1、主要内容一.变电站综合自动化 系统的概念 二.对变电站保护和监控的要求的变化 三.传统变电站存在的问题 四.变电站实现综合自动化的优越性五.变电站综合自动化对无人值班的促进作用 六.变电站自动化技术的发展过程 概念 变电站综合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、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，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、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能 1.概念 变电站综合自动化系统，即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，
2、用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。因此，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。2.特征 A.功能综合化B.结构微机化C.操作监视屏幕化D.运行管理智能化。3.优点A.以全微机化的新型二次设备替代常规设备，尽量做到硬件资源、信息资源共享。B.用不同的模块软件实现常规设备的各种功能，C.用计算机局域网代替大量信号电缆的连接，D.用主动模式代替常规的被动模式，E.简化了变电站二次部分的硬件配置，减轻了安装施工和运行维护工作量，降低了变电站总造价和运行费用，使变电运行更安全、可靠，为提高运行管理自动化水平打下了基础
3、二、对变电站保护和监控 的要求的变化1.继电保护要求的变化继电保护要求的变化 当前的电力系统具有电网规模大、电压等当前的电力系统具有电网规模大、电压等级高和机组容量大的特点。为了最大限度级高和机组容量大的特点。为了最大限度的发挥电网的经济性，电力系统越来越多的发挥电网的经济性，电力系统越来越多地运行在其稳定极限附近。这就要求一旦地运行在其稳定极限附近。这就要求一旦发生故障，继电保护装置能更快地切除故发生故障，继电保护装置能更快地切除故障。障。屏屏YX屏屏YK屏屏RTU主主控控制制屏屏保保护护屏屏变变送送器器屏屏电电度度表表屏屏直直流流屏屏配配电电屏屏其其它它屏屏体体故故障障录录波波装装置置小小
4、电电流流接接地地装装置置继继电电保保护护有有功功/无无功功电电流流/电电压压其其它它等等电电量量/档档位位电电度度表表脉脉冲冲220V直直流流220V交交流流控控制制把把手手110KV控控制制把把手手35KV中中央央信信号号屏屏指指示示信信号号多多种种E ES S6 60 0Y YK KX X交交直直流流电电防防雷雷装装置置源源切切换换及及开开关关柜柜或或10KV端端子子箱箱高高压压开开关关室室控控制制室室外外UPS自自动动化化主主站站系系统统调调度度室室遥遥控控接接线线遥遥信信接接线线遥遥测测接接线线电电度度接接线线远远方方自自动动化化系系统统变变电电站站控控制制室室直直流流/温温度度Y Y
5、K KX X2.自动监控装置作用的变化自动监控装置作用的变化 电力系统监控方面最主要的变化在于对监电力系统监控方面最主要的变化在于对监控装置在降低发电成本和跳提高电网运行控装置在降低发电成本和跳提高电网运行水平方面的要求越来越高。电力系统经济水平方面的要求越来越高。电力系统经济运行需要更多有关电网运行的信息和更精运行需要更多有关电网运行的信息和更精确可靠的监控，这就需要更多通道和手段确可靠的监控，这就需要更多通道和手段来采集和分析电网信息并作出监控。来采集和分析电网信息并作出监控。3.变电站扩容改造的要求变电站扩容改造的要求 变电站扩容改造的每一步都要增加保护和监控设备，甚至需要重新安排母线的
6、布置，因此要对现用的监控设备和保护装置进行较大的调整或重新配置。这就要求这些装置具有较大的灵活性和可扩充性以便以最小的费用和最短的时间完成扩容和改造。4.变电站无人值班运行的要求 实现变电站无人值班的技术基础是变电站中的测量、监视、保护、监控等二次设备具有高度的安全性与可靠性，优越的协调性与兼容性。变电站综合自动化系统的运用是实现变电站无人值班运行的有效途径。三、传统变电站存在的问题调度主站系统调制解调器后台机开关量输入板V20CPU板开关量输出板键盘接口板A/D转换板汉字库板系统支持板电量变送器断路器继电器S T D B U S1.安全性、可靠性不能满足现代电力系统高安全性、可靠性不能满足现
7、代电力系统高可靠性的要求。可靠性的要求。2.供电质量缺乏科学的保证供电质量缺乏科学的保证；3.占地面积大，增加了征地投资占地面积大，增加了征地投资；4.不适应电力系统快速计算和实时控制的要不适应电力系统快速计算和实时控制的要求求。5.维护工作量大，设备可靠性差，不利于提维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。高运行管理水平和自动化水平。四、变电站实现综合自动化 的优越性 1.提高供电质量，提高电压合格率提高供电质量，提高电压合格率 2.提高变电站的安全、可靠运行水平。提高变电站的安全、可靠运行水平。3.提高电力系统的运行、管理水平。提高电力系统的运行、管理水平。；4.缩
8、小变电站占地面积，降低造价，减少总缩小变电站占地面积，降低造价，减少总投资投资。5.减少维护工作量，减少值班员劳动，实现减少维护工作量，减少值班员劳动，实现减人增效减人增效 五、变电站综合自动化对无五、变电站综合自动化对无人值班的促进作用人值班的促进作用对变电站来说，无人值班和有人值班是两种不同的管理模式，它与变电站一、二次系统技术水平的发展，与变电站是否实现自动化没有直接关系。一、二次设备可靠性的提高和采用先进技术，可以为无人值班提供更为有利的条件，但不是必须具备的条件。六、变电站自动化技术的六、变电站自动化技术的 发展过程及系统结构发展过程及系统结构1.变电站分立元件的自动装置阶段变电站分
9、立元件的自动装置阶段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CC700 48VDCCANBus100k/s通讯控制器 ACC700 通讯控制器 B通讯切换装置交流直流220V220V调度主站系统调制解调器微机保护智能电度表小电流接地装置电压无功自动控制装置其它智能装置集控中心其它自动化系统当地监控系统iES-L70交/直流切换UPS系统主电源R705变电站二次回路20:35:43GPS 钟钟组屏R701组屏R703组屏R704组屏R702R706组屏七、系统结构七、系统结构 变电站综合自动化系统体系由变电站综合自动化系统体系由“数据采集数据采集和控制和控制”、“继电
10、保护继电保护”、“直流电源系直流电源系统统”三大块构成变电站自动化基础三大块构成变电站自动化基础。“通信控制管理通信控制管理是桥梁，联系变电站内是桥梁，联系变电站内部各部分之间、变电站与调度控制中心之间部各部分之间、变电站与调度控制中心之间使其相互交换数据使其相互交换数据“通信控制管理通信控制管理连接系统各部分，负责连接系统各部分，负责数据和命令的传递，并对这一过程进行协调、数据和命令的传递，并对这一过程进行协调、管理和控制。管理和控制。“变电站主计算机系统变电站主计算机系统”对整个综合自动对整个综合自动化系统进行协调、管理和控制，并向运行化系统进行协调、管理和控制，并向运行人员提供变电站运行
11、的各种数据、接线图、人员提供变电站运行的各种数据、接线图、表格等画面，使运行人员可远方控制断路表格等画面，使运行人员可远方控制断路器分、合操作，还提供运行和维护人员对器分、合操作，还提供运行和维护人员对自动化系统进行监控和干预的手段。自动化系统进行监控和干预的手段。第二节：第二节：变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统的基本功能的基本功能 变电站综合自动化系统的基本功能主要体现在微机保护、变电站综合自动化系统的基本功能主要体现在微机保护、安全自动控制、远动监控、通信管理四大子系统的功能中。安全自动控制、远动监控、通信管理四大子系统的功能中。（1）微机保护子系统。微机保护子系统的功能：微机保护
12、）微机保护子系统。微机保护子系统的功能：微机保护应包括全变电站主要设备和输电线路的全套保护，具体有：应包括全变电站主要设备和输电线路的全套保护，具体有：高压输电线路的主保护和后备保护；主变压器的主保高压输电线路的主保护和后备保护；主变压器的主保护和后备保护；无功补偿电容器组的保护；母线保护；护和后备保护；无功补偿电容器组的保护；母线保护；配电线路的保护。配电线路的保护。对微机保护子系统的要求：微机保护是综合自动化系统的关键环节，它的功能和可靠性如何，在很大程度上影响了整个系统的性能，因此设计时必须给予足够的重视。微机保护子系统中的各保护单元，除了具有独立、完整的保护功能外，还必须满足以下要求，
13、也即必须具备以下附加功能。南瑞系统满足保护装置快速性、选择性、灵敏性和可靠性的要求，它的工作不受监控满足保护装置快速性、选择性、灵敏性和可靠性的要求，它的工作不受监控系统和其他子系统的影响。为此，要求保护子系统的软、硬件结构要相对独立，系统和其他子系统的影响。为此，要求保护子系统的软、硬件结构要相对独立，而且各保护单元，例如变压器保护单元、线路保护单元、电容器保护单元等，而且各保护单元，例如变压器保护单元、线路保护单元、电容器保护单元等，必须由各自独立的必须由各自独立的CPU组成模块化结构；主保护和后备保护由不同的组成模块化结构；主保护和后备保护由不同的CPU实现，实现，重要设备的保护，最好采
14、用双重要设备的保护，最好采用双CPU的冗余结构，保证在保护子系统中一个功能的冗余结构，保证在保护子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其他设备。部件模块损坏，只影响局部保护功能而不能影响其他设备。存储多套保护定值和定值的自动校对，以及保护定值、功能的远方整定和投存储多套保护定值和定值的自动校对，以及保护定值、功能的远方整定和投退。退。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，包括故障电压电流、故障发生时间和保护出口时间等，以利于分析的故障信息，包括故障电压电流、故障发生
15、时间和保护出口时间等，以利于分析故障。在此基础上，尽可能具备一定的故障录波功能，以及录波数据的图形显示故障。在此基础上，尽可能具备一定的故障录波功能，以及录波数据的图形显示和分析，这样更有利于事故的分析和尽快解决。和分析，这样更有利于事故的分析和尽快解决。具有统一时钟对时功能，以便准确记录发生故障和保护动作的时间。具有统一时钟对时功能，以便准确记录发生故障和保护动作的时间。通信功能。各保护单元必须设置有通信接口，与保护管理机或通讯控制器连通信功能。各保护单元必须设置有通信接口，与保护管理机或通讯控制器连接。保护管理机（或通讯控制器）在自动化系统中起承上启下的作用。把保护接。保护管理机（或通讯控
16、制器）在自动化系统中起承上启下的作用。把保护子系统与监控系统联系起来，向下负责管理和监视保护子系统中各保护单元的子系统与监控系统联系起来，向下负责管理和监视保护子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；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；如果发现某一保护单元故障或工作异常，或有保护动作的信息，应立刻上传给如果发现某一保护单元故障或工作异常，或有保护动作的信息，应立刻上传给监控系统或上传至远方调度端。监控系统或上传至远方调度端。故障自诊断、自闭锁和自恢复功能。每个保护单元应有完善的故障自诊断功能，故障自诊断、自闭锁
17、和自恢复功能。每个保护单元应有完善的故障自诊断功能，发现内部有故障，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发现内部有故障，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。时间。（2）安全自动控制子系统为了保障电网的安全可靠经济运行，和提高电能质量，变电站综合自动化系为了保障电网的安全可靠经济运行，和提高电能质量，变电站综合自动化系统中根据不同情况设置有相应安全自动控制子系统，主要包括以下功能：电统中根据不同情况设置有相应安全自动控制子系统，主要包括以下功能：电压无功自动综合控制；低频减载；备用电源自投；小电流接地选线；故障录压无功自动综合控制；低频减载；备用电源自投
18、；小电流接地选线；故障录波和测距；同期操作；五防操作和闭锁；声音图像远程监控波和测距；同期操作；五防操作和闭锁；声音图像远程监控。（3）远动监控子系统）远动监控子系统远动监控子系统应取代常规的测量系统，取代指针式仪表；改变常规的操作机远动监控子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，取代常规的告警、报警、中央信号、光字牌等；取代常规的远动构和模拟盘，取代常规的告警、报警、中央信号、光字牌等；取代常规的远动装置等等。总之，其功能应包括以下几部分内容。装置等等。总之，其功能应包括以下几部分内容。数据采集。变电站的数据包括：模拟量、开关量和电能量。数据采集。变电站的数据
19、包括：模拟量、开关量和电能量。变电站需采集的模拟量有：系统频率、各段母线电压、进线变电站需采集的模拟量有：系统频率、各段母线电压、进线线路电压、各断路器电流、有功功率、无功功率、功率因数线路电压、各断路器电流、有功功率、无功功率、功率因数等。此外，模拟量还有主变油温、直流合闸母线和控制母线等。此外，模拟量还有主变油温、直流合闸母线和控制母线电压、站用变电压等。电压、站用变电压等。变电站需采集的开关量有：断路器的状态及辅助信号、隔离变电站需采集的开关量有：断路器的状态及辅助信号、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、开关状态、有载调压变压器分接头的位置、同期检测状态、继电保护及
20、安全自动控制装置信号、运行告警信号等。继电保护及安全自动控制装置信号、运行告警信号等。现行变电站综合自动化系统中，电度量采集方式包括脉冲和现行变电站综合自动化系统中，电度量采集方式包括脉冲和RS485接口两种，对每断路器的电能采集一般不超过正反向接口两种，对每断路器的电能采集一般不超过正反向有功、无功有功、无功4个电度量，若希望得到更多电度量数据，应考个电度量，若希望得到更多电度量数据，应考虑通过独立的电量采集系统。虑通过独立的电量采集系统。事件顺序记录事件顺序记录SOE。事件顺序记录。事件顺序记录SOE（Sequence of Events）包括断路器）包括断路器跳合闸记录、保护动作顺序记录
21、，并应记录事件发生的时间（应精确至毫秒跳合闸记录、保护动作顺序记录，并应记录事件发生的时间（应精确至毫秒级）。微机保护和远动监控系统必须有足够的内存，能存放足够数量或足够级）。微机保护和远动监控系统必须有足够的内存，能存放足够数量或足够长时间段的事件顺序记录，确保当后台监控和远方集中控制主站设备故障或长时间段的事件顺序记录，确保当后台监控和远方集中控制主站设备故障或通信中断时，不丢失事件信息。通信中断时，不丢失事件信息。操作控制功能。操作人员应可通过远方或当地显示屏幕对断路器和电动隔操作控制功能。操作人员应可通过远方或当地显示屏幕对断路器和电动隔离开关进行分、合操作，对变压器分接开关位置进行调
22、节控制。为防止计算离开关进行分、合操作，对变压器分接开关位置进行调节控制。为防止计算机系统故障时无法操作被控设备，在设计时，应保留人工直接跳、合闸手段。机系统故障时无法操作被控设备，在设计时，应保留人工直接跳、合闸手段。对断路器的操作应有以下闭锁功能：断路器操作时，应闭锁自动重合闸；当对断路器的操作应有以下闭锁功能：断路器操作时，应闭锁自动重合闸；当地进行操作和远方控制操作要互相闭锁，保证只有一处操作，以免互相干扰；地进行操作和远方控制操作要互相闭锁，保证只有一处操作，以免互相干扰；根据实时信息，自动实现断路器与隔离开关间的闭锁操作；无论当地操作或根据实时信息，自动实现断路器与隔离开关间的闭锁
23、操作；无论当地操作或远方操作，都应有防误操作的闭锁措施，即要收到返校信号后，才执行下一远方操作，都应有防误操作的闭锁措施，即要收到返校信号后，才执行下一项。必须有对象校核、操作性质校核和命令执行三步，以保证操作的正确性。项。必须有对象校核、操作性质校核和命令执行三步，以保证操作的正确性。人机联系功能、数据处理与记录功能、打印功能人机联系功能、数据处理与记录功能、打印功能其他 （4）通信管理子系统）通信管理子系统综合自动化系统的通信管理功能包括三方面内容：综合自动化系统的通信管理功能包括三方面内容：1.各子系统内部产品的信息管理；各子系统内部产品的信息管理；2.主通讯控制器（管理机）对其它公司产
24、品的信息管理；主通讯控制器（管理机）对其它公司产品的信息管理；3.主通讯控制器（管理机）与上级调度的通信。主通讯控制器（管理机）与上级调度的通信。继续子系统内部产品的信息管理：即为综合自动化系统的现场级通信，主要子系统内部产品的信息管理：即为综合自动化系统的现场级通信，主要解决各子系统内部各装置之间及其与通讯控制器（管理机）间的数据通解决各子系统内部各装置之间及其与通讯控制器（管理机）间的数据通信和信息交换问题，它们的通信范围是变电站内部。信和信息交换问题，它们的通信范围是变电站内部。对于集中组屏的综合自动化系统来说，实际是在主控室内部；对于集中组屏的综合自动化系统来说，实际是在主控室内部；对
25、于分散安装的自动化系统来说，其通信范围扩大至主控室与子系统的对于分散安装的自动化系统来说，其通信范围扩大至主控室与子系统的安装地，最大的可能是开关柜间，即通信距离加长了。安装地，最大的可能是开关柜间，即通信距离加长了。返回主通讯控制器对其他公司产品的信息管理一般包括：保护主通讯控制器对其他公司产品的信息管理一般包括：保护和安全自动装置信息的实时上传、保护和安全自动装置定和安全自动装置信息的实时上传、保护和安全自动装置定值的召唤和修改、电子式多功能电能表的数据采集、智能值的召唤和修改、电子式多功能电能表的数据采集、智能交直流屏的数据采集、向五防操作闭锁系统发送断路器刀交直流屏的数据采集、向五防操
26、作闭锁系统发送断路器刀闸信号（根据系统设计要求接收其闭锁信号）、其他智能闸信号（根据系统设计要求接收其闭锁信号）、其他智能设备的数据采集、所有设备的授时管理和通讯异常管理。设备的数据采集、所有设备的授时管理和通讯异常管理。返回与上级调度的通信与上级调度的通信:变电站综合自动化系统应具有与电力调度中心通信的变电站综合自动化系统应具有与电力调度中心通信的功能，而且每套综自系统应仅有一个主通讯控制器完成此功能。功能，而且每套综自系统应仅有一个主通讯控制器完成此功能。需要说明的是，对专用故障录波屏、独立的电量采集系统、声音图像远需要说明的是，对专用故障录波屏、独立的电量采集系统、声音图像远程监控系统，
27、由于其数据量较大，目前一般不通过主通讯控制器进行信程监控系统，由于其数据量较大，目前一般不通过主通讯控制器进行信息管理，而采用各自独立的通讯网送至远方相应信息监控管理系统。息管理，而采用各自独立的通讯网送至远方相应信息监控管理系统。主通讯控制器把变电站所需测量的模拟量、电能量、状态信息和主通讯控制器把变电站所需测量的模拟量、电能量、状态信息和SOE等等测量和监视信息传送至调度中心，同时从上级调度接收数据和控制命令，测量和监视信息传送至调度中心，同时从上级调度接收数据和控制命令，例如接收调度下达的开关操作命令，在线修改保护定值、召唤实时运行例如接收调度下达的开关操作命令，在线修改保护定值、召唤实时运行参数。参数。主通讯控制器与调度中心的通信通道目前主要有：载波通道、微波通道、主通讯控制器与调度中心的通信通道目前主要有：载波通道、微波通道、光纤通道。而且对重要变电站，为了保证对变电站的可靠监控，常使用光纤通道。而且对重要变电站，为了保证对变电站的可靠监控，常使用两条通道冗余设置、互为备用。载波通道一般采用两条通道冗余设置、互为备用。载波通道一般采用300或或600bps，也有特，也有特殊要求的殊要求的1200bps情况；微波通道、光纤通道可达到情况；微波通道、光纤通道可达到9600bps。现在越来越。现在越来越多的地方在逐步实施光纤通讯手段。多的地方在逐步实施光纤通讯手段。返回
