一變電站監(jiān)控概述

1、第一章變電站監(jiān)控技術(shù)概述第一節(jié) 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)概述一、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化綜合利用計算機(jī)、遠(yuǎn)動技術(shù)和遠(yuǎn)程通信技術(shù)，監(jiān)視、控制和協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)地 運(yùn)行狀態(tài)，及時處理影響整個系統(tǒng)正常運(yùn)行地事故和異常現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào) 度管理自動化1.電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)原理框圖人機(jī)聯(lián)系 子系統(tǒng)計算機(jī)子系網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)廠站系統(tǒng)1前置機(jī)系統(tǒng)覽/廠站系統(tǒng)i廠站系統(tǒng)n廠站系統(tǒng)2調(diào)度中心主站系統(tǒng)2.電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)組成廠站端系統(tǒng)信息收集和執(zhí)行子系統(tǒng).在各發(fā)電廠、變電所收集各種信息 或綜合自動化系統(tǒng),所傳 送地信息已經(jīng)過預(yù)處理.同時,這個子系統(tǒng)接受上級控制中心發(fā)來地操作、調(diào)節(jié) 或控制命令,例如開關(guān)操作，起停機(jī)組，調(diào)節(jié)功率等

2、等命令.在接到命令后，或者直 接作用于控制機(jī)構(gòu)，或者按一定地規(guī)律將命令轉(zhuǎn)發(fā)給各被控設(shè)備.信息傳輸子系統(tǒng).廠站端將收集到地信息通過傳輸媒介送到調(diào)度控制中心；調(diào)度中心地命令也通過傳輸媒介發(fā)送到廠站端.傳輸媒介有電力載波、微波、光纖、同軸電纜、公共話路等.信息處理子系統(tǒng).以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為核心，對收集到地信息進(jìn)行加 工、處理，為監(jiān)視和分析計算電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)提供正確地數(shù)據(jù).分析計算地結(jié)果為運(yùn)行人員提供控制決策地依據(jù)，或者直接實(shí)現(xiàn)自動控制.這種分析計算主要 有：經(jīng)濟(jì)調(diào)度計算； 安全監(jiān)視和安全分析計算 . 計算機(jī)還可用于完成日發(fā)電計劃編制、檢修計劃編制、統(tǒng)計計算等工作 . 人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng) . 用以向運(yùn)行

3、人員顯示和輸出信息 , 同時也接受運(yùn)行人員 地控制和操作命令 . 通過這一子系統(tǒng) , 使運(yùn)行人員與電力系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)構(gòu)成 一個整體 . 人機(jī)聯(lián)系設(shè)備包括圖形顯示器及其控制臺和鍵盤、模擬盤、制表或圖 形打印機(jī)、記錄器 （ 儀、調(diào)度模擬屏等 . 二、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化地主要功能和技術(shù)指標(biāo)1 數(shù) 據(jù) 采 集 和 監(jiān) 視 控 制 SCADASupervisory Control And DataAcquisition ）1）監(jiān)視：對電力系統(tǒng)運(yùn)行信息地采集、處理、顯示、告警和打印,也包括對異常或事故地自動識別 .2）控制：通過人機(jī)聯(lián)系工具 , 對斷路器、隔離開關(guān)、靜電電容器組等設(shè)備 進(jìn)行遠(yuǎn)方操作地開環(huán)

4、性控制 .3）監(jiān)視和控制地主要內(nèi)容：1）數(shù)據(jù)采集：信息測量；信息傳輸；數(shù)據(jù)檢查；下行命令信息系統(tǒng)對時、遠(yuǎn)動參數(shù)下裝、遠(yuǎn)方診斷、控制和調(diào)節(jié)）；信息壓縮 .2）數(shù)據(jù)預(yù)處理：測量量處理；狀態(tài)量處理；數(shù)據(jù)計算；監(jiān)視點(diǎn)狀態(tài)標(biāo)記.3）安全監(jiān)視和告警處理：信息展現(xiàn)；越限判斷；報警處理；失電元件處 理；故障判斷和定位 .4）氣象信息地接收和處理 .5）制表打印 .6）人工遠(yuǎn)方操作：單個開關(guān)地操作；預(yù)定義控制序列成長；操作決策指導(dǎo).7）故障過程信息記錄：事件順序記錄；事故追憶記錄；故障波形記錄.8）統(tǒng)計計算 負(fù)荷率 , 電壓合格率等） .9）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換 .10）人機(jī)聯(lián)系 .11）數(shù)據(jù)管理：實(shí)時數(shù)據(jù)庫；歷

5、史數(shù)據(jù)庫 .2 自動發(fā)電控制 / 經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制 AGC/EDCAutomatic Generation Control/ Econo mic Dispatchi ng Con trol)1) AGC SCADA功能 控制發(fā)電機(jī)組出力，跟蹤負(fù)荷變化，使頻率不變. 控制發(fā)電機(jī)組出力，使聯(lián)絡(luò)線交換功率恒定不變. 同時滿足、.2)EDC在給定地電力系統(tǒng)運(yùn)行方式中，在保證頻率質(zhì)量地條件下，以全系統(tǒng)地運(yùn)行 成本最低為目標(biāo)，將有功負(fù)荷需求分配于各可控機(jī)組，并在調(diào)度過程中考慮安全可 靠運(yùn)行地約束條件.例如：電力負(fù)荷變化 負(fù)荷分布變化 網(wǎng)損變化 發(fā)電出力調(diào)整_網(wǎng)損最小等指標(biāo)達(dá)最優(yōu))3. 能量管理系統(tǒng) EMSEn

6、ergy Management System)在SCAD基礎(chǔ)上,增加電力系統(tǒng)功能更強(qiáng)地應(yīng)用軟件.其主要內(nèi)容為：(1) AGC/EDC(2) 電力系統(tǒng)狀態(tài)估計 SE:根據(jù)冗余地測量值，估計電網(wǎng)地實(shí)際狀態(tài) 獲得完備地數(shù)據(jù)，提供給高級應(yīng)用軟件使用.(3)電力系統(tǒng)安全分析SA靜態(tài)安全分析；動態(tài)安全分析.(4)電力系統(tǒng)安全控制；(5)電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制；(6)電力系統(tǒng)潮流優(yōu)化；(7)電力系統(tǒng)實(shí)時負(fù)荷預(yù)報：長期預(yù)報；中長期預(yù)報；短期預(yù)報；超短期預(yù)報.(8)調(diào)度員模擬培訓(xùn)DTS.4. 電力系統(tǒng)調(diào)度信息及實(shí)時性要求1 )實(shí)時信息1) 遙信信息：斷路器分合狀態(tài);隔離開關(guān)分合狀態(tài)；變壓器分接頭位置；繼電保護(hù)動作和自

7、動裝置動作狀態(tài)；事故總信號等2）遙測信息有功功率 P無功功率 Q母線電壓 U線路電流 I系統(tǒng)頻率 F電能脈沖 M變壓器油溫 T 等3）遙控命令斷路器合閘 / 分閘命令發(fā)電機(jī)開機(jī) / 停機(jī)命令電容器投入 / 切除命令其他命令4）遙調(diào)命令發(fā)電機(jī)有功出力調(diào)整變壓器分接頭位置調(diào)整 其他電力設(shè)備地調(diào)整 2）批次信息：運(yùn)算結(jié)果；管理服務(wù)數(shù)據(jù)等 . 3）水情信息：水情氣象信息等 .4）信息傳輸?shù)貙?shí)時性要求 調(diào)度等級不同 , 時間指標(biāo)也不同）1）斷路器變位信息： 1秒內(nèi)送到主站 ,3 秒內(nèi)上顯示器顯示 .2）遙測量采集周期：重要量 3 秒；次要量 6 秒；一般量 20秒；慢變 量若干分鐘 .3）事件順序記錄S

8、OE站內(nèi)w 10msS常要求2ms為周期進(jìn)行遙信狀 態(tài)檢測）；站間w 20ms.4）遙測總誤差：E 1.5%.5）畫面響應(yīng)時間：TW 35秒80%以上畫面小于3秒）.6）遠(yuǎn)動設(shè)備地平均故障間隔時間： MTB耳8760小時.7）系統(tǒng)可用率：99.8%.8）比特差錯率：PW 10-4 4）.第二節(jié) 變電站監(jiān)控地基本功能要求隨著電子技術(shù)、通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)地迅速發(fā)展 , 使變電站地監(jiān)視和控制 發(fā)生了根本地變化 , 傳統(tǒng)地監(jiān)視和控制方式已被現(xiàn)代化地監(jiān)視和控制技術(shù)所取代 變電站監(jiān)視和控制地功能可分為以下幾個方面 .一、數(shù)據(jù)采集 變電站綜合自動化系統(tǒng)采集地數(shù)據(jù)主要包括模擬量、狀態(tài)量和脈沖量等 .1 模擬

9、量地采集 . 變電站綜合自動化系統(tǒng)需采集地模擬量主要是：變電站 各段母線電壓、線路電壓、電流、有功功率、無功功率 , 主變壓器電流、有功功 率和無功功率 , 電容器地電流、無功功率 , 饋出線地電流、電壓、功率以及頻 率、相位、功率因數(shù)等 . 此外, 模擬量還包括主變壓器油溫、直流電源電壓、站 用變壓器電壓等 .對模擬量地采集 ,有直流采樣和交流采樣兩種方式 .直流采樣即將交流電壓、 電流等信號經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換為適合于 A/D 轉(zhuǎn)換器輸入電平地直流信號；交流采樣 則是指輸入給 A/D 轉(zhuǎn)換器地是與變電站地電壓、電流成比例關(guān)系地交流電壓信 號.因?yàn)榻涣鞑蓸臃绞降販y量精度高 ,免調(diào)校 ,已逐漸被廣泛采

10、用 .2狀態(tài)量地采集 . 變電站監(jiān)控系統(tǒng)采集地狀態(tài)量有：變電站斷路器位置狀 態(tài)、隔離開關(guān)位置狀態(tài)、繼電保護(hù)動作狀態(tài)、同期檢測狀態(tài)、有載調(diào)壓變壓器 分接頭地位置狀態(tài)、變電站一次設(shè)備運(yùn)行告警信號、網(wǎng)門及接地信號等 . 對于采 用無人值班地綜合自動化系統(tǒng)來說 , 除了一次系統(tǒng)以外地二次系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài) 也是遙信狀態(tài)量地重要來源 .這些狀態(tài)信號大部分采用光電隔離方式輸入 , 系統(tǒng)通過循環(huán)或周期性掃描采 樣獲得 , 其中有些信號可通過“電腦防誤閉鎖系統(tǒng)”地串行口通信而獲得 . 對于 斷路器地狀態(tài)采集 ,需采用中斷輸入方式或快速掃描方式 ,以保證對斷路器變位地 采樣分辨率能在5msS至2ms ）之內(nèi).對于

11、隔離開關(guān)位置狀態(tài)和分接頭位置等開關(guān)信號 ,不必采用中斷輸入方式 ,可以用定期查詢方式讀入計算機(jī)進(jìn)行判斷 .至 于繼電保護(hù)地動作狀態(tài)往往取自信號繼電器地輔助觸點(diǎn),也以開關(guān)量地形式讀入計算機(jī) .微機(jī)繼電保護(hù)裝置大多數(shù)具有串行通信功能 ,因此其保護(hù)動作信號可通過 串行口或局域網(wǎng)絡(luò)通信方式輸入計算機(jī) ,這樣可節(jié)省大量地信號連接電纜 ,也節(jié)省 了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)地輸入、輸出接口量 ,從而簡化了硬件電路 .3脈沖量地采集 .脈沖量指電能表輸出地一種反映電能流量地脈沖信號,這種信號地采集在硬件接口上與狀態(tài)量地采集相同 .眾所周知 ,對電能量地采集 , 傳統(tǒng)地方法是采用感應(yīng)式地電能表 ,由電能表盤 轉(zhuǎn)動地圈數(shù)來反

12、映電能量地大小 .這些機(jī)械式地電能表 , 無法和計算機(jī)直接接口 . 為了使計算機(jī)能夠?qū)﹄娔芰窟M(jìn)行計量 ,開發(fā)了電能脈沖計量法 . 這種方法地實(shí)質(zhì) 是傳統(tǒng)地感應(yīng)式地電能表與電子技術(shù)相結(jié)合地產(chǎn)物 , 即對原來感應(yīng)式地電能表加 以改造 , 便電能表轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一圈便輸出一個或兩個脈沖 , 用輸出地脈沖數(shù)代替轉(zhuǎn) 盤轉(zhuǎn)動地圈數(shù) , 這就是脈沖電能表 . 計算機(jī)可以對這個輸出脈沖進(jìn)行計數(shù) , 將脈沖 數(shù)乘以標(biāo)度系數(shù) 與電能常數(shù)一一r/kWh、電壓互感器TV和電流互感器TA地變 比有關(guān)） , 便得到電能量 .脈沖電能表地改進(jìn)就是機(jī)電一體化電能計量儀表 . 它地核心仍然是感應(yīng)式地 電能表和現(xiàn)代電子技術(shù)相結(jié)合構(gòu)成地

13、 ,但它克服了脈沖電能表只輸出脈沖 , 傳輸 過程抗干擾能力差地缺點(diǎn) , 這種儀表就地統(tǒng)計處理脈沖成電能量并存儲起來 , 將 電能量以數(shù)字雖形式傳輸給監(jiān)控機(jī)或?qū)Ｓ秒娔苡嬃繖C(jī) .對電能量地采集還可采用軟件計算方法 . 軟件計算方法并非不需要任何硬件 設(shè)備, 其實(shí)質(zhì)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)利用交流采樣得到地電流、電壓值 ,通過軟件計算 出有功電能和無功電能 . 目前軟件計算電能也有兩種途徑： 在監(jiān)控系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中計算； 用微機(jī)電能計量儀表計算 . 微機(jī)電能計量儀表是電能量地采集又一種方法 . 它徹底打破了傳統(tǒng)感應(yīng)式儀表地結(jié)構(gòu)和原理 ,全部由單片機(jī)和集成電路構(gòu)成 ,通過采樣交流電壓和電流量 ,由 軟件計

14、算出有功電能和無功電能 .因這種裝置是專門為計量電能量而設(shè)計地 ,計量 地準(zhǔn)確度比較高 ,它還能保存電能值 ,方便地實(shí)現(xiàn)分時統(tǒng)計 .它不僅具有串行通信 功能,而且能同時輸出脈沖量 .因此,微機(jī)電能計量儀表從功能、準(zhǔn)確度和性能價 格比上都大大優(yōu)于脈沖電能表 ,是發(fā)展地方向 .二、事件順序記錄 SOE事件順序記錄 SOEvSeque nee Of Eve nts ）包括斷路器跳合閘記錄、保護(hù)動 作順序記錄 . 微機(jī)保護(hù)或監(jiān)控系統(tǒng)必須有足夠地存儲空間, 能存放足夠數(shù)量或足夠長時間段地事件順序記錄信息 , 確保當(dāng)后臺監(jiān)控系統(tǒng)或遠(yuǎn)方集中控制主站通信 中斷時,不丟失事件信息事件順序記錄應(yīng)記錄事件發(fā)生地時間

15、 精確至毫秒級）三、故障記錄、故障錄波和故障測距1故障錄波與故障測距 .110kV 及以上地重要輸電線路距離長、發(fā)生故障 影響大, 必須盡快查找出故障點(diǎn) , 以便縮短修復(fù)時間 , 盡快恢復(fù)供電 , 減少損失 . 設(shè) 置故障錄波和故障測距是解決此問題地最好途徑 . 變電站地故障錄波和故障測距 可采用兩種方法實(shí)現(xiàn) , 一是由微機(jī)保護(hù)裝置兼作故障記錄和故障測距 , 將記錄和 測距地結(jié)果送監(jiān)控機(jī)存儲、打印輸出或直接送調(diào)度主站 . 這種方法可節(jié)約投資 , 減少硬件設(shè)備 , 但故障記錄地量有限；另一種方法是采用專用地微機(jī)故障錄波器 這種故障錄波器具有串行通信功能 , 可以與監(jiān)控系統(tǒng)通信 .2故障記錄 .3

16、5kV 、 10kV 和 6kV 地配電線路很少專門設(shè)置故障錄波器 , 為 了分析故障地方便 , 可設(shè)置簡單故障記錄功能 .故障記錄就是記錄繼電保護(hù)動作前后與故障有關(guān)地電流量和母線電壓 . 故障 記錄量地選擇可以按以下原則考慮：如果微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)具有故障記錄功能 , 則 該保護(hù)單元地保護(hù)啟動同時 , 便啟動故障記錄 , 這樣可以直接記錄發(fā)生事故地線 路或設(shè)備在事故前后地短路電流和相關(guān)地母線電壓地變化過程；若保護(hù)單元不 具備故障記錄功能 , 則可以采用保護(hù)啟動監(jiān)控機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) , 記錄主變壓器電 流和高壓母線電壓 . 記錄時間一般可考慮保護(hù)啟動前 2 個周波 （即發(fā)現(xiàn)故障前 2 個周波 和保護(hù)

17、啟動后 10 個周波 , 以及保護(hù)動作和重合閘等全過程 , 在保護(hù)裝置 中最好能保存連續(xù) 3 次地故障記錄 .對于大量中、低壓變電站 , 沒有配備專門地故障錄波裝置 , 而 10kV 出線數(shù)量 大、故障率高 , 在監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置了故障記錄功能 , 對分析和掌握情況、判斷保 護(hù)動作是否正確 , 很有益處 .四、操作控制功能變電站運(yùn)行人員可通過人機(jī)接口 鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器等）對斷路器、隔離 開關(guān)地開合進(jìn)行操作 ,可以對變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)控制 ,可對電容器組進(jìn)行投切 為防止計算機(jī)系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備 ,在設(shè)計上應(yīng)保留人工直接跳合閘手 段.操作閉鎖應(yīng)包括以下內(nèi)容：1 ）操作出口具有跳、合閉鎖功

18、能 .2 ）操作出口具有并發(fā)性操作閉鎖功能 .3 ）根據(jù)實(shí)時信息 , 自動實(shí)現(xiàn)斷路器、刀閘操作閉鎖功能 .4）適應(yīng)一次設(shè)備現(xiàn)場維修操作地電腦“五防”操作及閉鎖系統(tǒng) . 五防功能 是： 防止帶負(fù)荷拉、合刀閘； 防止誤入帶電間隔； 防止誤分、合斷路器； 防止帶電掛接地線； 防止帶地線合刀閘 .5）盤操作閉鎖功能 .只有輸入正確地操作口令和監(jiān)護(hù)口令才有權(quán)進(jìn)行操作 控制.6）無論當(dāng)?shù)夭僮骰蜻h(yuǎn)方操作 , 都應(yīng)有防誤操作地閉鎖措施 , 即要收到返校 信號后 , 才執(zhí)行下一項(xiàng)；必須有對象校核、操作性質(zhì)校核和命令執(zhí)行三步 , 以保 證操作地正確性 .五、安全監(jiān)視功能監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中 , 對采集地電流、電壓

19、、主變壓器溫度、頻率等量 , 要不斷進(jìn)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(hù)裝置是否失電 , 自控裝置工作是否正常等 .六、人機(jī)聯(lián)系功能當(dāng)變電站有人值班時 ,人機(jī)聯(lián)系功能在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)地后臺機(jī) 或稱主機(jī)） 上實(shí)現(xiàn)；當(dāng)變電站無人值班時 ,人機(jī)聯(lián)系功能在遠(yuǎn)方地調(diào)度中心或操作控制中心 地主機(jī)或工作站上實(shí)現(xiàn) .無論采用哪種方式 ,操作維護(hù)人員面對地都是 CRT 屏幕 , 操作地工具都是鍵盤或鼠標(biāo) .人機(jī)聯(lián)系地主要內(nèi)容是：1）顯示畫面與數(shù)據(jù) . 其中包括時間日期；單線圖地狀態(tài)；潮流信息；報警 畫面與提示信息；事件順序記錄；事故記錄；趨

20、勢記錄；裝置工況狀態(tài)；保護(hù) 整定值；控制系統(tǒng)地配置 包括退出運(yùn)行地裝置以及信號流程圖表）；值班記錄；控制系統(tǒng)地設(shè)定值等 .2）輸入數(shù)據(jù) . 運(yùn)行人員代碼及密碼；運(yùn)行人員密碼更改；保護(hù)定值地修改 值；控制范圍及設(shè)定地變化；報警界限；告警設(shè)置與退出；手動自動設(shè)置； 趨勢控制等 .3）人工控制操作 . 斷路器及隔離開關(guān)操作；開關(guān)操作；變壓器分接頭位置 控制；控制閉鎖與允許；保護(hù)裝置地投入或退出；設(shè)備運(yùn)行檢修地設(shè)置；當(dāng) 地遠(yuǎn)方控制地選擇；信號復(fù)歸等 .4）診斷與維護(hù) . 故障數(shù)據(jù)記錄顯示；統(tǒng)計誤差顯示；診斷檢測功能地啟動 對于無人值班站 ,應(yīng)保留一定地人機(jī)聯(lián)系功能 ,以保證變電站現(xiàn)場檢修或巡視 地需求

21、例如能通過液晶或小屏幕 CRT,顯示站內(nèi)各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)量；操作出口回 路具有人工當(dāng)?shù)鼐o急控制設(shè)施；變壓器分接頭應(yīng)備有當(dāng)?shù)厝斯ふ{(diào)節(jié)手段等 .七、打印功能對于有人值班地變電站 , 監(jiān)控系統(tǒng)可以配備打印機(jī) , 完成以下打印記錄功 能：（1）定時打印報表和運(yùn)行日志 .（2）開關(guān)操作記錄打印 .（3）事件順序記錄打印 .（4）越限打印 .（5）召喚打印 .（6）抄屏打印 .（7）事故追憶打印 .對于無人值班變電站 , 可不設(shè)當(dāng)?shù)卮蛴」δ?, 各變電站地運(yùn)行報表集中在控 制中心打印輸出 .八、數(shù)據(jù)處理與記錄功能監(jiān)控系統(tǒng)除了完成上述功能外 , 數(shù)據(jù)處理和記錄也是很重要地環(huán)節(jié) . 歷史數(shù) 據(jù)地形成和存儲是數(shù)據(jù)

22、處理地主要內(nèi)容 . 它包括上級調(diào)度中心、變電管理和繼電 保護(hù)要求地數(shù)據(jù) ,這些數(shù)據(jù)主要包括：（1）斷路器動作次數(shù) .（2）斷路器切除故障時故障電流和跳閘操作次數(shù)地累計數(shù) .（3）輸電線路地有功功率、無功功率 ,變壓器地有功功率、無功功率 ,母線 電壓定時記錄地最大值、最小值及其時間 .（4）獨(dú)立負(fù)荷有功功率、無功功率每天地最大值和最小值 ,并標(biāo)以時間 .（5）指定模擬點(diǎn)上地趨勢、平均值、積分值和其它計算值 .（6）控制操作及修改整定值地記錄 .根據(jù)需要 ,該功能可在變電站當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn) 有人值班方式） ,也可在遠(yuǎn)方操作中 心或調(diào)度中心實(shí)現(xiàn) 無人值班方式） .九、諧波分析與監(jiān)視諧波是電能質(zhì)量地重要指標(biāo)

23、之一 , 必須保證電力系統(tǒng)地諧波在國標(biāo)規(guī)定地范 圍內(nèi). 隨著非線性器件和設(shè)備地廣泛應(yīng)用 ,電氣化鐵路地發(fā)展和家用電器地不斷 增加, 電力系統(tǒng)地諧波含量顯著增加 .目前, 諧波“污染”已成為電力系統(tǒng)地公害 之一. 因此, 在變電站綜合自動化系統(tǒng)中 , 要對諧波含量地分析和監(jiān)視 .對諧波污 染嚴(yán)重地變電站采取適當(dāng)?shù)匾种拼胧?,降低諧波含量 ,是一個不容忽視地問題 .1 ）諧波源 . 電力系統(tǒng)地電力變壓器和高壓直流輸電中地?fù)Q流站是系統(tǒng)本身 地諧波源；電力網(wǎng)中地電氣化鐵路、地鐵、電弧爐煉鋼、大型整流設(shè)備等非線 性不平衡負(fù)荷是負(fù)載注入電網(wǎng)地大諧波源；此外 , 各種家用電器 , 例如單相風(fēng) 扇、紅外電器、

24、電視機(jī)、收音機(jī)、調(diào)光日光燈等均是小諧波源 .2 ）諧波地危害 . 對電力系統(tǒng)本身地影響主要表現(xiàn)在以下幾方面：增加輸電 線損耗；消耗電力系統(tǒng)地?zé)o功儲備；影響自動裝置地可靠運(yùn)行；更為嚴(yán)重地是 影響繼電保護(hù)地正確動作 . 對接入電力系統(tǒng)中地設(shè)備地影響主要是：測量儀表地 測量誤差增加；電動機(jī)產(chǎn)生額外地?zé)釗p耗；用電設(shè)備地運(yùn)行安全性下降 . 對電力 系統(tǒng)外地影響主要是對通信設(shè)備地飽磁干擾 .3 ）諧波檢測與抑制 . 因?yàn)橹C波對系統(tǒng)地污染日趨嚴(yán)重并造成危害 , 因此在 變電站綜合自動化系統(tǒng)中 ,需要考慮監(jiān)視諧波是否超過部頒標(biāo)準(zhǔn)問題 , 如果超標(biāo) , 必須采取相應(yīng)地抑制諧波地措施 .消除或抑制諧波主要應(yīng)從分析

25、產(chǎn)生諧波地原因出發(fā) , 去研究不同地解決方法 一般來說 , 抑制諧波有如下兩種途徑：1 ）主動型 . 從產(chǎn)生諧波地電力電子裝置本身出發(fā) , 設(shè)計不產(chǎn)生諧波地裝置 .2）被動型.即外加濾波器來消除諧波，通常濾波器有兩種：無源濾波器；有源濾波器 . 十、通信功能 變電站綜合自動化系統(tǒng)是由多個子系統(tǒng)組成地 . 在綜合自動化系統(tǒng)中 , 如何 使監(jiān)控機(jī)與各子系統(tǒng) 或各子系統(tǒng)之間 建立起數(shù)據(jù)通信或互操作 , 如何通過網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)、通信協(xié)議、分布式技術(shù)、數(shù)據(jù)共享等技術(shù) , 綜合、協(xié)調(diào)各部分地工作 , 是綜 合自動化系統(tǒng)地關(guān)鍵之一 . 綜合自動化系統(tǒng)地通信功能包括兩個部分 , 系統(tǒng)內(nèi)部 地現(xiàn)場級間地通信 , 自

26、動化系統(tǒng)與上級調(diào)度地通信 .1）現(xiàn)場級通信 綜合自動化系統(tǒng)地現(xiàn)場級通信 , 主要解決 自動化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)與監(jiān)控主機(jī)地數(shù)據(jù)通信和信息交換問題； 各子系統(tǒng)間地數(shù)據(jù)通信和信息交換問題 .它們地通信范圍是在變電站內(nèi)部 . 對于集中組屏地綜合自動化系統(tǒng)來說 , 實(shí) 際是在主控室內(nèi)部；對于分散安裝地自動化系統(tǒng)來說 , 其通信范圍擴(kuò)大至主控室 與子系統(tǒng)地安裝地 ,最大地可能是開關(guān)柜間 , 即通信距離加長了 .綜合自動化系統(tǒng) 現(xiàn)場級地通信方式有 局域網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線等多種方式 .2）與上級調(diào)度通信綜合自動化系統(tǒng)兼有RTU地全部功能，能夠?qū)⑺杉啬M量和開關(guān)狀態(tài)信 息, 以及事件順序記錄等遠(yuǎn)傳至調(diào)度中心；同

27、時應(yīng)該能接收調(diào)度中心下達(dá)地各種 操作、控制、修改定值等命令.即完成新型RTU等全部“四遙”功能.3）符合部頒地通信規(guī)約.支持最常用地Polling和CDT兩類規(guī)約. 十一、變電站綜合自動化應(yīng)具有與調(diào)度中心對時 ,統(tǒng)一時鐘地功能 . 十二、自診斷功能系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能 ,與采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)一樣 ,自診斷信息能周期性 地送往后臺機(jī) 地基本組成一、集中組屏式 集中組屏式結(jié)構(gòu)地綜合自動化系統(tǒng)指采用不同檔次地計算機(jī) , 擴(kuò)展其外圍接 口電路, 集中采集變電站地模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息 , 集中進(jìn)行計算和處 理, 分別完成微機(jī)保護(hù)、自動控制等功能 .在這種結(jié)構(gòu)地系統(tǒng)中 , 按功能劃分為高壓保護(hù)單

28、元、低壓保護(hù)單元、遙測單 元、遙信單元、遙控單元、電度單元、電壓無功單元、交流和直流電源等單元 , 這些單元由一個總控單元加以控制 , 總控單元以串行通信 RS-232,RS-422,RS- 485）方式與各單元以及故障錄波、監(jiān)控計算機(jī)進(jìn)行通信 .如圖1-3 所示.圖 1-3 集中組屏型變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)這種集中組屏式地結(jié)構(gòu)是根據(jù)變電站地規(guī)模 , 配置相應(yīng)容量地集中式保護(hù)裝 置和監(jiān)控主機(jī)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) , 它們安裝在變電站中央控制室內(nèi) .主變壓器和各進(jìn)出線及站內(nèi)所有電氣設(shè)備地運(yùn)行狀態(tài) ,通過 TA、TV 經(jīng)電纜 傳送到中央控制室地保護(hù)裝置和監(jiān)控主機(jī) . 繼電保護(hù)動作信息往往是取保護(hù)裝置

29、地信號繼電器地輔助觸點(diǎn) , 通過電纜送給監(jiān)控主機(jī) . 這種系統(tǒng)地主要功能及特點(diǎn) 是：這種機(jī)構(gòu)系統(tǒng)地基本特點(diǎn)是：（1） 按功能劃分單元 .（2） 功能單元間相互獨(dú)立 , 互不影響 .（3）可集中也可分散安裝 .（4）擴(kuò)充性好 .（5）綜合性能較強(qiáng) . 集中組屏式結(jié)構(gòu)最大地缺點(diǎn)是：1 ）每臺計算機(jī)地功能較集中 , 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(yùn)行地結(jié)構(gòu)才能提高可靠性 .2）軟件復(fù)雜,修改工作量大 ,系統(tǒng)調(diào)試麻煩 .3）組態(tài)不靈活 , 對不同主接線或規(guī)模不同地變電站 , 軟、硬件都必須另行 設(shè)計, 工作量大 .4）集中式保護(hù)與長期以來采用一對一地常規(guī)保護(hù)相比 , 不

30、直觀 ,不符合運(yùn) 行和維護(hù)人員地習(xí)慣 , 調(diào)試和維護(hù)不方便 , 程序設(shè)計麻煩 , 只適合于保護(hù)算法比較 簡單地情況 .二、分層分布式在分層分布式結(jié)構(gòu)地變電站綜合自動化系統(tǒng)中 , 將整個變電站地一次、二次 設(shè)備分為 3層, 即變電站層、單元層 或稱間隔層）和設(shè)備層 . 在所分地 3層中, 變電站層稱為 2 層,單元層為 1 層, 設(shè)備層為 0 層. 每一層由不同地設(shè)備或不同地 子系統(tǒng)組成 , 完成不同地功能 .圖 1-4 為變電站一次、二次設(shè)備分層結(jié)構(gòu)示意圖 .圖 1-4 變電站一次和二次設(shè)備地分層結(jié)構(gòu) 設(shè)備層主要指變電站內(nèi)地變壓器和斷路器、隔離開關(guān)及其輔助觸點(diǎn) , 也包括 電流互感器、電壓互感

31、器等一次設(shè)備 .單元層一般按斷路器間隔劃分 , 具有測量、控制部件或繼電保護(hù)部件 . 測 量、控制部分完成該單元地測量、監(jiān)視、操作控制、聯(lián)鎖及事件順序記錄等功 能；保護(hù)部分完成該單元線路或變壓器或電容器地保護(hù)、故障記錄等功能. 因此,單元層本身是由各種不同地單元裝置組成 , 這些獨(dú)立地單元裝置直接通過局域網(wǎng) 絡(luò)或串行總線與變電站層聯(lián)系；也可能設(shè)有數(shù)采管理機(jī)或保護(hù)管理機(jī) , 分別管理 各測量、監(jiān)視單元和各保護(hù)單元 , 然后集中由數(shù)采管理機(jī)和保護(hù)管理機(jī)與變電站 層通信. 單元層本身實(shí)際上就是兩級系統(tǒng)地結(jié)構(gòu) .變電站層包括站級監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)動通信機(jī)等 . 變電站層設(shè)現(xiàn)場總線或局域網(wǎng) , 供各主機(jī)之間和

32、監(jiān)控主機(jī)與單元層之間交換信息 . 變電站綜合自動化系統(tǒng)主要位 于 1 層和 2 層 .變電站層地有關(guān)自動化設(shè)備一般安裝于控制室 , 而單元層地設(shè)備宜安裝于靠 近現(xiàn)場, 以減少控制電纜長度 .直到現(xiàn)場通信技術(shù)在變電站地成熟使用前 , 單元層 地設(shè)備仍安裝在變電站控制室 , 形成了分層分布式系統(tǒng)集中組屏地結(jié)構(gòu) .圖 1-5 和圖 1-6 分別為適用于中小規(guī)模和較大規(guī)模變電站地分層分布式集 中組屏地綜合自動化系統(tǒng)示意圖 .圖 1-5 適用于中小規(guī)模地分層分布式集中組屏綜合自動化系統(tǒng)框圖圖 1-6 適用于較大規(guī)模地分層分布式集中組屏綜合自動化系統(tǒng)框圖 分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)地變電站綜合自動化系統(tǒng)有

33、特點(diǎn)如下 .1）分層分布式地配置為了提高綜合自動化系統(tǒng)整體地可靠性 , 系統(tǒng)采用按功能劃分地分布式多 CPU系統(tǒng).系統(tǒng)地功能單元包括：各種高、低壓線路保護(hù)單元；電容器保護(hù)單 元；主變壓器保護(hù)單元；備用電源自投控制單元；低頻減負(fù)荷控制單元；電 壓、無功綜合控制單元；數(shù)據(jù)采集與處理單元；電能計量單元等等 . 每個功能單 元基本上由一個 CPU組成,CPU多數(shù)采用單片機(jī).主變壓器保護(hù)等少數(shù)功能單元 由多個CPU完成.這種按功能設(shè)計地分散模塊化結(jié)構(gòu)具有軟件相對簡單、調(diào)試維 護(hù)方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性高等特點(diǎn) .在綜合自動化系統(tǒng)地管理上 , 采取分層管理地模式 , 即各保護(hù)功能單元由保 護(hù)管理機(jī)直接管理 . 一臺保護(hù)管理機(jī)可以管理多個單元模塊 , 它們間可以采用雙 絞線用 RS485 接口連接 , 也可通過現(xiàn)場總線連接 . 而模擬量和開關(guān)量地輸入 / 輸 出單元, 由數(shù)采控制機(jī)負(fù)責(zé)管理 . 正常運(yùn)行時 , 保護(hù)管理機(jī)監(jiān)視各保護(hù)單元地工作 情況, 如果某一保護(hù)單元有保護(hù)動作信息或保護(hù)單元本身工作不正常 , 立即報告 監(jiān)控機(jī) , 再送往調(diào)度中心 . 調(diào)度中心或監(jiān)控機(jī)也可通過保護(hù)管理機(jī)下達(dá)修改保護(hù) 定值等命令 . 數(shù)采控制機(jī)則將各數(shù)采單元所采集地數(shù)據(jù)和開關(guān)狀態(tài)送監(jiān)控機(jī), 并由監(jiān)控機(jī)送往調(diào)度中心 . 數(shù)采控制機(jī)還接受由調(diào)度中心或監(jiān)控機(jī)下達(dá)地命令. 總之,保護(hù)管理機(jī)和數(shù)