综合自动化技术现状与发展国电南自

国电南京自动化股份有限公司电气化铁路牵引变电所综合自动化技术现状与发展技术讲座讲座提纲一、变电所综合自动化的基本概念二、变电所综合自动化的发展过程三、变电所综合自动化的现状四、变电所综合自动化的发展方向变电所综合自动化的基本概念什么是变电所综合自动化系统？利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术、信息处理技术等实现对变电所二次设备（包括：继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置、远动装置等）的功能进行重新组合、优化设计，对变电所全部设备的运行情况执行监视、测量、控制、协调的一种综合性的自动化系统。变电所综合自动化系统的优点：变电所综合自动化系统替代了常规二次设备，简化了二次接线，是提高变电所安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、提供高质量电能的一项重要技术措施。变电所综合自动化的基本概念变电所综合自动化的基本概念宝成复线牵引变电所保护盘变电所综合自动化的基本概念太原北牵引变电所综合自动化系统变电所综合自动化的发展过程国外研究始于70年代1980年日本研制了第一套综合自动化系统1984年瑞士BBC公司首次推出综合自动化系统1985年德国西门子公司推出第一套综合自动化系统目前综合自动化系统在美国、德国、法国、意大利等国家得到了普遍采用变电所综合自动化的发展过程国内电力系统对综合自动化系统的研究始于80年代中期1987年清华大学研制了第一套35kV变电所综合自动化系统90年代国内各大公司纷纷推出了各自的综合自动化系统目前为止，110kV以下电压等级变电所已普遍采用综合自动化系统，220kV~500kV电压等级变电所正在逐步推广变电所综合自动化的发展过程国内牵引供电系统 研究始于90年代中期 1997年东北某公司首先在南昆线电气化铁路的牵引变电所中推出了综合自动化系统 2001年国电南自在川黔线、贵昆线正式投运了采用网络通信传输方式的高可靠性的综合自动化系统 2001年国内其他兄弟厂家也相继开始了类似产品的试运行变电所综合自动化的发展过程众所周知，目前国内牵引变电所在大修改造、新线建设过程中已全面采用综合自动化系统，铁道部发布的《京沪高速铁路设计暂行规定》、《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》中明确指出：牵引变电所、开闭所、分区所、AT所宜采用综合自动化系统 。变电所综合合自动化的的现状目前牵引变变电所综合合自动化系系统的结构构模式分层分布式式概念：分布(分散散)是指系系统是按照照变电所的的元件、断断路器间隔隔设计、也也可理解为为一对一保保护控制模模式分层层是是指指变变电电所所综综合合自自动动化化系系统统按按逻逻辑辑上上划划分分为为三三层层，，即即站级级管管理理层层、、通通信信层层、、间间隔隔层层变电电所所综综合合自自动动化化的的现现状状变电电所所以以太太网网接接线线方方式式结结构构图图变电电所所综综合合自自动动化化的的现现状状变电电所所现现场场总总线线+以以太太网网接接线线方方式式结结构构图图变电电所所综综合合自自动动化化的的现现状状设备备组组成成站级级管管理理层层：：监控控计计算算机机、、打打印印机机、、人人机机接接口口设设备备通信信层层：：通信信处处理理装装置置、、远远程程通通信信设设备备、、所所内内通通信信网网络络、、通通信信切切换换装装置置间隔隔层层：：变压压器器保保护护测测控控装装置置、、馈馈线线保保护护测测控控装装置置、、电电容容器器保保护护测测控控装装置置、、综综合合测测控控装装置置、、进进线线及及主主变变自自投投装装置置等等变电电所所综综合合自自动动化化的的现现状状变电电所所综综合合自自动动化化系系统统的的站站级级管管理理层层变电电所所综综合合自自动动化化的的现现状状变电电所所综综合合自自动动化化系系统统的的通通信信现场场级级通通信信a.各各间间隔隔单单元元与与变变电电所所计计算算机机系系统统通通信信b.各各间间隔隔单单元元之之间间的的互互通通信信c.其其他他智智能能化化电电子子设设备备与与后后台台监监控控计计算算机机通通信信与上上级级调调度度的的通通信信主要要实实现现四四遥遥功功能能：：遥遥信信、、遥遥测测、、遥遥控控、、遥遥调调变电电所所综综合合自自动动化化的的现现状状通信信接接口口a.并并行行、、串串行行b.局局域网网、区区域网网、广广域网网、互互联网网c.现现场总总线变电所所综合合自动动化的的现状状以太网网通信信结构构是一种种总线型型拓扑结结构，，增减减用户户方便便，某某一节节点故故障不不影响响其他他部分分工作作。可以采采用双绞线线或光光纤作为介介质，，传输输距离离可达达到1～10km，，速率率可达达10Mbit/s。变电所所综合合自动动化的的现状状现场总总线通通信结结构主要使使用的的有Lonworks现现场总总线、CAN总总线控控制局局域网网络Lonworks通通信速速度可可达1.25Mbit/s，，此时时有效效距离离为130m；；直接接通信信距离离长达达2700m/78kbpsCAN的速速率可可到1Mbit/s，，此时时有效效距离离为40m；直直接通通讯距距离最最远可可达10km/5kbps可以采采用双绞线线或光光纤作为介介质变电所所综合合自动动化的的现状状变电所所内通通信规规约类类型IEC60870-5-103远动通通信规规约类类型IEC60870-5-101/103/104DL451－1991(国标标CDT)N4F-POLLINGSC1801DNP3.0变电所所综合合自动动化的的现状状传输介介质主要以以双绞线线（5类线线）、电力力载波波、音音频电电缆、、无线（（RF）、红外外（IR））、、同轴轴电缆缆和光纤通信，，其中中尤以以光纤纤通信信抗电电磁干干扰能能力强强，通通信容容量大大。变电所所综合合自动动化的的现状状变电所所综合合自动动化系系统的的间隔隔单元元变电所所综合合自动动化的的现状状牵引变电电所综合合自动化化系统的的功能介介绍国际大电电网会议议WG34.03工作作组将变变电所自自动化功功能分类类为：控控制与监监视功能能、自动动控制功功能、测测量表计计功能、、继电保保护功能能、与继继电保护护有关功功能、接接口功能能、系统统功能等等7种。。变电所综综合自动动化功能能由电网网安全稳稳定运行行和变电电站建设设、运行行维护的的综合经经济效益益要求所所决定。。变电所综综合自动动化的现现状继电保护护功能牵引主变变压器保保护馈线保护护及自动动重合闸闸并联电容容器保护护动力变压压器保护护保护装置置应满足足可靠性性、选择择性、灵灵敏性、、速动性性四项基基本要求求变电所所综合合自动动化的的现状状监视控控制功功能实时数数据采采集与与处理理运行监监视功功能故障录录波与与测距距功能能事故顺顺序记记录与与事故故追忆忆功能能控制及安全全操作闭锁锁功能数据处理与与记录功能能变电所综合合自动化的的现状监视控制功功能人机联系功功能打印功能运行的技术术管理功能能谐波分析和和监视功能能自诊断、自自恢复和自自动切换功功能变电所综合合自动化的的现状自动控制装装置的功能能备用电源自自投控制远动及数据据通信功能能综合自动化化系统的现现场级通信信综合自动化化系统与上上级调度的的通信变电所综合合自动化的的现状影响综合自自动化系统统可靠运行行的问题变电所设计计方面问题题(技术标准)运行管理方方面问题(设备维护)产品质量问问题(功能能完善、电磁兼容水水平)供应商服务务问题变电所综合合自动化的的现状电力力系系统统电电磁磁兼兼容容问问题题●电电力力系系统统内内电电气气和和电电子子设设备备集集中中，，电电磁磁环环境境复复杂杂，，在在正正常常和和异异常常运运行行状状态态下下都都会会产产生生或或出出现现各各种种电电磁磁干干扰扰，，例例如如开开关关操操作作、、短短路路故故障障等等的的暂暂态态过过程程；；高高电电压压、、大大电电流流导导线线或或设设备备附附近近的的电电场场和和磁磁场场；；射射频频电电磁磁辐辐射射；；雷雷电电；；静静电电放放电电；；供供电电网网的的电电压压波波动动、、电电压压突突降降和和中中断断；；谐谐波波；；电电子子设设备备的的工工作作信信号号和和噪噪声声等等。。变电所综合自自动化的现状状●在电力系统统中运行的自自动化设备是是电磁干扰的的敏感者。以以微电子技术术和计算机技技术为基础的的二次弱电设设备，如继电电保护、自动动控制、远动动和通信装置置等在电力系系统中广泛使使用，它们的的灵敏度高，，且与强电设设备靠近，很很容易受到干干扰。在我国国电力系统中中，由于开关关操作、雷电电、辐射电磁磁场、工频磁磁场等原因引引起的干扰事事件屡有发生生，其结果是是造成保护误误动，自动化化设备不能正正常工作，甚甚至造成元件件或设备损坏坏。变电所综合自自动化的现状状●电磁干扰导致致设备系统性性能下降、无无法工作甚甚至损坏通信故障、中中断设备无法工作作、损坏电网保护装置置误动或拒动动，导致电网网事故系统“死机””静电引起火灾灾、设备损坏坏●对人类健康产产生影响变电所综合自自动化的现状状EMC电磁兼容(Electro-MagneticCompatibility)EMC=EMI+EMSEMI(Electronic-MagneticInterferenc)电磁干扰：装装置、设备对对外界产生的的电磁发射EMS(Electronic-MagneticSusceptibility)电磁抗扰度（（敏感度）：：装置、设备备或系统对外外界电磁干扰扰的抵抗能力力变电所综合自自动化的现状状脉冲群瞬态干扰雷击浪涌辐射静电放电变电所综合自自动化的现状状电磁干扰传播播方式传导（电源线线、互连线、、共阻抗）辐射（近场感感应、远场辐辐射）变电所综合自自动化的现状状干扰源●自然干扰源源：雷电、宇宇宙噪声等●人为干扰源源：发射机、、各类电子电电气设备、架空输电线、、高压设备、、电动工具、照照明器具、家家用电器等●静电变电所综合自自动化的现状状主要干扰源●高压回路中中操作断路器器、隔离开关关引起的电磁磁暂态干扰●高压装置产产生的工频电电场和磁场●接地系统中中的短路电流流引起的电位位升●雷电引起的的暂态干扰●低压设备开开合操作引起起的电快速瞬瞬变●静电放电变电所综合自自动化的现状状主要干扰源●由于设施内内部或外部的的无线电发射射装置产生的的高频场●由于设施内内其他电气或或电子设备产产生的高频传传导和辐射干干扰●由供电线路路传来的低频频传导骚扰●核电磁脉冲冲●地磁干扰变电所综合自自动化的现状状对二次设备最最具影响的干干扰波形●阻尼振荡波波：源于高压压断路器、隔隔离开关操作作●电快速瞬变变脉冲群：断断开低压直流流电路中(如如机电式继电电器、接触器器等)的小电电感负载而引引起的暂态电电压●辐射电磁场场：源于电磁磁发射，如对对讲机等●浪涌：源于于雷击时产生生的强大电磁磁能量●工频磁场：：源于载流导导体和运行中中的电力设备备变电所综合自自动化的现状状解决电磁兼容容问题根本途途径●去除干扰源源●切断干扰传传播路径●提高感受器器的抗干扰能能力变电所综合自自动化的现状状解决电磁干扰扰的方法(变变电所)电力系统设计计时应考虑：：●接地网●电缆铺设●屏蔽提高二次设备备的抗干扰性性能：●开发设计●制造工艺●试验检测变电所综合自自动化的现状状紧凑的机箱结结构、可靠的的接地变电所综合自自动化的现状状印制板背插式式机箱结构变电所综合自自动化的现状状印制板多层布布线、元器件件SMT表面面贴装技术变电所综合自自动化的现状状电路隔离技术术变电所综合自自动化的现状状国家二次设备备电磁兼容试试验标准GB/T14598.9