变电站综合自动化-培训(学员版本).

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1、变电站综合自动化概述变电站综合自动化概述 - -学员培训学员培训 国网技术学院国网技术学院 电网运行培训部电网运行培训部 韩冬韩冬 讲义目录 第一章 变电站自动化的基本概念 第二章 变电站自动化的基本功能 第三章 变电站自动化系统的结构 第四章 变电站自动化系统的通信 第一章 变电站综合自动化的基本概念 变电站综合自动化是将变电站的二次设 备（包括控制、信号、测量，保护、自动装 置、远动装置等）利用计算机技术、现代通 信技术，经过功能组合和优化设计，对变电 站执行自动监视、测量、控制和协调的一种 综合性的自动化系统，是自动化、计算机、 通信技术在变电站的综合应用。 比较项目常规变电站综合自动化

2、变电站 继电保护及自 动装置 大多电磁型、小规模集成电 路型、晶体管型 微机型或大规模集成电路型 二次信息传输 设备 大量电缆，传输模拟信号， 强电传输（信息量小、灵活 性差、可靠性低、功耗大） 网线、光纤，传输数字信号， 弱电传输 处理核心人（受值班人员的技术水平 等条件影响正确性、可靠性 ） 计算机（按规定程序执行） 指示仪表模拟式（表计指针式，误差 大） 数字指示（监控系统上） 信号系统灯光（光字牌）、音响（电 笛、电铃），为一对一信息 。 告警信息、报文、音响（电笛 、电铃）、语音，信息共享， 一对多信息。 其他占地面积大，控制室设备复 杂。 占地面积小，控制室设备简单 。 变电站综合

3、自动化实质是 自动化、计算机、信息处理、通信、电力、电子技术的综 合。 实现设备间信息交换、共享，完成变电站的监、测、控。 取代了常规站的指示仪表、中央信号、控制屏等设备。 型号生产厂家监控机操作系统 CSC2000 V2北京四方Windows/UNIX BSJ-2200南瑞科技UNIX RCS-9000南瑞UNIX RCS-9600 （RCS-9700） 南瑞继保UNIX/Windows PS 6000国电南自Windows PowerComm2000上海惠安UNIX CBZ-8000许继自动化Windows/Linux 第二章 变电站综合自动化的功能 事故数据 事件顺序记录（SOE：Seq

4、uence Of Event recording）：实时检测遥信变位（YXBW）（带 时标的遥信），立即记录变位时刻、变位设备序号、 变位状态等组成SOE优先传送（CDT下）。 事故追忆（PDR：Post Disturbance Review） ：冻结某时刻全网的重要的遥测点、遥信点的画面（ 如照相），每个这样的画面称为一帧，其循环周期可 为数秒到数分。典型的PDR记录长度为：事故前 10min，事故后5min。 四遥功能的实现 q 遥信（TI或TS :Teleindication Telesignalisation） q 遥测（TM:Telemetering） q 遥控（TC:Telecom

5、mand） q 遥调（TA:Teleadjusting） 系统概述 变电站 自动化系统 RTU 上行 通道 调度端 自动化系统 MTU 下行 通道 遥测 遥信 遥控 遥调 遥信 q开入量 q开关、刀闸的位置信号 q国际电工委员会IEC标准规定，以“0”表示断 开状态，以“1”表示闭合状态。 遥信 断路器的位置信号来源有： 直接利用断路器的辅助触点， 利用操作箱中的跳位继和合位继。 对刀闸位置的采集： 直接利用刀闸的辅助触点， 利用五防锁。 遥信 优点:简单经济 变压器有载调压机构需提供BCD 编码输出 变压器有载调压分接头位置信号处理 遥信 遥信采集电路中的继电器隔离 K 远 动 装 置 RR

6、 +5v QF C 遥信 遥信采集电路中的光电隔离 远 动 装 置 R C V QF R +5v 遥控量输出 过程：当（PB0，PB1）=（0,1）时， H1输出0，光敏三级管导通，继电器K吸合， 跳合闸回路接通，动作于断路器。反之类似（ PB0，PB1）=（1,0）。 设置与非门原因：并行口的负载能力有限 ，不足以直接驱动发光二级管，还有是增加2 个条件以抗干扰能力。 三态门 输入 至CPU 状态量采集示意图 遥信 遥信 开关变位的识别 现状原状=1，表示有变位 现状原状=0，表示无变位 字节D7D6D5D4D3D2D1D0 原状10011010 现状10001101 遥信 遥信采集的几种形

7、式： 1、定时扫查方式 以一定时间间隔周期性对遥信输入状态成组扫查。 2、中断方式 采用中断方式，只有当遥信有变位时才向CPU申请读 遥信状态。 第二类：一个真实遥信变位后紧 接着几个假遥信读数，最终遥信稳定 到真实变位后的状态。 第一类：某些遥信不定时地出现 “抖动”。 两类误遥信 在变电站自动化系统中，开关信号的采集基本取自开 关的辅助触点，或者经过中间继电器触点接入。开关 机构在操作一定次数时，辅助触点机械部分会出现缝 隙导致间隙放电，引起信号抖动； 继电器触点在运行时受环境影响，易氧化和脏污，导 致接触不良，引起信号抖动。 信号抖动 软件延时判别消抖 软件记录变化前沿作为SOE 产生时

8、刻，直到遥信变位稳定Td 时间 后确认该事件，并取刚开始抖动时间作为SOE 记录的有效时间。 抖动 判断遥信变位，作SOE记录时刻 防抖时限 遥信接点 光耦输出 控制回路断线信号=TWJ 常闭接点 +HWJ 常闭接点。 若TWJ 和HWJ 不同步，则误发控制回 路断线信号。 1、开关合闸时误报“控制回路断线” 假遥信 事故总=KKJ常开接点+TWJ常开接点。 若手合开关时，由于KKJ由0变1，TWJ由 1变0，因开关机构老化，TWJ变位慢会导 致误发事故总。 2、 开关合闸时误报“事故总” 假遥信 KKJ继电器：合后位置继电器 是一个双线圈双位置磁保持继电器。 该继电器有一动作线圈和复归线圈。

9、 定义：KKJ=1 代表开关为人为（手动或遥控）合上； KKJ=0 代表开关为人为（手动或遥控）分开。 遥测 q 遥测量:U、I、P、Q、COS、f、T 交流信号输入回路低通滤波采样保持 器多路转换开关A/D转换数字信号 遥测 遥测 从TA、TV中取得电流和电压量。由于A/D转换器只能接收电压信号，且不同 型号A/D转换器的输入电压范围各不相同，如双极性有02.5 V、0 5V、010V，单极性有05V、010V、020V等，因此需要对模拟量 信号进行电压幅值变换，使之能满足A/D转换器输入电压范围要求。 1、电压形成回路 1）低通滤波 由于变电站现场电磁干扰较为严重，为防止输入A/D的 电压

10、信号受到干扰（主要是高次谐波叠加干扰）而影 响测量精度，必须在电压输出端设置低通滤波电路， 以滤去高频干扰信号。通常可采用RC低通滤波电路， 2、保持电路与模拟低通滤过器 S/H电路的作用： 采样：将模拟信号 变成离散信号 采样保持过程： 采样：冻结模拟量 瞬时值 EN：使能端，只有在EN端为高电平时多路开关 才工作，否则不论A0-A3在什么状态，SA0-A15 均处于断开状态。 3 多路转换开关 4 模数转换器 主次逼近法原理可用天平秤重作比喻。若有四个砝码共 重15克，每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量Wx = 13克，可以用下表步骤来秤量： 砝码重 第一次 第二次 第三次 第四次

11、 加4克 加2克 加1克 8 克 砝码总重 待测重量Wx ，故保留 砝码总重仍 待测重量Wx ，故撤除 砝码总重 待测重量Wx ，故保留 暂时结果 8 克 12 克 12 克 13 克 结 论 4 模数转换器 基准电压 UREF n位A/D转换 器 例:4位A/D转换器，输入模拟量 ui=3.26V，基准电压 U。 转换精度取决于位数。 遥控 q 遥控就是发出命令去控制断路器或隔离开关进行合闸 或分闸操作。 TVTA 开关 端子箱 操作 机构 保 护 保 护 测 控 监 控 后 台保护 信息 管理 机 网络 二次电缆 开关站 保护室 操 作 箱 遥控 遥控过程 遥控选择 遥控返校 遥控执行或撤

12、销 执行 控制端 被控端 第三章 变电站自动化系统的结构 该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线 的基础上增设 RTU装置以实现“四遥”。结构上 仅是站级概念，有关重要信息(如保护动作信息等 )通过硬接点送给 RTU装置，变电所的监测量一般 经变送器变换后送给 RTU。开关监测量是直接引 至RTU， RTU的控制输出一般经遥控执行柜发出控 制命令。该类系统的特点是：系统功能不强，硬 件设备重复、整体性能指标低，系统联接复杂， 可靠性低，但其成本低，特别适合于老站改造。 现在全国大量远行的无人值班变电站多采用此种 模式。实际上该类系统仅为变电站综合自动化的 初级形式，尚不能称为综合自动化系统

13、。 第一种类型，集中式 第1代综合自动化系统 远动终端：电网调度自动化系统中安装在发电 厂、变电站的一种具有四遥远动功能的自动化 设备。远动装置=远方终端=远动终端=RTU （Remote Terminal Unit）。 RTU在电网调度自动化系统中具有重要的 作用。（系统结构：调度端SCADA/EMS 远动信道厂站端RTU）。 CRT PC机 RTU 微机保护 模 拟 量 开 关 量 脉 冲 量 控 制 量 调度主站系统 第2种类型 集中式 早期的变电站综合自动化系统 由一台或两台计算机完成变电站的所有继 电保护、测量监视、操作控制、中央信号 数据通信和记录打印等功能。系统各功能 模块与硬件

14、无关，采用模块化软件连接来 实现，集中采集信息，集中处理运算。具 有工作可靠、结构简单、性价比高等优点 ，但可扩充性、可维护性差。 集中组屏式 总控单元 监控主机 显示、打印 高 压 微 机 保 护 中 压 微 机 保 护 遥 测 单 元 遥 信 单 元 电 能 单 元 遥 控 单 元 交 直 流 单 元 V Q C 单 元 时 钟 单 元 RS-485/RS232 调度主站 第3种类型 分散式 第2代综合自动化系统 从硬件结构上按功能对装置进行了划分，摒弃了集 中式单 CPU结构而走向分散，系统由数据采集单 元(模拟量、开关堡、脉冲量)，主机单元(总控单元) 、遥控执行单元、保护单元组成。各

15、功能单元(设备 )通过通信网络等手段实现有机结合，构成系统。该 类系统可替代常规的保护屏、控制屏、中央信号屏 、远动屏、测量仪表等。它具有较强的在线功能。 各种功能比较完善，且人机界面较好。但系统仍然 比较复杂，联结电缆较多，系统可靠性不太高。这 类系统虽然做到了一定程度上的分散(功能分散)， 但没有从整体上来考虑变电站综合自动化系统的结 构、一般仅是监控系统和保护系统简单的相加。由 于我国保护和远动分属不同的部门和专业。故我国 目前的大多数综合自动化系统均属此类结构系统。 分层分布式 调度主站 监控主机 显示、打印 测 量 单 元 开 关 量 输 入 故 障 录 波 变 压 器 保 护 V Q C 电 容 器 保 护 线 路 保 护 备 自 投 装 置 数采控制机 保护管理机 开 关 量 输 出 变 电 站 层 单 元 层 设 备 层 TV、TA输入，断路器、隔离开关辅助触点输入，断路器控制等 设备分变电站层设备(站控级)和间隔层设备(间隔级)。间隔 层设备原则上按一次设备组织，例如 l条线路、 l台主变压 器。每一间隔层设备包括保护、控制、测量、通信、