变电站综合自动化-2内容功能与要求

1、P1变电站综合自动化变电站综合自动化电自教研室电自教研室 刘青刘青P2主要内容主要内容n变电站综合自动化概述变电站综合自动化概述n变电站综合自动化系统的内容变电站综合自动化系统的内容n变电站综合自动化系统的功能和要求变电站综合自动化系统的功能和要求n变电站综合自动化系统的结构形式变电站综合自动化系统的结构形式n变电站综合自动化系统的通信技术变电站综合自动化系统的通信技术n提高变电站自动化系统的可靠性措施提高变电站自动化系统的可靠性措施n变电站综合自动化系统实例变电站综合自动化系统实例n智能变电站及其相关技术智能变电站及其相关技术 P3第二章 变电站综合自动化系统 的基本功能P4第二章第二章 主

2、要内容主要内容1. 1. 变电站综合自动化系统的研究内容变电站综合自动化系统的研究内容 2. 2. 变电站综合自动化系统的基本功能变电站综合自动化系统的基本功能P5变电站综合自动化系统的基本内容1. 1. 对对220kV220kV及以下中低压变电站，采用自动化系统，及以下中低压变电站，采用自动化系统，利用计算机和通信技术，对变电站的二次设备进利用计算机和通信技术，对变电站的二次设备进行全面技术改造，取消常规的保护、监视、测量行全面技术改造，取消常规的保护、监视、测量、控制屏，实现综合自动化；、控制屏，实现综合自动化；2. 2. 对对220kV及以上的变电站，主要是采用计算机监控及以上的变电站，

3、主要是采用计算机监控系统提高运行管理水平，同时采用新的保护技术系统提高运行管理水平，同时采用新的保护技术和控制方式，促进技术协调，提高自动化水平；和控制方式，促进技术协调，提高自动化水平；P6变电站综合自动化系统的基本内容电气量的采集和电气设备的状态监视电气量的采集和电气设备的状态监视电气设备的控制和调节（正常运行状态）电气设备的控制和调节（正常运行状态）继电保护和故障录波功能（事故状态）继电保护和故障录波功能（事故状态）站级监控系统（站级站级监控系统（站级 SCADASCADA）与远方调度（控制）中心的通信系统与远方调度（控制）中心的通信系统P7变电站综合自动化系统的基本功能 国际大电网会议

4、在研究变电站的数据流时，分析了变电站自国际大电网会议在研究变电站的数据流时，分析了变电站自动化需完成的功能大概有动化需完成的功能大概有6363种，归纳为一些几种功能组：种，归纳为一些几种功能组： 监视、控制功能；监视、控制功能； 自动控制功能自动控制功能（电压无功控制，备自投等电压无功控制，备自投等） ； 测量表计功能；测量表计功能； 继电保护功能；继电保护功能； 与继电保护有关的其他功能与继电保护有关的其他功能（接地选线，低频减载，接地选线，低频减载，故障录波，故障测距等故障录波，故障测距等） ；接口功能；接口功能；一一系统功能系统功能（调度端通信等）（调度端通信等）；P8变电站综合自动化系

5、统的基本功能变电站综合自动化系统的基本功能：变电站综合自动化系统的基本功能： 监控子系统监控子系统 微机保护子系统微机保护子系统 电压、无功综合控制子系统电压、无功综合控制子系统 电力系统的低频减负荷控制子系统电力系统的低频减负荷控制子系统 备用电源自投控制子系统备用电源自投控制子系统一一 通信子系统通信子系统P9 一一. . 监控子系统 监控子系统取代常规的测量系统，取代指针式仪表；改变常规的操作机构和模拟盘，取代常规的告警、报警、中央信号、光子牌等；取代常规的远动装置等； 监控子系统应完成数据采集与监控的全部功能，即SCADA（supervisory control and data ac

6、quisition）功能； P10 一一. . 监控子系统 SCADA（supervisory control and data acquisition）功能： 1. 1. 对全变电站设备的运行参数进行采集和测量；对全变电站设备的运行参数进行采集和测量； 2. 2. 对对全变电站全变电站设备的运行状态进行监视、记录；设备的运行状态进行监视、记录； 3. 3. 对变电站主要设备进行自动控制或远方操作控制；对变电站主要设备进行自动控制或远方操作控制； 4. 4. 当变电站的主要设备或输配电线路发生故障时能及时记录当变电站的主要设备或输配电线路发生故障时能及时记录和提供故障信息；和提供故障信息； 5

7、. 5. 能利用通信技术及时与上级调度或控制中心通信并执行调能利用通信技术及时与上级调度或控制中心通信并执行调度下达的命令；度下达的命令；P11 一一. . 监控子系统监控子系统的功能监控子系统的功能应包括以下几部分内容：应包括以下几部分内容： （一）数据采集（一）数据采集 （二）事件顺序记录（二）事件顺序记录SOESOE （三）故障记录、故障录波和测距（三）故障记录、故障录波和测距 （四）操作控制功能（四）操作控制功能 （五）安全监视功能（五）安全监视功能 （六）人机联系功能（六）人机联系功能 （七）打印功能（七）打印功能 （八）数据处理与记录功能（八）数据处理与记录功能 （九）谐波分析与监

8、视（九）谐波分析与监视 P12 一一. . 监控子系统变电站的数据采集包括：变电站的数据采集包括：模拟量、开关量和电能量。模拟量、开关量和电能量。1. 模拟量的采集模拟量的采集 采集内容包括：采集内容包括： 各段母线电压，线路电压、电流、有功功率、无功功率各段母线电压，线路电压、电流、有功功率、无功功率，主变压器电流、有功功率、无功功率，电容器的电流，主变压器电流、有功功率、无功功率，电容器的电流、无功功率，馈线的电流、电压、功率及系统频率、相、无功功率，馈线的电流、电压、功率及系统频率、相位等。此外，还有主变压器的油温、直流电源电压、站位等。此外，还有主变压器的油温、直流电源电压、站用变压器

9、的电流、电压、有功功率和无功功率等。用变压器的电流、电压、有功功率和无功功率等。（一）数据采集P13 一一. . 监控子系统变电站的数据采集包括：变电站的数据采集包括：模拟量、开关量和电能量。模拟量、开关量和电能量。1. 模拟量的采集模拟量的采集 模拟量的三种类型：模拟量的三种类型：1）. 快速变化的交流量快速变化的交流量，如交流电压和交流电流；，如交流电压和交流电流；2）. 变化缓慢的直流量变化缓慢的直流量，如发电机的励磁电压、电流和控制，如发电机的励磁电压、电流和控制电源和操作电源的直流电压；电源和操作电源的直流电压；3）. 变化缓慢的非电量变化缓慢的非电量，如频率、温度、压力、水位等；，

10、如频率、温度、压力、水位等；（一）数据采集P14 一一. . 监控子系统模拟量的采集方式：模拟量的采集方式：有有直流采样直流采样和和交流采样交流采样两种方式。两种方式。1. 模拟量的采集模拟量的采集P15 一一. . 监控子系统直流采样直流采样方式方式: 将连续变化的模拟量转换为适合将连续变化的模拟量转换为适合A/D转换器输转换器输 入电平的入电平的直流信号直流信号；1. 模拟量的采集模拟量的采集3种类型的模拟量如种类型的模拟量如何实现测量？何实现测量？P16 一一. . 监控子系统1）. 对于直流量的测量：对于直流量的测量：利用直流电压和直流电流变换器，利用直流电压和直流电流变换器，将实际的

11、电压和电流转换成将实际的电压和电流转换成05V的直流电压，作为的直流电压，作为A/D转换器的输入；转换器的输入；2）. 对于交流量的测量：对于交流量的测量：利用交流电压和交流电流变化器，利用交流电压和交流电流变化器，把实际的交流信号转换成把实际的交流信号转换成05V的直流电压或的直流电压或420mA的的电流，送给电流，送给A/D转换器进行转换；转换器进行转换；3）. 对于非电量的测量：对于非电量的测量：通过相应的传感器变成电信号，经通过相应的传感器变成电信号，经过放大滤波等处理，送给过放大滤波等处理，送给A/D转换器进行转换；目前也转换器进行转换；目前也可直接用频率变送器、温度变送器和压力变送

12、器等；可直接用频率变送器、温度变送器和压力变送器等；1. 模拟量的采集模拟量的采集P17 一一. . 监控子系统交流采样交流采样方式方式: 将交流电压和交流电流转换为与系统的一次将交流电压和交流电流转换为与系统的一次一次电压和电流同频率，大小成比例的一次电压和电流同频率，大小成比例的交流电压信号交流电压信号，输入到输入到A/D转换器；转换器；1. 模拟量的采集模拟量的采集P18 一一. . 监控子系统1）. 区别：区别：直流采样必须把交流电流和电压经过整流和滤波直流采样必须把交流电流和电压经过整流和滤波变成直流，再送给变成直流，再送给A/D转换器进行转换转换器进行转换；2）. 直流采样的特点：

13、直流采样的特点：对转换速率要求不高，软件算法简单，可靠性较好；对转换速率要求不高，软件算法简单，可靠性较好；经过整流和滤波环节，抗干扰能力强；经过整流和滤波环节，抗干扰能力强；由于滤波电路的影响，采样结果的实时性差，不适用于由于滤波电路的影响，采样结果的实时性差，不适用于微机保护和故障录波；微机保护和故障录波；两种采样方式的区别和特点两种采样方式的区别和特点P19 一一. . 监控子系统3）. 交流采样的特点：交流采样的特点：实时性好，在微机保护中必须采用交流采样；实时性好，在微机保护中必须采用交流采样；能真实的反应输入信号的实际波形，便于进行波形分析能真实的反应输入信号的实际波形，便于进行波

14、形分析，在需要谐波分析或故障录波的场合必须采用交流采样，在需要谐波分析或故障录波的场合必须采用交流采样；通过采样得到的电压和电流计算出有功功率和无功功率通过采样得到的电压和电流计算出有功功率和无功功率，省去了功率变送器，节约投资并缩小设备体积；，省去了功率变送器，节约投资并缩小设备体积；对对A/D转换器的转换速率和采样保持器要求较高；转换器的转换速率和采样保持器要求较高；交流采样的测量准确性，取决于输入通道的硬件和软件交流采样的测量准确性，取决于输入通道的硬件和软件算法，采样和计算程序复杂；算法，采样和计算程序复杂；智能电网中要求采集全景信息，必须采用交流采样；智能电网中要求采集全景信息，必须

15、采用交流采样；两种采样方式的区别和特点两种采样方式的区别和特点P20 一一. . 监控子系统max2 ffs采样定理：即采样频率应大于输入信号的最高频率fmax的2倍；采样信号怎样才能如实的反应被采样信号的变化？P21 一一. . 监控子系统2. 开关量的采集开关量的采集（一）数据采集（一）数据采集光电隔离电路变电站的开关量有：断路器的变电站的开关量有：断路器的状态、隔离开关的状态、有载状态、隔离开关的状态、有载调压变压器分接头位置、同期调压变压器分接头位置、同期检测状态、继电保护动作信号检测状态、继电保护动作信号、运行告警信号等。、运行告警信号等。一般经过光电隔离电路输入到一般经过光电隔离电

16、路输入到计算机。计算机。P22 一一. . 监控子系统3. 3. 电能计量电能计量（1 1）电能脉冲计量法电能脉冲计量法：是传统的感应式的电能表与电子技：是传统的感应式的电能表与电子技术相结合的产物，电能表转盘每转一周，便输出一个或术相结合的产物，电能表转盘每转一周，便输出一个或两个脉冲。两个脉冲。（2 2）软件计算法软件计算法：利用采集到的：利用采集到的u u、i i 直接计算直接计算P P、QQ，但电，但电能计量作为计费的依据，不易被大家接受。能计量作为计费的依据，不易被大家接受。（3 3）智能型电度表：智能型电度表：有串口输出功能。有串口输出功能。（一）数据采集（一）数据采集P23 一一

17、. . 监控子系统（二）事件顺序记录（二）事件顺序记录 SOESOE 事件顺序记录事件顺序记录 SOESOE（Sequence of EventSequence of Event）包括断）包括断路器跳、合闸顺序记录、保护动作顺序记录，以及自动路器跳、合闸顺序记录、保护动作顺序记录，以及自动装置的动作情况记录等，不仅需要记录所发生事件的性装置的动作情况记录等，不仅需要记录所发生事件的性质和状态，还需要记录发生事件的时间（精确到毫秒级质和状态，还需要记录发生事件的时间（精确到毫秒级）。详细指标见调度自动化规范。）。详细指标见调度自动化规范。P24 一一. . 监控子系统（二）事件顺序记录（二）事件

18、顺序记录 SOESOEP25 一一. . 监控子系统（三）故障记录、故障录波和测距（三）故障记录、故障录波和测距1. 故障录波和测距故障录波和测距 110kV 110kV及以上系统一般配置专用的故障录波器及以上系统一般配置专用的故障录波器，故障录波器应有串行通信功能，可以与监控，故障录波器应有串行通信功能，可以与监控系统通信。系统通信。 35kV 35kV及以下电压等级，一般不配置专用录波及以下电压等级，一般不配置专用录波器，主要靠微机保护装置的录波功能。器，主要靠微机保护装置的录波功能。P26 一一. . 监控子系统（三）故障记录、故障录波和测距（三）故障记录、故障录波和测距2. 2. 故障

19、记录故障记录 记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和母线电压。母线电压。 记录时间一般为故障前记录时间一般为故障前2 2个周波和故障后个周波和故障后1010个个周波及保护动作和重合闸的全过程情况。周波及保护动作和重合闸的全过程情况。P27 一一. . 监控子系统（三）故障记录、故障录波和测距（三）故障记录、故障录波和测距P28 一一. . 监控子系统（四）操作控制功能（四）操作控制功能 主要包括：主要包括：对断路器和隔离开关进行分、合操作；对断路器和隔离开关进行分、合操作；对变压器分接头开关位置进行调节控制；对变压器分接头开关位置进行调节控制；对电容器

20、进行投切控制，对电容器进行投切控制，同时要能接受遥控操作命令，进行远方操作；同时要能接受遥控操作命令，进行远方操作；为了防止计算机系统故障时无法操作被控设备为了防止计算机系统故障时无法操作被控设备，应保留人工直接跳、合闸手段。，应保留人工直接跳、合闸手段。P29 一一. . 监控子系统（四）操作控制功能（四）操作控制功能断路器操作应有闭锁功能。操作闭锁包括：断路器操作应有闭锁功能。操作闭锁包括：1. 1. 断路器操作时，应闭锁自动重合闸。断路器操作时，应闭锁自动重合闸。2. 2. 当地操作和远方操作要相互闭锁。当地操作和远方操作要相互闭锁。3. 3. 根据实时信息，自动实现断路器与隔离开关闸的

21、闭根据实时信息，自动实现断路器与隔离开关闸的闭锁操作。锁操作。4. 4. 无论当地操作还是远方操作，都应有防误操作的闭无论当地操作还是远方操作，都应有防误操作的闭锁措施。锁措施。5. 5. 智能变电站中要有顺序控制功能；智能变电站中要有顺序控制功能；P30 一一. . 监控子系统（五）安全监视功能（五）安全监视功能 监控系统在运行过程中，对采集的电流、电压监控系统在运行过程中，对采集的电流、电压、主变温度、频率等量，要不断进行越限监视，、主变温度、频率等量，要不断进行越限监视，如发现越限，立刻发出告警信号，同时记录和显如发现越限，立刻发出告警信号，同时记录和显示越限时间和越限值，并传送给控制中

22、心；示越限时间和越限值，并传送给控制中心； 另外，还要监视保护装置是否失电，自控装置另外，还要监视保护装置是否失电，自控装置工作是否正常，自检结果、通信是否正常，控制工作是否正常，自检结果、通信是否正常，控制回路是否失电，并监视自动装置的工作状态和动回路是否失电，并监视自动装置的工作状态和动作次数等。作次数等。P31 一一. . 监控子系统P32 一一. . 监控子系统（六）人机联系功能（六）人机联系功能 1 1、人机联系的桥梁：、人机联系的桥梁：CRTCRT显示器，鼠标和键盘。显示器，鼠标和键盘。 2 2、CRTCRT显示画面的内容：显示画面的内容： 1 1）显示采集和计算的实时运行参数。如

23、）显示采集和计算的实时运行参数。如U U、I I、P P、QQ、主、主变温度、系统频率等。变温度、系统频率等。 2 2）显示实时主接线图；）显示实时主接线图； 3 3）事件顺序记录（）事件顺序记录（SOESOE）显示；）显示； 4 4）越限报警显示；）越限报警显示； 5 5）值班记录显示；）值班记录显示； 6 6）历史趋势显示：如负荷曲线，母线电压曲线等；）历史趋势显示：如负荷曲线，母线电压曲线等； 7 7）保护定值和自动装置的定值显示；）保护定值和自动装置的定值显示； 8 8）其他，如故障记录显示，设备运行状况显示等。）其他，如故障记录显示，设备运行状况显示等。P33 一一. . 监控子系统

24、（六）人机联系功能（六）人机联系功能 3 3、输入数据：、输入数据： 通过人机联系可以输入下列数据：通过人机联系可以输入下列数据： （1 1）TATA，TVTV变比；变比； （2 2）保护定值，越限报警定值；）保护定值，越限报警定值； （3 3）自动装置的定值；）自动装置的定值； （4 4）运行人员密码；）运行人员密码；P34 一一. . 监控子系统P35 一一. . 监控子系统（七）打印功能（七）打印功能 对于有人值班变电所，监控系统可以配置打印机，完成对于有人值班变电所，监控系统可以配置打印机，完成下列打印功能：下列打印功能： （1 1）定时打印报表和运行日志；）定时打印报表和运行日志；

25、（2 2）开关操作记录打印；）开关操作记录打印； （3 3）事件顺序记录打印；）事件顺序记录打印； （4 4）越限打印；）越限打印； （5 5）召唤打印；）召唤打印； （6 6）抄屏打印；）抄屏打印； （7 7）事故追忆打印；）事故追忆打印； 对于无人值班站，各变电所的运行报表集中在调度（控对于无人值班站，各变电所的运行报表集中在调度（控制）中心打印。制）中心打印。P36 一一. . 监控子系统P37 一一. . 监控子系统（八）数据处理与记录功能（八）数据处理与记录功能 电力系统的数据有四个重要的性质电力系统的数据有四个重要的性质: : 数据的实时性；数据的实时性； 数据的可靠性；数据的可靠

26、性； 数据的一致性；数据的一致性； 系统的易维护性；系统的易维护性；P38 一一. . 监控子系统（八）数据处理与记录功能（八）数据处理与记录功能根据系统数据的特征，数据类型主要分为根据系统数据的特征，数据类型主要分为6类类:实时数据；实时数据；历史数据；历史数据；统计数据；统计数据；设备数据和网络数据；设备数据和网络数据；图形数据信息；图形数据信息；高级应用信息数据；高级应用信息数据； P39 一一. . 监控子系统（八）数据处理与记录功能（八）数据处理与记录功能根据系统数据的特征，数据类型主要分为根据系统数据的特征，数据类型主要分为6类类:实时数据：实时数据： 主要指监控系统采集到的实时信

27、息，包括电流、电压、有主要指监控系统采集到的实时信息，包括电流、电压、有功功率、无功功率等模拟量，断路器位置等开关量，事功功率、无功功率等模拟量，断路器位置等开关量，事件顺序记录，继电保护动作信息，报警信息及其他控制件顺序记录，继电保护动作信息，报警信息及其他控制信息等；信息等； 实时数据存放在实时数据库中，供实时显示和传送给上级实时数据存放在实时数据库中，供实时显示和传送给上级调度中心用，存放的原则是便于数据的查找和提取。调度中心用，存放的原则是便于数据的查找和提取。 P40 一一. . 监控子系统（八）数据处理与记录功能（八）数据处理与记录功能根据系统数据的特征，数据类型主要分为根据系统数

28、据的特征，数据类型主要分为6类类:2. 历史数据历史数据 主要是各种日、月报表、历史趋势曲线等数据；主要是各种日、月报表、历史趋势曲线等数据； 实时数据库中的每一个点都可以选定存储周期称为历史记实时数据库中的每一个点都可以选定存储周期称为历史记录；类型主要有电压、电流、有功功率、无功功率等模录；类型主要有电压、电流、有功功率、无功功率等模拟量、电能量，及一些计算量和状态量；用户可设定存拟量、电能量，及一些计算量和状态量；用户可设定存储周期。储周期。 P41 一一. . 监控子系统（八）数据处理与记录功能（八）数据处理与记录功能3.3.统计数据：统计数据：1 1、主变压器分接头每天调节的次数；、

29、主变压器分接头每天调节的次数；2 2、主变和输电线路的、主变和输电线路的P P、QQ每天的最大值和最小值及相应时间每天的最大值和最小值及相应时间；3 3、母线电压每天的电压合格率；、母线电压每天的电压合格率；4 4、母线电压每天的最高值和最低值及相应时间；、母线电压每天的最高值和最低值及相应时间；5 5、计算受、配电负荷平衡率；、计算受、配电负荷平衡率；6 6、统计断路器动作次数；、统计断路器动作次数；7 7、断路器切除故障电流和跳闸次数的累计值；、断路器切除故障电流和跳闸次数的累计值；8 8、控制操作和修改定值记录。、控制操作和修改定值记录。P42 一一. . 监控子系统（八）数据处理与记录

30、功能（八）数据处理与记录功能根据系统数据的特征，数据类型主要分为根据系统数据的特征，数据类型主要分为6类类:4. 设备数据和网络数据设备数据和网络数据 设备数据信息指一次和二次设备的基本信息，如变压器、设备数据信息指一次和二次设备的基本信息，如变压器、线路、母线、断路器、隔离开关、保护装置及自动装置线路、母线、断路器、隔离开关、保护装置及自动装置等有关信息；等有关信息； 网络数据包括计算机软件和硬件配置，现场数据采集单元网络数据包括计算机软件和硬件配置，现场数据采集单元、保护单元和其他自动化设备与前置机通信，网络硬件、保护单元和其他自动化设备与前置机通信，网络硬件和硬件配置信息，网络通信设备及

31、其状态信息等；和硬件配置信息，网络通信设备及其状态信息等； P43 一一. . 监控子系统（八）数据处理与记录功能（八）数据处理与记录功能根据系统数据的特征，数据类型主要分为根据系统数据的特征，数据类型主要分为6类类:5. 图形数据信息图形数据信息 图形数据主要包括图形基本信息、图形静态数据、图形动图形数据主要包括图形基本信息、图形静态数据、图形动态数据、图元库信息等；态数据、图元库信息等；6. 高级应用信息数据高级应用信息数据 包括网络的拓扑结构，根据实时遥测数据确定整个电网包括网络的拓扑结构，根据实时遥测数据确定整个电网的电气连接状态，为状态估计、潮流、能量管理系统等高的电气连接状态，为状

32、态估计、潮流、能量管理系统等高级应用软件提供网络结构图、节点关联表和主要运行参数级应用软件提供网络结构图、节点关联表和主要运行参数、负荷、潮流分析等数据信息；、负荷、潮流分析等数据信息；P44 一一. . 监控子系统（九）谐波分析与监视（九）谐波分析与监视 1 1、谐波源、谐波源 1 1）. . 发电机、变压器制造方面的缺陷；发电机、变压器制造方面的缺陷；2)2) . . 风能、太阳能发电造成的；风能、太阳能发电造成的；3 3）. . 大功率电力电子设备大功率电力电子设备（高压直接输电中心换流站高压直接输电中心换流站）；）；4 4）. . 非线性不平衡负荷（电气化铁路、地铁、电弧炼钢炉、非线性

33、不平衡负荷（电气化铁路、地铁、电弧炼钢炉、 大型整流设备等）。大型整流设备等）。 P45 一一. . 监控子系统（九）谐波分析与监视（九）谐波分析与监视 1 1、谐波源、谐波源 P46P47 一一. . 监控子系统（九）谐波分析与监视（九）谐波分析与监视 2 2、谐波的危害、谐波的危害 1 1）对电力系统发、输、配电设备的危害：）对电力系统发、输、配电设备的危害： 增加电气设备的附加损耗，引起局部过热；增加电气设备的附加损耗，引起局部过热； 消耗无功功率储备；消耗无功功率储备； 产生附加力矩造成振动，发生噪音；产生附加力矩造成振动，发生噪音； 加速绝缘的老化，缩短设备寿命；加速绝缘的老化，缩短

34、设备寿命； 引起测量仪表的计量误差；引起测量仪表的计量误差； P48 一一. . 监控子系统（九）谐波分析与监视（九）谐波分析与监视 2 2、谐波的危害、谐波的危害 2 2）谐波会引起继电保护和自动装置误动：）谐波会引起继电保护和自动装置误动：发电机和电动机的发电机和电动机的负序负序电流保护误动；电流保护误动；变压器后备保护中变压器后备保护中负序负序电压启动元件易误启动；电压启动元件易误启动；母线差动保护的母线差动保护的负序负序电压闭锁元件误动；电压闭锁元件误动；线路高频保护中线路高频保护中负序负序启动元件误动引起误跳闸；启动元件误动引起误跳闸；线路距离保护中线路距离保护中负序负序启动振荡闭锁

35、装置误动引起启动振荡闭锁装置误动引起保护误动；保护误动； P49 一一. . 监控子系统（九）谐波分析与监视（九）谐波分析与监视 2 2、谐波的危害、谐波的危害 3 3）谐波对通信系统的影响：）谐波对通信系统的影响： 对邻近的通信系统产生静电干扰和电磁干扰，轻对邻近的通信系统产生静电干扰和电磁干扰，轻者产生噪声，降低通话的清晰度，严重时引起信者产生噪声，降低通话的清晰度，严重时引起信号丢失，使通信系统无法工作；号丢失，使通信系统无法工作； P50 一一. . 监控子系统（九）谐波分析与监视（九）谐波分析与监视 3 3、谐波的检测方法、谐波的检测方法 1 1）基于傅里叶变换的测量方法；）基于傅里

36、叶变换的测量方法； 2 2）基于小波变换的谐波检测；）基于小波变换的谐波检测； 3 3）基于神经网络的谐波检测；）基于神经网络的谐波检测； 其他检测方法：其他检测方法：PronyProny算法、基于瞬时无功功算法、基于瞬时无功功率的谐波检测、瞬时功率矢量法、自适应检测法率的谐波检测、瞬时功率矢量法、自适应检测法等；等；P51 一一. . 监控子系统（九）谐波分析与监视（九）谐波分析与监视 4 4、谐波的抑制与消除、谐波的抑制与消除P52 二二. .继电保护子系统（一）微机保护的优越性（一）微机保护的优越性（1 1）灵敏性强；）灵敏性强； 不同原理的保护硬件可以是一样的，只改变软件就可以改变保护

37、功能，还可以同时改变多种功能，如保护、重合闸等。（2 2）综合判断能力强；）综合判断能力强； 可以考虑较复杂的逻辑，解决常规保护不易解决的难题。P53 二二. .继电保护子系统（一）微机保护的优越性（一）微机保护的优越性（3 3）性能稳定，可靠性高；）性能稳定，可靠性高；（4 4）有记忆功能和智能，改善保护性能；）有记忆功能和智能，改善保护性能；（5 5）良好的自检、自诊断、自闭锁和自恢复功能；）良好的自检、自诊断、自闭锁和自恢复功能；（6 6）体积小、功能全；）体积小、功能全；（7 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；（8 8）可以进行远方监控；）可以进行远

38、方监控；P54 二二. .继电保护子系统北京四方公司董事长中国工程院院士华北电力大学杨奇逊教授 南京南瑞继保董事长中国工程院院士沈国荣（左一）P55 二二. .继电保护子系统（二）微机保护系统的功能包括：（二）微机保护系统的功能包括：（1 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 2）变压器的主保护和后备保护）变压器的主保护和后备保护（3 3）无功补偿电容器组的保护）无功补偿电容器组的保护（4 4）配电线路的保护）配电线路的保护（5 5）母线保护）母线保护（6 6）不完全接地系统的单相接地的选线）不完全接地系统的单相接地的选线P56 二二. .继电保护子系统（三）

39、对微机保护系统的要求（三）对微机保护系统的要求 （1 1）满足）满足“四性四性”要求：可靠、灵敏、快速、选择，要求：可靠、灵敏、快速、选择，各保护功能相对独立。各保护功能相对独立。（2 2）具有故障记录功能。包括故障前后电位、电压、）具有故障记录功能。包括故障前后电位、电压、保护动作情况。保护动作情况。（3 3）具有与统一时钟对时功能。如）具有与统一时钟对时功能。如GPSGPS（Global Global Position SystemPosition System全球定位系统）对时，以便准确记录全球定位系统）对时，以便准确记录发生故障和保护动作的时间。发生故障和保护动作的时间。P57 二二.

40、 .继电保护子系统（三）对微机保护系统的要求（三）对微机保护系统的要求（4）可以储存多套保护定值；）可以储存多套保护定值；（5 5）可以当地显示或者多处观察和授权修改保护）可以当地显示或者多处观察和授权修改保护 定值；定值；（6 6）具有通讯功能，保护功能决不依赖于通讯网；）具有通讯功能，保护功能决不依赖于通讯网；（7 7）有完善的故障自诊断、自闭锁和自恢复功能；）有完善的故障自诊断、自闭锁和自恢复功能；P58 三.电压、无功综合控制子系统（一）电压和无功控制的重要性（一）电压和无功控制的重要性 电压是衡量电能质量的重要指标之一，发、变电电压是衡量电能质量的重要指标之一，发、变电设备及用电设备

41、都是按额定电压设计的，电压过高设备及用电设备都是按额定电压设计的，电压过高或者过低都会影响这些设备的寿命和效率；或者过低都会影响这些设备的寿命和效率； 另一方面，系统的无功功率对电压水平影响极大另一方面，系统的无功功率对电压水平影响极大，维持电网正常运行下无功功率的平衡，对提高供，维持电网正常运行下无功功率的平衡，对提高供电质量、保证系统安全、可靠和经济运行有着重要电质量、保证系统安全、可靠和经济运行有着重要意义。意义。P59 三.电压、无功综合控制子系统（二）电压、无功综合调控的目标（二）电压、无功综合调控的目标（1 1）维持供电电压在规定的范围内）维持供电电压在规定的范围内 500（330

42、）kV变电站的220kV母线： 正常时，010；事故时，510 220kV变电站的35110kV母线： 正常时，37；事故时，10 配电网的10kV母线：10.010.7kVP60 三.电压、无功综合控制子系统（二）电压、无功综合调控的目标（二）电压、无功综合调控的目标（2 2）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 主输电网络应该实现无功分层平衡；地区供电网路应实现无功分区就地平衡的原则，才能保持各级供电母线电压合格。（3 3）保证在电压合格的前提下使电能损耗为最小）保证在电压合格的前提下使电能损耗为最小 必须增强对无功功率和电压的调控能力，充分发挥无功补偿设备和

43、调压设备的作用，对它们进行合理的优化调控。P61 三.电压、无功综合控制子系统1 1无功功率负荷（以异步电动机为无功功率负荷（以异步电动机为例）例）QQU U特性特性2 2无功电源（以同步发电机为例）无功电源（以同步发电机为例）Q QU U特性特性在某一无功负荷下，发电机发出的无在某一无功负荷下，发电机发出的无功与负荷吸收的无功平衡，由功与负荷吸收的无功平衡，由1 1和和2 2的关系得系统电压为的关系得系统电压为U UA A。如果无功负荷增加，曲线如果无功负荷增加，曲线1 1变为曲线变为曲线11，而系统发出的无功不变，而系统发出的无功不变，系统电压就会由系统电压就会由UA UA 。只。只有发电

44、机发出无功也增加，曲线有发电机发出无功也增加，曲线2 2变为曲线变为曲线22，才能维持系统，才能维持系统电压在不变。电压在不变。电力系统的无功功率与电压的关系电力系统的无功功率与电压的关系：P62 三.电压、无功综合控制子系统（三）变电站电压、无功综合控制的原理（三）变电站电压、无功综合控制的原理LLUUU2LLLLLLUXQRPUU2P63P64 三.电压、无功综合控制子系统（三）电压、无功综合控制的方式（三）电压、无功综合控制的方式（1 1）集中控制）集中控制 指在调度中心对各变电站的主变压器分接头位置和无功补偿设备进行统一控制；（2 2）分散控制）分散控制 各场站独立进行，自动调节以便将

45、该地区的电压和无功功率控制在规定范围内，实现局部优化。（3 3）关联分散控制）关联分散控制 系统正常运行时，由分散安装在各厂站的控制装置或软件进行自动控制；在系统负荷变化较大或紧急情况或运行方式发生大的变动时，由调度中心直接操作控制；P65 三.电压、无功综合控制子系统（四）电压、无功综合控制的实现方法（四）电压、无功综合控制的实现方法（1 1）变电站监控系统实现）变电站监控系统实现电压无功控制（电压无功控制（VQCVQC）简称软件VQC，在变电站的监控机中设有专用的VQC控制软件，是监控系统的一个子模块，通过远动装置或数据采集装置获取所需数据，VQC系统软件根据信息进行分析计算后确定调控策略

46、，并发出调控指令。优点：优点：1 1）. .调试方便；调试方便； 2 2）. .经济性好，可以实现信息共享；经济性好，可以实现信息共享；缺点：缺点：1 1）. .灵活性和独立性小，必须依赖于监控系统；灵活性和独立性小，必须依赖于监控系统； 2 2）. .增加了监控系统软件的复杂性；增加了监控系统软件的复杂性；P66 三.电压、无功综合控制子系统（四）电压、无功综合控制的实现方法（四）电压、无功综合控制的实现方法（2 2）独立的）独立的VQCVQC成套装置成套装置具有独立的微计算机系统和模拟量采集、信号采集、I/O系统和控制输出电路，并设置了测量、显示、统计、打印等功能。有专门的控制软件，可以独

47、立进行控制。优点：优点：1 1）. .能够自动判断运行方式并自适应跟踪工况变化，选能够自动判断运行方式并自适应跟踪工况变化，选择最优的调控策略；择最优的调控策略； 2 2）. .可靠性高，实时性好，不受可靠性高，实时性好，不受RTURTU或自动化系统运行稳或自动化系统运行稳定性的影响；定性的影响； 3 3）. .可以实现比较完善和快速的闭锁功能；可以实现比较完善和快速的闭锁功能；P67 三.电压、无功综合控制子系统（四）电压、无功综合控制的实现方法（四）电压、无功综合控制的实现方法（2 2）独立的）独立的VQCVQC成套装置成套装置具有独立的微计算机系统和模拟量采集、信号采集、I/O系统和控制

48、输出电路，并设置了测量、显示、统计、打印等功能。有专门的控制软件，可以独立进行控制。优点：优点：4 4）. .独立性、灵活性好，易于实现控制功能的升级和独立性、灵活性好，易于实现控制功能的升级和扩展；扩展； 5 5）. .便于实现关联分散控制；便于实现关联分散控制；缺点：缺点：1 1）. .增加投资；增加投资； 2 2）. .必须单独一面屏柜，占用面积增大；必须单独一面屏柜，占用面积增大； 3 3）. .变电站需要增加铺设电缆，必须单独安装调试；变电站需要增加铺设电缆，必须单独安装调试；P68 三.电压、无功综合控制子系统（五）电压无功综合控制策略（五）电压无功综合控制策略（1 1）九区图法）

49、九区图法 变电站电压无功综合控制的目标是保证电压合格，在无功变电站电压无功综合控制的目标是保证电压合格，在无功功率基本平衡的前提下，尽量减少对有载分接开关和并联电功率基本平衡的前提下，尽量减少对有载分接开关和并联电容器的调节次数。容器的调节次数。P69 三.电压、无功综合控制子系统（五）电压无功综合控制策略（五）电压无功综合控制策略0 0区：区：目标区，不控制；目标区，不控制；1 1区：区：电压越上限，无功功率正常；调节电压越上限，无功功率正常；调节 分接分接头档位，降电压；若档位跳到极限电压仍高则头档位，降电压；若档位跳到极限电压仍高则强切电容器；强切电容器；2 2区：区：电压越上限，无功越

50、上限（电压越上限，无功越上限（QQ缺额）；缺额）；调调节分接头档位，降电压；若档位调到极限电压节分接头档位，降电压；若档位调到极限电压仍高则强切电容器；仍高则强切电容器；3 3区：区：电压正常，无功功率越上限，投电容器；电压正常，无功功率越上限，投电容器；4 4区：区：电压越下限，无功越上限；先投电容器，若全部电容器都投入电压仍电压越下限，无功越上限；先投电容器，若全部电容器都投入电压仍越下限，则调分接头升电压；越下限，则调分接头升电压；5 5区：区：电压越下限，无功功率正常；调节分接头升电压；若档位调到极限电电压越下限，无功功率正常；调节分接头升电压；若档位调到极限电压仍低则强投电容器；压仍

51、低则强投电容器；P70 三.电压、无功综合控制子系统（五）电压无功综合控制策略（五）电压无功综合控制策略6 6区：区：电压越下限，无功功率低于下限；调节分电压越下限，无功功率低于下限；调节分接头升电压；若档位调到极限则强投电容器；接头升电压；若档位调到极限则强投电容器；7 7区：区：电压合格，无功功率低于下限；应切电容电压合格，无功功率低于下限；应切电容器；器；8 8区：区：电压越上限，无功功率低于下限；电压越上限，无功功率低于下限；先切电先切电容，若全部电容器都投入电压仍越下限，则调容，若全部电容器都投入电压仍越下限，则调分接头升电压；分接头升电压；九区图法的调控策略简单，程序设计容易；但可

52、靠性较差，当九区图法的调控策略简单，程序设计容易；但可靠性较差，当电压和无功的值落在限值边界附件时调节分接头或投切电容，电压和无功的值落在限值边界附件时调节分接头或投切电容，可能引起过调，容易出现投切振荡或频繁投切；可能引起过调，容易出现投切振荡或频繁投切；改进策略：多区图法、改进策略：多区图法、1212区图法或区图法或1717区图法；区图法；P71 三.电压、无功综合控制子系统（三）变电站电压、无功综合控制的原理（三）变电站电压、无功综合控制的原理P72P73P74四.电力系统的低频减负荷控制子系统 电力系统正常运行时，必须维持频率在电力系统正常运行时，必须维持频率在5050（0.10.10

53、.20.2）HzHz的范围内。系统频率偏移过大时的范围内。系统频率偏移过大时，发电设备和用电设备都会受到严重影响。严重，发电设备和用电设备都会受到严重影响。严重可以甚至导致可以甚至导致“频率崩溃频率崩溃”，造成大面积停电。，造成大面积停电。P75四.电力系统的低频减负荷控制子系统（一）电力系统频率偏移的原因（一）电力系统频率偏移的原因 电力系统的频率是反映系统有功是否平衡的质量电力系统的频率是反映系统有功是否平衡的质量指标。指标。 当系统发出的有功功率有盈余时，系统频率就要当系统发出的有功功率有盈余时，系统频率就要上升；上升；当系统发出的有功功率缺额时，频率就会下当系统发出的有功功率缺额时，频

54、率就会下降；降； 由于有功负荷经常变化，引起发电机输出电磁由于有功负荷经常变化，引起发电机输出电磁功率的变化，而原动机输入功率不能随负荷波动做功率的变化，而原动机输入功率不能随负荷波动做相应的变化，发电机的转速发生变化，系统的频率相应的变化，发电机的转速发生变化，系统的频率随之发生偏移；随之发生偏移；P76四.电力系统的低频减负荷控制子系统（一）电力系统频率偏移的原因（一）电力系统频率偏移的原因 对于负荷变化幅度小，变化周期短（一般对于负荷变化幅度小，变化周期短（一般10s10s内）内）所引起的频率偏移，一般由发电机调速器进行调整，所引起的频率偏移，一般由发电机调速器进行调整，即电力系统的一次

55、调频。即电力系统的一次调频。 对于负荷变化幅度大，变化周期较长（对于负荷变化幅度大，变化周期较长（10s-3min10s-3min）所引起的频率偏移，单靠调速器的作用，不能把频）所引起的频率偏移，单靠调速器的作用，不能把频率偏移限制在规定的范围内，必须由调频器参加调频率偏移限制在规定的范围内，必须由调频器参加调频，这种有调频器参与控制调速器的设定转速的频率调，这种有调频器参与控制调速器的设定转速的频率调整称为二次调频。整称为二次调频。P77四.电力系统的低频减负荷控制子系统（一）电力系统频率偏移的原因（一）电力系统频率偏移的原因 然而，有些突发事故，如大型机组突然切除，输电然而，有些突发事故，

56、如大型机组突然切除，输电线路发生故障跳闸，或负荷的突然大幅度增加，致使线路发生故障跳闸，或负荷的突然大幅度增加，致使电力系统出现严重的功率缺额，使频率急剧下降，单电力系统出现严重的功率缺额，使频率急剧下降，单靠一、二次调频已解决不了频率下降的问题，必须采靠一、二次调频已解决不了频率下降的问题，必须采取低频减载措施，保证系统的安全稳定运行。取低频减载措施，保证系统的安全稳定运行。P78四.电力系统的低频减负荷控制子系统（二）电力系统频率降低的危害（二）电力系统频率降低的危害（1 1）系统频率）系统频率降低降低，使发电厂的厂用机械出力大为，使发电厂的厂用机械出力大为下下降降，使发电机的有功出力，使

57、发电机的有功出力减小减小，导致系统频率的进，导致系统频率的进一步一步降低降低。（2 2）系统频率）系统频率降低降低，励磁机的转速也相应，励磁机的转速也相应降低降低，当励，当励磁电流一定时，励磁机发出的无功功率就会磁电流一定时，励磁机发出的无功功率就会减小减小，而频率降低时，电动机、变压器励磁电流而频率降低时，电动机、变压器励磁电流增大增大，无，无功损耗功损耗增加增加，系统的电压水平就会受到严重的影响，系统的电压水平就会受到严重的影响（下降），（下降），甚至造成电压的甚至造成电压的崩溃崩溃。（3 3）系统频率）系统频率下降下降，会导致各用户的生产率，会导致各用户的生产率降低降低。P79四.电力系

58、统的低频减负荷控制子系统（二）电力系统频率降低的危害（二）电力系统频率降低的危害因此，运行规程规定：因此，运行规程规定：电力系统的允许频率偏差为0.2Hz；系统频率不能长时间运行在49.549Hz以下；事故情况下，不能较长时间停留在47Hz以下；系统频率的瞬时值不能低于45Hz；低频减载装置的作用：低频减载装置的作用：当系统发生有关功率缺额时，必须迅速断开部分负荷当系统发生有关功率缺额时，必须迅速断开部分负荷，使系统频率维持在正常的水平或允许的范围内；，使系统频率维持在正常的水平或允许的范围内；P80四.电力系统的低频减负荷控制子系统（三）低频减负荷的控制方式（三）低频减负荷的控制方式 1.

59、1. 切除固定线路切除固定线路 假定变电站馈电母线上有多余配电线路，根据这些线路所供负荷的重要程度，分为基本级和特殊级两大类。基本级中为一般负荷的馈电线，特殊级为重要负荷；P81四.电力系统的低频减负荷控制子系统（三）低频减负荷的控制方式（三）低频减负荷的控制方式 2. 2. 根据功率定值切除线路根据功率定值切除线路 当故障发生时，根据稳定控制器的策略表中预先计算好的功当故障发生时，根据稳定控制器的策略表中预先计算好的功率定值，切除运行负荷线路，使切除的运行负荷线路的功率累率定值，切除运行负荷线路，使切除的运行负荷线路的功率累加值稍大于功率定值；加值稍大于功率定值； 当切除的负荷线路功率与功率

60、定值相差不多时，可以保证电当切除的负荷线路功率与功率定值相差不多时，可以保证电力系统很快恢复到正常运行状态；力系统很快恢复到正常运行状态； 这种方式所切除的负荷线路不是固定的，由稳定控制器根据这种方式所切除的负荷线路不是固定的，由稳定控制器根据当前电力系统运行状态决定；当前电力系统运行状态决定；P82四.电力系统的低频减负荷控制子系统（四）对低频减负荷装置的基本要求（四）对低频减负荷装置的基本要求（1 1）能在各种运行方式且功率缺额的情况下，有计划地）能在各种运行方式且功率缺额的情况下，有计划地切除负荷，有效地防止系统频率下降至危险点以下。切除负荷，有效地防止系统频率下降至危险点以下。（2 2