变电站综合自动化基本概念

国电自动化研究院介绍人：周桂中联系电话：[phone]Email:[e-mail]变电站综合自动化系统国电自动化研究院变电站综合自动化系统第一章变电站综合自动化技术基础第二章变电站综合自动化系统的硬件原理第三章变电站综合自动化系统的微机保护、监视与控制子系统第四章变电站综合自动化的数据通信系统第五章数字化变电站系统简介国电自动化研究院第一章变电站综合自动化技术基础第一节变电站综合自动化的基本概念第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量第三节变电站综合自动化的基本特征第四节变电站综合自动化的结构形式国电自动化研究院第一节变电站综合自动化的基本概念一、常规变电站状况电力系统的环节：发、输、配、用变电站的基本作用常规变电站的二次系统构成：继电保护保护屏就地监控控制屏远动装置中央信号屏录波装置录波屏国电自动化研究院第一节变电站综合自动化的基本概念一、常规变电站状况常规变电站的二次系统的缺点：(1)安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。(2)供电质量缺乏科学的保证。指标：U、F、谐波(3)占地面积大，增加了征地投资。(4)不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。(5)维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。国电自动化研究院第一节变电站综合自动化的基本概念二、变电站综合自动化的基本概念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。国电自动化研究院第一节变电站综合自动化的基本概念二、变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化系统，即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。国电自动化研究院第一节变电站综合自动化的基本概念三、变电站实现综合自动化的优越性(1)提高供电质量，提高电压合格率。(2)提高变电站的安全、可靠运行水平。(3)提高电力系统的运行、管理水平。(4)缩小变电站占地面积，降低造价，减少总投资。(5)减少维护工作量，减少值班员劳动，实现减人增效。国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量一、变电站综合自动化的内容电气量的采集电气设备(如断路器等)的状态监视、控制和调节。由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，并迅速切除故障和完成事故后的恢复正常操作。高压电器设备本身的监视信息(如断路器、变压器和避雷器等的绝缘和状态监视等)。将变电站所采集的信息传送给调度中心外，还要送给运行方式科和检修中心，以便为电气设备的监视和制定检修计划提供原始数据。国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量二、变电站综合自动化的基本功能监控子系统的功能微机保护子系统的功能自动控制装置的功能远动及数据通信功能国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(一)数据采集(1)模拟量的采集1）交流模拟量：U、I、P、Q、COS、F、2）直流模拟量：T、DC220、DC5V(2)开关量的采集(3)电能计量1）电能脉冲计量法2）软件计算方法国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(二)事件顺序记录SOE(SequenceofEvents)包括断路器跳合闸记录、保护动作顺序记录国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(三)故障记录、故障录波和测距(1)故障录波与测距微机保护装置兼作故障记录和测距采用专用的微机故障录波器(2)故障记录记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和母线电压国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(四)操作控制功能操作人员都可通过CRT屏幕对断路器和隔离开关进行分、合操作，对变压器分接开关位置进行调节控制，对电容器进行投、切控制，应保留人工直接跳、合闸手段，断路器操作应有闭锁功能国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(五)安全监视功能越限监视监视保护装置是否失电自控装置工作是否正常等国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(六)人机联系功能(1)人机联系桥梁：CRT显示器、鼠标和键盘。(2)CRT显示画面的内容：1)显示采集和计算的实时运行参数2)显示实时主接线图3)事件顺序记录(SOE)4)越限报警5)值班记录6)历史趋势7)保护定值和自控装置的设定值(3)输入数据：变比、定值、密码等国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(七)打印功能①定时打印报表和运行日志；②开关操作记录打印；③事件顺序记录打印；④越限打印；⑤召唤打印；⑥抄屏打印；⑦事故追忆打印。//2007614国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(八)数据处理与记录功能①主变和输电线路有功和无功功率每天的最大值和最小值以及相应的时间；②母线电压每天定时记录的最高值和最低值以及相应的时间；③计算受配电电能平衡率；④统计断路器动作次数；⑤断路器切除故障电流和跳闸次数的累计数；⑥控制操作和修改定值记录。国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(九)谐波分析与监视(1)谐波源分析(2)谐波检测与抑制国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量二、变电站综合自动化的基本功能2.2微机保护子系统的功能（一）保护功能：①高压输电线路的主保护和后备保护；②主变压器的主保护和后备保护；③无功补偿电容器组的保护；④母线保护；⑤配电线路的保护；⑥不完全接地系统的单相接地选线。国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量二、变电站综合自动化的基本功能2.2微机保护子系统的功能（二）辅助功能：(1)它的工作不受监控系统和其他子系统的影响(2)具有故障记录功能(3)具有与统一时钟对时功能(4)存储多种保护整定值(5)当地显示与多处观察和授权修改保护整定值(6)设置保护管理机或通信控制机，负责对各保护单元的管理。(7)通信功能(8)故障自诊断、自闭锁和自恢复功能。国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量二、变电站综合自动化的基本功能2.3自动控制装置的功能（1）电压、无功综合控制（2）低频减负荷控制（3）备用电源自投控制（4）小电流接地选线控制国电自动化研究院第二节变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量二、变电站综合自动化的基本功能2.4远动及数据通信功能（1）系统内部的现场级间的通信（2）自动化系统与上级调度的通信国电自动化研究院第三节变电站综合自动化的基本特征（1）功能综合化（2）分级分布式、微机化的系统结构（3）测量显示数字化（4）操作监视屏幕化（5）运行管理智能化国电自动化研究院第四节变电站综合自动化的结构形式（1）其结构形式有集中式、分布式、分散（层）分布式；（2）从安装物理位置上来划分有集中组屏、分层组屏和分散在一次设备间隔设备上安装等形式。国电自动化研究院第四节变电站综合自动化的结构形式一、集中式综合自动化系统集中式结构的综合自动化系统，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，分别完成微机监控、微机保护和一些自动控制等功能国电自动化研究院第四节变电站综合自动化的结构形式一、集中式综合自动化系统国电自动化研究院第四节变电站综合自动化的结构形式一、集中式综合自动化系统集中式结构最大的缺点是：1)每台计算机的功能较集中，如果一台计算机出故障，影响面大2)软件复杂，修改工作量大，系统调试麻烦。3)组态不灵活，影响了批量生产，不利于推广。4)集中式保护与长期以来采用一对一的常规保护相比，不直观，不符合运行和维护人员的习惯，调试和维护不方便，程序设计麻烦，只适合于保护算法比较简单的情况。国电自动化研究院第四节变电站综合自动化的结构形式二、分层(级)分布式系统集中组屏的综合自动化系统（一）分层分布式结构的概念所谓分层式结构，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。间隔层按一次设备组织，一般按断路器的间隔划分，具有测量、控制和继电保护部分。站控层的主要功能就是作为数据集中处理和保护管理，担负着上传下达的重要任务。管理层由一台或多台微机组成，这种微机操作简单方便，界面汉化，使运行值班人员极益掌握。国电自动化研究院第四节变电站综合自动化的结构形式二、分层(级)分布式系统集中组屏的综合自动化系统（一）分层分布式结构的概念国电自动化研究院第四节变电站综合自动化的结构形式二、分层(级)分布式系统集中组屏的综合自动化系统（二）中、小型变电站的分层分布式集中组屏结构国电自动化研究院第四节变电站综合自动化的结构形式二、分层(级)分布式系统集中组屏的综合自动化系统（三）大型变电站的分层分布式集中组屏结构国电自动化研究院第四节变电站综合自动化的结构形式二、分层(级)分布式系统集中组屏的综合自动化系统（四）分层分布式集中组屏综合自动化系统结构特点（1）可靠性高，可扩展性和灵活性高；（2）二次电缆大大简化，节约投资也简化维护量。（3）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，从而减轻了主控制机的负担。（4）继电保护相对独立。（5）具有与系统控制中心通信功能。（6）适合于老站改造。主要缺点是安装时需要的控制电缆相对较多，增加了电缆投资。国电自动化研究院第四节变电站综合自动化的结构形式三、分散分布式系统与集中相结合的综合自动化系统结构国电自动化研究院第四节变电站综合自动化的结构形式三、分散分布式系统与集中相结合的综合自动化系统结构分层分散式结构的变电站综合自动化系统突出的优点如下：(1)简化变电站二次部分配置，缩小控制室的面积。(2)减少了施工和设备安装工程量。(3)简化了变电站二次设备之间的互连线，节省了大量连接电缆。(4)分层分散式结构可靠性高，组态灵活，检修方便。以上几点都说明采用分层分散式的结构可以降低总投资，在今后的技术条件下，应该是变电站综合自动化系统的发展方向。国电自动化研究院第三章变电站综合自动化系统的微机保护、监视与控制子系统第一节继电保护的基本知识第二节输电线路的微机的保护、监视与控制子系统第三节电力变压器的微机的保护、监视与控制子系统第四节电力电容器的微机的保护、监视与控制子系统第五节电压、无功综合控制子系统第六节变电站综合自动化系统的其他子系统国电自动化研究院第一节继电保护基本知识一、继电保护应满足的要求（1）选择性（2）快速性（3）灵敏性（4）可靠性二、主保护、后备保护和辅助保护（1）主保护是指满足系统稳定及设备安全要求，有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。（2）后备保护指的是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。（3）辅助保护是为补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。国电自动化研究院第一节继电保护基本知识三、继电保护的基本原理（1）反映电流改变的，有电流速断、定时过流及零序电流等保护；（2）反映电压改变的，有低电压（或过电压）、零序电压保护等；（3）既反映电流又反映电流与电压间相角改变的，有方向过电流保护；（4）反映电压与电流的比值，即反映短路点到保