供电课件 单元9

单元9变电站综合自动化系统目录任务1综合自动化基础知识教学内容1．变电站综合自动化的概念及特点2．变电站综合自动化的发展趋势3．变电站综合自动化的功能4．变电站综合自动化的结构重点内容1．变电站综合自动化的功能2．变电站综合自动化的结构任务1综合自动化基础知识任务一综合自动化基础知识现有的变电站有三种形式：第一种是传统的变电站：第二种是部分实现微机管理、具有一定自动化水平的变电站；第三种是全面微机化的综合自动化变电站。变电站的发展可以分为以下三个阶段。(1)以分立元件构成的自动装置阶段。(2)以微机处理器为核心的智能化自动装置阶段。(3)变电站综合自动化系统的发展阶段。随着计算机技术的飞速发展，微机保护在电力系统中得到了广泛应用。变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，己成为电力系统自动化的发展趋势。综合自动化概念任务一综合自动化基础知识供配电系统综合自动化就是应用控制技术、信息处理技术和通信技术，利用计算机硬件和软件系统技术将变电站的二次设备，包括控制、信号、测量、保护、自动装置、远动装置等进行功能的重新组合和结构的优化设计，以实现对变电站主要设备和输、配电线路进行自动监视、测量、控制、保护以及调度通信功能的一种综合性的自动化系统。综合自动化概念任务一综合自动化基础知识变电站综合自动化系统具有功能综合化、系统结构微机化、测量显示数字化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。同传统变电站二次系统不同的是：各个保护、测控单元既保持相对独立，(如继电保护装置不依赖于通信或其他设备，可自主、可靠地完成保护控制功能，迅速切除和隔离故障)，又通过计算机通信的形式，相互交换信息，实现数据共享，协调配合工作，减少了电缆和没备配置，增加了新的功能，提高了变电站整体运行控制的安全性和可靠性。综合自动化概念任务一综合自动化基础知识变电站综合自动化的优点有：（1）控制和调节由计算机完成，减少了劳动强度，避免了误操作。（2）简化了二次接线，整体布局紧凑，降低变电站建设投资。（3）通过设备监视和自诊断，提高了运行可靠性。（4）变电站综合自动化以计算机技术为核心，具有发展、扩充余地。（5）减少了人的干预，使人为事故大大减少。（6）提高经济效益。减少占地面积，降低了二次建设投资和变电站运行维护成本；设备可靠性增加，维护方便；减轻和替代了值班人员的大量劳动；延长了供电时问，减少了供电故障。现状与发展趋势任务一综合自动化基础知识变电站综合自动化是在计算机技术和网络通信技术的基础上发展起来的。国外在20世纪80年代已有分散式变电站综合自动化系统问世。我国的变电站综合自动化工作起步较晚，大概从20世纪90年代开始，初始阶段主要研制和生产集中式的变电站综合自动化系统。90年代中期开始研制分散式变电站综合自动化系统。目前，许多高校、科研单位、制造厂家以及规划设计、基建和运行部门在学习和借鉴国外先进技术的同时，结合我国的实际情况，共同努力，继续开发更加符合我国国情的变电站综合自动化系统。今后其发展和推广的速度会越来越快，与国外的差距会逐步缩小。现状与发展趋势任务一综合自动化基础知识在变电站综合自动化系统的具体实施过程中，由于受现有专业分工和管理体制的影响而有不同的实施方法：一种主张站内监控以远动(RTU)为数据采集和控制的基础，相应的设备也是以电网调度自动化为基础，“保护”则相对独立；另一种则主张站内监控以保护(微机保护)为数据采集和控制的基础，将保护与控制、测量结合在一起，国内已有这一类产品，如CSC-2000等。后者正在成为一种发展趋势和共识，因此设计、制造、运行和管理等部门要打破专业界限，逐步实现一体化。这一点对110kV及以下的变电站尤为必要。现状与发展趋势任务一综合自动化基础知识从我国目前的运行体制、人员配备和专业分工来看，前者无疑占有较大优势。因为无论从规划设计、科研制造、安装调试和运行维护等各方面，控制与保护都是相互独立的两个不同专业，因此更符合我国国情。而后者因难以提供较清楚的事故分析和处理的界面而一时还不易被运行部门接受。但从发展趋势、技术合理性及减少设备重复配置、简化维护工作量等方面考虑，后者又有其优越性。现状与发展趋势任务一综合自动化基础知识从信息流的角度看，保护(包括故障录波等)和控制、测量的信息源都是来自现场电流互感器TA、电压互感器TV的二次侧输出，只是其要求各不同而已。保护主要采集一次设备的故障异常状态信息，要求TA、TV测量范围较宽，通常按10倍额定值考虑，但测量精度要求较低，误差在3%以上。而控制和测量主要采集运行状态信息，要求TA、TV测量范围较窄，通常在测量额定值附近波动，对测量精度有一定的要求，测量误差要求在1%以内。现状与发展趋势任务一综合自动化基础知识从无人值班角度看，不仅要求简化一次主接线和主设备，同时也要求简化二次回路和设备，因此保护和控制、测量的一体化有利于简化设备和减少日常维护工作量，对110kV及以下，尤其是10kV配电站，除了电量计费和功率总加等有测量精度要求而必须接测量TA、TV外，其他测量仅作监视运行工况之用，完全可与保护TA、TV合用。此外，在局域网(LAN)上各种信息可以共享，控制和测量等均不必配置各自的数据采集硬件。常规的控制屏和信息屏、模拟屏等亦可取消。现状与发展趋势任务一综合自动化基础知识对数量较多的10kV配电站，由于接线简单，对保护相对要求较低，为简化设备，节省投资，建议由RTU来完成线路保护及双母线切换(备自投)等保护功能。为此需在RTU软件中增加保护运行判断功能，如备用电源自投功能，可通过对相应母线段失压和相关开关状态信号的逻辑判断来实现。现状与发展趋势任务一综合自动化基础知识今后变电站综合自动化的运行模式将从无人值班、有人值守逐步向无人值守过渡。因此遥视警戒技术(防火、防盗、防渍、防水汽泄漏及远方监视等)将应运而生，并得到迅速发展。随着计算机和网络通信技术的发展，站内RTU/LTU或保护监控单元将直接上网，通过网络与后台机(上位机)及工作站通信。取消传统的前置处理机环节，从而彻底消除通信“瓶颈”现象。综合自动化功能组成任务一综合自动化基础知识变电站综合自动化是多专业性的综合技术，它以微计算机为基础，实现了对变电站传统的继电保护、控制方式、测量手段、通信和管理模式等的全面技术改造。归纳起来可分为以下几种功能组：①控制、监视功能；②自动控制功能；③测量表计功能；④继电保护功能；⑤与继电保护有关功能；⑥接口功能；⑦系统功能。综合自动化功能组成任务一综合自动化基础知识1．监控监控系统应取代常规的测量系统，取代指针式仪表；改变常规的操作机构和模拟盘，取代常规的报警、中央信号和光字牌等；取代常规的远动装置等。其功能应包括以下几部分内容：（1）数据采集（2）事件顺序记录（3）故障录波和测距、故障记录（4）操作控制功能（5）安全监视功能（6）人机联系功能（7）打印功能（8）数据处理和记录（9）谐波分析与监视综合自动化功能组成任务一综合自动化基础知识2．微机保护（1）保护装置必须满足快速性、选择性、灵敏性和可靠性的要求。（2）故障记录功能。（3）具有与统一时钟对时功能。（4）存储多种保护整定值。（5）当地显示与多处观察和授权修改保护整定值。（6）设置保护管理机或通信控制机，负责对各保护单元的管理。（7）通信功能。（8）故障自诊断、自闭锁和自恢复功能。综合自动化功能组成任务一综合自动化基础知识3．电压、无功综合控制变电站综合自动化系统必须具有保证安全、可靠供电和提高电能质量的自动控制功能。电压和频率是电能质量的重要指标，因此电压、无功综合控制也是变电站综合自动化系统的一个重要组成部分。对电压和无功功率进行合理的调节，不仅可以提高电能质量，提高电压合格率，而且可以降低网损。电力系统中电压和无功功率的调整对电网的输电能力、安全稳定运行水平和降低电能损耗有极大影响。因此，要对电压和无功功率进行综合调控，以保证包括电力部门和用户在内的总体运行技术指标和经济指标达到最佳。综合自动化功能组成任务一综合自动化基础知识4．低频减负荷控制电力系统的频率是电能质量重要的指标之一。电力系统正常运行时，必须维持频率在50±(0.1～0.2)Hz的范围内。系统频率偏移过大时，发电设备和用电设备都会受到不良的影响。在系统发生故障时，这时应做到有次序、有计划地切除负荷，并保证所切负荷的数量合适，以尽量减少切除负荷后所造成的经济损失。这是低频减负荷装置的任务。用微机实现低频减负荷的方法大体有两种。①采用专用的低频减负荷装置实现②把低频减负荷的控制分散装设在每回馈电线路的保护装置中综合自动化功能组成任务一综合自动化基础知识5．备用电源自动投入控制备用电源自投装置是因电力系统故障或其他原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源、备用设备或其他正常工作的电源自动地投入工作，使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动装置。微机型的备用电源自投装置具有以下特点。(1)综合功能比较齐全，适应面广。(2)备用电源自投装置具有串行通信功能，。(3)体积小，性能价格比高。(4)故障自诊断能力强，可靠性高。综合自动化系统结构任务一综合自动化基础知识1．集中式的结构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，集中式结构不是指由一台计算机完成保护、监控等全部功能。多数集中式结构的微机保护、微机监控、与调度等通信的功能也是由不同的微型计算机完成。图9-1是这种集中式的结构，它是根据变电站的规模，配置相应容量的集中式保护装置和监控主机及数据采集系统，安装在变电站中央控制室内。综合自动化系统结构任务一综合自动化基础知识综合自动化系统结构任务一综合自动化基础知识主变压器和各进出线及站内所有电气设备的运行状态，通过TA、TV经电缆传送到中央控制室的保护装置和监控主机(或远动装置)。继电保护动作信息往往是取保护装置的信号继电器的辅助触点，通过电缆送给监控主机(或远动装置)。这种系统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；由于采用集中式结构，软件复杂，修改工作量大，调试麻烦，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。综合自动化系统结构任务一综合自动化基础知识2．分布式系统集中组屏的结构分布式系统集中组屏的结构是把整套综合自动化系统按其不同的功能组装成多个屏(或称柜)。这些屏都集中安装在主控室中，这种形式被称为“分布集中式结构”，其典型系统结构框图如图9-2和图9-3所示，图中保护单元是按对象划分的，即一回线路或一组电容器各用一台单片机，再把各保护单元和数采单元分别安装在各保护屏和数采屏上，由监控主机集中对各屏进行管理，然后通过调制解调器与调度中心联系。上述自动化系统可应用于有人值班或无人值班变电站。综合自动化系统结构任务一综合自动化基础知识综合自动化系统结构任务一综合自动化基础知识综合自动化系统结构任务一综合自动化基础知识（1）分布式的配置图采用按功能划分的分布式多CPU系统，其功能单元有：各种高、低压线路保护单元；电容器保护单元；主变压器保护单元；备用电源自投控制单元；低频减负荷控制单元；电压、无功综合控制单元；数据采集与处理单元；电能计量单元等。每个功能单元基本上由一个CPU组成，也有一个功能单元的功能由多个CPU完成的，例如主变压器保护，有主保护和多种后备保护，因此往往由两个或两个功能以上CPU完成不同的保护功能，这种按功能设计的分散模块化结构，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。综合自动化系统结构任务一综合自动化基础知识（2）继电保护相对独立继电保护装置是电力系统中对可靠性要求非常严格的设备。在综合自动化系统中，继电保护单元宜相对独立，其功能不依