1、University of South China第十讲 变电站综合自动化（1）主讲人：盛义发主讲人：盛义发南华大学南华大学电气工程学院电气工程学院University of South Chinapage22023-5-14第六章 变电站综合自动化University of South Chinapage32023-5-14一、变电站综合自动化的概念University of South Chinapage42023-5-14传统变电站的自动化系统1 1、安全性、可靠性不高、安全性、可靠性不高v二次设备中的继电保护和自动装置、远动装置等采用电磁型二次设备中的继电保护和自动装置、远动装置等采用
2、电磁型和晶体管式，结构复杂、可靠性不高和晶体管式，结构复杂、可靠性不高University of South Chinapage52023-5-14传统变电站的自动化系统2 2、电能质量可控性不高、电能质量可控性不高 衡量电能质量的主要指标是频率和电压衡量电能质量的主要指标是频率和电压 大多数传统变电站不具备调压手段大多数传统变电站不具备调压手段University of South Chinapage62023-5-14传统变电站的自动化系统3 3、占地面积大、占地面积大 在传统的变电站中二次设备多在传统的变电站中二次设备多采用电磁式或晶体管式采用电磁式或晶体管式 主控室、继电保护室占地面积
3、大主控室、继电保护室占地面积大University of South Chinapage72023-5-14传统变电站的自动化系统4 4、实时性和可控性较差、实时性和可控性较差v传统的变电站不能满足向调度中心及时提供运行参数的要求传统的变电站不能满足向调度中心及时提供运行参数的要求5 5、维护工作量大、维护工作量大v 每年校验保护定值的工作量是相当大的，无法实现远方每年校验保护定值的工作量是相当大的，无法实现远方修改继电保护或自动装置的定值修改继电保护或自动装置的定值University of South Chinapage82023-5-14变电站综合自动化基本含义变电站综合自动化变电站综合
4、自动化是将变电站的是将变电站的二次设备二次设备(包括测量仪表、包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和经过功能的组合和优化设计，利用先进的优化设计，利用先进的计算机技术计算机技术、现代电子技术现代电子技术、通信技术通信技术和和信信号处理技术号处理技术，实现对，实现对全变电站的一次设备全变电站的一次设备和输、配电线路的自动监和输、配电线路的自动监视、测量、控制和保护、以及与调度中心进行信息交换等功能。视、测量、控制和保护、以及与调度中心进行信息交换等功能。多台微机子系统多台微机子系统组成自动化系统组成自动化系统控制屏、中央信
5、控制屏、中央信号系统和远动屏号系统和远动屏微机保护微机保护电磁式或晶体电磁式或晶体管继电保护管继电保护University of South Chinapage92023-5-14变电站综合自动化基本特征1 1、功能综合化、功能综合化l 综合了微机保护、故障录波、故障测距、小电流接地选线、自综合了微机保护、故障录波、故障测距、小电流接地选线、自动按频率减负荷、自动重合闸等自动装置功能动按频率减负荷、自动重合闸等自动装置功能l 综合了变电站内全部二次设备综合了变电站内全部二次设备University of South Chinapage102023-5-14变电站综合自动化基本特征2 2、结构分
6、布分层化、结构分布分层化l 典型的分层原则是将变电站自动化系统分为三层，即变电层、典型的分层原则是将变电站自动化系统分为三层，即变电层、间隔层和设备层间隔层和设备层University of South Chinapage112023-5-14变电站综合自动化基本特征3 3、操作监视屏幕化、操作监视屏幕化l 面对彩色显示器，对变电站的设备和输电线路进行全方面对彩色显示器，对变电站的设备和输电线路进行全方位的监视与操作。位的监视与操作。University of South Chinapage122023-5-14变电站综合自动化基本特征4 4、通信系统网络化、通信系统网络化l 计算机局域网技术
7、、现场总线技术及光纤通信技术广泛应用计算机局域网技术、现场总线技术及光纤通信技术广泛应用l 较高的抗电磁干扰的能力较高的抗电磁干扰的能力l 通信技术满足实时性要求，易于扩展通信技术满足实时性要求，易于扩展University of South Chinapage132023-5-14变电站综合自动化基本特征5 5、运行管理智能化、运行管理智能化l 不仅能监测一次设备，还能每时每刻检测自己是否有故障，不仅能监测一次设备，还能每时每刻检测自己是否有故障，充分体现了其智能性充分体现了其智能性 University of South Chinapage142023-5-14变电站综合自动化基本特征6
8、6、测量显示数字化、测量显示数字化l 指针式仪表全被显示器上的数字显示所代替。指针式仪表全被显示器上的数字显示所代替。l 人工抄表记录则完全由打印机打印、报表所代替。人工抄表记录则完全由打印机打印、报表所代替。University of South Chinapage152023-5-14二、变电站综合自动化的功能1 1、继电保护功能、继电保护功能2 2、监视控制功能、监视控制功能3 3、自动控制装置功能、自动控制装置功能4 4、通信功能、通信功能University of South Chinapage162023-5-14二、变电站综合自动化的功能1 1、继电保护功能、继电保护功能 输电线
9、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 小电流接地系统自动选线小电流接地系统自动选线 自动重合闸自动重合闸v系统的继电保护按被保护的电力设系统的继电保护按被保护的电力设备单元备单元(间隔间隔)分别独立设置分别独立设置v保护装置设有通信接口保护装置设有通信接口University of South Chinapage172023-5-14二、变电站综合自动化的功能2 2、监视控制功能、监视控制功能（1 1）实时数据采集与处理）实时数据采集与处理（2 2）运行监视功能）运行监视功能（3 3）故障录波与测距功能）故障录波与测距功能v模拟量主要有：变电
10、站各段母线电压，各条线路的电流等模拟量主要有：变电站各段母线电压，各条线路的电流等v开关量有：断路器位置、开关位置、保护状态等开关量有：断路器位置、开关位置、保护状态等v对变电站各种开关量变位情况和各对变电站各种开关量变位情况和各种模拟量进行监视种模拟量进行监视v微机保护装置兼作故障记录和测距微机保护装置兼作故障记录和测距v采用专用的微机故障录波器采用专用的微机故障录波器University of South Chinapage182023-5-14二、变电站综合自动化的功能2 2、监视控制功能、监视控制功能（4 4）事故顺序记录与事故追忆功能）事故顺序记录与事故追忆功能（5 5）控制及安全操
11、作闭锁功能）控制及安全操作闭锁功能（6 6）数据处理与记录功能）数据处理与记录功能v顺序记录是对变电站内的设备在事故时动作先后顺序记录顺序记录是对变电站内的设备在事故时动作先后顺序记录v事故追忆是在事故前后一段时间内主要模拟量作连续测量记录事故追忆是在事故前后一段时间内主要模拟量作连续测量记录v操作人员可远方操作开关等设备操作人员可远方操作开关等设备v操作闭锁和操作闭锁和“五防五防”v历史数据的存储和统计历史数据的存储和统计University of South Chinapage192023-5-14二、变电站综合自动化的功能3 3、自动控制装置功能、自动控制装置功能 电压无功综合控制电压无
12、功综合控制 低频率减负荷控制低频率减负荷控制 备用电源自投控制备用电源自投控制 小电流接地选线控制小电流接地选线控制 自动调谐式消弧线圈控制自动调谐式消弧线圈控制v具有保证安全、可靠供电和提高电能质量的自动控制功能具有保证安全、可靠供电和提高电能质量的自动控制功能University of South Chinapage202023-5-14二、变电站综合自动化的功能4 4、通信功能、通信功能v变电站变电站内部内部的通信和变电站与调度中心的通信和变电站与调度中心之间之间的通信两部分的通信两部分（1 1）变电站内部的通信）变电站内部的通信v实现自动化系统内部各子系统与上实现自动化系统内部各子系统
13、与上位机位机(监控主机监控主机)和各子系统间的数和各子系统间的数据和信息交换据和信息交换（2 2）变电站与调度中心之间的通信）变电站与调度中心之间的通信v实现实现变电站综合自动化系统与调度变电站综合自动化系统与调度中心之间的中心之间的“四遥四遥”功能功能University of South Chinapage212023-5-14三、变电站综合自动化的结构1 1、分层分布式结构、分层分布式结构University of South Chinapage222023-5-14三、变电站综合自动化的结构2 2、中、小型变电站的分层分布集中式结构、中、小型变电站的分层分布集中式结构Universit
14、y of South Chinapage232023-5-14三、变电站综合自动化的结构3 3、大型变电站分层分布集中式结构、大型变电站分层分布集中式结构University of South Chinapage242023-5-14三、变电站综合自动化的结构4 4、分层分布分散式、分层分布分散式University of South Chinapage252023-5-14四、变电站综合自动化的通信（1 1）串行通信）串行通信l 通信简单，成本低，通信简单，成本低，兼容性好兼容性好l 传输速率慢，数据量小，传输距离短，通信可靠性低、抗传输速率慢，数据量小，传输距离短，通信可靠性低、抗干扰能力
15、差干扰能力差University of South Chinapage262023-5-14四、变电站综合自动化的通信（2 2）现场总线）现场总线l 通信可靠性高，抗干扰能力强，传通信可靠性高，抗干扰能力强，传输距离远，传输速率较高。输距离远，传输速率较高。l 成本高，需要特殊通信芯片，兼容性较成本高，需要特殊通信芯片，兼容性较差。差。总线类型总线类型传输速率传输速率传输距离传输距离Profibus500kB/s1.2kmFF2.5MB500m1.9kmLonWorks1.25MB/s130mCANIMB/s10kmBitbus2.4MB/s30m1.2kmSDS125kB/s500mUniv
16、ersity of South Chinapage272023-5-14四、变电站综合自动化的通信（3 3）以太网）以太网l 通信可靠性高，抗干扰能力强，兼容通信可靠性高，抗干扰能力强，兼容性好，成本适中，传输距离远，传输速性好，成本适中，传输距离远，传输速率高。综合性价比高。率高。综合性价比高。University of South Chinapage282023-5-14三、变电站综合自动化的通信EBHEBH同步字同步字90H90HEBHEBH90H90HEBHEBH90H90H控制字控制字=7171H控制字控制字帧类别帧类别信息字数信息字数源站址源站址目的站址目的站址校验码校验码功能码功
17、能码信息字信息字1 1遥测量低遥测量低8 8位位)遥测量高遥测量高8 8位位)遥测量低遥测量低8 8位位)遥测量高遥测量高8 8位位)校验码校验码vIEC60870-5-101IEC60870-5-101规约规约vIEC60870-5-103IEC60870-5-103规约规约vCDTCDT规约。规约。变电站内部通信规约变电站内部通信规约l变电站和调度中心通信之间：变电站和调度中心通信之间：IEC61970规约规约University of South Chinapage292023-5-14四、变电站综合自动化的通信v 四遥四遥”的含义的含义l遥测遥测：远程测量。采集并传送运行参远程测量。采
18、集并传送运行参数，包括各种电气量数，包括各种电气量(线路上的电压、线路上的电压、电流、功率等量值电流、功率等量值)和负荷潮流等和负荷潮流等l遥信遥信：远程信号。采集并传送各种保护和开关量信息远程信号。采集并传送各种保护和开关量信息University of South Chinapage302023-5-14四、变电站综合自动化的通信v 四遥四遥”的含义的含义l遥控遥控：远程控制。接受并执行遥控命远程控制。接受并执行遥控命令，主要是分合闸，对远程的一些开令，主要是分合闸，对远程的一些开关控制设备进行远程控制关控制设备进行远程控制l遥调遥调：远程调节。接受并执行遥调远程调节。接受并执行遥调命令，对远程的控制量设备进行调节命令，对远程的控制量设备进行调节University of South Chinapage312023-5-14小结1 1、变电站综合自动化概念、变电站综合自动化概念2 2、变电站综合自动化的功能、变电站综合自动化的功能3 3、变电站综合自动化的分层方式、变电站综合自动化的分层方式3 3、变电站综合自动化的结构、变电站综合自动化的结构4 4、变电站综合自动化的通信方式、变电站综合自动化的通信方式5 5、变电站综合自动化的通信规约、变电站综合自动化的通信规约6 6、“四遥四遥”功能功能
