1、變電站綜合自動化概述第1頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二第1章 變電站綜合自動化概述 1.1 概述 1.2 變電站綜合自動化的優越性 1.3 變電站綜合自動化系統的主要內容 和基本功能 1.4 變電站綜合自動化系統的設計原則要求 1.5 變電站綜合自動化系統的硬件結構 1.6 變電站綜合自動化系統的發展簡介 第2頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1.1 概 述 1.1.1 變電站及其自動化 電力系統的概念：傳統的說法叫做發、輸、配、用電設備的組合體系統；或發電機、變壓器、電力線路、電容器、電抗器和各種用電設備組成的有機整體。 電力系統的基本特點：連

2、續運行的系統，電能的生產、傳輸、分配和消耗必須同時完成。 變電站：介于發電廠和電力用戶之間的中間環節，由主變壓器、母線、斷路器、隔離開關、避雷器、電容器、電抗器、互感器等設備集合而成。 變電站的運行是一個連續的過程，作為電力系統的一個重要環節，其運行具有電力系統中電能快速變化和電氣過程快速傳播的特點。第3頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1.1.2 變電站綜合自動化及其系統 變電站的組成： 一次系統完成電能的傳輸、分配和電壓變換工作； 二次系統完成對一次設備及其流經電能的測量、監視和故障的告警、控制、保護以及開關閉鎖、廠站遠動系統等工作。常規變電站的二次系統主要包括繼電保

3、護、故障錄波、當地監控以及遠動四部分。變電站綜合自動化的概念：將變電站的二次設備經過功能的組合和優化設計，利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監視、測量、自動控制和微機保護，以及與調度通信等綜合性的自動化功能。是利用多臺微型計算機和大規模集成電路組成的自動化系統。是自動化技術、計算機技術和通信技術等高科技在變電站領域的綜合應用。第4頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1. 2 變電站綜合自動化的優越性 傳統的變電站存在的問題：安全性、可靠性不能滿足現代電力系統高可靠性的要求； 供電質量缺乏科學的保證（電能質

4、量的主要指標是電壓、頻率和諧波） ；占地面積大，增加了征地投資； 不適應電力系統快速計算和實時控制的要求； 維護工作量大，設備可靠性差，不利于提高運行管理水平和自動化水平。 變電站實現綜合自動化的優越性：提高變電站的安全、可靠運行水平； 提高供電質量，提高電壓合格率； 簡化了變電站二次部分的硬件配置；提高電力系統的運行管理水平； 縮小變電站占地面積，減少總投資； 減少維護工作量，減少值班員勞動量； 有利于提高變電站無人值班管理水平。 第5頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1. 3 變電站綜合自動化系統的主要內容和基本功能（一） 變電站綜合自動化的主要內容：實現變電站正常運

5、行的監視和操作，保證變電站的正常運行和安全； 當發生事故時由繼電保護和故障錄波等完成瞬態電氣量的采集、監視和控制，迅速切除故障，完成事故后的恢復操作； 監視高壓電氣設備本身的運行； 將變電站所采集的信息傳送給調度中心，必要時送給運行方式科和檢修中心等，以便為電氣設備監視和制定檢修計劃提供原始數據。 變電站實現綜合自動化的基本目標：提高變電站的技術水平和管理水平 ； 提高電網和設備的安全、可靠、穩定運行水平 ； 降低運行維護成本 ；提高供電質量，并促進配電系統自動化 。 第6頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1. 3 變電站綜合自動化系統的主要內容和基本功能（二） 變電站綜

6、合自動化的基本功能：監視和控制功能： 時間順序記錄SOE ；數據采集： 1、模擬量的采集：有直流采樣（有效值、均值）和交流采樣（瞬時值）兩種方式； 2、狀態量的采集：各種開關狀態、位置； 3、脈沖量的采集：主要是電能量的采集，目前也可用軟件計算。 故障記錄、故障錄波和故障測距 ；操作控制功能 ；安全監視功能：越限告警，裝置失電、異常監視 ；人機聯系功能：顯示畫面和數據；輸入數據；人工控制操作；診斷與維護 ；打印功能 ；數據處理與記錄功能 ；諧波分析與監視：諧波源的監視、諧波的治理。第7頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1. 3 變電站綜合自動化系統的主要內容和基本功能（三

7、） 變電站綜合自動化的基本功能：微機保護 ： 微機保護的優越性 ： 1、靈活性強 ； 2、綜合判斷能力強 ； 3、性能穩定，可靠性高 ； 4、微機保護利用微機的記憶功能，可明顯改善保護性能、提高保護的靈敏性 ； 5、微機保護利用微機的智能特性，可實現故障自診斷、自閉鎖和自恢復； 6、體積小、功能全； 7、運行維護工作量小，現場調試方便。 第8頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1. 3 變電站綜合自動化系統的主要內容和基本功能（四） 變電站綜合自動化的基本功能：微機保護 ： 微機保護的功能 ： 1、高壓輸電線路的主保護和后備保護； 2、主變壓器的主保護和后備保護； 3、無功

8、補償電容器組的保護； 4、母線保護； 5、配電線路的保護； 6、不完全接地系統的單相接地選線。 電壓、無功綜合控制 ：電力系統長期運行的經驗和研究、計算的結果表明，造成系統電壓下降的主要原因是系統的無功功率不足或無功功率分布不合理。對發電廠來說，主要的調壓手段是調整發電機的勵磁；在變電站主要的調壓手段是調節有載調壓變壓器分接頭位置和控制無功補償電容器；第9頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1. 3 變電站綜合自動化系統的主要內容和基本功能（五） 變電站綜合自動化的基本功能：微機保護 ： 低頻減負荷控制 ； 備用電源自投控制 ；通信功能： 1、現場級通信； 2、與上級調度通

9、信； 3、符合部頒的通信規約 。時鐘功能 ；自診斷功能。 第10頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1. 4 變電站綜合自動化系統的設計原則和要求 變電站綜合自動化的基本功能：系統運行的安全性； 信息共享； 充分體現綜合性；技術先進性；結構上的靈活性；通信的可靠性；運行模式的適應性；很強的抗干擾能力；標準化和開放性。 第11頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1. 5 變電站綜合自動化系統的硬件結構（一） 變電站綜合自動化系統的結構形式通常可分為：傳統改造式、集中組屏式、分層分布式、完全分散式和分散集中結合式等五種類型。傳統改造式，在變電站傳統自動化的基

10、礎上，改進測控方式，增加監控部分而組成的一類變電站綜合自動化系統。分為： 保留RTU形式，基本特點是： 1、結構簡單； 2、投資少，只在常規遠動裝置外增加當地監控； 3、功能簡單，綜合性能差； 4、保留了變電站內原來的二次回路。 取消RTU形式，基本特點是： 1、測量、控制、保護單元分布在原有柜層上，不增加屏柜； 2、不需改動原有的二次回路； 3、擴充性較好，增加的測控單元可連接到總線上； 4、綜合性能不高。 第12頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二CRTPC機RTU微機保護打印機模擬量開關量脈沖量控制量調節量上級調度或監控中心傳統改造式（保留RTU）第13頁，共20頁，

11、2022年，5月20日，5點32分，星期二傳統改造式（取消RTU）上級調度或監控中心總控單元當地監控微機保護總控單元(n)總控單元(2)測控單元(1)RS485總線第14頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1. 5 變電站綜合自動化系統的硬件結構（二） 集中組屏式，是指采用不同檔次的計算機，擴展外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關量和數字量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機保護、自動控制等功能。其基本特點是： 按功能劃分單元；功能單元間相互獨立，互不影響；可集中也可分散安裝；擴充性好；綜合性能較強。 其最大的缺點是：每臺計算機的功能較集中，如果一臺計算機出故障，

12、影響面大，因此必須采用雙機并聯運行的結構才能提高可靠性；軟件復雜，修改工作量大，系統調試復雜；組態不靈活，對不同主接線或規模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設計，工作量大；不直觀、不符合運行和維護人員的習慣，調試和維護不方便，程序設計麻煩，只適合于保護算法比較簡單的情況。第15頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二集中組屏式變電站綜合自動化系統結構上級調度或監控中心監控主機顯示、打印總控單元高壓微機保護RS232、 RS422、 RS485中壓微機保護遙測單元遙信單元電能單元遙控單元交、直流單元VQC單元時鐘單元第16頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1

13、. 5 變電站綜合自動化系統的硬件結構（三） 分層分布式，是指將整個變電站的一次、二次設備分為3層，即變電站層、單元層（或稱間隔層）和設備層。其基本特點是： 分層分布式的配置：系統采用按功能劃分的分布式多CPU系統，具有軟件相對簡單、調試維護方便、組態靈活、系統整體可靠性高等特點；在綜合自動化系統的管理上，采取分層管理的模式 ；繼電保護相對獨立 ；具有與控制中心通信功能 ；可靠性高 ；維護管理方便；需要電纜較多。 第17頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1. 5 變電站綜合自動化系統的硬件結構（四） 完全分散式 ，是指以變壓器、斷路器、母線等一次主設備為安裝單位，將保護、

14、控制、輸入/輸出、閉鎖等單元就地分散安裝在一次主設備的開關屏（或柜）上，安裝在主控制室內的主控單元通過現場總線與這些分散單元進行通信，主控單元通過網絡與監控主機聯系。其基本特點是： 系統部件完全依主設備分散安裝分層分布式的配置；節約控制室面積 ；節約二次電纜 ；綜合性能強 。第18頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1. 5 變電站綜合自動化系統的硬件結構（五） 集中分散結合式 ，是指既有集中部分又有分散部分。按集中和分散的不同結合可分為：局部集中總體分散結構、高壓集中配電分散結構 。其基本特點是： 配電線路的保護和測控單元，分散安裝在各開關柜內，簡化了變電站二次部分的配置

15、，大大縮小了控制室的面積 ；高壓線路保護和變壓器保護采用集中組屏結構，保護屏安裝在控制室或保護室中，處于比較好的工作環境中，有利于提高可靠性 ；簡化了變電站二次設備之間的互連線，節省了大量連接電纜 ；模塊與監控主機間通過局域網或現場總線連接，原來變電站內大量的信號傳輸改變為數據傳輸，抗干擾能力強，可靠性高 ；分層分散式結構可靠性高，組態靈活，檢修方便。第19頁，共20頁，2022年，5月20日，5點32分，星期二1. 6 變電站綜合自動化系統的發展簡介 國外變電站綜合自動化系統的發展概況：始于20世紀70年代后期，80年代發展較快。 我國變電站綜合自動化的發展過程：開始于20世紀80年代中期，20世紀80年代后期，不少高等院校、研究單位和生產廠家投入到變電站綜合自動化的研究中，20世