变电站综合自动化的基本知识

变电站综合自动化的基本知识

SubstationAutomation

李薇薇变电站的一次部分VacuumCircuitBreaker概念回顾一次设备一一次系统统电电气主接接线二次设备二二次系统统二二次接接线问题二二次系系统在电力力运行中的的作用？测量用交流流电流回路路电能计量灯光监视的的断路器控控制回路线路的电流流保护事故信号回回路ControlandRelayPanelwithSubstationAutomationSystemNumericalRelaysSubstationAutomationSystem(SAS)TheSASisacollectionofanumberofintegratedapplicationsoftwareandhardwaresuitableformonitoring,analysis,protectandcontrolofElectricSubstationresources.本课程主要要特色mainfeatures《变电站综合合自动化》是一门综合合性的课程程本课程需要要computertechnic计算机技术术（特别是是singlechip单片机技术术）、现代代通讯communication技术、电力力系统protectiverelay继电保护与与automationequipments自动装置、、电气设备备等知识的的支撑，同同时又是这这些知识的的综合，是是建立在专专业课基础础之上的理理论与实践践相结合的的综合性课课程。综合自动化化技术涉及及到：autocontrol自动控制、、远动remoteaction、通信communication、继电保护护protectiverelay、测量measurement、计量、信信号signal及控制control等专业涉及到到：自动化化automatization、继电保护护、变电运运行变电站综合合自动化的的定义变电站综合合自动化：：利用先进进的计算机机技术、现现代电子技技术、通信信技术和信信号处理技技术，实现现对变电站站主要设备备和输、配配电线路的的自动监视、测量量、控制、、保护以及及与调度通通信等综合性自自动化功能能。变电站综合合自动化的的定义*以计算机技术术为基础*以数据通讯为手段*以信息共享为目标*实现监视、测量量、控制、、保护以及及与调度通通信功能返回变电站综合合自动化系系统：变电站综合合自动化系系统：利用用多台微型型计算机和和大规模集集成电路组组成的自动动化系统，，可以收集集到所需要要的各种数数据和信息息，利用计计算机的高高速计算能能力和逻辑辑判断能力力，监视和和控制变电电站的各种种设备。传统变电站站自动化的的缺点传统的二次次设备、继继电保护、、自动和远远动装置大大多采取电电磁型和小小规模集成成电路，缺缺乏自检和和自诊断能能力，其结结构复杂、、可靠性低低二次设备主主要依赖大大量的电缆缆，通过触触点、模拟拟信号来交交换信息，，信息量小小、灵活性性差、可靠靠性低传统变电站占占地面积大、、使用电缆多多，TA、TV负担重，二次次设备冗余配配置多远动功能不够够完善，提供供给调度中心心的信息量少少、精度差，，且变电站内内自动控制和和调节手段不不全，缺乏协协调和配合能能力，难以满满足电网实时时监控的要求求调试和维护工工作量大，自自动化程度低低，不能远方方修改保护及及自动装置的的定值和检查查其工作状态态各设备按功能能配置，彼此此之间相关性性很少，相互互之间协调困困难。现有的变电站站有三种类型型传统的变电站站部分实现微机机管理、具有有一定自动化化水平的变电电站全面微机化的的综合自动化化变电站变电站综合自自动化的发展展过程分立元件的自自动装置阶段段以MPU为核心的智能能化自动装置置阶段变电站综合自自动化系统阶阶段分立元件的自自动装置阶段段自动重合闸装装置、低频减减载装置、备备用电源自动动投入装置、、继电保护装装置各装置独立运运行，互不相相干体积大、耗电电多、维修周周期短、缺乏乏智能性，没没有故障自诊诊断能力，不不能提供告警警信息。以MPU为核心的智能能化自动装置置阶段出现了微机型型继电保护装装置、微机监监控和微机远远动装置智能化、计算算能力强，且且装置本身具具有故障自诊诊断能力设备重复设置置多数装置间仍仍然是各自独独立运行，不不能相互通信信和共享资源源变电站综合自自动化发展阶阶段20世纪70年代末，日本本研制出世界界第一套综合合数字式保护护和控制系统统SDCS-I20世纪80年代初，美国国研制了IMPac模块化保护和和控制系统美国Westhouse公司和EPRI联合研制了SPCS变电站保护和和控制综合自自动化系统1984年瑞士BBC公司首次推出出了他们的变变电站综合自自动化系统1985年德国西门子子公司推出了了第一套变电电站综合自动动化系统LSA678我国从20世纪60年代开始研制制，到70年代初，便先先后研制出集集中控制装置置和集保护、、控制、信号号为一体的装装置80年代中期，清清华大学研制制的35KV变电站微机保保护、监测自自动化系统在在威海望岛变变电站投入运运行南京自动化研研究院开发出出了220KV梅河口变电站站综合自动化化系统２００５年４４月１日，葛葛洲坝至南桥桥±５００千伏直直流输电线路路双极运行，，南瑞继保为为其提供了国国内第一套完完全国产化的的直流控制保保护系统。同年９月２６６日，我国第第一个７５００千伏输变电电示范工程投投入运行，南南瑞继保是该该工程唯一提提供输电线路路保护、变压压器保护和电电抗器保护在在内的全部各各类保护的制制造商。２００４年中中国运行中的的５００千伏伏输变电线路路保护统计显显示：南瑞继继保占国内全全部保护的４４０％，占国国产保护的７７４％以上，，比例排名第第一。而在１１０年前，我我国在这个行行业９０％都都要依赖进口口。主要的公司北京四方CSC2000变电站综合自自动化系统南京南瑞集团团公司BSJ-2200监控系统上海惠安PowerComm2000变电站自动化化监控系统南京南瑞继电电保护电气有有限公司的RCS-9000变电站综合自自动化系统国电南自PS6000变电站综合自自动化系统许继电气CBZ8000变电站综合自自动化系统变电站综合自自动化系统阶阶段最初的自动化化系统实际上上是在RTU（RemoteTerminalUnit远程终端设设备）基础础上加上以以一台微机机中心的当当地监控系系统，未涉涉及继电保保护，甚至至保留了原原有的传统统的控制屏屏台。RTU方案保护RTUAI板DI板DO板保护保护保护返回变电站综合合自动化结结构图集中式自动动化系统90年代初研制制的变电站站自动化系系统是在变变电站控制制室内设置置计算机系系统作为变变电站自动动化的核心心，另设置置一数据采采集和控制制部件，用用以采集数数据和发出出控制命令令；微机保保护柜除保保护部件以以外，每柜柜有一管理理单元，其其串口与数数据采集与与控制部件件相连，传传送保护装装置的各种种信息和参参数，整定定和显示保保护定值，，投、停保保护装置。。全集中式方方案DIDOAI返回分层分布式式方案StationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123IEDIEDIEDIED管理机模式式（分布分分散式系统统框图）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网络返回分散式自动动化系统90年代中期，，各类分散散式变电站站自动化系系统相继投投入运行，，其特点是是，，现场场单元部件件分别安装装在中低压压开关柜或或高压一次次设备附近近；这些部部件可以是是综合装置置也可以是是独立的装装置，控制制室内设置置的计算机机系统，，对各现场场单元部件件进行通讯讯联系。遥遥信、遥测测量的采集集及处理，，遥控命令令的执行和和继电保护护等功能均均由现场单单元独立完完成，并将将信息通过过网络送至至后台计算算机。两层式结构构CONTROLCENTRESUBSTATIONCONTROLGStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123现场总线返回IEC61850的三层结构构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的的设计面向间隔的的设计返回500kV/220kV/110kV变电站计算算机监控系系统典型方方案一主机1操作作员员站站1主机机2操作作员员站站2工程程师师站站1双光光纤纤以以太太网网通讯机2上级调度通讯机1通道切换****************500kV继电器室220kV继电器室35kV继电器室间隔隔1…………N通道道切切换换@@@@@@@@@A@@@@@@@@@保护护、、IEDB*********测控控逻辑辑闭锁锁装置置。。。间隔隔1…………N通道道切切换换@@@@@@@@@A@@@@@@@@@保护护、、IEDB@@@*********测控控逻辑辑闭锁锁装置置。。。间隔隔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*全国国第第一一套套微微机机保保护护装装置置----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-timeperformanceDevelopcomputersupervisorycontrolsystemthatcombinesbusinessandreal-timedatabases,isobjectorientedandwithintegratedgraphic,modelanddatabase.Thesoftware'sstructureisbothadvancedandopen.Thesystemfunctionsarepracticalandrefinedwithfriendlyman-machineinterface.Itsupportssupervisory