第八章配電網(wǎng)自動化

1、配電網(wǎng)自動化傳統(tǒng)變電站的問題n一、安全、穩(wěn)定性不夠安全、穩(wěn)定性不夠n二、難以保證供電質(zhì)量難以保證供電質(zhì)量n三、占地面積大占地面積大n四、無法滿足快速計(jì)算、實(shí)時(shí)控制的要求無法滿足快速計(jì)算、實(shí)時(shí)控制的要求n五、維護(hù)工作量大維護(hù)工作量大變電站自動化基本含義變電站自動化定義：變電站自動化定義： 變電站自動化是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能變電站自動化是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信號處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備技術(shù)、信號處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護(hù)、和輸、配電線

2、路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護(hù)、并與上級調(diào)度通信的綜合性自動化功能。并與上級調(diào)度通信的綜合性自動化功能。 page42022-6-14集中式變電站自動化系統(tǒng)典型配置 工作站 主控機(jī) 中心處理器 GPS 時(shí)鐘 遙控、遙調(diào)裝置 遙測、遙信采集裝置 安全自動裝置 故障錄波裝置 VQC 繼電保護(hù)裝置 保護(hù)單元1 保護(hù)單元1 保護(hù)單元n 調(diào)制解調(diào)器 光端機(jī) 調(diào)度中心 通信 通道 網(wǎng)絡(luò) 變電站綜合自動化的特點(diǎn)1、功能綜合化。、功能綜合化。2、結(jié)構(gòu)分布、分層化。、結(jié)構(gòu)分布、分層化。3、測量顯示數(shù)字化。、測量顯示數(shù)字化。4、操作監(jiān)視屏幕化。、操作監(jiān)視屏幕化。5、通信網(wǎng)絡(luò)化、光纖化。、通信網(wǎng)絡(luò)化、光纖化。6、運(yùn)

3、行管理智能化。、運(yùn)行管理智能化。變電站自動化的優(yōu)越性（1）信息共享，簡化系統(tǒng)，減少電纜；）信息共享，簡化系統(tǒng)，減少電纜；（2）提高自動化水平；）提高自動化水平；（3）及時(shí)掌握電網(wǎng)運(yùn)行狀況；）及時(shí)掌握電網(wǎng)運(yùn)行狀況；（4）提高變電站的可控性；）提高變電站的可控性；（5）采用無人值班變電站，提高生產(chǎn)率；）采用無人值班變電站，提高生產(chǎn)率； （6）提高可靠性和經(jīng)濟(jì)性；）提高可靠性和經(jīng)濟(jì)性； 變電站綜合自動化與無人值班無人值班是管理模式，綜合自動化是技術(shù)水平無人值班是管理模式，綜合自動化是技術(shù)水平常規(guī)保護(hù)和常規(guī)控制的時(shí)代。常規(guī)保護(hù)和常規(guī)控制的時(shí)代。兩遙功能。兩遙功能。四遙功能，無人值班初級階段。四遙功能，

4、無人值班初級階段。綜合自動化綜合自動化真正意義的無人值班真正意義的無人值班變電站自動化技術(shù)的發(fā)展 ABB公司：公司：SCS100、SCS200系統(tǒng)系統(tǒng) 西門子公司：西門子公司：LSA678系統(tǒng)系統(tǒng) 南瑞繼保公司：南瑞繼保公司：RCS-9000系統(tǒng)系統(tǒng) 四方公司：四方公司：CSC2000系統(tǒng)系統(tǒng) 國電南自公司：國電南自公司：PS6000系統(tǒng)系統(tǒng) 許繼公司：許繼公司：CBZ8000系統(tǒng)系統(tǒng)page92022-6-14變電站自動化的發(fā)展過程 2 2、微機(jī)化的智能元件階段、微機(jī)化的智能元件階段 3 3、綜合自動化階段、綜合自動化階段 4 4、同步相量測量、同步相量測量系統(tǒng)監(jiān)測及事故記錄系統(tǒng)監(jiān)測及事故記

5、錄狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì) 參數(shù)辯識參數(shù)辯識 自適應(yīng)保護(hù)自適應(yīng)保護(hù) 各類廣域穩(wěn)控系統(tǒng)各類廣域穩(wěn)控系統(tǒng) 1 1、分立元件階段、分立元件階段page102022-6-14變電站自動化的設(shè)計(jì)原則和要求 2 2、凡可以在間隔層就地完成的功能如保護(hù)、備用電源自投、電壓控制等就地完成。、凡可以在間隔層就地完成的功能如保護(hù)、備用電源自投、電壓控制等就地完成。4 4、微機(jī)保護(hù)的軟硬件與監(jiān)控系統(tǒng)既相對獨(dú)立，又相互協(xié)調(diào)。要積極而慎重地推行保、微機(jī)保護(hù)的軟硬件與監(jiān)控系統(tǒng)既相對獨(dú)立，又相互協(xié)調(diào)。要積極而慎重地推行保護(hù)、測量、控制一體化設(shè)計(jì)，確保保護(hù)功能的相對獨(dú)立性和動作可靠性。護(hù)、測量、控制一體化設(shè)計(jì)，確保保護(hù)功能的相對獨(dú)立

6、性和動作可靠性。3 3、應(yīng)能全面替代常規(guī)二次設(shè)備。、應(yīng)能全面替代常規(guī)二次設(shè)備。5 5、微機(jī)保護(hù)應(yīng)有通信功能、微機(jī)保護(hù)應(yīng)有通信功能6 6、應(yīng)能滿足無人值班的要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮遠(yuǎn)方與就地控制操作并存的模式。、應(yīng)能滿足無人值班的要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮遠(yuǎn)方與就地控制操作并存的模式。9 9、系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和開放性能要好、系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和開放性能要好, ,可擴(kuò)展性好可擴(kuò)展性好。7 7、有可靠的通信網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議、有可靠的通信網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議。8 8、有良好的抗干擾能力、有良好的抗干擾能力, ,設(shè)備運(yùn)行可靠性高。設(shè)備運(yùn)行可靠性高。1010、變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先采用交流采樣技術(shù)。取消光字牌屏和中央信號屏，、變電

7、站自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先采用交流采樣技術(shù)。取消光字牌屏和中央信號屏，簡化控制屏，使任一信息做到一次采集、多次使用。簡化控制屏，使任一信息做到一次采集、多次使用。1111、在選擇通信介質(zhì)時(shí)可優(yōu)先采用光纖通信方式。、在選擇通信介質(zhì)時(shí)可優(yōu)先采用光纖通信方式。1 1、應(yīng)滿足電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。、應(yīng)滿足電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。page112022-6-14變電站自動化的基本內(nèi)容電氣量的采集和電氣設(shè)備電氣量的采集和電氣設(shè)備( (如斷路器如斷路器) )的狀態(tài)監(jiān)視、的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)?？刂坪驼{(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)變電站正常運(yùn)行的監(jiān)視和操作，保證變

8、電站實(shí)現(xiàn)變電站正常運(yùn)行的監(jiān)視和操作，保證變電站正常運(yùn)行和安全。正常運(yùn)行和安全。發(fā)生事故時(shí)，由繼電保護(hù)、安全自動裝置和故障發(fā)生事故時(shí)，由繼電保護(hù)、安全自動裝置和故障錄波器等完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制，迅錄波器等完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制，迅速切除故障設(shè)備和完成事故后的恢復(fù)操作。速切除故障設(shè)備和完成事故后的恢復(fù)操作。 高壓電氣設(shè)備本身的在線檢測信息高壓電氣設(shè)備本身的在線檢測信息變電站自動化的內(nèi)容變電站自動化的內(nèi)容變電站自動化的基本功能監(jiān)控子系統(tǒng)功能監(jiān)控子系統(tǒng)功能微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)功能微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)功能電壓、無功控制子系統(tǒng)功能電壓、無功控制子系統(tǒng)功能自動裝置子系統(tǒng)功能自動裝置子系統(tǒng)功能遠(yuǎn)動及

9、通信子系統(tǒng)功能遠(yuǎn)動及通信子系統(tǒng)功能變電站自動化的基本功能輸電線路保護(hù)輸電線路保護(hù)電力變壓器保護(hù)電力變壓器保護(hù)母線保護(hù)母線保護(hù)電容器保護(hù)電容器保護(hù)自動重合閘自動重合閘繼電保護(hù)構(gòu)成繼電保護(hù)構(gòu)成1 1、微機(jī)保護(hù)的功能、微機(jī)保護(hù)的功能變電站自動化的基本功能通信功能通信功能對時(shí)功能對時(shí)功能存儲各種保護(hù)整定值功能存儲各種保護(hù)整定值功能故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能微機(jī)保護(hù)的要求微機(jī)保護(hù)的要求變電站自動化的基本功能實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理：與處理：模擬量采集模擬量采集 狀態(tài)量的采集狀態(tài)量的采集脈沖量的采集脈沖量的采集數(shù)字量采集數(shù)字量采集運(yùn)行監(jiān)視功能：運(yùn)行監(jiān)視功能：變電站的

10、運(yùn)行工況和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行自動監(jiān)變電站的運(yùn)行工況和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行自動監(jiān)視，即對變電站各種狀態(tài)量變位情況的監(jiān)視，即對變電站各種狀態(tài)量變位情況的監(jiān)視和模擬量的數(shù)值監(jiān)視視和模擬量的數(shù)值監(jiān)視 2 2、監(jiān)視控制的功能、監(jiān)視控制的功能變電站自動化的基本功能事故順序記錄與事故追憶功能事故順序記錄與事故追憶功能控制與安全操作閉鎖功能控制與安全操作閉鎖功能 諧波的分析和監(jiān)視功能諧波的分析和監(jiān)視功能 2 2、監(jiān)視控制的功能、監(jiān)視控制的功能故障測距與錄波功能故障測距與錄波功能變電站自動化的基本功能自動低頻減載自動低頻減載備用電源自投控制（備用電源自投控制（BZTBZT）小電流接地選線小電流接地選線 3 3、自動控制裝置功

11、能、自動控制裝置功能變電站自動化的基本功能4 4、電壓無功綜合控制功能、電壓無功綜合控制功能 維持供電電壓在規(guī)定范圍內(nèi)。各級供電母線電壓的運(yùn)維持供電電壓在規(guī)定范圍內(nèi)。各級供電母線電壓的運(yùn)行波動范圍（以額定電壓為基準(zhǔn)）行波動范圍（以額定電壓為基準(zhǔn)）保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和合適的無功平衡保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和合適的無功平衡在電壓合格的條件下實(shí)現(xiàn)使電能損耗最小在電壓合格的條件下實(shí)現(xiàn)使電能損耗最小page192022-6-14電壓和無功控制裝置l調(diào)控目標(biāo)調(diào)控目標(biāo) 維持供電電壓在規(guī)定范圍內(nèi)。各級供電母線電壓的運(yùn)維持供電電壓在規(guī)定范圍內(nèi)。各級供電母線電壓的運(yùn)行波動范圍（以額定電壓為基準(zhǔn)）行波動范圍（以額定電壓為基準(zhǔn)

12、） 500(330)kv變電站的變電站的220kv母線，正常時(shí)母線，正常時(shí)010，事故時(shí)，事故時(shí)510配電網(wǎng)配電網(wǎng)10kv母線，母線，10.010.7kv200kv變電站變電站110kv母線，正常時(shí)母線，正常時(shí)37，事，事故時(shí)故時(shí)10保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和合適的無功平衡。保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和合適的無功平衡。在電壓合格的條件下實(shí)現(xiàn)使電能損耗最小在電壓合格的條件下實(shí)現(xiàn)使電能損耗最小變電站自動化的基本功能變電站內(nèi)部的現(xiàn)場級通信變電站內(nèi)部的現(xiàn)場級通信 變電站與上級調(diào)度的通信變電站與上級調(diào)度的通信5 5、遠(yuǎn)動及數(shù)據(jù)通信功能、遠(yuǎn)動及數(shù)據(jù)通信功能變電站自動化的基本功能變電站內(nèi)部的現(xiàn)場級通信變電站內(nèi)部的現(xiàn)場級通信

13、（一）（一）232232、485485串口通信串口通信（二）現(xiàn)場總線通信（二）現(xiàn)場總線通信（1 1）LonWorksLonWorks總線總線（2 2）CANCAN總線總線（三）以太網(wǎng)通信（三）以太網(wǎng)通信page222022-6-14變電站自動化的結(jié)構(gòu)形式 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控計(jì)算機(jī) MODEM 調(diào)度中心 微機(jī)保護(hù)裝置 輸入接口 主變保護(hù) TA TV 線路保護(hù) TA TV 電容器保護(hù) TA TV 一次設(shè)備狀態(tài)量 保護(hù)動作信號輸出 輸出接口 輸入接口 輸出接口 模擬量輸入 開關(guān)量輸入 脈沖量輸入 監(jiān)控動作信號輸出 集中式變電站自動化系統(tǒng)集中式變電站自動化系統(tǒng)2022-6-14變電站自動化的結(jié)構(gòu)形式 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控主

14、機(jī) 1-2 個主處理機(jī)（前置機(jī)） MODEM 調(diào)度中心 測控單元1 測控單元N 輸電線保護(hù)單元 變壓器保護(hù)單元 電容器保護(hù)單元 自動裝置單元 間隔層 站控層 管理層 分層分布式結(jié)構(gòu)集中組屏分層分布式結(jié)構(gòu)集中組屏page242022-6-14page252022-6-14變電站自動化的結(jié)構(gòu)形式 主控機(jī) 電能管理機(jī) 保護(hù)管理機(jī) 線路開關(guān)柜 1 保護(hù)與測控單元 TV TA 狀態(tài)信號 出口回路 線路開關(guān)柜 N 保護(hù)與測控單元 TV TA 狀態(tài)信號 出口回路 主變保護(hù)屏 保護(hù)與測控單元 TV TA 狀態(tài)信號 出口回路 主變保護(hù)屏 保護(hù)與測控單元 TV TA 狀態(tài)信號 出口回路 電壓無功控制 備用電源自投

15、 智能電能表 智能電能表 調(diào)度中心或集控中心 當(dāng)?shù)卣{(diào)試或監(jiān)控 現(xiàn)場總線或以太網(wǎng) 分散分布式與集中相結(jié)合分散分布式與集中相結(jié)合page262022-6-14分散分布式與集中相結(jié)合特點(diǎn)(1) 10-35kV饋線保護(hù)采用分散式結(jié)構(gòu)饋線保護(hù)采用分散式結(jié)構(gòu),就地安裝就地安裝,節(jié)約節(jié)約控制電纜控制電纜,通過現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)與保護(hù)管理機(jī)通信通過現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)與保護(hù)管理機(jī)通信(2) 高壓線路保護(hù)和變壓器保護(hù)采用集中組屏，保護(hù)屏高壓線路保護(hù)和變壓器保護(hù)采用集中組屏，保護(hù)屏安裝在控制室或保護(hù)室中，同樣通過現(xiàn)場總線或以太安裝在控制室或保護(hù)室中，同樣通過現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)與保護(hù)管理機(jī)通信。使這些重要的保護(hù)裝置處于比網(wǎng)

16、與保護(hù)管理機(jī)通信。使這些重要的保護(hù)裝置處于比較好的工作環(huán)境，有利于提高可靠性。較好的工作環(huán)境，有利于提高可靠性。(3)其他自動裝置，備用電源自投和電壓、無功自動控其他自動裝置，備用電源自投和電壓、無功自動控制裝置采用集中組屏安裝于控制室或保護(hù)室內(nèi)。制裝置采用集中組屏安裝于控制室或保護(hù)室內(nèi)。(4)電能量計(jì)量系統(tǒng)單獨(dú)組網(wǎng)，這主要是考慮專業(yè)分工。電能量計(jì)量系統(tǒng)單獨(dú)組網(wǎng)，這主要是考慮專業(yè)分工。一、配電網(wǎng)自動化通常把利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)通常把利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制、用電和對配電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故

17、情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制、用電和配電管理的綜合自動化系統(tǒng)，稱為配電管理的綜合自動化系統(tǒng)，稱為“配電管理系統(tǒng)配電管理系統(tǒng)”（Distribution Management System，簡稱，簡稱DMS）。）。DMS是和電網(wǎng)調(diào)度自動化的能量管理系統(tǒng)（是和電網(wǎng)調(diào)度自動化的能量管理系統(tǒng)（EMS）處于同一層次。）處于同一層次。二者不同之處在于二者不同之處在于EMS涉及發(fā)、輸電系統(tǒng)，涉及發(fā)、輸電系統(tǒng)，DMS是配電管理系統(tǒng)。是配電管理系統(tǒng)。一、配電網(wǎng)自動化配電管理系統(tǒng)的主要功能配電管理系統(tǒng)的主要功能1、配電網(wǎng)的、配電網(wǎng)的SCADA功能功能通過監(jiān)測裝置來收集配電網(wǎng)的通過監(jiān)測裝置來收集配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)

18、據(jù)處理以及對配電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及對配電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。RTU TTUFTU一次集結(jié)一次集結(jié)區(qū)域站區(qū)域站二次集結(jié)二次集結(jié)區(qū)域站區(qū)域站一、配電網(wǎng)自動化配電配電管理系統(tǒng)的主要功能管理系統(tǒng)的主要功能2、配電變電站自動化、配電變電站自動化對配電所實(shí)施數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和對配電所實(shí)施數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制，與控制中心和調(diào)度自動化系統(tǒng)（控制，與控制中心和調(diào)度自動化系統(tǒng)（SCADA）通信。）通信。3、饋線自動化、饋線自動化在正常情況下在正常情況下，實(shí)時(shí)監(jiān)視饋線分段開關(guān)與，實(shí)時(shí)監(jiān)視饋線分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)的狀態(tài)和饋線電流、電壓，實(shí)現(xiàn)線路開關(guān)的遠(yuǎn)方或就地聯(lián)絡(luò)開關(guān)的狀態(tài)和饋線電流、電壓，實(shí)現(xiàn)線路開關(guān)的遠(yuǎn)方或就地分、合閘操作。分、合閘操作。在故障情況下在故障情況下，獲得故障記錄，自動判斷和隔離，獲得故障記錄，自動判斷和隔離饋線故障區(qū)段，迅速對非故障區(qū)域恢復(fù)供電。饋線故障區(qū)段，迅速對非故障區(qū)域恢復(fù)供電。4、用戶自動化、用戶自動化包括負(fù)荷管理和用電管理。包括負(fù)荷管理和用電管理。負(fù)荷管理負(fù)荷管理是根是根據(jù)需要控制用戶負(fù)荷，幫助控制中心操作員制負(fù)荷控制策略和計(jì)據(jù)需要控制用戶負(fù)荷，幫助控制中心操作員制負(fù)荷控制策略和計(jì)劃。劃。用戶管理用戶管理包括自動計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。包括自動計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。一、配電網(wǎng)自動化配電管理系統(tǒng)的主要功能配電管