變電所綜合自動化的概念、特點及基本功能

變電站綜合自動化系統(tǒng)的概念、優(yōu)越性及基本功能陜西鐵路工程職業(yè)技術學院主要內容變電站綜合自動化系統(tǒng)的概念

變電站綜合自動化的特點變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能變電站綜合自動化系統(tǒng)的概念變電站綜合自動化是將變電站的二次設備經過功能的組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調度通信等綜合性的自動化功能變電站綜合自動化系統(tǒng)的概念變電站綜合自動化系統(tǒng)，即利用多臺微型計算機和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)，代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠動屏，用微機保護代替常規(guī)的繼電保護屏，改變常規(guī)的繼電保護裝置不能與外界通信的缺陷。因此，變電站綜合自動化是自動化技術、計算機技術和通信技術等高科技在變電站領域的綜合應用。特征功能綜合化結構微機化操作監(jiān)視屏幕化運行管理智能化優(yōu)點以全微機化的新型二次設備替代常規(guī)設備，盡量做到硬件資源、信息資源共享。用不同的模塊軟件實現(xiàn)常規(guī)設備的各種功能，用計算機局域網代替大量信號電纜的連接，用主動模式代替常規(guī)的被動模式，簡化了變電站二次部分的硬件配置，減輕了安裝施工和運行維護工作量，降低了變電站總造價和運行費用，使變電運行更安全、可靠，為提高運行管理自動化水平打下了基礎

變電站綜合自動化系統(tǒng)的特點功能綜合化分級分布式、微機化的系統(tǒng)結構測量顯示數(shù)字化操作監(jiān)視屏幕化運行管理智能化變電站綜合自動化系統(tǒng)是個技術密集、多種專業(yè)技術相互交錯、相互配合的系統(tǒng)。它是建立在計算機硬件和軟件技術、數(shù)據通信技術的基礎上發(fā)展起來的。它綜合了變電站內除一次設備和交、直流電源以外的全部二次設備。

微機監(jiān)控子系統(tǒng)綜合了原來的儀表屏、操作屏、模擬屏和變送器屏、遠動裝置、中央信號系統(tǒng)等功能；

微機保護子系統(tǒng)代替了電磁式或晶體管式的保護裝置。還可根據用戶的需要，微機保護子系統(tǒng)和監(jiān)控子系統(tǒng)結合，綜合了故障錄波、故障測距和小電流接地等子系統(tǒng)的功能。綜合自動化系統(tǒng)內各子系統(tǒng)利各功能模塊由不同配置的單片機或微型計算機組成。采用分布式結構，通過網絡、總線將微機保護、數(shù)據采集、控制等各子系統(tǒng)聯(lián)接起來，構成一個分級分布式的系統(tǒng)?！獋€綜合自動化系統(tǒng)可以有1幾個甚至幾1個微處理器同時并行工作，實現(xiàn)各種功能。長期以來，變電站采用指針式儀表作為測量儀器，其確度低、讀數(shù)不方便。采用微機監(jiān)控系統(tǒng)廳，徹底改變了原來的測量手段，常規(guī)指針式儀表全被CRT顯示器上的數(shù)字顯示所代替，直觀、明了。而原來的人工抄表記錄則完全由打印機打印報表所代替。這不僅減輕了值班員的勞動。而且提高了測量精度和管理的科學性。變電站實現(xiàn)綜合自動化后，不論是有人值班。還是無人值班，操作人員不是在變電站內，就是在主控站或調度室內，面對彩色屏幕顯示器，對變電站的設備和輸電線路進行全方位的監(jiān)視與操作。常規(guī)龐大的模擬屏被CRT屏幕上的實時主接線畫面取代；常規(guī)在斷路器安裝處或控制屏上進行的跳、合閘操作，被CRT屏幕上的鼠標操作或鍵盤操作所代替；常規(guī)的光字牌報警信號，被CRT屏幕畫面閃爍和文字提示或語言報警所取代，即通過計算機上的CRT顯示器，可以監(jiān)視全變電站的實時運行情況和對谷開關設備進行操作控制。變電站綜合自動化的另一個最大特點是運行管理智能化。智能化的含義不僅是能實現(xiàn)許多自動化的功能。（例如：電壓、無功自動調節(jié)，不完全接地系統(tǒng)單相接地自動選線，自動事故判別與事故記錄，事件順序記錄，制表打印，自動報警等；）吏重要的是能實現(xiàn)故障分析和故障恢復操作智能化；而且能實現(xiàn)自動化系統(tǒng)本身的故障自診斷、自閉鎖和自恢復等功能。這對于提高變電站的運行管理水平和安全可靠性是非常必要的，也是常規(guī)的二次系統(tǒng)所無法實現(xiàn)的。常規(guī)的二次設備只能監(jiān)視一次設備、而本身的故障必須靠維護人員去檢查。本身不具備自診斷能力。(1)變電站綜合自動化系統(tǒng)利用當代計算機的技術和通信技術，提供了先進技術的設備，改變了傳統(tǒng)的二次設備模式，信息共享，簡化了系統(tǒng)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。(2)提高了自動化水平，減輕了值班員的操作量，減少了維修工作量。(3)隨著電網復雜程度的增加，各級調度中心要求各變電站能提供更多的信息，以便及時掌握電網及變電站的運行情況。(4)提出變電站的可控性，要求更多地采用遠方集中控制、操作、反事故措施等。(5)采用無人值班管理模式，提高勞動生產率，減少人為誤操作的可能。(6)全面提高運行的可靠件和經濟性。變電站實現(xiàn)綜合自動化的優(yōu)越性主要有以下幾方面：

第二節(jié)

變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能2.2.1監(jiān)控子系統(tǒng)2.2.2微機保護子系統(tǒng)2.2.3電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)2.2.4電力系統(tǒng)的低頻減負荷控制2.2.5備用電源自動投入控制2.2.6諧波分析與監(jiān)視功能結合國情，變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能可以分為以下幾項。2.2.7變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信任務1監(jiān)控子系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)應取代常規(guī)的測量系統(tǒng)，取代指針式儀表；改變常規(guī)的操作機構和模擬盤，取代常規(guī)的告警、報警、中央信號、光字牌等；取代常規(guī)的遠動裝置等等。其功能包括以下幾部分內容。(一)數(shù)據采集(二)事件順序記錄SOE(三)故障記錄、故障錄波和測距(四)操作控制功能(五)安全監(jiān)視功能(六)人機聯(lián)系功能(七)打印功能(八)數(shù)據處理與記錄功能(九)諧波分析與監(jiān)視(二)事件順序記錄SOE(四)操作控制功能(六)人機聯(lián)系功能(八)數(shù)據處理與記錄功能

數(shù)據采集有兩種。一種是變電站原始數(shù)據采集。原始數(shù)據直接來自一次設備，如：電壓互感器、電流互感器的電壓和電流信號、變壓器溫度以及斷路器輔助觸點、一次設備狀態(tài)信號。變電站的原始數(shù)據包括模擬量和開關量。另一種是變電站自動化系統(tǒng)內部數(shù)據交換或采集。典型的如：電能量數(shù)據、直流母線電壓信號、保護動作信號等。變電站的數(shù)據包括模擬量、開關量和電能量。(一)數(shù)據采集(1)模擬量的采集。包括各種電量參數(shù)（電流、電壓、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度、功率因數(shù)等），以及少數(shù)非電量（如變壓器溫度保護、氣體保護等）。模擬量的采集有交流和直流兩種形式。交流采樣是將電壓、電流信號不經過變送器，直接接人數(shù)據采集單元。直流采樣是將外部信號，如交流電壓、電流，經變送器轉換成適合數(shù)據采集單元處理的直流電壓信號后，再接人數(shù)據采集單元。在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，直流采樣主要用于變壓器溫度、氣體壓力等非電量數(shù)據的采集。(3)電能計量。電能計量指對電能(包括有功和無功電能)的采集，并能實現(xiàn)分時累加、電能平衡等功能。數(shù)據采集及處理是變電站綜合自動化得以執(zhí)行其他功能的基礎。(2)開關量的采集。斷路器、隔離開關和接地開關的狀態(tài)，有載調壓變壓器分接頭的位置，同期檢測狀態(tài)、繼電保護動作信號、運行告警信號等，這些信號都以開關量的形式，通過光隔離電路輸入至計算機。(二)事件順序記錄SOE順序事件記錄包括：斷路器跳合閘記錄，保護及自動裝置的動作順序記錄，斷路器、隔離開關、接地開關、變壓器分接頭等操作順序記錄，模擬輸入信號超出正常范圍等。事故追憶功能。事故追憶范圍為事故前1min到事故后2min的所有相關模擬量值，采樣周期與實時系統(tǒng)采樣同期一致。(三)故障記錄、故障錄波和測距變電站的故障錄波和測距采用兩種方法，一是由微機保護裝置兼作故障記錄和測距，再將記錄和測距的結果送監(jiān)控系統(tǒng)存儲及打印輸出或直接送調度主站；另一種方法是采用專用的微機故障錄波器，并且故障錄波器應具有串行通信功能，可以與監(jiān)控系統(tǒng)通信。對35kv及以下的配電線路，很少設置專門的故障錄波器，為了分析故障的方便，可設置簡單故障記錄功能。對于大量中、低壓變電站，沒有配置專門的故障錄波裝置。而對10kv出線數(shù)量大、故障率高的，在監(jiān)控系統(tǒng)中設置了故障記錄功能，這對正確判斷保護的動作情況及正確分析和處理事故是非常必要的。(四)操作控制功能無論是無人還是少人值班的變電站，運行人員都可通過CRT屏幕對斷路器、允許遠方電動操作的隔離開關和接地開關進行分、合操作；對變壓器及站用變壓器分接頭位置進行調節(jié)控制；對補償裝置進行投、切控制，同時，要能接受遙控操作命令，進行遠方操作；為了防止計算機系統(tǒng)故障時無法操作被控設備，在設計時，應保留人工直接跳、合閘方式。操作控制有手動和自動控制兩種控制方式。手動控制包括調度通信中心控制、站內主控制室控制和就地控制，并具備調度通信中心／站內主控室、站內主控制室／就地手動的控制切換功能；自動控制包括順序控制和調節(jié)控制。(五)安全監(jiān)視功能監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中，對采集的電流、電壓、主變壓器溫度、頻率等量要不斷進行越限監(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)視保護裝置是否失電，自控裝置是否正常等。(六)人機聯(lián)系功能

(1)CRT顯示器、鼠標和鍵盤是人機聯(lián)系橋梁。

(2)CRT顯示畫面。

(3)輸入數(shù)據。指輸入電流互感器和電壓互感器變比、保護定值和越限報警定值、測控裝置的設定值、運行人員密碼等。(七)打印功能定時打印報表和運行日志；斷路器、隔離開關操作記錄；事件順序記錄；越限；召喚；抄屏；事故追憶等。(八)數(shù)據處理與記錄功能在監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據處理和記錄也是很重要的環(huán)節(jié)。歷史數(shù)據的形成和存儲是數(shù)據處理的主要內容。此外，為了滿足繼電保護專業(yè)人員和變電站管理的需要，必須進行一些數(shù)據統(tǒng)計，主要有：記錄母線電壓日最高值和最低值以及相應的時間；主變壓器及各條線路的功率、功率因數(shù)及電能的計算和統(tǒng)計；計算配電電能的平衡率；統(tǒng)計斷路器、避雷器、重合閘的動作次數(shù)；統(tǒng)計斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累計數(shù)；記錄控制操作和定值的修改；事件順序記錄及事故追憶等。(九)諧波分析與監(jiān)視電能質量的一個重要指標是其諧波要限制在國標規(guī)定的范圍內。隨著非線性元件和設備的廣泛使用，使電力系統(tǒng)的諧波成分明顯增加，并且其影響程度越來越嚴重，目前，諧波“污染”已成為電力系統(tǒng)的公害之一。因此，在綜合自動化系統(tǒng)中，必須重視對諧波含量的分析和監(jiān)視。對諧波“污染”嚴重的變電站，要采取適當?shù)囊种拼胧?，降低諧波含量。2微機保護子系統(tǒng)(一)微機保護的優(yōu)越性

(1)靈活性強。

(2)綜合判斷能力強。

(3)性能穩(wěn)定，可靠性高。

(4)微機保護利用微機的記憶功能，可明顯改善保護性能，提高保護的靈敏性。

(5)微機保護利用微機的智能，可實現(xiàn)故障自診斷、自閉鎖和自恢復。

(6)體積小、功能全。

(7)運行維護工作量小，現(xiàn)場調試方便。(二)微機保護子系統(tǒng)的功能微機保護應包括全變電站主要設備和輸電線路的全套保護，具體有：

(1)高壓輸電線路的主保護和后備保爐；

(2)主變壓器的主保護和后備保護；

(3)無功補償電容器組的保護；

(4)母線保護；

(5)配電線路的保護

(6)不完全接地系統(tǒng)的單相接地保護。

(1)滿足保護裝置快速性、選擇性、靈敏性和可靠性的要求，它的工作不受監(jiān)控系統(tǒng)和其他子系統(tǒng)的影響。

(2)具有故障記錄功能。

(3)具有與統(tǒng)—時鐘對時功能，以便準確記錄發(fā)生故障和保護動作的時間。

(4)存儲多種保護整定值

(5)當?shù)仫@示與多處觀察和授權修改保護整定值。

(6)設置保護管理機或通信控制機，負責對各保護單元的管理。

(7)通信功能。

(8)故障自診斷、自閉鎖和自恢復功能。(三)對微機保護子系統(tǒng)的要求返回3電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)必需具有保證安全、可靠供電和提高電能質量的自動控制功能。電壓和頻率是電能質量的重要指標，因此電壓、無功綜合控制也是變電站綜合自動化系統(tǒng)的一個重要組成部分。(一)電壓和無功控制的重要性對電壓和無功進行合理的調節(jié)，不僅可以提高電能質量，提高電壓合格率，而且可以降低網損，為供電企業(yè)創(chuàng)一流創(chuàng)造必要條件。(二)電壓、無功綜合調控的目標(1)維持供電電壓在規(guī)定的范圍內。(2)保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和合適的無功平衡。(3)保證在電壓合格的前提下使電能損耗為最小。4備用電源自投控制隨著國民經濟的迅猛發(fā)展，科學技術的不斷提高及家用電器迅速走向千家萬戶，用戶對供電質量和供電可靠性的要求日益提高，備用電源自動投入是保證配電系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要措施。因此，備用電源自投已成為變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能之一。備用電源自投裝置是因電力系統(tǒng)故障或其他原因使工作電源被斷開后，能迅速將備用電源或備用設備或其他正常工作的電源自動投人工作，使原來工作電源被斷開的用戶能迅速恢復供電的一種自動控制裝置。(一)備用電源自投(BZT)的作用備用電源的配置一般有明備用和暗備用兩種基本方式。系統(tǒng)正常時，備用電源不工作者，稱為明備用；系統(tǒng)正常運行時，備用電源也投人運行的，稱為暗備用。暗備用實際上是兩個工作電源互為備用。(二)備用電源的配置(三)備用電源自投裝置傳統(tǒng)的備用電源自投裝置是晶體管型或電磁型的自控裝置