变电站综合自动化培训PPT参考课件

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1、变电站综合自动化技术培训,变电站综合自动化技术培训提纲,1、变电站综合自动化系统概述 2、变电站综合自动化系统设计原则和结构形式 3、变电站综合自动化监控系统的功能和实例介绍4、变电站IED设备硬件介绍 5、变电站IED设备软件和算法 6、变电站保护元件的常规配置 7、变电站综合自动化系统其它IED设备8、变电站综合自动化系统的数据通信 9、提高综合自动化系统可靠性的措施10、变电站综合自动化系统的故障及排除方法 11、变电站综自系统的运行管理、维护和调试等知识,1、变电站综合自动化系统概述,1.1、变电站综合自动化系统的定义 1.2、变电站综合自动化系统的基本特征1.3、变电站自动化技术的发

2、展历程 1.4、变电站综合自动化系统的功能描述 1.5、变电站综合自动化系统当前发展特点 1.6、变电站综合自动化系统今后发展趋势,1.1综自系统概述定义,变电站综合自动化系统，是利用多台微处理器及嵌入式CPU和大规模集成电路组成的分层分布式的自动化系统，它以计算机技术为基础，实现对变电站传统的继电保护、测量手段、控制方式、通信结构和管理模式的全面改造和升级。 该系统将变电站的二次设备，包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等，经过功能的重新组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、信号处理技术和通信技术、实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的综合性的自动化功能。这些

3、包括：自动监视、远程测量、自动控制、微机保护，以及与调度通信等。,1.1综自系统概述定义,在国内，变电站综合自动化系统从通俗意义上讲，指的是包含传统的自动化监控系统、继电保护、自动装置等各种数字式设备，是集保护、测量、监视、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。 该系统之所以冠名综合自动化系统，是为了区别于以往只实现了局部功能的变电站自动化系统，例如采用常规保护加RTU构成的变电站自动化系统。国外也有文章称综合自动化系统为“一体化的变电站控制与保护系统”。,1.1综自系统概述定义,从国际上看， 在1997年的国际大电网会议（CIGRE）上，国

4、际电工委员会（IEC） WG 34.03工作组根据变电站自动化系统发展的情况，在“变电站内数据流的通信要求”报告中，提出了“变电站自动化”（SA，Substation Automation）和“变电站自动化系统”（SAS，Substation Automation System）两个名词。 此名词被国际电工委员会的TC 57技术委员会（即电力系统通信和控制技术委员会）在制定的IEC 61850变电站通信网络和系统标准中采纳。在IEC 61850标准中，对变电站自动化系统（SAS）的定义为：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。,1.2综自系统概述基本特征,变电站综合自

5、动化系统具有如下特征： 系统功能综合化 综合了除交直流电源外的全部二次系统，综合不是简单的拼凑，而是功能的重新划分和性能指标的最优。（不是简单的1+1） 系统构成的模块化和数字化 面向被控对象，形成模块化设计，并以模块化为基础实现系统的灵活组态（例如出线按间隔配置，规模可大可小） 。而模块化内部又实现了微机化。 系统结构分布、分层、分散化 系统结构从功能上采用分层设计（分三层），从物理位置上分散就近安装（中压安装在高压柜上，可靠性远高于集中式）。各子系统分布设计、并列运行、协调工作。,1.2综自系统概述基本特征,操作监视屏幕化 以往的模拟屏被显示器上实时刷新的主接线图取代，以往的把手控制操作被

6、键盘鼠标操作取代，以往的光字牌告警被计算机上的数字光字牌、文字提示及语音告警取代，以往的指针显示被显示器的数字显示替代 通信网络化 以往用于传输设备信息的是传输模拟量或硬接点状态量的电缆，且数量庞大，现在采用以传输串行数字信号用的少量通讯电缆或光缆。网络化的通讯方式使得施工更为简单、组态和扩容更为灵活。 运行管理智能化 运行管理的自动化不仅表现在常规功能（抄表、VQC、接地试拉、故障隔离和恢复）的自动化上，更体现在在线自动诊断、状态检修和智能告警上。,1.3综自系统概述发展历程,80年代中期,90后-00年代,70年代,国内变电站综合自动化系统的发展历程,分立的保护和自动化设备,微机RTU设备

7、和纯微机保护,分散的微机测控和分散的微机保护,80后-90年中,真正实现综合自动化,1.3综自系统概述发展历程,影响变电站综合自动化系统的发展的关键技术 计算机技术 计算机尤其是微处理器技术的发展，决定着变电站自动化系统模块集成度的提高和功能的优化。例如早期的8位机产生了功能简单的微机保护和RTU设备，现在的32位机及DSP实现了功能强大的中压保护测控一体化设备和高压主后备一体化保护，也实现了保护和控制逻辑的PLC编程，同时也催生了IEC61850标准研究应用。 串行通讯技术 通讯技术尤其是以太网技术的发展，决定着变电站自动化系统信息的融合和共享。例如早期的载波技术低速通讯产生了CDT规约实现

8、有限信息的上传，现在的光纤以太网通讯促成了IEC61850的标准体系的建立，实现了变电站各设备间的无缝接入和信息的全面共享。,1.4综自系统概述功能描述,基本功能： 测量、监视、控制功能 设备保护和安稳保护功能 BZT、VQC、程序化操作等自动控制等功能 远动及数据通信功能 自诊断、自恢复和自动切换功能 高级功能： 特征量突变捕捉和断点再续 视频联动和故障区域成像 在线监视和设备故障早期预警 电能质量监视和谐波治理 电网故障辅助分析和设备缺陷的统计,1.5综自系统概述当前发展特点,从集中控制，功能分散型向全分散网络型发展 核心思想在于通过I/O单元的就地化减少传统电缆的敷设 集中的RTU设备面

9、向电气间隔分散安装的单元测控 集中的母差保护面向电气间隔分散安装的分布式母差 集中的故障录波面向电气间隔分散安装的故障录波系统 IO单元的就地化也催生了一次设备的智能化 从专用设备的开发到标准的软硬件平台开发 核心思想在于生产的简单化和规模化 采用标准机箱结构（1/3、1/2、全宽），相同的核心模件，灵活配置的I/O模件（插件），实现硬件平台开发和生产的标准化，产品从定制化走向标准化，大大减少了备件的数量和安装维护工作量。 在功能强劲硬件平台上，采用由嵌入式操作系统和PLC技术构建的软件平台，通过植入多种保护元件和逻辑块，实现功能的灵活组态（不同的保护相同的软件如、软硬件升级各自完全独立）,1

10、.5综自系统概述当前发展特点,从集中控制向综合智能控制发展 采集和控制单元的就地化引发了跨专业综合智能化发展。典型的如中压间隔管理单元，实现了继电保护、故障录波、电气测量、自动控制、电度计量、状态监视、设备维护、自我诊断等功能于一体，真正实现了综合化和智能化 从屏幕数据监视到多媒体多维度监视发展 得益于视频监控和在线监测技术的发展，现代变电站计算机监控从原先的画面、文字和实时数据的刷新转为语音告警、视频联动、故障点成像、健康指数显示等多媒体多维度可视化监视，即“四遥”- “六遥”（增加遥视和遥诊）,1.5综自系统概述当前发展特点,实现系统纵向和横向的综合 通讯协议的标准化促进了智能设备间的互操

11、作性和无缝融合，既实现横向设备及子系统间的信息共享和电气互闭锁，也实现了纵向层面的数据的交互和数据源的一致性。（由纵向为主-横纵结合）,1.6综自系统概述今后发展趋势,变电站的全面数字化和智能化是变电站综合自动化系统的发展方向。 数字化、智能化变电站的基本目标是： 一次设备智能化 二次设备网络化 运行管理自动化 数字化、智能化变电站的核心标准是： IEC61850 (DL/T860) 变电站网络与通信协议 （Communication networks and systems in substations）,1.6综自系统概述今后发展趋势,1.6.1 一次设备的智能化 前置的信号采集系统 后移

12、的智能控制回路 一次设备的状态监视（CT、PT、变压器、开关） 典型特征： 一次设备采集和控制的核心采用了微处理器和光电通讯技术设计，与二次设备的连接的常规强电模拟信号和控制电缆被以光纤为媒介的数字网络所代替，也就是数字信号网络取代传统的导线连接。,1.6综自系统概述今后发展趋势,一次设备的智能化的关键技术： 非常规互感器的应用 OCT 、 OPT、LPCT、LPPT和MU的应用 智能化开关柜的应用 通过就地配置智能控制单元，实现控制操作和状态传输的数字化，具备就地电气闭锁和自适应分合闸操作等功能，通过对开关在线监测和诊断，实现状态检修。 其它智能化一次设备 通过就地配置智能控制单元，实现控制

13、操作和状态传输的数字化，完成对变压器、电抗器油中气体监视、避雷器绝缘性能监视和高压设备的局放监测，实现状态检修。,1.6综自系统概述今后发展趋势,1.6.2 二次设备的网络化 二次设备的网络化包括两个方面： 传输媒介网络化 信息交互网格化 典型特性： 变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、 测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块

14、,1.6综自系统概述今后发展趋势,1.6综自系统概述今后发展趋势,1.6.3 运行管理的自动化 电力生产运行数据、状态记录统计无纸化； 数据信息分层、分流交换自动化； 故障诊断自动化，故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见； 自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。,1.6综自系统概述今后发展趋势,1.6.4 IEC61850标准: 变电站IED通向国际标准之路,一个世界一种技术一个标准 IEC 61850,IEC 60870-5 IEC 60870-6 经验,只有 IEC 61850 能提供变电站IT的全面解决方案 所有主要的变电站

15、技术的供货商都是IEC 61850成员 US 委员会 US TAG的 IEC TC57工作组 10, 11 和12 明确申明IEC 作为变电站自动化的唯一标准,国际认同标准,I E C 6 1 8 5 0,US 通过 UCA 2,第2章 变电站自动化系统的结构和配置,2.1 变电站自动化系统的分层和逻辑接口 2.2 变电站的智能电子设备定义 2.3变电站自动化系统的硬件结构模式 2.4 变电站自动化系统的配置原则 2.5 变电站自动化系统的典型配置,2.1 变电站自动化系统的分层和逻辑结构,IEC国际电工委员会TC 57技术委员会（电力系统控制和通信技术委员会）在制定IEC 61850系列标准

16、时，把变电站自动化系统的功能在逻辑上划分为3个层次: 站控层(station level) 间隔层(bay level) 过程层(process level) 各层次间采用高速网络通讯。,站控层,间隔层,过程层,高压一次设备,（1）过程层设备 过程层实际上是指与变电站一次设备断路器、隔离开关和电流互感器TA、电压互感器TV接口设备。 （2）间隔层设备 变电站自动化系统在间隔层的设备主要有各种微机保护装置、自动控制装置、数据采集装置和RTU等等。 (3）站控层设备 变电站层的设备包括计算机、打印机、天文钟、通讯管理机或远动工作站等设备。,2.1 变电站自动化系统的分层和逻辑结构,过程层的功能描述 过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的功能划分： (1) 实时的电气量检测 主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测 。 (2)运行设备的状态参数检测 主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性及工作状态等数据。 (3)操作控制执行与驱动 包括变压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路