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1、第四章 变电站综合自动化,主讲人：齐郑,North China Electric Power University,page2,2023/10/2,变电站自动化基本含义,断路器,变压器,电容器,CT/PT,电力系统二次设备,保护-变压器、线路、电容器,RTU,电度仪表,自动装置,直流电源,电力系统一次设备,North China Electric Power University,page3,2023/10/2,变电站自动化基本功能,变电站二次设备按功能分为四大模块:继电保护;自动装置;测量仪表;远动装置;,North China Electric Power University,page4
2、,2023/10/2,传统变电站的问题,一、安全、稳定性不够,二、难以保证供电质量,三、占地面积大,四、无法满足快速计算、实时控制的要求,五、维护工作量大,North China Electric Power University,page5,2023/10/2,变电站自动化基本含义,变电站自动化定义：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动化功能。,North China Electric Power University,page6
3、,2023/10/2,变电站综合自动化的特点,1、功能综合化。,2、结构分布、分层化。,3、测量显示数字化。,4、操作监视屏幕化。,5、通信网络化、光纤化。,6、运行管理智能化。,North China Electric Power University,page7,2023/10/2,变电站自动化的优越性,（1）信息共享，简化系统，减少电缆；（2）提高自动化水平；（3）及时掌握电网运行状况；（4）提高变电站的可控性；（5）采用无人值班变电站，提高生产率；（6）提高可靠性和经济性；,North China Electric Power University,page8,2023/10/2,变电
4、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,常规保护和常规控制的时代。,两遥功能。,四遥功能，无人值班初级阶段。,综合自动化真正意义的无人值班,North China Electric Power University,page9,2023/10/2,变电站自动化技术的发展,变电站分立元件的自动装置阶段,微处理器为核心的智能自动装置阶段,变电站自动化阶段,North China Electric Power University,page10,2023/10/2,变电站自动化技术的发展,SDCS-1日本关西电子公司1975年开始1979年完成样机1980商品化生产,系统规
5、模：3台主变、4回77kV进线、36回6.6kV馈线，13台微机,North China Electric Power University,page11,2023/10/2,变电站自动化技术的发展,ABB公司：SCS100、SCS200系统,西门子公司：LSA678系统,南瑞继保公司：RCS-9000系统,四方公司：CSC2000系统,国电南自公司：PS6000系统,许继公司：CBZ8000系统,North China Electric Power University,page12,2023/10/2,变电站综合自动化的要求,1、全面替代常规的二次设备，集继电保护、测量、监控、通信于一个分
6、级分布式的系统中。,2、微机保护的软硬件与监控系统相对独立，又要相互协调。,3、保护及自动装置具有串口或现场总线接口。,4、满足无人值班变电站的要求。,5、具有先进的通信网络。,North China Electric Power University,page13,2023/10/2,变电站综合自动化的要求,6、具有高可靠性。,7、可扩展性和适应性要好。,8、标准化程度和开放性好。,9、实现数据共享，减少设备重复。,10、各专业互相配合，统一规划。,North China Electric Power University,page14,2023/10/2,变电站自动化的基本功能,监控子系统
7、功能,微机保护子系统功能,电压、无功控制子系统功能,自动装置子系统功能,远动及通信子系统功能,North China Electric Power University,page15,2023/10/2,变电站自动化的基本功能,输电线路保护,电力变压器保护,母线保护,电容器保护,自动重合闸,继电保护构成,1、微机保护的功能,North China Electric Power University,page16,2023/10/2,变电站自动化的基本功能,通信功能,对时功能,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,微机保护的要求,North China Electric Pow
8、er University,page17,2023/10/2,变电站自动化的基本功能,实时数据采集与处理：,运行监视功能：,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和模拟量的数值监视,2、监视控制的功能,North China Electric Power University,page18,2023/10/2,变电站自动化的基本功能,事故顺序记录与事故追忆功能,控制与安全操作闭锁功能,谐波的分析和监视功能,2、监视控制的功能,故障测距与录波功能,North China Electric Power University,page19,2023/10/2,变电
9、站自动化的基本功能,自动低频减载,备用电源自投控制（BZT）,小电流接地选线,3、自动控制装置功能,North China Electric Power University,page20,2023/10/2,变电站自动化的基本功能,4、电压无功综合控制功能,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）,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,North China Electric Power University,page21,2023/10/2,变电站自动化的基本功能,变电站内部的现场级通信,变电站与上级调度的通信,5、远动
10、及数据通信功能,North China Electric Power University,page22,2023/10/2,变电站自动化的基本功能,变电站内部的现场级通信,（一）232、485串口通信,（二）现场总线通信,（1）LonWorks总线,（2）CAN总线,（三）以太网通信,North China Electric Power University,page23,2023/10/2,综合自动化变电站的设计原则,1、功能、配置服从电网调度自动化的总体设计2、功能配置下放原则3、应能全面替代常规二次设备。4、微机保护和自动装置的软硬件与监控系统既相对独立，又相互协调。5、应能满足无人值
11、班的要求。6、有可靠的通信网络和通信协议，开放性好。7、有良好的抗干扰能力。8、系统的标准化和开放性能要好。,North China Electric Power University,page24,2023/10/2,变电站自动化的结构形式,（一）分布集中式系统组屏结构,North China Electric Power University,page25,2023/10/2,变电站自动化的结构形式,North China Electric Power University,page26,2023/10/2,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
12、机箱中，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。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。,间隔层变电站层,变电站自动化的结构形式,North China Electric Power University,page27,2023/10/2,变电站自动化的结构形式,（二）分散与集中相结合的结构,North China Electric Power University,page28,2023/10/2,分散与集中相结合的结构特点,(1)10-35kV馈线保护采用分散式结构,就地安装,节约控制电缆,通过现场总线
13、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。,North China Electric Power University,page30,2023/10/2,North China Electric Power University,page31,2023/10/2,North China Electric Power University,page32,2023/10/2,保护与监控数据是否共享,(1)完全共享。用同一CPU和采集通道采集保护和测量需要的电量。结构简单，造价低。但是由于一次保护CT和测量CT特性不同，所以不能保证测量准确度。应用难度较大。现在已经在研究新的测量方法使得大小电流可共用同一组CT。,(2)各自处理。用各自的采集通道，可以共用或不共用CPU，解决以上问题。,(3)完全分离。各自构成模块，完全不相关，只是安装在同一开关柜内。,
