第一章变电站综合自动化的基本知识

1、Vacuum Circuit Breaker真空断路器v一次设备 一次系统 电气主接线v二次设备 二次系统 二次接线v问题 二次系统在电力运行中的作用？测量用交流电流回路测量用交流电流回路电能计量电能计量灯光监视的灯光监视的断路器控制断路器控制回路回路线路的电流保护线路的电流保护事故信号回路事故信号回路Control and Relay Panel with Substation Automation System控制继电器与变电站自动化系统面板 Numerical Relays数字继电器数字继电器vThe SAS is a collection of a number of integrat

2、ed application software and hardware suitable for monitoring, analysis , protect and control of Electric Substation resources. v变电站综合自动化变电站综合自动化是一门综合性的课程是一门综合性的课程本课程需要computer technic 计算机技术（特别是singlechip 单片机技术）、现代通讯communication 技术、电力系统protective relay继电保护与automation equipments 自动装置、电气设备等知识的支撑，同时又是这

3、些知识的综合，是建立在专业课基础之上的理论与实践相结合的综合性课程。v综合自动化技术涉及到 ：autocontrol 自动控制、远动remote action 、通信communication 、继电保护protective relay、测量measurement 、计量metering、信号signal及控制control 等v专业涉及到：自动化automatization 、继电保护、变电运行v变电站综合自动化：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，实现对变电站主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、监视、测量、控制、保护以及与调度通信保护以及与调度通信等综合性

4、自动化功能。* * 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* *实现监视、测量、控制、保护以及与调度通监视、测量、控制、保护以及与调度通信功能信功能返回返回v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，可以收集到所需要的各种数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断能力，监视和控制变电站的各种设备。v传统的二次设备、继电保护、自动和远动装置大多采取电磁型和小规模集成电路，缺乏自检和自诊断能力，其结构复杂、可靠性低v二次设备主要依赖大量的电缆，通过触点、模拟信号来交换信息，信息量小、灵活性差、可靠性低v传统变电站占地面积大、使用电缆多，

5、TA、TV负担重，二次设备冗余配置多v远动功能不够完善，提供给调度中心的信息量少、精度差，且变电站内自动控制和调节手段不全，缺乏协调和配合能力，难以满足电网实时监控的要求v调试和维护工作量大，自动化程度低，不能远方修改保护及自动装置的定值和检查其工作状态v各设备按功能配置，彼此之间相关性很少，相互之间协调困难。v传统的变电站v部分实现微机管理、具有一定自动化水平的变电站v全面微机化的综合自动化变电站v分立元件的自动装置阶段v以MPU Micro Processor Unit（微处理（微处理器）器）为核心的智能化自动装置阶段v变电站综合自动化系统阶段v自动重合闸装置、低频减载装置、备用电源自动投

6、入装置、继电保护装置v各装置独立运行，互不相干v体积大、耗电多、维修周期短、缺乏智能性，没有故障自诊断能力，不能提供告警信息。v出现了微机型继电保护装置、微机监控和微机远动装置v智能化、计算能力强，且装置本身具有故障自诊断能力v设备重复设置v多数装置间仍然是各自独立运行，不能相互通信和共享资源v20世纪70年代末，日本研制出世界第一套综合数字式保护和控制系统SDCS-Iv20世纪80年代初，美国研制了IMPac模块化保护和控制系统v美国Westhouse公司和EPRI联合研制了SPCS变电站保护和控制综合自动化系统v1984年瑞士BBC公司首次推出了他们的变电站综合自动化系统v1985年德国西

7、门子公司推出了第一套变电站综合自动化系统LSA678 v我国从20世纪60年代开始研制，到70年代初，便先后研制出集中控制装置和集保护、控制、信号为一体的装置v80年代中期，清华大学研制的35KV变电站微机保护、监测自动化系统在威海望岛变电站投入运行v南京自动化研究院开发出了220KV梅河口变电站综合自动化系统v年中国运行中的千伏输变年中国运行中的千伏输变电线路保护统计显示：南瑞继保占国内全电线路保护统计显示：南瑞继保占国内全部保护的，占国产保护的以部保护的，占国产保护的以上，比例排名第一。而在年前，我国上，比例排名第一。而在年前，我国在这个行业都要依赖进口。在这个行业都要依赖进口。 v年月日

8、，葛洲坝至南桥年月日，葛洲坝至南桥千伏直流输电线路双极运行，南瑞继千伏直流输电线路双极运行，南瑞继保为其提供了国内第一套完全国产化的直保为其提供了国内第一套完全国产化的直流控制保护系统。流控制保护系统。 v同年月日，我国第一个千伏同年月日，我国第一个千伏输变电示范工程投入运行，南瑞继保是该输变电示范工程投入运行，南瑞继保是该工程唯一提供输电线路保护、变压器保护工程唯一提供输电线路保护、变压器保护和电抗器保护在内的全部各类保护的制造和电抗器保护在内的全部各类保护的制造商。商。 v北京四方CSC2000变电站综合自动化系统v南京南瑞集团公司BSJ-2200监控系统v上海惠安PowerComm200

9、0变电站自动化监控系统v南京南瑞继电保护电气有限公司的RCS-9000变电站综合自动化系统v国电南自PS6000变电站综合自动化系统v许继电气CBZ8000变电站综合自动化系统v最初的自动化系统实际上是在RTU （Remote Terminal Unit远程终端设备）基础上加上以一台微机中心的当地监控系统，未涉及继电保护，甚至保留了原有的传统的控制屏台。保护RTUAI板板DI板板DO板板保护保护保护返回返回变电站综合自动化结构图变电站综合自动化结构图v提高供电质量v提高变电站的安全、可靠运行水平v提高电力系统的运行管理水平v降低造价，减少总投资v促进无人值班变电站管理模式的实行v继电保护功能v

10、操作控制功能v测量与监视功能v事件顺序记录与故障录波和测距功能v人机联系功能v电压、无功综合控制功能v低频减载控制v备用电源自投控制v通信功能v保护和重合闸功能v四遥功能v电度采集v五防功能v自动装置(VQC,接地选线, 备自投,低周减载)v故障录波v专家系统CSL系列,CST系列,CSBD系列CSD系列,CSI系列CSN系列博瑞CSM系列采用分散录波基于WIZCON平台返回返回v功能综合化v分层、分布化结构v操作监视屏幕化v运行管理职能化v通信手段多元化v测量显示数字化v90年代初研制的变电站自动化系统是在变电站控制室内设置计算机系统作为变电站自动化的核心，另设置一数据采集和控制部件，用以采

11、集数据和发出控制命令；微机保护柜除保护部件以外，每柜有一管理单元，其串口与数据采集与控制部件相连，传送保护装置的各种信息和参数，整定和显示保护定值，投、停保护装置。DIDOAI返回返回分层分布式方案Station AB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC 3000 AXP Alpha1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 IEDIEDIEDIED保护测量控制保护测量控制保护测量控制保护测量控制RS232/484CONTROL CENTREStation AB8B9C1T1T2B1B

12、2B3B4B5B6C7C2B7DEC 3000 AXP Alpha1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 网络返回返回v90年代中期，各类分散式变电站自动化系统相继投入运行，其特点是，现场单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近；这些部件可以是综合装置也可以是独立的装置，控制室内设置的计算机系统 ，对各现场单元部件进行通讯联系。遥信、遥测量的采集及处理，遥控命令的执行和继电保护等功能均由现场单元独立完成，并将信息通过网络送至后台计算机。CONTROL CENTRESUBSTATION CONTRO

13、L GStation AB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC 3000 AXP Alpha1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 现场总线现场总线 返回返回IEC61850的三层结构PROCESS INTERFACEPROCESS INTERFACE保护监控其他保护监控其他Station AB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC 3000 AXP Alpha1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 1

14、23 123 123 123 Station AB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC 3000 AXP Alpha1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 CONTROL CENTREStation AB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC 3000 AXP Alpha1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 至调度所至调度所保护装置保护装置 故障录波故障录波 当地监控当

15、地监控远远 动动计费电表计费电表高高 压压 开开 关关 场场常规变电所二次系统结构图常规变电所二次系统结构图至调度所至调度所至公用电话网至公用电话网 工程师站工程师站站内通讯网站内通讯网远动功能终端远动功能终端就地监控终端就地监控终端间隔功能间隔功能 终端终端# 1变电站层变电站层网络层网络层间隔层间隔层间隔功能间隔功能 终端终端# 2变电站综合自动化系统结构图变电站综合自动化系统结构图面向功能的设计面向功能的设计面向间隔的设计面向间隔的设计返回返回主机1操作员站1主机2操作员站2工程师站1双光纤以太网通讯机2上级调度通讯机1通道切换*500kV继电器室220kV继电器室35kV继电器室 间隔

16、1 N通道切换 A 保护、IEDB逻辑闭锁装置。间隔1 N通道切换 A 保护、IEDB 逻辑闭锁装置。 间隔1 N。通道切换 A 保护、IEDB逻辑闭锁装置GPS 现场总线 （光纤/双绞线）通信控制器逻辑闭锁装置单元监控装置间隔层设备站控层设备* * 全国第一套微机保护装置全国第一套微机保护装置-1984-1984华北电力大学华北电力大学* * 全国第一套分布式综合自动化系统全国第一套分布式综合自动化系统-1994-1994大庆大庆* * 全国第一套就地安装保护装置全国第一套就地安装保护装置-1995CSL200A-1995CSL200A* * 全国第一套全国第一套220kv220kv综合自动

17、化变电站综合自动化变电站-1996-1996珠海南屏珠海南屏* * 全国第一套全下放式全国第一套全下放式220kv220kv综合自动化变电站综合自动化变电站-1999-1999丹丹东东* * 全国第一套全国产全国第一套全国产500kv500kv综合自动化变电站综合自动化变电站-1999-1999南昌南昌* * 全国第一套将专家系统应用到变电站综合自动化系统中全国第一套将专家系统应用到变电站综合自动化系统中-20002000* * 国内第一家引进现场总线国内第一家引进现场总线LonWorksLonWorks返回返回v1.Supervision监督、管理监督、管理 functionvData co

18、llection (status value, AC/DC analog value, pulse value) and processing vAlarm and event recording vHistory data recording vGraphic function vDisplay and print vReport function vPost记入 disturbance干扰 review检查v2. Control functionvSupport selective control function for multiple remote control centers v

19、Local control function for control room computer supervisory system vLocal control function for bay间隔 level equipment vSynchronization testing and synchronized switch-on function vAutomatic control based on IEC1131 configuration vStation-wide logic interlocking联锁的 based on IEC1131 configuration vRea

20、ctive power无功功率 voltage automatic regulationv3. Protection functionvLine and feeder protection vTransformer and reactor protection vElectromotor protection vGenerator protection vCapacitor protectionv4. Configuration functionvSystem configuration vGraphic configuration vDatabase configuration vPLC c

21、ontrol function configuration based on IEC1131-3 standardv5. Communication functionvMultiple communication interfaces (RS232, RS422, RS485, CAN, LONWORKS, Ethernet, electric power carrier, cable, wireless and fiber etc) that support various of media and networks vHigh speed data network communicatio

22、n with measuring and controlling unit vData network communication with various microprocessor-based relay protection vData network communication with various intelligent devices (computer-based DC system, intelligent power meter, intelligent fire alarm, and GPS, etc.)v6. Advanced functionsvReactive

23、power voltage automatic control vEmbedded PC-based maloperation prevention function vSmall current neutral grounding fault-line selection vOperation ticket and maloperation prevention interlocking vSystem diagnosis and self-recovery vRemote supervision and maintenance vTechnical characteristics vOpe

24、ned system based on international standard vProvide integrated automation total solution for substations of various voltage-level vEmploy 10M/100M self-adaptive redundant Ethernet and direct network link of bay-level equipment to improve system real-time ability and data transmission reliability vBa

25、y-level equipment realizes logic interlocking of station-wide control and operation not rely on station-control layer through network data sharing vBased on real-time multi-task operating system software platform to improve system reliability and real-time performance vDevelop computer supervisory c

26、ontrol system that combines business and real-time databases, is object oriented and with integrated graphic, model and database. The softwares structure is both advanced and open. The system functions are practical and refined with friendly man-machine interface. It supports supervisory control of multiple substations and can be used in centralized control stations. vDeveloped