第六章 供电技术

第五章内容回顾供电系统的保护继电保护基础线路保护变压器保护低压配电系统保护备自投和自动重合闸防雷与接地第六章变电所的综合自动化主要内容概念、特征基本功能结构、硬件配置微机保护第六章变电所的综合自动化变电站作为整个电网中的一个节点，担负着电能传输、分配的监测、控制和管理的任务。作为变电站自动化系统，它应确保实现以下要求：(1)检测电网故障，尽快隔离故障部分。(2)采集变电站运行实时信息，对变电站运行进行监视、计量和控制。(3)采集一次设备状态数据，供维护一次设备参考。(4)实现当地后备控制和紧急控制。(5)确保通信要求。常规变电所的二次系统6.1概述缺点：安全性、可靠性不高；占地面积大、使用电缆多；维护工作量大资源不能共享；实时计算和控制性不高；配置类似工作重复变电站综合自动化——由来机电式继电保护就地监控远动装置录波装置微机型继电保护微机监控微机远动微机录波微机型计算机技术优化设计共享软硬件资源变电站综合自动化系统——概念通过监控系统的局域网通信，将微机保护、微机自动装置、微机远动装置采集的模拟量、开关量、状态量、脉冲量及一些非电量信号，经过数据处理及功能的重新组合，按照预定的程序和要求，对变电站实现综合性的监视和调度。通域信络网局综合自动化结构示意图自动监控系统微机保护微机自动装置微机远动功能变电站自动化的内容电气量的采集和电气设备(如断路器)的状态的监视、控制和调节，实现变电站的正常运行的监视和操作，保证变电站的正常运行和安全；在发生事故时，瞬态电气量的采集、监视和控制(由继电保护、故障录波等所完成)，迅速切除故障，完成事故后的变电站恢复正常运行的操作；从长远的观点来看，还应包括高压电气设备本身的监视信息(如断路器、变压器、避雷器等的绝缘和状态监视等),需要从变电站得到信息的单位,除了调度中心、运行方式科、继电保护工程师之外，还需要传送到检修或维修中心为电气设备的监视和为制定维修计划而收集原始数据提供先进的手段。变电站综合自动化系统基本配置时钟系统调制解调装置调度综合测控装置自动装置远动装置继电保护模拟/开关量采集装置保护单元1保护单元n工作站工作站主控机外设中心处理机网络1、功能综合化综合了变电所内除一次设备和交直流电源以外的所有二次设备。微机监控系统综合了仪表屏、操作屏、模拟屏、变送器屏、中央信号系统，远动装置RTU(RemoteTerminalUnit,RTU)

，电压及无功自动调节等功能。微机保护综合了故障录波、故障测距、小电流接地选线、自动按频率减负荷、自动重合闸等功能。变电所综合自动化—特征2、结构微机化综合自动化系统内主要插件全是微机化的分布式结构，网络总线连接将微机保护、数据采集、控制环节的CPU群构成一个整体，实现各种功能，一个系统往往有几十个CPU同时并行运行。优点：多CPU提高了处理并行多发事件的能力，方便系统扩展与维护，局部故障不影响其它模块的正常运行。分层式结构

监控主机打印机显示器综合监控单元前置机数据采集TA/TVTA/TV综合监控单元线路保护单元主变保护单元电容器保护单元间隔层站控层管理层综合自动化系统使变电站的值班人员完全是面对大屏幕显示器进行变电站的全方位监视与操作。3、操作监视屏幕化指针式仪表模拟屏跳、合闸操作数据显示实时主接线画面画面文字语言报警光字牌报警鼠标键盘操作原来的二次设备只能监视一次设备；综合自动化系统：监测一次设备；常规自动化功能；在线自诊断；与控制中心通信。4、运行管理智能化变电站综合自动化发展现状国内综合自动化实现的两个原则：

一是中低压变电站采用自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的；

二是对高压变电站（220kV及以上）的建设和设计来说，是要求用先进的控制方式，解决各专业在技术上分散、自成系统，重复投资，甚至影响运行可靠性。

变电站综合自动化发展现状变电站综合自动化建设的发展历程:

全国第一套微机保护装置----1984华北电力大学

全国第一套分布式综合自动化系统----1994大庆

全国第一套就地安装保护装置----1995CSL200A

全国第一套220kV综合自动化变电站----1996珠海南屏

全国第一套全下放式220kV综合自动化变电站----1999丹东

全国第一套全国产500kV综合自动化变电站----1999南昌

全国第一套将专家系统应用到变电站综合自动化系统中--2000

国内第一家引进现场总线LonWorks(四方公司引进）无人值守变电站无人值班变电站：调度值班员借助微机远动技术替代变电所现场值班员来控制和管理的变电所。是变电所的一种先进管理模式。调度员在主站端设备的键盘上进行必要的遥控、遥调操作。不必再配置单独RTU，模拟量和开关状态信息，通过通信管理单元直接送往调度。各微机保护单元将动作信息送给调度，并通过通信管理单元转发或执行调度下达的命令。6.2变电所综合自动化系统的基本功能1、数据采集主要是在线采集供电系统的运行参数，主要包括：模拟量，状态量和脉冲量。模拟量主要是采集进线的电压、电流和功率值，馈线回路的电流及功率值，还包括变压器的温度，电容器的温度，直流电源电压等。状态量主要采集变电所里的开关、断路器的位置状态等。变电所内一次设备运行状态及报警信号，变压器分接头位置信号，无功补偿电容器的投切开关位置状态等。脉冲量主要是指脉冲电度表输出的脉冲信号等。电力部门和用户内部生产调度需要的数据。变电所运行参数的统计、分析与计算。

变电所内各种事故信息的顺序记录并登录存档。变电所运行参数和设备越限报警及记录。2、数据处理与记录变电所内的各高压断路器，隔离开关可以通过变电所综合自动化系统CRT屏幕进行操作，也可以对变压器的分接头进行调节控制，可对电容器组进行投切。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。3、控制与操作闭锁操作出口具有跳、合闭锁功能。操作出口具有并发性操作闭锁功能，根据实时信息，实现断路器、隔离开关操作闭锁功能。适应一次设备现场维修操作的“电脑五防操作及闭锁系统”。即：防止带负荷拉、合隔离开关；防止误入带电间隔；防止误分、合断路器；防止带电挂接地线；防止带地线合隔离开关。CRT屏幕操作闭锁功能，只有输入正确的操作口令和监护口令才有权进行操作控制。操作闭锁的内容4、微机保护微机保护主要包括线路保护、变压器保护、母线保护、电容器保护、备用电源的自动投入装置和自动重合闸装置等。a.故障记录，且断电保持。b.存储多套整定值；并能显示及当地修改整定值。c.实时显示保护主要状态。d.与监控系统通信。“四遥”遥信：采集配电网的各种开关设备的实时状态，通过配电网的信道送到监控计算机。遥测：采集配电网的各种电能（如电流、电压、用户负荷、电度等）的实时数值，通过配电网的信道送到监控计算机。遥控：操作人员通过监控计算机发送开关开合命令，通过配电网信道传达到现场，使现场的执行机构操作开关的开合，达到给用户送电、停电等目的。5、与远方操作控制中心通信“四遥”遥调：操作人员通过监控计算机或者高级监控程序自动发送参数调节命令，通过配电信道传送到现场，使现场的调节机构对特定的参数进行调节，达到负荷大小、电压、功率因数调节等目的。远方修改定值向电力调度部门传送数据信息5、与远方操作控制中心通信（1）屏幕显示屏幕显示的内容可以包括；供电系统的主接线；供电系统的实时运行参数；变电所内一次设备的运行状况；报警画面与提示信息；事件的顺序记录；事故记录；保护整定值；控制系统的配置显示；包括退出运行的设备和装置的显示以及值班记录；各种报表和负荷曲线；在系统发生故障时能够显示与故障有关的信息及故障处理的有关规程程序和操作指令等，以帮助值班人员能妥替地迅速处理事故。6、人机联系功能SCADA采集信息显示例子－厂站单线图SCADA采集信息显示例子－棒图适合显示机组出力，电压等数据。SCADA采集信息显示例子－曲线适合显示某个量的变化趋势，如系统负荷、频率、电压等。（2）通过键盘输入数据（3）人工操作控制断路器及隔离开关的操作；变压器分接头位置的控制；控制闭锁的设定；保护装置的投入或退出；设备运行/检修的设置；当地／远方控制的选择；信号复归等。（4）运行参数及信息的打印记录打印分为定时、随机和召唤打印三种。6、人机联系功能7、自诊断功能综合自动化系统的各单元模块应具有自诊断功能，自诊断信息也像数据采集一样周期性地送往后台机操作控制中心。8、变电所综合自动化系统的数据库变电所综合自动化系统的数据库是用来存储整个供电系统所涉及到的数据信息和资料信息。对供电系统而言，其数据库中的类型一般可分为基本类数据，对象类数据，归档类数据。6.2变电所综合自动化系统的基本功能基本类数据是整个数据库的基础，主要包括电压、电流、有功、无功、电度、开关位置、变压器分抽头位置、变压器的温度等对象类数据是建立在基本数据的基础上的，实际上就是把变电所里的部分一次设备和其相关的基本数据结合在一起当作一个整体看待。归档类数据是源于基本数据类型或者对象数据类型的历史归档，主要是保存在磁盘中，只有在查看历史数据时才能用到。这类数据主要包括两类：一是反应变电所基本信息的数据，如设备的型号和参数等；二是反应变电所运行状况的数据，如越限记录，最大日平均负荷等。1、供电系统对变电所综合自动化系统结构的原则要求可靠性实用性先进性6.3变电所综合自动化系统的结构和硬件配置2、变电站综合自动化系统结构系统为多微机、多层次结构形式。最上层设在电力系统控制中心；1～3层均设在变电站内。结构形式：集中式、分布集中组屏和分布分散式。集中式采用计算机，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化功能。微机保护、微机监控和与调度等通信的功能由不同的微机完成。缺点：这种传统结构的可靠性较低，功能有限，其系统的扩充性和维护性较差。模入接口开入接口输出接口A/D模块输入接口输出接口主变TV与TA线路TV与TA断路器状态保护出口模拟量输入断路器和隔离开关状态继电保护信息输入出口继电器各保护装置监控主机MODEM显示器打印机键盘调度中心集中式结构框图分布分散式每个回路对应一套装置，就地安装在数据源现场的开关柜上。实现保护测控一体化各回路通过网络电缆连接，独立与监控主机通信。减少了所内的二次设备及信号电缆系统中任一部分故障时，只影响局部，提高了整个系统的可靠性可扩展性和运行的灵活性。分布式综合自动化系统框图主变压器保护110kV进出线保护35kV出线保护低频减载110kVRTU35kVRTU低频减载10kV馈出线保护电容器保护10kVRTU前置机前置机当地监控计算机CRT打印机调度端(主控站)分布集中组屏的结构模式，是将变电所内各回路的数据采集单元、控制单元和保护单元分别集中安装在变电所控制室内的数据采集柜、控制柜和保护柜中，相互间通过网络与控制主机相连。分布集中组屏的结构便于扩充和维护，其中一个环节故障，不会影响其它部分的正常运行。适用于主