变电站综合自动化基本概念

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1、 第一章 变电站综合自动化技术基础 第二章 变电站综合自动化系统的硬件原理 第三章 变电站综合自动化系统的微机保护 、监视与控制子系统 第四章 变电站综合自动化的数据通信系统 第五章 数字化变电站系统简介第一节 变电站综合自动化的基本概念 第二节 变电站综合自动化的内容、主要功能 及信息量 第三节 变电站综合自动化的基本特征 第四节 变电站综合自动化的结构形式 一、常规变电站状况 电力系统的环节：发、输、配、用 变电站的基本作用 常规变电站的二次系统构成： 继电保护保护屏 就地监控控制屏 远动装置中央信号屏 录波装置录波屏一、常规变电站状况 常规变电站的二次系统的缺点：(1)安全性、可靠性不能

2、满足现代电力系统高可靠性的要 求。 (2)供电质量缺乏科学的保证。指标：U、F、谐波 (3)占地面积大，增加了征地投资。 (4)不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。 (5)维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理 水平和自动化水平。 二、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)经过功能的组合和优化设计， 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，实现对全变电站的主要 设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动 控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的 自动化功能。二、变电站综合自动化

3、的基本概念变电站综合自动化系统，即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，代替常规的测量和监 视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏， 用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电 保护装置不能与外界通信的缺陷。 国电自动化研究院三、变电站实现综合自动化的优越性 (1)提高供电质量，提高电压合格率。 (2)提高变电站的安全、可靠运行水平。 (3)提高电力系统的运行、管理水平。 (4)缩小变电站占地面积，降低造价，减少总投资。(5)减少维护工作量，减少值班员劳动，实现减人增效。 国电自动化研究院一、变电站综合自动化的内容 电气量的采集 电气设备(如断路器等)的状态监视、控制

4、和调节。 由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、监视和控制 ，并迅速切除故障和完成事故后的恢复正常操作。 高压电器设备本身的监视信息(如断路器、变压器和避雷器等 的绝缘和状态监视等)。 将变电站所采集的信息传送给调度中心外，还要送给运行方式 科和检修中心，以便为电气设备的监视和制定检修计划提 供原始数据。 二、变电站综合自动化的基本功能监控子系统的功能微机保护子系统的功能自动控制装置的功能远动及数据通信功能二、变电站综合自动化的基本功能 2.1 监控子系统的功能 (一)数据采集 (1)模拟量的采集 1）交流模拟量：U、I、P、Q、COS、F、 2）直流模拟量：T、DC220、DC5V (

5、2)开关量的采集 (3)电能计量 1）电能脉冲计量法 2）软件计算方法 二、变电站综合自动化的基本功能 2.1 监控子系统的功能(二)事件顺序记录SOE(Sequence of Events)包括断路器跳合闸记录、保护动作顺序记录 二、变电站综合自动化的基本功能 2.1 监控子系统的功能 (三)故障记录、故障录波和测距 (1)故障录波与测距 微机保护装置兼作故障记录和测距 采用专用的微机故障录波器 (2)故障记录记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和母 线电压 二、变电站综合自动化的基本功能 2.1 监控子系统的功能 (四)操作控制功能操作人员都可通过CRT屏幕对断路器和隔离开关进行分 、合

6、操作，对变压器分接开关位置进行调节控制，对电容器进行投、切控制，应保留人工直接跳、合闸手段，断路器操作应有闭锁功能 二、变电站综合自动化的基本功能 2.1 监控子系统的功能 (五)安全监视功能 越限监视 监视保护装置是否失电 自控装置工作是否正常等二、变电站综合自动化的基本功能 2.1 监控子系统的功能 (六)人机联系功能 (1)人机联系桥梁：CRT显示器、鼠标和键盘。 (2)CRT显示画面的内容 ： 1)显示采集和计算的实时运行参数 2)显示实时主接线图 3)事件顺序记录(SOE) 4)越限报警 5)值班记录6)历史趋势 7)保护定值和自控装置的设定值 (3)输入数据：变比、定值、密码等二、

7、变电站综合自动化的基本功能 2.1 监控子系统的功能 (七)打印功能 定时打印报表和运行日志； 开关操作记录打印； 事件顺序记录打印； 越限打印； 召唤打印； 抄屏打印； 事故追忆打印。 /2007614二、变电站综合自动化的基本功能 2.1 监控子系统的功能 (八)数据处理与记录功能 主变和输电线路有功和无功功率每天的最大值和最 小值以及相应的时间； 母线电压每天定时记录的最高值和最低值以及相应 的时间； 计算受配电电能平衡率；统计断路器动作次数； 断路器切除故障电流和跳闸次数的累计数； 控制操作和修改定值记录。 二、变电站综合自动化的基本功能 2.1 监控子系统的功能 (九)谐波分析与监视

8、 (1)谐波源分析 (2)谐波检测与抑制 二、变电站综合自动化的基本功能 2.2 微机保护子系统的功能 （一） 保护功能： 高压输电线路的主保护和后备保护； 主变压器的主保护和后备保护； 无功补偿电容器组的保护； 母线保护； 配电线路的保护； 不完全接地系统的单相接地选线。 二、变电站综合自动化的基本功能 2.2 微机保护子系统的功能 （二） 辅助功能：(1)它的工作不受监控系统和其他子系统的影响 (2)具有故障记录功能 (3)具有与统一时钟对时功能 (4)存储多种保护整定值 (5)当地显示与多处观察和授权修改保护整定值 (6)设置保护管理机或通信控制机，负责对各保护单元的管理。 (7)通信功

9、能(8)故障自诊断、自闭锁和自恢复功能。 二、变电站综合自动化的基本功能 2.3 自动控制装置的功能 （1）电压、无功综合控制 （2）低频减负荷控制 （3）备用电源自投控制 （4）小电流接地选线控制二、变电站综合自动化的基本功能 2.4 远动及数据通信功能（1）系统内部的现场级间的通信（2）自动化系统与上级调度的通信 （1）功能综合化 （2）分级分布式、微机化的系统结构 （3）测量显示数字化（4）操作监视屏幕化 （5）运行管理智能化 （1）其结构形式有集中式、分布式、分散（层）分布 式； （2）从安装物理位置上来划分有集中组屏、分层组屏 和分散在一次设备间隔设备上安装等形式。 一、集中式综合自

10、动化系统集中式结构的综合自动化系统，指采用不同档次 的计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电站的 模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计算与处 理，分别完成微机监控、微机保护和一些自动控制等 功能 一、集中式综合自动化系统一、集中式综合自动化系统 集中式结构最大的缺点是： 1)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 2)软件复杂，修改工作量大，系统调试麻烦。 3)组态不灵活，影响了批量生产，不利于推广。 4)集中式保护与长期以来采用一对一的常规保护相比， 不直观，不符合运行和维护人员的习惯，调试和维护 不方便，程序设计麻烦，只适合于保护算法比较简单 的情况。二、分层(级)

11、分布式系统集中组屏的综合自动化系统（一） 分层分布式结构的概念 所谓分层式结构，是将变电站信息的采集和控制 分为管理层、站控层和间隔层三个级分层布置。间隔层按一次设备组织，一般按断路器的间隔划 分，具有测量、控制和继电保护部分。站控层的主要功能就是作为数据集中处理和保护 管理，担负着上传下达的重要任务。管理层由一台或多台微机组成，这种微机操作简 单方便，界面汉化，使运行值班人员极益掌握。 二、分层(级)分布式系统集中组屏的综合自动化系统（一） 分层分布式结构的概念 二、分层(级)分布式系统集中组屏的综合自动化系统（二） 中、小型变电站的分层分布式集中组屏结构 二、分层(级)分布式系统集中组屏的

12、综合自动化系统（三） 大型变电站的分层分布式集中组屏结构 二、分层(级)分布式系统集中组屏的综合自动化系统 （四）分层分布式集中组屏综合自动化系统结构特点 （1）可靠性高，可扩展性和灵活性高； （2）二次电缆大大简化，节约投资也简化维护量。 （3）分布式系统为多CPU工作方式，各装置都有一定 数据处理能力，从而减轻了主控制机的负担。 （4）继电保护相对独立。 （5）具有与系统控制中心通信功能。 （6）适合于老站改造。 主要缺点是安装时需要的控制电缆相对较多，增 加了电缆投资。国电自动化研究院三、分散分布式系统与集中相结合的综合自动化系统结 构三、分散分布式系统与集中相结合的综合自动化系统结 构

13、分层分散式结构的变电站综合自动化系统突出的优 点如下： (1)简化变电站二次部分配置，缩小控制室的面积。 (2)减少了施工和设备安装工程量。 (3)简化了变电站二次设备之间的互连线，节省了大量 连接电缆。 (4)分层分散式结构可靠性高，组态灵活，检修方便。 以上几点都说明采用分层分散式的结构可以降低 总投资，在今后的技术条件下，应该是变电站综合自 动化系统的发展方向。第一节 继电保护的基本知识 第二节 输电线路的微机的保护、监视与控制子系统 第三节 电力变压器的微机的保护、监视与控制子系 统 第四节 电力电容器的微机的保护、监视与控制子系 统 第五节 电压、无功综合控制子系统 第六节 变电站综

14、合自动化系统的其他子系统一、继电保护应满足的要求 （1）选择性 （2）快速性 （3）灵敏性 （4）可靠性 二、主保护、后备保护和辅助保护 （1）主保护是指满足系统稳定及设备安全要求，有选择 地切除被保护设备和全线路故障的保护。 （2）后备保护指的是主保护或断路器拒动时，用以切除 故障的保护。 （3）辅助保护是为补充主保护和后备保护的不足而增设 的简单保护。 三、继电保护的基本原理 （1）反映电流改变的，有电流速断、定时过流及零序电 流等保护； （2）反映电压改变的，有低电压（或过电压）、零序电 压保护等； （3）既反映电流又反映电流与电压间相角改变的，有方 向过电流保护； （4）反映电压与电流

15、的比值，即反映短路点到保护安装 处阻抗（或距离）的，有距离保护； （5）反映输入电流和输出电流之差的，有变压器差动保 护等。一、输电线路继电保护原理1、电网相间短路的三段式电流保护（1）无时限（瞬时）电流速断保护 此种保护的动作电流是按躲过被保护输电线路末端最大 短路电流整定的，它没有时限元件。（2）带时限（限时）电流速断保护 保护范围限定在相邻线路无时限电流速断保护的保护区 内，在无时限电流速断保护的基础上增加了一个时限元 件t=0.5s。（3）定时限过电流保护 定时限过电流保护的动作是按躲过最大负荷电流整定。 一、输电线路继电保护原理2、电网相间短路的方向电流保护 定义：方向继电器又称为功

16、率继电器，它的动作具有方 向性，即规定当功率由母线流向线路时它才动作，进而 使整个方向电流保护动作切除故障。 如图二、输电线路的自动重合闸 定义：自动重合闸装置就是将跳闸后的断路器自动重新 投入的装置，简称AAR装置 。1、单电源供电线路的三相一次自动重合闸 （1）当线路发生瞬时性故障或由于其他原因使断路器误跳 闸时（2）线路上发生永久性故障时（3）手动跳闸及遥控跳闸时（4）闭锁重合闸（5）手动合闸到故障线路时 二、输电线路的自动重合闸 1、双电源供电线路的三相一次自动重合闸 （1）故障点断电时间问题（2）同步问题（3）重合闸实现方式：检无压 检同期二、输电线路的自动重合闸 3、自动重合闸与继电保护的配合（1）重合闸前加速保护（2）重合闸后加速保护 三、自动按频率减负荷 运行规程规定：电力系统的运行频率偏差为0.2Hz， 系统频率不能长时间运行在49.549Hz以下，事故情况 下，不能较长时间停