变电站综合自动化子单元硬件组成及各部分作用

BIANDIANZHANZONGHEZIDONGHUAJISHU变电站综合自动化子单元硬件组成及特点主讲人：王宽方硬件结构形式变电站综合自动化系统的硬件结构变电站综合自动化系统的硬件结构形式通常可分为：传统改造式、集中组屏式、分层分布式、完全分散式和分散集中结合式等五种类型。硬件结构形式类型传统改造式传统改造式，在变电站传统自动化的基础上，改进测控方式，增加监控部分而组成的一类变电站综合自动化系统。分为：保留RTU形式取消RTU形式1.传统改造式（保留RTU）上级调度或监控中心微机保护RTU打印机PC机CRT调节量控制量脉冲量开关量模拟量系统构成：实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设RTU装置以实现“四遥”功能。有关重要信息(如保护动作信息等)通过硬接点送给RTU装置；变电所的监测量一般经变送器变换后送给RTU；开关监测量是直接引至RTU，RTU的控制输出一般经遥控执行柜发出控制命令；PC机及其外设承担站内当地监控任务；变电站对外的信息交换均通过RTU与上级调度通信完成。变电站综合自动化系统的硬件结构1.传统改造式（保留RTU）上级调度或监控中心微机保护RTU打印机PC机CRT调节量控制量脉冲量开关量模拟量基本特点是：结构简单；投资少，只在常规远动装置外增加当地监控；功能简单，综合性能差；保留了变电站内原来的二次回路。变电站综合自动化系统的硬件结构1.传统改造式（取消RTU）系统构成：由微机保护、测控单元和总控单元等部分组成。与保留RTU形式的系统相比，信息采集由一些独立的测控单元完成，RTU的有关功能由总控单元完成。总线完成总控与测控单元之间的通信。RS－485总线当地监控总控单元上级调度或监控中心微机保护测控单元(2)测控单元(1)测控单元(n)该类系统仅为变电站综合自动化的初级形式（第一代），尚不能称为综合自动化系统。特别适合于老站改造。变电站综合自动化系统的硬件结构1.传统改造式（取消RTU）基本特点：测量、控制、保护单元分布在原有柜层上，不增加屏柜；不需改动原有的二次回路；扩充性较好，增加的测控单元可连接到总线上；综合性能不高。RS－485总线当地监控总控单元上级调度或监控中心微机保护测控单元(2)测控单元(1)测控单元(n)变电站综合自动化系统的硬件结构2.集中组屏式是指采用一台或两台计算机完成变电站的所有继电保护、测量监视、操作控制、中央信号数据通信和记录打印等功能。系统各功能模块与硬件无关，采用模块化软件连接来实现，集中采集模拟量、开关量和数字量等信息，集中处理运算，分别完成微机保护、自动控制等功能。变电站综合自动化系统的硬件结构监控主机显示、打印总控单元RS－232、RS－422、RS－485高压微机保护中压微机保护遥测单元遥信单元电能单元遥控单元交、直流单元VQC单元时钟单元上级调度或监控中心基本特点按功能划分单元；功能单元间相互独立，互不影响；可集中也可分散安装；扩充性好；综合性能较强。变电站综合自动化系统的硬件结构最大缺点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，因此必须采用双机并联运行的结构才能提高可靠性；软件复杂，修改工作量大，系统调试复杂；组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，工作量大；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。早期的变电站综合自动化系统。3.分层分布式分层分布式，是指将整个变电站的一次、二次设备分为3层，即变电站层、单元层（或称间隔层）和设备层。变电站综合自动化系统的硬件结构从硬件结构上按功能对装置进行了划分，摒弃了集中式单CPU结构而走向分散。各功能单元(设备)通过通信网络等手段实现有机结合，构成系统。保护单元1监控主机…TVTA高压设备TVTA高压设备TVTATVTA断路器断路器单元层设备层变电层0层1层2层远动主机测量控制故障录波保护单元n分层分布式基本特点变电站综合自动化系统的硬件结构分层分布式的配置：系统采用按功能划分的分布式多CPU系统，具有软件相对简单、调试维护方便、组态灵活、系统整体可靠性高等特点；在综合自动化系统的管理上，采取分层管理的模式；继电保护相对独立；具有与控制中心通信功能；可靠性高；维护管理方便；需要电缆较多。这类系统做到了一定程度上的分散：将微机保护、监控、故障录波、微机远动等按功能分散考虑，一个功能模块管理多个设备或单元。某个功能模块出现故障，将影响多个设备。功能分散4.完全分散式变电站综合自动化系统的硬件结构将设备分为变电站层设备(站控级)和间隔层设备(间隔级)。间隔层以变压器、断路器、母线等一次主设备为安装单位，将保护、控制、输入/输出、闭锁等单元就地分散安装在一次主设备的开关屏（或柜）上，安装在主控室内的主控单元通过现场总线与这些分散单元进行通信，主控单元通过网络与监控主机联系。显示、打印监控主机……上级调度或监控中心CANnet或LONWORK远方诊断测量控制保护N号开关柜测量控制保护2号开关柜测量控制保护1号开关柜总控A总控B基本特点系统部件完全依主设备分散安装分层分布式的配置：独立性强，硬件故障不会波及到其他单元；节约控制室面积；节约二次电缆；综合性能强。综合自动化系统的发展方向变电站综合自动化系统的硬件结构单元分散设计的原则：凡是可以在本间隔层设备完成的功能，尽量由间隔层设备就地独立处理，不依赖于通信网和变电站层设备。变电站层设备是通过间隔层设备了解和掌握整个变电站实时运行情况、并通过间隔层设备实现变电站控制，它还负责站内信息收集、分析、存储以及与远方调度中心的联系。5.集中分散结合式变电站综合自动化系统的硬件结构是指既有集中部分又有分散部分。按集中和分散的不同结合可分为：局部集中－总体分散结构、高压集中－配电分散结构。将高压线路保护和测控及主变压器保护装置等采用集中组屏,而将配电线路的保护和测控单元分散安装在开关柜内。集中分散结合式基本特点变电站综合自动化系统的硬件结构配电线路的保护和测控单元，分散安装在各开关柜内，简化了变电站二次部分的配置，大大缩小了控制室的面积；高压线路保护和变压器保护采用集中组屏结构，保护屏安装在控制室或保护室中，处于比较好的工作环境中，有利于提高可靠性；简化了变电站二次设备之间的互连线，节省了大量连接电缆；模块与监控主