第2讲 常规变电站的现状

第2讲

常规变电站的现状东北电力大学电气工程学院2该部分介绍的主要内容变电站自动化的基本概念及功能常规变电站自动化系统的现状及不足

新技术对变电站自动化系统的影响

目录3变电站自动化的基本概念及功能IEC61850标准对IED的定义：“变电站自动化系统”的一般概念是由基于微电子技术的智能电子装置IED（IntelligentElectronicDevice）和后台控制系统所组成的变电站运行控制系统，包括监控、保护、电能质量自动控制等多个子系统。由一个或多个处理器组成，具有从外部源接收和传送数据或控制外部源的任何设备，即电子多功能仪表、微机保护、控制器，在特定环境下在接口所限定范围内能够执行一个或多个逻辑接点任务的实体。4变电站自动化的基本概念及功能相关英文缩写（1）：IEC对“变电站自动化系统”的定义变电站自动化系统就是在变电站内提供包括通信基础设施在内的自动化，变电站自动化系统的功能是指变电站必须完成的任务。IEC（InternationalElectrotechnicalCommission

）——国际电工委员会IED（IntelligentElectronicDevice）——智能电子装置5变电站自动化的基本概念及功能IEC对“变电站自动化系统”的定义在国内，我们所说的变电站自动化系统，包含：传统的自动化监控系统、继电保护、自动装置等设备，是集保护、测量、控制、远传等功能为一体，通过数字通信及网络技术来实现信息共享的一套微机化的二次设备及系统。它取消了传统的控制屏、表计等常规设备，因而节省了控制电缆，缩小了控制室面积。6变电站自动化的基本概念及功能IEC对“变电站自动化系统”的定义传统的变电站二次回路部分的组成及存在问题：组成以往它们各自采用独立的装置来完成自身的功能且均自成系统，由此不可避免地产生了各类装置之间功能相互覆盖，部件重复配置，耗用大量的连接线和电缆。是由继电保护、当地监控、远动装置、故障录波和测距、直流系统与绝缘监视及通信等各类装置组成的。存在问题7国际大电网会议对变电站自动化系统功能的描述功能包括：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种功能，这些功能共分为7个功能组：变电站自动化的基本概念及功能8即传统的“四遥”，遥信、控、调、测上述七个功能组分别为如VQC，备用电源自动投入，故障隔离/网络重组等如接地选线、低频减载、故障录波和故障测距等如微机防误、GPS、站内空调和火警等其他系统的接口如当地监控、调度端通信等功能1）远动功能2）自动控制功能3）计量功能5）保护相关功能6）接口功能7）系统功能4）继电保护功能国际大电网会议对变电站自动化系统功能的描述变电站自动化的基本概念及功能9常规变电站自动化系统的现状及不足其信息采集来源于常规的电磁型电流/电压互感器（TA/TV）。TA的额定输出信号为1A或5A；TV的额定输出信号为100V或V。常规变电站自动化系统的状况10常规变电站自动化系统的现状及不足常规变电站自动化系统的状况11保护单元和测控单元在电网运行中所履行的职能是不同的。注：保护装置的职能——测控系统的职能——在电网中承担事故时快速切除和隔离故障，恢复系统正常运行的功能。主要反应的是正常运行工况下电流信号，一般均在额定电流之下或在轻负荷情况下。要求保护装置对故障信号要有正确响应。故障电流较额定电流高十几倍甚至几十倍。这两种应用对于TA的工作范围及角度要求是不一样的。常规变电站自动化系统的状况常规变电站自动化系统的现状及不足12传统TA受工作范围及要求角度的限制，难以同时满足保护和测控单元的精度要求。常用TA分为：保护级、计量级等不同等级。测控单元计量系统保护装置分别取自不同特性的TA常规TA存在二次负载问题常规TA存在的问题常规变电站自动化系统的现状及不足【见下页】13何谓“二次负载问题”？对于二次回路往往存在着线路长，所接设备多、负载重的情况，这一情况就是“二次负载问题”。如果超过了TA的二次额定负载能力，需要考虑换用带负载能力强的TA或用多组TA串接以提高带负载能力。所以在现场应用中经常可以看到反应同一个电流的位置上安装了一串不同型号不同类型的TA，设备的投资大，占地多，与二次设备的配合比较复杂。

目前解决措施：14变电站二次系统采用单元间隔的布置方式，装置之间相对独立，装置间缺乏整体的协调和功能优化，输入信息不能共享、接线比较复杂、系统扩展复杂。具体讲，主要有以下几个方面的问题：常规变电站自动化系统的现状及不足常规变电站自动化系统的不足15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可靠性受二次电缆影响具体讲，主要有以下几个方面的问题：常规变电站自动化系统的不足常规变电站自动化系统的现状及不足16变电站自动化系统接入的信息大致分为：1）电力系统运行信息，如电流、电压、频率等；2）变电站设备运行状态信息，如一次设备、二次设备是否投运等；3）变电站设备异常信息，如测控装置异常、保护装置直流失却等；4）电网事故信息，如断路器、保护动作跳闸等。信息难以共享常规变电站自动化系统的不足常规变电站自动化系统的现状及不足图：信息难以共享形成“信息孤岛”现象！来自不同信息采集单元的设备信息无法共享还有其他信息独立组成各自的应用系统由相应的技术管理部门负责运行和管理。18解决方案：对变电站各种信息的对象进行统一建模，最终实现变电站自动化系统中信息充分共享。——网络通信技术的发展使得这一方案已成为可能！常规变电站自动化系统的现状及不足信息难以共享常规变电站自动化系统的不足19设备之间不具备互操作性变电站二次设备可分为三类：1）以TA、TV为主的一次、二次设备的接口设备；2）保护、控制、仪表等二次控制、测量设备；3）实现与电网调度或远程控制中心通信的系统，或称为站控层设备，传统RTU与远程控制中心的通信功能是站控层设备最基本的一个功能，但站控层设备的功能远远超过传统RTU的功能。根据国际IEC组织57技术委员会第10工作组的划分常规变电站自动化系统的现状及不足常规变电站自动化系统的不足20通信标准对二次设备互操作性影响表现在三个方面：（一）规定制定、执行具有一定的滞后性IEC60870-5系列规约的发展经过了10年的时间：1990年开始——2003/2004年国内于1999年才等同采用IEC60870-5系列规约，通信标准及其实施滞后于国内分层分布式变电站自动化系统的应用。常规变电站自动化系统的现状及不足常规变电站自动化系统的不足设备之间不具备互操作性21通信标准对二次设备互操作性影响表现在三个方面：（二）规约与网络通信机制不一致（三）规约结构上的不完整性2000年及以后各厂家推出的第二代分层分布式变电站自动化系统是基于网络通信的，不能完全采用IEC60870-5-103标准。常规变电站自动化系统的现状及不足设备之间不具备互操作性常规变电站自动化系统的不足22系统的可扩展性差现今，与变电站自动化系统相关的通信、嵌入式应用等技术的更新速度比变电站自动化系统的更新速度快得多。由于互操作性和信息模型等原因，现有的变电站自动化系统在系统扩展或设备部分更新时需要付出很大的附加成本。常规变电站自动化系统的现状及不足常规变电站自动化系统的不足23系统可靠性受二次电缆影响现有的变电站自动化系统实现了设备的自动化，但设备间仍采用电缆进行连接。二次系统的安全性取决于变电站IED应具有一定的耐受电磁干扰的能力，同时，必须确保引入到IED的电磁干扰必须低于装置本身可以耐受的水平。——可见，二次电缆实际上构成了变电站安全运行的主要隐患。常规变电站自动化系统的现状及不足常规变电站自动化系统的不足24非常规互感器新技术对变电站自动化系统发展的影响IEC61850标准网络通信技术智能断路器技术以上这些内容具体将在后续课程中陆续介绍，此处不详细展开。25本章思考题国际大电网会议对变电站自动化系统的功能是如何描述的？试述常规的TA存在哪