电气工程电力系统远动课程设计

新能源与动力工程学院课 程 设 计 报 告远 程 监 控 技 术 课 程 设 计专 业班 级姓 名学 号指 导 教 师2015 年 7 月兰州交通大学新能源与动力工程学院课程设计任务书课程名称 远程监控技术课程设计 指导教师（签名）： 班级： 姓名： 学号： 一、 课程设计题目: 变电站综合自动化二、 课程设计使用的原始资料（数据）及设计技术要求：变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。三、 课程设计的目的通过课程设计，让我们更深入的了解变电站综合自动化系统的概念、原理及发展趋势。提高我们综合应用理论知识的能力，为将来做毕业设计及走向工作岗位打下坚实的基础。四、课程设计的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、工作量要求等）1.应用所学知识对变电站综合自动化进行分析2.分析变电站综合自动化应实现的功能3.对变电站综合自动化的系统功能进行设五、工作进度安排7 月 6 日 指导老师讲解设计、报告及答辩的具体要求，指导学生开展设计7 月 7 日8 日 收集相关设计资料及参考书7 月 9 日 检查学生的进度及完成情况，并对撰写报告进行指导7 月 10 日 检查学生进度和设计报告完成情况7月11日 指导教师评阅报告 六、主要参考文献1 王葵,孙莹.电力系统自动化M. 北京: 中国电力出版社,2012. 2 黄益庄.变电站综合自动化技术M. 北京: 中国电力出版社. 3 刘小川.电力系统远动M. 北京：中国电力出版社.4 张宝会.电力系统继电保护M. 北京：中国电力出版社审核批准意见系主任（签字） 年 月 日指导教师评语及成绩指导教师评语设计过程（40）设计报告（50）小组答辩（10）总成绩（100）成绩指导教师签字： 年 月 日目 录1 变电站综合自动化设计简述 .11.1 变电站综合自动化基本规划 .11.2 综合自动化系统的硬件结构 .11.4 设计范围及优越性 .21.5 设计实现的主要功能 .22 变电站综合自动化系统的结构及应能实现的功能 .32.1 变电站实现的功能 .32.1.1 微机保护 .32.1.2 数据采集 .32.1.3 事件记录和故障录波测距 .32.1.4 控制和操作闭锁 .32.1.5 同期检测和同期合闸 .42.1.6 电压和无功的就地控制 .42.1.7 数据处理和记录历史数据的形成和存储 .42.1.8 系统的自诊断功能 .42.1.9 与远方控制中心的通信 .52.2 变电站综合自动化硬件结构 .52.2.1 集中式综合自动化系统 .52.2.2 分散式综合自动化系统 .62.2.3.集中式的结构形式 .72.2.4 分层分布式的机构形式 .73 系统结构 .93.1 系统各部分功能 .113.1.1 间隔层单元功能 .113.1.2 变电站层单元功能 .133.2 变电站电压无功控制的基本原理 .153.3 备用电源自投入装置 .153.4 继电保护功能 .16.4 总结 .18参考文献 .1911 变电站综合自动化设计简述 1.1 变电站综合自动化基本规划变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。变电站综合自动化系统，即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。因此，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能，可方便地监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。1.2 综合自动化系统的硬件结构变电站综合自动化系统的发展过程与集成电路技术、微计算机技术、通信技术和网络技术密切相关。随着这些高科技的不断发展，综合自动化系统的体系结构也不断发生变化，其性能和功能以及可靠性等也不断提高。从国内外变电站综合自动化系统的发展过程来看，其结构形式有集中式、分层分布式、和全分散式等三种类型。1.3 变电站综合自动化现状目前，变电站综合自动化系统的硬件的组织结构，分为集中式、分层分布式两大类。近年来随着网络技术的发展，分层分布式结构已成为变电站综合自动化系统的主流。该结构是将集测量、保护、远动等于一体的微机型测控保护装置分别安装在变电站一次设备间隔中，如开关柜内，这样二次线路大大减少，只有用于通信的网络线缆或光缆。其最大的优点就是减少了二次线缆抗干扰能力提高，同时二次设备数量大大降2低，减少了变电站的占地面积。此外，分布式分层结构对工业现场、执行机构实现分级控制管理，使数据采集与机械控制实现集散控制集中管理，真正做到控制过程的实时在线，完成柔性化管理，有很好的兼容性、可靠性和可观测性，且互换性强，容易优化。变电站综合自动化系统使用分层分布式结构后，对网络通信功能提出了更高的要求。各间隔层装置与站控层之间所有的控制命令、数据传递、信息交换都要通过数字通信来实现。在变电站自动化系统中，变电站运行参数、运行状态、事件记录等数据信息都存放在数据库中，数据库是变电站实现测量、控制、远动、管理自动化的基础。因此，优良的数据库体系，对提高整个变电站自动化系统的工作效率，保证系统的稳定运行起到至关重要的作用。今后变电站自动化的运行模式将从无人值班，有人值守逐步向无人值守过渡。1.4 设计 范围及优越性微机保护和控制在电力系统中德奥了广泛的应用，变电站综合自动化系统取代传统变电站二次系统，以及成为了当前电力系统发展趋势。本设计要求对小型的变电站综合自动化系统，了解变电站综合自动化系统的结构和组成方式。对变电站综合自动化现状及存在的问题进行基本阐述，通过对比使用分层分布式结构进行变电站综合自动化系统部分的设计。优越性有如下几点。1.提高供电质量，提高电压合格率2.提高变电站的安全，可靠运行水平。3.减少维护工作时间，减少值班人员的劳动强度，并达到减员增效4.缩小变电站占地面积，减少总投资。5：提高电力系统的运行管理水平1.5 设计实现的主要功能实时显示变电站综合自动化系统的运行参数（包括电压、电流、功率、频率、cos 等参数）和运行趋势图，故障报警显示，建立实时和历史数据库，实现 SCADA 功能。实现无人值守变电站综合自动化功能。32 变电站综合自动化系统的结构及应能实现的功能2.1 变电站实现的功能2.1.1 微机保护微机是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。各类保护实现故障记录、存储多套定值、适合当地修改定值等功能。微机保护的优越性：1 易于解决常规保护装置难于解决的问题，使保护功能得到改善；2 灵活性强，可以缩短新型保护的研制周期；3 综合判断力强；4 性能稳定，可靠性高；5 保护的灵敏性高；6 体积小，功能全；7 运行维护工作量小，现场调试方便。微机保护主要包括对输电线路的微机保护、变压器的微机保护、电力电容器微机保护。2.1.2 数据采集 状态量采集：状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号等。 。模拟量采集：常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压，线路电压，电流和功率值。脉冲量：脉冲量主要是脉冲电度表的输出脉冲，也采用光电隔离方式与系统连接，内部用计数器统计脉冲个数，实现电能测量。2.1.3 事件记录和故障录波测距 事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。其 SOE 分辨率一般在 110ms 之间，以满足不同电压等级对 SOE 的要求。变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。2.1.4 控制和操作闭锁 操作人员可通过 CRT 屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在4系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。操作闭锁应具有以下内容：1.电脑五防及闭锁系统。2.根据实时状态信息，自动实现断路器，刀闸的操作闭锁功能。3.操作出口应具有同时操作闭锁功能。4.操作出口应具有跳合闭锁功能。2.1.5 同期检测和同期合闸该功能可以分为手动和自动两种方式实现。可选择独立的同期设备实现，也可以由微机保护软件模块实现。2.1.6 电压和无功的就地控制 无功和电压控制一般采用调整变压器分接头，投切电容器组，电抗器组，同步调相机等方式实现。操作方式可手动可自动，人工操作可就地控制或远方控制。无功控制可由专门的无功控制设备实现，也可由监控系统根据保护装置测量的电压，无功和变压器抽头信号通过专用软件实现。2.1.7 数据处理和记录历史数据的形成和存储数据处理和记录历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有：1.断路器动作次数。2.断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数。3.输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间。4.独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间。5.控制操作及修改整定值的记录，根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。2.1.8 系统的自诊断功能系统内各插件应具有自诊断功能，自诊断信息也象被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心。2.1.9 与远方控制中心的通信本功能在常规远动四遥的基础上增加了远方修改整定保护定值、5故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。根据现场的要求，系统应具有通信通道的备用及切换功能，保证通信的可靠性，同时应具备同多个调度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MODEM 应相互独立。保护和故障录波信息可采用独立的通信与调度中心连接，通信规约应适应调度中心的要求，符合国标及 IEC 标准。变电站综合自动化系统应具有同调度中心对时，统一时钟的功能，还应具有当地运行维护功能。2.2 变电站综合自动化硬件结构变电站综合自动化系统的发展过程与集成电路技术、微计算机技术、通信技术和网络技术密切相关。变电站综合自动化系统的组成在结构上主要可以分成：集中式，分布集中式，集中和分散式，分散式四种。2.2.1 集中式综合自动化系统它是按功能要求配置相应的继电保护装置和远动装置并安装在变电站的中央控制室内。变压器。各进出线以及其他电气设备的运行状态通过 ct,pt，开关辅助触点有电缆传送到变电站的中央控制室的保护装置和远动装置内。经初步处理后送到 I/O 通信控制器进行数据格式的变换，并将变电站所有保护，测量，信号和控制信息统一处理，与当地的后台机和远方调度中心进行信息交换。它的特点是将变电站中所有的信息统一集中处理，形成一个系统，并符合传统的变电站运行模式。它实际上是微机保护和微机远动的系统集成。缺点是组屏多，占地面积大，而且需要铺设大量的电缆，投资量和工程量大，接线复杂，独立单元较多，维护工作量大，运行不可靠。6当地监控后台机I / O 通信控制器继电保护装置 远动装置馈线保护变压器保护备自投低压减载电容器保护遥控遥调遥脉遥测遥信C TP T开关量状态模拟量脉冲量出口继电器变压器分接头图 1 集中集中式综合自动化系统结构图2.2.2 分散式综合自动化系统该系统按回路进行设计，每一个开关