第四章-第一節(jié)-變電站和開關(guān)站的綜合自動(dòng)化概述

第四章變電站和開關(guān)站的綜合自動(dòng)化主講人：周英華QQ:1055455616常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院變電站、開關(guān)站系統(tǒng)的分類

超高壓變電站、開關(guān)站（U>330KV）

電壓分類高壓變電站、開關(guān)站

（35KV=<U<330KV）中低壓變電站、開關(guān)站（U<35KV)引言：配電站、開關(guān)站系統(tǒng)2024/3/3第3頁有錯(cuò)字嗎？變電站、開關(guān)站系統(tǒng)的分類

樞紐站（大型變電站，位置重要）系統(tǒng)中的地位分終端站（配電系統(tǒng)末端站、輸出低）

中轉(zhuǎn)站（高壓進(jìn)出）引言：配電站系統(tǒng)2024/3/3第4頁變電站、開關(guān)站系統(tǒng)的分類

集控站、基地站（受調(diào)度中心控制，又控制子站）控制方式受控站、子站（受集控站控制）

無人值守站運(yùn)行方式有人值守站

引言：配電站系統(tǒng)2024/3/3第5頁2024/3/3第6頁開關(guān)站：無變壓器,即高壓開關(guān)站,又稱高壓配電站,僅起配電作用,實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)供電、雙路互投等功能。變電站：有變壓器,可實(shí)現(xiàn)變電、配電兩種功能。變電站、開關(guān)站是配電網(wǎng)的重要組成部分，其自動(dòng)化程度高低直接反映了配電自動(dòng)化的水平。引言：配電站系統(tǒng)引言：配電站系統(tǒng)—無人值守變電站2024/3/3第7頁無人值班變電站：調(diào)度值班員借助微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)替代變電所現(xiàn)場值班員來控制和管理的變電所。無人值守變電站：是變電所的一種先進(jìn)管理模式。調(diào)度員在主站端設(shè)備的鍵盤上進(jìn)行必要的遙控、遙調(diào)操作。無人值守變電站：并非任何操作都無須人員現(xiàn)場進(jìn)行。無人值守變電站：不必再配置單獨(dú)RTU，模擬量和開關(guān)狀態(tài)信息，通過通信管理單元直接送往調(diào)度。無人值守變電站：各微機(jī)保護(hù)單元將動(dòng)作信息送給調(diào)度，并通過通信管理單元轉(zhuǎn)發(fā)或執(zhí)行調(diào)度下達(dá)的命令。變電站、開關(guān)站系統(tǒng)的組成

引言：配電站系統(tǒng)2024/3/3第8頁箱式變電站（終端接線方式）環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜（雙回接線方式）環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜（環(huán)網(wǎng)П型接線）配電網(wǎng)中環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜和箱式變電站接線圖變電站110/10kV2024/3/3第9頁緊湊型開關(guān)柜運(yùn)行在變電站中引言：配電站系統(tǒng)2024/3/3第10頁箱式變電站內(nèi)部功能構(gòu)成引言：配電站系統(tǒng)2024/3/3第11頁緊湊型戶內(nèi)高壓開關(guān)柜雙環(huán)網(wǎng)應(yīng)用引言：配電站系統(tǒng)2024/3/3第12頁引言：配電站系統(tǒng)緊湊型戶內(nèi)高壓開關(guān)柜單環(huán)網(wǎng)應(yīng)用

一、變電站綜合自動(dòng)化的基本概念

變電站綜合自動(dòng)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(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）經(jīng)過功能組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。變電站綜合自動(dòng)化是電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用第一節(jié)概述變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，即利用多臺微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)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(yuǎn)動(dòng)屏，用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)屏，改變常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化等特征。一、變電站綜合自動(dòng)化的基本概念一、變電站綜合自動(dòng)化的基本概念2024/3/3第15頁變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)優(yōu)化控制、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、智能決策。二、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能基本功能數(shù)據(jù)采集微機(jī)保護(hù)與自動(dòng)裝置數(shù)據(jù)處理與記錄控制與操作閉鎖與遠(yuǎn)方操作控制中心通信人機(jī)聯(lián)系自診斷數(shù)據(jù)庫BZZX（變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)）的構(gòu)成2024/3/3第17頁主單元一次系統(tǒng)保護(hù)單元控制單元開關(guān)閉鎖單元開關(guān)閉鎖單元控制單元保護(hù)單元打印機(jī)繪圖機(jī)磁盤驅(qū)動(dòng)器彩顯及專用鍵盤1n……上級調(diào)度中心主控部分現(xiàn)場部分串行并行（1）模擬量變電所的進(jìn)線電壓、電流和功率值、THD，各段母線的電壓、電流，各饋線回路的電流及功率值。此外還有變壓器的油溫，電容器室的溫度，直流電源電壓、視頻監(jiān)測等。（2）狀態(tài)量變電所內(nèi)各高壓斷路器和高壓隔離開關(guān)的位置狀態(tài)；變電所內(nèi)一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警信號，變壓器分接頭位置信號，無功補(bǔ)償電容器的投切開關(guān)位置狀態(tài)等。（3）脈沖量脈沖量是指脈沖電度表輸出的以脈沖信號表示的電度量。（一）數(shù)據(jù)采集（1）變電所運(yùn)行參數(shù)的統(tǒng)計(jì)、分析與計(jì)算。

如：各種功率計(jì)算、狀態(tài)是否越限的計(jì)算、開關(guān)動(dòng)

作邏輯的判斷、各種負(fù)荷曲線、三相平衡度等。（2）變電所內(nèi)各種事件信息的順序記憶并登錄存檔

如：開關(guān)動(dòng)作次數(shù)及時(shí)間、故障次數(shù)、內(nèi)容及時(shí)間（3）變電所內(nèi)運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備的越限報(bào)警及記錄如：依據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)執(zhí)行（二）數(shù)據(jù)處理與記錄（1）操作出口具有跳、合閉鎖功能。（2）操作出口具有并發(fā)性操作閉鎖功能。（3）根據(jù)實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)斷路器、隔離開關(guān)操作閉鎖功能。（4）適應(yīng)一次設(shè)備現(xiàn)場維修操作的“五防聯(lián)鎖系統(tǒng)”。即：防止帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)；防止誤入帶電間隔；防止誤分、

合斷路器；防止帶電掛接地線；防止帶地線合隔離開關(guān)。（5）CRT屏幕操作閉鎖功能只有在輸入正確的操作口令和監(jiān)護(hù)口令才有權(quán)進(jìn)行操作控制。（三）控制與操作閉鎖微機(jī)保護(hù)主要包括：

線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)；自動(dòng)裝置主要是指：

備用電源自動(dòng)投入裝置和自動(dòng)重合閘裝置等，作為綜合自動(dòng)化重要環(huán)節(jié)的微機(jī)保護(hù)及自動(dòng)裝置應(yīng)具有以下功能：（1）故障記錄，且斷電保持。（2）存儲多套整定值；并能顯示及就地修改整定值。（3）實(shí)時(shí)顯示保護(hù)主要狀態(tài)（功能投入情況及輸入量值等）。（4）與監(jiān)控系統(tǒng)通信。（四）微機(jī)保護(hù)與自動(dòng)裝置本功能即常規(guī)的遠(yuǎn)動(dòng)功能或擴(kuò)充的遠(yuǎn)動(dòng)功能，在實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙調(diào)、遙控的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值，有些還具有遙視等功能。當(dāng)用戶供電系統(tǒng)及變電所的運(yùn)行參數(shù)需要向電力調(diào)度傳送時(shí)，可通過相應(yīng)的接口和通道，按規(guī)定的通信規(guī)約向電力調(diào)度部門傳送數(shù)據(jù)信息。(五）與遠(yuǎn)方操作控制中心（電力調(diào)度中心）通信)（1）屏幕顯示（2）通過鍵盤、鼠標(biāo)輸入數(shù)據(jù)（3）人工操作控制（4）運(yùn)行參數(shù)及信息的打印記錄（六）人機(jī)聯(lián)系功能綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的各單元模塊應(yīng)具有自診斷（自檢）功能，自診斷信息也像數(shù)據(jù)采集一樣周期性地送往后臺機(jī)操作控制中心。（七）自診斷功能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是用來存儲整個(gè)供電系統(tǒng)所涉及到的數(shù)據(jù)信息和資料信息。對供電系統(tǒng)而言，其數(shù)據(jù)庫中的類型一般可分為：1.基本類數(shù)據(jù)(如U.I.P.T等）2.對象類數(shù)據(jù)（具體到某一設(shè)備的參數(shù)）3.歸檔類數(shù)據(jù)（基本、對象類的歷史數(shù)據(jù)）（八）變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫三、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式集中式全分散式分布集中式分層分布式采用不同檔次的計(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)場的開關(guān)柜上。

按變電所內(nèi)的回路設(shè)計(jì)的，每個(gè)單元模塊對應(yīng)于一條回路或按變電所內(nèi)的一次設(shè)備對應(yīng)分布配置。

（一）

集中式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)集中式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)框圖（1）能實(shí)時(shí)采集變電所中各種電氣設(shè)備的模擬量、脈沖量、開關(guān)狀態(tài)量，

并建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，通過處理產(chǎn)生各種所需要信息。（2）完成對變電站主要設(shè)備和進(jìn)、出線的保護(hù)任務(wù)。（3）集中式結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可大大減少占地面積。（4）造價(jià)低，尤其是對35kV或規(guī)模較小的變電站更為有利。（5）系統(tǒng)信息集中處理，需要敷設(shè)大量電纜、投資和工程量大（6）該系統(tǒng)內(nèi)信號采集后以模擬量傳輸為主，系統(tǒng)精度低，易受外界干擾

信號影響，可靠性較低。（7）集中式裝置系統(tǒng)調(diào)試麻煩、維護(hù)工作量大、擴(kuò)容靈活性較差。集中式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要特點(diǎn)（二）

分層（級）分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不同電氣設(shè)備均單獨(dú)安裝對應(yīng)的微機(jī)保護(hù)裝置和RTU，任一裝置故障，不影響系統(tǒng)正常工作。系統(tǒng)內(nèi)裝置間信息的傳送均為數(shù)字信號，抗干擾能力強(qiáng)。系統(tǒng)為多CPU工作方式，各裝置都具有一定的數(shù)據(jù)處理能力，大大減輕主控制機(jī)的負(fù)擔(dān)。系統(tǒng)擴(kuò)充靈活方便。具有自診斷功能，自動(dòng)對系統(tǒng)內(nèi)所有裝置巡檢，發(fā)現(xiàn)故障自動(dòng)檢出，并加以隔離。具有事件順序記錄功能（SOE），分辨率可達(dá)1mS，為事故分析提供有效的數(shù)據(jù)。變電站的一、二次設(shè)備分層結(jié)構(gòu)示意圖遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)故障錄波控制測量監(jiān)控主機(jī)保

護(hù)單元1保護(hù)單元n2層變電層1層單元層0層設(shè)備層TVTATVTA高壓設(shè)備高壓設(shè)備TVTATVTA斷路器斷路器（二）

分層（級）分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)單元級設(shè)備級監(jiān)控上位機(jī)鼠標(biāo)顯示器打印機(jī)調(diào)度集控中心保護(hù)管理機(jī)數(shù)采控制機(jī)分布式集中組屏結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖鍵盤調(diào)制解調(diào)器電能計(jì)量A/D采樣單元開關(guān)量輸入單元中斷輸入板開關(guān)量輸出單元線路保護(hù)單元電容保護(hù)單元主變壓器保護(hù)單元備用電源自投自動(dòng)重合閘裝置電壓無功控制柜變電站級TVTATVTA斷路器分接開關(guān)隔離開關(guān)及其他斷路器狀態(tài)斷路器隔離開關(guān)TA、TV及斷路器、隔離開關(guān)位置輸入和斷路器輸出控制數(shù)采柜各種保護(hù)柜1、分布式集中組屏結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)打印或其他接口調(diào)度所/控制中心分布分散式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖TV/TA狀態(tài)信號操作回路保護(hù)回路TV/TA狀態(tài)保護(hù)出口保護(hù)出口線路開關(guān)柜保護(hù)與監(jiān)控單元饋線開關(guān)柜保護(hù)與監(jiān)控單元變壓器保護(hù)單元TV/TA狀態(tài)信號TV/TA狀態(tài)信號油溫人機(jī)聯(lián)系主控機(jī)（或雙機(jī)）電容器保護(hù)單元2、分布分散式系統(tǒng)（全分散式）2024/3/3第33頁特點(diǎn)：將數(shù)據(jù)采集、測量、監(jiān)控功能并入微機(jī)保護(hù)裝置（微機(jī)綜合保護(hù)測控裝置）。微機(jī)綜合保護(hù)測控裝置：也稱分布式保護(hù)測控裝置、“四合一”裝置(保護(hù)、遙測、遙控、遙信、遙調(diào))。全分散式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一分層分布式系統(tǒng)，按一個(gè)元件、一個(gè)裝置分布式配置，各裝置間通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活。整個(gè)系統(tǒng)可靠性高，任一裝置故障僅影響相對應(yīng)的元件。各保護(hù)測控裝置既可分散安裝在開關(guān)柜上，也可集中組屏安裝。2、分布分散式系統(tǒng)（全分散式）2024/3/3第34頁110/35kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)分布分散式系統(tǒng)配置方案2024/3/3第35頁35kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)配置方案（1）變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的配置、功能以及設(shè)備的布置應(yīng)滿足電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

和信息分層傳輸、資源共享的原則（2）分散式系統(tǒng)的功能配置宜采用下放的原則（3）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（4）站內(nèi)自動(dòng)化及無人值班站的接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)從技術(shù)上保證站內(nèi)自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件接

口滿足國際標(biāo)準(zhǔn)。（5）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(dòng)作可靠性。（6）應(yīng)優(yōu)先采用交流采樣技術(shù)，減輕TA，TV的負(fù)載，提高測量精度。（7）建議采用局域網(wǎng)(LAN)通信方式（8）在選擇通信介質(zhì)時(shí)可優(yōu)先采用光纖通信方式四、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則（1）提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率（有載調(diào)壓、無功補(bǔ)償，無功潮流合理，降低網(wǎng)

損，節(jié)約電能損耗）。（2）提高變電站的安全、可靠運(yùn)行水平（微機(jī)保護(hù)、故障自診斷功能）。（3）提高電力系統(tǒng)運(yùn)行、管理水平（監(jiān)視、測量、記