第八章配电网自动化

1、配电网自动化传统变电站的问题n一、安全、稳定性不够安全、稳定性不够n二、难以保证供电质量难以保证供电质量n三、占地面积大占地面积大n四、无法满足快速计算、实时控制的要求无法满足快速计算、实时控制的要求n五、维护工作量大维护工作量大变电站自动化基本含义变电站自动化定义：变电站自动化定义： 变电站自动化是将变电站的二次设备经过功能变电站自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、通信的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、通信技术、信号处理技术，实现对全变电站的主要设备技术、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、控制、保护、和输、配电线

2、路的自动监视、测量、控制、保护、并与上级调度通信的综合性自动化功能。并与上级调度通信的综合性自动化功能。 page42022-3-18集中式变电站自动化系统典型配置 工作站 主控机 中心处理器 GPS 时钟 遥控、遥调装置 遥测、遥信采集装置 安全自动装置 故障录波装置 VQC 继电保护装置 保护单元1 保护单元1 保护单元n 调制解调器 光端机 调度中心 通信 通道 网络 变电站综合自动化的特点1、功能综合化。、功能综合化。2、结构分布、分层化。、结构分布、分层化。3、测量显示数字化。、测量显示数字化。4、操作监视屏幕化。、操作监视屏幕化。5、通信网络化、光纤化。、通信网络化、光纤化。6、运

3、行管理智能化。、运行管理智能化。变电站自动化的优越性（1）信息共享，简化系统，减少电缆；）信息共享，简化系统，减少电缆；（2）提高自动化水平；）提高自动化水平；（3）及时掌握电网运行状况；）及时掌握电网运行状况；（4）提高变电站的可控性；）提高变电站的可控性；（5）采用无人值班变电站，提高生产率；）采用无人值班变电站，提高生产率； （6）提高可靠性和经济性；）提高可靠性和经济性； 变电站综合自动化与无人值班无人值班是管理模式，综合自动化是技术水平无人值班是管理模式，综合自动化是技术水平常规保护和常规控制的时代。常规保护和常规控制的时代。两遥功能。两遥功能。四遥功能，无人值班初级阶段。四遥功能，

4、无人值班初级阶段。综合自动化综合自动化真正意义的无人值班真正意义的无人值班变电站自动化技术的发展 ABB公司：公司：SCS100、SCS200系统系统 西门子公司：西门子公司：LSA678系统系统 南瑞继保公司：南瑞继保公司：RCS-9000系统系统 四方公司：四方公司：CSC2000系统系统 国电南自公司：国电南自公司：PS6000系统系统 许继公司：许继公司：CBZ8000系统系统page92022-3-18变电站自动化的发展过程 2 2、微机化的智能元件阶段、微机化的智能元件阶段 3 3、综合自动化阶段、综合自动化阶段 4 4、同步相量测量、同步相量测量系统监测及事故记录系统监测及事故记

5、录状态估计状态估计 参数辩识参数辩识 自适应保护自适应保护 各类广域稳控系统各类广域稳控系统 1 1、分立元件阶段、分立元件阶段page102022-3-18变电站自动化的设计原则和要求 2 2、凡可以在间隔层就地完成的功能如保护、备用电源自投、电压控制等就地完成。、凡可以在间隔层就地完成的功能如保护、备用电源自投、电压控制等就地完成。4 4、微机保护的软硬件与监控系统既相对独立，又相互协调。要积极而慎重地推行保、微机保护的软硬件与监控系统既相对独立，又相互协调。要积极而慎重地推行保护、测量、控制一体化设计，确保保护功能的相对独立性和动作可靠性。护、测量、控制一体化设计，确保保护功能的相对独立

6、性和动作可靠性。3 3、应能全面替代常规二次设备。、应能全面替代常规二次设备。5 5、微机保护应有通信功能、微机保护应有通信功能6 6、应能满足无人值班的要求，设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。、应能满足无人值班的要求，设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。9 9、系统的标准化和开放性能要好、系统的标准化和开放性能要好, ,可扩展性好可扩展性好。7 7、有可靠的通信网络和通信协议、有可靠的通信网络和通信协议。8 8、有良好的抗干扰能力、有良好的抗干扰能力, ,设备运行可靠性高。设备运行可靠性高。1010、变电站自动化系统设计中应优先采用交流采样技术。取消光字牌屏和中央信号屏，、变电

7、站自动化系统设计中应优先采用交流采样技术。取消光字牌屏和中央信号屏，简化控制屏，使任一信息做到一次采集、多次使用。简化控制屏，使任一信息做到一次采集、多次使用。1111、在选择通信介质时可优先采用光纤通信方式。、在选择通信介质时可优先采用光纤通信方式。1 1、应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。、应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。page112022-3-18变电站自动化的基本内容电气量的采集和电气设备电气量的采集和电气设备( (如断路器如断路器) )的状态监视、的状态监视、控制和调节。控制和调节。实现变电站正常运行的监视和操作，保证变

8、电站实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站正常运行和安全。正常运行和安全。发生事故时，由继电保护、安全自动装置和故障发生事故时，由继电保护、安全自动装置和故障录波器等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，迅录波器等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，迅速切除故障设备和完成事故后的恢复操作。速切除故障设备和完成事故后的恢复操作。 高压电气设备本身的在线检测信息高压电气设备本身的在线检测信息变电站自动化的内容变电站自动化的内容变电站自动化的基本功能监控子系统功能监控子系统功能微机保护子系统功能微机保护子系统功能电压、无功控制子系统功能电压、无功控制子系统功能自动装置子系统功能自动装置子系统功能远动及

9、通信子系统功能远动及通信子系统功能变电站自动化的基本功能输电线路保护输电线路保护电力变压器保护电力变压器保护母线保护母线保护电容器保护电容器保护自动重合闸自动重合闸继电保护构成继电保护构成1 1、微机保护的功能、微机保护的功能变电站自动化的基本功能通信功能通信功能对时功能对时功能存储各种保护整定值功能存储各种保护整定值功能故障自诊断、自闭锁和自恢复功能故障自诊断、自闭锁和自恢复功能微机保护的要求微机保护的要求变电站自动化的基本功能实时数据采集实时数据采集与处理：与处理：模拟量采集模拟量采集 状态量的采集状态量的采集脉冲量的采集脉冲量的采集数字量采集数字量采集运行监视功能：运行监视功能：变电站的

10、运行工况和设备状态进行自动监变电站的运行工况和设备状态进行自动监视，即对变电站各种状态量变位情况的监视，即对变电站各种状态量变位情况的监视和模拟量的数值监视视和模拟量的数值监视 2 2、监视控制的功能、监视控制的功能变电站自动化的基本功能事故顺序记录与事故追忆功能事故顺序记录与事故追忆功能控制与安全操作闭锁功能控制与安全操作闭锁功能 谐波的分析和监视功能谐波的分析和监视功能 2 2、监视控制的功能、监视控制的功能故障测距与录波功能故障测距与录波功能变电站自动化的基本功能自动低频减载自动低频减载备用电源自投控制（备用电源自投控制（BZTBZT）小电流接地选线小电流接地选线 3 3、自动控制装置功

11、能、自动控制装置功能变电站自动化的基本功能4 4、电压无功综合控制功能、电压无功综合控制功能 维持供电电压在规定范围内。各级供电母线电压的运维持供电电压在规定范围内。各级供电母线电压的运行波动范围（以额定电压为基准）行波动范围（以额定电压为基准）保持电力系统稳定和合适的无功平衡保持电力系统稳定和合适的无功平衡在电压合格的条件下实现使电能损耗最小在电压合格的条件下实现使电能损耗最小page192022-3-18电压和无功控制装置l调控目标调控目标 维持供电电压在规定范围内。各级供电母线电压的运维持供电电压在规定范围内。各级供电母线电压的运行波动范围（以额定电压为基准）行波动范围（以额定电压为基准

12、） 500(330)kv变电站的变电站的220kv母线，正常时母线，正常时010，事故时，事故时510配电网配电网10kv母线，母线，10.010.7kv200kv变电站变电站110kv母线，正常时母线，正常时37，事，事故时故时10保持电力系统稳定和合适的无功平衡。保持电力系统稳定和合适的无功平衡。在电压合格的条件下实现使电能损耗最小在电压合格的条件下实现使电能损耗最小变电站自动化的基本功能变电站内部的现场级通信变电站内部的现场级通信 变电站与上级调度的通信变电站与上级调度的通信5 5、远动及数据通信功能、远动及数据通信功能变电站自动化的基本功能变电站内部的现场级通信变电站内部的现场级通信

13、（一）（一）232232、485485串口通信串口通信（二）现场总线通信（二）现场总线通信（1 1）LonWorksLonWorks总线总线（2 2）CANCAN总线总线（三）以太网通信（三）以太网通信page222022-3-18变电站自动化的结构形式 当地监控计算机 MODEM 调度中心 微机保护装置 输入接口 主变保护 TA TV 线路保护 TA TV 电容器保护 TA TV 一次设备状态量 保护动作信号输出 输出接口 输入接口 输出接口 模拟量输入 开关量输入 脉冲量输入 监控动作信号输出 集中式变电站自动化系统集中式变电站自动化系统2022-3-18变电站自动化的结构形式 当地监控主

14、机 1-2 个主处理机（前置机） MODEM 调度中心 测控单元1 测控单元N 输电线保护单元 变压器保护单元 电容器保护单元 自动装置单元 间隔层 站控层 管理层 分层分布式结构集中组屏分层分布式结构集中组屏page242022-3-18page252022-3-18变电站自动化的结构形式 主控机 电能管理机 保护管理机 线路开关柜 1 保护与测控单元 TV TA 状态信号 出口回路 线路开关柜 N 保护与测控单元 TV TA 状态信号 出口回路 主变保护屏 保护与测控单元 TV TA 状态信号 出口回路 主变保护屏 保护与测控单元 TV TA 状态信号 出口回路 电压无功控制 备用电源自投

15、 智能电能表 智能电能表 调度中心或集控中心 当地调试或监控 现场总线或以太网 分散分布式与集中相结合分散分布式与集中相结合page262022-3-18分散分布式与集中相结合特点(1) 10-35kV馈线保护采用分散式结构馈线保护采用分散式结构,就地安装就地安装,节约节约控制电缆控制电缆,通过现场总线或以太网与保护管理机通信通过现场总线或以太网与保护管理机通信(2) 高压线路保护和变压器保护采用集中组屏，保护屏高压线路保护和变压器保护采用集中组屏，保护屏安装在控制室或保护室中，同样通过现场总线或以太安装在控制室或保护室中，同样通过现场总线或以太网与保护管理机通信。使这些重要的保护装置处于比网

16、与保护管理机通信。使这些重要的保护装置处于比较好的工作环境，有利于提高可靠性。较好的工作环境，有利于提高可靠性。(3)其他自动装置，备用电源自投和电压、无功自动控其他自动装置，备用电源自投和电压、无功自动控制装置采用集中组屏安装于控制室或保护室内。制装置采用集中组屏安装于控制室或保护室内。(4)电能量计量系统单独组网，这主要是考虑专业分工。电能量计量系统单独组网，这主要是考虑专业分工。一、配电网自动化通常把利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，实现通常把利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，实现对配电网系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和对配电网系统正常运行及事故

17、情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的综合自动化系统，称为配电管理的综合自动化系统，称为“配电管理系统配电管理系统”（Distribution Management System，简称，简称DMS）。）。DMS是和电网调度自动化的能量管理系统（是和电网调度自动化的能量管理系统（EMS）处于同一层次。）处于同一层次。二者不同之处在于二者不同之处在于EMS涉及发、输电系统，涉及发、输电系统，DMS是配电管理系统。是配电管理系统。一、配电网自动化配电管理系统的主要功能配电管理系统的主要功能1、配电网的、配电网的SCADA功能功能通过监测装置来收集配电网的通过监测装置来收集配电网的实时数据，进行数

18、据处理以及对配电网进行监视和控制。实时数据，进行数据处理以及对配电网进行监视和控制。RTU TTUFTU一次集结一次集结区域站区域站二次集结二次集结区域站区域站一、配电网自动化配电配电管理系统的主要功能管理系统的主要功能2、配电变电站自动化、配电变电站自动化对配电所实施数据采集、监视和对配电所实施数据采集、监视和控制，与控制中心和调度自动化系统（控制，与控制中心和调度自动化系统（SCADA）通信。）通信。3、馈线自动化、馈线自动化在正常情况下在正常情况下，实时监视馈线分段开关与，实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压，实现线路开关的远方或就地联络开关的状态和馈线电流、电压，实现线

19、路开关的远方或就地分、合闸操作。分、合闸操作。在故障情况下在故障情况下，获得故障记录，自动判断和隔离，获得故障记录，自动判断和隔离馈线故障区段，迅速对非故障区域恢复供电。馈线故障区段，迅速对非故障区域恢复供电。4、用户自动化、用户自动化包括负荷管理和用电管理。包括负荷管理和用电管理。负荷管理负荷管理是根是根据需要控制用户负荷，帮助控制中心操作员制负荷控制策略和计据需要控制用户负荷，帮助控制中心操作员制负荷控制策略和计划。划。用户管理用户管理包括自动计量计费系统。包括自动计量计费系统。一、配电网自动化配电管理系统的主要功能配电管理系统的主要功能5、配电网高级应用软件、配电网高级应用软件主要是对配电网络进行分析和主要是对配电网络进行分析和计算，包括：负荷预测、网络拓扑分析、状态估计、潮流计算、计算，包括：负荷预测、网络拓扑分析、状态估计、潮流计算、线损计算分析、电压线损计算分析、电压/无功优化等。在配电网中不涉及系统稳定无