第章变电站综合自动化智能变电站无人值班变电站

第8章变电站综合自动化§8.1智能变电站§8.2无人值班变电站§8.3变电站无人值班管理内容：变电站综合自动化系统的组成，基本通信方式、无人值班变电站的运行和管理模式；综合自动化系统相关基本概念和工作原理。重点：变电站综合自动化系统的组成，无人值班变电站的运行模式。采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能的变电站称为智能变电站。8.1智能变电站8.1.1变电站综合自动化自动化采用自动装置改进设备以减少人的干预。自动装置由一个或多个继电器或逻辑元件组合在一起，预定完成某项规定自动化功能的设备。综合自动化利用自动化技术实现对变电站二次设备功能的重组和优化，从而对全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调。数字化变电站综合自动化系统示意图自动化系统近年来，随着光电式互感器和电子式互感器等数字化电气量测系统、智能电气设备及相关通信技术的发展，变电站综合自动化正朝着数字化、智能化方向迈进。变电站综合自动化系统的基本特征①功能实现综合化。②系统构成模块化。③结构分布、分层、分散化。④通信局域网络化、光缆化。⑤操作监视屏幕化。⑥测量显示数字化。⑦运行管理智能化。变电站综合自动化系统的优越性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，使整体布局紧凑，减少了占地面积，降低了编配电站建设投资。③通过设备监视和自诊断，延长了设备检修周期，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、扩充的余地。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；延长了供电时间，减少了供电故障。(1)监控子系统①数据采集变电站综合自动化系统可以完成多种功能，我国变电站综合自动化系统的基本功能体现在以下五个方面:模拟量的采集：变电站采集的模拟量包括：各段母线电压、线路电压、电流、有功功率和无功功率，主变压器电流、有功功率和无功功率，电容器的电流、无功功率，各出线的电流、电压、功率以及频率、相位和功率因数、主变压器油温、直流电源电压和站用变压器电压等。

开关量的采集：变电站采集的开关量包括：断路器的状态、隔离开关状态、有载调压变压器分接头的位置、同期检测状态、继电保护动作信号和运行告警信号等。

电能量的采集：变电站采集的电能量主要指有功电能和无功电能。

8.1.2变电站综合自动化系统的功能(1)监控子系统②事件顺序记录微机保护或监控系统采集环节必须有足够的内存，能存放足够数量或足够长时间段的事件顺序记录，确保当后台监控系统或远方集中控制主站通信中断时，不丢失事件信息，并应记录事件发生的时间。③故障录波和测距功能故障记录是记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和母线电压，记录时间一般可考虑保护启动前(即发现故障前)的两个周波、保护启动后的10个周波、保护动作和重合闸等全过程的情况。(1)监控子系统⑤安全监视功能监控系统在运行过程中，对采集的电流、电压、主变压器温度和频率等量要不断进行越限监视，如发现越限，立刻发出告警信号，同时记录和显示越限时间和越限值，另外，还要监视保护装置是否失电，自控装置工作是否正常等。④操作、控制功能无论是无人值班还是少人值班变电站，在允许电动操作的情况下，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，同时能接受遥控操作命令和进行远方操作。为防止计算机系统故障时无法操作被控设备，设计时应保留人工直接拉、合闸方式等。(1)监控子系统⑥人机联系功能人机联系桥梁是CRT显示器、鼠标和键盘。变电站采用微机监控系统后，无论是有人值班变电站还是无人值班变电站，最大的特点之一是操作人员或调度员只要面对CRT显示器的屏幕，通过操作鼠标或键盘，就可对全站的运行工况和运行参数一目了然，并对全站的断路器和隔离开关等进行分、合操作，彻底改变了传统的依靠指针式仪表和依靠模拟屏或操作屏等手段的操作方式。⑦打印功能对于有人值班变电站，监控系统可以配备打印机，完成报表和运行日志定时打印、开关操作记录打印、事件顺序记录打印、越限打印、召唤打印等记录功能。对于无人值班变电站，可不设当地打印功能，各变电站的运行报表集中在控制中心打印输出。(1)监控子系统⑧数据处理与记录功能为满足继电保护专业和变电站管理的需要，必须进行主变和输电线路有功功率和无功功率每天的最大值和最小值以及相应的时间，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，计算受、配电电能平衡率，统计断路器动作次数，断路器切除故障电流和跳闸次数的累计数，控制操作和修改定值记录等的数据统计。⑨谐波分析与监视功能为保证电力系统的谐波在国标规定的范围内，变电站综合自动化系统对谐波污染严重的变电站，采取适当的抑制措施，降低谐波含量，是一个不容忽视的问题。(2)保护子系统①具有快速性、选择性、灵敏性和可靠性要求的功能

在综合自动化系统中，继电保护由微机保护所替代，保护系统是变电站综合自动化系统最基本、最重要的系统。微机保护的各保护单元除应具备独立、完整的保护功能外，还应具备以下附加功能：

保护装置必须不受监控系统和其他子系统的影响，因此其软、硬件结构要相对独立，而且各保护单元必须有各自独立的CPU，组成模块化结构；主保护和后备保护由不同的CPU实现，重要设备的保护，采用双CPU的冗余结构，保证在保护系统中一个功能部件模块损坏，只影响局部保护功能而不能影响到其他设备的保护。(2)保护子系统②具有故障记录功能当被保护对象发生事故时，能自动记录保护动作前后有关的故障信息，包括短路电流、故障发生时间和保护出口时间等，以利于分析故障。④具有存储多种保护整定值的功能通过当地的监控系统和远方调度端，应能观察和修改保护定值。同时为了加强对定值的管理，修改定值要有校对密码措施，以及记录最后一个修改定值者的密码。③具有与统一时钟对时的功能为了准确记录发生故障和保护动作的时间，保护子系统应具有与统一时钟对时的功能。

⑤具有当地显示、多处观察和授权修改保护整定值的功能(2)保护子系统⑥设置管理功能保护管理机或通信控制机把保护系统与监控系统联系起来，向下负责管理和监视保护系统中各保护单元的工作状态，并下达由调度或监控系统发来的保护类型配置或整定值修改等信息。如果发现某个保护单元出现故障或工作异常以及有保护动作的信息，应立刻上传给监控系统或上传至远方调度端。变电站综合自动化系统中，为保证保护管理机或通信控制器与各保护单元之间的通信畅通，各保护单元均设置有能直接与保护管理机和通信控制器之间的通信接口。⑦具有与保护子系统通信的功能(2)保护子系统⑧具有故障自诊断、自闭锁、自恢复的功能每个保护单元应有完善的故障自诊断功能，发现内部故障时能自动报警，并能指明故障部位，以利于查找故障和缩短维修时间。对于关键部位的故障，系统应能自动闭锁保护出口。如果是软件受干扰，造成“飞车”的软故障，应有自启动功能，以提高保护装置的可靠性。(3)电压和无功综合控制子系统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。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。(4)低频减负荷控制子系统①低频减负荷控制的概念电力系统正常运行时，必须维持频率在50Hz±0.1～0.2的范围内。当系统频率偏移过大时，发电设备和用电设备都会受到不良影响：轻则影响工农业生产中的产品质量和产量；重则损坏汽轮机、水轮机等重要设备，甚至引起系统的“频率崩溃”，致使大面积停电，造成巨大的经济损失。系统发生故障时，有功功率严重缺额，系统频率急剧下降，为使频率回升，需要有计划、有次序地切除部分负荷。为尽量减少切除负荷后所造成的经济损失，应保证所切负荷的数量合适，这也是低频减负荷装置的任务。实现低频减负荷的方法关键在于测频。

(4)低频减负荷控制子系统②低频减负荷的微机控制随着变电站综合自动化程度的不断提高，各种类型的微机低频减负荷装置应运而生。目前，用微机实现低频减负荷的方法大体有采用专用低频减负荷装置实现减负荷和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两种。(5)备用电源自动投入控制①备用电源自动投入控制的概念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控制装置。