供電課件 單元9

單元9變電站綜合自動化系統(tǒng)目錄任務1綜合自動化基礎知識教學內容1．變電站綜合自動化的概念及特點2．變電站綜合自動化的發(fā)展趨勢3．變電站綜合自動化的功能4．變電站綜合自動化的結構重點內容1．變電站綜合自動化的功能2．變電站綜合自動化的結構任務1綜合自動化基礎知識任務一綜合自動化基礎知識現有的變電站有三種形式：第一種是傳統(tǒng)的變電站：第二種是部分實現微機管理、具有一定自動化水平的變電站；第三種是全面微機化的綜合自動化變電站。變電站的發(fā)展可以分為以下三個階段。(1)以分立元件構成的自動裝置階段。(2)以微機處理器為核心的智能化自動裝置階段。(3)變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展階段。隨著計算機技術的飛速發(fā)展，微機保護在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應用。變電站綜合自動化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，己成為電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展趨勢。綜合自動化概念任務一綜合自動化基礎知識供配電系統(tǒng)綜合自動化就是應用控制技術、信息處理技術和通信技術，利用計算機硬件和軟件系統(tǒng)技術將變電站的二次設備，包括控制、信號、測量、保護、自動裝置、遠動裝置等進行功能的重新組合和結構的優(yōu)化設計，以實現對變電站主要設備和輸、配電線路進行自動監(jiān)視、測量、控制、保護以及調度通信功能的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。綜合自動化概念任務一綜合自動化基礎知識變電站綜合自動化系統(tǒng)具有功能綜合化、系統(tǒng)結構微機化、測量顯示數字化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化等特征。同傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)不同的是：各個保護、測控單元既保持相對獨立，(如繼電保護裝置不依賴于通信或其他設備，可自主、可靠地完成保護控制功能，迅速切除和隔離故障)，又通過計算機通信的形式，相互交換信息，實現數據共享，協(xié)調配合工作，減少了電纜和沒備配置，增加了新的功能，提高了變電站整體運行控制的安全性和可靠性。綜合自動化概念任務一綜合自動化基礎知識變電站綜合自動化的優(yōu)點有：（1）控制和調節(jié)由計算機完成，減少了勞動強度，避免了誤操作。（2）簡化了二次接線，整體布局緊湊，降低變電站建設投資。（3）通過設備監(jiān)視和自診斷，提高了運行可靠性。（4）變電站綜合自動化以計算機技術為核心，具有發(fā)展、擴充余地。（5）減少了人的干預，使人為事故大大減少。（6）提高經濟效益。減少占地面積，降低了二次建設投資和變電站運行維護成本；設備可靠性增加，維護方便；減輕和替代了值班人員的大量勞動；延長了供電時問，減少了供電故障?，F狀與發(fā)展趨勢任務一綜合自動化基礎知識變電站綜合自動化是在計算機技術和網絡通信技術的基礎上發(fā)展起來的。國外在20世紀80年代已有分散式變電站綜合自動化系統(tǒng)問世。我國的變電站綜合自動化工作起步較晚，大概從20世紀90年代開始，初始階段主要研制和生產集中式的變電站綜合自動化系統(tǒng)。90年代中期開始研制分散式變電站綜合自動化系統(tǒng)。目前，許多高校、科研單位、制造廠家以及規(guī)劃設計、基建和運行部門在學習和借鑒國外先進技術的同時，結合我國的實際情況，共同努力，繼續(xù)開發(fā)更加符合我國國情的變電站綜合自動化系統(tǒng)。今后其發(fā)展和推廣的速度會越來越快，與國外的差距會逐步縮小?，F狀與發(fā)展趨勢任務一綜合自動化基礎知識在變電站綜合自動化系統(tǒng)的具體實施過程中，由于受現有專業(yè)分工和管理體制的影響而有不同的實施方法：一種主張站內監(jiān)控以遠動(RTU)為數據采集和控制的基礎，相應的設備也是以電網調度自動化為基礎，“保護”則相對獨立；另一種則主張站內監(jiān)控以保護(微機保護)為數據采集和控制的基礎，將保護與控制、測量結合在一起，國內已有這一類產品，如CSC-2000等。后者正在成為一種發(fā)展趨勢和共識，因此設計、制造、運行和管理等部門要打破專業(yè)界限，逐步實現一體化。這一點對110kV及以下的變電站尤為必要。現狀與發(fā)展趨勢任務一綜合自動化基礎知識從我國目前的運行體制、人員配備和專業(yè)分工來看，前者無疑占有較大優(yōu)勢。因為無論從規(guī)劃設計、科研制造、安裝調試和運行維護等各方面，控制與保護都是相互獨立的兩個不同專業(yè)，因此更符合我國國情。而后者因難以提供較清楚的事故分析和處理的界面而一時還不易被運行部門接受。但從發(fā)展趨勢、技術合理性及減少設備重復配置、簡化維護工作量等方面考慮，后者又有其優(yōu)越性?，F狀與發(fā)展趨勢任務一綜合自動化基礎知識從信息流的角度看，保護(包括故障錄波等)和控制、測量的信息源都是來自現場電流互感器TA、電壓互感器TV的二次側輸出，只是其要求各不同而已。保護主要采集一次設備的故障異常狀態(tài)信息，要求TA、TV測量范圍較寬，通常按10倍額定值考慮，但測量精度要求較低，誤差在3%以上。而控制和測量主要采集運行狀態(tài)信息，要求TA、TV測量范圍較窄，通常在測量額定值附近波動，對測量精度有一定的要求，測量誤差要求在1%以內?，F狀與發(fā)展趨勢任務一綜合自動化基礎知識從無人值班角度看，不僅要求簡化一次主接線和主設備，同時也要求簡化二次回路和設備，因此保護和控制、測量的一體化有利于簡化設備和減少日常維護工作量，對110kV及以下，尤其是10kV配電站，除了電量計費和功率總加等有測量精度要求而必須接測量TA、TV外，其他測量僅作監(jiān)視運行工況之用，完全可與保護TA、TV合用。此外，在局域網(LAN)上各種信息可以共享，控制和測量等均不必配置各自的數據采集硬件。常規(guī)的控制屏和信息屏、模擬屏等亦可取消?，F狀與發(fā)展趨勢任務一綜合自動化基礎知識對數量較多的10kV配電站，由于接線簡單，對保護相對要求較低，為簡化設備，節(jié)省投資，建議由RTU來完成線路保護及雙母線切換(備自投)等保護功能。為此需在RTU軟件中增加保護運行判斷功能，如備用電源自投功能，可通過對相應母線段失壓和相關開關狀態(tài)信號的邏輯判斷來實現。現狀與發(fā)展趨勢任務一綜合自動化基礎知識今后變電站綜合自動化的運行模式將從無人值班、有人值守逐步向無人值守過渡。因此遙視警戒技術(防火、防盜、防漬、防水汽泄漏及遠方監(jiān)視等)將應運而生，并得到迅速發(fā)展。隨著計算機和網絡通信技術的發(fā)展，站內RTU/LTU或保護監(jiān)控單元將直接上網，通過網絡與后臺機(上位機)及工作站通信。取消傳統(tǒng)的前置處理機環(huán)節(jié)，從而徹底消除通信“瓶頸”現象。綜合自動化功能組成任務一綜合自動化基礎知識變電站綜合自動化是多專業(yè)性的綜合技術，它以微計算機為基礎，實現了對變電站傳統(tǒng)的繼電保護、控制方式、測量手段、通信和管理模式等的全面技術改造。歸納起來可分為以下幾種功能組：①控制、監(jiān)視功能；②自動控制功能；③測量表計功能；④繼電保護功能；⑤與繼電保護有關功能；⑥接口功能；⑦系統(tǒng)功能。綜合自動化功能組成任務一綜合自動化基礎知識1．監(jiān)控監(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)的報警、中央信號和光字牌等；取代常規(guī)的遠動裝置等。其功能應包括以下幾部分內容：（1）數據采集（2）事件順序記錄（3）故障錄波和測距、故障記錄（4）操作控制功能（5）安全監(jiān)視功能（6）人機聯(lián)系功能（7）打印功能（8）數據處理和記錄（9）諧波分析與監(jiān)視綜合自動化功能組成任務一綜合自動化基礎知識2．微機保護（1）保護裝置必須滿足快速性、選擇性、靈敏性和可靠性的要求。（2）故障記錄功能。（3）具有與統(tǒng)一時鐘對時功能。（4）存儲多種保護整定值。（5）當地顯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。綜合自動化功能組成任務一綜合自動化基礎知識3．電壓、無功綜合控制變電站綜合自動化系統(tǒng)必須具有保證安全、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。對電壓和無功功率進行合理的調節(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。電力系統(tǒng)中電壓和無功功率的調整對電網的輸電能力、安全穩(wěn)定運行水平和降低電能損耗有極大影響。因此，要對電壓和無功功率進行綜合調控，以保證包括電力部門和用戶在內的總體運行技術指標和經濟指標達到最佳。綜合自動化功能組成任務一綜合自動化基礎知識4．低頻減負荷控制電力系統(tǒng)的頻率是電能質量重要的指標之一。電力系統(tǒng)正常運行時，必須維持頻率在50±(0.1～0.2)Hz的范圍內。系統(tǒng)頻率偏移過大時，發(fā)電設備和用電設備都會受到不良的影響。在系統(tǒng)發(fā)生故障時，這時應做到有次序、有計劃地切除負荷，并保證所切負荷的數量合適，以盡量減少切除負荷后所造成的經濟損失。這是低頻減負荷裝置的任務。用微機實現低頻減負荷的方法大體有兩種。①采用專用的低頻減負荷裝置實現②把低頻減負荷的控制分散裝設在每回饋電線路的保護裝置中綜合自動化功能組成任務一綜合自動化基礎知識5．備用電源自動投入控制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、備用設備或其他正常工作的電源自動地投入工作，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裝置。微機型的備用電源自投裝置具有以下特點。(1)綜合功能比較齊全，適應面廣。(2)備用電源自投裝置具有串行通信功能，。(3)體積小，性能價格比高。(4)故障自診斷能力強，可靠性高。綜合自動化系統(tǒng)結構任務一綜合自動化基礎知識1．集中式的結構集中式結構的綜合自動化系統(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、開關量和數字量等信息，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，集中式結構不是指由一臺計算機完成保護、監(jiān)控等全部功能。多數集中式結構的微機保護、微機監(jiān)控、與調度等通信的功能也是由不同的微型計算機完成。圖9-1是這種集中式的結構，它是根據變電站的規(guī)模，配置相應容量的集中式保護裝置和監(jiān)控主機及數據采集系統(tǒng)，安裝在變電站中央控制室內。綜合自動化系統(tǒng)結構任務一綜合自動化基礎知識綜合自動化系統(tǒng)結構任務一綜合自動化基礎知識主變壓器和各進出線及站內所有電氣設備的運行狀態(tài)，通過TA、TV經電纜傳送到中央控制室的保護裝置和監(jiān)控主機(或遠動裝置)。繼電保護動作信息往往是取保護裝置的信號繼電器的輔助觸點，通過電纜送給監(jiān)控主機(或遠動裝置)。這種系統(tǒng)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，因此必須采用雙機并聯(lián)運行的結構才能提高可靠性；由于采用集中式結構，軟件復雜，修改工作量大，調試麻煩，組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設計，工作量大。綜合自動化系統(tǒng)結構任務一綜合自動化基礎知識2．分布式系統(tǒng)集中組屏的結構分布式系統(tǒng)集中組屏的結構是把整套綜合自動化系統(tǒng)按其不同的功能組裝成多個屏(或稱柜)。這些屏都集中安裝在主控室中，這種形式被稱為“分布集中式結構”，其典型系統(tǒng)結構框圖如圖9-2和圖9-3所示，圖中保護單元是按對象劃分的，即一回線路或一組電容器各用一臺單片機，再把各保護單元和數采單元分別安裝在各保護屏和數采屏上，由監(jiān)控主機集中對各屏進行管理，然后通過調制解調器與調度中心聯(lián)系。上述自動化系統(tǒng)可應用于有人值班或無人值班變電站。綜合自動化系統(tǒng)結構任務一綜合自動化基礎知識綜合自動化系統(tǒng)結構任務一綜合自動化基礎知識綜合自動化系統(tǒng)結構任務一綜合自動化基礎知識（1）分布式的配置圖采用按功能劃分的分布式多CPU系統(tǒng)，其功能單元有：各種高、低壓線路保護單元；電容器保護單元；主變壓器保護單元；備用電源自投控制單元；低頻減負荷控制單元；電壓、無功綜合控制單元；數據采集與處理單元；電能計量單元等。每個功能單元基本上由一個CPU組成，也有一個功能單元的功能由多個CPU完成的，例如主變壓器保護，有主保護和多種后備保護，因此往往由兩個或兩個功能以上CPU完成不同的保護功能，這種按功能設計的分散模塊化結構，具有軟件相對簡單、調試維護方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性高等特點。綜合自動化系統(tǒng)結構任務一綜合自動化基礎知識（2）繼電保護相對獨立繼電保護裝置是電力系統(tǒng)中對可靠性要求非常嚴格的設備。在綜合自動化系統(tǒng)中，繼電保護單元宜相對獨立，其功能不依