第8章变电站综合自动化

三相电路功率的测量1）三相有功功率的测量负载为三相四线制不对称负载，则可用三个单相功率表分别测量每相有功功率，三相功率为三个功率表读数之和，即321PPPP负载为三相三线制对称或不对称负载，则可用两个单相功率表测量三相功率，两个功率表的读数之和为三相有功功率的总和。三相有功功率的测量三相负载对称时，无论是接成三相四线制还是三相三线制，都可用一表法进行测量，再将结果乘以3，便得到三相功率三相电路功率的测量（2）三相无功功率的测量。一般常用kvar表，测量接线与三相有功功率表相同，采用间接法，先求得三相有功功率和视在功率，然后计算出无功功率，也可以通过测量电压、电流和相位计算求得。（3）功率表使用注意事项测量交、直流电路的电功率，一般采用电动系仪表。仪表的固定绕组串接入被测电路；活动绕组并接入电路。使用功率表时，不但要注意功率表的功率量程，而且还要注意功率表的电流和电压量程，注意功率表的极性。测量时，将标有“*”的电流端钮接到电源侧，另一个端钮接到负载侧；标有“*”的电压端钮可接在电流端钮的任一侧，另一个端钮则跨接到负载的另一侧。三相电路电能的测量1）三相电路有功电能的测量对称三相四线制用一个单相电能表测量任何一相电路所消耗的电能，然后乘以3即得三相电路所消耗的有功电能三相负载不对称用三个单相电能表分别测量出各相所消耗的有功电能，然后把它们加起来三相三线制电路用两个单相电能表来测量，两个单相电能表读数之和2）三相电路无功电能的测量三相无功电能表有两种结构，无论负载是否对称，只要电源电压对称均可采用三相有功电能表的接线测量三相三线制对称或不对称负载的有功功率三相四线有功电能表接法三相三线电能表接法8.6变电站综合自动化简介一、变电站综合自动化系统概述1．变电站综合自动化的产生常规变电站的缺点：安全可靠性不高、电能质量可控性不高、实时计算控制性不高、占地面积大、维护工作量大。微机化变电站（包括微机保护、微机监控、微机远动和微机录波装置）的缺点：设备重复、数据不共享、通道不共用、模板种类多、电缆依旧错综复杂等。变电站综合自动化：从技术管理的综合自动化将微机化变电站的二次系统进行优化设计，合理共享、硬件资源。8.6变电站综合自动化简介变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、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、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。2．变电站综合自动化的基本概念或者说，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。8.6变电站综合自动化简介3．变电站实现综合自动化的优越性在线运行的可靠性高。供电质量高。占地面积小。变电站运行管理的自动化水平高。二、变电站综合自动化系统的基本特征功能综合化：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。结构分层、分布化：综合自动化系统中微机保护、数据采集和控制以及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计的，而综合自动化系统的总体结构又按分层原则来组成。8.6变电站综合自动化简介操作监视屏幕化：通过计算机上的显示器，可以监视全变电站的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。通信局域网络化、光缆化：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普遍应用。运行管理智能自动化：除了可以实现常规变电站的自动报警、自动报表、电压无功自动调节、小电流接地选线、故障录波、事故判别与处理等自动化功能外，还可实现本身的在线故障自诊断、自闭锁、自调节和自恢复等功能，大大提高了变电站的运行管理水平和安全可靠性。8.6变电站综合自动化简介三、变电站综合自动化系统的基本功能1．监控系统功能监控系统取代常规的控制盘、仪表盘、模拟盘、中央信号系统、电压无功调节装置等，具体包括以下内容：①实时数据采集与处理模拟量的采集：包括各段母线电压；线路电流、电压、和功率值；主变压器电流和功率值；馈线电流、电压和功率值；电容器的电流、无功功率及频率、相位、功率因数等。此外，还有主变压器的油温、直流电源电压、站用变压器电压等。状态量的采集：包括断路器的状态、隔离开关状态、有载调压变压器分接头的位置、同期检查状态、继电保护动作信号、运行告警信号等。电度量的采集：主要是脉冲电度表输出的电能量。8.6变电站综合自动化简介②运行监视和报警功能状态量的变位监视：包括变电站各种断路器、隔离开关、接地开关、变压器分接头的位置和动作情况、继电保护和自动装置的动作情况以及它们的动作顺序等。模拟量的监视：包括正常的测量和超过限定值的报警。8.6变电站综合自动化简介③事件顺序记录（SOE）与事故追忆功能事件顺序记录：对变电站内的继电保护、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：对变电站内的一些主要模拟量，如线路、主变压器各侧的电流、有功功率、主要母线电压等，在事故前后一段时间内作连续测量记录。④故障录波和故障测距功能用微机保护装置兼作故障记录和测距，再将记录和测距的结果送监控机存储及打印输出或直接送调度主站。采用专用的微机故障录波器，并且录波器应具有串行通信功能，可以与监控系统通信。8.6变电站综合自动化简介⑤控制和操作功能对断路器、隔离开关进行分、合闸操作；对变压器分接头进行调节控制；对电容器组进行投、切控制，同时要能接受遥控操作命令进行远方操作。⑥人机联系功能人机联系的桥梁，包括显示器、鼠标和键盘。⑦数据处理与记录功能计算有功功率、无功功率、功率因数、有功和无功电能；计算出日、月、年最大、最小值及出现的时间；电能量的累计值和分时统计；8.6变电站综合自动化简介母线电压运行参数不合格时间及合格率统计；功率总加；变电站送入、送出负荷及电量平衡率；主变压器的负荷率及损耗统计；断路器的正常及事故跳闸次数统计；主要设备运行小时数统计；变压器、电容器、电抗器的停用时间及次数；所用电率计算统计；安全运行天数累计等。8.6变电站综合自动化简介⑧制表打印功能定时打印报表和运行日志；开关操作记录打印；事件顺序记录打印；越限打印；事故追忆打印；设备运行状态变位打印、召唤打印等。⑨自诊断和自恢复功能自诊断：对监控系统的全部硬件和软件故障的自动诊断，并给出自诊断信息供维护人员及时检修和更换。自恢复：当系统停机时，能自动产生恢复信号，对外围接口重新初始化，保留历史数据，实现软、硬件自恢复。8.6变电站综合自动化简介2．远动系统功能远动的概念：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。将表征电力系统运行状态的各发电厂和变电所的有关实时信息采集到调度控制中心；把调度控制中心的命令发往发电厂和变电所，对设备进行控制和调节。远动的任务：8.6变电站综合自动化简介“四遥”功能遥测（YC）：即远程测量，将采集到的被监控变电站的主要参数传送给调度中心。遥信（YX）：即远程信号，将用采集到的被监控变电站设备状态信号传送给调度中心。遥控（YK）：即远程命令，从调度中心发出改变运行设备状况的命令。遥调（YT）：即远程调节，从调度中心发出命令实现远方调整变电站的运行参数。事件顺序记录功能：按顺序记录断路器事故跳闸的时间。时钟同步功能：远动系统应具备对时功能。8.6变电站综合自动化简介自检和自调功能：远动系统在受到某种干扰影响而使程序“跑飞”时，能够自行恢复正常运行。3．微机保护系统功能通信功能；远方整定功能；远方投切保护功能；信号与复归；界面显示、存储和打印功能；自动校时功能；自诊断、自闭锁和自恢复功能。8.6变电站综合自动化简介4.电压、无功综合控制系统功能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。变电站的电压、无功综合控制是利用有载调压变压器和无功补偿电容器的自动调节。电压和无功综合调控的目标如下：5.小电流接地选线功能6.低频减载功能7.备用电源自投功能四、变电站综合自动化系统的结构8.6变电站综合自动化简介1．集中式综合自动化系统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后，再分别完成微机监控、微机保护和一些自动控制等功能，结构框图如图7-24所示。8.6变电站综合自动化简介图7-24集中式变电站综合自动化系统结构框图特点：结构紧凑，体积小，占地面积小，造价低，但运行可靠性较差，组态不灵活。2．分层分布式综合自动化系统分布式结构：是在结构上采用主从CPU协同工作方式，各功能模块（通常是各个从CPU）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信。分层式结构：是将变电站的一、二次设备分为三层，即变电站层、间隔层（或单元层）和设备层。图7-25为分层分布式集中组屏综合自动化系统结构框图。8.6变电站综合自动化简介8.6变电站综合自动化简介图7-25分层分布式集中组屏综合自动化系统结构示意图8.6变电站综合自动化简介特点：软件相对简单、调试维修方便、组态灵活、系统整体可靠性高。3．分散与集中相结合的综合自动化系统分散与集中相结合的综合自动化系统是按“面向对象”即面向电气一次回路或电气间隔的方法进行设计的。它将配电线路的保护和测控单元分散安装在开关柜内，而高压线路和主变压器保护装置等采用集中组屏，其框图如图7-26所示。8.6变电站综合自动化简介图7-26分散与集中相结合的综合自动化系统结构框图8.6变电站综合自动化简介特点：集中了分布式的全部优点，节省了大量控制电缆，减少了主控室的占地面积，可靠性高，组态灵活，检修方便，是目前最流行、受到广大用户欢迎的一种综合自动化系统，适合应用在各种电压等级的变电站中。五、变电站综合自动化系统的数据通信综合自动化系统内部各子系统或各种模块间的数据通信；变电站监控系统与控制中心的数据通信。变电站综合自动化系统中的数据通信包括两方面内容：1．变电站内的信息传输现场一次设备与间隔层间的信息传输8.6变电站综合自动化简介正常情况和事故情况下的电压值和电流值，设备的状态信息和故障诊断信息（包括断路器和隔离开关位置，变压器分接头位置，变压器、互感器、避雷器的诊断信息以及断路器的操作信息）。间隔层的设备需要从设备层的电压和电流互感器采集以下信息：间隔层之间的信息交换在一个间隔层内部相关的功能模块间，即继电保护和控制、监视、测量之间的数据交换（包括测量数据、断路器状态、器件的运行状态、同步采样等信息）。8.6变电站综合自动化简介在不同间隔层之间的信息交换（包括主、后备继电保护工作状态、互锁，相关保护动作闭锁，电压无功综合控制装置等信息）。间隔层与变电站层的通信测量及状态信息：主要有正常及事故情况下的测量值和计算值，主变压器分接头位置、各间隔层运行状态、保护动作信息等。操作信息：主要有断路器和隔离开关的分、合闸命令，主变压器分接头位置的调节，自动装置的投入与退出等。参数信息：主要有微机保护和自动装置的整定值等。8.6变电站综合自动化简介变电站层的内部通信2．综合自动化系统与控制中心的通信变电站向控制中心传送的信息常通称为“上行信息”；而由控制中心向变电站发送的信息通常称为“下行信息”。综合自动化系统与控制中心的通信内容主要是远动装置中的“四遥”信息。变电站层内部不同设备之间的通信，要根据各设备的任务和功能特点，传输所需要的测量信息、状态信息和操作命令等。