1、North China Electric Power University第四章 变电站综合自动化主讲人：齐郑qizheng319126North China Electric Power Universitypage22022-8-15变电站自动化基本含义断路器断路器变压器变压器电容器电容器CT/PT电力系统二次设备电力系统二次设备保护保护-变压器、线路、电容器变压器、线路、电容器RTU电度仪表电度仪表自动装置自动装置直流电源直流电源电力系统一次设备电力系统一次设备North China Electric Power Universitypage32022-8-15变电站自动化基本功能变电站
2、二次设备按功能分为四大模块变电站二次设备按功能分为四大模块:继电保护继电保护;自动装置自动装置;测量仪表测量仪表;远动装置远动装置;North China Electric Power Universitypage42022-8-15传统变电站的问题n一、安全、稳定性不够安全、稳定性不够n二、难以保证供电质量难以保证供电质量n三、占地面积大占地面积大n四、无法满足快速计算、实时控制的要求无法满足快速计算、实时控制的要求n五、维护工作量大维护工作量大North China Electric Power Universitypage52022-8-15变电站自动化基本含义变电站自动化定义：变电站自
3、动化定义：变电站自动化是将变电站的二次设备经过功能变电站自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、通信的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、通信技术、信号处理技术，实现对全变电站的主要设备技术、信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护、和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护、并与上级调度通信的综合性自动化功能。并与上级调度通信的综合性自动化功能。North China Electric Power Universitypage62022-8-15变电站综合自动化的特点1、功能综合化。、功能综合化。2、结构分布、分层化
4、。、结构分布、分层化。3、测量显示数字化。、测量显示数字化。4、操作监视屏幕化。、操作监视屏幕化。5、通信网络化、光纤化。、通信网络化、光纤化。6、运行管理智能化。、运行管理智能化。North China Electric Power Universitypage72022-8-15变电站自动化的优越性（1）信息共享，简化系统，减少电缆；）信息共享，简化系统，减少电缆；（2）提高自动化水平；）提高自动化水平；（3）及时掌握电网运行状况；）及时掌握电网运行状况；（4）提高变电站的可控性；）提高变电站的可控性；（5）采用无人值班变电站，提高生产率；）采用无人值班变电站，提高生产率；（6）提高可靠性
5、和经济性；）提高可靠性和经济性；North China Electric Power Universitypage82022-8-15变电站综合自动化与无人值班无人值班是管理模式，综合自动化是技术水平无人值班是管理模式，综合自动化是技术水平常规保护和常规控制的时代。常规保护和常规控制的时代。两遥功能。两遥功能。四遥功能，无人值班初级阶段。四遥功能，无人值班初级阶段。综合自动化综合自动化真正意义的无人值班真正意义的无人值班North China Electric Power Universitypage92022-8-15变电站自动化技术的发展 变电站分立元件的自动装置阶段变电站分立元件的自动装
6、置阶段 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 变电站自动化阶段变电站自动化阶段North China Electric Power Universitypage102022-8-15变电站自动化技术的发展 变电站设备 FIL FIL MPX A/H&ADC 数据通信控制器 PRU1 PRU8 保护子系统 MPU CPU DTU 状态 中间继电器 状态 控制 跳闸 跳闸 变电站设备 跳闸 跳闸 状态 SDCS-1日本关西电子公司日本关西电子公司1975年开始年开始1979年完成样机年完成样机1980商品化生产商品化生产 系统规模：系统规模：3台主变、台主变、4回回77
7、kV进线、进线、36回回6.6kV馈线，馈线，13台微机台微机North China Electric Power Universitypage112022-8-15变电站自动化技术的发展 ABB公司：公司：SCS100、SCS200系统系统 西门子公司：西门子公司：LSA678系统系统 南瑞继保公司：南瑞继保公司：RCS-9000系统系统 四方公司：四方公司：CSC2000系统系统 国电南自公司：国电南自公司：PS6000系统系统 许继公司：许继公司：CBZ8000系统系统North China Electric Power Universitypage122022-8-15变电站综合自动化
8、的要求1、全面替代常规的二次设备，集继电保护、测、全面替代常规的二次设备，集继电保护、测量、监控、通信于一个分级分布式的系统中。量、监控、通信于一个分级分布式的系统中。2、微机保护的软硬件与监控系统相对独立，又、微机保护的软硬件与监控系统相对独立，又要相互协调。要相互协调。3、保护及自动装置具有串口或现场总线接口。、保护及自动装置具有串口或现场总线接口。4、满足无人值班变电站的要求。、满足无人值班变电站的要求。5、具有先进的通信网络。、具有先进的通信网络。North China Electric Power Universitypage132022-8-15变电站综合自动化的要求6、具有高可靠
9、性。、具有高可靠性。7、可扩展性和适应性要好。、可扩展性和适应性要好。8、标准化程度和开放性好。、标准化程度和开放性好。9、实现数据共享，减少设备重复。、实现数据共享，减少设备重复。10、各专业互相配合，统一规划。、各专业互相配合，统一规划。North China Electric Power Universitypage142022-8-15变电站自动化的基本功能监控子系统功能监控子系统功能微机保护子系统功能微机保护子系统功能电压、无功控制子系统功能电压、无功控制子系统功能自动装置子系统功能自动装置子系统功能远动及通信子系统功能远动及通信子系统功能North China Electric P
10、ower Universitypage152022-8-15变电站自动化的基本功能输电线路保护输电线路保护电力变压器保护电力变压器保护母线保护母线保护电容器保护电容器保护自动重合闸自动重合闸继电保护构成继电保护构成1 1、微机保护的功能、微机保护的功能North China Electric Power Universitypage162022-8-15变电站自动化的基本功能通信功能通信功能对时功能对时功能存储各种保护整定值功能存储各种保护整定值功能故障自诊断、自闭锁和自恢复功能故障自诊断、自闭锁和自恢复功能微机保护的要求微机保护的要求North China Electric Power Un
11、iversitypage172022-8-15变电站自动化的基本功能实时数据采集实时数据采集与处理：与处理：模拟量采集模拟量采集 状态量的采集状态量的采集脉冲量的采集脉冲量的采集数字量采集数字量采集运行监视功能：运行监视功能：变电站的运行工况和设备状态进行自动监变电站的运行工况和设备状态进行自动监视，即对变电站各种状态量变位情况的监视，即对变电站各种状态量变位情况的监视和模拟量的数值监视视和模拟量的数值监视 2 2、监视控制的功能、监视控制的功能North China Electric Power Universitypage182022-8-15变电站自动化的基本功能事故顺序记录与事故追忆功
12、能事故顺序记录与事故追忆功能控制与安全操作闭锁功能控制与安全操作闭锁功能 谐波的分析和监视功能谐波的分析和监视功能 2 2、监视控制的功能、监视控制的功能故障测距与录波功能故障测距与录波功能North China Electric Power Universitypage192022-8-15变电站自动化的基本功能自动低频减载自动低频减载备用电源自投控制（备用电源自投控制（BZTBZT）小电流接地选线小电流接地选线 3 3、自动控制装置功能、自动控制装置功能North China Electric Power Universitypage202022-8-15变电站自动化的基本功能4 4、电压
13、无功综合控制功能、电压无功综合控制功能 维持供电电压在规定范围内。各级供电母线电压的运维持供电电压在规定范围内。各级供电母线电压的运行波动范围（以额定电压为基准）行波动范围（以额定电压为基准）保持电力系统稳定和合适的无功平衡保持电力系统稳定和合适的无功平衡在电压合格的条件下实现使电能损耗最小在电压合格的条件下实现使电能损耗最小North China Electric Power Universitypage212022-8-15变电站自动化的基本功能变电站内部的现场级通信变电站内部的现场级通信 变电站与上级调度的通信变电站与上级调度的通信5 5、远动及数据通信功能、远动及数据通信功能North
14、 China Electric Power Universitypage222022-8-15变电站自动化的基本功能变电站内部的现场级通信变电站内部的现场级通信 （一）（一）232232、485485串口通信串口通信（二）现场总线通信（二）现场总线通信（1 1）LonWorksLonWorks总线总线（2 2）CANCAN总线总线（三）以太网通信（三）以太网通信North China Electric Power Universitypage232022-8-15综合自动化变电站的设计原则n1、功能、配置服从电网调度自动化的总体设计n2、功能配置下放原则n3、应能全面替代常规二次设备。n4、微
15、机保护和自动装置的软硬件与监控系统既相对独立，又相互协调。n5、应能满足无人值班的要求。n6、有可靠的通信网络和通信协议，开放性好。n7、有良好的抗干扰能力。n8、系统的标准化和开放性能要好。North China Electric Power Universitypage242022-8-15变电站自动化的结构形式 当地监控主机 1-2 个主处理机（前置机）MODEM 调度中心 测控单元1 测控单元N 输电线保护单元 变压器保护单元 电容器保护单元 自动装置单元 间隔层 站控层 管理层（一）分布集中式系统组屏结构（一）分布集中式系统组屏结构North China Electric Power
16、 Universitypage252022-8-15变电站自动化的结构形式North China Electric Power Universitypage262022-8-15变电站自动化的结构形式North China Electric Power Universitypage272022-8-15变电站自动化的结构形式 主控机 电能管理机 保护管理机 线路开关柜 1 保护与测控单元 TV TA 状态信号 出口回路 线路开关柜 N 保护与测控单元 TV TA 状态信号 出口回路 主变保护屏 保护与测控单元 TV TA 状态信号 出口回路 主变保护屏 保护与测控单元 TV TA 状态信号 出
17、口回路 电压无功控制 备用电源自投 智能电能表 智能电能表 调度中心或集控中心 当地调试或监控 现场总线或以太网（二）分散与集中相结合的结构（二）分散与集中相结合的结构North China Electric Power Universitypage282022-8-15分散与集中相结合的结构特点(1)10-35kV馈线保护采用分散式结构馈线保护采用分散式结构,就地安装就地安装,节约节约控制电缆控制电缆,通过现场总线或以太网与保护管理机通信通过现场总线或以太网与保护管理机通信(2)高压线路保护和变压器保护采用集中组屏，保护屏高压线路保护和变压器保护采用集中组屏，保护屏安装在控制室或保护室中，同
18、样通过现场总线或以太安装在控制室或保护室中，同样通过现场总线或以太网与保护管理机通信。使这些重要的保护装置处于比网与保护管理机通信。使这些重要的保护装置处于比较好的工作环境，有利于提高可靠性。较好的工作环境，有利于提高可靠性。(3)其他自动装置，备用电源自投和电压、无功自动控其他自动装置，备用电源自投和电压、无功自动控制装置采用集中组屏安装于控制室或保护室内。制装置采用集中组屏安装于控制室或保护室内。(4)电能量计量系统单独组网，这主要是考虑专业分工。电能量计量系统单独组网，这主要是考虑专业分工。North China Electric Power Universitypage302022-8
19、-15North China Electric Power Universitypage312022-8-15North China Electric Power Universitypage322022-8-15(1)完全共享。用同一完全共享。用同一CPU和采集通道采集保护和测量和采集通道采集保护和测量需要的电量。结构简单，造价低。但是由于一次保护需要的电量。结构简单，造价低。但是由于一次保护CT和测量和测量CT特性不同，所以不能保证测量准确度。应特性不同，所以不能保证测量准确度。应用难度较大。现在已经在研究新的测量方法使得大小用难度较大。现在已经在研究新的测量方法使得大小电流可共用同一组电流可共用同一组CT。(2)各自处理。用各自的采集通道，可以共用或不共用各自处理。用各自的采集通道，可以共用或不共用CPU，解决以上问题。，解决以上问题。(3)完全分离。各自构成模块，完全不相关，只是安装完全分离。各自构成模块，完全不相关，只是安装在同一开关柜内。在同一开关柜内。
