高技能人才变电站自动化系统

变电站综合自动化技术一、变电站综合自动化的基概念1、变电站自动化是技术发展的必然趋势⑴全国联网的发展方向，对电力系统可靠性提出更高的要求；⑵常规变电站存在的问题；⑶科学技术的发展为发展变电站自动化提供了有利条件；⑷无人值班。一、变电站综合自动化的基概念2、变电站综合自动化的发展过程⑴国外变电站综合自动化的早期发展概况：国外变电站自动化的研究工作始于20世纪70代，70年代末，英、西德、意大利、澳大利亚等国新装的远动装置都是微机型的。变电站综合自动化的研究工作，于70年代中、后期开始的。1975年由西门子公司和三菱电气有限公司合作研究配电变电站数字控制系统。1979年完成样机，称为SDCS-1型，12月在变电站安装运行，1980年开始商品化生产。SDCS-1型由13台微机组成。如下图，它具有对一个77kV/6.6kV的配电变电站的全部保护和控制功能。该变电站具有3台主变，4回77kV出线，36回6.6kV馈线电路。⑵⑶⑷SDCS-1结构方框图一、变电站综合自动化的基概念SDCS-1按功能分为三个子系统：继电保护子系统测量子系统控制子系统80年代研究变电站综合自动化的国家和公司越来越多德国西门子公司、ABB公司、AEG公司、GE公司、西屋公司、阿尔斯通公司都以自己的变电站综合自动化产品。1995年西门子公司变电站自动化系统LSA678在我国已有十多个工程国外研究工作突出的特点是他们彼此间一开始就十分重视这一领域的技术规范和标准的制定和协调。⑵我国变电站自动化的发展过程我国变电站综合自动化的研究工作始于80年代中期。1987年清华大学电机工程系研究成功国内第一个符合国情的综合自动化系统。该系统由3台微机组成，系统结构如图。1987年在山东威海望岛变电站成功投入运行。望岛变电站是一个35kV/10kV城市变电站。按功能分为3个系统：安全监控子系统、微机保护子系统、电压无功控制子系统。90年代中期后，综合自动化系统飞速发展。随着微机技术的不断发展和已投入运行的变电站综合自动化系统取得的经济效益和社会效益，吸引全国许多用户、科研单位和高等院校，因此变电站综合自动化系统，在90年成为热门话题一、变电站综合自动化的基概念变电站微机监测、保护综合控制系统一、变电站综合自动化的基概念综合自动化：就是将变电站的二次设备（包括仪表，信号系统，继电保护，自动装置和远动装置）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术，现代电子技术和通信设备及信号处理技术，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。二、综合自动化的结构形式1、从发展过程：集中式分布式分散式2、从安装的物理位置：集中组屏分层组屏分散在一次设备间隔设备上㈠集中式集中式结构的变电站综合自动化系统是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，分别完成微机控制、微机保护和一些自动控制等功能。集中式的结构形式全集中式方案DIDOAI集中式优点该种方式结构紧凑，体积小，造价低，尤其是对35KV或规模较小的变电站更为有利，能完成综合自动化式变电站的各种要求。集中式的缺点每台机器的功能较集中，一旦机器发生故障，会有较大的影响，所以最好采用双机并联运行的结构才能提高可靠性。软件复杂，修改工作量大，调试麻烦。组态不灵活，对不同的主结线或是不同规模的变电站，软硬件都必须另行设计，工作量大，影响批量生产，不利于推广。保护不直观，不符合运行和维护的习惯，程序设计麻烦，只适合保护算法比较简单的情况㈡分层分布式集中组屏结构所谓分布式结构，是在结构上采用主从CPU协同工作方式，各个从CPU之间采用网络技术或串行方式实现数据通信。所谓分层式结构的体系结构，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。各层的设备间隔层：按断路器的间隔分，具有测量、控制和保护部件。站控层：中央处理器、通讯管理机、MODEM。管理层：一台或多台微机组成分层分布式集中组屏结构特点可靠性高，任一部分设备有故障时，只影响局部；分布式系统为多CPU工作方式，各装置都有一定数据处理能力，从而大大减轻了主控制机的负担；继电保护相对独立，不依赖于通讯网络；具有功能强大的后台监控系统；具有与系统控制中心通信的功能。㈢分散分布式与集中相结合结构采用面向对象的方式进行设计的，按每个电网元件（一条出线、一台变压器等）为对象，集测量、保护、控制为一体，设计在一个机箱内。安装在各个开关柜上。由监控主机通过网络对他们进行管理和交换信息。但主变压器和高压线路保护装置仍集中组屏安装在控制室内。因此称为分布和集中相结合的结构，是当前综合自动化系统的主要结构形式。分散分布式与集中相结合的结构形式特点10-35kV馈线保护采用分散式结构，就地安装，节约控制电缆，通过现场总线与保护管理机交换信息。重要保护集中安装在控制室内，对其可靠性较为有利。其他自动装置（低周减载，备自投，无功综合控装置）采用集中组屏。减少电缆，减少占地面积。可靠性高，组态灵活，检修方便。㈣全分散式全分散式的变电站综合自动化是以一次主设备如开关、变压器、母线等为安装单位，将控制、I/O、闭锁、保护等单元分散，就地安装在一次主设备（屏柜）上。站控单元通过网络与各一次设备相连，并与远方调度中心通信。今后综合自动化变电站的发展方向。三、变电站综合自动化系统基本特征1、具有功能综合化2、分层分布结构化3、操作监视屏幕化4、通信局域网络化、光纤化5、运行管理智能化6、测量显示数字化㈠具有功能综合化变电站综合自动化系统综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备。其中监控系统综合了原来的仪表屏、控制操作屏、模拟屏和变送器屏、远动装置、中央信号系统等功能；微机保护（和监控系统一起）综合了故障录波、故障测距、小电流接地选线、自动重合闸等自动装置功能。㈡结构分布、分层化典型的变电站综合自动化系统分为两层，即变电站层和间隔层。汇总本间隔实时数据信息；实施对一次设备保护控制功能；实施本间隔操作闭锁功能；实施操作同期及其他控制功能；承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。必要时，上下网络接口具备双口全双工方式，以提高信息通道的冗余度，保证网络通信的可靠性。间隔层设备的主要功能站控层的主要功能通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；将有关数据信息送向调度或控制中心；接收调度或控制中心有关命令并转间隔层执行；具有站内当地监控、人机联系功能，如显示、操作、打印、报警以及图像、声音等多媒体功能；具有对间隔层在线维护、在线组态，在线修改参数的功能；㈢操作监视屏幕化变电站实现综合自动化后，常规庞大的模拟屏、指针式仪表等均被CRT屏幕上的主接线图、各种数据显示所代替；常规在断路器安装处或控制屏上进行的跳、合闸操作被鼠标、键盘操作所代替；常规的光字牌、电笛、电铃等被屏幕画面闪烁图形和语音报警所代替。㈣通信局域网络化、光纤化光纤通信抗干扰大大增强，传输速度快。㈤运行管理智能化变电站综合自动化可以实现许多自动化功能，如电压、无功自动调节、小电流接地选线、自动事故判别和事故记录、事件顺序记录（SOE）、自动报警等，还实现了本身的故障自诊断、自闭锁、自调节和自恢复等功能，大大提高变电站运行管理水平和安全可靠性。㈥测量显示数字化长期以来变电站采用指针式仪表作为测量仪器，其准确度低、读数不方便。采用微机监控后，指针式仪表被CRT显示器上的数字所代替，直观、明了。而原来的人工抄表记录则完全由打印机打印、报表所代替。四、综合自动化各子系统及其功能1、当地监控系统2、远动系统3、微机保护系统4、电压、无功综合控制系统功5、故障录波6、小电流接地选线7、同期8、对时㈠当地监控系统功能1、数据采集和处理2、运行监视3、事件顺序记录及事故追忆功能4、开关量控制操作和同期检测5、在线计算和制表功能6、图像显示和显示打印功能7、系统自诊断和自恢复功能1、数据采集和处理监控采集的数据包括模拟量、开关量和电度量。监控系统采取定时采集和主动上送的方式进行采集数据，对数据进行存储。模拟量有：电流、电压、有功功率、无功功率、频率、功率因数、温度。开关量有：DL位置及刀闸状态信号、事故信号、预告信号、中央信号、主变分接头位置、公用信号（所有变、电源保险等）。电度量有：有功电度、无功电度。2、运行监视功能运行监视主要是对变电站的运行工况和设备状态进行监视。报警功能分为两种，一种是事故报警，另一种是预告报警。报警方式：自动推出画面、音响提示、闪光提示、信息操作提示。3、事件顺序记录及事故追忆功能事件顺序记录是对变电站内继电保护、自动装置、断路器等在事故时动作的先后顺序自动记录。事故追忆是指对变电站内的一些主要的模拟量，在事故前后一段时间内连续测量记录。4、开关量控制操作和同期检测开关量控制操作对象为断路器、隔离开关、变压器分接头。对要求作同期检测的断路器应具有检同期功能（如四方公司的CSI200E）。5、在线计算和制表功能根据交流采样后在线计算出电气量一次值I、U、P、Q、f、COSф以及Wh、Varh，并计算出日、月、年最大、最小值及出现的时间；统计日、月、年电压合格率、断路器的正常及事故跳闸次数、停用时间及年运行率以及安全运行天数累计等。能提供各种报表，运行日志表、电能量表、向上级调度汇报表、事件顺序记录一览表、报警记录一览表、微机保护配置定值一览表、主要设备参数表、开关量、模拟量、电度量实时值汇报表、自诊断报告及用户自定义的其他报表。6、图像显示和显示打印功能后台设备应能显示以下内容：全所电气主接线图、分区及单元接线图、光字牌图、实时曲线及趋势曲线、历史曲线、电压和负荷监视棒图、实时和历史报警图、表格显示、报告显示、系统配置及运行工况图、手控/程控/同期开关位置、二次保护配置图以及各套保护设备的投切情况、整定值等、直流系统图、所用电系统图、显示时间和安全运行天数等。7、系统自诊断和自恢复功能计算机监控系统能在线诊断系统全部软件和硬件的运行工况，当发现异常及故障时能及时显示和打印报警信息，并在运行工况图上用不同颜色区分显示。系统自诊断的内容包括：各工作站、测控单元、I/O采集单元等的故障、电源故障、系统时钟同步故障、网络通信及接口设备故障、软件运行异常和故障、与远方调度中心数据通讯故障、远动通道故障。系统自恢复的内容包括：当软件运行异常时，自动恢复正常运行；当软件发生死锁时，自启动并恢复正常运行；当系统发生软、硬件故障时，备用设备能自动切换（双机热备功能）。㈡远动系统所谓远动，就是调度端的四遥功能，应用远程通信技术，对远方的运行设备进行监视和控制，以实现远程测量、远程信号、远程控制和远程调节等各项功能。远动系统功能遥测：即远程测量；遥信：即远程信号；遥控：即远程命令；遥调：即远程调节；遥脉：电能量的脉冲信号量转换后定时发送给调度中心；事件顺序记录(SOE)；电力系统统一时钟；调度规约转换。㈢微机保护系统功能近年来，继电保护领域出现了巨大的变化，这就是反应数字量的微机保护的出现，它除了满足对继电保护选择性、快速性、可靠性、灵敏性基本要求外，在原有保护功能的基础上，还增加了很多新的功能和要求，如：通信功能、远方整定功能、远方投切保护功能、保护信号可以就地复归和远方复归；界面显示、存储和打印功能；自动校时功能、自检智能化。㈣电压、无功综合控制系统功能一般是在监控系统中设有专用的自动调分接头和自动投切电容器的控制软件(VQC软件)，也有VQC装置单独组屏的设备。维持供电电压在规定的范围内；保持电力系统的稳定和合适的无功平衡保证在电压合格的前提下使电能损耗最小标准9区图如下：横轴为无功(功率因数)，纵轴为控制电压。电压的上下限值和无功(功率因数)的上下限值将平面图分成9个区域。第九区电压合格，无功(功率因数)也合格，是调节的目标区域。上下两个深色部分为强投