变电站综合自动化(上岗).ppt

变电站综合自动化,岗前培训班课程,白日昶,第一章绪论,变电站综合自动化的基本概念 传统变电站存在的问题 变电站综合自动化的优越性 变电站综合自动化的发展过程,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。 因此变电站综合自动化系统可以认为是自动化技术、计算机技术和通信技术等在变电站监控领域的综合应用。,传统变电站存在的问题,变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，担负着电能转换和重新分配的任务，对于电网的安全、可靠和经济运行起着举足轻重的作用。 随着电力系统容量、输电电压等级的提高，使得电力系统的测量与控制更加复杂，传统变电站的缺陷日渐突出，主要体现在如下几个方面： 1、安全性、可靠性不能满足现代电力系统的要求； 2、供电电能质量缺乏保证； 3、不适应电力系统快速计算和时实控制的要求； 4、维护工作量巨大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平； 5、占地面积大，增加了征地投资。,变电站综合自动化的优越性,由于传统变电站存在以上的缺点，无法满足现代电力系统的发展，对于老站的改造、新站的建设采用综合自动化技术势在必行。相对与传统变电站而言综合自动化变电站存在许多优势： 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、专业综合，易于发现隐患，处理事故迅速。 5、维护调试方便，减小维护量，减少值班人员劳动，实现减员增效； 6、为变电站实现无人值班提供了可靠的技术条件。 7、减少控制电缆，缩小变电站占地面积，降低造价，减小总投资。,变电站综合自动化的发展过程,从变电站综合自动化的发展过程来看，可以分为以下几个阶段： 1、变电站分立元件的自动装置阶段； 为了保证电力系统的正常运行，各科研机构厂家推出了各种功能的自动装置，但各自动装置之间相互独立，互不相干，而且缺乏智能，装置本体的可靠性不高； 2、微处理器为核心的智能自动装置阶段； 随着微处理器的发展，将原有的晶体管等分立元件组成的自动装置逐步由大规模集成电路或微处理器代替，从而大大提高了自动装置的准确度、可靠性，并缩短了维护的时间，但该类微机型自动装置还基本维持原有的装置功能和逻辑关系，多数仍就各自独立运行，不能相互通信，不能共享资源，实际上形成了变电站自动化孤岛。 3、综合自动化阶段；,第二章变电站综合自动化系统的内容、功能和特点,1、变电站综合自动化系统的主要内容 2、变电站综合自动化系统的基本功能 3、变电站综合自动化系统的特点,变电站综合自动化系统的研究内容,从变电站的全局出发，研究全微机化的变电站二次部分的优化设计问题是变电站综合自动化的核心。 变电站综合自动化系统的主要内容： 1、随时在线监视电网运行参数、设备运行状况、自检、自诊断设备本身的异常运行，发现变电站设备异常时，立即自动报警并是相应的闭锁出口动作，以防止事故扩大。 2、电网出问题时，快速采样、判断、决策，迅速隔离和消除事故，将故障限制在最小范围。 3、完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、分析报表、远传和保证电能质量的自动遥控调整。,变电站综合自动化系统的基本功能,变电站综合自动化是多学科多专业的综合技术，其以微机算机为基础，实现对变电站传统的保护、控制方式、测量手段、通信和管理模式的全面改造。 国际大电网会议将变电站综合自动化系统的功能进行了详细的划分，归纳起来可以分为如下几大类： 1、控制、监视功能； 2、自动控制功能； 3、测量表计功能； 4、继电保护功能； 5、与继电保护相关功能； 6、接口功能； 7、系统功能。,结合我国的情况，变电站综合自动化的基本功能体现在如下5各方面： 1、监控子系统; 2、微机保护子系统； 3、电压、无功综合控制子系统； 4、电力系统低频减负荷控制子系统； 5、备用电源自投入控制子系统。,各子系统的基本内容及功能一、监控子系统,（1）变电站数据采集，包含模拟量、开关量和电能量； （2）事件顺序记录SOE，包含断路器跳合闸记录、保护动作顺序记录； （3）故障记录、故障录波和测距； （4）操作控制功能，其中必须包含有防误闭锁功能； （5）安全监视功能； （6）人机交互功能； （7）输出打印功能； （8）数据处理与记录功能； （9）谐波分析与监视功能；,二、微机保护子系统,微机保护是综合自动化系统的关键环节，应该包含全变电站主要设备和输电线路的全套保护。做为关键的组成部分，微机保护子系统中的各单元除了具有独立完整的保护功能外，必须具有如下附加功能： 1）满足保护装置的速动性、选择性、灵敏性和可靠性的要求； 2）具有故障记录功能，记录被保护对象发生故障时，保护动作前后的故障信息，以便于事后分析； 3）具有统一时钟对时功能，（GPS）; 4）存储多套保护整定值； 5）就地显示与远方查看定值及修改定值； 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。,三、电压、无功综合控制子系统,变电站综合自动化系统必须具有保证安全、可靠运行和提高电能质量的自动控制功能，电压和频率是电能质量的重要指标，因此电压、无功综合控制是变电站综合自动化的一个重要组成部分。变电站中电压、无功的自动控制主要通过自动调节有载变压器的分接头和自动控制无功补偿设备实现，其控制方式主要有如下几种： 1）集中控制，指在调度中心对各变电站的主要变压器的分接头位置和无功补偿设备进行统一控制； 2）分散控制，指在各变电站中自动调节有载变压器分接头的位置或其他调压设备，以控制地区的电压和无功功率在规定的范围内； 3）关联分散控制。,四、电力系统低频减负荷控制子系统,电力系统的频率是电能质量重要的指标之一，电力系统正常运行时，必须维持频率在50（0.1-0.2）Hz，频率偏移过大会造成严重的危害。低频减负荷控制的实现方式主要有如下几种： 1）采用专用的低频减负荷装置实现； 2）将低频减负荷的控制分散在每回馈线的保护装置中。,五、备用电源自投入控制子系统,备用电源自投入装置是因电力系统故障或其他原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源或备用设备或其他正常工作电源自投入工作，使原来工作电源被断开的用户能迅速地恢复供电的一种自动装置。备用电源自投入的配置可分为：明备用控制和暗备用控制两大类。,变电站综合自动化系统的特点,综上所述，变电站综合自动化有如下明显特点： 1）功能综合化，变电站综合自动化是多种专业技术相互交叉、融合的产物，是建立在计算机软、硬件技术、通信技术的基础上发展起来的； 2）分级分布式、微机化结构，综合自动化系统内各子系统和各功能模块由不同配置的单片机和微型计算机组成，采用分布式结构，通过网络、总线将微机保护、数据采集、控制等子系统联接为一体； 3）通信局域网络化； 4）测量显示数字化； 5）操作监视屏幕化； 6）运行管理智能化。,综合自动化系统的设计原则与要求,为了达到变电站综合自动化的总目标，自动化系统应满足以下要求：,1、变电站综合自动化系统应能全面代替常规的二次设备。 2、变电站微机保护的软、硬件设置既要与监控系统相对独立，又要 相互协调。 3、微机保护装置应具有串行接口或现场总线接口，向计算机监控系 统或RTU提供保护动作信息或保护定值等信息。 4、变电站综合自动化系统的功能和配置应满足无人值班的总体要求。 5、要有可靠、先进的通信网络和合理的通信协议。 6、必须保证综合自动化系统具有高的可靠性和强的抗干扰能力。 7、系统的可扩展性和适应性要好。 8、系统的标准化程度和开放性能要好。 9、充分利用数字通信的优势，实现数据共享。 10、变电站综合自动化系统的研究和开发工作，必须统一规划，统 一指挥。,第三章变电站综合自动化系统的结构形式,为了达到变电站综合自动化的总目标，自动化系统应满足以下要求： 1）变电站综合自动化系统应能全面代替常规的二次设备。综合自动化系统应集成变电站的继电保护、测量、监视、运行控制和通信于一个分级分布式的系统中，该系统由多个微机保护子系统、测量子系统、各种功能的控制子系统组成； 2）变电站微机保护的软、硬件设置既要与监控系统相对独立，又要相互协调； 3）微机保护应具有串行接口或现场总线接口，向计算机监控系统提供保护动作信息或保护定值等信息； 4）变电站综合自动化系统的功能和配置，应满足无人值班的总体要求； 5）具有可靠、先进的通信网络和合理的通信协议； 6）必须保证综合自动化系统具有高的可靠性和强的抗干扰能力； 7）系统具有可扩展性和良好的适应性； 8）系统的标准化和开放性良好； 9）必须充分利用数字通信的优势，实现数据共享；,综合自动化系统的硬件结构,变电站综合自动化的发展过程与集成电路技术、微计算机技术、通信技术和网络技术密切相关，随着相关技术的发展，综合自动化系统的结构体系不断的变化，从总体的发展历程来看可分为两大类： 1）集中式结构形式； 2）分层分布式系统集中组屏的结构形式； 3）分布分散式与集中相结合的结构。,打印机,显示器,键盘,监控用主计算机,各种继电保护装置,通信控制器,A/D模块,输入接口,输出接口,模拟量,开关量,出口继电器,主变压器,TA,各线路,TA,、,TV,断路器分合状态,保护出口继电器,控制中心,集中式结构形式,集中式结构的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，分别完成微机监控、微机保护和一些自动控制等功能。 该种结构形式的特点： 1）能实时采集变电站中各种模拟量、开关量，完成对变电站数据的采集和实时监控的功能； 2）完成对变电站主要设备和进、出线的保护； 3）结构紧凑、体积小，减小占地面积； 但该种结构的缺点也是明显的： 1）每台计算机的功能较为集中，如果有一台故障，影响面大； 2）软件复杂，维护量大； 3）组态不灵活，对于不同接线形式或规模不同的变电站，软、硬件多必须另行设计；,监控工作站,工程师工作站,调制解调器,数据采集管理机,继电保护管理机,通信工作站,控制中心,总线,开关量输入,开关量输出,测控单元,1,测控单元,n,故障录波器,电压无功控制,变压器保护单元,电容器保护单元,线路保护单元,1,线路保护单元,n,备用电源自投,分层分布式系统集中组屏的结构形式,分层分布式系统集中组屏的结构总体上来看就是把整套综合自动化系统按照其不同的功能组装多个屏柜，这些屏一般集中安装在主控室。 随着单片机技术和通信技术的发展给自动化系统的研究与应用注入了新的活力，将微机保护单元和数据采集单元按照回路设计，从而形成分层分布式系统的结构，一般来说，整个变电站的一、二次设备可分为3层，即：变电站层、间隔层和设备层。,1、设备层，该层主要指变电站内的变压器和断路器、隔离开关及其辅助触点，电流、电压互感器等一次设备； 2、间隔层，该层一般按照断路器为间隔划分，具有测量、控制部件及继电保护部件，测量、控制、保护部件负责该间隔的测量、监视、断路器的操作控制和联锁及事件记录、保护、故障记录等，该层由多种不同的装置组成，各独立的装置直接通过局域网或串行总线或现场总线与变电站层联系，也可通过设有数据管理机和保护管理机与变电站层通信； 3、变电站层，该层包含全站性的监控主机、远动通信机等，变电站层设现场总线和局域网，各主机和监控主机与间隔层设备之间交换信息，该层相关设备一般安装于控制室，而间隔层设备安装于靠近现场设备，以减少电缆长度,分层分布式集中组屏结构的特点： 1）分层分布式的配置提高了综合自动化系统整体的可靠性，整个系统按照功能将系统划分为多CPU分布式结构，该分散模块结构具有软件相对简单、调试方便、组态灵活、系统整体可靠性高等特点； 2）继电保护相对独立，继电保护装置是电力系统中对可靠性要求非常严格的设备，在综合自动化系统中继电保护单元宜采用相对独立的设置，其功能步依赖于通信网络或其他设备； 3）具有与系统控制中心通信的功能； 4）模块化结构，可靠性高； 5）维护管理方便。,CRT,打印机,主控单元,当地监控,监控用计算机,通信接口,通信接口,区调,县调,现场总线,分布式保护测控单元1,分布式保护测控单元n,开关室开关柜上,集中组屏式主变压器保护,主变压器断路器测控装置,集中组屏式高压线路保护,分布式线路测控装置,备用电源自投装置,主控制室,分布分散式与集中相结合的结构,由于分布集中式的结构，虽具有分级分布式、模块化结构的优点，但因为采用集中组屏结构，因此需要更多的电缆，随着现场总线和局域网络技术的应用，变电站综合自动化的技术不断的提高，必须考虑全微机化的变电站二次系统的优化设计。一种发展趋势就是测控、保护一体化设计，在一个装置中实现，从而可以将一体化装置安装在开关柜中，然后通过光纤或电缆与主机通信，进行管理和信息交换。,该种方式的特点： 1）简化了变电站二次部分的配置，大大缩小了控制室的面积； 2）减小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联线； 4）分层分散式结构可靠性高，组态灵活、维修方便；,总控B,GPS,CRT,无人值班可取消此框,1号开关柜 测量控制保护,2号开关柜 测量控制保护,N号开关柜 测量控制保护,总控A,监控用,打印机,远传,远方 诊断,完全分散式结构,硬件结构为完全分散式的综合自动化系统，是指以变压器、断路器、母线等一次主设备为安装单位，将保护、控制、输入/输出、闭锁等单元就地分散安装在一次设备的开关屏上，安装在主控室的主控单元通过现场总线与这些分散的单元进行通信，主控单元通过网络与监控主机联系。,这种分散型结构的主要特点是： 系统部件完全以主设备分散安装； 节约控制室面积； 节约二次电缆； 综合性能强； 可减少调度控制间故障的发生。,DCS,调度,RCS-9700C 测控装置,RCS-9600B 保护测控一体化装置,智能电子设备,RCS-9794 规约转换器,RCS-9793 保护信息管理装置,RCS-9782 智能网关,微机保护装置 及故障录波装置,主服务器A,主服务器B,操作员站,工程师站,五防主机,远动双机RCS-9698D,100M以太网,WorldFIP 现场总线,GPS 对时装置,对时总线,网络打印机,站控层,网络层,间隔层,对时总线,RCS-9700变电站典型结构1,调度,调度,RCS-9700C 测控装置,RCS-9600C 保护测控装置,其他智能电子设备 (电度表、直流屏等),RCS-9794 规约转换器,以太网交换机,RCS900 系列保护装置,主服务器A,主服务器B,操作员站,工程师站,五防主机,远动双机RCS-9698D,100M以太网,GPS 对时装置,对时总线,网络打印机,站 控 层,网 络 层,间 隔 层,故障录波器,RCS-9794 规约转换器,RCS-9700变电站典型结构2,调度,RCS-9700C 测控装置,智能装置及 其他厂家保护,以太网交换机,后台机1,远动双机,100M以太网,GPS 对时装置,对时总线,站控层,间隔层,RCS系列 保护装置,规约转换装置,后台机2,保护工程师站,故障录波器,RCS-9700变电站典型结构3,谢 谢 ！,2010 年 10 月,