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1、第五章变电站和配电网自动化21、开关正常、开关正常闭合和断开操作；合和断开操作；2、同期并列操作；、同期并列操作；3、母、母线电压分析分析计算（算（据此据此实行并行并联电容器的投切和容器的投切和变压器分接器分接头调节）；）；4、备用用电源自源自动投入操作；投入操作；5、低、低频自自动减减负荷操作；荷操作；6、执行上一行上一级调度中心的操作命令。度中心的操作命令。变电站所需的控制功能站所需的控制功能31 1、控制系、控制系统 主要完成分合主要完成分合闸操作，分有人操作，分有人值守、无人守、无人值守两种守两种（一）（一）变电站常站常规二次回路的主要二次回路的主要组成部分成部分6 6、继电保保护装置
2、装置5 5、电源系源系统 蓄蓄电池池 交流交流电源源 复式整流复式整流 电容容储能能4 4、同期系、同期系统3 3、测量系量系统 常常测表表计 选测表表计（多数）（多数）2 2、信号系、信号系统 事故信号事故信号 预报信号信号 分析信号分析信号 利用中央信号装置利用中央信号装置实现41 1）按功能分）按功能分别设置置 测量、控制、保量、控制、保护三大功能彼此独立，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）设备和元器件和元器件类别复复杂 原因在于二次回路原因在于二次回路设计、设备选择分分别进行。行。3 3）没有自）没有自检功能功能 要定期要定期测试校校验，不能保，不能
3、保证工作的可靠性。工作的可靠性。4 4）安装）安装调试、维护工作量大工作量大 连接接电缆和接和接线端子多。端子多。（二）（二）变电站常站常规二次系二次系统的特点的特点5三者依然是分立运行、独立工作，分属不同三者依然是分立运行、独立工作，分属不同专业技技术部部门二、二、变电站自站自动化化主要包括：主要包括：1）设置微机置微机监控；控； 2）微机）微机远动终端装置（端装置（RTU）；）； 3）微机）微机继电保保护装置。装置。 变电站自站自动化是自化是自动化技化技术、计算机技算机技术和通信技和通信技术等高科技在等高科技在变电站站领域的域的综合合应用，其特征是采用微机用，其特征是采用微机进行行监控和完
4、成部分管理任控和完成部分管理任务。 6 鉴于于监控、控、远动、继电保保护功能所采集的数据量和控制功能所采集的数据量和控制对象基本相同，象基本相同，考考虑三大功能由同一装置三大功能由同一装置实现，这一技一技术起步于起步于2020世世纪8080年代。年代。三、三、变电站站综合自合自动化化 新生事物、新生事物、发展完善中，其内容、展完善中，其内容、结构和工作模式呈多构和工作模式呈多样化化n电气量的采集和气量的采集和电气气设备(如断路器等如断路器等)的状的状态监视、控制和、控制和调节。n实现变电站正常运行的站正常运行的监视和操作，以保和操作，以保证变电站的正常运行和安全。站的正常运行和安全。n发生事故
5、生事故时，由，由继电保保护和故障和故障录波等完成瞬波等完成瞬态电气量的采集、气量的采集、监视和控制，并和控制，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从从长远的的观点看，点看，还应包括高包括高压电器器设备本身的本身的监视信息信息(如断路器、如断路器、变压器和避器和避雷器等的雷器等的绝缘和状和状态监视等等)。n除了需要将除了需要将变电站所采集的信息站所采集的信息传送送给调度中心外，度中心外，还要送要送给运行方式管理部运行方式管理部门和和检修中心，以便修中心，以便为电气气设备的的监视和制定和制定检修修计划提供原始数据。划提供原始数据。变电站站综合自合自动
6、化的内容化的内容7一、一、BZZX构成构成（多微机分布式（多微机分布式变电站站综合自合自动化）化） 主主单元元保保护单元元控控制制单元元开开关关闭锁单元元开开关关闭锁单元元控控制制单元元保保护单元元 一次系一次系统设备5-2 变电站站综合自合自动化化84、系系统配置灵活配置灵活 采用采用CPU分散式分散式结构，内部模构，内部模块采用采用总线连接；接； 软硬件硬件结构构实行模行模块化和分散化和分散处理方式理方式; 方便配置大、中、小方便配置大、中、小变电站的站的综合自合自动化系化系统。二、二、BZZX系系统构成必构成必须考考虑的的问题1、抗、抗电磁干磁干扰 采用串行通信或光采用串行通信或光纤通通
7、讯；2、高可靠性、高可靠性 采用采用专用芯片，高档用芯片，高档32位位PC；3、每个每个间隔隔单元要集中在一起元要集中在一起 做在一做在一块屏上，减少二次接屏上，减少二次接线和控制和控制电缆数量；数量；9 MPS4000系列系列变电站站综合自合自动化系化系统是在是在BZZX300型型变电站站综合自合自动化化系系统的基的基础上，上，总结了几十套系了几十套系统运行的运行的经验，广泛听取了，广泛听取了电力系力系统用用户的的意意见，将目前最先，将目前最先进的器件和最成熟的技的器件和最成熟的技术结合在一起，合在一起，发展起来的面向二展起来的面向二十一世十一世纪的的变电站配套系站配套系统，亦可成，亦可成为
8、老老电站改造的理想首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、保护、开关操作、开关操作、测量、事故量、事故顺序序记录、运行参数的自、运行参数的自动记录、故障、故障录波，具有很高的可靠性，达到无人波，具有很高的可靠性，达到无人值守的要求。守的要求。四、四、MPS4000系列系列变电站站综合自合自动化系化系统 适用于适用于10KV-110KV等各种接等各种接线方式的方式的变电站二次系站二次系统，作，作为全部的保全部的保护、控制、控制、测量信号和量信号和远动设备，保，保证变电站的安全运行，并按运行要求站的安全运行，并按运行要求对变电站全部运行参数站全部运行参数进行行检测、
9、显示、打印和示、打印和报警，并与上警，并与上级通通讯实现了遥了遥控、遥控、遥测、遥信和遥、遥信和遥调。10五、五、变电站站综合自合自动化的化的发展展趋势（一）（一）总体体结构构集中式集中式结构的构的综合自合自动化系化系统框框图 这种系种系统每台每台计算机的功能算机的功能较集中，如果一台集中，如果一台计算机出故障，影响面大，因此必算机出故障，影响面大，因此必须采用双采用双机并机并联运行的运行的结构才能提高可靠性；由于采用集中式构才能提高可靠性；由于采用集中式结构，构，软件复件复杂，修改工作量大，修改工作量大，调试麻麻烦， 组态不灵活，不灵活，对不同主接不同主接线或或规模不同的模不同的变电站，站，
10、软、硬件都必、硬件都必须另行另行设计，工作量大。，工作量大。 11五、五、变电站站综合自合自动化的化的发展展趋势（一）（一）总体体结构构分分层分布式系分布式系统集中集中组屏屏结构的构的综合自合自动化系化系统框框图(一一) 分布式系分布式系统集中集中组屏的屏的结构是把整套构是把整套综合自合自动化系化系统按其不同的功能按其不同的功能组装成多个屏装成多个屏(或称或称柜柜)。这些屏都集中安装在主控室中，些屏都集中安装在主控室中，这种形式被称种形式被称为“分布集中式分布集中式结构构”，分布集中式，分布集中式结构构的主要缺点是安装的主要缺点是安装时需要的控制需要的控制电缆相相对较多，增加了多，增加了电缆投
11、投资。 分分层分布式系分布式系统集中集中组屏屏结构的构的综合自合自动化系化系统框框图(二二) 12五、五、变电站站综合自合自动化的化的发展展趋势（一）（一）总体体结构构分散与集中相分散与集中相结合的合的变电站站综合自合自动化系化系统框框图 这种系种系统结构，配构，配电线路各路各单元采用分散式元采用分散式结构，高构，高压线路保路保护和和变压器保器保护采用集中采用集中组屏屏结构，它构，它们通通过现场总线与保与保护管理机交管理机交换信息，信息，节约控制控制电缆，简化了化了变电站二次站二次设备之之间的互的互连线，缩小了控制室的面小了控制室的面积；抗干；抗干扰能力能力强，工作可靠性高，而且，工作可靠性高
12、，而且组态灵活，灵活，检修方便，修方便，还能减少施工和能减少施工和设备安装工程量。安装工程量。13 采用分散式采用分散式结构，引入局域网（构，引入局域网（LAN）技）技术，将站内所有，将站内所有智能化装置智能化装置连接一起。网上接一起。网上节点分成主站和子站。点分成主站和子站。设计原原则：凡是可由子站完成的功能，尽量就地：凡是可由子站完成的功能，尽量就地处理，理， 不要依不要依赖于通信网于通信网络和主站（如和主站（如继电保保护功能）。功能）。五、五、变电站站综合自合自动化的化的发展展趋势（一）（一）总体体结构构 全分散式的全分散式的结构是今后的构是今后的发展方向。一方面是分散式的自展方向。一方
13、面是分散式的自动化系化系统具有具有总投投资低的突出低的突出优点；另一方面，随着点；另一方面，随着电-光光传感器和光感器和光纤通信技通信技术的的发展，展，为分散式的分散式的综合自合自动化系化系统的研制和的研制和应用提供了有力的技用提供了有力的技术支持。支持。 14n 多功能的保多功能的保护装置装置n 要兼有故障要兼有故障录波功能波功能（二）局域网（二）局域网（LAN）1、拓扑、拓扑结构构 环网、网、总线形网，形网，对等网（等网（peer to peer）（倾向）向）2、通、通讯规约 1）载波波侦听多路听多路访问及冲撞及冲撞检测方法方法 （CSMA/CD） 是一种是一种竞争性争性规约，效率高。，效
14、率高。 2）令牌（通行）令牌（通行证总线）(Token Bus)3、通、通讯媒介媒介 一般采用一般采用电缆作作为媒介，媒介，倾向使用光向使用光纤。（三）子站的（三）子站的设计原原则15（四）保（四）保护装置的装置的“下放下放”问题公公认做法：多功能微机保做法：多功能微机保护装置安装在配装置安装在配电开关柜上。开关柜上。 更高电压设备的保护装置，各国做法不同： 西欧：常西欧：常规保保护常放在就地保常放在就地保护小小间内；内； 美国：保美国：保护装置放在控制楼，条件好；装置放在控制楼，条件好； 日本：用防雨密日本：用防雨密闭罩放在室外开关罩放在室外开关设备近旁。近旁。（五）（五）变电站站综合自合自
15、动化的化的优点点n利用先利用先进的的计算机和通信技算机和通信技术，改，改变了了传统的二次的二次设备模式，模式，实现信息共享，信息共享，简化了系化了系统，减少了，减少了连接接电缆，减少占地面，减少占地面积，降低造价，改，降低造价，改变了了变电站的面貌。站的面貌。n随着随着电网复网复杂程度的增加，便于程度的增加，便于为各各级调度中心提供各度中心提供各变电站更多的信息，以便站更多的信息，以便及及时掌握掌握电网及网及变电站的运行情况。站的运行情况。n提高提高变电站的可控性，易于站的可控性，易于实现远方集中控制、操作和反事故措施等。方集中控制、操作和反事故措施等。n提高了自提高了自动化水平，采用无人化水
16、平，采用无人值班管理模式，减班管理模式，减轻了了值班班员的操作量，提高的操作量，提高劳动生生产率，减少人率，减少人为误操作的可能，也减少了操作的可能，也减少了维修工作量修工作量 。n全面提高运行的可靠性和全面提高运行的可靠性和经济性。性。16设备构成：构成：配配电变电站、柱上站、柱上变压器、配器、配电线路、断路器、开关、路、断路器、开关、 保保护装置、无功装置、无功补偿装置等装置等 5-3 配配电网的构成及任网的构成及任务一、配一、配电网的分网的分类输电网：网：220KV及以上及以上配配电网：网：110KV及以下及以下17110kV150kV 国外常称次国外常称次输电线路路我国将我国将110k
17、V及以下及以下电力力线路路统称称为配配电线路路 35kV110kV 高高压配配电线路路 10kV 中中压配配电线路，一次配路，一次配电线路路 380/220V 低低压配配电线路，二次配路，二次配电线路路二、配二、配电变电站站按按电压等等级划分：高划分：高压变电站：站：35kV110kV 中中压变电站：站：3kV10kV 低低压变电站：站：380V/220V 110kV/0.4kV三、配三、配电线路路具具备变电和配和配电两种功能称配两种功能称配电所。所。仅有配有配电功能称开关站也称配功能称开关站也称配电站。站。18u 保保证重要用重要用户供供电；u 随随时掌握，掌握，调整配整配电网的工作状网的工
18、作状态；u 保保证供供电电压的的质量；量；u 提高配提高配电网运行的网运行的经济性，降低性，降低损耗；耗；u 对故障及故障及时处理，使其影响面最小。理，使其影响面最小。四、配四、配电网的特点网的特点1 1、点多，面广，分散；、点多，面广，分散；2 2、配、配电线路、开关路、开关电器、器、变压器器结合在一起。合在一起。五、配五、配电网的任网的任务19以上三以上三项基本任基本任务的基的基础：数据采集：数据采集配配电网自网自动化正在以化正在以SCADA 与与GIS合一，合一，“营配合一配合一”，与地，与地调、电力力MIS等等紧密集成的模式密集成的模式实行。行。 5-4 配配电网的自网的自动化化监视：
19、判断状：判断状态的能力。的能力。控制：改控制：改变配配电网运行状网运行状态的能力。的能力。保保护：识别故障，隔离故障。故障，隔离故障。具有三具有三项基本任基本任务： 利用利用现代代电子、子、计算机、通信及网算机、通信及网络技技术, ,将配将配电网在网在线数据和离数据和离线数据、配数据、配电网数网数据和用据和用户数据、数据、电网网结构和地理构和地理图形形进行信息集成，构成完整的自行信息集成，构成完整的自动化系化系统，实现配配电网及其网及其设备正常运行及事故状正常运行及事故状态下的下的监测、保、保护、控制、用、控制、用电和配和配电管理的管理的现代化。代化。205、用、用户负荷控制荷控制: 降低高峰
20、降低高峰负荷和提高荷和提高负荷率荷率。一、一、对配配电自自动化系化系统的基本要求的基本要求1、实时检测与控制与控制2、故障控制、故障控制3、电能能质量控制：量控制：保保证配配电网供网供电电压和和频率率处在在规定定的允的允许范范围内。内。4、线路路损耗控制：耗控制：有效有效节约电力功率在力功率在传输过程中的能程中的能量量损耗，减少运耗，减少运输成本。成本。21最最显著特点：著特点： a)配配电网系网系统图形形显示功能示功能 设备数据和数据和图形分开形分开处理，分开理，分开维护 b)事故作事故作业状状态下系下系统的的优化切化切换功能功能 发生故障生故障时，对于可正常运行的无故障区段配于可正常运行的
21、无故障区段配电线路，尽快恢复供路，尽快恢复供电二、二、对配配电自自动化系化系统的分的分类（一）配（一）配电线路自路自动化化（2）配）配电线路开关路开关远方方监视控制系控制系统（1）配配电自自动化化计算机系算机系统 配配电自自动化化计算机系算机系统通通过通信系通信系统和和许多多终端装置（端装置（RTU）相）相连构成的一个能构成的一个能够完成各种指定任完成各种指定任务的自的自动化系化系统。22最最显著特点：著特点： a)配配电网系网系统图形形显示功能示功能 设备数据和数据和图形分开形分开处理，分开理，分开维护 b)事故作事故作业状状态下系下系统的的优化切化切换功能功能 发生故障生故障时，对于可正常
22、运行的无故障区段配于可正常运行的无故障区段配电线路，尽快恢复供路，尽快恢复供电二、二、对配配电自自动化系化系统的分的分类（一）配（一）配电线路自路自动化化（2）配）配电线路开关路开关远方方监视控制系控制系统（1）配配电自自动化化计算机系算机系统 配配电自自动化化计算机系算机系统通通过通信系通信系统和和许多多终端装置（端装置（RTU）相）相连构成的一个能构成的一个能够完成各种指定任完成各种指定任务的自的自动化系化系统。23一个一个简单的配的配电线路故障例子：路故障例子：24柱上分段自柱上分段自动开关开关25 假假设故障故障发生在生在 之之间的的线段上，配段上，配电线路会路会发生下面情况生下面情况
23、:1、故障、故障发生后，生后，继电保保护动作，断路器作，断路器 跳跳闸， 因因为失去失去电源源电压自自动跳开。跳开。2、经一段一段时间后后 自自动重合，接着每隔一定重合，接着每隔一定时间后后 按按时限限顺序自序自动投入。投入。3、由于故障仍然存在，、由于故障仍然存在， 合上后，合上后， 还没有合上没有合上时， 再次再次 跳跳闸， 相相继失去失去电压后又再次跳开。最后合上的后又再次跳开。最后合上的 在再跳开后被自在再跳开后被自动闭锁而保持开放状而保持开放状态，以后不再重合。此，以后不再重合。此时，配，配电线路开关路开关远方方坚实控制系控制系统从以上信息可以从以上信息可以检查出故障区出故障区间。4
24、、 第二次重合后向第二次重合后向 以左的配以左的配电线路恢复供路恢复供电。5、 是失去是失去电源的无故障源的无故障线段。段。这段段线路在故障前所路在故障前所带的的负荷可以由荷可以由计算机算机监视控制系控制系统经过计算用算用优化化负荷荷转移方法解决，由移方法解决，由其他其他电源源继续供供给。这样故障区外的健全故障区外的健全负荷短的恢复供荷短的恢复供电可由可由计算算机控制系机控制系统代替运行人代替运行人员自自动判断和判断和执行。行。26不可控不可控负荷：保安荷：保安负荷，一荷，一级负荷，重要的二荷，重要的二级负荷。荷。可控可控负荷：荷： 次要的二次要的二级负荷，三荷，三级负荷。荷。 负荷分荷分组： 不可控不可控负荷确保可靠供荷确保可靠供电； 可控可控负荷可采用：拉荷可采用：拉闸限限电，按，按时电价，价，预交交电费。负荷控制方式：分散荷控制方式：分散负荷控制荷控制 远方集中方集中负荷控制（通荷控制（通过负荷分荷分组实现）（1）负荷集中控制系荷集中控制系统（二）用（二）用户自自动化化电力力负荷控制的意荷控制的意义：确保重点用确保重点用户，减少拉，减少拉闸限限电削峰填谷，改善削峰填谷，改善负荷曲荷曲线投切投切电容器，改善容器，改善电网功率因数网功率因数27电力力远程抄表系程抄表系统（1）28电力力远程抄表系程抄表系统（2）
