配电3-变电站自动化

配电自动化系统DistributionAutomationSystem西南交通大学电气工程学院何正友（2006年2月）王志强E-mail:[e-mail]实验室网站：（RTU）的发展v3.2微机远动装置的基本功能v3.3微机远动装置的分类v3.4配电变电站自动化的若干问题PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院概述v配电变电站和10kV开闭所是配电网的重要组成部分，因此配电变电站和开闭所的自动化程度的高低，直接反映了配电自动化的水平。v配电变电站和10kV开闭所内的自动化和输电网中变电站自动化采用的设备类似，即：要在站内安装微机远动装置(RTU)，但前者对环境和设备可靠性的要求更高些，因为配电变电站和10kV开闭所通常是无人值班的，并且没有取暖设施。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.1远动装置（RTU）的发展v1.①我国电力系统远动技术是在20世纪50年代发展起来的。最初是从苏联引进SF-58型有接点远动装置，通信速率为50bps，功能也较弱。v②20世纪60年代以来，我国自行研制出了无触点数字或综合远动装置，该装置具有遥测(YC)、遥信(YX)、遥控(YK)、遥调(YT)四种综合能力。v③20世纪70年代中，我国电力系统中运行着的远动装置是由硬件逻辑元件组合而成的。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.1远动装置（RTU）的发展v2.⑴触点式远动装置是第一代远动装置，它的精度低，速度慢，可靠性差。v⑵数字式远动装置的精度和速度较触点式远动装置有了很大的提高，但它的可靠性及灵活性差，而且功能有限，难以满足现代化高度集中的实时监控的需要。v⑶微处理机具有速度快、功能强、应用灵活等特点，自七十年代起基于微处理机的远动装置有了迅速发展，Z80，i8086，i80286，8098，MCS-51等高性能微处理机广泛地应用于RTU中。①仅有一个含CPU的智能模块微机远动装置；②多CPU结构的分布式微机远动装置。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.2微机远动装置的基本功能v1.四遥功能：遥信（YX）、遥测（YC）、遥控（YK）和遥调（YT）。1)遥信：要求采用无源接点方式，即某一路遥信量的输入应是一对继电器的触点，或者是闭合，或者是断开。2)遥测：遥测往往又分为重要遥测、次要遥测、一般遥测和总加遥测等。3)遥控：采用无源接点方式，要求其正确动作率不少于99.99%。4)遥调：采用无源接点方式，要求其正确率大于99.99%。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.2微机远动装置的基本功能v2.事件顺序记录（SOE）事件顺序记录的一项重要指标是时间分辩率。分辩率可分为RTU内(即站内)与RTU之间（即站间）两种。1)SOE的站内分辩率，是指在同一RTU内，顺序发生一串事件后，两事件间能够辩认的最小时间，在调度自动化中，SOE的站内分辩率一般要求小于5ms。2)SOE的站间分辩率是指各RTU之间顺序发生一串事件后，两事件间能够辩认的最小时间,SOE的站间分辩率一般要求小于10ms。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.2微机远动装置的基本功能v3.系统对时：RTU站间SOE分辩率是一项系统指标，它要求各RTU的时钟与调度中心的时钟严格同步。目前，采用措施有：1)利用全球定位系统GPS提供的时间频率同步对时，有效地确保SOE站间分辨率指标。2)采用软件对时，SC1801、CDT、DNP和Modbos等规约均提供了软件对时手段。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.2微机远动装置的基本功能v4.电能采集（PA）：采集变电站各条进线和出线以及主变两侧的电度值。有传统做法和较先进的做法。v5.自恢复和自检测功能：由于RTU处于一个具有强大电磁干扰的工作环境中，使用中难免发生程序受干扰“跑飞”、或通信瞬时中断等异常情况，甚至有时电源也会瞬时掉电，在上述情形下，若不加特殊处理，均有可能造成RTU死机，SCADA系统将因此无法收到变电站信息。因此要求RTU在遇到上述情形时，要能在较短的时间内自动恢复，重新从头开始执行程序。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.2微机远动装置的基本功能v6.和SCADA系统通信ØRTU的六项基本性能：①应起码具备其中的一种通信规约；②具有通讯速率的选择功能③支持光端机；④支持微波；⑤支持载波；⑥支持无线电台。Ø除此之外，还希望RTU具有下列功能：1)当地显示与参数整定输入，即在RTU上安装一个当地键盘和LED或液晶显示器，使得RTU的采集量在当地就可以显示到显示器上，也可通过小键盘输入遥测量的转换系数、修改电度底盘值和定义SOE点等。2)一发多收。3)CRT显示，打印制表。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.3微机远动装置的分类v1.变电站内的RTU分类RTU体系结构分布式RTU集中式RTU结构分布式RTU功能分布式RTU采样方式直流采样RTU交流采样RTU组屏方式集中组屏RTU分散布置RTU结构机柜式RTU机箱式RTU单元模块化RTU壁挂式RTUPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.3微机远动装置的分类3.3.1集中式RTU和分布式RTU集中式RTU主要特征为：单RTU、并行总线和集中组屏。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.3微机远动装置的分类3.3.1集中式RTU和分布式RTUv3.集中式RTU采用的并行总线一般有三种：即796总线（Multibus），STD总线和PCI总线。1)796总线由于其电路板面积大，可寻址空间范围广，因而单板容量很大。796总线的CPU板一般可以包含非常丰富的功能，如多个串行口、自含硬件看门狗、含键盘显示器管理单元等。2)STD总线是规模最小，设计较为周到的一种总线。它的适应性好，STD总线由于其规模小，适合于构成各种小型RTU。STD总线的单板容量一般为：遥测32路，遥信32路，电度8路，遥控4路。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.3微机远动装置的分类3.3.1集中式RTU和分布式RTU3)采用PC总线构成RTU，可以利用工业控制PC机的资源，且可直接采用众多的PC总线接口模板，既可降低成本，又可提高可靠性。v二、分布式微机远动装置Ø1.多CPU结构、各模块间以串行总线相互联系的分布式微机远动装置较集中式微机远动装置具有如下优点：1)布置灵活，便于采集地理上分布的信号。2)连线简单，可靠性高。3)便于扩容，容量可以很大。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.3微机远动装置的分类3.3.1集中式RTU和分布式RTU4)便于采用交流采样方式。5)便于实现多规约转发和一发多收。Ø2.分布式微机远动装置的特征为：多CPU、串行总线、智能模板，既可以柜中组屏，又可以分散布置。根据结构上的不同，分布式微机远动装置又可分为功能分布式和结构分布式两大类。1)功能分布式微机远动装置功能分布式微机远动装置是按功能划分各模块,RTU可由智能遥信模块(IYX)、智能遥测PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.3微机远动装置的分类3.3.1集中式RTU和分布式RTU模块（IYC）、智能电度模块（IPA）、智能遥控模块（ISOC）、智能遥调模块（ISOR）和CPU模块构成，如下图所示。CPU主CPU从IYX1IYX2IYC1IPAISOCISOR内部串行总线KBMMM主站1主站2主站3PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院2)结构分布式微机远动装置此体系结构的优点：a)RTU单元模块分散地布置在开关柜等当中，而不必单独组屏，从而不仅节省了空间，也使二次连线大大减少。b)很容易将微机保护和监控功能合二为一，成为集成化的产品，甚至连防误闭锁功能也可以包含进去。这样非常有利于实现变电站综合自动化。3.3微机远动装置的分类3.3.1集中式RTU和分布式RTUPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.3微机远动装置的分类3.3.1集中式RTU和分布式RTUv结构分布式微机远动装置在一个35kV配电变电站中的典型应用如下图所示。1#主变保护监控单元1#主变后备保护单元2#主变保护监控单元2#主变后备保护单元10kV甲线路保护监控单元10kV乙线路保护监控单元10kV丙线路保护监控单元10kV丁线路保护监控单元10kV联络保护监控单元补偿电容器保护监控单元集中转发单元或当地功能LONWORKS现场总线ModemU,I,P,Q开关位置,保护信号遥控开关合闸/分闸PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.3微机远动装置的分类3.3.1集中式RTU和分布式RTU3)采用智能电能表简化微机远动装置的结构智能化多功能电能表是一类功能性很强的智能电子设备(IED)，它不但能采集分时段有功电能和无功电能，还可以获得电压、电流、有功功率、无功功率以及功率因数等参数，并通过RS-485接口和其它设备相连。采用此结构如下图所示。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.3微机远动装置的分类3.3.1集中式RTU和分布式RTU智能电能表智能电能表智能电能表......智能遥控模块智能遥信模块智能遥调模块CPU模块RS-485Modem采用智能电能表简化微机远动装置的结构PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.3微机远动装置的分类3.3.1集中式RTU和分布式RTUv三、微机远动装置的选择ØRTU的选择见下表所示体系结构特点适用范围集中式RTU单CPU并行总线集中组屏无微机保护功能小区变小型配电变电站和开闭所功能分布式RTU多CPU串行总线智能模块一般仍集中组屏无微机保护功能中、小型配电变电站和中、小型开闭所、大型配电变电站和开闭所的改造结构分布式RTU多CPU,串行总线面向对象的智能模块适合于分散布置有微机保护功能新建配电变电站和开闭所、变电站综合自动化用多功能电能表简化RTU的结构RTU仅需要遥控、遥调和遥信部分，可从多功能电能表获得遥测和丰富的电能信息出线负荷需要分时计费的配电变电站和开闭所PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn西南交通大学电气工程学院3.3微机远动装置的分类3.3.1集中式RTU和分布式RTUØ从采样类