变电站综合自动化

1、 变电站综合自动化模块一模块一 认识变电站综合自动化认识变电站综合自动化模块二模块二 微机保护知识微机保护知识模块三模块三 基本元件的继电保护原理基本元件的继电保护原理模块四模块四 自动装置及辅助装置介绍自动装置及辅助装置介绍模块五模块五 变电站综合自动化防误闭锁介绍变电站综合自动化防误闭锁介绍模块六模块六 变电站综合自动化系统其他设备介绍变电站综合自动化系统其他设备介绍模块七模块七 变电站综合自动化系统的通信变电站综合自动化系统的通信模块八模块八 综合自动化系统的管理与维护综合自动化系统的管理与维护模块九模块九 认识数字化变电站认识数字化变电站模块一模块一 认识变电站综合自动化认识变电站综合

2、自动化 第一章 变电站综合自动化的概念 第二章 变电站综合自动化系统的功能和特点 第三章 变电站综合自动化系统的结构 第四章 变电站综合自动化系统与现场接口第一章 变电站综合自动化的概念什么是变电站综合自动化？什么是变电站综合自动化？ 变电站综合自动化是将变电站二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和运动装置等）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、配线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护。描述一：描述一： 变电站综合自动化系统可以采集比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断能力，可方

3、便监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。特征为：功能综合化；结构微机化；操作监视屏幕化；运行管理智能化等。 变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。 通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。 描述二：描述二： 变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行

4、水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。 功能的综合是其区别于常规变电站的最大特点,它以计算机技术为基础, 以数据通讯为手段,以信息共享为目标。 综合自动化实现的两个原则：1.中低压变电站采用自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的；2.对高压变电站（220kV及以上）的建设和设计来说，要求用先进的控制方式，以解决各专业在技术上分散、自成系统，重复投资，甚至影响运行可靠性等问题。 变电站综合自动化是对变电站的二次设备(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

5、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。描述三：描述三： 变电站综合自动化系统，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替代了常规的测量和监视仪表，替代常规的控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护替代常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。通过变电站各种设备间相互交换信息，数据共享，实现对变电站运行进行自动监视、管理、协调和控制，提高了变电站保护和控制性能，使变电站运行更为可靠，改善和提高了电网的控制水平。同时也使变电站设计合理、布局紧凑、运行更加安全可靠。描述四（本教材

6、）：描述四（本教材）： 变电站综合自动化是指应用自动控制技术、信息处理和传输技术，通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备（包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。变电站综合自动化系统通过内部各设备间相互交换信息、数据共享，完成对变电站的运行监视和控制任务。 “变电站自动化系统就是提供给变电站的包括通信基础

7、设施在内的自动化，变电站自动化系统的功能就是指变电站必须完成的任务。” 这些功能（任务）包括控制、监视和保护变电站的设备及其馈线；同时，还包括变电站自动化系统的维护功能，即系统组态、通信管理和软件管理等63种之多。国际电工委员会国际电工委员会IEC对变电站自动化的定义：对变电站自动化的定义： 这些功能可分为7个功能组，如表1-1-2所示。表1-1-2 变电站自动化系统的变电站自动化系统的7个功能组个功能组 变电站综合自动化系统的形成和发展是现代科学技术、计算机技术和通信技术快速发展的必然。随着计算机软件技术的开发，变电站的继电保护和自动装置得到根本的改进和完善。利用微机技术实现的微机保护、微机

8、监控、微机远动、微机录波装置等技术的应用，为变电站综合自动化系统提供了更广阔的发展空间。 智能化开关、光电式互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，对已有的变电站自动化技术产生了深刻的影响，全数字化的变电站自动化系统已经开始使用表表1-1-1 变电站综合自动化技术的发展变电站综合自动化技术的发展变电站综合自动化技术的发展变电站综合自动化技术的发展国内变电站综合自动化建设的发展历程:全国第一套微机保护装置-1984华北电力大学 全国第一套分布式综合自动化系统-1994大庆 全国第一套就地安装保护装置-1995 CSL200

9、A 全国第一套220kV综合自动化变电站-1996珠海南屏 全国第一套全下放式220kV综合自动化变电站-1999丹东 全国第一套全国产500kV综合自动化变电站-1999南昌 全国第一套将专家系统应用到变电站综合自动化系统中-2000 国内第一家引进现场总线LonWorks - 四方公司 常规变电站与综合自动化变电站的比较常规变电站与综合自动化变电站的比较传统变电站与采用综合自动化技术变电站比较1（平面布置）传统变电站与采用综合自动化技术变电站比较2v传统变电站有控制室、设备区、配电室、电容器室等部分。其中控制室有中央信号屏、控制屏、录波屏、保护屏、直流屏等设备系统。每一台一次设备都与这些屏

10、有关，每个设备的电流互感器都要分别引到这些屏上。v传统常规变电站存在的不足包括：信息难以共享；设备之间不具备互操作性；系统的可扩展性差；系统的可靠性受二次电缆的影响较大。 与传统变电站电磁式二次系统相比，在体系结构上，变电站综合自动化系统增添了 “变电站主计算机系统”和“通信控制管理”两部分。 在二次系统具体装置和功能实现上，计算机化的二次设备代替和简化了非计算机设备，数字化的处理和逻辑运算代替了模拟运算和继电器逻辑运算；在信号传递上，数字化信号传递代替了电压、电流模拟信号传递。 数字化使变电站综合自动化系统与传统变电站二次系统相比，数据采集更精确、传递更方便、处理更灵活、运行维护更可靠、扩展

11、更容易。第二章 变电站综合自动化系统的功能和特点 一、变电站综合自动化系统的要求一、变电站综合自动化系统的要求 一、变电站综合自动化系统的基本功能一、变电站综合自动化系统的基本功能三、变电站综合自动化系统的特点三、变电站综合自动化系统的特点第三章 变电站综合自动化系统的结构 变电站自动化系统结构的发展进程经历三个阶段：第一阶段由集中配屏，以装置为核心的方式分散下放到开关柜，以系统为核心的方向发展。第二阶段由单一功能、相对独立向多功能、一体化过渡。第三阶段由传统的一次、二次设备相对分离向相互融合方向发展，表1-3-1示出了发展至今的几种结构模式。 1.1.集中式网络结构集中式网络结构 这种集中式

12、的结构是根据变电站的规模，配置相应容量的集中式保护装置和监控主机及数据采集系统（也有的采用集中式的微机型RTU），它们安装在变电站中央控制室内。 主变压器和各进出线及站内所有电气设备的运行状态，通过TA、TV经电缆传送到中央控制室的保护装置和监控主机（或远动装置）。继电保护动作信息往往是取保护装置的信号继电器的辅助触点，通过电缆送给监控主机（或远动装置）。其优缺点参见表1-3-2 2. 2.分层分布式结构分层分布式结构保护用的微机大多数采用16位或32位单片机，保护单元是按对象划分的，即一回线或一组电容器各用一台单片机，再把各保护单元和数采单元分别安装于各保护屏和数采屏上，由监控主机集中对各屏

13、（柜）进行管理，然后通过调制解调器与调度中心联系。 为了提高综合自动化系统整体的可靠性，图（一） 所示的系统采用按功能划分的分布式多CPU系统，其功能单元有：各种高、低压线路保护单元；电容器保护单元；主变压器保护元；备用电源自投控制单元；低频减负荷控制单元；电压、无功综合控制单元；数据采集与处理单元；电能计量单元等等。每个功能单元基本上由一个CPU组成，多数采用单片机，也有一个功能单元由多个CPU完成的，例如主变压器保护，有主保护和多种后备保护，因此往往由1个或2个以上CPU完成不同的保护功能，这种按功能设计的分散模块化结构具有软件相对简单、调试维护方便、组态灵活、系统整体可靠性高等特点。 在

14、综合自动化系统的管理上，采取分层（级）管理的模式，即各保护功能单元由保护管理机直接管理。一台保护管理机可以管理32个单元模块。它们间可以采用双绞线用RS-485接口接，也可通过现场总线连接；而模拟量和开入开出单元，由数采控制机负责管理。保护管理机和数采控制机是处于变电站级和功能单元间的第二层结构。正常运行时，保护管理机监视各保护单元的工作情况，一旦发现某一单元本身工作不正常，立即报告监控机，并报告调度中心。如果某一保护单元有保护动作信息，也通过保护管理机，将保护动作信息送往监控机，再送往调度中心。调度中心或监控机也可通过保护管理机下达修改保护定值等命令。数采控制机则将各数采单元所采集的数据和开

15、关状态送给监控机和送往调度中心，并接受由调度或监控机下达的命令。总之，这第二层管理机的作用是可明显地减轻监控机的负担，协助监控机承担对单元层的管理。 变电站层的监控机或称上位机，通过局部网络与保护管理机和数采控制机通信。监控机的作用，在无人值班的变电站，主要负责与调度中心的通信，使变电站综合自动化系统具有RTU的功能，完成四遥的任务；在有人值班的变电站，除了仍然负责与调度中心通信外，还负责人机联系，使综合自动化系统通过监控机完成当地显示、制表打印、开关操作等功能。 图（一）所示的分级分布式的综合自动化系统只是一种典型的形式，各个厂家的产品在系统结构上有所差异，但没有本质的区别。例如，有的用于规

16、模较小的变电站的综合自动化系统是由数采控制机直接完成与调度通信的任务；用于规模较大的变电站的综合自动化系统则在变电站层可能设有通信控制机，专门负责与调度中心通信，并设有工程师机，负责软件开发与管理等功能，其结构框图如图（二）所示。另外，在功能单元层可能还有故障录波仪等。 3. 3.分散分布式与集中相结合结构分散分布式与集中相结合结构 4. 4.新型变电站综合自动化系统结构新型变电站综合自动化系统结构新型变电站综合自动化系统的四层结构如表新型变电站综合自动化系统的四层结构如表1-3-61-3-6所示所示。第四章 变电站综合自动化系统与现场接口 接口就是具有微处理器CPU的各模块之间的连接部件，进行信息交换的中转站。 设置接口的主要原因：（1） 交换信息二者的信号不兼容，包括信号线的功能定义、逻辑定义和时序关系。（2） 速度不匹配，有的速度快，有的速度慢。（3） 若不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低CPU的效率。接口（电路）一般有如下的几个功能：（1） 执行CPU命令的功能（2） 返回外设状态的功能（3） 数据缓冲的功能（4） 设备寻址的功能 例如CPU某个时刻只能和一台外设交换数据，CPU发出的地址信号经过