電力系統(tǒng)自動(dòng)化 5

第七章變電所綜合自動(dòng)化

和數(shù)字化變電所回顧：電力系統(tǒng)自動(dòng)化的分類（按運(yùn)行管理區(qū)域分類）

調(diào)度自動(dòng)化發(fā)電廠自動(dòng)化火電廠自動(dòng)化水電廠自動(dòng)化配電網(wǎng)自動(dòng)化變電站自動(dòng)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化第7章變電所綜合自動(dòng)化和數(shù)字化變電所常規(guī)的變電站存在的問(wèn)題： ★安全性、可靠性不能滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需求。 ★不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計(jì)算和實(shí)時(shí)性要求。 ★供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證。 ★不利于提高運(yùn)行管理水平?！锞S護(hù)工作量大，設(shè)備可靠性差。 ★占地面積大，增加征地投資?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，為發(fā)展變電站自動(dòng)化提供了有利的條件。一、變電站自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程1、變電站分立元件的自動(dòng)裝置階段

20世紀(jì)70年代以前，這些自動(dòng)裝置主要采用模擬電路、晶體管等分立元件組成，對(duì)提高變電站的自動(dòng)化水平，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，發(fā)揮了一定的作用。缺點(diǎn)：這些自動(dòng)裝置，相互之間獨(dú)立運(yùn)行，互不相干，而且缺乏智能，沒(méi)有故障自診斷能力，在運(yùn)行中若自身出現(xiàn)故障，不能提供報(bào)警信息，有的甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)運(yùn)行的安全。分立元件的裝置可靠性不高，經(jīng)常需要維修，且體積大。第7章變電所綜合自動(dòng)化和數(shù)字化變電所2、微處理器為核心的智能自動(dòng)裝置階段20世紀(jì)80年代，隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的應(yīng)用，在變電站自動(dòng)化階段，將原來(lái)由晶體管等分立元件組成的自動(dòng)裝置逐步由大規(guī)模集成電路或微處理器替代。微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置分別設(shè)置，分別完成各自的功能。優(yōu)點(diǎn):①由于采用了數(shù)字電路，縮小了體積，明顯的顯示出優(yōu)越性。②利用微處理器的智能和計(jì)算能力，可以應(yīng)用和發(fā)展新的算法，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度和控制的可靠性，還擴(kuò)充了新的功能。③裝置本身的故障自診斷能力，對(duì)提高裝置自身的可靠性是很有意義的。缺點(diǎn)：

各自動(dòng)化裝置仍是獨(dú)立運(yùn)行，不能互相通信，不能共享資源。

國(guó)際上，20世紀(jì)70年代末開始變電站綜合自動(dòng)化的研究工作，于80年代開始進(jìn)入實(shí)用應(yīng)用。

例：西門子公司于1985年在德國(guó)投入其第一套變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。我國(guó)從20世紀(jì)80年代末開始研制和開發(fā)，20世紀(jì)90年代進(jìn)入應(yīng)用階段。

例：清華大學(xué)電機(jī)系研制成功的變電站微機(jī)監(jiān)測(cè)、保護(hù)綜合控制系統(tǒng)。變電站綜合自動(dòng)化階段的特征：

將微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)等功能進(jìn)行統(tǒng)一考慮，構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)完成以上所有的功能。3、變電站綜合自動(dòng)化階段二、變電站綜合自動(dòng)化的概念變電站綜合自動(dòng)化（IntegratedSubstationControlSystem，ISCS）是在變電站應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)和信息處理與傳輸技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)或自動(dòng)化裝置代替人工進(jìn)行各種運(yùn)行作業(yè)，提高變電站運(yùn)行、管理水平的一種自動(dòng)化系統(tǒng)。三、變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展概況

1、國(guó)外變電站綜合自動(dòng)化的早期發(fā)展概況

國(guó)外變電站自動(dòng)化的研究工作始于20世紀(jì)70年代。70年代末，英、西德、意大利、澳大利亞等國(guó)新裝的遠(yuǎn)動(dòng)裝置都是微機(jī)型的。

變電站綜合自動(dòng)化的研究工作，于70年代中、后期開始。1975年由關(guān)西電子公司和三菱電氣有限公司合作，研究配電變電站數(shù)字控制系統(tǒng)。1979年9月完成樣機(jī)，稱為SDCS-1型，12月在變電站安裝運(yùn)行，1980年開始商品化生產(chǎn)。

SDCS-1型由13臺(tái)微機(jī)組成。如下圖，它具有對(duì)一個(gè)77kV/6.6kV的配電變電站的全部保護(hù)和控制功能。該變電站具有3臺(tái)變壓器，4回77kV進(jìn)線，36回6.6kV饋電線路。三、變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展概況

SDCS－1結(jié)構(gòu)方框圖

1、國(guó)外變電站綜合自動(dòng)化的早期發(fā)展概況2、我國(guó)變電站自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程

我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化的研究工作始于80年代中期。1987年清華大學(xué)電機(jī)工程系研究成功國(guó)內(nèi)第一個(gè)符合國(guó)情的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)由3臺(tái)微機(jī)組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖。1987年在山東威海望島變電站成功地投入運(yùn)行。望島變電站是一個(gè)35kV/10kV城市變電站，有2回35kV進(jìn)線，2臺(tái)主變，8回10kV出線，2組電容器。該系統(tǒng)擔(dān)負(fù)全變電站安全監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、電壓無(wú)功控制、中央信號(hào)等任務(wù)。按功能分為3個(gè)子系統(tǒng)：（1）安全監(jiān)控子系統(tǒng)；（2）微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)；（3）電壓、無(wú)功控制子系統(tǒng)。這是我國(guó)第一個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，其成功的投入運(yùn)行，證明了我國(guó)完全可以自行研究，制造出具有國(guó)際先進(jìn)水平，符合國(guó)情的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

90年代中期后，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)迅速發(fā)展。隨著微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和已投入運(yùn)行的變電站綜合系統(tǒng)取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，吸引全國(guó)許多用戶和科研單位和高等院校，因此變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)到90年代，成為熱門話題。三、變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展概況三、變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展概況2、我國(guó)變電站自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程變電站微機(jī)監(jiān)測(cè)、保護(hù)綜合控制系統(tǒng)框圖3、國(guó)外無(wú)人值班的發(fā)展簡(jiǎn)況西歐、北美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的絕大多數(shù)變電站，包括許多500kV、380kV的變電站也都實(shí)行無(wú)人值班。

例如：巴黎，1985年建立新一代的計(jì)算機(jī)自動(dòng)管理系統(tǒng)，所有225/20kV變電站都由調(diào)度中心集中控制。調(diào)度室可掌握所有225/20kV變電站及20kV主網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，調(diào)度中心可以直接進(jìn)行必要的處理，使受停電影響的用戶迅速恢復(fù)供電。與此同時(shí)也出現(xiàn)一批無(wú)人值班或少人值班的大、中小型水電站。

例如，到1980年止，意大利ENEL公司的474個(gè)水電站中，無(wú)人值班達(dá)408個(gè)，法國(guó)EDF公司450個(gè)水電站中，有403個(gè)無(wú)人值班占90%。4、國(guó)內(nèi)無(wú)人值班的發(fā)展簡(jiǎn)況?早期的無(wú)人值班變電站沒(méi)有自動(dòng)化功能。只適合不重要的35KV變電站。?20世紀(jì)60年代，進(jìn)入了遠(yuǎn)方監(jiān)視的無(wú)人值班階段。?20世紀(jì)80年代后期，無(wú)人值班技術(shù)又上了一個(gè)臺(tái)階。促進(jìn)了調(diào)度自動(dòng)化實(shí)用化的深入開展和電網(wǎng)調(diào)度管理水平的提高。

?國(guó)家電力調(diào)度通信中心于1993年12月28日發(fā)布了調(diào)自[1994]2號(hào)文件《關(guān)于在地區(qū)電網(wǎng)中實(shí)施變電站遙控和無(wú)人值班的意見》。

該文件明確指出實(shí)行變電站遙控和無(wú)人值班是可行的，是電網(wǎng)調(diào)度管理的發(fā)展方向，并明確指出各單位要積極穩(wěn)妥地開展此項(xiàng)工作，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，因地制宜，統(tǒng)籌安排，綜合考慮，做好規(guī)劃，逐步實(shí)施。根據(jù)需要有些地區(qū)可考慮新建變電站一步到位，即按無(wú)人站設(shè)計(jì)建設(shè)，尤其是地區(qū)變電站。該文件對(duì)全國(guó)無(wú)人值班變電站的建設(shè)起了很大的推動(dòng)作用。變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班的目的和意義(1)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)的需要

不僅發(fā)達(dá)地區(qū)、人口密集經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地區(qū)需要發(fā)展無(wú)人值班變電站；人口密度少、經(jīng)濟(jì)不甚發(fā)達(dá)的邊遠(yuǎn)地區(qū)，發(fā)展無(wú)人值班也很重要。(2)

提高運(yùn)行的可靠性，減少誤操作率。(3)提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)生產(chǎn)率(4)降低變電站建設(shè)成本。變電站綜合自動(dòng)化全面提高無(wú)人值班變電站的技術(shù)水平（1）提高了變電站的安全、可靠運(yùn)行水平。（2）提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行、管理水平和技術(shù)水平（3）縮小變電站占地面積，降低造價(jià)，減少總投資。（4）提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率，降低電能損耗。（5）減少維護(hù)工作量。由于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的微機(jī)保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置，都具有故障自診斷功能，裝置內(nèi)部有故障，能自動(dòng)顯示故障部位，縮短了維修時(shí)間。三、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能體現(xiàn)在下述5個(gè)子系統(tǒng)的功能中：1.監(jiān)控子系統(tǒng)

(1)數(shù)據(jù)采集

對(duì)供電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的在線實(shí)時(shí)采集是變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能之一，變電站的數(shù)據(jù)包括模擬量、開關(guān)量和電能量。（2）數(shù)據(jù)處理與記錄

數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容為電力部門和用戶內(nèi)部生產(chǎn)調(diào)度所要求的數(shù)據(jù)。

1)變電所運(yùn)行參數(shù)的統(tǒng)計(jì)、分析與計(jì)算

2)變電所內(nèi)運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備的越限報(bào)警及記錄

3)變電所內(nèi)的事件記錄（3）運(yùn)行監(jiān)視運(yùn)行監(jiān)視即對(duì)采集到的反映變電所運(yùn)行狀況和設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視。（4）故障錄波和測(cè)距、故障記錄①故障錄波與測(cè)距

110kV及以上的重要輸電線路距離長(zhǎng)、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(shí)間，盡快恢復(fù)供電，減少損失。

②故障記錄

35kV和10kV的配電線路很少專門設(shè)置故障錄波器，為了分析故障方便，可設(shè)置簡(jiǎn)單故障記錄功能。故障記錄是記錄繼電保護(hù)動(dòng)作前后與故障有關(guān)的電流量和母線電壓。

三、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能（5）事故順序記錄與事故追憶

事故順序記錄就是對(duì)變電所內(nèi)的繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、斷路器等在事故時(shí)動(dòng)作的先后順序自動(dòng)記錄。

事故追憶是指對(duì)變電所內(nèi)的一些主要模擬量，如線路、主變壓器的電流、有功功率、母線電壓等，在事故前后一段時(shí)間內(nèi)作連續(xù)測(cè)量記錄。

（6）控制及安全操作閉鎖

操作人員可通過(guò)顯示器屏幕對(duì)斷路器、隔離開關(guān)進(jìn)行分、合閘操作；對(duì)變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；對(duì)電容器組進(jìn)行投、切控制。并且所有的操作控制均能就地和遠(yuǎn)方控制、就地和遠(yuǎn)方切換相互閉鎖，自動(dòng)和手動(dòng)相互閉鎖。

操作閉鎖包括以下內(nèi)容：操作系統(tǒng)出口具有斷路器分、合閘閉鎖功能。三、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能(7)

人機(jī)聯(lián)系功能(8)

諧波分析與監(jiān)視三、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能2.微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的微機(jī)繼電保護(hù)主要包括：

輸電線路保護(hù)；電力變壓器保護(hù)；母線保護(hù)；電容器保護(hù)；小電流接地系統(tǒng)自動(dòng)選線；自動(dòng)重合閘等。

對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求：

(1)系統(tǒng)的繼電保護(hù)按被保護(hù)的電力設(shè)備單元(間隔)分別獨(dú)立設(shè)置，直接由相關(guān)的電流互感器和電壓互感器輸入電氣量，然后由觸點(diǎn)輸出，直接操作相應(yīng)斷路器的跳閘線圈。

(2)保護(hù)裝置設(shè)有通信接口，供接入站內(nèi)通信網(wǎng)，在保護(hù)動(dòng)作后向變電站層的微機(jī)設(shè)備提供報(bào)告等，但繼電保護(hù)功能完全不依賴通信網(wǎng)。

(3)為避免不必要的硬件重復(fù)，以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和降低造價(jià)，可以配給保護(hù)裝置其他一些功能，但不應(yīng)降低保護(hù)裝置的可靠性。3.電壓、無(wú)功綜合控制子系統(tǒng)在運(yùn)行中，能實(shí)時(shí)控制電壓/無(wú)功的基本手段是有載調(diào)壓變壓器的分接頭調(diào)檔和無(wú)功補(bǔ)償電容器組的投切。

?多采用一種九區(qū)域控制策略進(jìn)行電壓/無(wú)功自動(dòng)控制。電壓無(wú)功控制裝置(VQC)：

適用于一些地區(qū)電網(wǎng)、變電所。自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)(AutomaticVoltageControl，AVC)：

適用于一些省級(jí)電網(wǎng)。自動(dòng)電壓控制裝置的類型：變電站10kV系統(tǒng)電壓無(wú)功綜合控制裝置簡(jiǎn)介

4.低頻減負(fù)荷控制自動(dòng)低頻減載裝置：當(dāng)電力系統(tǒng)頻率降低時(shí)，能根據(jù)系統(tǒng)頻率下降的不同程度自動(dòng)有次序、有計(jì)劃地切除相應(yīng)的負(fù)荷，以阻止系統(tǒng)頻率降低，并使系統(tǒng)頻率迅速恢復(fù)到給定值。5、備用電源自動(dòng)投入子系統(tǒng)備用電源自動(dòng)投入：

當(dāng)工作電源因故障被斷開后，能自動(dòng)而迅速的將備用電源投入，保證用戶連續(xù)供電的一種裝置，稱備用電源自動(dòng)投入裝置。發(fā)電廠、變電所中都設(shè)有備用電源，此外一些重要的工礦企業(yè)用戶為保證供電的可靠性也設(shè)置了備用電源。備用電源自動(dòng)投入已成為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能之一。

備用電源自動(dòng)投入裝置的作用與類型

作用：用于兩路及以上電源進(jìn)線的變配電所中，提高供電可靠性。

工作電源與備用電源的接線方式可分為兩大類：明備用:在正常時(shí)，備用電源不投入工作，只有在工作電源發(fā)生故障時(shí)才投入工作。暗備用:在正常時(shí)，兩電源都投入，互為備用。

Saturday,February4,2023在正常情況下，QF1閉合，QF2斷開，負(fù)荷由工作電源供電。

當(dāng)工作電源故障時(shí)，APD動(dòng)作，將QF1斷開，切除故障電源，然后將QF2閉合，使備用電源投入工作，恢復(fù)供電。a)明備用正常情況下，QF1,QF2閉合，QF3斷開，兩個(gè)電源分別向兩段母線供電。

若電源A(B)發(fā)生故障，APD動(dòng)作，將QF1(QF2)斷開，隨即將QF3閉合，此時(shí)全部負(fù)荷均由B(A)電源供電。b)暗備用

1）不論什么原因失去工作電源，APD都能迅速起動(dòng)并投入備用電源；

2）必須在工作電源確已斷開、而備用電源電壓也正常時(shí)，才允許投入備用電源；

3）APD應(yīng)只動(dòng)作一次，以免將備用電源重復(fù)投入永久性故障回路中；

4）當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時(shí)，APD不應(yīng)誤動(dòng)作。對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求第7章變電所綜合自動(dòng)化

5．通信子系統(tǒng)

?通信功能包括站內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)間的通信和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度的通信兩部分。四、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集中式分層分布式分布集中組屏分布分散與集中相結(jié)合結(jié)構(gòu)四、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式集中式分布分散式與集中相結(jié)合分層分布式集中組屏采用不同檔次的計(jì)算機(jī)，擴(kuò)展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算與處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)控制等功能。

把變電所內(nèi)各回路的數(shù)據(jù)采集單元、控制單元和保護(hù)單元分別集中安裝在變電所控制室內(nèi)的相應(yīng)屏（柜）中。

將變電所內(nèi)各回路的數(shù)據(jù)采集，微機(jī)保護(hù)及監(jiān)控單元綜合為一個(gè)裝置，就地安裝在數(shù)據(jù)源現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)柜上。

1.集中式的結(jié)構(gòu)（1）定義：

集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)指采用不同檔次的計(jì)算機(jī)，擴(kuò)展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算與處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)控制等功能。

集中式結(jié)構(gòu)不是指由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成保護(hù)、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控、與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計(jì)算機(jī)完成的。圖7-2集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)框圖（2）舉例：安裝在變電站中央控制室內(nèi)。（3）集中式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：

其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可大大減少占地面積，而且造價(jià)低。缺點(diǎn)：

A、可靠性低：

B、集中式結(jié)構(gòu)的軟件復(fù)雜，修改工作量大，調(diào)試麻煩；

C、組態(tài)不靈活,對(duì)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(jì)，工作量大，影響了批量生產(chǎn)，不利于推廣。

D、集中式保護(hù)與長(zhǎng)期以來(lái)采用一對(duì)一的常規(guī)保護(hù)相比，不直觀，不符號(hào)運(yùn)行和維護(hù)人員的習(xí)慣，調(diào)試和維護(hù)不方便，程序設(shè)計(jì)麻煩，只適合保護(hù)算法比較簡(jiǎn)單的情況。一般適合于小型變電所的新建或改造。

2.分層分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)（1）定義：

所謂分布式結(jié)構(gòu)，是在結(jié)構(gòu)上采用主從CPU協(xié)同工作方式，各功能模塊（通常是各個(gè)從CPU）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了集中式結(jié)構(gòu)中獨(dú)立CPU計(jì)算處理的瓶頸問(wèn)題，方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其他模塊（部件）正常運(yùn)行。

?所謂分層式結(jié)構(gòu)，是將變電站信息的采集和控制分為管理層、站控層和間隔層三個(gè)級(jí)分層布置。如圖7-3所示。（2）舉例：

分層分布式系統(tǒng)集中織屏結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)如下：

(1)由于分層分布式結(jié)構(gòu)配置，在功能上采用可以下放的盡量下放原則，凡事可以在本間隔層就地完成的功能，絕不依賴通信網(wǎng)。

這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與集中式系統(tǒng)比較，明顯優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高，任一部分設(shè)備有故障時(shí)，只影響局部；可擴(kuò)展性和靈活性高；所內(nèi)二次電纜大大簡(jiǎn)化，節(jié)約投資也簡(jiǎn)化維護(hù)。分布式系統(tǒng)為多CPU工作方式，各裝置都有一定數(shù)據(jù)處理能力，從而大大減輕了主控制機(jī)的負(fù)擔(dān)。

(2)繼電保護(hù)相對(duì)獨(dú)立。繼電保護(hù)裝置的可靠性要求非常嚴(yán)格，因此，在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)小，繼電保護(hù)單元宜相對(duì)獨(dú)立，其功能不依賴于通信網(wǎng)絡(luò)或其它設(shè)備。通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)管理機(jī)傳輸?shù)闹皇潜Ｗo(hù)動(dòng)作的信息或記錄數(shù)據(jù)。

(3)具有和系統(tǒng)控制中心通信的能力。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)本身已具有對(duì)模擬量、開關(guān)量、電能脈沖量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的功能，還收集繼電保護(hù)動(dòng)作信息、事件順序記錄等，因此不必另設(shè)獨(dú)立的RTU的裝置，不必為調(diào)度中心單獨(dú)采集信息。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采集的信息可以直接傳送給調(diào)度中心，同時(shí)也可以接受調(diào)度中心下達(dá)的控制、操作命令和在線修改保護(hù)定值命令。

(4)模塊化結(jié)構(gòu)，可靠性高。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)小的各功能模塊都由獨(dú)立的電源供電，輸入輸出回路也相互獨(dú)立，因此任何一個(gè)模塊故障，都只影響局部功能，不會(huì)影響全局。由于各功能模塊都是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的，所以軟件結(jié)構(gòu)較集中式的簡(jiǎn)單，便于調(diào)試和擴(kuò)充。

(5)室內(nèi)工作環(huán)境好，管理維護(hù)方便。分級(jí)分布式系統(tǒng)采用集中組屏結(jié)構(gòu)，屏全部安放在控制室內(nèi)，工作環(huán)境較好，電磁干擾比放于開關(guān)柜附近弱，便于管理和維護(hù)。

分布集中式機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是安裝時(shí)需要的控制電纜相對(duì)較多，增加了電纜投資。3.分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)是將配電線路的保護(hù)和測(cè)控單元分散安裝在開關(guān)柜內(nèi)，高壓線路保護(hù)和主變壓器保護(hù)裝置等采用集中組屏的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

這是當(dāng)前綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式。分散式與集中相結(jié)合的特點(diǎn)：（1）簡(jiǎn)化了變電站二次部分的配置，大大縮小了控制室的面積。（2）減少了設(shè)備安裝工程量。（3）簡(jiǎn)化了變電站二次設(shè)備之間的互連線，節(jié)省了大量連接電纜。（4）分層分散式結(jié)構(gòu)可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便。分層分散式結(jié)構(gòu)，由于分散安裝，減小了TA的負(fù)擔(dān)。

由于采用分散式的結(jié)構(gòu)可以降低總投資，所以全分散式結(jié)構(gòu)是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。第二節(jié)數(shù)字化變電所傳統(tǒng)變電站存在的問(wèn)題：規(guī)約不統(tǒng)一模擬信號(hào)級(jí)聯(lián)信號(hào)重復(fù)引線第二節(jié)數(shù)字化變電所

數(shù)字化變電站的概念數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)之上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。

數(shù)字化變電站的四大技術(shù)特點(diǎn)：

1、新型電流、電壓互感器代替常規(guī)電流電壓互感器，將大電流、高電壓直接變成數(shù)字信號(hào)或低電平信號(hào)。

2、利用高速以太網(wǎng)構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

3、數(shù)據(jù)和信息實(shí)現(xiàn)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一建模。

4、采用智能斷路器等一次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備控制和監(jiān)視的數(shù)字化。第二節(jié)數(shù)字化變電所數(shù)字式變電站與傳統(tǒng)變電站的概要比較

-常規(guī)互感器的缺陷:絕緣、飽和、爆炸、諧振、精度等.

傳統(tǒng)互感器二次輸出側(cè)以1A，5A，或100V的信號(hào)形式與電能表計(jì)、控制保護(hù)等二次設(shè)備相連接，目前絕大多數(shù)二次設(shè)備廠商提供的產(chǎn)品也是按此匹配的。而新型互感器的二次輸出參數(shù)則完全不同，繼電保護(hù)、計(jì)量?jī)x表及測(cè)控裝置等二次裝置具適合數(shù)字化的特點(diǎn)。第二節(jié)數(shù)字化變電所一、新型電流、電壓互感器傳感準(zhǔn)確化輸出數(shù)字化傳輸光纖化電力系統(tǒng)安全可靠和優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要數(shù)字電力系統(tǒng)建設(shè)的需要互感器發(fā)展趨勢(shì)

1、研制情況（1）我國(guó)研制情況我國(guó)二十世紀(jì)九十年代初開始電子式互感器的研究。主要研制單位有清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、中國(guó)電力科學(xué)研究院、南瑞繼保、南自新寧等。（2）國(guó)外研制情況

ABB及ALSTHOM約十年前研制出無(wú)源電子式電流互感器和無(wú)源電子式電壓互感器，但目前無(wú)源電子式互感器實(shí)際運(yùn)用的還不多。

NxtPhase公司前兩年研制出全光纖無(wú)源電子式電流互感器，其計(jì)量精度滿足0.2級(jí)要求，目前處于試運(yùn)行階段。

（一）電子式互感器（一）電子式互感器2、電子式互感器的類型Faraday原理電子式互感器電流互感器電壓互感器Pockels效應(yīng)電容/電感分壓原理Rogowski線圈（一）電子式互感器3、基于Rogowski線圈的電子式電流互感器（1）特點(diǎn)：沒(méi)有鐵芯，不會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。輸出的二次電壓量非常小，在毫伏級(jí)，必須就地轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，再傳輸給二次設(shè)備。必須具有電子器件實(shí)現(xiàn)積分、模數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)，才能得到一次電流量。所以電子線路板必須放置在線圈的二次出口。Rogowski線圈允許CT開路！有源式電子電流互感器激光器驅(qū)動(dòng)電路PIN數(shù)據(jù)處理合并單元保護(hù)測(cè)控計(jì)量LPCT空芯線圈遠(yuǎn)端模塊復(fù)合絕緣子光纖光纜

通過(guò)遠(yuǎn)端模塊將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后經(jīng)通信光纖傳送至二次系統(tǒng)。

傳感頭部分有電源電路，所以稱為有源式電子互感器。1、光學(xué)電流互感器發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

ABB、西門子（20世紀(jì)90年代）

研制成功開環(huán)方案的磁光玻璃式OCT.ABB、Nxtphase（2004年）研制成功新型閉環(huán)光纖電流互感器，準(zhǔn)確度達(dá)到0.2級(jí)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀高校學(xué)術(shù)探索:華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)（20世紀(jì)90年代以來(lái)）實(shí)現(xiàn)磁光玻璃式OCT

實(shí)驗(yàn)室研制全光纖電子式電流互感器（二）基于法拉第磁致旋光效應(yīng)的光學(xué)電流互感器國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀企業(yè)和研究院的產(chǎn)品研制

西安同維研制成功磁光玻璃式OCT，并且有少量工程應(yīng)用。

部分企業(yè)正在跟蹤或研制全光纖電子式電流互感器。南瑞航天研制成功光纖電子式電流互感器，并且有少量工程應(yīng)用。（二）基于法拉第磁致旋光效應(yīng)的光學(xué)電流互感器國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀南瑞航天研制的全光纖電子式電流互感器現(xiàn)狀各種安裝方式的全光纖電子式電流互感器通過(guò)原武漢高壓研究院的型式試驗(yàn)，精度達(dá)到0.2s級(jí)通過(guò)的委托試驗(yàn)達(dá)到了0.1級(jí)精度掛網(wǎng)試運(yùn)行一年半多，運(yùn)行穩(wěn)定可靠已實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)應(yīng)用，有幾十套投入運(yùn)行，最高應(yīng)用的電壓等級(jí)為500kV（二）基于法拉第磁致旋光效應(yīng)的光學(xué)電流互感器2、全光纖電流互感器的原理法拉第磁光效應(yīng)原理A）不通電B）通電保護(hù):5P30/1P50，測(cè)量:0.2級(jí)符合IEC60044-8和GB/T20840.8

利用磁光法拉第效應(yīng)

光波在通電導(dǎo)體的磁場(chǎng)作用下，光的傳播發(fā)生相位變化

檢測(cè)光強(qiáng)的相位變化，測(cè)出對(duì)應(yīng)電流大小2、全光纖電流互感器的原理3、全光纖電流互感器的特點(diǎn)敏感元件和傳輸元件全部采用光纖；共光路技術(shù)和差動(dòng)信號(hào)解調(diào)方式提高了抗干擾能力采用了全數(shù)字閉環(huán)控制技術(shù)；受環(huán)境影響?。桓呔_度和大測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍；精確測(cè)量直流。安裝方式靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。（靈活的安裝方式）（靈活的安裝方式）全光纖電流互感器以其先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)成為新型電流互感器發(fā)展和應(yīng)用的主流方向。FOCT的基礎(chǔ)是光纖陀螺技術(shù)，可靠性和長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性已經(jīng)經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期考驗(yàn)。FOCT具有帶寬高、絕緣簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)際上技術(shù)水平最高的產(chǎn)品之一，必將得到廣泛應(yīng)用。4、對(duì)全光纖電流互感器的展望（三）低功率電磁式電流互感器LPCT的輸出一般是直接提供給電子電路，所以二次負(fù)載比較??；其鐵心一般采用微晶合金等高導(dǎo)磁性材料，在較小的鐵心截面(鐵心尺寸)下，就能夠滿足測(cè)量準(zhǔn)確度的要求。它被列為電子式電流互感器的一種實(shí)現(xiàn)形式，代表著電磁式電流互感器的一個(gè)發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。而在中低壓系統(tǒng)中，基于羅氏線圈的電子式電流互感器和光學(xué)電流互感器成本較高。其它新型電流互感器。二、智能斷路器CIGRE對(duì)SF6斷路器的可靠性調(diào)查結(jié)果表明，72%的故障是由斷路器的二次設(shè)備、機(jī)械缺陷引起的。二、智能斷路器高壓斷路器二次技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是用微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)和新型傳感器建立新的斷路器二次系統(tǒng)，開發(fā)具有智能化操作功能的斷路器。由電力電子技術(shù)、數(shù)字化控制裝置組成執(zhí)行單元，代替常規(guī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的輔助開關(guān)和輔助繼電器。可按電壓波形控制跳、合閘角度，精確控制跳、合閘過(guò)程的時(shí)間，減少瞬時(shí)過(guò)電壓幅值。斷路器操作所需的各種信息由裝在斷路器設(shè)備內(nèi)的數(shù)字化控制裝置直接處理，使斷路器裝置能獨(dú)立地執(zhí)行其當(dāng)?shù)毓δ?，而不依賴于變電站?jí)的控制系統(tǒng)。新型傳感器與數(shù)字化控制裝置相配合，獨(dú)立采集運(yùn)行數(shù)據(jù)，可檢測(cè)設(shè)備缺陷和故障，在缺陷變?yōu)楣收现鞍l(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便采取措施避免事故發(fā)生。斷路器具有數(shù)字化接口，可收發(fā)GOOSE消息以實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。二、智能斷路器智能操作斷路器是在現(xiàn)有斷路器的基礎(chǔ)上引入智能控制單元，它由數(shù)據(jù)采集、智能識(shí)別和調(diào)節(jié)裝置3個(gè)基本模塊構(gòu)成。智能斷路器的技術(shù)基礎(chǔ)基于微機(jī)、電力電子技術(shù)和新型傳感器（電子互感器、光學(xué)互感器）建立新的斷路器二次系統(tǒng)；基于IEC

61850，保護(hù)和控制命令可以通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與斷路器操作機(jī)構(gòu)的數(shù)字化接口。這些技術(shù)使得變電站的過(guò)程層也得以數(shù)字化，以太網(wǎng)構(gòu)成全變電站的神經(jīng)中樞。二、智能斷路器應(yīng)用示例光纖電流傳感器安裝在電壓為145KV的斷路器上二、智能斷路器智能操作的優(yōu)越性使斷路器實(shí)際操作大多是在較低速度下開斷，從而減小斷路器開斷時(shí)的沖擊力和機(jī)械磨損，不僅可減少機(jī)械故障和提高可靠性，還能提高斷路器的操作使用壽命，在工程上有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；有可能改變目前的試探性自動(dòng)重合閘的工作方式，而成為自適應(yīng)自動(dòng)重合閘，即做到在短路故障開斷后，如故障仍存在，則會(huì)拒絕重合，只有當(dāng)故障消除后才能重合；實(shí)現(xiàn)定相合閘，降低合閘操作過(guò)電壓，取消合閘電阻，進(jìn)一步提高可靠性；實(shí)現(xiàn)選相分閘，控制實(shí)際燃弧時(shí)間，使斷路器起弧時(shí)間控制在最有利于燃弧的相位角，不受系統(tǒng)燃弧時(shí)差要求的限制，從而提高斷路器實(shí)際開斷能力；實(shí)現(xiàn)集成開關(guān)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)緊湊型變電站。二、智能斷路器集成開關(guān)設(shè)備（系統(tǒng)）智能斷路器技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展就是將非常規(guī)互感器、間隔內(nèi)的隔離開關(guān)、接地開關(guān)等一次設(shè)備及其相應(yīng)控制裝置有機(jī)地組合和集成到智能斷路器內(nèi)，這種集成裝置可稱為智能開關(guān)系統(tǒng)。二、智能斷路器智能斷路器舉例：

智能斷路器：PASSABB：插接式開關(guān)系統(tǒng)PASS(Plug&SwitchSystem)。

PASS采用了智能化傳感器技術(shù)和微處理技術(shù)，通過(guò)數(shù)字通信實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)、診斷、過(guò)程監(jiān)視和站內(nèi)計(jì)算機(jī)監(jiān)控。通過(guò)智能軟件分析可確定出設(shè)備的運(yùn)行狀況。PASS中安裝了電子式互感器。通過(guò)高速現(xiàn)場(chǎng)總線傳送數(shù)字化的電流電壓信號(hào)。全部采用智能化PASS開關(guān)的澳大利亞的275kVBlackwall變電站和Braemar變電站已分別于1999年和2000年投入了運(yùn)行。二、智能斷路器智能斷路器：MITS三菱：MITS智能化開關(guān)產(chǎn)品（MitsubishiInformationTechnologySwitchgear）

MITS以無(wú)鐵芯電流互感器和分壓式電壓互感器取代了常規(guī)電流互感器和電壓互感器，配合使用同步相位控制器和復(fù)合傳感器，可以實(shí)現(xiàn)智能化變電站的全數(shù)字化要求。三菱公司在廣東500kV西江變電站部分間隔安裝了MITS系統(tǒng)，由南瑞繼保、北京四方提供配套的二次保護(hù)控制設(shè)備，進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)。二、智能斷路器智能斷路器：HISSIEMENS：HIS(HighlyIntegratedSwitchgear)

類似于ABB的PASS，但未采用電子式互感器。在斷路器智能化方面，采用了智能模塊對(duì)斷路器的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，并通過(guò)高速現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸?shù)阶冸娬緦幼鬟M(jìn)一步的分析。二、智能斷路器智能斷路器：國(guó)內(nèi)情況國(guó)內(nèi)制造商也開始了智能斷路器技術(shù)的研究。

平頂山天鷹集團(tuán)的ZF11-252KVGIS，狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)集成了傳感器技術(shù)、PLC技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、監(jiān)測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通訊技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS產(chǎn)品內(nèi)部電器元件、特別是對(duì)其中斷路器及其操作機(jī)構(gòu)部分的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)其內(nèi)部多種狀態(tài)參數(shù)的采集和結(jié)果的分析處理，完成狀態(tài)信息和分析結(jié)果的顯示以及相應(yīng)的控制操作，已在云南大關(guān)變應(yīng)用。

南瑞PCS-9820A智能控制裝置和CZX-12R1型操作繼電器可組成智能斷路器操作系統(tǒng)。智能斷路器數(shù)字接口四、國(guó)際電工委員會(huì)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)

產(chǎn)生背景：

目前變電站內(nèi)通信規(guī)約雜亂，既有各個(gè)廠商私有的規(guī)約，又有不同版本的國(guó)家或國(guó)際規(guī)約，設(shè)備之間的通信要經(jīng)過(guò)規(guī)約轉(zhuǎn)換才能互連，因此有必要建立統(tǒng)一的規(guī)約，形成電力系統(tǒng)無(wú)縫通信體系，IEC61850孕育而生。

2001年6月11日在挪威奧斯陸召開會(huì)議，會(huì)議正式提出了電力系統(tǒng)無(wú)縫通信體系結(jié)構(gòu)方案，如下圖：a)調(diào)度中心之間通信采用IEC60870－6TASE.2（已頒布）。b)變電站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)采用IEC61850（第1版已頒布）。c）變電站之間網(wǎng)絡(luò)采用IEC61850＋（正在制定中）。d）調(diào)度中心和變電站之間網(wǎng)絡(luò)采用IEC61850＋（正在制定中）。IEC61850體系結(jié)構(gòu)IEC61850把變電站分成三層，即變電站層、間隔層和過(guò)程層，其中變電站層包括監(jiān)控設(shè)備、事件日志，告警設(shè)備等；間隔層包括繼電保護(hù)設(shè)備、測(cè)控設(shè)備、向量測(cè)量設(shè)備等；過(guò)程層包括智能開關(guān)和數(shù)字互感器。各層之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)系。IEC61850體系結(jié)構(gòu)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)如下圖，總共由10個(gè)文件組成，這個(gè)10個(gè)文件分別論述了5個(gè)方面的內(nèi)容，即系統(tǒng)概貌、配置語(yǔ)言、數(shù)據(jù)模塊、通訊服務(wù)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議映射和一致性測(cè)試。就標(biāo)準(zhǔn)的概念而言，IEC61850主要圍繞以下四個(gè)方面展開：1、功能建模，從變電站自動(dòng)化通信系統(tǒng)的通信性能出發(fā)，定義了變電站系統(tǒng)的功能模型（Part5）。2、數(shù)據(jù)建模，采用面向?qū)ο蟮姆椒?，定于基于客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型（Part7-3/4）。3、通信協(xié)議，定義了數(shù)據(jù)訪問(wèn)機(jī)制和向通信協(xié)議棧的映射，如在變電站層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)采用抽象通信服務(wù)映射到制造報(bào)文協(xié)議MMS；間隔層和過(guò)程層之間的網(wǎng)絡(luò)映射成串行單向多點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸網(wǎng)絡(luò)或映射成基于IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程層總線（Part7-2,Part8/9)。4、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)工程和一致性測(cè)試，定義了基于XML的結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言（Part6），描述變電站和自動(dòng)化系統(tǒng)的拓?fù)湟约癐ED結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。為了驗(yàn)證互操作性，Part10描述了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的一致性測(cè)試。邏輯節(jié)點(diǎn)組類型個(gè)數(shù)保護(hù)功能邏輯節(jié)點(diǎn)組（P）28保護(hù)相關(guān)功能邏輯節(jié)點(diǎn)組(R)10控制邏輯節(jié)點(diǎn)組(C)5通用引用邏輯節(jié)點(diǎn)組(G)3接口和存檔邏輯節(jié)點(diǎn)組(I)4自動(dòng)控制邏輯節(jié)點(diǎn)組(A)4計(jì)量和測(cè)量邏輯節(jié)點(diǎn)組(M)8傳感器監(jiān)視邏輯節(jié)點(diǎn)組(S) 4開關(guān)設(shè)備相關(guān)邏輯節(jié)點(diǎn)組(X) 2儀用互感器邏輯節(jié)點(diǎn)組(T)2電力變壓器邏輯節(jié)點(diǎn)組(Y) 3其它電力設(shè)備邏輯節(jié)點(diǎn)組(Z)15系統(tǒng)邏輯節(jié)點(diǎn)組(L)3IEC61850模型海寧變方案五、數(shù)字化變電站案例1、間隔層和站層之間的通信采用基于IEC61850的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)與監(jiān)控后臺(tái)、繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)子站的信息交換，測(cè)控裝置之間的聯(lián)閉鎖等；保護(hù)與保護(hù)之間，保護(hù)、測(cè)控裝置與互感器之間，保護(hù)、測(cè)控裝置與開關(guān)之間仍然采用傳統(tǒng)的硬接線方式，南網(wǎng)的數(shù)字化變電站500kV桂林變、湖北500kV武東變、陜西330kV聶劉變等采用此方案。2、海寧變間隔層和站層之間的IEC61850網(wǎng)絡(luò)采用雙星型網(wǎng)絡(luò)。3、海寧變工程進(jìn)度：在2009年6月投入運(yùn)行。

海寧變方案五、數(shù)字化變電站案例蘭溪變方案五、數(shù)字化變電站案例1、全站采用數(shù)字化（除互感器仍采用硬接線，開關(guān)采用就地布置智能操作箱，實(shí)現(xiàn)開關(guān)的智能化），保護(hù)之間的聯(lián)系，保護(hù)與開關(guān)之間的聯(lián)系，保護(hù)與站級(jí)監(jiān)控的聯(lián)系，測(cè)控裝置之間的聯(lián)閉鎖都采用基于IEC61850的網(wǎng)絡(luò)2、蘭溪變站層和間隔層網(wǎng)絡(luò)采用單環(huán)網(wǎng)，間隔曾和過(guò)程層采用單星型網(wǎng)絡(luò)，但按線路間隔配置交換機(jī)。3、蘭溪變工程進(jìn)度：在2009年7月投產(chǎn)。徐行變方案GOOSE、SAV、PTP世界最先進(jìn)的數(shù)字化變電站技術(shù)在徐行改造中的應(yīng)用1、全國(guó)第一個(gè)在500kV采用基于法拉第磁光效應(yīng)的光電流互感器2、全國(guó)第一個(gè)在過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)IEC61850-9-23、全世界第一個(gè)在過(guò)程網(wǎng)絡(luò)采用精確網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步IEC1588五、數(shù)字化變電站案例1、站內(nèi)主變間隔增加一套全數(shù)字化的差動(dòng)保護(hù)，500kV側(cè)CT采用光CT，光CT通過(guò)合并單元向保護(hù)傳送采樣值，220kV側(cè)和35kV側(cè)仍為傳統(tǒng)CT，但傳統(tǒng)CT也是經(jīng)過(guò)合并單元向保護(hù)傳送采樣值，開關(guān)就地布置智能操作箱實(shí)現(xiàn)開關(guān)的智能化，差動(dòng)保護(hù)和操作箱之間過(guò)程GOOSE信號(hào)實(shí)現(xiàn)保護(hù)跳閘。2、過(guò)程網(wǎng)絡(luò)采用IEC1588進(jìn)行時(shí)間同步3、全新的測(cè)試試驗(yàn)手段：過(guò)程層測(cè)試儀：輸出基于IEC61850-9-2的采樣值、發(fā)送接收GOOSE信號(hào)基于IEC1588的交換機(jī)：構(gòu)建過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)精確網(wǎng)絡(luò)同步PTP報(bào)文分析儀：監(jiān)視分析二次回路時(shí)間測(cè)試儀：測(cè)試時(shí)間同步的精度基于IEC1588的主時(shí)鐘：時(shí)鐘源基于SCL的集成軟件：系統(tǒng)集成徐行變方案五、數(shù)字化變電站案例六、數(shù)字化變電站與智能電網(wǎng)高級(jí)計(jì)量體系A(chǔ)MI用戶戶內(nèi)網(wǎng)HAN計(jì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)MDMS需求響應(yīng)負(fù)荷控制遠(yuǎn)程開合分時(shí)電價(jià)（送到用戶）自動(dòng)讀表AMR（按小時(shí)讀表，遠(yuǎn)方編程，電能計(jì)量，電能質(zhì)量監(jiān)視，負(fù)荷調(diào)查，停運(yùn)撿出）配電SCADA配電快速仿真與模擬DFSM高級(jí)配電運(yùn)行ADODER運(yùn)行高級(jí)配電自動(dòng)化ADA高級(jí)保護(hù)與控制（帶有高級(jí)傳感器的）運(yùn)行管理系統(tǒng)停運(yùn)管理系統(tǒng)配電

GISAC/DC微網(wǎng)運(yùn)行新型電力電子裝置變電站自動(dòng)化高級(jí)保護(hù)高級(jí)輸電網(wǎng)元件阻塞管理輸電系統(tǒng)仿真與模擬高級(jí)的輸電運(yùn)行ATOISOEMS可視化輸電SCADA，

WAMS輸電GIS

配電AAM基于條件（如可靠性水平）維護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì)/建設(shè)資產(chǎn)利用輸電AAM記錄

AMI

ADO

AAM

ATO智能電網(wǎng)的技術(shù)組成數(shù)字化變電站給智能電網(wǎng)暨高級(jí)調(diào)度中心的支撐

1、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)后，解決了信息上送的的通道瓶頸，特別是保護(hù)信息，這對(duì)于在調(diào)度中心側(cè)建立基于全信息的故障分析系統(tǒng)，提升調(diào)度處理事故的能力，具有重要意義。

2、保護(hù)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，解決了直接從保護(hù)裝置上送定值到調(diào)度中心的通道瓶頸，這為在調(diào)度側(cè)建立實(shí)時(shí)的定值在線校核奠定了基礎(chǔ)。

3、數(shù)字化變電站過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施使得二次接線網(wǎng)絡(luò)化，同時(shí)GOOSE技術(shù)的采用，讓網(wǎng)絡(luò)化的二次接線具備了在調(diào)度側(cè)可監(jiān)視性，這為二次設(shè)備的狀態(tài)檢修奠定了基礎(chǔ)。

4、二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，為在調(diào)度側(cè)建立基于電氣量的雙端測(cè)距奠定了基礎(chǔ)，為調(diào)度在故障處理時(shí)的故障定位提高支撐，同時(shí)可利用上送的保護(hù)裝置上送的故障電流，校核電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)模型。

5、IEC1588的應(yīng)用解決了電流電壓的同步問(wèn)題，特別是提高了差動(dòng)保護(hù)的可靠性。數(shù)字化變電站給智能電網(wǎng)暨高級(jí)調(diào)度中心的支撐數(shù)字化變電站給調(diào)度運(yùn)行帶來(lái)的影響1、繼電保護(hù)專業(yè)：

1）、保護(hù)裝置之間的聯(lián)系，保護(hù)的跳閘回路、電流電壓量輸入回路由傳統(tǒng)的硬接線模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)模式；

2）、交換機(jī)成為保證保護(hù)系統(tǒng)正確動(dòng)作的重要設(shè)備，其重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)保護(hù)裝置和測(cè)控裝置，是數(shù)字化變電站建設(shè)的關(guān)鍵；

3）、保護(hù)測(cè)控一體化由低電壓等級(jí)向高電壓等級(jí)發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)集中式的保護(hù)也成為可能；

4）、保護(hù)專業(yè)向自動(dòng)化、通信專業(yè)滲透；2、調(diào)度專業(yè)：

1）、對(duì)變電站二次接線的熟悉，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)變電站二次網(wǎng)絡(luò)接線的熟悉；

2）、保護(hù)的運(yùn)行模式要考慮網(wǎng)絡(luò)的接線方式，交換機(jī)故障或者合并單元故障可能導(dǎo)致多套保護(hù)失去；

3）、二次系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)事故事故處理成為調(diào)度員要面對(duì)的課題；3、方式專業(yè)二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化后，二次系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式可能要影響一次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行方式；數(shù)字化變電站給現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行檢修帶來(lái)的影響

1、保護(hù)屏柜的壓板基本取消，對(duì)保護(hù)的操作都經(jīng)過(guò)后臺(tái)或者保護(hù)面板，二次網(wǎng)絡(luò)的接線方式影響到保護(hù)的運(yùn)行方式，這對(duì)變電站人員提出了很高的要求；

2、現(xiàn)場(chǎng)檢修情況下，保護(hù)的安全措施、聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)是一個(gè)新的課題；

3、新設(shè)備的接入，如何優(yōu)化二次網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行方式，以達(dá)到減少停電設(shè)備；本章作業(yè)1、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能有哪些?2、變電所綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)形式?3、數(shù)字化變電所的主要技術(shù)特點(diǎn)？4、新型電流互感器的優(yōu)勢(shì)？5、智能斷路器的含義？6、IEC61850標(biāo)準(zhǔn)制定的作用？第七章變電所綜合自動(dòng)化

和數(shù)字化變電所回顧：電力系統(tǒng)自動(dòng)化的分類（按運(yùn)行管理區(qū)域分類）

調(diào)度自動(dòng)化發(fā)電廠自動(dòng)化火電廠自動(dòng)化水電廠自動(dòng)化配電網(wǎng)自動(dòng)化變電站自動(dòng)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化第7章變電所綜合自動(dòng)化和數(shù)字化變電所常規(guī)的變電站存在的問(wèn)題： ★安全性、可靠性不能滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需求。 ★不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計(jì)算和實(shí)時(shí)性要求。 ★供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證。 ★不利于提高運(yùn)行管理水平?！锞S護(hù)工作量大，設(shè)備可靠性差。 ★占地面積大，增加征地投資?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，為發(fā)展變電站自動(dòng)化提供了有利的條件。一、變電站自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程1、變電站分立元件的自動(dòng)裝置階段

20世紀(jì)70年代以前，這些自動(dòng)裝置主要采用模擬電路、晶體管等分立元件組成，對(duì)提高變電站的自動(dòng)化水平，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，發(fā)揮了一定的作用。缺點(diǎn)：這些自動(dòng)裝置，相互之間獨(dú)立運(yùn)行，互不相干，而且缺乏智能，沒(méi)有故障自診斷能力，在運(yùn)行中若自身出現(xiàn)故障，不能提供報(bào)警信息，有的甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)運(yùn)行的安全。分立元件的裝置可靠性不高，經(jīng)常需要維修，且體積大。第7章變電所綜合自動(dòng)化和數(shù)字化變電所2、微處理器為核心的智能自動(dòng)裝置階段20世紀(jì)80年代，隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的應(yīng)用，在變電站自動(dòng)化階段，將原來(lái)由晶體管等分立元件組成的自動(dòng)裝置逐步由大規(guī)模集成電路或微處理器替代。微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置分別設(shè)置，分別完成各自的功能。優(yōu)點(diǎn):①由于采用了數(shù)字電路，縮小了體積，明顯的顯示出優(yōu)越性。②利用微處理器的智能和計(jì)算能力，可以應(yīng)用和發(fā)展新的算法，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度和控制的可靠性，還擴(kuò)充了新的功能。③裝置本身的故障自診斷能力，對(duì)提高裝置自身的可靠性是很有意義的。缺點(diǎn)：

各自動(dòng)化裝置仍是獨(dú)立運(yùn)行，不能互相通信，不能共享資源。

國(guó)際上，20世紀(jì)70年代末開始變電站綜合自動(dòng)化的研究工作，于80年代開始進(jìn)入實(shí)用應(yīng)用。

例：西門子公司于1985年在德國(guó)投入其第一套變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。我國(guó)從20世紀(jì)80年代末開始研制和開發(fā)，20世紀(jì)90年代進(jìn)入應(yīng)用階段。

例：清華大學(xué)電機(jī)系研制成功的變電站微機(jī)監(jiān)測(cè)、保護(hù)綜合控制系統(tǒng)。變電站綜合自動(dòng)化階段的特征：

將微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)等功能進(jìn)行統(tǒng)一考慮，構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)完成以上所有的功能。3、變電站綜合自動(dòng)化階段二、變電站綜合自動(dòng)化的概念變電站綜合自動(dòng)化（IntegratedSubstationControlSystem，ISCS）是在變電站應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)和信息處理與傳輸技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)或自動(dòng)化裝置代替人工進(jìn)行各種運(yùn)行作業(yè)，提高變電站運(yùn)行、管理水平的一種自動(dòng)化系統(tǒng)。三、變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展概況

1、國(guó)外變電站綜合自動(dòng)化的早期發(fā)展概況

國(guó)外變電站自動(dòng)化的研究工作始于20世紀(jì)70年代。70年代末，英、西德、意大利、澳大利亞等國(guó)新裝的遠(yuǎn)動(dòng)裝置都是微機(jī)型的。

變電站綜合自動(dòng)化的研究工作，于70年代中、后期開始。1975年由關(guān)西電子公司和三菱電氣有限公司合作，研究配電變電站數(shù)字控制系統(tǒng)。1979年9月完成樣機(jī)，稱為SDCS-1型，12月在變電站安裝運(yùn)行，1980年開始商品化生產(chǎn)。

SDCS-1型由13臺(tái)微機(jī)組成。如下圖，它具有對(duì)一個(gè)77kV/6.6kV的配電變電站的全部保護(hù)和控制功能。該變電站具有3臺(tái)變壓器，4回77kV進(jìn)線，36回6.6kV饋電線路。三、變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展概況

SDCS－1結(jié)構(gòu)方框圖

1、國(guó)外變電站綜合自動(dòng)化的早期發(fā)展概況2、我國(guó)變電站自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程

我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化的研究工作始于80年代中期。1987年清華大學(xué)電機(jī)工程系研究成功國(guó)內(nèi)第一個(gè)符合國(guó)情的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)由3臺(tái)微機(jī)組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖。1987年在山東威海望島變電站成功地投入運(yùn)行。望島變電站是一個(gè)35kV/10kV城市變電站，有2回35kV進(jìn)線，2臺(tái)主變，8回10kV出線，2組電容器。該系統(tǒng)擔(dān)負(fù)全變電站安全監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、電壓無(wú)功控制、中央信號(hào)等任務(wù)。按功能分為3個(gè)子系統(tǒng)：（1）安全監(jiān)控子系統(tǒng)；（2）微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)；（3）電壓、無(wú)功控制子系統(tǒng)。這是我國(guó)第一個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，其成功的投入運(yùn)行，證明了我國(guó)完全可以自行研究，制造出具有國(guó)際先進(jìn)水平，符合國(guó)情的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

90年代中期后，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)迅速發(fā)展。隨著微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和已投入運(yùn)行的變電站綜合系統(tǒng)取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，吸引全國(guó)許多用戶和科研單位和高等院校，因此變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)到90年代，成為熱門話題。三、變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展概況三、變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展概況2、我國(guó)變電站自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程變電站微機(jī)監(jiān)測(cè)、保護(hù)綜合控制系統(tǒng)框圖3、國(guó)外無(wú)人值班的發(fā)展簡(jiǎn)況西歐、北美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的絕大多數(shù)變電站，包括許多500kV、380kV的變電站也都實(shí)行無(wú)人值班。

例如：巴黎，1985年建立新一代的計(jì)算機(jī)自動(dòng)管理系統(tǒng)，所有225/20kV變電站都由調(diào)度中心集中控制。調(diào)度室可掌握所有225/20kV變電站及20kV主網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，調(diào)度中心可以直接進(jìn)行必要的處理，使受停電影響的用戶迅速恢復(fù)供電。與此同時(shí)也出現(xiàn)一批無(wú)人值班或少人值班的大、中小型水電站。

例如，到1980年止，意大利ENEL公司的474個(gè)水電站中，無(wú)人值班達(dá)408個(gè)，法國(guó)EDF公司450個(gè)水電站中，有403個(gè)無(wú)人值班占90%。4、國(guó)內(nèi)無(wú)人值班的發(fā)展簡(jiǎn)況?早期的無(wú)人值班變電站沒(méi)有自動(dòng)化功能。只適合不重要的35KV變電站。?20世紀(jì)60年代，進(jìn)入了遠(yuǎn)方監(jiān)視的無(wú)人值班階段。?20世紀(jì)80年代后期，無(wú)人值班技術(shù)又上了一個(gè)臺(tái)階。促進(jìn)了調(diào)度自動(dòng)化實(shí)用化的深入開展和電網(wǎng)調(diào)度管理水平的提高。

?國(guó)家電力調(diào)度通信中心于1993年12月28日發(fā)布了調(diào)自[1994]2號(hào)文件《關(guān)于在地區(qū)電網(wǎng)中實(shí)施變電站遙控和無(wú)人值班的意見》。

該文件明確指出實(shí)行變電站遙控和無(wú)人值班是可行的，是電網(wǎng)調(diào)度管理的發(fā)展方向，并明確指出各單位要積極穩(wěn)妥地開展此項(xiàng)工作，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，因地制宜，統(tǒng)籌安排，綜合考慮，做好規(guī)劃，逐步實(shí)施。根據(jù)需要有些地區(qū)可考慮新建變電站一步到位，即按無(wú)人站設(shè)計(jì)建設(shè)，尤其是地區(qū)變電站。該文件對(duì)全國(guó)無(wú)人值班變電站的建設(shè)起了很大的推動(dòng)作用。變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班的目的和意義(1)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)的需要

不僅發(fā)達(dá)地區(qū)、人口密集經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地區(qū)需要發(fā)展無(wú)人值班變電站；人口密度少、經(jīng)濟(jì)不甚發(fā)達(dá)的邊遠(yuǎn)地區(qū)，發(fā)展無(wú)人值班也很重要。(2)

提高運(yùn)行的可靠性，減少誤操作率。(3)提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)生產(chǎn)率(4)降低變電站建設(shè)成本。變電站綜合自動(dòng)化全面提高無(wú)人值班變電站的技術(shù)水平（1）提高了變電站的安全、可靠運(yùn)行水平。（2）提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行、管理水平和技術(shù)水平（3）縮小變電站占地面積，降低造價(jià)，減少總投資。（4）提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率，降低電能損耗。（5）減少維護(hù)工作量。由于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的微機(jī)保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置，都具有故障自診斷功能，裝置內(nèi)部有故障，能自動(dòng)顯示故障部位，縮短了維修時(shí)間。三、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能體現(xiàn)在下述5個(gè)子系統(tǒng)的功能中：1.監(jiān)控子系統(tǒng)

(1)數(shù)據(jù)采集

對(duì)供電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的在線實(shí)時(shí)采集是變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能之一，變電站的數(shù)據(jù)包括模擬量、開關(guān)量和電能量。（2）數(shù)據(jù)處理與記錄

數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容為電力部門和用戶內(nèi)部生產(chǎn)調(diào)度所要求的數(shù)據(jù)。

1)變電所運(yùn)行參數(shù)的統(tǒng)計(jì)、分析與計(jì)算

2)變電所內(nèi)運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備的越限報(bào)警及記錄

3)變電所內(nèi)的事件記錄（3）運(yùn)行監(jiān)視運(yùn)行監(jiān)視即對(duì)采集到的反映變電所運(yùn)行狀況和設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視。（4）故障錄波和測(cè)距、故障記錄①故障錄波與測(cè)距

110kV及以上的重要輸電線路距離長(zhǎng)、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(shí)間，盡快恢復(fù)供電，減少損失。

②故障記錄

35kV和10kV的配電線路很少專門設(shè)置故障錄波器，為了分析故障方便，可設(shè)置簡(jiǎn)單故障記錄功能。故障記錄是記錄繼電保護(hù)動(dòng)作前后與故障有關(guān)的電流量和母線電壓。

三、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能（5）事故順序記錄與事故追憶

事故順序記錄就是對(duì)變電所內(nèi)的繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、斷路器等在事故時(shí)動(dòng)作的先后順序自動(dòng)記錄。

事故追憶是指對(duì)變電所內(nèi)的一些主要模擬量，如線路、主變壓器的電流、有功功率、母線電壓等，在事故前后一段時(shí)間內(nèi)作連續(xù)測(cè)量記錄。

（6）控制及安全操作閉鎖

操作人員可通過(guò)顯示器屏幕對(duì)斷路器、隔離開關(guān)進(jìn)行分、合閘操作；對(duì)變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；對(duì)電容器組進(jìn)行投、切控制。并且所有的操作控制均能就地和遠(yuǎn)方控制、就地和遠(yuǎn)方切換相互閉鎖，自動(dòng)和手動(dòng)相互閉鎖。

操作閉鎖包括以下內(nèi)容：操作系統(tǒng)出口具有斷路器分、合閘閉鎖功能。三、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能(7)

人機(jī)聯(lián)系功能(8)

諧波分析與監(jiān)視三、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能2.微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的微機(jī)繼電保護(hù)主要包括：

輸電線路保護(hù)；電力變壓器保護(hù)；母線保護(hù)；電容器保護(hù)；小電流接地系統(tǒng)自動(dòng)選線；自動(dòng)重合閘等。

對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求：

(1)系統(tǒng)的繼電保護(hù)按被保護(hù)的電力設(shè)備單元(間隔)分別獨(dú)立設(shè)置，直接由相關(guān)的電流互感器和電壓互感器輸入電氣量，然后由觸點(diǎn)輸出，直接操作相應(yīng)斷路器的跳閘線圈。

(2)保護(hù)裝置設(shè)有通信接口，供接入站內(nèi)通信網(wǎng)，在保護(hù)動(dòng)作后向變電站層的微機(jī)設(shè)備提供報(bào)告等，但繼電保護(hù)功能完全不依賴通信網(wǎng)。

(3)為避免不必要的硬件重復(fù)，以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和降低造價(jià)，可以配給保護(hù)裝置其他一些功能，但不應(yīng)降低保護(hù)裝置的可靠性。3.電壓、無(wú)功綜合控制子系統(tǒng)在運(yùn)行中，能實(shí)時(shí)控制電壓/無(wú)功的基本手段是有載調(diào)壓變壓器的分接頭調(diào)檔和無(wú)功補(bǔ)償電容器組的投切。

?多采用一種九區(qū)域控制策略進(jìn)行電壓/無(wú)功自動(dòng)控制。電壓無(wú)功控制裝置(VQC)：

適用于一些地區(qū)電網(wǎng)、變電所。自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)(AutomaticVoltageControl，AVC)：

適用于一些省級(jí)電網(wǎng)。自動(dòng)電壓控制裝置的類型：變電站10kV系統(tǒng)電壓無(wú)功綜合控制裝置簡(jiǎn)介

4.低頻減負(fù)荷控制自動(dòng)低頻減載裝置：當(dāng)電力系統(tǒng)頻率降低時(shí)，能根據(jù)系統(tǒng)頻率下降的不同程度自動(dòng)有次序、有計(jì)劃地切除相應(yīng)的負(fù)荷，以阻止系統(tǒng)頻率降低，并使系統(tǒng)頻率迅速恢復(fù)到給定值。5、備用電源自動(dòng)投入子系統(tǒng)備用電源自動(dòng)投入：

當(dāng)工作電源因故障被斷開后，能自動(dòng)而迅速的將備用電源投入，保證用戶連續(xù)供電的一種裝置，稱備用電源自動(dòng)投入裝置。發(fā)電廠、變電所中都設(shè)有備用電源，此外一些重要的工礦企業(yè)用戶為保證供電的可靠性也設(shè)置了備用電源。備用電源自動(dòng)投入已成為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能之一。

備用電源自動(dòng)投入裝置的作用與類型

作用：用于兩路及以上電源進(jìn)線的變配電所中，提高供電可靠性。

工作電源與備用電源的接線方式可分為兩大類：明備用:在正常時(shí)，備用電源不投入工作，只有在工作電源發(fā)生故障時(shí)才投入工作。暗備用:在正常時(shí)，兩電源都投入，互為備用。

Saturday,February4,2023在正常情況下，QF1閉合，QF2斷開，負(fù)荷由工作電源供電。

當(dāng)工作電源故障時(shí)，APD動(dòng)作，將QF1斷開，切除故障電源，然后將QF2閉合，使備用電源投入工作，恢復(fù)供電。a)明備用正常情況下，QF1,QF2閉合，QF3斷開，兩個(gè)電源分別向兩段母線供電。

若電源A(B)發(fā)生故障，APD動(dòng)作，將QF1(QF2)斷開，隨即將QF3閉合，此時(shí)全部負(fù)荷均由B(A)電源供電。b)暗備用

1）不論什么原因失去工作電源，APD都能迅速起動(dòng)并投入備用電源；

2）必須在工作電源確已斷開、而備用電源電壓也正常時(shí)，才允許投入備用電源；

3）APD應(yīng)只動(dòng)作一次，以免將備用電源重復(fù)投入永久性故障回路中；

4）當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時(shí)，APD不應(yīng)誤動(dòng)作。對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求第7章變電所綜合自動(dòng)化

5．通信子系統(tǒng)

?通信功能包括站內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)間的通信和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度的通信兩部分。四、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集中式分層分布式分布集中組屏分布分散與集中相結(jié)合結(jié)構(gòu)四、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式集中式分布分散式與集中相結(jié)合分層分布式集中組屏采用不同檔次的計(jì)算機(jī)，擴(kuò)展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算與處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)控制等功能。

把變電所內(nèi)各回路的數(shù)據(jù)采集單元、控制單元和保護(hù)單元分別集中安裝在變電所控制室內(nèi)的相應(yīng)屏（柜）中。

將變電所內(nèi)各回路的數(shù)據(jù)采集，微機(jī)保護(hù)及監(jiān)控單元綜合為一個(gè)裝置，就地安裝在數(shù)據(jù)源現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)柜上。

1.集中式的結(jié)構(gòu)（1）定義：

集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)指采用不同檔次的計(jì)算機(jī)，擴(kuò)展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算與處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)控制等功能。

集中式結(jié)構(gòu)不是指由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成保護(hù)、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控、與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計(jì)算機(jī)完成的。圖7-2集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)框圖（2）舉例：安裝在變電站中央控制室內(nèi)。（3）集中式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：

其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可大大減少占地面積，而且造價(jià)低。缺點(diǎn)：

A、可靠性低：

B、集中式結(jié)構(gòu)的軟件復(fù)雜，修改工作量大，調(diào)試麻煩；

C、組態(tài)不靈活,對(duì)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(jì)，工作量大，影響了批量生產(chǎn)，不利于推廣。

D、集中式保護(hù)與長(zhǎng)期以來(lái)采用一對(duì)一的常規(guī)保護(hù)相比，不直觀，不符號(hào)運(yùn)行和維護(hù)人員的習(xí)慣，調(diào)試和維護(hù)不方便，程序設(shè)計(jì)麻煩，只適合保護(hù)算法比較簡(jiǎn)單的情況。一般適合于小型變電所的新建或改造。

2.分層分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)（1）定義：

所謂分布式結(jié)構(gòu)，是在結(jié)構(gòu)上采用主從CPU協(xié)同工作方式，各功能模塊（通常是各個(gè)從CPU）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了集中式結(jié)構(gòu)中獨(dú)立CPU計(jì)算處理的瓶頸問(wèn)題，方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其他模塊（部件）正常運(yùn)行。

?所謂分層式結(jié)構(gòu)，是將變電站信息的采集和控制分為管理層、站控層和間隔層三個(gè)級(jí)分層布置。如圖7-3所示。（2）舉例：

分層分布式系統(tǒng)集中織屏結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)如下：

(1)由于分層分布式結(jié)構(gòu)配置，在功能上采用可以下放的盡量下放原則，凡事可以在本間隔層就地完成的功能，絕不依賴通信網(wǎng)。

這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與集中式系統(tǒng)比較，明顯優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高，任一部分設(shè)備有故障時(shí)，只影響局部；可擴(kuò)展性和靈活性高；所內(nèi)二次電纜大大簡(jiǎn)化，節(jié)約投資也簡(jiǎn)化維護(hù)。分布式系統(tǒng)為多CPU工作方式，各裝置都有一定數(shù)據(jù)處理能力，從而大大減輕了主控制機(jī)的負(fù)擔(dān)。

(2)繼電保護(hù)相對(duì)獨(dú)立。繼電保護(hù)裝置的可靠性要求非常嚴(yán)格，因此，在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)小，繼電保護(hù)單元宜相對(duì)獨(dú)立，其功能不依賴于通信網(wǎng)絡(luò)或其它設(shè)備。通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)管理機(jī)傳輸?shù)闹皇潜Ｗo(hù)動(dòng)作的信息或記錄數(shù)據(jù)。

(3)具有和系統(tǒng)控制中心通信的能力。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)本身已具有對(duì)模擬量、開關(guān)量、電能脈沖量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的功能，還收集繼電保護(hù)動(dòng)作信息、事件順序記錄等，因此不必另設(shè)獨(dú)立的RTU的裝置，不必為調(diào)度中心單獨(dú)采集信息。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采集的信息可以直接傳送給調(diào)度中心，同時(shí)也可以接受調(diào)度中心下達(dá)的控制、操作命令和在線修改保護(hù)定值命令。

(4)模塊化結(jié)構(gòu)，可靠性高。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)小的各功能模塊都由獨(dú)立的電源供電，輸入輸出回路也相互獨(dú)立，因此任何一個(gè)模塊故障，都只影響局部功能，不會(huì)影響全局。由于各功能模塊都是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的，所以軟件結(jié)構(gòu)較集中式的簡(jiǎn)單，便于調(diào)試和擴(kuò)充。

(5)室內(nèi)工作環(huán)境好，管理維護(hù)方便。分級(jí)分布式系統(tǒng)采用集中組屏結(jié)構(gòu)，屏全部安放在控制室內(nèi)，工作環(huán)境較好，電磁干擾比放于開關(guān)柜附近弱，便于管理和維護(hù)。

分布集中式機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是安裝時(shí)需要的控制電纜相對(duì)較多，增加了電纜投資。3.分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)是將配電線路的保護(hù)和測(cè)控單元分散安裝在開關(guān)柜內(nèi)，高壓線路保護(hù)和主變壓器保護(hù)裝置等采用集中組屏的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

這是當(dāng)前綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式。分散式與集中相結(jié)合的特點(diǎn)：（1）簡(jiǎn)化了變電站二次部分的配置，大大縮小了控制室的面積。（2）減少了設(shè)備安裝工程量。（3）簡(jiǎn)化了變電站二次設(shè)備之間的互連線，節(jié)省了大量連接電纜。（4）分層分散式結(jié)構(gòu)可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便。分層分散式結(jié)構(gòu)，由于分散安裝，減小了TA的負(fù)擔(dān)。

由于采用分散式的結(jié)構(gòu)可以降低總投資，所以全分散式結(jié)構(gòu)是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。第二節(jié)數(shù)字化變電所傳統(tǒng)變電站存在的問(wèn)題：規(guī)約不統(tǒng)一模擬信號(hào)級(jí)聯(lián)信號(hào)重復(fù)引線第二節(jié)數(shù)字化變電所

數(shù)字化變電站的概念數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)之上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。

數(shù)字化變電站的四大技術(shù)特點(diǎn)：

1、新型電流、電壓互感器代替常規(guī)電流電壓互感器，將大電流、高電壓直接變成數(shù)字信號(hào)或低電平信號(hào)。

2、利用高速以太網(wǎng)構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

3、數(shù)據(jù)和信息實(shí)現(xiàn)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一建模。

4、采用智能斷路器等一次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備控制和監(jiān)視的數(shù)字化。第二節(jié)數(shù)字化變電所數(shù)字式變電站與傳統(tǒng)變電站的概要比較

-常規(guī)互感器的缺陷:絕緣、飽和、爆炸、諧振、精度等.

傳統(tǒng)互感器二次輸出側(cè)以1A，5A，或100V的信號(hào)形式與電能表計(jì)、控制保護(hù)等二次設(shè)備相連接，目前絕大多數(shù)二次設(shè)備廠商提供的產(chǎn)品也是按此匹配的。而新型互感器的二次輸出參數(shù)則完全不同，繼電保護(hù)、計(jì)量?jī)x表及測(cè)控裝置等二次裝置具適合數(shù)字化的特點(diǎn)。第二節(jié)數(shù)字化變電所一、新型電流、電壓互感器傳感準(zhǔn)確化輸出數(shù)字化傳輸光纖化電力系統(tǒng)安全可靠和優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要數(shù)字電力系統(tǒng)建設(shè)的需要互感器發(fā)展趨勢(shì)

1、研制情況（1）我國(guó)研制情況我國(guó)二十世紀(jì)九十年代初開始電子式互感器的研究。主要研制單位有清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、中國(guó)電力科學(xué)研究院、南瑞繼保、南自新寧等。（2）國(guó)外研制情況

ABB及ALSTHOM約十年前研制出無(wú)源電子式電流互感器和無(wú)源電子式電壓互感器，但目前無(wú)源電子式互感器實(shí)際運(yùn)用的還不多。

NxtPhase公司前兩年研制出全光纖無(wú)源電子式電流互感器，其計(jì)量精度滿足0.2級(jí)要求，目前處于試運(yùn)行階段。

（一）電子式互感器（一）電子式互感器2、電子式互感器的類型Faraday原理電子式互感器電流互感器電壓互感器Pockels效應(yīng)電容/電感分壓原理Rogowski線圈（一）電子式互感器3、基于Rogowski線圈的電子式電流互感器（1）特點(diǎn)：沒(méi)有鐵芯，不會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。輸出的二次電壓量非常小，在毫伏級(jí)，必須就地轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，再傳輸給二次設(shè)備。必須具有電子器件實(shí)現(xiàn)積分、模數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)，才能得到一次電流量。所以電子線路板必須放置在線圈的二次出口。Rogowski線圈允許CT開路！有源式電子電流互感器激光器驅(qū)動(dòng)電路PIN數(shù)據(jù)處理合并單元保護(hù)測(cè)控計(jì)量LPCT空芯線圈遠(yuǎn)端模塊復(fù)合絕緣子光纖光纜

通過(guò)遠(yuǎn)端模塊將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后經(jīng)通信光纖傳送至二次系統(tǒng)。

傳感頭部分有電源電路，所以稱為有源式電子互感器。1、光學(xué)電流互感器發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

ABB、西門子（20世紀(jì)90年代）

研制成功開環(huán)方案的磁光玻璃式OCT.ABB、Nxtphase（2004年）研制成功新型閉環(huán)光纖電流互感器，準(zhǔn)確度達(dá)到0.2級(jí)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀高校學(xué)術(shù)探索:華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)（20世紀(jì)90年代以來(lái)）實(shí)現(xiàn)磁光玻璃式OCT

實(shí)驗(yàn)室研制全光纖電子式電流互感器（二）基于法拉第磁致旋光效應(yīng)的光學(xué)電流互感器國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀企業(yè)和研究院的產(chǎn)品研制

西安同維研制成功磁光玻璃式OCT，并且有少量工程應(yīng)用。

部分企業(yè)正在跟蹤或研制全光纖電子式電流互感器。南瑞航天研制成功光纖電子式電流互感器，并且有少量工程應(yīng)用。（二）基于法拉第磁致旋光效應(yīng)的光學(xué)電流互感器國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀南瑞航天研制的全光纖電子式電流互感器現(xiàn)狀各種安裝方式的全光纖電子式電流互感器通過(guò)原武漢高壓研究院的型式試驗(yàn)，精度達(dá)到0.2s級(jí)通過(guò)的委托試驗(yàn)達(dá)到了0.1級(jí)精度掛網(wǎng)試運(yùn)行一年半多，運(yùn)行穩(wěn)定可靠已實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)應(yīng)用，有幾十套投入運(yùn)行，最高應(yīng)用的電壓等級(jí)為500kV（二）基于法拉第磁致旋光效應(yīng)的光學(xué)電流互感器2、全光纖電流互感器的原理法拉第磁光效應(yīng)原理A）不通電B）通電保護(hù):5P30/1P50，測(cè)量:0.2級(jí)符合IEC60044-8和GB/T20840.8

利用磁光法拉第效應(yīng)

光波在通電導(dǎo)體的磁場(chǎng)作用下，光的傳播發(fā)生相位變化

檢測(cè)光強(qiáng)的相位變化，測(cè)出對(duì)應(yīng)電流大小2、全光纖電流互感器的原理3、全光纖電流互感器的特點(diǎn)敏感元件和傳輸元件全部采用光纖；共光路技術(shù)和差動(dòng)信號(hào)解調(diào)方式提高了抗干擾能力采用了全數(shù)字閉環(huán)控制技術(shù)；受環(huán)境影響小；高精確度和大測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍；精確測(cè)量直流。安裝方式靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。（靈活的安裝方式）（靈活的安裝方式）全光纖電流互感器以其先進(jìn)