變電站綜合自動化系統(tǒng)概論

變電站綜合自動化系統(tǒng)概論第一節(jié)變電站綜合自動化的基本概念及特點一、常規(guī)變電站狀況電力系統(tǒng)的環(huán)節(jié)：發(fā)、輸、配、用變電站的基本作用：變換電壓等級、匯集電流、分配電流、控制電能流向、調(diào)整電壓常規(guī)變電站的二次系統(tǒng)構(gòu)成： 繼電保護 保護屏 就地監(jiān)控 控制屏 遠動裝置 中央信號屏 錄波裝置 錄波屏常規(guī)變電站的二次系統(tǒng)的缺點：(1)安全性、可靠性不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)高可靠性的要求。(2)二次系統(tǒng)的硬件設(shè)備類別雜，彼此相關(guān)性小，設(shè)備之間互不兼容。(3)設(shè)備使用大量電線電纜，安裝調(diào)試工作量大。(4)維護工作量大，設(shè)備可靠性差，不利于提高運行管理水平和自動化水平。

二、變電站綜合自動化的基本概念

變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備(包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等)經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(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、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。

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。變電站實現(xiàn)綜合自動化的優(yōu)越性(1)裝置具有自診斷功能，在線的運行可靠性提高。(2)提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率。(3)易于發(fā)現(xiàn)隱患，處理事故快，提高變電站的安全、可靠運行水平。(3)提高變電站運行管理的自動化水平。(4)縮小變電站占地面積，降低造價，減少總投資。(5)減少維護工作量，減少值班員勞動，實現(xiàn)減人增效。(6)為變電站實現(xiàn)無人值班提供了可靠的技術(shù)條件。四、特點：（1）功能綜合化。（2）結(jié)構(gòu)分布、分層、分散化。（3）操作監(jiān)視屏幕化.。（4）通信局域網(wǎng)絡(luò)化、光纖化。（5）運行管理智能化（6）測量顯示數(shù)字化第二節(jié)變電站綜合自動化的內(nèi)容、主要功能一、變電站綜合自動化系統(tǒng)的內(nèi)容電氣量的采集，電氣設(shè)備(如斷路器等)的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)。具體：由繼電保護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。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)。將變電站所采集的信息傳送給調(diào)度中心外，還要送給運行方式科和檢修中心，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)。

總之，變電站綜合自動化的內(nèi)容應(yīng)包括：隨時在線監(jiān)視電網(wǎng)的運行參數(shù)、設(shè)備運行狀況、自檢、自診斷設(shè)備本身的異常運行，發(fā)現(xiàn)異常立即自動報警，并使相應(yīng)的閉鎖出口動作，以防止事故擴大。電網(wǎng)出現(xiàn)事故時，快速采樣、判斷、決策，迅速隔離和消除故障，將故障限制在最小范圍。完成變電站運行參數(shù)在線計算、存儲、統(tǒng)計、分析報表、遠傳和保證電能質(zhì)量的自動和遙控調(diào)整。二、變電站綜合自動化的基本功能

2.1.監(jiān)控子系統(tǒng)的功能（測量監(jiān)視控制功能）2.2.微機保護子系統(tǒng)的功能（繼電保護功能）2.3.自動控制智能裝置的功能2.4.遠動及數(shù)據(jù)通信功能2.5.自診斷、自恢復(fù)和自動切換功能2.1監(jiān)控子系統(tǒng)的功能(一)數(shù)據(jù)采集 (1)模擬量的采集 1）交流模擬量：U、I、P、Q、COS、 2）直流模擬量：溫度T、DC220、DC5V (2)開關(guān)量的采集 (3)電能計量 1）電能脈沖計量法2）軟件計算方法(二)事件順序記錄SOE(SequenceofEvents)包括斷路器跳合閘記錄、保護動作順序記錄(三)故障記錄、故障錄波和測距 (1)故障錄波與測距 微機保護裝置兼作故障記錄和測距 采用專用的微機故障錄波器 (2)故障記錄記錄繼電保護動作前后與故障有關(guān)的電流量和母線電壓

(四)操作控制功能操作人員都可通過CRT屏幕對斷路器和隔離開關(guān)進行分、合操作，對變壓器分接開關(guān)位置進行調(diào)節(jié)控制，對電容器進行投、切控制，應(yīng)保留人工直接跳、合閘手段，斷路器操作應(yīng)有閉鎖功能(五)安全監(jiān)視功能 越限監(jiān)視 監(jiān)視保護裝置是否失電 自控裝置工作是否正常等

(六)人機聯(lián)系功能 (1)人機聯(lián)系橋梁：CRT顯示器、鼠標和鍵盤。 (2)CRT顯示畫面的內(nèi)容： 1)顯示采集和計算的實時運行參數(shù) 2)顯示實時主接線圖3)事件順序記錄(SOE) 4)越限報警5)值班記錄 6)歷史趨勢 7)保護定值和自控裝置的設(shè)定值 (3)輸入數(shù)據(jù)：變比、定值、密碼等(七)打印功能 ①定時打印報表和運行日志； ②開關(guān)操作記錄打??； ③事件順序記錄打?。?④越限打?。?⑤召喚打?。?⑥抄屏打??； ⑦事故追憶打印。

(八)數(shù)據(jù)處理與記錄功能 ①主變和輸電線路有功和無功功率每天的最大值和最小值以及相應(yīng)的時間； ②母線電壓每天定時記錄的最高值和最低值以及相應(yīng)的時間； ③計算受配電電能平衡率；④統(tǒng)計斷路器動作次數(shù)； ⑤斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累計數(shù)； ⑥控制操作和修改定值記錄。(九)諧波分析與監(jiān)視 (1)諧波源分析 (2)諧波檢測與抑制2.2繼電保護子系統(tǒng)的功能 ①高壓輸電線路的主保護和后備保護； 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)的單相接地選線。2.3自動控制裝置的功能 （1）電壓、無功綜合控制 （2）低頻減負荷控制 （3）備用電源自投控制 （4）小電流接地選線控制2.4遠動及數(shù)據(jù)通信功能 （1）系統(tǒng)內(nèi)部的現(xiàn)場級間的通信 （2）自動化系統(tǒng)與上級調(diào)度的通信2.5自診斷、自恢復(fù)和自動切換功能（1）自動診斷監(jiān)控系統(tǒng)的硬件、軟件故障；（2）監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)有自恢復(fù)功能，因故障停機時，能自動產(chǎn)生恢復(fù)信號，實現(xiàn)軟硬件的自恢復(fù)；（3）雙機系統(tǒng)中，當一臺故障，所有工作能自動切換到另一臺主機。

第三節(jié)變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和配置

（1）其結(jié)構(gòu)形式有集中式、分層分布式、分散與集中結(jié)合式，完全分散式等；（2）從安裝物理位置上來劃分有集中組屏、分層組屏和分散在一次設(shè)備間隔設(shè)備上安裝等形式。 一、集中式綜合自動化系統(tǒng)

集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)，指采用不同檔次的計算機，擴展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進行計算與處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和一些自動控制等功能.

集中式結(jié)構(gòu)最大的缺點是：1)每臺計算機的功能較集中，如果一臺計算機出故障，影響面大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，影響了批量生產(chǎn)，不利于推廣。4)集中式保護與長期以來采用一對一的常規(guī)保護相比，不直觀，不符合運行和維護人員的習(xí)慣，調(diào)試和維護不方便，程序設(shè)計麻煩，只適合于保護算法比較簡單的情況。二、分層(級)分布式系統(tǒng)集中組屏的綜合自動化系統(tǒng)

（一）分層分布式結(jié)構(gòu)的概念所謂分層式結(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級分層布置。間隔層按一次設(shè)備組織，一般按斷路器的間隔劃分，具有測量、控制和繼電保護部分。站控層的主要功能就是作為數(shù)據(jù)集中處理和保護管理，擔負著上傳下達的重要任務(wù)。管理層由一臺或多臺微機組成，這種微機操作簡單方便，界面漢化，使運行值班人員極益掌握。（二）中、小型變電站的分層分布式集中組屏結(jié)構(gòu)（三）大型變電站的分層分布式集中組屏結(jié)構(gòu)

（四）分層分布式集中組屏綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(1)功能盡量下放，可靠性高，任一設(shè)備故障時，只影響局部；(2)多CPU工作方式，減輕主控機的負擔；(3)繼電保護相對獨立；(4)數(shù)據(jù)信息的存儲，為無人化建立了可靠的自動化監(jiān)控系統(tǒng)；(5)具有與系統(tǒng)控制中心通訊功能。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。三、分散分布式系統(tǒng)與集中相結(jié)合的綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

分層分散式結(jié)構(gòu)的變電站綜合自動化系統(tǒng)突出的優(yōu)點如下：(1)簡化變電站二次部分配置，縮小控制室的面積。(2)減少了施工和設(shè)備安裝工程量。(3)簡化了變電站