变电站自动化技术

1、兴义电网变电站自动化技术培训资料内部资料兴义供电局计算机通信管理所2009年4月23日 兴义第一章 变电站远动技术一、 变电站自动化技术概述1、 实施目的（1） 传统变电站存在的缺陷l 安全性、可靠性l 快速性、实时性l 运行管理与自动化水平（2） 变电站综合自动化系统的概念l 常规变电站二次设备构成l 综合自动化系统构成l 技术特点（3） 变电站自动化实施目的l 设备间相互交换信息、数据共享l 常规二次设备，简化二次接线l 提高供电质量，提高电压合格率l 提高变电站安全可靠运行l 提高电力系统运行、管理水平（4） 变电站综合自动化的特点l 功能综合化l 分部分散式系统结构l 测量显示数字化l

2、 操作监控屏幕化2、 发展历程（1） 早期国外起步20世纪80年代（2） 国内起步20世纪90年代初期（3） 20世纪90年代中期国内变电站自动化技术现状3、 应用历程（1） 远动技术（2） 监控技术（3） 综合自动化技术4、 发展趋势（1） IEC61850（2） 高集成化、数字化、标准化思考题：（1） 什么是变电站的综合自动化？（2） 变电站自动化系统的任务是什么？（3） IEC61850是什么？制定的主要目的是什么？有何特点？二、 远动技术远动技术是一门多学科技术，是集通信、控制、数据采集等于一体，在电力调度自动化和变电站监控系统中发挥着重要作用（一） 远动终端1、 概念远动终端装置简称

3、RTU（Remoto Terminal Unit），应用通信技术完成遥测、遥信、遥控和遥调等功能2、 特点远离对象现场又能使主站或调度了解、掌握、控制电力系统运行的装置3、 基本功能（1）“四遥”（2）数据处理（3）数据转发（4）规约转换（5）装置自诊断（二）“四遥”“四遥”即遥信、遥测、遥控、遥调，是变电站自动化系统的基本功能，也是变电站自动化系统最初要实现的目的。1、 遥信（1） 定义开关量输入，反映电力系统结构、状态的量（2） 接线方式l 通过光电隔离接入RTU或测控（图2）l 通过继电器隔离接入RTU或测控（图3）l 常规控制盘开关量转换器（图4）（3） 防抖与展宽开关量是一个矩形方波

4、，RTU（测控）对它的分辨有一定的限度，宽度小于一定的时限，RTU（测控）将不能分辨。防抖举例：景园街110kV自投动作信号，RTU默认设置的防抖时间20ms，此YX实传不收时，将防抖改为10ms，信号能够正常上送。（4） 设计注意事项l 回路中防止串入强电l YX公共端分开l 采用可断端子2、 遥测（1） 定义电力系统中运行参数电流、电压、有功功率、无功功率等模拟量输入（2） 输入通道l 传感器（Transducer）把生产过程中的非电量（物理量）转换成电量（电流或电压）的器件称为传感器l 信号处理环节将传感器输出的信号放大或处理成与A/D转换器所要求的输入相适应的电压水平l 多路转换开关（

5、Multiplexer）使多个模拟信号共用一个采样保持器和A/D转换器进行采样和转换l 采样保持器（Sample Holder）在A/D进行采样期间，保持输入信号不变的电路称采样保持电路l A/D转换器（Analog to Digit）将模拟量输入转换成数字量，以便由计算机读取，进行分析处理A/D转换器主要技术指标：Ø 分辨率Ø 精度Ø 转化时间Ø 电源灵敏度Ø 量程Ø 输出逻辑电平Ø 工作温度范围（3） 两种采样方式比较l 直流采样将现场的模拟量先转换成直流电压或电流信号，再送至A/D转换器进行转换，即A/D转换器采样的模

6、拟量为直流信号直流采样特点：Ø 采样程序简单Ø 抗干扰能力强Ø 实时性差Ø 需要立的变送器屏l 交流采样对交流电流和交流电压采集时，输入至A/D转换器的是与电力系统一次电流和一次电压同频率、大小成比例的交流电压信号交流采样特点：Ø 实时性好Ø 反映实际波形Ø 采样、计算程序复杂两种采样方式比较：Ø 适用点Ø 算法3、 遥控（1） 定义数字控制量输出；由主站发送至RTU改变设备状态的控制命令（2） 执行过程CPU译码控制端口I/O设备发出电压脉冲启动控制继电器接通相应控制回路4、 遥调（1） 定义模拟量输出

7、，连续或断续改变设备运行参数的有关信息变压器分头的BCD码表示：BCD码： 10 8 4 2 1YX点号： YX1 YX2 YX3 YX4 YX5分头位置（10进制）10×(YX1)+8×(YX2)+4×(YX3)+2×(YX4)+1×(YX5)例如：分头位置为12，则相应的遥信为YX1为1；YX2为0；YX3为0；YX4为1；YX5为0 思考题：1、“四遥”指的是什么？简述其定义、并举例2、TA的二次电流为2A，通过变送器（输出标称：420mA）送入RTU，问：变送器的输出为多少mA？经过RTU的16位A/D转换后的数字量为多少？3、变压器上

8、送至监控系统的分头位置BCD码为10011，问：分头的实际位置是多少？4、请说明“实负荷法”与“虚负荷法”的区别第二章 变电站综合自动化系统一、定义将变电站的二次设备（包括控制,信号,测量，保护，自动装置，远动装置）利用微机及计算机通信技术经过功能重新组合和优化设计，对自动控制，测量，运行操作及协调的综合性自动化系统二、系统特点1，横向综合 利用计算机手段将不同厂家的设备连接在以起。2，纵向综合 在站控层提供信息，优化，综合处理分析和增加新的功能，增加变电站内部各控制中心间的协调能力三，功能要求1，开发式系统 2. 标准化接口3. 维护方便性四、典型结构1、110KV及以下 配置为单网结构2、

9、220KV 及以上 配置为双网结构3、集控站监控系统配置为双网结构五、软件配置1、系统软件 提供稳定的操作系统，包括完整的操作系统软件包，各种软件维护和开发工具，操作系统具有良好的实时性能。2、支持软件 包括数据库及数据库管理系统，计算机通信支持软件。3、人机会话系统（1） 数据库定义（2） 汉字.图符生成工具（3） 画面生成与修改（4） 打印报表生成和修改（5） 操作保护4、软件开发 5、具有防毒软件 6、集控站监控系统操作防误软件7、系统数据及通道调试软件六、监控子系统 1、系统功能 监控系统作为变电站监视、测量、控制、运行管理的主要手段，其监控范围包括：全站断路器、隔离开关、接地开关、主

10、变中性点接地开关、调压开关 （1）实时数据采集与处理Ø 信号分类Ø 处理方法（2）数据库的建立与维护Ø 实时数据库Ø 历史数据库（3） 操作控制Ø 五防恔验Ø 操作权限Ø 遥控互锁Ø 检修挂牌闭锁 （4）电压无功自动控制（VQC） （5）报警处理Ø 计时功能Ø 计次功能Ø 累计运行时间报警 （6）事故顺序记录（SOE） （7）画面生成与显示Ø 监控画面要求Ø 输出方式及要求 （8）在线计算与制表Ø 各类报表Ø 输出方式及要求 （9）远动功能

11、16; 直采直送Ø 标准通信规约Ø 主备通道 (10) 时钟同步 （11）人机联系 值班员与计算机对话的窗口，值班员可借助鼠标或键盘方便地在CRT屏幕上与计算机对话 （12）系统自诊断与自恢复 在线诊断各软件和硬件的运行工况，当发现异常及故障时能及时显示和打印报警信息，并在运行工况图上用不同颜色区分显示 （13）与其他设备的接口 智能设备、各级调度通信接口、电能量计量系统 2、 性能要求 3、 机房环境要求七、监控信息的类型和分析1、遥性变位(COS)与事件（SOE） 2、信息筛选与优化(1) 目的 减少或合并正常运行监视的重要信息，强化重要信息(2) 原则Ø 经

12、常上报的信息Ø 不经常上报的信息Ø 合理设置信息采集位置 3、串口信息分析 4、光字牌 （1）目的从状态上更接近常规变电站的运行监视模式，给运行人员的监盘工作提供更为人性化的人机界面（2）动作要求Ø 信号动作未复归，未确认Ø 信号动作未复归，已确认Ø 信号动作已复归，未确认5、事故追忆 为了详细分析重现事故现象，要求在发生事故时，将事故前后一段时间内的有关YX及YC量记录下来的功能6、报警（1）异常报警 (2) 事故报警Ø 事故报警设置目的Ø 事故总信号实现方式Ø 所以保护跳闸信号合并方式Ø 非受控开关跳

13、闸信号生成方式八、电压无功综合控制系统1、控制原理 为了使电压与无功达到所需的值，通常采用改变主变分接头档位和投切电容器或电抗器来改变系统的电压和无功2、调节设备对电压，无功的影响3、九区图4、VQC闭锁信息（1）整体闭锁（2）单元闭锁（3）间隔闭锁Ø 主变调压闭锁Ø 电容器投切闭锁Ø 电抗器投切闭锁 思考题：1、 VQC控制的基本原理？2、 叙述电压越下限、无功越上限时VQC的动作策略？3、 什么是逆调压？九、变电站自动化系统通信技术1、概述变电站综合自动化系统的数据通信，包括两方面的内容 ：一是综合自动化系统内部各子系统或各种功能模块间的信息交换；另一是变电站

14、与集控站，调度的通信2、发展过程3、并行通信与串行通信4、数据通信系统工作方式5、数据通信系统同步方式6、通信规约(1) 规约定义 为了正确地传送信息，必须有一套关于信息传送顺序，信息格式和信息内容等约定，这一套约定称为规约（协议）（2）传输数据类型 (3) 按传送方式分类l 循环式（主动上送） 按约定好的顺序和格式，间隔周期，子站自动发送信息至主站。部颁CDT，部分变电站保护管理机的DNPl 问答式（polling） 主站根据需呀“调整”，“召唤”子站的各种信息。典型为：SC1801。部分厂家的网络103规约使用：主动上送，问答相结合（4）报文格式 (5) 报文功能分类 (6) 现有规约的使

15、用情况 思考题：1、 通信规约的定义？2、 变电站自动化系统常用哪几种规约？分别用在何处？3、 试说明远动101、104规约中平衡传输与非平衡传输的优点和缺点？第三章 变电站自动化系统故障分析与处理一、 自动化系统故障预案实例实例一：某站212开关主站遥控失败（1）类别 集控站监控系统：厂站为RTU，遥控为实点，通过RTU的遥控模块实现（2） 现象 212为馈线开关，四方微机保护装置，信息上送采用串口方式，管理局也为四方。遥控为RTU实点。停电传动时发现，主站无法操作212开关，系统报出遥控失败（3） 原因分析Ø 监控主站遥控联点错Ø 主站数据库遥控号错误Ø 通道

16、有干扰 Ø RTU遥控点配置错误Ø RTU遥控继电器故障Ø RTU遥控回路断线或虚接Ø 开关机构故（4） 制定安全措施l 将主站系统的相关程序做好备份，将厂站RTU配置做好备份，防止误改监控或RTU配置文件l 在查线和检查时，使用工具做好绝缘，防止人身触电；运行设备做好安全措施，防止走错间隔，防止误拉合运行开关（5） 检查及处理Ø 检查主站调度员机上的遥控联点是否正确。结论：正确Ø 主站遥控号与厂站RTU遥控号核对。结论：正确Ø 检查通道误码率。结论：正常 Ø 检查212开关对应的遥控继电器。结论：外观正常

17、6; 就地拉合开关。结论：开关分合正常Ø 检查遥控回路，测量212遥控电源正极。结论：无电l 检查说明的问题： 主站配置、远动通道、遥控继电器通信均无问题，开关机构及本体无问题。检查遥控正极无，说明控制回路有问题l 故障原因： 查找控制回路，发现遥控转接端子箱内遥控正极虚接l 故障处理： 将遥控端子拧紧后，问题解决实例二：某站256开关遥控失败（1） 类别 当地监控：适用各类监控系统的串口遥控 （2） 现象 256开关为母联开关，使用四方微机保护装置，其控制、信号均采用串口通过管理机上送。停电传动时发现，当地监控无法操作256开关，系统报出遥控返校失败（3） 原因分析Ø 2

18、56微机保护装置主板有问题Ø 256开关机构故障Ø 256微机保护装置地址错Ø 256微机保护装置通信面板故障Ø 256切换手把切换不到位Ø 256保护装置通信线断Ø 10KV保护管理机死机Ø 监控后台联点错(4) 制定安全措施Ø 将监控系统的相关程序做好备份，将厂站前置机配置做好备份，将保护管理机配置做好备份，防止误改正确的配置文件Ø 在查线和检查时，使用工具做好绝缘，防止人身触电；运行设备做好安全措施，防止走错间隔，防止误拉合运行开关(5) 检查及处理Ø 检查调度员机上的遥控联点是否正确。结

19、论：正确Ø 检查监控数据库遥控点配置与保护管理机是否正确。结论：正确Ø 检查10KV保护管理机上的“发送数据”及“接收数据”灯，是否交替闪烁。且10KV保护管理机上的故障“黄”灯未亮。结论：正常Ø 检查256保护装置地址是否正确。结论：正确Ø 切换256柜上的“遥控切换开关”，调度员机是否信息上送正确。结论：正确Ø 在256柜处，手动“分”、“合”操作。结论：动作无问题Ø 256装置地址改为253装置（未运行）的地址，遥控操作。结论：动作无问题，256装置地址恢复l 检查说明的问题：Ø 256保护装置、10KV管理机与监控的

20、通信、10KV管理机与256保护装置的通信均无问题。须再检查256的遥控报文是否正常；或检查10KV管理机、RTU、监控系统的配置Ø 检查监控系统中数据库的256遥控点号为81（从0开始）；检查前置机的SC1801配置文件中遥控槽只有10个，没有配256开关的遥控点 Ø 通过通信监视程序监视，在调度员机上做遥控时，10KV管理机没有收到256开关的遥控报文Ø 检查前置机的SC1801配置文件，发现前置机配置文件不同l 结论： 前置机上的SC1801配置文件错，修改后问题解决 实例三： 前置机上的SC1801配置文件错，修改后问题解决（1） 类别 220KV集控站（

21、2） 现象 某集控主站监控机显示的A被控站的2212电流与实际不符（3） 原因分析Ø 画面联点错误Ø 数据库中遥测系数设置有误Ø 数据库中遥测点号有误Ø 远动转发参数有误Ø 当地变送器有问题（4） 制定安全措施 处理前将系统的相关程序做好备份；防止TV开路；防止低压触电（5） 检查及处理l 检查画面联点无问题l 检查数据库中遥测系数、点号无问题l 到A被控站检查，发现当地的监控机遥测数据也不准：检查变送器，发现其二次输出的接头松动，拧紧后无问题其他可能的原因： 通道干扰、转发参数、遥测板、A/D转换实例四： 某集控站的厂站通道异常（1） 类别

22、220KV集控站（2） 现象 在某集控中心监控机显示B被控站的通道“未检测”，信息为“B被控站的RTU停运”（3） 原因分析Ø 通道误码率高，造成程序错误判断Ø 通信回路接线松动Ø 通信回路各个设备运行出问题（4） 制定安全措施 将系统的相关程序做好备份，防止误配置（5） 检查及处理l 主站通道检查：光端机异步数据光传输模块TXB1CHASE3COM接线。结果：无问题l 检查光传输模块收发灯。结果：无问题l 检查TXB1收发灯是否正常。结果：收发灯都不闪。重起TXB1，收发灯正常，问题解决结论： 通道误码率高，程序误判断二、 遥信（YX）异常情况分析1、 实时遥信

23、错误分析（1） 遥信不发的原因Ø 遥信回路问题、RTU或测控问题、通道干扰Ø 监控遥信配置、前置机遥信参数配置（2） 遥信误发的原因Ø 回路中断电器抖动、YX取点错误Ø 回路有接地或短路、RTU或测控受到干扰Ø 监控及前置配置2串口遥信错误分析 （1）遥信不发的原因Ø 继电器接点、回路或光隔问题Ø 装置遥信模块故障与管理机通信中断Ø 管理机报文丢失或未上报Ø RTU与管理机通信中断Ø 监控后台处理问题Ø 通信规约问题 （2）遥信误发的原因Ø 干扰问题、通信规约程序解释错误Ø 取点错误、监控遥信点配置错误Ø 回路接地或光隔击穿、遥信模块故障误发三、 事故音响报警异常分析1. 故障现象 开关跳闸后事故音响2. 原因分析Ø 事故报警程序退出Ø 事故遥信