1、第一章 变电站综合自动化系统概论第一节 变电站综合自动化的基本概念及特点 n 一、常规变电站状况n 电力系统的环节：发、输、配、用n 变电站的基本作用：变换电压等级、汇集电流、分配电流、控制电能流向、调整电压n 常规变电站的二次系统构成：n继电保护保护屏n就地监控控制屏n远动装置中央信号屏n录波装置录波屏n 常规变电站的二次系统的缺点：n (1)安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。n (2)二次系统的硬件设备类别杂，彼此相关性小，设备之间互不兼容。n (3)设备使用大量电线电缆，安装调试工作量大。n (4)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。n n 二
2、、变电站综合自动化的基本概念n 变电站综合自动化是将变电站的二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)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。n n 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，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。n 三、变电站实现综合自动化的优越性 n (1)装置
3、具有自诊断功能，在线的运行可靠性提高。n (2)提高供电质量，提高电压合格率。n (3)易于发现隐患，处理事故快，提高变电站的安全、可靠运行水平。n (3)提高变电站运行管理的自动化水平。n (4)缩小变电站占地面积，降低造价，减少总投资。n (5)减少维护工作量，减少值班员劳动，实现减人增效。n (6)为变电站实现无人值班提供了可靠的技术条件。n 四、变电站综合自动化系统的特点：n （1）功能综合化。综合了变电站内除一次设备和交直流电源外的全部二次设备。n （2）结构分布、分层、分散化。n（3）操作监视屏幕化.。n （4）通信局域网络化、光纤化。n（5）运行管理智能化n （6）测量显示数字化
4、第二节 变电站综合自动化的内容、主要功能 n 一、变电站综合自动化系统的内容n 电气量的采集，电气设备(如断路器等)的状态监视、控制和调节。n 具体：由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，并迅速切除故障和完成事故后的恢复正常操作。n 高压电器设备本身的监视信息(如断路器、变压器和避雷器等的绝缘和状态监视等)。n 将变电站所采集的信息传送给调度中心外，还要送给运行方式科和检修中心，以便为电气设备的监视和制定检修计划提供原始数据。n n 总之，变电站综合自动化的内容应包括：n 随时在线监视电网的运行参数、设备运行状况、自检、自诊断设备本身的异常运行，发现异常立即自动报警，并使相应
5、的闭锁出口动作，以防止事故扩大。n 电网出现事故时，快速采样、判断、决策，迅速隔离和消除故障，将故障限制在最小范围。n 完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、分析报表、远传和保证电能质量的自动和遥控调整。n 二、变电站综合自动化的基本功能n 2.1.监控子系统的功能（测量监视控制功能）n 2.2.微机保护子系统的功能（继电保护功能）n 2.3.自动控制智能装置的功能n 2.4.远动及数据通信功能n 2.5.自诊断、自恢复和自动切换功能n 2.1 监控子系统的功能n(一)数据采集 n(1)模拟量的采集n 1）交流模拟量：U、I、P、Q、COS、n 2）直流模拟量：温度T、DC220、DC5Vn
6、(2)开关量的采集n(3)电能计量 n 1）电能脉冲计量法 2）软件计算方法 n(二)事件顺序记录SOE(Sequence of Events)n 包括断路器跳合闸记录、保护动作顺序记录 n(三)故障记录、故障录波和测距 n(1)故障录波与测距n 1）微机保护装置兼作故障记录和测距n 2）采用专用的微机故障录波器 n(2)故障记录n 记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和母线电压 n n(四)操作控制功能n 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，n 对变压器分接开关位置进行调节控制，n 对电容器进行投、切控制，n 应保留人工直接跳、合闸手段，n 断路器操作应有闭锁功能
7、n(五)安全监视功能n 越限监视n 监视保护装置是否失电n 自控装置工作是否正常等n n(六)人机联系功能n(1)人机联系桥梁：CRT显示器、鼠标和键盘。n(2)CRT显示画面的内容：n 1)显示采集和计算的实时运行参数 n 2)显示实时主接线图 3)事件顺序记录(SOE)n 4)越限报警 5)值班记录6)历史趋势 n 7)保护定值和自控装置的设定值 n(3)输入数据：变比、定值、密码等n(七)打印功能n 定时打印报表和运行日志；n 开关操作记录打印；n 事件顺序记录打印；n 越限打印；n 召唤打印；n 抄屏打印；n 事故追忆打印。n n (八)数据处理与记录功能 n 主变和输电线路有功和无功
8、功率每天的最大值和最小值以及相应的时间；n 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；n 计算受配电电能平衡率；n 统计断路器动作次数；n 断路器切除故障电流和跳闸次数的累计数；n 控制操作和修改定值记录。n n (九)谐波分析与监视 n(1)谐波源分析n(2)谐波检测与抑制 n 2.2 继电保护子系统的功能n 高压输电线路的主保护和后备保护；n 主变压器的主保护和后备保护；n 无功补偿电容器组的保护；n 母线保护；n 配电线路的保护；n 不完全接地系统的单相接地选线。n 2.3 自动控制装置的功能 n（1）电压、无功综合控制 n（2）低频减负荷控制n（3）备用电源自投控制n（4）小
9、电流接地选线控制n 2.4 远动及数据通信功能n（1）系统内部的现场级间的通信n（2）自动化系统与上级调度的通信 n 2.5 自诊断、自恢复和自动切换功能 n（1）自动诊断监控系统的硬件、软件故障，并给出自诊断信息供维护人员检修；n （2）监控系统中设有自恢复功能，因故障停机时，能自动产生恢复信号，实现软 硬件的自恢复；n （3）双机系统中，当一台故障，所有工作能自动切换到另一台主机。第三节 变电站综合自动化系统的结构形式和配置 n（1）其结构形式有集中式、分层分布式、分散与集中结合式，完全分散式等；n（2）从安装物理位置上来划分有集中组屏、分层组屏和分散在一次设备间隔设备上安装等形式。n 一
10、、集中式综合自动化系统n 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.n n 集中式结构最大的缺点是：n 1)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n 2)软件复杂，修改工作量大，系统调试麻烦。n 3)组态不灵活，影响了批量生产，不利于推广。n 4)集中式保护与长期以来采用一对一的常规保护相比，不直观，不符合运行和维护人员的习惯，调试和维护不方便，程序设计麻烦，只适合于保护算法比较简单的情况。n 二、分层(级)分布式系统集中组屏的综合自动
11、化系统n n（一）分层分布式结构的概念 n 所谓分层式结构，是将变电站信息的采集和控制分为管理层、站控层和间隔层三个级分层布置。n 间隔层按一次设备组织，一般按断路器的间隔划分，具有测量、控制和继电保护部分。n 站控层的主要功能就是作为数据集中处理和保护管理，担负着上传下达的重要任务。n 管理层由一台或多台微机组成，这种微机操作简单方便，界面汉化，使运行值班人员极益掌握。n（二）中、小型变电站的分层分布式集中组屏结构 n（三）大型变电站的分层分布式集中组屏结构 n（四）分层分布式集中组屏综合自动化 系统结构特点 n(1)功能尽量下放，可靠性高，任一设备故障时，只影响局部；n(2)多CPU工作方
12、式，减轻主控机的负担；(3)继电保护相对独立；n(4)数据信息的存储，为无人化建立了可靠的自动化监控系统；n(5)具有与系统控制中心通讯功能。n 主要缺点是安装时需要的控制电缆相对较多，增加了电缆投资。n三、分散分布式系统与集中相结合的综合自动化系统结构 n 分层分散式结构的变电站综合自动化系统突出的优点如下：n(1)简化变电站二次部分配置，缩小控制室的面积。n(2)减少了施工和设备安装工程量。n(3)简化了变电站二次设备之间的互连线，节省了大量连接电缆。n(4)分层分散式结构可靠性高，组态灵活，检修方便。以上几点都说明采用分层分散式的结构可以降低总投资，在今后的技术条件下，应该是变电站综合自
13、动化系统的发展方向。n 完全分散式的结构形式n 特点：n (1)系统部件完全依赖主设备分散安装。n (2)节约控制室面积。n (3)节约二次电缆。n(4)综合性能强。第四节 变电站综合自动化与无人值班n 一、无人值班变电站是指：无固定值班人员在当地进行日常监视与操作的变电站。对变电站的操作和监视由远方调度中心来完成。n 二、无人值班变电站早就有之；无人值班与变电站是否实现自动化没有直接联系；n 实现综合自动化，为无人值班变电站提供更有力条件，它可以提高无人值班变电站运行的可靠性和技术水平。n 三、变电站实现无人值班的目的和意义n(1)国民经济发展形势的需要n 不仅发达地区、人口密集经济发展的地区需要发展无人值班变电站；人口密度少、经济不甚发达的边远地区，发展无人值班也很重要。n(2)提高运行的可靠性，减少误操作率。n(3)提高经济效益和劳动生产率n(4)降低变电站建设成本。n 变电站综合自动化全面提高无人值班变电站的技术水平 第五节 变电站综合自动化技术的发展方向n 发展趋势：n 从集中控制、功能分散型向全分散网络型发展。n 从专用设备到标准型的软硬件平台。n 从集中控制向综合智能控制发展。n 从室内型向户外型演变。n 从单纯的屏幕数据监视到多媒体监视。n 设计将实现纵向和横向的综合。
