牵引变电所自动化系统及保护整定

牵引变电所自动化系统及保护整定电气工程学院林国松一、变电所自动化系统与发展概述二、TA21型变电站自动化系统功能及特点三、间隔层单元功能及特点四、系统结构及运用模式五、保护装置结构功能六、保护装置定值配置目录一、变电站自动化系统与发展概述1、变电站自动化系统定义变电站自动化技术：将变电站的二次设备（包括测量仪器、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、自动控制和保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。②微机保护＋RTU微机保护装置完成保护功能，RTU完成测量、控制功能等传统四遥功能（遥测、遥信、遥控、遥调）。RTU采集保护动作节点信息(原来RTU采集继电器的信号节点)或与保护装置通信获取保护动作报告。①继电器保护＋RTU继电器完成保护功能，保护动作后给出节点信息RTU完成测量、控制功能等传统四遥功能（遥测、遥信、遥控、遥调）。1、变电站自动化系统定义一、变电站自动化系统与发展概述③变电站综合自动化系统保护、测量、控制功能综合考虑，功能分布式配置，通过网络组成整体传统RTU转变为通信单元，通过通信而不是节点采集来收集变电所的运行状态，四遥功能下放到微机装置利用计算机的强大功能取代中央信号盘实现当地监控功能故障记录功能，记录保护动作前、后的有关故障信息，以利于分析故障1、变电站自动化系统定义一、变电站自动化系统与发展概述变电所层功能变电所层由当地监控单元和远动通信单元组成，当地监控单元与远动通信单元互相独立。在正常情况下，调度端控制命令不通过当地监控单元即可执行。通过当地监控的显示器监视变电所运行情况，查看各种报表及曲线。当远方控制失效时，当地监控单元作为远方控制失效的后备手段在当地进行控制操作。2、变电站自动化系统的功能一、变电站自动化系统与发展概述2、变电站自动化系统的功能⑴当地监控单元功能①当地监控功能。实时监视变电所内的开关运行状态，对各种故障信息进行实时多窗口动态报警显示，显示全所的保护信息、故障录波、负荷录波及预告信息；动态显示全所的遥测量及实时曲线。通过鼠标或键盘完成当地/远方转化操作，实现对牵引变电所内的各种开关的分/合控制、信号复归等各种控制操作，并进行操作前的合理性判定；实现保护装置的复归及参数整定；同时还可完成各种报表记录、曲线的检索及显示。一、变电站自动化系统与发展概述②系统维护功能。通过系统维护软件可完成整个系统数据的建立及修改、画面建立及修改、历史数据库的管理、系统运行参数的定义、修改及系统程序的维护和开发。③实时及报表打印功能。对当地监控系统的实时数据进行流水打印，主要包括：调度员操作记录、故障报警及事件顺序记录、遥测量越限记录等。对当地监控系统各种报表的打印及画面的拷屏功能。2、变电站自动化系统的功能一、变电站自动化系统与发展概述⑵远动通信单元功能远动通信单元完成向远方调度中心传输监控及保护信号，既支持对该信号进行调制和解调，也支持光纤数字通道完成远动功能，同时完成牵引变电所内的时间同步。2、变电站自动化系统的功能一、变电站自动化系统与发展概述间隔层功能间隔层主要由各种保护、测量和控制设备组成，实现对牵引主变压器、馈线、电容器的保护、测控和控制。3、变电站自动化系统特点①功能综合化。牵引变电所综合自动化系统是一个技术密集、多种专业技术相互交叉、相互配合的系统，是以微电子技术、计算机硬件和软件技术、数据通信技术为基础发展起来的。监控子系统综合了原来的仪表屏、操作屏、模拟变送器屏、远动装置、中央信号系统等功能；保护子系统代替了电磁式或晶体管式继电保护装置；还可根据用户的需要将微机保护子系统和监控子系统结合起来，综合故障录波、故障测距、自动重合闸等自动装置功能。综合性功能是通过局域通信网络中各微机系统硬、软件的资源共享来实现的。对于中央信号、测量和控制操作等功能的综合是通过监控系统的全面综合，而对于一些重要的微机保护及自动装置则可能只是接口功能的综合。一、变电站自动化系统与发展概述②分层分布化结构。在综合自动化系统中，多个微处理器同时并行工作，实现各种功能。按照各子系统功能分工的不同，综合自动化系统的总体结构又按分层原则来组成。典型的分层原则是将变电所自动化系统分为两层，即变电所层和间隔层。由此，构成了分层、分布式结构。3、变电站自动化系统特点一、变电站自动化系统与发展概述③操作监视屏幕化。变电所实现综合自动化后，无论有人值班还是无人值班，操作人员面对彩色大屏幕显示器进行变电所的全方位监视与操作。常规方式下的指针表读数，被屏幕数据所取代；常规庞大的模拟屏，被液晶屏幕上的实时主接线画面取代；常规在断路器安装处或控制屏上进行的合、跳闸操作，被液晶屏幕上的鼠标操作或键盘操作所取代；常规的光字牌报警信号，被屏幕画面闪烁和文字提示或语言报警所取代。通过计算机的显示器可以监视全变电所的实时运行情况和控制所有的开关设备。3、变电站自动化系统特点一、变电站自动化系统与发展概述④运行管理智能化。智能化不仅表现在常规的自动化功能上，如自功报警、自动报表、事故判别与记录等方面，更重要的是能实现故障分析和恢复操作智能化，以及自动化系统本身的故障自诊断、自闭锁和自恢复等功能。对于提高牵引变电所的运行管理水平和安全可靠性是非常重要的，也是常规的二次系统无法实现的。综合自动化系统不仅检测一次设备，还实时检测自身是否有故障，充分体现了系统的智能化。3、变电站自动化系统特点一、变电站自动化系统与发展概述⑤通信手段多元化。计算机局域网络技术和光纤通信技术在综合自动化系统中得到了普遍应用。因此系统具有较强的抗电磁干扰能力，能够实现高速数据传送，满足了实时性要求，组态灵活，易于发展，可靠性高，大大简化了常规变电所繁杂量大的各种电缆。⑥测量显示数字化。变电所实现综合自动化后，微机监控系统彻底改变了传统的测量手段，常规指针式仪表全被液晶显示屏上的数字显示所代替，而原来的人工抄表记录则完全由打印机打印、制表所代替。这不仅减轻了值班员的劳动，而且大大提高了测量精度和管理的科学性。3、变电站自动化系统特点一、变电站自动化系统与发展概述4、变电站自动化系统的优点①提高牵引变电所的安全、可靠运行水平。传统的牵引变电所二次设备专业分工过细，不利于综合监视运行情况和及时发现隐患。一旦发生事故，恢复供电的时间较长。实现综合自动化后，传统的专业框框完全被打破，利用计算机对统一收集到的数据和信号进行全面的分析与处理。牵引变电所综合自动化装置都是由微机组成的，其配置灵活，灵敏度和可靠性高，调试方便。可以在线监视各保护、测控装置的运行参数及其工作状况，必要时可以从远方对保护参数进行整定。微机保护除了能迅速发现被保护对象的故障并将其切除外，还具有故障自诊断功能，使得变电所一次设备和二次设备的工作可靠性大大提高。一、变电站自动化系统与发展概述②提高牵引供电系统的运行管理水平。牵引变电所实现综合自动化后，监视、测量、记录等工作都由计算机自动进行，既提高了测量的精度，又避免了人为的主观干预。运行人员通过计算机屏幕便可掌握变电所主要设备和各馈电线路的运行工况和运行参数。变电所综合自动化系统可以收集众多的数据和信号，利用微机的高速计算和逻辑判断能力，及时将综合结果反映给值班人员并送往调度中心，各种实时数据与历史数据均可在计算机上随时查阅，各种操作都有事件顺序记录，调度员不仅能及时掌握各变电所的运行情况，还可对它进行必要的远距离调节和控制，大大提高了运行管理水平。4、变电站自动化系统的优点一、变电站自动化系统与发展概述③降低造价，减少总投资。由于采用微计算机及通信技术，可以实现资源共享和信息共享，变电所综合自动化系统大大减轻电压传感器、电流互感器的负担，降低了电能损耗，并节省大量的控制电缆。微机保护、测控装置硬件多采用大规模集成电路，结构紧凑、体积小，与常规二次设备相比占用空间减少数倍，可以大大缩小变电所的占地面积。随着技术水平的不断进步，微机的性价比不断上升，综合自动化系统的功能和性能会逐渐更加完善和提高。造价会越来越低，最终可以大大减少变电所的总投资。4、变电站自动化系统的优点一、变电站自动化系统与发展概述④促进无人值班变电所管理模式的实行。牵引变电所综合自动化装置均有故障自诊断能力，系统内部有故障时能自检出故障部位；微机保护和自动装置的整定值可在线读出检查，并可实现远方整定；监控系统的抄表、记录等工作也自动进行。牵引变电所实现综合自动化后减少了许多维护工作量和维修时间以及值班人员的劳动，为实现无人值班提供了可靠的技术条件。变电所综合自动化系统显著提高无人值班变电所运行的可靠性和技术水平，系统内部各装置之间通过网络连接，实现资源共亨，可以向调度中心提供更丰富的信息。调度中心也可远距离修改各微机保护子系统和各自动装置的定值、检查各子系统的运行状态，这是常规变电所无法达到的。无人值班牵引变电所采用综合自动化系统是现在的主流。4、变电站自动化系统的优点一、变电站自动化系统与发展概述5、变电站自动化系统发展⑴分立元件的自动化装置阶段20世纪70年代以前，为了提高电力系统的安全与经济运行水平，各种功能的自动装置被陆续研制出来。如自动重合闸装置，低频自动减载装置、备用电源自投装置和各种继电保护装置等。这些装置主要采用模拟电路，由晶体管等分立元件组成。各装置独立运行，互不相干，耗电多、维修周期短、缺乏智能性，没有故障自诊断能力。⑵智能自动装置阶段1971年，世界上第一片微处理器在美国Intel公司问世之后，许多厂家纷纷开始研制，逐渐形成了以Intel、Motorola、Zilog公司为代表的三大系列微处理器。微处理器技术很快被应用于电力系统各个领域，由晶体管等分立元件组成的自动装置逐步由大规模集成电路或微处理器所代替，出现了微机保护装置、微机远动装置等。一、变电站自动化系统与发展概述⑶综合自动化系统阶段①国外综合自动化系统的发展概况国外变电所综合自动化的研究工作始于20世纪70年代。英国、法国、意大利等国家于20世纪70年代末期装设的运动装置都是微计算机型的。日本在微处理器应用于电力系统方面的工作虽然晚于欧美，但后来者居上，在关西电子公司和三菱电气有限公司的协助下，于1975年开始研究用于配电变电所的数字控制系统（称为SDCS-1），1979年通过现场试验，1980年开始商品化生产。20世纪80年代以后，研究综合自动化系统的国家和大公司越来越多，例如，德国西门子公司、ABB公司、AEG公司，美国GE公司、西屋公司，法国阿尔斯通公司等都有自己的综合自动化系统产品。西门子公司于1985年在德国汉诺威正式投入其第一套综合自动化系统LSA678。LSA678系统的结构有全分散式和集中与分散相结合两种类型。ABB公司的综合自动化系统SCS100用于中、低压变电站，SCS200用于高压变电站。5、变电站自动化系统发展一、变电站自动化系统与发展概述②我国综合自动化系统的发展概况我国综合自动化的研究工作开始于20世纪80年代中期。最初的变电所自动化系统实际上是在RTU基础上，加上一套以微机为中心的当地监控系统组成。该系统不但未涉及继电保护，就连传统的控制屏台也都保留，这是我国变电所自动化技术的初级阶段。20世纪80年代后期，进行变电所综合自动化技术研究的高等学校、科研单位、生产厂家逐渐增加。进入20世纪90年代，由于微机保护的广泛应用，综合自动化技术取得了实质性的进展。20世纪90年代初研制的综合自动化系统是在变电站控制室内设置计算机系统作为变电所自动化的核心，另设置数据采集和控制部件，用于采集数据和发出控制命令。微机保护柜除保护部件外，每柜有一管理单元，其串行口与变电站自动化系统的数据采集及控制部件相连，传送保护装置的各种信息和参数，整定和显示保护定值。一、变电站自动化系统与发展概述5、变电站自动化系统发展20世纪90年代中期，随着计算机技术、网络技术及通信技术的飞速发展，同时结合变电所的实际情况，各类分散式变电所自动化系统相继研制