1、6/8/20221 提纲提纲变电站自动化技术发展的趋势变电站自动化技术发展的趋势 3.1 保护和控制集成系统的发展保护和控制集成系统的发展 3.2 电子式互感器的应用将促进全数字化变电站自动化系统的实现电子式互感器的应用将促进全数字化变电站自动化系统的实现 3.3 变电站自动化系统要适应电力市场化的需求变电站自动化系统要适应电力市场化的需求 3.4 柔性交流输电技术的发展进一步提高变电站自动化水平柔性交流输电技术的发展进一步提高变电站自动化水平 3.5 多媒体和光纤网络在变电站自动化系统中的应用多媒体和光纤网络在变电站自动化系统中的应用 3.6 传输规约和传输网络标准化传输规约和传输网络标准化
2、 4 结束语结束语6/8/202221 变电站综合自动化的基本概念1.1 1.1 变电站自动化是技术发展的必然趋势变电站自动化是技术发展的必然趋势 1.1.1 1.1.1 当前电力系统发展的要求当前电力系统发展的要求 1.1.2 1.1.2 科学技术的发展，为发展变电站自动化提供科学技术的发展，为发展变电站自动化提供了必要的条件了必要的条件 1.2 1.2 变电站综合自动化系统发展的回顾变电站综合自动化系统发展的回顾1.3 1.3 变电站综合自动化的内涵变电站综合自动化的内涵1.4 IEC1.4 IEC对变电站自动化系统的定义对变电站自动化系统的定义1.5 1.5 变电站综合自动化和变电站综合
3、自动化和变电站自动化变电站自动化6/8/202231.1 变电站综合自动化是技术发展 的必然趋势n1.1.1 当前电力系统发展的要求 (1) 全国联网的发展方向,对电力系统的可靠性提出更高要求 国家电力公司陆延昌在2000年全国电网调度工作会议上明确指出：坚持全国联网、西电东送、南北互联的发展方向不动摇。并且要做到系统联网，可靠水平不降低。我国水力资源主要集中在西部和西南部，这两地区可开发电量占全国82.9%；煤炭资源华北和西北两地区占80%；而负荷中心集中在中部和东部沿海，这两地区的经济总量占全国82%，电力消费占78%。 要做到全国联网后，供电可靠性水平不降低，加强发电厂、变电站的安全、可
4、靠运行、提高其自动化水平很为重要。 6/8/202241.1.1 当前电力系统发展的要求(2)老式变电站存在的问题老式变电站存在的问题 安全性、可靠性不能满足电力系统发展的需安全性、可靠性不能满足电力系统发展的需求。求。 不适应电力系统快速计算和实时性要求。不适应电力系统快速计算和实时性要求。 供电质量缺乏科学的保证。供电质量缺乏科学的保证。 不利于提高运行管理水平。不利于提高运行管理水平。 占地面积大，增加征地投资。占地面积大，增加征地投资。6/8/202251.1.2 科学技术的发展，为发展变电站自动化 提供了必要的条件 变电站自动化技术的发展过程与相关学科的发展密切相关。 变电站自动化发
5、展过程有三个阶段变电站自动化发展过程有三个阶段： (1) 变电站分立元件的自控装置阶段。变电站分立元件的自控装置阶段。 *电磁式的自动装置电磁式的自动装置 *晶体管式的自动装置晶体管式的自动装置 *集成电路式的自动装置集成电路式的自动装置 6/8/202261.1.2 科学技术的发展，为发展变电站自动化 提供了必要的条件(2) (2) 微处理器为核心的智能自动装置阶段。微处理器为核心的智能自动装置阶段。 7070年代微处理器的问世和微计算机技术的迅速年代微处理器的问世和微计算机技术的迅速发展，为变电站自动化技术的发展提供了必要的手发展，为变电站自动化技术的发展提供了必要的手段。段。 这阶段厂站
6、自动化的特点：形成变电站内的自这阶段厂站自动化的特点：形成变电站内的自动化孤岛。动化孤岛。(3) (3) 变电站综合自动化的发展，全面促进变电变电站综合自动化的发展，全面促进变电站技术水平和运行管理水平的提高。站技术水平和运行管理水平的提高。 8080年代中、后期开始年代中、后期开始。6/8/20227 1.2 变电站综合自动化系统的发展回顾变电站综合自动化系统的发展回顾 1.2.1 1.2.1 国外变电站综合自动化的早期发展概况国外变电站综合自动化的早期发展概况国外变电站综合自动化的研究工作始于国外变电站综合自动化的研究工作始于7070年代。年代。7070年年代末，英、西德、意大利、澳大利亚
7、等国新装的远动装置都代末，英、西德、意大利、澳大利亚等国新装的远动装置都是微机型的是微机型的. . 变电站综合自动化的研究工作，于变电站综合自动化的研究工作，于7070年代中、年代中、后期开始后期开始. . 19751975年关西电子公司和三菱电气公司开始研究，年关西电子公司和三菱电气公司开始研究，19791979年完成样机年完成样机SDCS-1SDCS-1型，并安装于变电站现场试验，型，并安装于变电站现场试验，19801980年年开始商品化生产。其结构框图见图开始商品化生产。其结构框图见图1 1。 6/8/20228 图1. SDCS-1结构框图6/8/20229SDCS-1 SDCS-1S
8、DCS-1型由型由1313台微机组成，安装于台微机组成，安装于77kV/6.6kV77kV/6.6kV的变电站的变电站, ,该站该站3 3台主变，台主变，4 4回回77kV77kV进线，进线，3636回回6.6kV6.6kV馈线。馈线。 分为三个子系统：分为三个子系统： 继电保护子系统：有继电保护子系统：有8 8个保护部件个保护部件 测量子系统测量子系统 控制子系统控制子系统6/8/202210国外变电站综合自动化的早期发展概况国外变电站综合自动化的早期发展概况n8080年代，研究变电站综合自动化的国家和公司越来年代，研究变电站综合自动化的国家和公司越来越多，例如，德国西门子公司、越多，例如，
9、德国西门子公司、ABBABB公司、公司、AEGAEG公司、公司、GEGE公司、西屋公司、阿尔斯通公司等都有自己的变公司、西屋公司、阿尔斯通公司等都有自己的变电站自动化产品。电站自动化产品。20192019年西门子公司的变电站自动年西门子公司的变电站自动化系统化系统LSA678LSA678在我国已有十多个工程。在我国已有十多个工程。n国外研究工作突出的特点是他们彼此间一开始就十国外研究工作突出的特点是他们彼此间一开始就十分重视这一领域的技术规范和标准的制定与协调。分重视这一领域的技术规范和标准的制定与协调。6/8/202211 1.2.2 我国变电站自动化的发展过程我国变电站自动化的发展过程我国
10、变电站综合自动化的研究工作始于我国变电站综合自动化的研究工作始于8080年代中期。年代中期。19871987年清华大学电机工程系研究成功国内第一个符合国情的年清华大学电机工程系研究成功国内第一个符合国情的综合自动化系统。综合自动化系统。在山东威海望岛变电站成功地投入运行。在山东威海望岛变电站成功地投入运行。该系统由该系统由3 3台微机组成，其系统结构如台微机组成，其系统结构如图图2 2. . 这是我国第一个变电站综合自动化系统，有显著的经济这是我国第一个变电站综合自动化系统，有显著的经济效益和社会效益。其成功的投入运行，证明了我国完全可以效益和社会效益。其成功的投入运行，证明了我国完全可以自行
11、研究，制造出具有国际先进水平，符合国情的变电站综自行研究，制造出具有国际先进水平，符合国情的变电站综合自动化系统。合自动化系统。 9090年代中期后，综合自动化系统迅速发展。年代中期后，综合自动化系统迅速发展。随着微机技随着微机技术的不断发展和已投入运行的变电站综合系统取得的经济效术的不断发展和已投入运行的变电站综合系统取得的经济效益和社会效益，吸引全国许多用户和科研单位和高等院校，益和社会效益，吸引全国许多用户和科研单位和高等院校，因此变电站综合自动化系统到因此变电站综合自动化系统到9090年代，成为热门话题。年代，成为热门话题。6/8/202212 我国第一套变电站综合自动化系统我国第一套
12、变电站综合自动化系统 望岛变电站是一个望岛变电站是一个35kV/10kV35kV/10kV城市变电站，城市变电站，有有2 2回回35kV35kV进线，进线，2 2台主变，台主变，8 8回回10kV10kV出线，出线，2 2组电容器。组电容器。 系统功能系统功能: 该系统担负全变电站安全监控、该系统担负全变电站安全监控、微机保护、电压无功控制、中央信号等任务。微机保护、电压无功控制、中央信号等任务。 按功能分为按功能分为3 3个子系统个子系统：（：（1 1）安全监控子系）安全监控子系统；（统；（2 2）微机保护子系统；（）微机保护子系统；（3 3）电压、无）电压、无功控制子系统。功控制子系统。6
13、/8/202213图图2 2 我国第一套变电站综合自动化系统我国第一套变电站综合自动化系统 结构框图结构框图6/8/202214 我国变电站自动化的发展过程我国变电站自动化的发展过程n1.2.3 90年代中期，在中、低压变电站推年代中期，在中、低压变电站推广无人值班广无人值班但这阶段对变电站综合自动化的威力和可行性但这阶段对变电站综合自动化的威力和可行性认识不统一。强调实现无人值班不一定要实现综合认识不统一。强调实现无人值班不一定要实现综合自动化。自动化。n1.2.4 90年代末期，变电站综合自动化已年代末期，变电站综合自动化已成为热门的话题。成为热门的话题。n1.2.5 当前变电站综合自动化
14、已成为新建变当前变电站综合自动化已成为新建变电站和老站改造的首选。电站和老站改造的首选。6/8/202215我国变电站综合自动化技术的发展结构上结构上 (1)(1)集中式集中式 (2)(2)分布集中式分布集中式 (3)(3)分散式分散式 功能上功能上 (1)(1)集成化集成化 (2)(2)分布化分布化6/8/202216功能上的集成化和分布化集成化和分布化变电站自动化系统的自动化设备统称智能电子能电子设备IED(Intelligent Electronic Device). 集成化：功能的集成化集成化：功能的集成化最突出表现在最突出表现在IED上，例如：微机保护装置，一台装置可集成上，例如：微
15、机保护装置，一台装置可集成多种保护功能，甚至全部主保护和后备保护多种保护功能，甚至全部主保护和后备保护或集成了保护和测量的功能。或集成了保护和测量的功能。6/8/202217功能上的集成化和分布化集成化和分布化分布化：为了充分利用计算机的潜力，简化分布化：为了充分利用计算机的潜力，简化自动化系统的结构，降低成本，目前的另一自动化系统的结构，降低成本，目前的另一种趋势是把原来由集中式的自动装置完成的种趋势是把原来由集中式的自动装置完成的功能分散至相应的继电保护装置中。功能分散至相应的继电保护装置中。例如：例如：低频减载功能低频减载功能 单相接地选线。单相接地选线。6/8/2022181.3 变电
16、站综合自动化的内涵n变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、中央信号系统、继电保护装置、自动装置量仪表、中央信号系统、继电保护装置、自动装置和远动装置等）经过和远动装置等）经过功能的组合和重新设计功能的组合和重新设计，利用，利用先进的计算机技术、现代电子技术、信号处理技术先进的计算机技术、现代电子技术、信号处理技术和通信技术与电力系统的有关理论和技术相结合，和通信技术与电力系统的有关理论和技术相结合，实现对全部主要设备和输、配电线路的自动监视、实现对全部主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和保护以及与调度通信等功能。测量、自动
17、控制和保护以及与调度通信等功能。n变电站自动化系统是由多台微计算机和大规模集成变电站自动化系统是由多台微计算机和大规模集成电路组成的多种功能的自动化系统。电路组成的多种功能的自动化系统。6/8/2022191.4 IEC对变电站自动化系统的定义n1.4.1 IEC1.4.1 IEC（国际电工委员会）对变电站自（国际电工委员会）对变电站自动化系统的定义动化系统的定义: The Substation Automation System provides automation in a substation , including the communication infrastructure.6
18、/8/2022206/8/202221功能1功能2保护控制保护控制过程接口过程接口高压设备过程层间隔/单元层远方保护变电站层6/8/202222 过程层过程层(process level) ：主要指变电站的断路：主要指变电站的断路器、隔离刀闸、电流互感器（器、隔离刀闸、电流互感器（TA）、）、 电压互感电压互感器（器（TV）等。）等。 间隔层间隔层(bay level) ：主要指变电站的智能电子：主要指变电站的智能电子设备设备 IED(Intelligent Electronic Device), 这这些智能电子设备包括；微机保护装置、多功能电些智能电子设备包括；微机保护装置、多功能电子仪表、
19、子仪表、RTU以及自动控制装置等。以及自动控制装置等。 变电站层变电站层(station level)功能：分两部分：功能：分两部分： a. 与过程有关的站层功能：与过程有关的站层功能： b. 与接口有关的站、层功能。与接口有关的站、层功能。 自动化系统的核心部分为设备层和变电站层。自动化系统的核心部分为设备层和变电站层。6/8/2022231.5 变电站综合自动化和变电站自动化 8080年代和年代和9090年代中期，国内都把上述功能的系统年代中期，国内都把上述功能的系统称为变电站综合自动化系统，以区别于只有局部功称为变电站综合自动化系统，以区别于只有局部功能的自动化。国外发表的文章也称能的自
20、动化。国外发表的文章也称“综合自动化综合自动化”，或一体化的变电站控制与保护。或一体化的变电站控制与保护。20192019年国际大电网会议（年国际大电网会议（CIGRECIGRE）WG3403WG3403工作工作组在组在“变电站数据流的通信要求变电站数据流的通信要求”报告中，采用报告中，采用“变电站自动化变电站自动化”和和“变电站自动化系统变电站自动化系统”的名词。的名词。 此后电工委员会（此后电工委员会（IECIEC）的电力系统控制和通信技）的电力系统控制和通信技术委员会（术委员会（TC57TC57）在制定变电站通信网络和系统标）在制定变电站通信网络和系统标准（准（IEC 61850IEC
21、61850）中，也采用变电站自动化的名词。）中，也采用变电站自动化的名词。6/8/2022242 变电站综合自动化系统的功能2.1 2.1 监控子系统监控子系统2.22.2 继电保护子系统继电保护子系统2.3 2.3 电能量计量子系统电能量计量子系统2.42.4 自动控制子系统自动控制子系统2.5 2.5 谐波分析与监视子系统谐波分析与监视子系统2.6 2.6 变电站综合自动化系统的通信功能变电站综合自动化系统的通信功能2.7 2.7 变电站综合自动化系统的特点变电站综合自动化系统的特点 6/8/2022252.1 监控子系统监控子系统 2.1.1 2.1.1 数据采集数据采集 （1 1）模拟
22、量的采集）模拟量的采集 （2 2）开关量的采集）开关量的采集 （3 3）事件顺序记录（）事件顺序记录（SOESOE） （4 4）电能量的采集）电能量的采集 2.1.2 2.1.2 数据处理数据处理 2.1.3 2.1.3 安全监控功能安全监控功能 2.1.4 2.1.4 操作与控制功能操作与控制功能 2.1.5 2.1.5 人机联系功能人机联系功能 2.1.6 2.1.6 运行记录功能运行记录功能 2.1.7 2.1.7 对时功能对时功能6/8/2022262.1.32.1.3 安全监控功能安全监控功能1.对采集的模拟量不断进行越限监视，如发现对采集的模拟量不断进行越限监视，如发现越限，立刻发
23、出告警信息，同时记录和显示越限，立刻发出告警信息，同时记录和显示越限时间和越限值，并将越限情况远传给调越限时间和越限值，并将越限情况远传给调度中心或控制中心。度中心或控制中心。2.2.对微机保护装置和其它各种自动装置的工作对微机保护装置和其它各种自动装置的工作状态进行监视。状态进行监视。3. 3. 将监视结果及时传送给调度中心，并接收将监视结果及时传送给调度中心，并接收和执行调度中心下达的各种命令。和执行调度中心下达的各种命令。 6/8/2022272.1.4 操作与控制功能 操作、控制包括对断路器、隔离开关的操操作、控制包括对断路器、隔离开关的操作，对自动装置和保护装置定值设定、投退作，对自
24、动装置和保护装置定值设定、投退控制等。控制等。 无论当地操作或远方操作，都应有防误操无论当地操作或远方操作，都应有防误操作的闭锁措施。作的闭锁措施。断路器的操作闭锁应包括的内容断路器的操作闭锁应包括的内容: : 6/8/2022282.1.5 人机联系功能 1. .人机联系桥梁：显示器、鼠标和键盘。人机联系桥梁：显示器、鼠标和键盘。 2CRT或液晶显示器显示画面的内容或液晶显示器显示画面的内容 （1 1）显示采集和计算的实时运行参数）显示采集和计算的实时运行参数 （2 2）显示实时主接线图）显示实时主接线图 （3 3）事件顺序记录（）事件顺序记录（SOE） （4 4）越限报警显示）越限报警显示
25、 （5 5）值班记录显示）值班记录显示 （6 6）历史趋势显示）历史趋势显示 （7 7）保护定值和自控装置的设定值显示。）保护定值和自控装置的设定值显示。 （8 8）其它：故障记录显示、设备运行状况显示等。）其它：故障记录显示、设备运行状况显示等。 3. 输入数据输入数据 （1 1）TA、TV变比变比 （2 2）保护定值和越限报警定值）保护定值和越限报警定值 （3 3）自控装置的设定值）自控装置的设定值 （4 4）运行人员密码）运行人员密码6/8/2022292.1.6 运行记录功能n 对于有人值班的变电站，监控系统可以配对于有人值班的变电站，监控系统可以配备打印机，完成以下打印记录功能备打印
26、机，完成以下打印记录功能:n 定时打印报表和运行日志；定时打印报表和运行日志； 开关操作记录打印；开关操作记录打印；n 事件顺序记录打印；事件顺序记录打印； 越限打印；越限打印；n 召唤打印；召唤打印； 抄屏打印；抄屏打印；n 事故追忆打印。事故追忆打印。n 对于无人值班变电站，可不设当地打印对于无人值班变电站，可不设当地打印功能，各变电站的运行功能，各变电站的运行 报表，集中在控制中报表，集中在控制中心打印输出。心打印输出。6/8/2022302.1.7 对时功能n配备配备GPS卫星同步时钟装置、与调度统一时卫星同步时钟装置、与调度统一时钟。钟。6/8/2022312.2 继电保护子系统n2
27、.2.1 2.2.1 微机保护子系统的内容微机保护子系统的内容 在变电站综合自动化系统中，微机保护应包括全变电站主要设备和输、在变电站综合自动化系统中，微机保护应包括全变电站主要设备和输、配电线路的全套保护。配电线路的全套保护。n2.3.2 2.3.2 对微机保护子系统要求对微机保护子系统要求 （1 1）满足可靠性、选择性、快速性、灵敏性的要求）满足可靠性、选择性、快速性、灵敏性的要求 （2 2）软、硬件结构要相对独立；它的工作不受监控系统和其它子系统）软、硬件结构要相对独立；它的工作不受监控系统和其它子系统的影响。的影响。 （3 3）具有故障记录功能）具有故障记录功能 （4 4）察看和授权修
28、改保护整定值方便）察看和授权修改保护整定值方便 （5 5）具有故障自诊断、自闭锁和自恢复功能）具有故障自诊断、自闭锁和自恢复功能 （6 6）具有对时功能）具有对时功能 （7 7）具有通信功能和标准的通信规约。）具有通信功能和标准的通信规约。 6/8/2022322.3 电能量计量子系统n 电能量包括有功电能和无功电能。电能量电能量包括有功电能和无功电能。电能量的采集和管理是变电站综合自动系统的重要的采集和管理是变电站综合自动系统的重要组成部分。组成部分。 6/8/202233 2.4 自动控制子系统 自动控制子系统包括自动控制子系统包括: : (1) (1)电压无功综合控制电压无功综合控制 (
29、2)(2)低频低压控制低频低压控制 (3)(3)单相接地自动选线单相接地自动选线 (4)(4)备用电源自投控制备用电源自投控制 6/8/2022342.5 谐波分析与监视功能 2.5.12.5.1 谐波源分析谐波源分析 电网谐波主要来自两大方面：一是输配电电网谐波主要来自两大方面：一是输配电系统产生谐波；二是用电设备产生谐波系统产生谐波；二是用电设备产生谐波。 当前，当前，谐波污染已成为电力系统的谐波污染已成为电力系统的“公公害害”之一。之一。6/8/2022352.5.2 2.5.2 谐波的危害谐波的危害 严重的谐波电流和谐波电压对电力系统本身的发严重的谐波电流和谐波电压对电力系统本身的发输
30、电设备、对接入电力系统的用电设备都产生不良输电设备、对接入电力系统的用电设备都产生不良的影响，甚至影响电力系统的自动装置、继电保护的影响，甚至影响电力系统的自动装置、继电保护装置和测量装置的正常工作。装置和测量装置的正常工作。 （1 1） 谐波对交流电机的危害谐波对交流电机的危害（2 2）谐波对变压器和输电线路的危害）谐波对变压器和输电线路的危害（3 3） 谐波对电容补偿装置的危害谐波对电容补偿装置的危害（4 4） 谐波对继电保护和自动控制的干扰谐波对继电保护和自动控制的干扰（5 5） 谐波影响计量仪表与检测仪表误差增大。谐波影响计量仪表与检测仪表误差增大。（6 6） 谐波对通信系统的影响。谐
31、波对通信系统的影响。6/8/2022362.7 变电站综合自动化系统的特点变电站综合自动化系统的特点2.7.1 2.7.1 功能综合化功能综合化2.7.2 2.7.2 分级分布式、微机化的系统结构分级分布式、微机化的系统结构2.7.3 2.7.3 测量显示数字化测量显示数字化2.7.4 2.7.4 操作监示屏幕化操作监示屏幕化2.7.5 2.7.5 运行管理智能化运行管理智能化 总之，变电站实现综合自动化，可以全面总之，变电站实现综合自动化，可以全面提高变电站的技术水平和运行管理水平，使提高变电站的技术水平和运行管理水平，使其能适应现代化的大电力系统运营的需要其能适应现代化的大电力系统运营的需
32、要。6/8/2022373.变电站自动化技术发展的趋势变电站自动化技术发展的趋势 3.1 保护和控制集成系统的发展保护和控制集成系统的发展 3.1.1 3.1.1 保护和控制集成是实现数据共享的主要手段保护和控制集成是实现数据共享的主要手段 3.1.2 3.1.2 电子式互感器的应用将促进保护和控制集成的实现电子式互感器的应用将促进保护和控制集成的实现3.2 3.2 电子式互感器的应用将促进全数字化变电站自动化系统电子式互感器的应用将促进全数字化变电站自动化系统 的实现的实现 3.2.1 3.2.1 电子式互感器的发展动向电子式互感器的发展动向 3.2.2 3.2.2 电子式互感器的应用促进了
33、基于高频暂态信号原理的保护的研电子式互感器的应用促进了基于高频暂态信号原理的保护的研究究3.3 3.3 变电站自动化系统要适应电力市场化的需求变电站自动化系统要适应电力市场化的需求3.4 3.4 柔性交流输电技术的发展进一步提高变电站自动化水平柔性交流输电技术的发展进一步提高变电站自动化水平3.5 3.5 多媒体和光纤网络在变电站自动化系统中的应用多媒体和光纤网络在变电站自动化系统中的应用 3.5.1 3.5.1 多媒体技术在变电站应用的优越性多媒体技术在变电站应用的优越性 3.5.2 3.5.2 光纤通信网络是传输多媒体信息的最佳选择光纤通信网络是传输多媒体信息的最佳选择3.6 传输规约和传
34、输网络标准化传输规约和传输网络标准化6/8/2022383.变电站自动化技术发展的趋势变电站自动化技术发展的趋势（1）变电站综合自动化系统在我国投入运行已近二十年的历变电站综合自动化系统在我国投入运行已近二十年的历史，其优越性有目共睹。史，其优越性有目共睹。 （2）变电站自动化技术的发展与相关技术（大规模集成电）变电站自动化技术的发展与相关技术（大规模集成电路技术、计算机技术、多媒体技术、通信技术路技术、计算机技术、多媒体技术、通信技术 等等）的发等等）的发展密切相关。十多年来变电站自动化技术在不断的发展。展密切相关。十多年来变电站自动化技术在不断的发展。 （3）技术的发展是没有止境的，电力系
35、统有关理论、技术）技术的发展是没有止境的，电力系统有关理论、技术和管理模式的发展以及电力电子和传感器等相关技术的发展，和管理模式的发展以及电力电子和传感器等相关技术的发展，势必对现有的变电站自动化系统的技术、功能、内容和体系势必对现有的变电站自动化系统的技术、功能、内容和体系结构以及今后如何进一步深入研究产生深刻的影响。结构以及今后如何进一步深入研究产生深刻的影响。 本节将重点介绍新技术的发展对变电站自动化发展趋势影响本节将重点介绍新技术的发展对变电站自动化发展趋势影响.6/8/2022393.1 保护和控制集成系统的发展保护和控制集成系统的发展3.1.1 3.1.1 保护和控制集成是实现数据
36、共享的主保护和控制集成是实现数据共享的主 要手段要手段3.1.2 3.1.2 电子式互感器的应用将促进保护和控电子式互感器的应用将促进保护和控制集成的实现制集成的实现6/8/2022403.1.1 保护和控制集成是实现数据共享保护和控制集成是实现数据共享 的主要手段的主要手段 数据共享是变电站自动化的一个数据共享是变电站自动化的一个主要特点，将保护和控制功能集成到主要特点，将保护和控制功能集成到同一装置中，是实现数据共享的主要同一装置中，是实现数据共享的主要手段。手段。SCADA所需要的许多数据和所需要的许多数据和继电保护所处理的数据是相同的。因继电保护所处理的数据是相同的。因此将保护和此将保
37、护和SCADA共用一个硬件平共用一个硬件平台，则具有明显的经济性。台，则具有明显的经济性。6/8/202241采用采用PRO SCADA策略需要注意以下问题策略需要注意以下问题： (1) 集成而不牺牲功能集成而不牺牲功能 各保护功能要求的可靠性和快速性必须被保证各保护功能要求的可靠性和快速性必须被保证; ;控制控制功能所要求的准确的测量数据和采用安全的规约，也必功能所要求的准确的测量数据和采用安全的规约，也必须被满足。须被满足。 (2) 保护和控制集成的关键是传感技术保护和控制集成的关键是传感技术 目前实现数据完全共享的保护与测量综合装置，一般目前实现数据完全共享的保护与测量综合装置，一般只限
38、于应用在只限于应用在35kV35kV及以下电压等级的系统中。其主要原及以下电压等级的系统中。其主要原因在于模拟量输入信号都来自传统的电磁感应式的互感因在于模拟量输入信号都来自传统的电磁感应式的互感器。它们存在磁饱和、铁磁谐振、动态范围小和暂态特器。它们存在磁饱和、铁磁谐振、动态范围小和暂态特性差等缺点，这是目前测量和保护不容易数据共享的主性差等缺点，这是目前测量和保护不容易数据共享的主要根源。要根源。 而且随着电力系统传输容量不断增大，电压等级不断而且随着电力系统传输容量不断增大，电压等级不断升高，电磁式的互感器的固有缺点更加突出升高，电磁式的互感器的固有缺点更加突出。6/8/2022423.
39、1.2 电子式互感器的应用将促进保护和控制电子式互感器的应用将促进保护和控制集成的实现集成的实现自自2020世纪世纪7070年代以来，国内外不少单位对光学传感技术年代以来，国内外不少单位对光学传感技术在电力系统应用进行了大量的研究，并已取得可喜的成果。在电力系统应用进行了大量的研究，并已取得可喜的成果。电子式互感器具有以下主要特点：电子式互感器具有以下主要特点： (1) (1) 电子式互感器具有宽阔的频率范围和不饱和特性，可电子式互感器具有宽阔的频率范围和不饱和特性，可以实现继电保护和测量控制的完全数据共享。以实现继电保护和测量控制的完全数据共享。 (2) (2) 响应速度快，动态范围大，可以
40、抓住故障时瞬变过程响应速度快，动态范围大，可以抓住故障时瞬变过程的波形，发展新原理的继电保护装置。的波形，发展新原理的继电保护装置。 (3) (3) 抗干扰能力强，电绝缘特性优的特点，与光纤技术和抗干扰能力强，电绝缘特性优的特点，与光纤技术和局域网络技术相结合，有利于构成一个全分散式的自动化局域网络技术相结合，有利于构成一个全分散式的自动化系统。系统。6/8/2022433.2 电子式互感器的应用将促进全数字化电子式互感器的应用将促进全数字化 变电站自动化系统的实现变电站自动化系统的实现3.2.1电子式互感器的发展动向电子式互感器的发展动向3.2.2 电子式互感器的应用促进了电子式互感器的应用
41、促进了 基于高频暂基于高频暂态信号原理的保护的研究态信号原理的保护的研究6/8/2022443.2.1电子式互感器的发展动向电子式互感器的发展动向n基于光学和电子学原理的电子式电压、电流互感器基于光学和电子学原理的电子式电压、电流互感器（分别简称为（分别简称为EVT和和ECT）的研究工作，经过）的研究工作，经过30多多年的发展，以其突出的优点，成为最有发展前途的年的发展，以其突出的优点，成为最有发展前途的电力系统电压、电流的测量设备。早期的电子式互电力系统电压、电流的测量设备。早期的电子式互感器一次侧和二次侧通过光纤传输信号，也称为光感器一次侧和二次侧通过光纤传输信号，也称为光电式互感器。电式
42、互感器。2019年，年，IEC根据新型电子式电压、根据新型电子式电压、电流互感器的发展趋势，制定了关于电流互感器的发展趋势，制定了关于EVT的的IEC 60044-7标准和标准和ECT的的IEC 60044-8标准，明确标准，明确了电子式互感器的定义及相应的技术规范。了电子式互感器的定义及相应的技术规范。6/8/202245电子式互感器的发展动向电子式互感器的发展动向n 日本、美国、法国、英国、德国等工业发达国家已先后生产出实用化日本、美国、法国、英国、德国等工业发达国家已先后生产出实用化的光学电流、电压传感器。例如的光学电流、电压传感器。例如:ABB:ABB公司已经研制出公司已经研制出69k
43、V69kV至至765kV765kV的磁的磁光式光电电压互感器和电光式电流互感器，测量电流范围为光式光电电压互感器和电光式电流互感器，测量电流范围为5A5A到到2000A2000A，准确度达准确度达0.2%0.2%；500kV500kV电压等级的电子式互感器在我国新建的变电站电压等级的电子式互感器在我国新建的变电站中也有了成功的应用。中也有了成功的应用。 西门子公司的光纤电流互感器在我国南方电网西门子公司的光纤电流互感器在我国南方电网天广天广500kV500kV直流输电工程的变流站可靠地运行了几年。直流输电工程的变流站可靠地运行了几年。n 国内光电互感器的研究单位有华中科技大学、清华大学、电力科
44、学研国内光电互感器的研究单位有华中科技大学、清华大学、电力科学研究院、武汉高压研究所、沈阳变压器制造有限公司、南瑞继保电气有限究院、武汉高压研究所、沈阳变压器制造有限公司、南瑞继保电气有限公司等，已取得可喜的进展。南瑞继保电气有限公司已研制可用于公司等，已取得可喜的进展。南瑞继保电气有限公司已研制可用于110kV110kV、220kV GIS220kV GIS的有源电子式电流互感器，实验表明在的有源电子式电流互感器，实验表明在3030至至5050的范围内，其计量精度达的范围内，其计量精度达0.20.2级。级。20192019年年6 6月国电南自的南京新宁光月国电南自的南京新宁光电自动化有限公司
45、研制的电自动化有限公司研制的“电子式互感器电子式互感器”通过中国电力企业联合会组通过中国电力企业联合会组织的产品鉴定。织的产品鉴定。 6/8/202246电子式互感器的发展动向电子式互感器的发展动向n我国关于电子式互感器的国家标准的制定已基本完成，近期我国关于电子式互感器的国家标准的制定已基本完成，近期将公布。国家电子式互感器的检测中心已经建立在武汉高压将公布。国家电子式互感器的检测中心已经建立在武汉高压研究所，这意味着电子式互感器的产品化应用已经具备了行研究所，这意味着电子式互感器的产品化应用已经具备了行业规范，为其市场化提供了基础平台。业规范，为其市场化提供了基础平台。n电子式互感器可直接
46、输出光电转换后的数字信号，可大大地电子式互感器可直接输出光电转换后的数字信号，可大大地简化与继电保护、计量装置等智能电子设备的接口。简化与继电保护、计量装置等智能电子设备的接口。n电子式互感器的推广应用必将带来保护和测控领域技术上的电子式互感器的推广应用必将带来保护和测控领域技术上的又一次大变革。将全面促进全分散式的数字化变电站自动化又一次大变革。将全面促进全分散式的数字化变电站自动化系统的实现。系统的实现。 6/8/2022473.2.2 电子式互感器的应用促进了基于高频电子式互感器的应用促进了基于高频暂态信号原理的保护的研究暂态信号原理的保护的研究电力系统发生故障时，会产生从工频到高频噪电
47、力系统发生故障时，会产生从工频到高频噪声的故障暂态分量，这些故障暂态分量中，必然含声的故障暂态分量，这些故障暂态分量中，必然含有与故障有关的各种信息，包括故障点、故障类型、有与故障有关的各种信息，包括故障点、故障类型、故障程度、故障持续时间等。对这些信息的提取与故障程度、故障持续时间等。对这些信息的提取与分析和利用，是提高保护性能的关键，它可以解决分析和利用，是提高保护性能的关键，它可以解决传统保护性能上存在的不足。利用暂态量的保护，传统保护性能上存在的不足。利用暂态量的保护，要求对要求对u，i的采样速率较高，电磁型的互感器无的采样速率较高，电磁型的互感器无法满足这个要求。基于光电原理的互感器
48、的研究、法满足这个要求。基于光电原理的互感器的研究、应用，将为基于高频暂态信号的保护原理的研究，应用，将为基于高频暂态信号的保护原理的研究，创造了实现的条件。创造了实现的条件。 6/8/2022483.3 变电站自动化系统要适应电力变电站自动化系统要适应电力市场化的需求市场化的需求电力工业的经营机制正在从行业垄断转向竞争的电力市场。高压和超电力工业的经营机制正在从行业垄断转向竞争的电力市场。高压和超高压变电站的自动化系统必须适应这种新经营机制变革的形势，高压变电站的自动化系统必须适应这种新经营机制变革的形势， 才能更才能更有效、更经济地运行。为此有效、更经济地运行。为此,变电站自动化系统除了完
49、成现有系统的保护变电站自动化系统除了完成现有系统的保护和测量及监控功能外，必须增加新的功能和测量及监控功能外，必须增加新的功能:(1) 实时监视并快速控制联络线功率。实时监视并快速控制联络线功率。(2) 加强互联电网预防和紧急控制的研究。加强互联电网预防和紧急控制的研究。例如：广域过负荷控制、广域预防电压崩溃控制和广域系统稳定控制例如：广域过负荷控制、广域预防电压崩溃控制和广域系统稳定控制等。这些控制模块都将是变电站自动化系统的一部分。更需要数据共享，等。这些控制模块都将是变电站自动化系统的一部分。更需要数据共享，在不同层次上协调控制，促进变电站保护和控制集成的新发展。在不同层次上协调控制，促
50、进变电站保护和控制集成的新发展。(3) 加强新原理的继电保护装置研究。加强新原理的继电保护装置研究。 以适应大电网高电压对继电保护动作速动性和可靠性的要求，并能以适应大电网高电压对继电保护动作速动性和可靠性的要求，并能适应运行状态和运行参数多变性的需要。适应运行状态和运行参数多变性的需要。6/8/2022493.4 柔性交流输电技术的发展进一步提高柔性交流输电技术的发展进一步提高变电站自动化水平变电站自动化水平n 柔性交流输电技术（柔性交流输电技术（FACTS）的主要内容是应用电力电子技）的主要内容是应用电力电子技术的最新成就与现代控制技术相结合，实现对交流输电系统术的最新成就与现代控制技术相
