第一章 變電站綜合自動(dòng)化基本知識(shí)

1、Vacuum Circuit Breaker真空斷路器v一次設(shè)備 一次系統(tǒng) 電氣主接線v二次設(shè)備 二次系統(tǒng) 二次接線v問(wèn)題 二次系統(tǒng)在電力運(yùn)行中的作用？測(cè)量用交流電流回路測(cè)量用交流電流回路電能計(jì)量電能計(jì)量燈光監(jiān)視的燈光監(jiān)視的斷路器控制斷路器控制回路回路線路的電流保護(hù)線路的電流保護(hù)事故信號(hào)回路事故信號(hào)回路Control and Relay Panel with Substation Automation System控制繼電器與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)面板 Numerical Relays數(shù)字繼電器數(shù)字繼電器vThe SAS is a collection of a number of integrat

2、ed application software and hardware suitable for monitoring, analysis , protect and control of Electric Substation resources. v變電站綜合自動(dòng)化變電站綜合自動(dòng)化是一門(mén)綜合性的課程是一門(mén)綜合性的課程本課程需要computer technic 計(jì)算機(jī)技術(shù)（特別是singlechip 單片機(jī)技術(shù)）、現(xiàn)代通訊communication 技術(shù)、電力系統(tǒng)protective relay繼電保護(hù)與automation equipments 自動(dòng)裝置、電氣設(shè)備等知識(shí)的支撐，同時(shí)又是這

3、些知識(shí)的綜合，是建立在專業(yè)課基礎(chǔ)之上的理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合性課程。v綜合自動(dòng)化技術(shù)涉及到 ：autocontrol 自動(dòng)控制、遠(yuǎn)動(dòng)remote action 、通信communication 、繼電保護(hù)protective relay、測(cè)量measurement 、計(jì)量metering、信號(hào)signal及控制control 等v專業(yè)涉及到：自動(dòng)化automatization 、繼電保護(hù)、變電運(yùn)行v變電站綜合自動(dòng)化：利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制、監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)以及與調(diào)度通信保護(hù)以及與調(diào)度通信等綜合性

4、自動(dòng)化功能。* * 以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)* * 以數(shù)據(jù)通訊為手段* *以信息共享為目標(biāo)* *實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)以及與調(diào)度通監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)以及與調(diào)度通信功能信功能返回返回v變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)：利用多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng)，可以收集到所需要的各種數(shù)據(jù)和信息，利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判斷能力，監(jiān)視和控制變電站的各種設(shè)備。v傳統(tǒng)的二次設(shè)備、繼電保護(hù)、自動(dòng)和遠(yuǎn)動(dòng)裝置大多采取電磁型和小規(guī)模集成電路，缺乏自檢和自診斷能力，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低v二次設(shè)備主要依賴大量的電纜，通過(guò)觸點(diǎn)、模擬信號(hào)來(lái)交換信息，信息量小、靈活性差、可靠性低v傳統(tǒng)變電站占地面積大、使用電纜多，

5、TA、TV負(fù)擔(dān)重，二次設(shè)備冗余配置多v遠(yuǎn)動(dòng)功能不夠完善，提供給調(diào)度中心的信息量少、精度差，且變電站內(nèi)自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)手段不全，缺乏協(xié)調(diào)和配合能力，難以滿足電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求v調(diào)試和維護(hù)工作量大，自動(dòng)化程度低，不能遠(yuǎn)方修改保護(hù)及自動(dòng)裝置的定值和檢查其工作狀態(tài)v各設(shè)備按功能配置，彼此之間相關(guān)性很少，相互之間協(xié)調(diào)困難。v傳統(tǒng)的變電站v部分實(shí)現(xiàn)微機(jī)管理、具有一定自動(dòng)化水平的變電站v全面微機(jī)化的綜合自動(dòng)化變電站v分立元件的自動(dòng)裝置階段v以MPU Micro Processor Unit（微處理（微處理器）器）為核心的智能化自動(dòng)裝置階段v變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)階段v自動(dòng)重合閘裝置、低頻減載裝置、備用電源自動(dòng)投

6、入裝置、繼電保護(hù)裝置v各裝置獨(dú)立運(yùn)行，互不相干v體積大、耗電多、維修周期短、缺乏智能性，沒(méi)有故障自診斷能力，不能提供告警信息。v出現(xiàn)了微機(jī)型繼電保護(hù)裝置、微機(jī)監(jiān)控和微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置v智能化、計(jì)算能力強(qiáng)，且裝置本身具有故障自診斷能力v設(shè)備重復(fù)設(shè)置v多數(shù)裝置間仍然是各自獨(dú)立運(yùn)行，不能相互通信和共享資源v20世紀(jì)70年代末，日本研制出世界第一套綜合數(shù)字式保護(hù)和控制系統(tǒng)SDCS-Iv20世紀(jì)80年代初，美國(guó)研制了IMPac模塊化保護(hù)和控制系統(tǒng)v美國(guó)Westhouse公司和EPRI聯(lián)合研制了SPCS變電站保護(hù)和控制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)v1984年瑞士BBC公司首次推出了他們的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)v1985年德國(guó)西

7、門(mén)子公司推出了第一套變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)LSA678 v我國(guó)從20世紀(jì)60年代開(kāi)始研制，到70年代初，便先后研制出集中控制裝置和集保護(hù)、控制、信號(hào)為一體的裝置v80年代中期，清華大學(xué)研制的35KV變電站微機(jī)保護(hù)、監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)在威海望島變電站投入運(yùn)行v南京自動(dòng)化研究院開(kāi)發(fā)出了220KV梅河口變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)v年中國(guó)運(yùn)行中的千伏輸變年中國(guó)運(yùn)行中的千伏輸變電線路保護(hù)統(tǒng)計(jì)顯示：南瑞繼保占國(guó)內(nèi)全電線路保護(hù)統(tǒng)計(jì)顯示：南瑞繼保占國(guó)內(nèi)全部保護(hù)的，占國(guó)產(chǎn)保護(hù)的以部保護(hù)的，占國(guó)產(chǎn)保護(hù)的以上，比例排名第一。而在年前，我國(guó)上，比例排名第一。而在年前，我國(guó)在這個(gè)行業(yè)都要依賴進(jìn)口。在這個(gè)行業(yè)都要依賴進(jìn)口。 v年月日

8、，葛洲壩至南橋年月日，葛洲壩至南橋千伏直流輸電線路雙極運(yùn)行，南瑞繼千伏直流輸電線路雙極運(yùn)行，南瑞繼保為其提供了國(guó)內(nèi)第一套完全國(guó)產(chǎn)化的直保為其提供了國(guó)內(nèi)第一套完全國(guó)產(chǎn)化的直流控制保護(hù)系統(tǒng)。流控制保護(hù)系統(tǒng)。 v同年月日，我國(guó)第一個(gè)千伏同年月日，我國(guó)第一個(gè)千伏輸變電示范工程投入運(yùn)行，南瑞繼保是該輸變電示范工程投入運(yùn)行，南瑞繼保是該工程唯一提供輸電線路保護(hù)、變壓器保護(hù)工程唯一提供輸電線路保護(hù)、變壓器保護(hù)和電抗器保護(hù)在內(nèi)的全部各類(lèi)保護(hù)的制造和電抗器保護(hù)在內(nèi)的全部各類(lèi)保護(hù)的制造商。商。 v北京四方CSC2000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)v南京南瑞集團(tuán)公司BSJ-2200監(jiān)控系統(tǒng)v上?；莅睵owerComm200

9、0變電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)v南京南瑞繼電保護(hù)電氣有限公司的RCS-9000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)v國(guó)電南自PS6000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)v許繼電氣CBZ8000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)v最初的自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際上是在RTU （Remote Terminal Unit遠(yuǎn)程終端設(shè)備）基礎(chǔ)上加上以一臺(tái)微機(jī)中心的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)，未涉及繼電保護(hù)，甚至保留了原有的傳統(tǒng)的控制屏臺(tái)。保護(hù)RTUAI板板DI板板DO板板保護(hù)保護(hù)保護(hù)返回返回變電站綜合自動(dòng)化結(jié)構(gòu)圖變電站綜合自動(dòng)化結(jié)構(gòu)圖v提高供電質(zhì)量v提高變電站的安全、可靠運(yùn)行水平v提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平v降低造價(jià)，減少總投資v促進(jìn)無(wú)人值班變電站管理模式的實(shí)行v繼電保護(hù)功能v

10、操作控制功能v測(cè)量與監(jiān)視功能v事件順序記錄與故障錄波和測(cè)距功能v人機(jī)聯(lián)系功能v電壓、無(wú)功綜合控制功能v低頻減載控制v備用電源自投控制v通信功能v保護(hù)和重合閘功能v四遙功能v電度采集v五防功能v自動(dòng)裝置(VQC,接地選線, 備自投,低周減載)v故障錄波v專家系統(tǒng)CSL系列,CST系列,CSBD系列CSD系列,CSI系列CSN系列博瑞CSM系列采用分散錄波基于WIZCON平臺(tái)返回返回v功能綜合化v分層、分布化結(jié)構(gòu)v操作監(jiān)視屏幕化v運(yùn)行管理職能化v通信手段多元化v測(cè)量顯示數(shù)字化v90年代初研制的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是在變電站控制室內(nèi)設(shè)置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為變電站自動(dòng)化的核心，另設(shè)置一數(shù)據(jù)采集和控制部件，用以采

11、集數(shù)據(jù)和發(fā)出控制命令；微機(jī)保護(hù)柜除保護(hù)部件以外，每柜有一管理單元，其串口與數(shù)據(jù)采集與控制部件相連，傳送保護(hù)裝置的各種信息和參數(shù)，整定和顯示保護(hù)定值，投、停保護(hù)裝置。DIDOAI返回返回分層分布式方案Station AB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC 3000 AXP Alpha1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 IEDIEDIEDIED保護(hù)測(cè)量控制保護(hù)測(cè)量控制保護(hù)測(cè)量控制保護(hù)測(cè)量控制RS232/484CONTROL CENTREStation AB8B9C1T1T2B1B

12、2B3B4B5B6C7C2B7DEC 3000 AXP Alpha1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 網(wǎng)絡(luò)返回返回v90年代中期，各類(lèi)分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)相繼投入運(yùn)行，其特點(diǎn)是，現(xiàn)場(chǎng)單元部件分別安裝在中低壓開(kāi)關(guān)柜或高壓一次設(shè)備附近；這些部件可以是綜合裝置也可以是獨(dú)立的裝置，控制室內(nèi)設(shè)置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ，對(duì)各現(xiàn)場(chǎng)單元部件進(jìn)行通訊聯(lián)系。遙信、遙測(cè)量的采集及處理，遙控命令的執(zhí)行和繼電保護(hù)等功能均由現(xiàn)場(chǎng)單元獨(dú)立完成，并將信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送至后臺(tái)計(jì)算機(jī)。CONTROL CENTRESUBSTATION CONTRO

13、L GStation AB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC 3000 AXP Alpha1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線 返回返回IEC61850的三層結(jié)構(gòu)PROCESS INTERFACEPROCESS INTERFACE保護(hù)監(jiān)控其他保護(hù)監(jiān)控其他Station AB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC 3000 AXP Alpha1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 1

14、23 123 123 123 Station AB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC 3000 AXP Alpha1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 CONTROL CENTREStation AB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC 3000 AXP Alpha1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 至調(diào)度所至調(diào)度所保護(hù)裝置保護(hù)裝置 故障錄波故障錄波 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控當(dāng)

15、地監(jiān)控遠(yuǎn)遠(yuǎn) 動(dòng)動(dòng)計(jì)費(fèi)電表計(jì)費(fèi)電表高高 壓壓 開(kāi)開(kāi) 關(guān)關(guān) 場(chǎng)場(chǎng)常規(guī)變電所二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖常規(guī)變電所二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖至調(diào)度所至調(diào)度所至公用電話網(wǎng)至公用電話網(wǎng) 工程師站工程師站站內(nèi)通訊網(wǎng)站內(nèi)通訊網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)功能終端遠(yuǎn)動(dòng)功能終端就地監(jiān)控終端就地監(jiān)控終端間隔功能間隔功能 終端終端# 1變電站層變電站層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層間隔層間隔層間隔功能間隔功能 終端終端# 2變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖面向功能的設(shè)計(jì)面向功能的設(shè)計(jì)面向間隔的設(shè)計(jì)面向間隔的設(shè)計(jì)返回返回主機(jī)1操作員站1主機(jī)2操作員站2工程師站1雙光纖以太網(wǎng)通訊機(jī)2上級(jí)調(diào)度通訊機(jī)1通道切換*500kV繼電器室220kV繼電器室35kV繼電器室 間隔

16、1 N通道切換 A 保護(hù)、IEDB邏輯閉鎖裝置。間隔1 N通道切換 A 保護(hù)、IEDB 邏輯閉鎖裝置。 間隔1 N。通道切換 A 保護(hù)、IEDB邏輯閉鎖裝置GPS 現(xiàn)場(chǎng)總線 （光纖/雙絞線）通信控制器邏輯閉鎖裝置單元監(jiān)控裝置間隔層設(shè)備站控層設(shè)備* * 全國(guó)第一套微機(jī)保護(hù)裝置全國(guó)第一套微機(jī)保護(hù)裝置-1984-1984華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)* * 全國(guó)第一套分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)全國(guó)第一套分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)-1994-1994大慶大慶* * 全國(guó)第一套就地安裝保護(hù)裝置全國(guó)第一套就地安裝保護(hù)裝置-1995CSL200A-1995CSL200A* * 全國(guó)第一套全國(guó)第一套220kv220kv綜合自動(dòng)

17、化變電站綜合自動(dòng)化變電站-1996-1996珠海南屏珠海南屏* * 全國(guó)第一套全下放式全國(guó)第一套全下放式220kv220kv綜合自動(dòng)化變電站綜合自動(dòng)化變電站-1999-1999丹丹東東* * 全國(guó)第一套全國(guó)產(chǎn)全國(guó)第一套全國(guó)產(chǎn)500kv500kv綜合自動(dòng)化變電站綜合自動(dòng)化變電站-1999-1999南昌南昌* * 全國(guó)第一套將專家系統(tǒng)應(yīng)用到變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中全國(guó)第一套將專家系統(tǒng)應(yīng)用到變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中-20002000* * 國(guó)內(nèi)第一家引進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)內(nèi)第一家引進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)總線LonWorksLonWorks返回返回v1.Supervision監(jiān)督、管理監(jiān)督、管理 functionvData co

18、llection (status value, AC/DC analog value, pulse value) and processing vAlarm and event recording vHistory data recording vGraphic function vDisplay and print vReport function vPost記入 disturbance干擾 review檢查v2. Control functionvSupport selective control function for multiple remote control centers v

19、Local control function for control room computer supervisory system vLocal control function for bay間隔 level equipment vSynchronization testing and synchronized switch-on function vAutomatic control based on IEC1131 configuration vStation-wide logic interlocking聯(lián)鎖的 based on IEC1131 configuration vRea

20、ctive power無(wú)功功率 voltage automatic regulationv3. Protection functionvLine and feeder protection vTransformer and reactor protection vElectromotor protection vGenerator protection vCapacitor protectionv4. Configuration functionvSystem configuration vGraphic configuration vDatabase configuration vPLC c

21、ontrol function configuration based on IEC1131-3 standardv5. Communication functionvMultiple communication interfaces (RS232, RS422, RS485, CAN, LONWORKS, Ethernet, electric power carrier, cable, wireless and fiber etc) that support various of media and networks vHigh speed data network communicatio

22、n with measuring and controlling unit vData network communication with various microprocessor-based relay protection vData network communication with various intelligent devices (computer-based DC system, intelligent power meter, intelligent fire alarm, and GPS, etc.)v6. Advanced functionsvReactive

23、power voltage automatic control vEmbedded PC-based maloperation prevention function vSmall current neutral grounding fault-line selection vOperation ticket and maloperation prevention interlocking vSystem diagnosis and self-recovery vRemote supervision and maintenance vTechnical characteristics vOpe

24、ned system based on international standard vProvide integrated automation total solution for substations of various voltage-level vEmploy 10M/100M self-adaptive redundant Ethernet and direct network link of bay-level equipment to improve system real-time ability and data transmission reliability vBa

25、y-level equipment realizes logic interlocking of station-wide control and operation not rely on station-control layer through network data sharing vBased on real-time multi-task operating system software platform to improve system reliability and real-time performance vDevelop computer supervisory c

26、ontrol system that combines business and real-time databases, is object oriented and with integrated graphic, model and database. The softwares structure is both advanced and open. The system functions are practical and refined with friendly man-machine interface. It supports supervisory control of multiple substations and can be used in centralized control stations. vDeveloped