第8章 章 现代供电新技术

1、第8章 现代供电新技术n学习和讨论变电站综合自动化技术，数字化变电站及相关技术（数字式学习和讨论变电站综合自动化技术，数字化变电站及相关技术（数字式互感器、智能开关设备、互感器、智能开关设备、IEC61850规范）在供电系统中的应用。规范）在供电系统中的应用。n本章内容是传统供电技术的发展和延伸，代表了供电技术的发展方向。本章内容是传统供电技术的发展和延伸，代表了供电技术的发展方向。8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统8.2 数字化变电站及其相关技术数字化变电站及其相关技术第8章 现代供电新技术一一. 概概 念念 将变电站将变电站二次设备二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电（包括

2、测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置）经过功能的保护、自动装置和远动装置）经过功能的组合和优化组合和优化设设计，利用先进的计，利用先进的计算机技术、通信技术计算机技术、通信技术，实现对全变电站，实现对全变电站主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度微机保护，以及与调度通信通信等综合性的自动化功能。等综合性的自动化功能。8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统二二. 变电站综合自动化系统的功能变电站综合自动化系统的功能1. 测量、监视、控制功能测量、监视、控制功能l数据采集数据采集（模拟量

3、、状态量）（模拟量、状态量）l人机联系（显示器、键盘、鼠标）人机联系（显示器、键盘、鼠标）l安全监视（电流、电压、主变温度、频率等）安全监视（电流、电压、主变温度、频率等）l事件顺序记录事件顺序记录SOEl故障录波与测距故障录波与测距l操作控制操作控制l数据处理与记录数据处理与记录lGPS时钟对时系统时钟对时系统8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统2. 微机保护功能微机保护功能包括全变电站主要设备和输电线路的全套保护：包括全变电站主要设备和输电线路的全套保护：l高压输电线路的主保护和后备保护；高压输电线路的主保护和后备保护； l主变压器的主保护和后备保护；主变压器的主保护和

4、后备保护； l母线保护；母线保护； l配电线路的保护；配电线路的保护；l无功补偿电容器组的保护；无功补偿电容器组的保护； l不完全接地系统的单相接地选线。不完全接地系统的单相接地选线。 8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统3. 自动控制智能装置的功能自动控制智能装置的功能l电压、无功综合控制：调节有载调压变压器分接头位置和控制无功补偿电容器投切；电压、无功综合控制：调节有载调压变压器分接头位置和控制无功补偿电容器投切；l低频减负荷控制：电力系统因事故导致功率缺额而引起系统频率下降时，自动紧急断低频减负荷控制：电力系统因事故导致功率缺额而引起系统频率下降时，自动紧急断开一部分

5、负荷；开一部分负荷；l备用电源自动投入装置。备用电源自动投入装置。 8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统4. 远动及数据通信功能远动及数据通信功能l现场级通信：变电站内部各子系统与监控主机以及各子系统之间的数据和信息交换；现场级通信：变电站内部各子系统与监控主机以及各子系统之间的数据和信息交换；l与上级调度中心之间的通信：四遥功能与上级调度中心之间的通信：四遥功能 8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统1. 集中式结构集中式结构2. 分层分布式结构分层分布式结构 集中组屏式集中组屏式 分散与集中相结合分散与集中相结合 全分散式全分散式 8.1 8.1 变电

6、站综合自动化系统变电站综合自动化系统三三. 变电站综合自动化系统的结构形式变电站综合自动化系统的结构形式1. 集中式结构集中式结构8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统 所有二次设备以遥测、遥信、电能计量、遥控、保护等功所有二次设备以遥测、遥信、电能计量、遥控、保护等功能划分成不同的子系统，每个或多个子系统功能由一台或两台能划分成不同的子系统，每个或多个子系统功能由一台或两台计算机集中实现。计算机集中实现。上级调度或监控中心上级调度或监控中心监控主机监控主机显示、打印显示、打印总控单元总控单元RS232、 RS422、 RS485微机微机保护保护遥测遥测单元单元遥信遥信单元单

7、元电能电能单元单元遥控遥控单元单元VQCVQC单元单元时钟时钟单元单元8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统面向全变电站进行功能设计面向全变电站进行功能设计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，双机并联运行提高可靠性；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，双机并联运行提高可靠性；软件复杂，修改工作量大，系统调试复杂；软件复杂，修改工作量大，系统调试复杂；组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，工作量大组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，工作量大n 缺点：缺点： 早期的变电站综合自动

8、化系统。早期的变电站综合自动化系统。2. 分层分布式结构分层分布式结构8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统n分层：分层：将变电站设备分为将变电站设备分为3层，即过程层、间隔层和变电站层。层，即过程层、间隔层和变电站层。2. 分层分布式结构分层分布式结构8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统n分层：分层：过程层：过程层：是一次和二次设备的结合面或者是智能化电气设备的智能化部分。是一次和二次设备的结合面或者是智能化电气设备的智能化部分。主要功能：电力运行实时的主要功能：电力运行实时的电气量检测电气量检测、运行设备的、运行设备的状态参数检测状态参数检测、操作控制

9、的、操作控制的执行与执行与驱动驱动（分接头调节控制，电容器、电抗器投切控制，断路器分、合控制等）。（分接头调节控制，电容器、电抗器投切控制，断路器分、合控制等）。间隔层：间隔层：利用利用IED对过程层进行监视、控制和保护；并与站控层进行信息的交换，完成对过对过程层进行监视、控制和保护；并与站控层进行信息的交换，完成对过程层设备的程层设备的 “四遥四遥”功能。功能。 间隔层间隔层IED8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统2. 分层分布式结构分层分布式结构8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统n分层：分层：站控层：站控层：借助通信网络完成借助通信网络完成与间隔

10、层与间隔层之间的信息交换，实现对全站一次设备的当地监控、之间的信息交换，实现对全站一次设备的当地监控、管理和控制功能（当地监控主站、工程师主站）；通过通信设备（远动主站）完成管理和控制功能（当地监控主站、工程师主站）；通过通信设备（远动主站）完成与调度与调度中心中心的信息交换，实现远方监控。的信息交换，实现远方监控。2. 分层分布式结构分层分布式结构8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统n分布：分布：由集中式自动化系统中的由集中式自动化系统中的面向厂、站面向厂、站转变为转变为面向一次设备的一个间隔面向一次设备的一个间隔布置针对该间隔的测布置针对该间隔的测量、控制、保护等智能电

11、子装置量、控制、保护等智能电子装置(IED)。将同一类功能分散给多台计算机来完成。将同一类功能分散给多台计算机来完成。n分层分布式自动化系统的组屏及安装方式：分层分布式自动化系统的组屏及安装方式：站控层站控层主要设备布置在主要设备布置在主控室主控室；间隔层间隔层中的中的电能计量单元、备自投装置、故障录波装置电能计量单元、备自投装置、故障录波装置等公共单元均分别组合为独立的一面等公共单元均分别组合为独立的一面屏柜，也安装在屏柜，也安装在主控室主控室；间隔层间隔层中的各个中的各个IED则根据实际情况则根据实际情况安装在不同位置安装在不同位置；集中式的组屏及安装方式集中式的组屏及安装方式分散与集中相

12、结合的组屏及安装方式分散与集中相结合的组屏及安装方式全分散式的组屏及安装方式全分散式的组屏及安装方式按照间隔层按照间隔层IED安装位置不同：安装位置不同： 8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统集中式的组屏及安装方式集中式的组屏及安装方式将间隔层中各个保护、测控装置机箱根据其功能分别组装为变压器保护测控屏、各电压等级将间隔层中各个保护、测控装置机箱根据其功能分别组装为变压器保护测控屏、各电压等级线路保护测控屏（包括线路保护测控屏（包括10kV出线）等多个屏柜，并出线）等多个屏柜，并全部集中安装在主控室内全部集中安装在主控室内。不足：需要的控制电缆较多不足：需要的控制电缆较多8

13、.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统分散与集中相结合的组屏及安装方式分散与集中相结合的组屏及安装方式将将配电线路配电线路的保护测控装置的保护测控装置分散安装分散安装在所对应的在所对应的开关柜开关柜上；上；将将高压线路高压线路、变压器、母线变压器、母线的保护测控装置机箱均采用的保护测控装置机箱均采用集中集中组屏安装在组屏安装在主控室内主控室内。比较常用比较常用8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统8.1 8.1 变电站综合自动化系统变电站综合自动化系统全分散式的组屏及安装方式全分散式的组屏及安装方式将间隔层中所有间隔的保护测控装置，包括低压配电线路、高压线路和变压器等间隔的保护将间隔层中所有间隔的保护测控装置，包括低压配电线路、高压线路和变压器等间隔的保护测控装置均测控装置均分散地安装分散地安装在开关柜上或距离一次设备较近的保护小间内；在开关柜上或距离一次设备较近的保护小间内；各装置只通过通信装置（光缆或双绞线）与主控室内的变电站层设备之间交换信息。各装置只通过通信装置（光缆或双绞线）与主控室内的变电站层设