变电站综合自动化的基本知识

变电站站综合合自动动化的的基本本知识识SubstationAutomation李薇薇薇变电站站的一一次部部分VacuumCircuitBreaker概念回回顾一次设设备一一次次系统统电电气气主接接线二次设设备二二次次系统统二二次接接线问题二二次系系统在在电力力运行行中的的作用用？测量用用交流流电流流回路路电能计计量灯光监监视的的断路路器控控制回回路线路的的电流流保护护事故信信号回回路ControlandRelayPanelwithSubstationAutomationSystemNumericalRelaysSubstationAutomationSystem(SAS)TheSASisacollectionofanumberofintegratedapplicationsoftwareandhardwaresuitableformonitoring,analysis,protectandcontrolofElectricSubstationresources.本课程程主要要特色色mainfeatures《变电站站综合合自动动化》是一门门综合合性的的课程程本课程程需要要computertechnic计算机机技术术（特特别是是singlechip单片机机技术术）、、现代代通讯讯communication技术、、电力力系统统protectiverelay继电保保护与与automationequipments自动装装置、、电气气设备备等知知识的的支撑撑，同同时又又是这这些知知识的的综合合，是是建立立在专专业课课基础础之上上的理理论与与实践践相结结合的的综合合性课课程。。综合自自动化化技术术涉及及到：：autocontrol自动控控制、、远动动remoteaction、通信信communication、继电电保护护protectiverelay、测量量measurement、计量量、信信号signal及控制制control等专业涉涉及到到：自自动化化automatization、继电电保护护、变变电运运行变电站站综合合自动动化的的定义义变电站站综合合自动动化：：利用用先进进的计计算机机技术术、现现代电电子技技术、、通信信技术术和信信号处处理技技术，，实现现对变变电站站主要要设备备和输输、配配电线线路的的自动动监视、、测量量、控控制、、保护护以及及与调调度通通信等综合合性自自动化化功能能。变电站站综合合自动动化的的定义义*以计算机机技术术为基础础*以数据通通讯为手段段*以信息息共共享享为目目标标*实现现监视视、、测测量量、、控控制制、、保保护护以以及及与与调调度度通通信信功功能能返回回变电电站站综综合合自自动动化化系系统统：：变电电站站综综合合自自动动化化系系统统：：利利用用多多台台微微型型计计算算机机和和大大规规模模集集成成电电路路组组成成的的自自动动化化系系统统，，可可以以收收集集到到所所需需要要的的各各种种数数据据和和信信息息，，利利用用计计算算机机的的高高速速计计算算能能力力和和逻逻辑辑判判断断能能力力，，监监视视和和控控制制变变电电站站的的各各种种设设备备。。传统统变变电电站站自自动动化化的的缺缺点点传统统的的二二次次设设备备、、继继电电保保护护、、自自动动和和远远动动装装置置大大多多采采取取电电磁磁型型和和小小规规模模集集成成电电路路，，缺缺乏乏自自检检和和自自诊诊断断能能力力，，其其结结构构复复杂杂、、可可靠靠性性低低二次次设设备备主主要要依依赖赖大大量量的的电电缆缆，，通通过过触触点点、、模模拟拟信信号号来来交交换换信信息息，，信信息息量量小小、、灵灵活活性性差差、、可可靠靠性性低低传统统变变电电站站占占地地面面积积大大、、使使用用电电缆缆多多，，TA、TV负担担重重，，二二次次设设备备冗冗余余配配置置多多远动动功功能能不不够够完完善善，，提提供供给给调调度度中中心心的的信信息息量量少少、、精精度度差差，，且且变变电电站站内内自自动动控控制制和和调调节节手手段段不不全全，，缺缺乏乏协协调调和和配配合合能能力力，，难难以以满满足足电电网网实实时时监监控控的的要要求求调试试和和维维护护工工作作量量大大，，自自动动化化程程度度低低，，不不能能远远方方修修改改保保护护及及自自动动装装置置的的定定值值和和检检查查其其工工作作状状态态各设设备备按按功功能能配配置置，，彼彼此此之之间间相相关关性性很很少少，，相相互互之之间间协协调调困困难难。。现有有的的变变电电站站有有三三种种类类型型传统统的的变变电电站站部分分实实现现微微机机管管理理、、具具有有一一定定自自动动化化水水平平的的变变电电站站全面面微微机机化化的的综综合合自自动动化化变变电电站站变电电站站综综合合自自动动化化的的发发展展过过程程分立立元元件件的的自自动动装装置置阶阶段段以MPU为核核心心的的智智能能化化自自动动装装置置阶阶段段变电电站站综综合合自自动动化化系系统统阶阶段段分立立元元件件的的自自动动装装置置阶阶段段自动动重重合合闸闸装装置置、、低低频频减减载载装装置置、、备备用用电电源源自自动动投投入入装装置置、、继继电电保保护护装装置置各装装置置独独立立运运行行，，互互不不相相干干体积积大大、、耗耗电电多多、、维维修修周周期期短短、、缺缺乏乏智智能能性性，，没没有有故故障障自自诊诊断断能能力力，，不不能能提提供供告告警警信信息息。。以MPU为核核心心的的智智能能化化自自动动装装置置阶阶段段出现现了了微微机机型型继继电电保保护护装装置置、、微微机机监监控控和和微微机机远远动动装装置置智能能化化、、计计算算能能力力强强，，且且装装置置本本身身具具有有故故障障自自诊诊断断能能力力设备备重重复复设设置置多数数装装置置间间仍仍然然是是各各自自独独立立运运行行，，不不能能相相互互通通信信和和共共享享资资源源变电电站站综综合合自自动动化化发发展展阶阶段段20世纪纪70年代代末末，，日日本本研研制制出出世世界界第第一一套套综综合合数数字字式式保保护护和和控控制制系系统统SDCS-I20世纪纪80年代代初初，，美美国国研研制制了了IMPac模块块化化保保护护和和控控制制系系统统美国国Westhouse公司司和和EPRI联合合研研制制了了SPCS变电电站站保保护护和和控控制制综综合合自自动动化化系系统统1984年瑞瑞士士BBC公司司首首次次推推出出了了他他们们的的变变电电站站综综合合自自动动化化系系统统1985年德德国国西西门门子子公公司司推推出出了了第第一一套套变变电电站站综综合合自自动动化化系系统统LSA678我国国从从20世纪纪60年代代开开始始研研制制，，到到70年代代初初，，便便先先后后研研制制出出集集中中控控制制装装置置和和集集保保护护、、控控制制、、信信号号为为一一体体的的装装置置80年代代中中期期，，清清华华大大学学研研制制的的35KV变电站微微机保护护、监测测自动化化系统在在威海望望岛变电电站投入入运行南京自动动化研究究院开发发出了220KV梅河口变变电站综综合自动动化系统统２００５５年４月月１日，，葛洲坝坝至南桥桥±５００千千伏直流流输电线线路双极极运行，，南瑞继继保为其其提供了了国内第第一套完完全国产产化的直直流控制制保护系系统。同年９月月２６日日，我国国第一个个７５００千伏输输变电示示范工程程投入运运行，南南瑞继保保是该工工程唯一一提供输输电线路路保护、、变压器器保护和和电抗器器保护在在内的全全部各类类保护的的制造商商。２００４４年中国国运行中中的５０００千伏伏输变电电线路保保护统计计显示：：南瑞继继保占国国内全部部保护的的４０％％，占国国产保护护的７４４％以上上，比例例排名第第一。而而在１００年前，，我国在在这个行行业９００％都要要依赖进进口。主要的公公司北京四方方CSC2000变电站综综合自动动化系统统南京南瑞瑞集团公公司BSJ-2200监控系统统上海惠安安PowerComm2000变电站自自动化监监控系统统南京南瑞瑞继电保保护电气气有限公公司的RCS-9000变电站综综合自动动化系统统国电南自自PS6000变电站综综合自动动化系统统许继电气气CBZ8000变电站综综合自动动化系统统变电站综综合自动动化系统统阶段最初的自自动化系系统实际际上是在在RTU（RemoteTerminalUnit远程终端端设备））基础上上加上以以一台微微机中心心的当地地监控系系统，未未涉及继继电保护护，甚至至保留了了原有的的传统的的控制屏屏台。RTU方案保护RTUAI板DI板DO板保护保护保护返回变电站综综合自动动化结构构图集中式自自动化系系统90年代初研研制的变变电站自自动化系系统是在在变电站站控制室室内设置置计算机机系统作作为变电电站自动动化的核核心，另另设置一一数据采采集和控控制部件件，用以以采集数数据和发发出控制制命令；；微机保保护柜除除保护部部件以外外，每柜柜有一管管理单元元，其串串口与数数据采集集与控制制部件相相连，传传送保护护装置的的各种信信息和参参数，整整定和显显示保护护定值，，投、停停保护装装置。全集中式式方案DIDOAI返回分层分布布式方案案StationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123IEDIEDIEDIED管理机模模式（分分布分散散式系统统框图））保护测量控制保护测量控制保护测量控制保护测量控制RS232/484CONTROLCENTREStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123网络返回分散式自自动化系系统90年代中期期，各类类分散式式变电站站自动化化系统相相继投入入运行，，其特点点是，，，现场单单元部件件分别安安装在中中低压开开关柜或或高压一一次设备备附近；；这些部部件可以以是综合合装置也也可以是是独立的的装置，，控制室室内设置置的计算算机系统统，对对各现场场单元部部件进行行通讯联联系。遥遥信、遥遥测量的的采集及及处理，，遥控命命令的执执行和继继电保护护等功能能均由现现场单元元独立完完成，并并将信息息通过网网络送至至后台计计算机。。两层式结结构CONTROLCENTRESUBSTATIONCONTROLGStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123现场总线返回IEC61850的三层结结构PROCESSINTERFACEPROCESSINTERFACE保护监控其他保护监控其他StationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123StationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123CONTROLCENTREStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123至调度所保护装置故障录波当地监控远动计费电表高压开关场常规变电所二次系统结构图至调度所至公用电话网工程师站站内通讯网远动功能终端就地监控终端间隔功能终端#1变电站层网络层间隔层间隔功能终端#2变电站综合自动化系统结构图面向功能能的设计计面向间隔隔的设计计返回500kV/220kV/110kV变电站计计算机监监控系统统典型方方案一主机1操作员站站1主机2操作员站站2工程师站站1双光纤以以太网通讯机2上级调度通讯机1通道切换****************500kV继电器室220kV继电器室35kV继电器室间隔1………N通道切换换@@@@@@@@@A@@@@@@@@@保护、IEDB*********测控逻辑闭锁装置。。间隔1…………N通道切换换@@@@@@@@@A@@@@@@@@@保护、IEDB@@@*********测控逻辑闭锁装置。。间隔1………N。。通道切换@@@@@@@@@A@@@@@@@@@保护、IEDB*********测控逻辑闭锁装置GPS

现场总线

（光纤/双绞线）通信控制器逻辑闭锁装置单元监控装置间隔层设备站控层设备*全国第一一套微机机保护装装置----1984华北电力力大学*全国国第一套套分布式式综合自自动化系系统----1994大庆*全国国第一套套就地安安装保护护装置----1995CSL200A*全国第一一套220kv综合自动动化变电电站----1996珠海南屏屏*全国国第一套套全下放放式220kv综合自动动化变电电站----1999丹东*全国国第一套套全国产产500kv综合自动动化变电电站----1999南昌*全国国第一套套将专家家系统应应用到变变电站综综合自动动化系统统中--2000*国内第一一家引进进现场总总线LonWorks返回实现变电电站综合合自动化化的优越越性提高供电电质量提高变电电站的安安全、可可靠运行行水平提高电力力系统的的运行管管理水平平降低造价价，减少少总投资资促进无人人值班变变电站管管理模式式的实行行变电站综综合自动动化的特特点功能综合合化分层、分分布化结结构操作监视视屏幕化化运行管理理职能化化通信手段段多元化化测量显示示数字化化变电站综综合自动动化的基基本功能能继电保护护功能操作控制制功能测量与监监视功能能事件顺序序记录与与故障录录波和测测距功能能人机联系系功能电压、无无功综合合控制功功能低频减载载控制备用电源源自投控控制通信功能能Functions1.Supervision监督、管管理functionDatacollection(statusvalue,AC/DCanalogvalue,pulsevalue)andprocessingAlarmandeventrecordingHistorydatarecordingGraphicfunctionDisplayandprintReportfunctionPost记入disturbance干扰review检查2.ControlfunctionSupportselectivecontrolfunctionformultipleremotecontrolcentersLocalcontrolfunctionforcontrolroomcomputersupervisorysystemLocalcontrolfunctionforbay间隔levelequipmentSynchronizationtestingandsynchronizedswitch-onfunctionAutomaticcontrolbasedonIEC1131configurationStation-widelogicinterlocking联锁的basedonIEC1131configurationReactivepower无功功率率voltageautomaticregulation3.ProtectionfunctionLineandfeederprotectionTransformerandreactorprotectionElectromotorprotectionGeneratorprotectionCapacitorprotection4.ConfigurationfunctionSystemconfigurationGraphicconfigurationDatabaseconfigurationPLCcontrolfunctionconfigurationbasedonIEC1131-3standard5.CommunicationfunctionMultiplecommunicationinterfaces(RS232,RS422,RS485,CAN,LONWORKS,Ethernet,electricpowercarrier,cable,wirelessandfiberetc)thatsupportvariousofmediaandnetworksHighspeeddatanetworkcommunicationwithmeasuringandcontrollingunitDatanetworkcommunicationwithvariousmicroprocessor-basedrelayprotectionDatanetworkcommunicationwithvariousintelligentdevices(computer-basedDCsystem,intelligentpowermeter,intelligentfirealarm,andGPS,etc.)6.AdvancedfunctionsReactivepowervoltageautomaticcontrolEmbeddedPC-basedmaloperationpreventionfunctionSmallcurrentneutralgroundingfault-lineselectionOperationticketandmaloperationpreventioninterlockingSystemdiagnosisandself-recoveryRemotesupervisionandmaintenanceTechnicalcharacteristicsOpenedsystembasedoninternationalstandardProvideintegratedautomationtotalsolutionforsubstationsofvariousvoltage-levelEmploy10M/100Mself-adaptiveredundantEthernetanddirectnetworklinkofbay-levelequipmenttoimprovesystemreal-timeabilityanddatatransmissionreliabilityBay-levelequipmentrealizeslogicinterlockingofstation-widecontrolandoperationnotrelyonstation-controllayerthroughnetworkdatasharingBasedonreal-timemulti-taskoperatingsystemsoftwareplatformtoimprovesystemreliabilityandreal-timeperformanceDevelopcomputersupervisorycontrolsystemthat