变电站综合自动化基本理论

1、变电站综合自动化基本理论1.1 概概 述述 1.1.1 变电站及其自动化变电站及其自动化 电力系统的概念：传统的说法叫做发、输、配、用电设备的组合电力系统的概念：传统的说法叫做发、输、配、用电设备的组合体系统；或发电机、变压器、电力线路、电容器、电抗器和体系统；或发电机、变压器、电力线路、电容器、电抗器和各种用电设备组成的有机整体。各种用电设备组成的有机整体。 电力系统的基本特点：连续运行的系统，电能的生产、传输、分电力系统的基本特点：连续运行的系统，电能的生产、传输、分配和消耗必须同时完成。配和消耗必须同时完成。 变电站：介于发电厂和电力用户之间的中间环节，由主变压器、变电站：介于发电厂和电

2、力用户之间的中间环节，由主变压器、母线、断路器、隔离开关、避雷器、电容器、电抗器、互感母线、断路器、隔离开关、避雷器、电容器、电抗器、互感器等设备集合而成。器等设备集合而成。 变电站的运行是一个连续的过程，作为电力系统的一个重要环节，变电站的运行是一个连续的过程，作为电力系统的一个重要环节，其运行具有电力系统中电能快速变化和电气过程快速传播的其运行具有电力系统中电能快速变化和电气过程快速传播的特点。特点。1.1.2 变电站综合自动化及其系统变电站综合自动化及其系统 变电站的组成：变电站的组成： 一次系统完成电能的传输、分配和电压变换工作；一次系统完成电能的传输、分配和电压变换工作； 二次系统完

3、成对一次设备及其流经电能的测量、监视和故障的二次系统完成对一次设备及其流经电能的测量、监视和故障的告警、控制、保护以及开关闭锁、厂站远动系统等工作。常规变告警、控制、保护以及开关闭锁、厂站远动系统等工作。常规变电站的二次系统主要包括继电保护、故障录波、当地监控以及远电站的二次系统主要包括继电保护、故障录波、当地监控以及远动四部分。动四部分。变电站综合自动化的概念：变电站综合自动化的概念： 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、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处

4、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。和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。 是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。是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。 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。综合应用。1.31. 2 变电站综合自动化的优越性变电站综合自动化的优越性 传统的变电站存在的问题：传统的变电站存在的问题： 安全性、可靠性不

5、能满足现代电力系统高可靠性的要求；安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求； 供电质量缺乏科学的保证（电能质量的主要指标是电压、频率和供电质量缺乏科学的保证（电能质量的主要指标是电压、频率和谐波）谐波） ； 占地面积大，增加了征地投资；占地面积大，增加了征地投资； 不适应电力系统快速计算和实时控制的要求；不适应电力系统快速计算和实时控制的要求； 维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。化水平。 变电站实现综合自动化的优越性：变电站实现综合自动化的优越性： 提高变电站的安全、可靠运行水平；提高变电站的安全、可

6、靠运行水平； 提高供电质量，提高电压合格率；提高供电质量，提高电压合格率； 简化了变电站二次部分的硬件配置；简化了变电站二次部分的硬件配置； 提高电力系统的运行管理水平；提高电力系统的运行管理水平； 缩小变电站占地面积，减少总投资；缩小变电站占地面积，减少总投资； 减少维护工作量，减少值班员劳动量；减少维护工作量，减少值班员劳动量； 有利于提高变电站无人值班管理水平。有利于提高变电站无人值班管理水平。 1. 3 变电站综合自动化系统的主要内容和基本功能（一）变电站综合自动化系统的主要内容和基本功能（一） 变电站综合自动化的主要内容：变电站综合自动化的主要内容： 实现变电站正常运行的监视和操作，

7、保证变电站的正常运行和安实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站的正常运行和安全；全； 当发生事故时由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、当发生事故时由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，迅速切除故障，完成事故后的恢复操作；监视和控制，迅速切除故障，完成事故后的恢复操作； 监视高压电气设备本身的运行；监视高压电气设备本身的运行； 将变电站所采集的信息传送给调度中心，必要时送给运行方式科将变电站所采集的信息传送给调度中心，必要时送给运行方式科和检修中心等，以便为电气设备监视和制定检修计划提供原始数和检修中心等，以便为电气设备监视和制定检修计划提供原始数据。据。 变电站实

8、现综合自动化的基本目标：变电站实现综合自动化的基本目标： 提高变电站的技术水平和管理水平提高变电站的技术水平和管理水平 ； 提高电网和设备的安全、可靠、稳定运行水平提高电网和设备的安全、可靠、稳定运行水平 ； 降低运行维护成本降低运行维护成本 ； 提高供电质量，并促进配电系统自动化提高供电质量，并促进配电系统自动化 。 1. 3 变电站综合自动化系统的主要内容和基本功能（二）变电站综合自动化系统的主要内容和基本功能（二） 变电站综合自动化的基本功能：变电站综合自动化的基本功能： 监视和控制功能：监视和控制功能： 时间顺序记录时间顺序记录SOE ； 数据采集：数据采集： 1、模拟量的采集：有直流

9、采样（有效值、均值）和交流采样、模拟量的采集：有直流采样（有效值、均值）和交流采样（瞬时值）两种方式；（瞬时值）两种方式； 2、状态量的采集：各种开关状态、位置；、状态量的采集：各种开关状态、位置； 3、脉冲量的采集：主要是电能量的采集，目前也可用软件计、脉冲量的采集：主要是电能量的采集，目前也可用软件计算。算。 故障记录、故障录波和故障测距故障记录、故障录波和故障测距 ； 操作控制功能操作控制功能 ； 安全监视功能：越限告警，装置失电、异常监视安全监视功能：越限告警，装置失电、异常监视 ； 人机联系功能：显示画面和数据；输入数据；人工控制操作；人机联系功能：显示画面和数据；输入数据；人工控制

10、操作；诊断与维护诊断与维护 ； 打印功能打印功能 ； 数据处理与记录功能数据处理与记录功能 ； 谐波分析与监视：谐波源的监视、谐波的治理。谐波分析与监视：谐波源的监视、谐波的治理。1. 3 变电站综合自动化系统的主要内容和基本功能（三）变电站综合自动化系统的主要内容和基本功能（三） 变电站综合自动化的基本功能：变电站综合自动化的基本功能： 微机保护微机保护 ： 微机保护的优越性微机保护的优越性 ： 1、灵活性强、灵活性强 ； 2、综合判断能力强、综合判断能力强 ； 3、性能稳定，可靠性高、性能稳定，可靠性高 ； 4、微机保护利用微机的记忆功能，可明显改善保护性能、提、微机保护利用微机的记忆功能

11、，可明显改善保护性能、提高保护的灵敏性高保护的灵敏性 ； 5、微机保护利用微机的智能特性，可实现故障自诊断、自闭、微机保护利用微机的智能特性，可实现故障自诊断、自闭锁和自恢复；锁和自恢复； 6、体积小、功能全；、体积小、功能全； 7、运行维护工作量小，现场调试方便。、运行维护工作量小，现场调试方便。 1. 3 变电站综合自动化系统的主要内容和基本功能（四）变电站综合自动化系统的主要内容和基本功能（四） 变电站综合自动化的基本功能：变电站综合自动化的基本功能： 微机保护微机保护 ： 微机保护的功能微机保护的功能 ： 1、高压输电线路的主保护和后备保护；、高压输电线路的主保护和后备保护； 2、主变

12、压器的主保护和后备保护；、主变压器的主保护和后备保护； 3、无功补偿电容器组的保护；、无功补偿电容器组的保护； 4、母线保护；、母线保护； 5、配电线路的保护；、配电线路的保护； 6、不完全接地系统的单相接地选线。、不完全接地系统的单相接地选线。 电压、无功综合控制电压、无功综合控制 ：电力系统长期运行的经验和研究、计：电力系统长期运行的经验和研究、计算的结果表明，造成系统电压下降的主要原因是系统的无功算的结果表明，造成系统电压下降的主要原因是系统的无功功率不足或无功功率分布不合理。对发电厂来说，主要的调功率不足或无功功率分布不合理。对发电厂来说，主要的调压手段是调整发电机的励磁；在变电站主要

13、的调压手段是调压手段是调整发电机的励磁；在变电站主要的调压手段是调节有载调压变压器分接头位置和控制无功补偿电容器；节有载调压变压器分接头位置和控制无功补偿电容器；1. 3 变电站综合自动化系统的主要内容和基本功能（五）变电站综合自动化系统的主要内容和基本功能（五） 变电站综合自动化的基本功能：变电站综合自动化的基本功能： 微机保护微机保护 ： 低频减负荷控制低频减负荷控制 ； 备用电源自投控制备用电源自投控制 ； 通信功能：通信功能： 1、现场级通信；、现场级通信； 2、与上级调度通信；、与上级调度通信； 3、符合部颁的通信规约、符合部颁的通信规约 。 时钟功能时钟功能 ； 自诊断功能。自诊断功能。 1. 4 变电站综合自动化系统的设计原则和要求变电站综合自动化系统的设计原则和要求 变电站综合自动化的基本功能：变电站综合自动化的基本功能： 系统运行的安全性；系统运行的安全性； 信息共享；信息共享； 充分体现综合性；充分体现综合性； 技术先进性；技术先进性； 结构上的灵活性；结构上的灵活性； 通信的可靠性；通信的可靠性； 运行模式的适应性；运行模式的适应性； 很强的抗干扰能力；很强的抗干扰能力； 标准化和开放性。标准化和开放性。 CRTPC机机RTU微机保护微机保护打印机打印机模模拟拟量量开开关关量量脉脉冲冲量量控控制制量量调调节节量量上级调