功和無(wú)功采集;線(xiàn)路的有功功率采集;母線(xiàn)電壓和線(xiàn)路電流采集;溫度、壓力、流量(流速)

等采集;周波頻率采集和其它模擬信號(hào)采集。

遙控：采用無(wú)源接點(diǎn)方式,要求其正確動(dòng)作率不小于99.99

%.

所謂遙控的正確動(dòng)作率是指其不誤動(dòng)的概率,一般拒動(dòng)不認(rèn)為是不正確,遙控功能常用于斷路器的合、分和電容器以及其它可以采用繼電器控制的場(chǎng)合。

遙脈：通過(guò)使用脈沖信號(hào)向系統(tǒng)發(fā)送信息為遙脈,常用在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的電能計(jì)量中。另：有些綜合自化系統(tǒng)采用了遙調(diào)的概念。遙調(diào)常用于有載調(diào)壓變壓器抽頭的升、降調(diào)節(jié)和其它可采用一組繼電器控制具有分級(jí)升降功能的場(chǎng)合。遙調(diào)屬于遙控的一種。

8.數(shù)據(jù)采集分類(lèi)：原始數(shù)據(jù)采集；綜合自動(dòng)化內(nèi)部數(shù)據(jù)交換或采集，如電能量等。采集的模擬量有：UIcosΦPQT9.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中“人—機(jī)”聯(lián)系各開(kāi)關(guān)量原始狀態(tài)的設(shè)定；各模擬量限值和死區(qū)的設(shè)定；繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置整定值表的修改；監(jiān)控畫(huà)面的修改；各種表格的修改；操作票的編輯；各種表格、畫(huà)面、參數(shù)的召喚調(diào)出、顯示、打印或拷貝；報(bào)警的確認(rèn)和解除?！叭恕獧C(jī)”聯(lián)系是通過(guò)操作計(jì)算機(jī)的鍵盤(pán)和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)的。二、操作監(jiān)控1.操作監(jiān)控的概念變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的操作監(jiān)控，是指以微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為主、人工為輔的方式，在變電站內(nèi)進(jìn)行倒閘操作、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置壓板的投退、調(diào)整主變壓器分接開(kāi)關(guān)位置、其他特殊操作等工作時(shí)，對(duì)操作過(guò)程中的各類(lèi)信息進(jìn)行監(jiān)視、控制，以達(dá)到保證各種變電設(shè)備及操作人員在操作過(guò)程中的安全的目的。2.

操作監(jiān)控的內(nèi)容

倒閘操作監(jiān)控；投、退繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的功能壓板時(shí)的監(jiān)控；對(duì)主變壓器進(jìn)行有載調(diào)壓時(shí)的監(jiān)控；五防系統(tǒng)操作時(shí)的監(jiān)控；其他操作時(shí)的監(jiān)視、控制。3.

通過(guò)CRT、LCD可實(shí)現(xiàn)的操作分合斷路器；分合隔離開(kāi)關(guān)；投、退繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的連接片；變壓器有載調(diào)壓；投退無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備（如35kV并聯(lián)電抗器、電容器組等）4.

監(jiān)控機(jī)上進(jìn)行操作的一般要求記錄操作開(kāi)始時(shí)間；操作人、監(jiān)護(hù)人在監(jiān)控機(jī)前做好準(zhǔn)備工作；操作時(shí)應(yīng)監(jiān)護(hù)、復(fù)誦；監(jiān)護(hù)人操作人分別輸入操作密碼；每操作一項(xiàng)應(yīng)在操作票中劃“√”；操作結(jié)束記錄時(shí)間。5.五防機(jī)倒閘操作票開(kāi)票流程開(kāi)始選取操作任務(wù)選取開(kāi)票方式圖形操作\手工開(kāi)票初始化，N=1操作邏輯關(guān)系判斷記錄第N步操作操作是否結(jié)束N=N+1出錯(cuò)信息生成操作票打印輸出操作票結(jié)束不符合邏輯符合邏輯否是6.

在監(jiān)控機(jī)上進(jìn)行倒閘操作開(kāi)始操作時(shí)，由監(jiān)護(hù)人記錄操作開(kāi)始時(shí)間。操作人手握鼠標(biāo)坐在操作監(jiān)控機(jī)前，監(jiān)護(hù)人持票站立于操作人的右后側(cè)，思想集中，正視監(jiān)控畫(huà)面。進(jìn)行操作監(jiān)護(hù)、唱票復(fù)誦：根據(jù)倒閘操作票的操作步驟，監(jiān)護(hù)人發(fā)布操作命令，操作人按照原令重復(fù)一遍（用鼠標(biāo)指向要操作的設(shè)備圖標(biāo)進(jìn)行核對(duì)），核對(duì)無(wú)誤后監(jiān)護(hù)人發(fā)出“對(duì)，執(zhí)行”的操作命令，操作人用鼠標(biāo)單擊該設(shè)備圖標(biāo)，在操作密碼確認(rèn)對(duì)話(huà)框上，操作人、監(jiān)護(hù)人分別輸入操作密碼。微機(jī)在檢驗(yàn)操作人、監(jiān)護(hù)人操作密碼正確后，將彈出遙控操作設(shè)備確認(rèn)對(duì)話(huà)框，此時(shí)操作人應(yīng)輸入該設(shè)備的調(diào)度編號(hào)，并選擇要對(duì)該設(shè)備進(jìn)行的操作是分還是合，最后按“確認(rèn)”按鈕將遠(yuǎn)方遙控操作命令發(fā)出。操作一項(xiàng)完了，應(yīng)在監(jiān)控系統(tǒng)上認(rèn)真檢查操作質(zhì)量和正確性，待現(xiàn)場(chǎng)人員檢查完畢后由監(jiān)護(hù)人在倒閘操作票上打“√”。為了明確下一步操作內(nèi)容，監(jiān)護(hù)人要向操作人提醒下一步操作項(xiàng)目。操作終了后，監(jiān)護(hù)人應(yīng)記錄操作終了時(shí)間。7.監(jiān)控機(jī)上發(fā)出遠(yuǎn)方遙控命令開(kāi)始點(diǎn)擊要遙控的設(shè)備輸入設(shè)備調(diào)度編號(hào)任務(wù)確定操作口令校驗(yàn)發(fā)出遙控操作命令執(zhí)行任務(wù)嗎？結(jié)束校驗(yàn)設(shè)備編號(hào)口令正確口令錯(cuò)誤是否編號(hào)與設(shè)備不符編號(hào)與設(shè)備相符虛線(xiàn)框內(nèi)流程僅在對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)操作時(shí)執(zhí)行8.遙控一次設(shè)備的執(zhí)行情況開(kāi)始監(jiān)控機(jī)CSI200C五防校驗(yàn)是否遠(yuǎn)動(dòng)主站間隔層CSI200C操作五防機(jī)五防機(jī)五防校驗(yàn)間隔層CSI200C接通機(jī)構(gòu)箱正電源操作失敗是否操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作遙控的設(shè)備變位間隔層CSI200C監(jiān)控機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)主站保存位置信息結(jié)束9.

在監(jiān)控機(jī)上進(jìn)行有載調(diào)壓操作檢查調(diào)壓允許壓板是否確已投入。主變壓器有載調(diào)壓系統(tǒng)由“升”、“降”、“?！比齻€(gè)操作命令按鈕組成：“升”可調(diào)高系統(tǒng)電壓，“降”可調(diào)低系統(tǒng)電壓，“?！睘橹袛嗾{(diào)壓操作。在進(jìn)行有載調(diào)壓操作時(shí)，應(yīng)監(jiān)視各母線(xiàn)電壓變化情況及分接開(kāi)關(guān)位置變化情況，確保調(diào)壓操作的順利進(jìn)行?！巴！卑粹o只是在進(jìn)行調(diào)壓操作而發(fā)現(xiàn)調(diào)壓裝置有故障時(shí)，作為調(diào)壓裝置的緊急停機(jī)用。在進(jìn)行有載調(diào)壓操作時(shí)，應(yīng)同時(shí)對(duì)各相、各側(cè)電壓值進(jìn)行監(jiān)視。進(jìn)行有載調(diào)壓操作時(shí)，每調(diào)節(jié)一個(gè)分接頭后，至少應(yīng)間隔60秒后才能再次調(diào)節(jié)下一個(gè)分接頭，且每天調(diào)節(jié)次數(shù)（分接頭數(shù)）不能超10次。有載調(diào)壓完畢后應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)主變壓器分接頭的實(shí)際位置。三、運(yùn)行維護(hù)1.建立綜合自動(dòng)化系統(tǒng)管理制度投入、退出綜合自動(dòng)化系統(tǒng)或設(shè)備，必須根據(jù)相應(yīng)調(diào)度機(jī)構(gòu)當(dāng)值調(diào)度員的命令執(zhí)行。應(yīng)根據(jù)運(yùn)行、維護(hù)、檢修范圍制定相應(yīng)的管理制度。變電站應(yīng)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定的要求，編寫(xiě)現(xiàn)場(chǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行和操作規(guī)程。對(duì)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)按照變電站的管理要求建立運(yùn)行分析制度，定期進(jìn)行運(yùn)行分析，全面分析系統(tǒng)運(yùn)行情況，并編入系統(tǒng)運(yùn)行月報(bào)中。對(duì)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)或其設(shè)備的缺陷應(yīng)按設(shè)備缺陷的上報(bào)流程上報(bào)，并及時(shí)處理。2.

日常監(jiān)控變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的日常監(jiān)控，是指以微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為主、人工為輔的方式，對(duì)變電站內(nèi)的日常信息進(jìn)行監(jiān)視、控制，以達(dá)到掌握本變電站一次主設(shè)備、站用電及直流系統(tǒng)、二次繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置以及其他站內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，保證變電站的正常運(yùn)行的目的。

3.

日常管理維護(hù)定期校對(duì)四遙量；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)年度試驗(yàn)；一、二次設(shè)備變更應(yīng)及時(shí)修改監(jiān)控程序；交接班時(shí)應(yīng)進(jìn)行檢查；主機(jī)故障，必須保證至少有一臺(tái)監(jiān)控機(jī)運(yùn)行；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備缺陷應(yīng)及時(shí)上報(bào)、處理。4.

日常監(jiān)控的內(nèi)容監(jiān)視本站一次主接線(xiàn)情況及一次設(shè)備的運(yùn)行情況；檢查本站所做的安全措施情況；監(jiān)視主變壓器、高抗及低抗的油溫、負(fù)荷情況；監(jiān)視主變壓器分接開(kāi)關(guān)運(yùn)行位置；監(jiān)視保護(hù)及自動(dòng)裝置運(yùn)行情況；監(jiān)視各段母線(xiàn)電壓；監(jiān)視各線(xiàn)路電流、有功功率及無(wú)功功率；監(jiān)視本站各線(xiàn)路潮流流向；查看日?qǐng)?bào)表中各整點(diǎn)時(shí)段的參數(shù)（包括母線(xiàn)電壓