第五章變電站和配電網(wǎng)自動化.ppt

1 第五章變電站和配電網(wǎng)自動化 一次設(shè)備 母線 斷路器 隔離開關(guān) 電壓互感器 電流互感器 避雷器等二次設(shè)備 監(jiān)視測量儀表 繼電保護(hù) 遠(yuǎn)動裝置 自動裝置 控制及信號器具等 5 1變電站自動化 一 變電站二次回路 微機(jī)變電站自動裝置投入以前的二次回路稱為常規(guī)二次回路 系統(tǒng) 招電子專業(yè)人才 上電力英才網(wǎng) 2 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(fù)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 3 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(hù)裝置 5 電源系統(tǒng)蓄電池交流電源復(fù)式整流電容儲能 4 同期系統(tǒng) 3 測量系統(tǒng)常測表計交 或直 流電壓表 電流表 有 無 功功率表 頻率表 同期表 溫度表 有 無 功電能表等 選測表計 多數(shù) 2 信號系統(tǒng)事故信號預(yù)報信號分析信號利用中央信號裝置實現(xiàn) 4 1 按功能分別設(shè)置測量 控制 保護(hù)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(fù)雜原因在于二次回路設(shè)計 設(shè)備選擇分別進(jìn)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(hù)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 5 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(jī)監(jiān)控 2 微機(jī)遠(yuǎn)動終端裝置 RTU 3 微機(jī)繼電保護(hù)裝置 變電站自動化是自動化技術(shù) 計算機(jī)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 其特征是采用微機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和完成部分管理任務(wù) 6 鑒于監(jiān)控 遠(yuǎn)動 繼電保護(hù)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(jì)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(hù)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(fù)正常操作 從長遠(yuǎn)的觀點看 還應(yīng)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 7 一 BZZX構(gòu)成 多微機(jī)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 5 2變電站綜合自動化 8 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 9 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(jìn)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(jì)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(yuǎn)動 保護(hù) 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(dá)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(hù) 控制 測量信號和遠(yuǎn)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(jìn)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) 10 四 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(jī)的功能較集中 如果一臺計算機(jī)出故障 影響面大 因此必須采用雙機(jī)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(fù)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 11 四 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 12 四 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(hù)和變壓器保護(hù)采用集中組屏結(jié)構(gòu) 它們通過現(xiàn)場總線與保護(hù)管理機(jī)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(qiáng) 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 13 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(hù)功能 四 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 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 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(yīng)用提供了有力的技術(shù)支持 14 多功能的保護(hù)裝置要兼有故障錄波功能 二 局域網(wǎng) LAN 1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)網(wǎng) 總線形網(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 15 四 保護(hù)裝置的 下放 問題 公認(rèn)做法 多功能微機(jī)保護(hù)裝置安裝在配電開關(guān)柜上 更高電壓設(shè)備的保護(hù)裝置 各國做法不同 西歐 常規(guī)保護(hù)常放在就地保護(hù)小間內(nèi) 美國 保護(hù)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(jìn)的計算機(jī)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(fù)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(yuǎn)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(jì)性 16 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(hù)裝置 無功補(bǔ)償裝置等 5 3配電網(wǎng)的構(gòu)成及任務(wù) 一 配電網(wǎng)的分類 輸電網(wǎng) 220kV及以上配電網(wǎng) 110kV及以下 17 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 18 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(jì)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(wù) 19 以上三項基本任務(wù)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 控制 改變配電網(wǎng)運行狀態(tài)的能力 保護(hù) 識別故障 隔離故障 具有三項基本任務(wù) 利用現(xiàn)代電子 計算機(jī) 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(jìn)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(hù) 控制 用電和配電管理的現(xiàn)代化 20 5 用戶負(fù)荷控制 降低高峰負(fù)荷和提高負(fù)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 21 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(hù)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(fù)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(yuǎn)方監(jiān)視控制系統(tǒng) 1 配電自動化計算機(jī)系統(tǒng) 配電自動化計算機(jī)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(wù)的自動化系統(tǒng) 22 負(fù)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監(jiān)控實例 動作時間流程圖 配電線路切換和自動分段示意圖 23 柱上分段自動開關(guān) 24 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(hù)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(yuǎn)方監(jiān)視控制系統(tǒng)從以上信息可以檢查出故障區(qū)間 4 第二次重合后向以左的配電線路恢復(fù)供電 5 是失去電源的無故障線段 這段線路在故障前所帶的負(fù)荷可以由計算機(jī)監(jiān)視控制系統(tǒng)經(jīng)過計算用優(yōu)化負(fù)荷轉(zhuǎn)移方法解決 由其他電源繼續(xù)供給 這樣故障區(qū)外的健全負(fù)荷短的恢復(fù)供電可由計算機(jī)控制系統(tǒng)代替運行人員自動判斷和執(zhí)行 25 不可控負(fù)荷 保安負(fù)荷 一級負(fù)荷 重要的二級負(fù)荷 可控負(fù)荷 次要的二級負(fù)荷 三級負(fù)荷 負(fù)荷分組 不可控負(fù)荷確?？煽抗╇?可控負(fù)荷可采用 拉閘限電 按時電價 預(yù)交電費