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1、第五章第五章 变电站和配电网自动化变电站和配电网自动化一次设备：一次设备：母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器等器、避雷器等二次设备：二次设备：监视测量仪表、继电保护、远动装置、自动装置、监视测量仪表、继电保护、远动装置、自动装置、控制及信号器具等控制及信号器具等5-1 变电站自动化变电站自动化一、变电站二次回路一、变电站二次回路 微机变电站自动装置投入以前的二次回路称为常规二次回路（系统）。11 1、开关正常闭合和断开操作；、开关正常闭合和断开操作；2 2、同期并列操作；、同期并列操作；3 3、母线电压分析计算（、母线电压分析计算
2、（据此实行并联电容器的投切和变压器分接头调节据此实行并联电容器的投切和变压器分接头调节）；）；4 4、备用电源自动投入操作；、备用电源自动投入操作；5 5、低频自动减负荷操作；、低频自动减负荷操作；6 6、执行上一级调度中心的操作命令。、执行上一级调度中心的操作命令。变电站所需的控制功能变电站所需的控制功能21 1、控制系统、控制系统 主要完成分合闸操作，分有人值守、无人值守两种主要完成分合闸操作，分有人值守、无人值守两种（一）变电站常规二次回路的主要组成部分（一）变电站常规二次回路的主要组成部分6 6、继电保护装置、继电保护装置5 5、电源系统、电源系统 蓄电池蓄电池 交流电源交流电源 复式
3、整流复式整流 电容储能电容储能4 4、同期系统、同期系统3 3、测量系统、测量系统 常测表计常测表计 选测表计（多数）选测表计（多数）2 2、信号系统、信号系统 事故信号事故信号 预报信号预报信号 分析信号分析信号 利用中央信号装置实现利用中央信号装置实现31 1）按功能分别设置）按功能分别设置 测量、控制、保护三大功能彼此独立，测量、控制、保护三大功能彼此独立， 相关性甚少，互不兼容。相关性甚少，互不兼容。2 2）设备和元器件类别复杂）设备和元器件类别复杂 原因在于二次回路设计、设备选择分别进行。原因在于二次回路设计、设备选择分别进行。3 3）没有自检功能）没有自检功能 要定期测试校验，不能
4、保证工作的可靠性。要定期测试校验，不能保证工作的可靠性。4 4）安装调试、维护工作量大）安装调试、维护工作量大 连接电缆和接线端子多。连接电缆和接线端子多。（二）变电站常规二次系统的特点（二）变电站常规二次系统的特点4三者依然是分立运行、独立工作，分属不同专业技术部门三者依然是分立运行、独立工作，分属不同专业技术部门二、变电站自动化二、变电站自动化主要包括：主要包括：1）设置微机监控；）设置微机监控； 2）微机远动终端装置（）微机远动终端装置（RTU）；）； 3）微机继电保护装置。）微机继电保护装置。 变电站自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站变电站自动化是自动化技术、计算
5、机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用，其特征是采用微机进行监控和完成部分管理任务。领域的综合应用，其特征是采用微机进行监控和完成部分管理任务。 5 鉴于监控、远动、继电保护功能所采集的数据量和控制对象基本相同，鉴于监控、远动、继电保护功能所采集的数据量和控制对象基本相同，考虑三大功能由同一装置实现，这一技术起步于考虑三大功能由同一装置实现，这一技术起步于2020世纪世纪8080年代。年代。三、变电站综合自动化三、变电站综合自动化 新生事物、发展完善中，其内容、结构和工作模式呈多样化新生事物、发展完善中，其内容、结构和工作模式呈多样化n电气量的采集和电气设备电气量的采集和电气设备(如断
6、路器等如断路器等)的状态监视、控制和调节。的状态监视、控制和调节。n实现变电站正常运行的监视和操作，以保证变电站的正常运行和安全。实现变电站正常运行的监视和操作，以保证变电站的正常运行和安全。n发生事故时，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，并发生事故时，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。迅速切除故障和完成事故后的恢复正常操作。n从长远的观点看，还应包括高压电器设备本身的监视信息从长远的观点看，还应包括高压电器设备本身的监视信息(如断路器、变压器和避如断路器、变压器和避雷器等的绝缘和状态监视等雷器等的绝缘和状态
7、监视等)。n除了需要将变电站所采集的信息传送给调度中心外，还要送给运行方式管理部门除了需要将变电站所采集的信息传送给调度中心外，还要送给运行方式管理部门和检修中心，以便为电气设备的监视和制定检修计划提供原始数据。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。变电站综合自动化的内容变电站综合自动化的内容6一、一、BZZX构成构成（多微机分布式变电站综合自动化）（多微机分布式变电站综合自动化）变电站综合自动化系统结构示意图 主单元主单元保保护护单单元元控控制制单单元元开开关关闭闭锁锁单单元元开开关关闭闭锁锁单单元元控控制制单单元元保保护护单单元元 一次系统设备一次系统设备主控（站控级
8、）现场（现场级）并行串行5-2 变电站综合自动化变电站综合自动化上级上级调度调度中心中心打印机打印机打印制表打印制表彩显及专彩显及专用键盘用键盘人机对话人机对话绘图机绘图机故障录波输出故障录波输出磁盘驱动器磁盘驱动器数据存储数据存储继电保护就继电保护就地控制地控制信号采集信号采集74、系统配置灵活系统配置灵活 采用采用CPU分散式结构，内部模块采用总线连接；分散式结构，内部模块采用总线连接； 软硬件结构实行模块化和分散处理方式软硬件结构实行模块化和分散处理方式; 方便配置大、中、小变电站的综合自动化系统。方便配置大、中、小变电站的综合自动化系统。二、二、BZZX系统构成必须考虑的问题系统构成必
9、须考虑的问题1、抗电磁干扰、抗电磁干扰 采用串行通信或光纤通讯采用串行通信或光纤通讯；2、高可靠性、高可靠性 采用专用芯片，高档采用专用芯片，高档32位位PC；3、每个间隔单元要集中在一起每个间隔单元要集中在一起 做在一块屏上，减少二次接线和控制电缆数量；做在一块屏上，减少二次接线和控制电缆数量；8 MPS4000系列变电站综合自动化系统是在系列变电站综合自动化系统是在BZZX300型变电站综合自动化型变电站综合自动化系统的基础上，总结了几十套系统运行的经验，广泛听取了电力系统用户的系统的基础上，总结了几十套系统运行的经验，广泛听取了电力系统用户的意见，将目前最先进的器件和最成熟的技术结合在一
10、起，发展起来的面向二意见，将目前最先进的器件和最成熟的技术结合在一起，发展起来的面向二十一世纪的变电站配套系统，亦可成为老电站改造的理想首选设备。十一世纪的变电站配套系统，亦可成为老电站改造的理想首选设备。三、三、BZZX完成的功能完成的功能 远动、保护、开关操作、测量、事故顺序记录、运行参数的自动远动、保护、开关操作、测量、事故顺序记录、运行参数的自动记录、故障录波，具有很高的可靠性，达到无人值守的要求。记录、故障录波，具有很高的可靠性，达到无人值守的要求。四、四、MPS4000系列变电站综合自动化系统系列变电站综合自动化系统 适用于适用于10KV-110KV等各种接线方式的变电站二次系统，
11、作为全部的保等各种接线方式的变电站二次系统，作为全部的保护、控制、测量信号和远动设备，保证变电站的安全运行，并按运行要求对护、控制、测量信号和远动设备，保证变电站的安全运行，并按运行要求对变电站全部运行参数进行检测、显示、打印和报警，并与上级通讯实现了遥变电站全部运行参数进行检测、显示、打印和报警，并与上级通讯实现了遥控、遥测、遥信和遥调。控、遥测、遥信和遥调。9五、变电站综合自动化的总体结构（一）五、变电站综合自动化的总体结构（一）类型类型集中式结构的综合自动化系统框图集中式结构的综合自动化系统框图 集中式结构集中式结构，这种系统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，因此必
12、这种系统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，因此必须采用双机并联运行的结构才能提高可靠性；由于采用集中式结构，软件复杂，修改工作量大，须采用双机并联运行的结构才能提高可靠性；由于采用集中式结构，软件复杂，修改工作量大，调试麻烦，调试麻烦， 组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，工作组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，工作量大。量大。 10分层分布式系统集中组屏结构的综合自动化系统框图分层分布式系统集中组屏结构的综合自动化系统框图(一一) 分布式系统集中组屏的结构分布式系统集中组屏的结构是把整套综合自动化系统按其不
13、同的功能组装成多个屏是把整套综合自动化系统按其不同的功能组装成多个屏(或称或称柜柜)。这些屏都集中安装在主控室中，这种形式被称为。这些屏都集中安装在主控室中，这种形式被称为“分布集中式结构分布集中式结构”，分布集中式结构的，分布集中式结构的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。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。 11分层分布式系统集中组屏结构的综合自动化系统框图分层分布式系统集中组屏结构的综合自动化系统框图(二二) 12分散与集中相结合的变电站综合自动化系统框图分散与集中相结合的变电站综合自动化系统框图 分散与集中相结合的分散与集中相结合的系统结构系统结
14、构，配电线路各单元采用分散式结构，高压线路保护和变压器保，配电线路各单元采用分散式结构，高压线路保护和变压器保护采用集中组屏结构，它们通过现场总线与保护管理机交换信息，节约控制电缆，简化了变电护采用集中组屏结构，它们通过现场总线与保护管理机交换信息，节约控制电缆，简化了变电站二次设备之间的互连线，缩小了控制室的面积；抗干扰能力强，工作可靠性高，而且组态灵站二次设备之间的互连线，缩小了控制室的面积；抗干扰能力强，工作可靠性高，而且组态灵活，检修方便，还能减少施工和设备安装工程量。活，检修方便，还能减少施工和设备安装工程量。13 采用分散式结构，引入局域网（采用分散式结构，引入局域网（LAN）技术
15、，将站内所）技术，将站内所有智能化装置连接一起。网上节点分成主站和子站。有智能化装置连接一起。网上节点分成主站和子站。设计原则：凡是可由子站完成的功能，尽量就地处理，设计原则：凡是可由子站完成的功能，尽量就地处理， 不要依赖于通信网络和主站（如继电保护功能）。不要依赖于通信网络和主站（如继电保护功能）。五、变电站综合自动化的总体结构（一）五、变电站综合自动化的总体结构（一）发展趋势发展趋势全分散式的结构是今后的发展方向。一方面是分散式的自动全分散式的结构是今后的发展方向。一方面是分散式的自动化系统具有总投资低的突出优点；另一方面，随着电化系统具有总投资低的突出优点；另一方面，随着电-光传感光传
16、感器和光纤通信技术的发展，为分散式的综合自动化系统的研器和光纤通信技术的发展，为分散式的综合自动化系统的研制和应用提供了有力的技术支持。制和应用提供了有力的技术支持。 14n 多功能的保护装置多功能的保护装置n 要兼有故障录波功能要兼有故障录波功能（二）局域网（二）局域网（LAN）1、拓扑结构、拓扑结构 环网、总线形网，环网、总线形网，peer to peer（倾向）（倾向）2、通讯规约、通讯规约 1）载波侦听多路访问及冲撞检测方法）载波侦听多路访问及冲撞检测方法 （CSMA/CD） 是一种竞争性规约，效率高。是一种竞争性规约，效率高。 2）令牌（通行证总线）令牌（通行证总线）(Token Bus)3、通讯媒介、通讯媒介 一般采用电缆作为媒介，倾向使用光纤。一般采用电缆作为媒介，倾向使用光纤。（三）子站的设计原则（三）子站的设计原则15（四）保护装置的（四）保护装置的“下放下放”问题问题公认做法：多功能微机保护装置安装在配电开关柜上。公认做法：多功能微机保护装置安装在配电开关柜上。 更高电压设备的保护装置，各国做法不同： 西欧：常规保护常放在就地保护小间内；西欧：常规保护常放在就地保护
