变电站综合自动化系统概论

变电站综合自动化系统概论第一节变电站综合自动化的基本概念及特点一、常规变电站状况电力系统的环节：发、输、配、用变电站的基本作用：变换电压等级、汇集电流、分配电流、控制电能流向、调整电压常规变电站的二次系统构成： 继电保护 保护屏 就地监控 控制屏 远动装置 中央信号屏 录波装置 录波屏常规变电站的二次系统的缺点：(1)安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。(2)二次系统的硬件设备类别杂，彼此相关性小，设备之间互不兼容。(3)设备使用大量电线电缆，安装调试工作量大。(4)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。

二、变电站综合自动化的基本概念

变电站综合自动化是将变电站的二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)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。

变电站综合自动化系统，即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，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。变电站实现综合自动化的优越性(1)装置具有自诊断功能，在线的运行可靠性提高。(2)提高供电质量，提高电压合格率。(3)易于发现隐患，处理事故快，提高变电站的安全、可靠运行水平。(3)提高变电站运行管理的自动化水平。(4)缩小变电站占地面积，降低造价，减少总投资。(5)减少维护工作量，减少值班员劳动，实现减人增效。(6)为变电站实现无人值班提供了可靠的技术条件。四、特点：（1）功能综合化。（2）结构分布、分层、分散化。（3）操作监视屏幕化.。（4）通信局域网络化、光纤化。（5）运行管理智能化（6）测量显示数字化第二节变电站综合自动化的内容、主要功能一、变电站综合自动化系统的内容电气量的采集，电气设备(如断路器等)的状态监视、控制和调节。具体：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，并迅速切除故障和完成事故后的恢复正常操作。高压电器设备本身的监视信息(如断路器、变压器和避雷器等的绝缘和状态监视等)。将变电站所采集的信息传送给调度中心外，还要送给运行方式科和检修中心，以便为电气设备的监视和制定检修计划提供原始数据。

总之，变电站综合自动化的内容应包括：随时在线监视电网的运行参数、设备运行状况、自检、自诊断设备本身的异常运行，发现异常立即自动报警，并使相应的闭锁出口动作，以防止事故扩大。电网出现事故时，快速采样、判断、决策，迅速隔离和消除故障，将故障限制在最小范围。完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、分析报表、远传和保证电能质量的自动和遥控调整。二、变电站综合自动化的基本功能

2.1.监控子系统的功能（测量监视控制功能）2.2.微机保护子系统的功能（继电保护功能）2.3.自动控制智能装置的功能2.4.远动及数据通信功能2.5.自诊断、自恢复和自动切换功能2.1监控子系统的功能(一)数据采集 (1)模拟量的采集 1）交流模拟量：U、I、P、Q、COS、 2）直流模拟量：温度T、DC220、DC5V (2)开关量的采集 (3)电能计量 1）电能脉冲计量法2）软件计算方法(二)事件顺序记录SOE(SequenceofEvents)包括断路器跳合闸记录、保护动作顺序记录(三)故障记录、故障录波和测距 (1)故障录波与测距 微机保护装置兼作故障记录和测距 采用专用的微机故障录波器 (2)故障记录记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和母线电压

(四)操作控制功能操作人员都可通过CRT屏幕对断路器和隔离开关进行分、合操作，对变压器分接开关位置进行调节控制，对电容器进行投、切控制，应保留人工直接跳、合闸手段，断路器操作应有闭锁功能(五)安全监视功能 越限监视 监视保护装置是否失电 自控装置工作是否正常等

(六)人机联系功能 (1)人机联系桥梁：CRT显示器、鼠标和键盘。 (2)CRT显示画面的内容： 1)显示采集和计算的实时运行参数 2)显示实时主接线图3)事件顺序记录(SOE) 4)越限报警5)值班记录 6)历史趋势 7)保护定值和自控装置的设定值 (3)输入数据：变比、定值、密码等(七)打印功能 ①定时打印报表和运行日志； ②开关操作记录打印； ③事件顺序记录打印； ④越限打印； ⑤召唤打印； ⑥抄屏打印； ⑦事故追忆打印。

(八)数据处理与记录功能 ①主变和输电线路有功和无功功率每天的最大值和最小值以及相应的时间； ②母线电压每天定时记录的最高值和最低值以及相应的时间； ③计算受配电电能平衡率；④统计断路器动作次数； ⑤断路器切除故障电流和跳闸次数的累计数； ⑥控制操作和修改定值记录。(九)谐波分析与监视 (1)谐波源分析 (2)谐波检测与抑制2.2继电保护子系统的功能 ①高压输电线路的主保护和后备保护； ②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； ④母线保护； ⑤配电线路的保护； ⑥不完全接地系统的单相接地选线。2.3自动控制装置的功能 （1）电压、无功综合控制 （2）低频减负荷控制 （3）备用电源自投控制 （4）小电流接地选线控制2.4远动及数据通信功能 （1）系统内部的现场级间的通信 （2）自动化系统与上级调度的通信2.5自诊断、自恢复和自动切换功能（1）自动诊断监控系统的硬件、软件故障；（2）监控系统中设有自恢复功能，因故障停机时，能自动产生恢复信号，实现软硬件的自恢复；（3）双机系统中，当一台故障，所有工作能自动切换到另一台主机。

第三节变电站综合自动化系统的结构形式和配置

（1）其结构形式有集中式、分层分布式、分散与集中结合式，完全分散式等；（2）从安装物理位置上来划分有集中组屏、分层组屏和分散在一次设备间隔设备上安装等形式。 一、集中式综合自动化系统

集中式结构的综合自动化系统，指采用不同档次的计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计算与处理，分别完成微机监控、微机保护和一些自动控制等功能.

集中式结构最大的缺点是：1)每台计算机的功能较集中，如果一台计算机出故障，影响面大2)软件复杂，修改工作量大，系统调试麻烦。3)组态不灵活，影响了批量生产，不利于推广。4)集中式保护与长期以来采用一对一的常规保护相比，不直观，不符合运行和维护人员的习惯，调试和维护不方便，程序设计麻烦，只适合于保护算法比较简单的情况。二、分层(级)分布式系统集中组屏的综合自动化系统

（一）分层分布式结构的概念所谓分层式结构，是将变电站信息的采集和控制分为管理层、站控层和间隔层三个级分层布置。间隔层按一次设备组织，一般按断路器的间隔划分，具有测量、控制和继电保护部分。站控层的主要功能就是作为数据集中处理和保护管理，担负着上传下达的重要任务。管理层由一台或多台微机组成，这种微机操作简单方便，界面汉化，使运行值班人员极益掌握。（二）中、小型变电站的分层分布式集中组屏结构（三）大型变电站的分层分布式集中组屏结构

（四）分层分布式集中组屏综合自动化系统结构特点(1)功能尽量下放，可靠性高，任一设备故障时，只影响局部；(2)多CPU工作方式，减轻主控机的负担；(3)继电保护相对独立；(4)数据信息的存储，为无人化建立了可靠的自动化监控系统；(5)具有与系统控制中心通讯功能。主要缺点是安装时需要的控制电缆相对较多，增加了电缆投资。三、分散分布式系统与集中相结合的综合自动化系统结构

分层分散式结构的变电站综合自动化系统突出的优点如下：(1)简化变电站二次部分配置，缩小控制室的面积。(2)减少了施工和设备安装工程量。(3)简化了变电站