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1、North China Electric Power University第十五讲 变电站综合自动化肖仕武Office:J5B309Tel:80794899North China Electric Power Universitypage22024/7/28第四章 变电站自动化 电力调度自动化系统的眼和手North China Electric Power Universitypage32024/7/28调度自动化系统的组成North China Electric Power Universitypage42024/7/28变电站自动化基本含义断路器断路器变压器变压器电容器电容器CT/PT电力
2、系统二次设备电力系统二次设备保护保护-变压器、线路、电容器变压器、线路、电容器RTU电度仪表电度仪表消弧线圈调谐消弧线圈调谐直流电源直流电源电力系统一次设备电力系统一次设备North China Electric Power Universitypage52024/7/28变电站自动化基本含义变电站自动化定义：变电站自动化定义：IEC T57IEC T57技术委员会正式采用的术语技术委员会正式采用的术语变电站二次设备按功能分为四大模块变电站二次设备按功能分为四大模块: : 继电保护及自动装置继电保护及自动装置; ; 仪器仪表及测量控制仪器仪表及测量控制; ; 远动远动; ; 当地监控。当地监控
3、。 变电站自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和变电站自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、通信技术、信号处理优化设计，利用先进的计算机技术、通信技术、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、控制、保护、并与上级调度通信的综合性自监视、测量、控制、保护、并与上级调度通信的综合性自动化功能。动化功能。 North China Electric Power Universitypage62024/7/28集中式变电站自动化系统典型配置North China Electric Po
4、wer Universitypage72024/7/28变电站自动化技术的发展SDCS-1日本关西电子公司日本关西电子公司/三菱三菱1975年开始年开始1979年完成样机年完成样机1980商品化生产商品化生产系统规模：系统规模： 3台主变、台主变、4回回77kV进线、进线、36回回6.6kV馈线，馈线，13台微机台微机North China Electric Power Universitypage82024/7/28变电站综合自动化的特点 利用微机和大规模集成电路组成的自动化系统利用微机和大规模集成电路组成的自动化系统代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏。代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏
5、。l利用微机保护代替常规保护。利用微机保护代替常规保护。 能采集完整的运行信息，利用计算机的高速计能采集完整的运行信息，利用计算机的高速计算与逻辑判别能力实现监视、控制、运行报告算与逻辑判别能力实现监视、控制、运行报告等功能。等功能。l功能综合化、结构微机化、监视屏幕化、运行功能综合化、结构微机化、监视屏幕化、运行管理智能化。管理智能化。North China Electric Power Universitypage92024/7/28变电站综合自动化与无人值班无人值班是管理模式，综合自动化是技术水平无人值班是管理模式，综合自动化是技术水平常规保护和常规控制的时代。常规保护和常规控制的时代。
6、两遥功能。两遥功能。四遥功能，真正有效意义上的无人值班。四遥功能，真正有效意义上的无人值班。综合自动化比四遥功能在技术水平上有很大综合自动化比四遥功能在技术水平上有很大提高。提高。North China Electric Power Universitypage102024/7/28变电站自动化的基本内容电气量的采集和电气设备电气量的采集和电气设备( (如断路器如断路器) )的状态监视、的状态监视、控制和调节。控制和调节。实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站正常运行和安全。正常运行和安全。发生事故时，由继电保护、安全自动装置和故障发生事故时，由继
7、电保护、安全自动装置和故障录波器等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，迅录波器等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，迅速切除故障设备和完成事故后的恢复操作。速切除故障设备和完成事故后的恢复操作。 高压电气设备本身的在线检测信息高压电气设备本身的在线检测信息变电站自动化的内容变电站自动化的内容North China Electric Power Universitypage112024/7/28变电站自动化的基本内容输电线路保护输电线路保护电力变压器保护电力变压器保护母线保护母线保护电容器保护电容器保护自动重合闸自动重合闸继电保护构成继电保护构成1 1、继电保护的功能、继电保护的功能North Ch
8、ina Electric Power Universitypage122024/7/28变电站自动化的基本内容通信功能通信功能对时功能对时功能存储各种保护整定值功能存储各种保护整定值功能故障自诊断、自闭锁和自恢复功能故障自诊断、自闭锁和自恢复功能1 1、继电保护的功能、继电保护的功能North China Electric Power Universitypage132024/7/28变电站自动化的基本内容实时数据采集实时数据采集与处理：与处理：模拟量采集模拟量采集 状态量的采集状态量的采集脉冲量的采集脉冲量的采集数字量采集数字量采集运行监视功能：运行监视功能：变电站的运行工况和设备状态进行自
9、动监变电站的运行工况和设备状态进行自动监视，即对变电站各种状态量变位情况的监视，即对变电站各种状态量变位情况的监视和模拟量的数值监视视和模拟量的数值监视 2 2、监视控制的功能、监视控制的功能North China Electric Power Universitypage142024/7/28变电站自动化的基本内容事故顺序记录与事故追忆功能事故顺序记录与事故追忆功能控制与安全操作闭锁功能控制与安全操作闭锁功能 谐波的分析和监视功能谐波的分析和监视功能 2 2、监视控制的功能、监视控制的功能故障测距与录波功能故障测距与录波功能North China Electric Power Univers
10、itypage152024/7/28变电站自动化的基本内容无功和电压自动控制无功和电压自动控制自动低频减载自动低频减载备用电源自投控制（备用电源自投控制（BZTBZT）小电流接地选线小电流接地选线 3 3、自动控制装置功能、自动控制装置功能North China Electric Power Universitypage162024/7/28电压和无功控制装置l调控目标调控目标 维持供电电压在规定范围内。各级供电母线电压的运维持供电电压在规定范围内。各级供电母线电压的运行波动范围（以额定电压为基准）行波动范围（以额定电压为基准） 500(330)kv变电站的变电站的220kv母线，正常时母线，
11、正常时010，事故时，事故时510配电网配电网10kv母线，母线，10.010.7kv200kv变电站变电站110kv母线，正常时母线，正常时37，事，事故时故时10保持电力系统稳定和合适的无功平衡。保持电力系统稳定和合适的无功平衡。在电压合格的条件下实现使电能损耗最小在电压合格的条件下实现使电能损耗最小North China Electric Power Universitypage172024/7/28自动装置l自动联切装置包括远、联切机组、远、联切负荷、远、自动联切装置包括远、联切机组、远、联切负荷、远、联切机组和负荷、联切线路。联切机组和负荷、联切线路。l自动解列装置包括低频解列、高频
12、解列、低压解列、自动解列装置包括低频解列、高频解列、低压解列、失步解列、振荡解列、过载解列、双低解列。失步解列、振荡解列、过载解列、双低解列。l低频自启机、低频切泵、低压减载、过载联动、备用低频自启机、低频切泵、低压减载、过载联动、备用电源自投、同期装置、低频减载、高频切机、大小电流电源自投、同期装置、低频减载、高频切机、大小电流切机、大小电流切负荷、自动重合闸、高频自起泵。切机、大小电流切负荷、自动重合闸、高频自起泵。l快关出力、电气制动装置。快关出力、电气制动装置。North China Electric Power Universitypage182024/7/28变电站自动化的基本内容
13、变电站自动化系统的现场级通信变电站自动化系统的现场级通信 变电站自动化系统必须兼有变电站自动化系统必须兼有RTURTU的全部功能的全部功能 1 1 能够将所采集的模拟量和状态量信息，以及事件能够将所采集的模拟量和状态量信息，以及事件顺序记录等远传至调度中心；顺序记录等远传至调度中心；2 2 能接收调度中心下达的各种操作、控制、修改定能接收调度中心下达的各种操作、控制、修改定值等命令值等命令 4 4、远动及数据通信功能、远动及数据通信功能North China Electric Power Universitypage192024/7/28变电站自动化的设计原则和要求 2 2、凡可以在间隔层就地
14、完成的功能如保护、备用电源自投、电压控制等就地完成。、凡可以在间隔层就地完成的功能如保护、备用电源自投、电压控制等就地完成。4 4、微机保护的软硬件与监控系统既相对独立，又相互协调。要积极而慎重地推行保、微机保护的软硬件与监控系统既相对独立，又相互协调。要积极而慎重地推行保护、测量、控制一体化设计，确保保护功能的相对独立性和动作可靠性。护、测量、控制一体化设计，确保保护功能的相对独立性和动作可靠性。3 3、应能全面替代常规二次设备。、应能全面替代常规二次设备。5 5、微机保护应有通信功能、微机保护应有通信功能6 6、应能满足无人值班的要求，设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。、应能满足无
15、人值班的要求，设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。9 9、系统的标准化和开放性能要好、系统的标准化和开放性能要好, ,可扩展性好可扩展性好。7 7、有可靠的通信网络和通信协议、有可靠的通信网络和通信协议。8 8、有良好的抗干扰能力、有良好的抗干扰能力, ,设备运行可靠性高。设备运行可靠性高。1010、变电站自动化系统设计中应优先采用交流采样技术。取消光字牌屏和中央信号屏，、变电站自动化系统设计中应优先采用交流采样技术。取消光字牌屏和中央信号屏，简化控制屏，使任一信息做到一次采集、多次使用。简化控制屏，使任一信息做到一次采集、多次使用。1111、在选择通信介质时可优先采用光纤通信方式。、在
16、选择通信介质时可优先采用光纤通信方式。1 1、应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。、应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。North China Electric Power Universitypage202024/7/28变电站自动化的结构形式集中式变电站自动化系统集中式变电站自动化系统North China Electric Power Universitypage212024/7/28变电站自动化的结构形式分层分布式结构集中组屏分层分布式结构集中组屏North China Electric Power Universitypage2
17、22024/7/28 间隔层按高压间隔划分，以每个电网元件为对象，间隔层按高压间隔划分，以每个电网元件为对象，间隔层按高压间隔划分，以每个电网元件为对象，间隔层按高压间隔划分，以每个电网元件为对象，集测量、控制、保护于一体，设计在同一个机箱中，集测量、控制、保护于一体，设计在同一个机箱中，集测量、控制、保护于一体，设计在同一个机箱中，集测量、控制、保护于一体，设计在同一个机箱中，将这种模块单元安装在一次主设备的开关柜中。将这种模块单元安装在一次主设备的开关柜中。将这种模块单元安装在一次主设备的开关柜中。将这种模块单元安装在一次主设备的开关柜中。各模块单元与监控主机通过网络联系。各模块单元与监控
18、主机通过网络联系。各模块单元与监控主机通过网络联系。各模块单元与监控主机通过网络联系。高压线路保护，变压器保护，自动装置（备自投、电高压线路保护，变压器保护，自动装置（备自投、电高压线路保护，变压器保护，自动装置（备自投、电高压线路保护，变压器保护，自动装置（备自投、电压无功控制，低频减载）仍可安装在中央控制室内。压无功控制，低频减载）仍可安装在中央控制室内。压无功控制，低频减载）仍可安装在中央控制室内。压无功控制，低频减载）仍可安装在中央控制室内。间隔层变电站层间隔层变电站层North China Electric Power Universitypage232024/7/28变电站自动化的
19、结构形式分散分布式与集中相结合分散分布式与集中相结合North China Electric Power Universitypage242024/7/28分散分布式与集中相结合特点(1) 10-35kV馈线保护采用分散式结构馈线保护采用分散式结构,就地安装就地安装,节约控节约控制电缆制电缆,通过现场总线或以太网与保护管理机通信通过现场总线或以太网与保护管理机通信(2) 高压线路保护和变压器保护采用集中组屏，保护屏高压线路保护和变压器保护采用集中组屏，保护屏安装在控制室或保护室中，同样通过现场总线或以太安装在控制室或保护室中，同样通过现场总线或以太网与保护管理机通信。使这些重要的保护装置处于比
20、网与保护管理机通信。使这些重要的保护装置处于比较好的工作环境，有利于提高可靠性。较好的工作环境，有利于提高可靠性。(3)其他自动装置，备用电源自投和电压、无功自动控其他自动装置，备用电源自投和电压、无功自动控制装置采用集中组屏安装于控制室或保护室内。制装置采用集中组屏安装于控制室或保护室内。(4)电能量计量系统单独组网，这主要是考虑专业分工。电能量计量系统单独组网，这主要是考虑专业分工。North China Electric Power Universitypage262024/7/28变电站自动化的发展过程2 2、微机化的智能元件阶段、微机化的智能元件阶段 3 3、综合自动化阶段、综合自动
21、化阶段 4 4、同步相量测量、同步相量测量系统监测及事故记录系统监测及事故记录状态估计状态估计 参数辩识参数辩识 自适应保护自适应保护 各类广域稳控系统各类广域稳控系统 1 1、分立元件阶段、分立元件阶段North China Electric Power Universitypage272024/7/28方式方式/DTS预测数据预测数据秒秒日日估计估计EMS稳态数据稳态数据几秒几秒实测实测相量测量相量测量动态数据动态数据几十毫秒几十毫秒实测实测保护稳控保护稳控暂态数据暂态数据几毫秒几毫秒实测实测在线动态在线动态安全分析安全分析实时动态实时动态安全分析安全分析实时动态实时动态稳定控制稳定控制第一阶段第一阶段第一阶段第一阶段 1010分钟分钟分钟分钟第二阶段第二阶段第二阶段第二阶段几秒钟几秒钟几秒钟几秒钟第三阶段第三阶段第三阶段第三阶段毫秒至秒毫秒至秒毫秒至秒毫秒至秒现现有有系系统统功功能能新新建建系系统统功功能能同步相量测量对调度自动化的影响同步相量测量对调度自动化的影响
