1、North China Electric Power University第四章 變電站綜合自動化主講人：齊鄭qizheng319126變電站自動化根本含義斷路器斷路器變壓器變壓器電容器電容器CT/PT電力系統二次設備電力系統二次設備維護維護-變壓器、線路、電容器變壓器、線路、電容器RTU電度儀表電度儀表自動安裝自動安裝直流電源直流電源電力系一致次設備電力系一致次設備變電站自動化根本功能變電站二次設備按功能分為四大模塊變電站二次設備按功能分為四大模塊: 繼電維護繼電維護; 自動安裝自動安裝; 丈量儀表丈量儀表; 遠動安裝遠動安裝; 傳統變電站的問題n一、平安、穩定性不夠n二、難以保證供電質量n

2、三、占地面積大n四、無法滿足快速計算、實時控制的要求n五、維護任務量大變電站自動化根本含義變電站自動化定義：變電站自動化定義： 變電站自動化是將變電站的二次設備經過功能變電站自動化是將變電站的二次設備經過功能的組合和優化設計，利用先進的計算機技術、通訊的組合和優化設計，利用先進的計算機技術、通訊技術、信號處置技術，實現對全變電站的主要設備技術、信號處置技術，實現對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監視、丈量、控制、維護、和輸、配電線路的自動監視、丈量、控制、維護、并與上級調度通訊的綜合性自動化功能。并與上級調度通訊的綜合性自動化功能。 變電站綜合自動化的特點1、功能綜合化。、功能綜合化。2

3、、構造分布、分層化。、構造分布、分層化。3、丈量顯示數字化。、丈量顯示數字化。4、操作監視屏幕化。、操作監視屏幕化。5、通訊網絡化、光纖化。、通訊網絡化、光纖化。6、運轉管明智能化。、運轉管明智能化。變電站自動化的優越性1信息共享，簡化系統，減少電纜；信息共享，簡化系統，減少電纜；2提高自動化程度；提高自動化程度；3及時掌握電網運轉情況；及時掌握電網運轉情況；4提高變電站的可控性；提高變電站的可控性；5采用無人值班變電站，提高消費率；采用無人值班變電站，提高消費率； 6提高可靠性和經濟性；提高可靠性和經濟性； 變電站綜合自動化與無人值班無人值班是管理方式，綜合自動化是技術程度無人值班是管理方式

4、，綜合自動化是技術程度常規維護和常規控制的時代。常規維護和常規控制的時代。兩遙功能。兩遙功能。四遙功能，無人值班初級階段。四遙功能，無人值班初級階段。綜合自動化綜合自動化真正意義的無人值班真正意義的無人值班變電站自動化技術的開展 變電站分立元件的自動安裝階段變電站分立元件的自動安裝階段 微處置器為中心的智能自動安裝階段微處置器為中心的智能自動安裝階段 變電站自動化階段變電站自動化階段變電站自動化技術的開展 變電站設備 FIL FIL MPX A/H & ADC 數據通信控制器 PRU1 PRU8 保護子系統 MPU CPU DTU 狀態 中間繼電器 狀態 控制 跳閘 跳閘 變電站設備 跳閘 跳

5、閘 狀態 SDCS-1日本關西電子公司日本關西電子公司1975年開場年開場1979年完成樣機年完成樣機1980商品化消費商品化消費 系統規模：系統規模： 3臺主變、臺主變、4回回77kV進線、進線、36回回6.6kV饋線，饋線，13臺微機臺微機變電站自動化技術的開展 ABB公司：公司：SCS100、SCS200系統系統 西門子公司：西門子公司：LSA678系統系統 南瑞繼保公司：南瑞繼保公司：RCS-9000系統系統 四方公司：四方公司：CSC2000系統系統 國電南自公司：國電南自公司：PS6000系統系統 許繼公司：許繼公司：CBZ8000系統系統變電站綜合自動化的要求1、全面替代常規的二

6、次設備，集繼電維護、丈、全面替代常規的二次設備，集繼電維護、丈量、監控、通訊于一個分級分布式的系統中。量、監控、通訊于一個分級分布式的系統中。2、微機維護的軟硬件與監控系統相對獨立，又、微機維護的軟硬件與監控系統相對獨立，又要相互協調。要相互協調。3、維護及自動安裝具有串口或現場總線接口。、維護及自動安裝具有串口或現場總線接口。4、滿足無人值班變電站的要求。、滿足無人值班變電站的要求。5、具有先進的通訊網絡。、具有先進的通訊網絡。變電站綜合自動化的要求6、具有高可靠性。、具有高可靠性。7、可擴展性和順應性要好。、可擴展性和順應性要好。8、規范化程度和開放性好。、規范化程度和開放性好。9、實現數

7、據共享，減少設備反復。、實現數據共享，減少設備反復。10、各專業相互配合，一致規劃。、各專業相互配合，一致規劃。變電站自動化的根本功能監控子系統功能監控子系統功能微機維護子系統功能微機維護子系統功能電壓、無功控制子系統功能電壓、無功控制子系統功能自動安裝子系統功能自動安裝子系統功能遠動及通訊子系統功能遠動及通訊子系統功能變電站自動化的根本功能輸電線路維護輸電線路維護電力變壓器維護電力變壓器維護母線維護母線維護電容器維護電容器維護自動重合閘自動重合閘繼電維護構成繼電維護構成1 1、微機維護的功能、微機維護的功能變電站自動化的根本功能通訊功能通訊功能對時功能對時功能存儲各種維護整定值功能存儲各種維

8、護整定值功能缺點自診斷、自閉鎖和自恢復功能缺點自診斷、自閉鎖和自恢復功能微機維護的要求微機維護的要求變電站自動化的根本功能實時數據采集實時數據采集與處置：與處置：模擬量采集模擬量采集 形狀量的采集形狀量的采集脈沖量的采集脈沖量的采集數字量采集數字量采集運轉監視功能：運轉監視功能：變電站的運轉工況和設備形狀進展自動監變電站的運轉工況和設備形狀進展自動監視，即對變電站各種形狀量變位情況的監視，即對變電站各種形狀量變位情況的監視和模擬量的數值監視視和模擬量的數值監視 2 2、監視控制的功能、監視控制的功能變電站自動化的根本功能事故順序記錄與事故追想功能事故順序記錄與事故追想功能控制與平安操作閉鎖功能

9、控制與平安操作閉鎖功能 諧波的分析和監視功能諧波的分析和監視功能 2 2、監視控制的功能、監視控制的功能缺點測距與錄波功能缺點測距與錄波功能變電站自動化的根本功能自動低頻減載自動低頻減載備用電源自投控制備用電源自投控制BZTBZT小電流接地選線小電流接地選線 3 3、自動控制安裝功能、自動控制安裝功能變電站自動化的根本功能4 4、電壓無功綜合控制功能、電壓無功綜合控制功能 維持供電電壓在規定范圍內。各級供電母線電壓的運維持供電電壓在規定范圍內。各級供電母線電壓的運轉動搖范圍以額定電壓為基準轉動搖范圍以額定電壓為基準堅持電力系統穩定和適宜的無功平衡堅持電力系統穩定和適宜的無功平衡在電壓合格的條件

10、下實現使電能損耗最小在電壓合格的條件下實現使電能損耗最小變電站自動化的根本功能變電站內部的現場級通訊變電站內部的現場級通訊 變電站與上級調度的通訊變電站與上級調度的通訊5 5、遠動及數據通訊功能、遠動及數據通訊功能變電站自動化的根本功能變電站內部的現場級通訊變電站內部的現場級通訊 一一232232、485485串口通訊串口通訊二現場總線通訊二現場總線通訊1 1LonWorksLonWorks總線總線2 2CANCAN總線總線三以太網通訊三以太網通訊綜合自動化變電站的設計原那么n1、功能、配置服從電網調度自動化的總體設計n2、功能配置下放原那么n3、應能全面替代常規二次設備。 n4、微機維護和自

11、動安裝的軟硬件與監控系統既相對獨立，又相互協調。n5、應能滿足無人值班的要求。n6、有可靠的通訊網絡和通訊協議，開放性好。 n7、有良好的抗干擾才干。 n8、系統的規范化和開放性能要好。 變電站自動化的構造方式 當地監控主機 1-2 個主處理機（前置機） MODEM 調度中心 測控單元1 測控單元N 輸電線保護單元 變壓器保護單元 電容器保護單元 自動裝置單元 間隔層 站控層 管理層 一分布集中式系統組屏構造一分布集中式系統組屏構造變電站自動化的構造方式變電站自動化的構造方式變電站自動化的構造方式 主控機 電能管理機 保護管理機 線路開關柜 1 保護與測控單元 TV TA 狀態信號 出口回路

12、線路開關柜 N 保護與測控單元 TV TA 狀態信號 出口回路 主變保護屏 保護與測控單元 TV TA 狀態信號 出口回路 主變保護屏 保護與測控單元 TV TA 狀態信號 出口回路 電壓無功控制 備用電源自投 智能電能表 智能電能表 調度中心或集控中心 當地調試或監控 現場總線或以太網 二分散與集中相結合的構造二分散與集中相結合的構造分散與集中相結合的構造特點(1) 10-35kV饋線維護采用分散式構造饋線維護采用分散式構造,就地安裝就地安裝,節約節約控制電纜控制電纜,經過現場總線或以太網與維護管理機通訊經過現場總線或以太網與維護管理機通訊(2) 高壓線路維護和變壓器維護采用集中組屏，維護屏

13、高壓線路維護和變壓器維護采用集中組屏，維護屏安裝在控制室或維護室中，同樣經過現場總線或以太安裝在控制室或維護室中，同樣經過現場總線或以太網與維護管理機通訊。使這些重要的維護安裝處于比網與維護管理機通訊。使這些重要的維護安裝處于比較好的任務環境，有利于提高可靠性。較好的任務環境，有利于提高可靠性。(3)其他自動安裝，備用電源自投和電壓、無功自動控其他自動安裝，備用電源自投和電壓、無功自動控制安裝采用集中組屏安裝于控制室或維護室內。制安裝采用集中組屏安裝于控制室或維護室內。(4)電能量計量系統單獨組網，這主要是思索專業分工。電能量計量系統單獨組網，這主要是思索專業分工。(1)完全共享。用同一完全共享。用同一CPU和采集通道采集維護和丈量和采集通道采集維護和丈量需求的電量。構造簡單，造價低。但是由于一次維護需求的電量。構造簡單，造價低。但是由于一次維護CT和丈量和丈量CT特性不同，所以不能保證丈量準確度。運特性