变电站综自系统启蒙文档

变电站综合自动化系统研讨会－湖北荆州内容1、变电站控制保护的发展历程及趋势2、变电站自动化系统的基本概念3、220KV、110KV综合自动化系统的基本配置及系统结构4、CBZ-8000变电站综合自动化系统的整体介绍变电站综合自动化系统研讨会－湖北荆州一、变电站控制保护系统的发展历程及趋势1、常规型保护控制变电站阶段按保护类型可分为：电磁型保护阶段整流型保护阶段晶体管型保护阶段集成电路型保护阶段2、微机控制保护型变电站（综合自动化型变电站）按网络结构可分为：集中式变电站综合自动化系统保护装置需组柜集中布置改造型综自系统集中控制型的星型网络（可靠性很差）分层分布式变电站综合自动化系统现场总线型自动化系统基于以太网技术及以TCP/IP为代表的互联网技术为代表的局域网型变电站自动化系统按保护CPU档次可分为：初期的8位机保护控制系统（不完善）较早期的16位机保护控制系统（较完善）现在的32位机保护控制系统（完善）3．基于61850规约的全数字化变电站阶段（发展趋势）（估计在2010年左右将会普及）变电站综合自动化系统研讨会－湖北荆州变电站综合自动化系统研讨会－湖北荆州二、变电站自动化系统的基本概念一、变电站自动化的概念：所谓变电站自动化就是在变电站内应用自动控制技术、信息处理技术、信息传输技术、计算机软硬件技术实现变电站的运行监测、协调、控制和管理任务，部分代替或取代变电站常规二次系统，减少和代替运行值班人员对变电站运行进行监视、控制的操作，使变电站更加安全、稳定、可靠运行。变电站综合自动化就是通过微机化的保护、测控单元采集站内各种信息，如母线电压、线路电流、变压器各侧电气量及站内各一次及辅助设备（如断路器、刀闸等）的状态等，并对采集到的信息加以分析和处理，借助于计算机通信手段，相互交换和上送相关信息，实现变电站运行监视、控制、协调和管理。变电站综合自动化其实质是以计算机技术为核心，通过将变电站原有的保护、仪表、中央信号、远动装置等二次设备系统及其功能重新分解、组合、互连、计算机化，使变电站保护、测量、监视、和远方控制于一体，通过设备间相互信息交换，数据共享，完成变电站的运行监视和控制任务。同传统变电站二次系统不同的是：各个保护、测控单元既保持相对独立（继电保护装置不依赖于通信或其他设备），可自主、可靠地完成保护控制功能，迅速切除和隔离故障；又通过计算机通信的形式，相互交换信息，实现数据共享，协调配合工作，减少了电缆和设备配置，增加了新的功能，提高了变电站整体运行控制的安全性和可靠性。借助于变电站综合自动化系统，实现了对变电站运行自动监视、管理、协调和控制，减轻了变电站值班人员的劳动强度，提高了变电站自动化水平。变电站综合自动化系统研讨会－湖北荆州二、变电站自动化的特点：（１）功能综合化变电站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。它是建立在计算机硬件和软件技术、数据通信技术基础上发展起来的。它综合了站内部除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备。微机监控部分综合了原来的仪表屏、操作屏、模拟屏、变送器屏、远动装置、中央信号系统等功能；微机保护部分取代了传统的电磁式或晶体管式的保护装置。（２）系统结构微机化、分布化系统内各个子系统和功能模块由配置的单片机或微型计算机组成，采用分布式结构，通过网络、总线将微机保护、数据采集、控制等各个子系统连接起来，构成一个分级分布式系统。（３）测量显示数字化采用微机监控系统，彻底改变了原来的测量手段，常规指针式仪表完全被CRT、LCD（计算机彩色显示器）上的数字显示所代替，解决了常规仪表准确度低、读数不方便等问题。原来的人工抄表也可以由打印机或计算机报表所代替，不仅减轻了值班员的劳动，而且也提高了测量精度和管理的科学性。（４）操作监视屏幕化采用微机监控系统，操作人员可通过电脑屏幕对站内设备和输电线路的实时运行情况进行全方位的监视，同时也可以对各种开关设备进行操作控制。（５）运行管理智能化微机监控系统不仅能实现很多自动化的功能，如：电压、无功自动调节，小电流接地选线，自动事故判别与事故记录，事故顺序记录（SOE），制表打印，自动报警，更重要的是能实现故障恢复和智能故障分析；这对于提高变电站的运行管理水平和安全可靠性是非常重要的，也是常规二次系统所无法实现的。变电站综合自动化系统研讨会－湖北荆州三、变电站自动化系统的基本功能（１）数据采集和处理数据采集有两种：一种是原始数据的采集。原始数据指直接来自一次设备，如电压电流信号、变压器温度以及开关辅助触点、一次设备状态信号等，变电站的原始数据包括：模拟量、开关量（状态量）。另一种是自动化系统内部数据交换或采集，如：电能数据，直流母线电压，保护动作信号等。ａ、模拟量的采集。变电站需采集的模拟量有：各段母线电压；线路电压、电流、有功功率、无功功率；主变电流、有功功率和无功功率；电容器的电流、无功功率；馈出线的电流电压、功率及频率相位、功率因数等。另外，还有变压器温度等。模拟量数据采集有交流和直流采样两种形式。交流采样，即来自TV、TA的电压、电流信号不经过变送器，直接接入数据采集单元。直流采样是将外部信号，如交流电压、电流经变送器转换成适合数据采集单元处理的直流电压信号后，再接入数据采集单元。在变电站综合自动化系统中，直流采样主要用于变压器温度、气体压力等非电量数据的采集。ｂ、开关量的采集。变电站的开关量有：断路器的状态、隔离开关状态、有载调压变压器分接头的位置、同期监测状态、继电保护动作信号、运行告警信号等。这些信号都以开关量的形式，通过光电隔离电路输入至计算机。（２）变电站微机系统监控变电站微机系统监控，取代常规的测量系统，指针式仪表、常规操作机构和模拟盘，以计算机显示和处理取代常规的告警、报警、中央信号、光子牌等；取代常规的远动装置等等。其功能包括以下几部分内容：ａ、监视功能监控系统在运行过程中，对采集的电流、电压、主变温度、频率等量，要不断进行越限监视，如发现越限，立刻发出告警信号，同时记录和显示越限时间和越限值，另外还要监视保护装置是否失电。ｂ、事件顺序记录（SOE）事件顺序记录包括断路器跳合闸记录、保护动作顺序记录等。ｃ、故障记录、故障录波和测距变电站的故障录波和测距可通过两种方法实现，一是微机保护装置兼故障记录和测距，再将记录和测距的结果送监控主机存储及打印输出或直接送调度主站；另一种方法是采用专用的微机故障录波器，故障录波器应具有串行通讯功能，可以与监控通讯。变电站综合自动化系统研讨会－湖北荆州d、操作控制功能操作运行人员可以通过电脑屏幕对断路器进行分合操作，对变压器分接头开关位置进行调节控制，对电容器进行投、切控制并能接受遥控命令，进行远方操作；另外，为防止计算机系统出现故障时无法操作被控设备，还保留人工直接跳合闸手段。e、画面管理监控系统可提供可视化图形界面，使用户仅通过电脑屏幕即可完成大部分监视及控制操作。主要包括以下几个方面：显示实时主接线图：主接线图上断路器位置和隔离开关位置要与实际位置一一对应，对断路器进行操作时，各操作对象应有明显标记。显示实时运行数据：监控系统所采集到的信息量如：电压、电流、有功、无功、温度、频率等能在画面上显示出来。事件及报警信息显示：显示所发生事件的内容和时间。值班记录显示等。（３）继电保护功能继电保护功能是变电站综合自动化系统最基本、最重要的功能。它包括变电站的主设备保护和输电线路的全套保护：高压输线路主保护、后备保护，主变主保护、后备保护及非电量保护、母线保护、低压馈出线路保护、无功补偿装置如电容器组保护、所用变保护等等。各个保护单元除应具备独立完整的保护功能外，还应具有以下功能：事件记录功能：包括发生故障、保护动作出口等；当地人机接口功能：不仅可以显示保护单元各种信息，还能通过它来修改定值；通讯功能：提供必要的通讯接口，支持保护单元与计算机系统通讯；故障自诊断功能：通过自诊断，及时发现保护单元内部故障并告警。能储存多套保护定值，能与系统对时等。（４）其他辅助控制电压、无功综合控制功能变电站综合自动化系统研讨会－湖北荆州电力系统低频减载小电流接地选线功能备用电源自投装置变电站综合自动化系统研讨会－湖北荆州三、220KV、110KV变电站综合自动化系统的基本配置及系统结构一、体系结构总述同常规二次系统相比，在体系结构上变电站自动化系统增加了计算机系统和通信管理系统两部分；在二次设备具体装置和功能实现上，计算机设备代替和简化了非计算机设备，数字化的处理逻辑单元代替了模拟运算和继电器逻辑；在信号传递上，传统的电压、电流等模拟信号的传递被数字化信号的传递所代替。数字化使变电站系统与常规二次系统相比：数据采集更精确、传递更方便、处理更灵活、运行更可靠、扩展更容易。变电站自动化采用自动控制和计算机技术实现变电站二次系统的部分或全部功能。为达到这一目的，满足电网运行对变电站的要求，变电站自动化一般采用如下图所示的体系结构。变电站综合自动化系统研讨会－湖北荆州“数据采集与控制”、“继电保护系统”、“直流电源系统”以及“电气计量”，是构成变电站自动化的基础。而“监控系统”（计算机管理系统）则是整个变电站综合自动化系统的大脑，它不但对整个自动化系统进行管理、控制和协调，而且负责联系变电站内各部分以及变电站与调度控制中心通信，使各部分之间可以相互交换数据并实现资源共享，并向运行人员提供变电站运行的各种数据。使运行人员可以远方监控。计算机系统代替了很多过去必须由运行人员所完成的简单、重复、烦琐的工作，如收集、处理、记录、和统计变电站运行数据、变电站运行过程中所发生的保护动作、开关分合闸等重要事件。还可以按照运行人员的操作命令或预先设定执行各种复杂的工作。调度控制系统监控系统数据采集与控制直流电源系统继电保护系统电气计量其他辅助设备电量非电量开关信号量操作控制线路保护主变保护电容器及其它保护变电站综合自动化系统研讨会－湖北荆州二、系统配置模式变电站自动化系统大致有两种配置模式。第一种模式是在常规二次系统的基础上增加具备遥测、遥信、遥调和遥控等四遥功能的远动装置RTU，或改造现有的远动装置RTU，使之具备四遥功能。通过RTU，实现变电站运行遥测、遥信信息的检测、远传和变电站内开关的遥控。第二种模式，即变电站综合自动化系统。它利用自动化技术，对变电站的二次设备（包括控制、信号、测量、保护、远动等装置）的功能重新组合和优化设计而形成的以计算机为核心的综合性变电站自动化系统。变电站综合自动化系统取代常规二次系统，对变电站运行进行自动监视、测量、控制、协调以及与远方调度控制中心通信。该分布式自动化系统主要分为三层：变电站层、通信层、间隔层。变电站层其后台就地监控系统功能强大，界面友好，能满足值班、继保人员的不同需要。并且提供远动通信功能，可以通过不同的规约向多个调度端实现信息互传；间隔层测控保护单元一体化设计，可直接安装在恶劣环境下（开关柜，就地控制保护箱），简化设计，方便施工。保护与监控系统具有相对独立性，各保护、单元可独立完成本单元的计量、测量、保护和控制功能。通信层提供标准的通信接口，通过LONWORKS、RS-485、RS-422、RS-232接口与各厂家设备方便的实现互连；GPS对时方便、准确。变电站综合自动化系统研讨会－湖北荆州三、CBZ-8000系统的基本配置及系统结构3．1CBZ-8000变电站自动化系统的网络通信结构光纤自愈环网以太网操作员及服务器1操作员及服务器2工程师站远动接口远动接口设备维护工作站PCUPCUPCUPCU规约转换器IEDIEDIEDPCUPCUPCUPCUPCUPCUPCUPCU规约转换器IEDIEDIED调度调度CBZ-8000变电站自动化系统的网络通信结构如上图所示。整个系统采用面向对象的设计原则，由站控层和间隔层两层设备构成，不设置前置机，主干网络结构采用光纤自愈环型以太网，站控层与间隔层设备间直接采用以太网通讯，实现了高速度无瓶颈平衡式数据传输，测控单元采用模块化的结构，可同时满足集中组屏式安装、保护小室安装和全分散式安装的要求。对具有