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文檔簡(jiǎn)介
1、配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng),貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院 熊煒,第三章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),3.1 概述 3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能 3.3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 3.4 變電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò) 3.5 電壓與無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控 3.6 近年新增調(diào)控及管理功能簡(jiǎn)介,3.1 概述,傳統(tǒng)變電站控制的問(wèn)題 安全、穩(wěn)定性不夠。 各種監(jiān)測(cè)手段各自獨(dú)立,就地監(jiān)控與遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)各自獨(dú)立。 占地面積大。 無(wú)法滿(mǎn)足快速計(jì)算、實(shí)時(shí)控制的要求。 維護(hù)工作量大。,3.1 概述,變電站綜合自動(dòng)化的概念 變電站自動(dòng)化(SA)或變電站自動(dòng)化系統(tǒng)(SAS) IEC61850(變電站通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn))中,對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)(SAS)
2、的定義為:變電站自動(dòng)化系統(tǒng)就是在變電站內(nèi)提供包括通信基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的自動(dòng)化。 變電站綜合自動(dòng)化(2000年,中國(guó)電力出版社)中對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和變電站綜合自動(dòng)化分別作了定義。,3.1 概述,變電站自動(dòng)化系統(tǒng) 利用多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)(包括單片機(jī)等)和大規(guī)模集成電路組成的分級(jí)分布式的自動(dòng)化系統(tǒng),它以微計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站傳統(tǒng)的繼電保護(hù)、測(cè)量手段、控制方式以及通信和管理模式的全面改造。,3.1 概述,變電站綜合自動(dòng)化的概念 將變電站的二次設(shè)備(包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置)經(jīng)過(guò)功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì),利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、
3、配電線(xiàn)路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)、與上級(jí)調(diào)度通信的綜合性自動(dòng)化功能。,3.1 概述,變電站綜合自動(dòng)化的特點(diǎn) 利用微機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng)代替常規(guī)控制屏、中央信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏。 利用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)保護(hù)。 能采集完整的運(yùn)行信息,利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算與邏輯判別能力實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、控制、運(yùn)行報(bào)告等功能。,3.1 概述,功能綜合化 按變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行要求,將二次系統(tǒng)的功能綜合考慮,在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案指導(dǎo)下,進(jìn)行優(yōu)化組合設(shè)計(jì),以達(dá)到協(xié)調(diào)一致的繼電保護(hù) 及監(jiān)控系統(tǒng)。 綜合并非指變電站所要求的功能以“拼湊”的方式組合,而是指在滿(mǎn)足基本要求的基礎(chǔ)上,達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。,3.1 概述
4、,具體表現(xiàn)在: 簡(jiǎn)化變電站二次設(shè)備的硬件配置,盡量避免重復(fù)設(shè)計(jì)。 簡(jiǎn)化變電站各二次設(shè)備之間的互聯(lián)線(xiàn),節(jié)省控制電纜,減少PT、CT的負(fù)載。 保護(hù)模塊相對(duì)獨(dú)立,網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)控系統(tǒng)的故障不應(yīng)影響保護(hù)功能的正常工作。 減少安裝施工和維護(hù)的工作量,減少總占地面積,降低總造價(jià)或運(yùn)行費(fèi)用 。 提高運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性,保證電能質(zhì)量。,3.1 概述,系統(tǒng)構(gòu)成的數(shù)字化和模塊化 保護(hù)、控制、測(cè)量裝置的數(shù)字化,便于接口功能模塊的擴(kuò)充和信息的共享。 方便模塊的組態(tài),適應(yīng)工程的集中式、分散分布式和分布式結(jié)構(gòu)集中式組屏等方式。,3.1 概述,操作監(jiān)視屏幕化 當(dāng)變電站有人值班時(shí),人機(jī)聯(lián)系在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)(或主機(jī))上進(jìn)行。
5、 當(dāng)變電站無(wú)人值班時(shí),人機(jī)聯(lián)系在遠(yuǎn)方的調(diào)度中心或操作控制中心的主要或工作站上進(jìn)行。,3.1 概述,運(yùn)行管理智能化 體現(xiàn)在無(wú)人值班、人機(jī)對(duì)話(huà)及操作的屏幕化、制表、打印、越限監(jiān)視和系統(tǒng)信息管理、建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、開(kāi)關(guān)操作及防誤操作閉鎖等方面,能夠減輕工作人員的勞動(dòng)和實(shí)現(xiàn)工作人員無(wú)法做到的工作等。,3.1 概述,綜合自動(dòng)化的優(yōu)越性 提高安全穩(wěn)定性 提高電壓合格率 提高運(yùn)行管理水平 縮小占地面積 提高設(shè)備可靠性,減小維護(hù)工作量,3.1 概述,變電站自動(dòng)化的發(fā)展 分立元件階段 微機(jī)化的智能元件階段 綜合自動(dòng)化階段,3.1 概述,我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展歷程 第一套微機(jī)保護(hù)裝置-1984年
6、,華北電力大學(xué) 第一套分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)-1994年,大慶 第一套就地安裝保護(hù)裝置-1995年,CSL200A 第一套220kV綜合自動(dòng)化變電站-1996年,珠海南屏 第一套全下放式220kV綜合自動(dòng)化變電站-1999年,丹東 第一套全國(guó)產(chǎn)500kV綜合自動(dòng)化變電站-1999年,南昌,3.1 概述,變電站綜合自動(dòng)化與無(wú)人值班 無(wú)人值班是管理模式,綜合自動(dòng)化是技術(shù)水平 常規(guī)保護(hù)和常規(guī)控制的時(shí)代 兩遙功能 四遙功能,真正有效意義上的無(wú)人值班 綜合自動(dòng)化比四遙功能在技術(shù)水平上有很大提高,第三章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),3.1 概述 3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能 3.3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
7、 3.4 變電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò) 3.5 電壓與無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控 3.6 近年新增調(diào)控及管理功能簡(jiǎn)介,3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議的分類(lèi) 控制和監(jiān)視 自動(dòng)控制 測(cè)量 繼電保護(hù) 與繼電保護(hù)有關(guān)的功能 接口功能 系統(tǒng)功能,3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,國(guó)內(nèi)應(yīng)用的分類(lèi) 控制和監(jiān)視 微機(jī)保護(hù) 電壓和無(wú)功自動(dòng)控制 低頻減載 備用電源自動(dòng)投入,控制與監(jiān)視 數(shù)據(jù)采集:模擬量、數(shù)字量、電能量 故障記錄與事件順序記錄SOE 控制與操作 安全監(jiān)視 人機(jī)界面 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì),3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,微機(jī)保護(hù) 微機(jī)保護(hù)的種類(lèi) 高壓輸電線(xiàn)的主保
8、護(hù)和后備保護(hù) 饋線(xiàn)的保護(hù) 主變的主保護(hù)和后備保護(hù) 補(bǔ)償電容的保護(hù) 母線(xiàn)保護(hù) 不完全接地系統(tǒng)的單相接地選線(xiàn) 故障錄波,3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)算法靈活。 性能穩(wěn)定,可靠性高。 設(shè)備自檢和自恢復(fù)。 運(yùn)行維護(hù)工作量小,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和整定方便。,3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求 滿(mǎn)足保護(hù)的4性要求:選擇性、速動(dòng)性、可靠性、靈敏性。 具有故障記錄功能。 通信功能與統(tǒng)一校對(duì)時(shí)鐘。 能存貯多種保護(hù)定值。 當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)程修改保護(hù)定值。 設(shè)置保護(hù)管理機(jī)或通信控制機(jī)。 故障自診斷、自閉鎖、自恢復(fù)功能。,3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,電壓和無(wú)功控制 調(diào)控目標(biāo) 維持供電電壓
9、在規(guī)定范圍內(nèi)(以額定電壓為基準(zhǔn)): 500(330)kv變電站的220kv母線(xiàn),正常時(shí)010,事故時(shí)510 200kv變電站110kv母線(xiàn),正常時(shí)37,事故時(shí)10 配電網(wǎng)10kv母線(xiàn),10.010.7kv 保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和合適的無(wú)功平衡。 在電壓合格的條件下實(shí)現(xiàn)使電能損耗最小。,3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,調(diào)控措施 調(diào)整變壓器的分接頭位置。 補(bǔ)償電容器。 控制方式 集中控制。 分散控制。 關(guān)聯(lián)分散控制。,3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,自動(dòng)低頻減載 控制目標(biāo) 電力系統(tǒng)的允許頻率偏差為0.1Hz; 系統(tǒng)頻率不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在49.549Hz以下; 事故情況下,不能較長(zhǎng)時(shí)間停留在47Hz以
10、下; 系統(tǒng)頻率瞬時(shí)值不能低于45Hz。,3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,低頻減載的任務(wù) 在系統(tǒng)發(fā)生故障,有功功率嚴(yán)重缺額,頻率下降時(shí),需要有計(jì)劃、按次序切除負(fù)荷,并保證切除負(fù)荷量合適。 低頻減載的控制方式 基本輪 第一輪整定頻率為48.547.5Hz,最末輪46.546Hz,相鄰兩輪頻率整定差0.250.5Hz,時(shí)間差0.5s。 特殊輪 整定頻率一般在4947Hz間,動(dòng)作時(shí)限1520s。,3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,實(shí)現(xiàn)方法 采用專(zhuān)用的低頻減載裝置。 分散到每條線(xiàn)路的保護(hù)裝置中。,3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,對(duì)低頻減載裝置的要求 在各種運(yùn)行方式下和功率缺額條件下,有計(jì)劃地切除負(fù)荷
11、,有效防止系統(tǒng)頻率降到危險(xiǎn)點(diǎn)以下。 切除負(fù)荷盡可能少,防止超調(diào)和懸停現(xiàn)象。 饋線(xiàn)或變壓器故障跳閘造成失壓時(shí),應(yīng)可靠閉鎖,不能誤動(dòng)。 電力系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩時(shí)不能誤動(dòng)。 電力系統(tǒng)受諧波干擾時(shí)不能誤動(dòng)。,3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,低頻減載裝置的關(guān)鍵技術(shù) 采用原理先進(jìn)、準(zhǔn)確度高、抗干擾能力強(qiáng)的測(cè)頻電路。 采用頻率下降速率做啟動(dòng)條件可以提高動(dòng)作的快速與靈敏性;做閉鎖條件可防止誤動(dòng)。 其他常用的閉鎖條件有帶時(shí)限的低壓閉鎖,低電流閉鎖,雙測(cè)頻回路串聯(lián)閉鎖。 故障自診斷與自閉鎖。,3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,備用電源自動(dòng)投入 明備用:正常由1B供電,1B或1DL故障斷開(kāi)后,BZT自動(dòng)投入2DL,
12、由2B供電。 暗備用:正常1B、2B都供電,1B故障時(shí),BZT自動(dòng)投入3DL或5DL保持供電。,3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能,采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)BZT,可以實(shí)現(xiàn)靈活的自動(dòng)投入控制方式,比如三種備用電源投入方式可以用一部微機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)。同時(shí)裝置可以自診斷,并可以具有通信功能與其他自動(dòng)化系統(tǒng)相聯(lián)系。,第三章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),3.1 概述 3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能 3.3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 3.4 變電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò) 3.5 電壓與無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控 3.6 近年新增調(diào)控及管理功能簡(jiǎn)介,3.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),1. 設(shè)計(jì)的原則和要求 功能、配置服從電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化
13、的總體設(shè)計(jì) 功能配置下放原則 應(yīng)能全面替代常規(guī)二次設(shè)備。 微機(jī)保護(hù)的軟硬件與監(jiān)控系統(tǒng)既相對(duì)獨(dú)立,又相互協(xié)調(diào)。 微機(jī)保護(hù)應(yīng)有通信功能 應(yīng)能滿(mǎn)足無(wú)人值班的要求。 有可靠的通信網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議。,3.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),有良好的抗干擾能力。 設(shè)備運(yùn)行可靠性高。 系統(tǒng)可擴(kuò)展性好。 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放性能要好。 優(yōu)先采用交流采樣技術(shù) 采用局域網(wǎng)通信方式,3.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),2.硬件結(jié)構(gòu) 集中式 全部信息均由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集中采集、集中處理(運(yùn)算、監(jiān)控等)系統(tǒng)的擴(kuò)充性與維護(hù)性均較差,且系統(tǒng)故障,全站均受影響。 分散分布式 以回路作單元,單元間網(wǎng)絡(luò)連接用電纜或光纜,構(gòu)成分散的分布式結(jié)構(gòu)。從而使
14、信號(hào)電纜量減少,控制室取消。 分布式結(jié)構(gòu)集中組屏 保留了分布式的全部?jī)?yōu)點(diǎn),集中組屏則便于設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)。,3.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),集中式 遠(yuǎn)方終端裝置(RTU)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng) 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)由一臺(tái)主機(jī)或兩臺(tái)互為備用的主機(jī)承擔(dān)所有功能。 配上變送器、遙信轉(zhuǎn)接、遙控執(zhí)行、UPS等屏柜 。 站內(nèi)保護(hù)裝置的信息,可通過(guò)遙信輸入回路(硬件方法)進(jìn)入RTU,亦可通過(guò)串口按約定的規(guī)約通信(軟件方法)進(jìn)入RTU。 適合35500千伏各種電壓等級(jí)、不同規(guī)模的變電站。,3.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),分布式結(jié)構(gòu)集中組屏模式 單元層變電站層 單元層按功能劃分,開(kāi)關(guān)量輸入、輸出, 模擬量輸入、輸出,元件保護(hù)、自
15、動(dòng)裝 置各為獨(dú)立模塊。 變電站層包括監(jiān)控主機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)。 變電站層通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)或局域網(wǎng)與單元層通信。 所有保護(hù)屏、數(shù)據(jù)采集屏、控制出口屏 全部安裝在中央控制室內(nèi),需要較多的 控制連接電纜。,3.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),分層分布式模式 間隔層變電站層 間隔層按高壓間隔劃分,以每個(gè)電網(wǎng)元件為對(duì)象,集測(cè)量、控制、保護(hù)于一體,設(shè)計(jì)在同一個(gè)機(jī)箱中,將這種模塊單元安裝在一次主設(shè)備的開(kāi)關(guān)柜中。 各模塊單元與監(jiān)控主機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。 高壓線(xiàn)路保護(hù),變壓器保護(hù),自動(dòng)裝置(備自投、電壓無(wú)功控制,低頻減載)仍可安裝在中央控制室內(nèi)。,3.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),分布式結(jié)構(gòu)中的主站與子站 子站 按一次設(shè)備為單位構(gòu)
16、成的自動(dòng)裝置模塊,統(tǒng)稱(chēng)為間隔級(jí)單元 保護(hù)單元; 測(cè)控單元或I/O單元,3.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),主站(中央單元) 無(wú)人值班時(shí):就是一個(gè)中央通信處理器或規(guī)約轉(zhuǎn)換器。主站通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)收集各子站采集的數(shù)據(jù)或?qū)⒚顐魉偷较鄳?yīng)子站去執(zhí)行。 有人值班時(shí):在通信處理器之上設(shè)置監(jiān)控機(jī),負(fù)責(zé)越限監(jiān)視、系統(tǒng)信息管理、數(shù)據(jù)庫(kù)建立、開(kāi)關(guān)操作等監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)。同時(shí),由串口經(jīng)MODEM與上級(jí)監(jiān)控中心或調(diào)度中心連接通信。 大型變電站:主站是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),通過(guò)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)(LAN)實(shí)現(xiàn)主站間各計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換。,3.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),保護(hù)與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)是否共享 完全共享。用同一CPU和采集通道采集保護(hù)和測(cè)量需要
17、的電量。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低。但是由于一次保護(hù)CT和測(cè)量CT特性不同,所以不能保證測(cè)量準(zhǔn)確度。應(yīng)用難度較大?,F(xiàn)在已經(jīng)在研究新的測(cè)量方法使得大小電流可共用同一組CT。 各自處理。用各自的采集通道,可以共用或不共用CPU,解決以上問(wèn)題。 完全分離。各自構(gòu)成模塊,完全不相關(guān),只是安裝在同一開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。,第三章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),3.1 概述 3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能 3.3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 3.4 變電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信 3.5 電壓與無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控 3.6 近年新增調(diào)控及管理功能簡(jiǎn)介,3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,1. 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的分層和邏輯接口 國(guó)際電工委員會(huì)
18、(IEC)TC 57技術(shù)委員會(huì)(電力系統(tǒng)控制和通術(shù)委員會(huì))在制定IEC 61850(變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng))標(biāo)準(zhǔn)時(shí),把變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能在邏輯上分配在3個(gè)層次(變電站層、間隔層或單元層、過(guò)程層),這3個(gè)層次分別通過(guò)邏輯接口19建立通信。,3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,(1)過(guò)程層(Process level)功能 與變電站一次設(shè)備斷路器、隔離開(kāi)關(guān)和電流互感器TA、電壓互感器TV接口。 (2)間隔層(Bay level)功能 間隔層設(shè)備主要有各種微機(jī)保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和RTU等。 (3)變電站層(Station level) 與過(guò)程有關(guān)的站層功能 與接口有關(guān)的站層功能,
19、3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,2. 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信 變電站內(nèi)的信息傳輸。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與調(diào)度中心的通信。,3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,在分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)中需傳輸?shù)男畔? 過(guò)程層與間隔層的信息交換 模擬量 狀態(tài)信息,主要為斷路器或間隔刀閘的輔助觸點(diǎn)。 間隔層內(nèi)設(shè)備間的通信 數(shù)據(jù)共享 互相閉鎖,3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,間隔層與變電站層的通信 測(cè)量信息 狀態(tài)信息 操作信息 參數(shù)信息 變電站層的內(nèi)部通信 根據(jù)各設(shè)備任務(wù)和功能的特點(diǎn),傳輸所需的測(cè)量信息、狀態(tài)信息和操作信息等。,3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,3. 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的要求 快
20、速的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力 高的可靠性 優(yōu)良的電磁兼容性能 分層式結(jié)構(gòu),3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) (1)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)定義 根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì)FF的定義:現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。 以現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)構(gòu)成的控制系統(tǒng),結(jié)構(gòu)上是分散的。從而徹底改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),提高了控制系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)性能。,3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,(2) 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn) 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)按ISO的OSI標(biāo)準(zhǔn)提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù),可靠性高,穩(wěn)定性好,抗干擾能力強(qiáng),通信速率快,造價(jià)低,維護(hù)成本低。 (3)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn) 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連網(wǎng)絡(luò)化
21、 信號(hào)傳輸數(shù)字化 系統(tǒng)和功能分散化 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備有互操作性 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信網(wǎng)絡(luò)為開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò),3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,(4)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)與計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)的聯(lián)系與區(qū)別: 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)屬數(shù)據(jù)網(wǎng),現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)屬控制網(wǎng)。 數(shù)據(jù)特性不一樣 數(shù)據(jù)網(wǎng)使用大數(shù)據(jù)報(bào)文,且數(shù)據(jù)并不是頻繁地發(fā)送、通信速率一般較高 控制網(wǎng)卻相反,必須頻繁傳送少批量數(shù)據(jù)。 介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)(MAC)協(xié)議不一樣 數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)不一樣 應(yīng)用層服務(wù)不一樣,3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,(5)幾種常用的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) LONWorks現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 核心部件是Neuron神經(jīng)元通信處理芯片,收發(fā)器模塊和LONtalk通信協(xié)議。 LONWorks的
22、節(jié)點(diǎn)相互獨(dú)立,當(dāng)任何一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障,不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作。 LONWorks的技術(shù)特點(diǎn): 高可靠性 支持多種傳輸介質(zhì) 響應(yīng)時(shí)間塊 安全性好 互換性,3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,CAN現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) CAN(Controller Area Network)控制局域網(wǎng)是一種具有很高可靠性、支持分布式控制。 CANbus的技術(shù)特點(diǎn)是: 技術(shù)多主結(jié)構(gòu)。 可以與各種微處理機(jī)連接。 提供優(yōu)先級(jí)控制、實(shí)時(shí)性強(qiáng)。 具有很強(qiáng)的錯(cuò)誤識(shí)別和處理能力。 支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)送和播發(fā)送功能。,3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,小結(jié): CAN主要用于小型、實(shí)時(shí)性要求比較高的過(guò)程控制系統(tǒng)。 LONWorks主要適用于大型的、
23、對(duì)響應(yīng)時(shí)間要求不太高的分布式控制系統(tǒng)。,3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,5.令太網(wǎng)(Ethernet) 以太網(wǎng)(Etherlet)的名稱(chēng)是由加利福尼亞Xenx公司的PARC研究中心的Bnb Metcalfe于1973年5月首次提出的。 以太網(wǎng)是當(dāng)今使用最廣泛的局域網(wǎng),在所有的網(wǎng)絡(luò)連接中,80%都是基于以太網(wǎng)的。,3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制協(xié)議 帶有沖突檢測(cè)偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)控制(CSMA/CD)技術(shù) 在分布式系統(tǒng)中,以競(jìng)爭(zhēng)方式獲得總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)權(quán)利的基本方法。 通行證(Token)法 可用于總線(xiàn)與環(huán)網(wǎng),又稱(chēng)為令牌環(huán)式網(wǎng)絡(luò)(Token Ring)。,3.4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通
24、信,局域網(wǎng)總線(xiàn)結(jié)構(gòu),3.4 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,帶有沖突檢測(cè)偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)控制(CSMA/CD) CSMA(“先聽(tīng)后說(shuō)” ) 載波偵聽(tīng):總線(xiàn)上任意時(shí)刻只允許一個(gè)信號(hào)在傳送,各站要發(fā)送本站的信息幀到總線(xiàn)上時(shí),先檢測(cè)總線(xiàn)是否空閑。若總線(xiàn)空閑,可考慮發(fā)送本站信號(hào)。 當(dāng)總線(xiàn)不空閑,可采用二種方法進(jìn)行下一步的訪(fǎng)問(wèn)。 非堅(jiān)持型。即聽(tīng)到總線(xiàn)忙,就暫停偵聽(tīng),等待一段時(shí)間再偵聽(tīng),直到總線(xiàn)有空后再發(fā)信號(hào)。 堅(jiān)持型:總線(xiàn)即使不空,仍堅(jiān)持聽(tīng)下去。直到總線(xiàn)空后,便轉(zhuǎn)入以一定概率方式爭(zhēng)用信道。,3.4 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,CSMA/CD(“邊聽(tīng)邊說(shuō)” ) 進(jìn)入信號(hào)傳送的工作站一邊發(fā)信號(hào),也繼續(xù)偵聽(tīng)總線(xiàn); 偵聽(tīng)到發(fā)生
25、沖突,便立即停止發(fā)送,并發(fā)出報(bào)警信號(hào),告知總線(xiàn)上各工作站,已發(fā)生沖突,防止它們介入沖突。 之后,退讓一段時(shí)間再試行重發(fā),直到成功。 若邊說(shuō)邊聽(tīng)直到發(fā)送完一幀,未檢測(cè)到?jīng)_突,則本幀傳送成功。,3.4 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信,通行證(Token)法,B,C,D,A,AB:空令牌 BC:空令牌 CD:忙令牌 DA:校驗(yàn)后傳送忙令牌 AB:校驗(yàn)后傳送忙令牌 BC:復(fù)制、校驗(yàn)后傳送忙令牌 CD:確認(rèn)接收后傳送空令牌,第三章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),3.1 概述 3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能 3.3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 3.4 變電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信 3.5 電壓與無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控 3.6
26、近年新增調(diào)控及管理功能簡(jiǎn)介,3.5 電壓與無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控,電壓無(wú)功調(diào)控的目的與目標(biāo) 以保證系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí),用戶(hù)側(cè)能得到質(zhì)量合格的電能,同時(shí)盡可能減小網(wǎng)損,達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。 在不同電壓等級(jí)中,電壓調(diào)控的目標(biāo)是不同的。 220KV變電站中110KV35KV電壓等級(jí),在正常運(yùn)行方式下,允許偏差規(guī)定為額定電壓的-3%+7%,事故后為10%。 10KV用戶(hù),正常時(shí)為7%。,3.5 電壓與無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控,調(diào)控手段 動(dòng)態(tài)調(diào)壓設(shè)備 發(fā)電機(jī)及同步調(diào)相機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)、有載調(diào)壓變壓器 無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備 發(fā)電機(jī)及同步調(diào)相機(jī)、補(bǔ)償電容器、無(wú)功靜止補(bǔ)償裝置(SVC)等。 DFACTS 靜止無(wú)功功率發(fā)生器(SV
27、G)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)、有源電力濾波器等。,3.5 電壓與無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控,電壓無(wú)功調(diào)控原理 電壓損耗,縱分量,橫分量,3.5 電壓與無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控,要使UL在合格范圍內(nèi),在PL、QL變動(dòng)時(shí),應(yīng)調(diào)整U2來(lái)滿(mǎn)足。,計(jì)入無(wú) 功補(bǔ)償 電容容量,3.5 電壓與無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控,電壓調(diào)節(jié)對(duì)無(wú)功功率的影響 經(jīng)變壓器向系統(tǒng)吸取的無(wú)功功率與U22成正比。 通常正常運(yùn)行時(shí),認(rèn)為不變,則當(dāng)改變變比K時(shí),K大,則U2減少,負(fù)荷吸取的無(wú)功減少;反之,K小,QL增大。,3.5 電壓與無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控,電容器補(bǔ)償對(duì)電壓及功率損耗的影響 當(dāng)變壓器有電流流過(guò)時(shí),將產(chǎn)生有功、無(wú)功損耗: 有功損耗: 無(wú)功損耗:,3.5 電壓與無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控,由無(wú)功功率的傳輸導(dǎo)致的有功損耗為 : 當(dāng)投入后 Qc后,有功損耗為: 空載時(shí)有功損耗為:,空載時(shí)應(yīng) 切除補(bǔ) 償容量,3.5 電壓與無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控,電壓與無(wú)功的綜合自動(dòng)調(diào)節(jié) 調(diào)控原則 通過(guò)改變有載調(diào)壓變壓器變比K調(diào)壓時(shí),將改變無(wú)功功率分配; 在改變無(wú)功補(bǔ)償容量時(shí),電壓也將變化。 目標(biāo) 要求負(fù)荷端電壓UL與其額定電壓ULN偏差UL-ULN為最小。 改變 ,使可能調(diào)節(jié)的 盡可能接近 ,以達(dá)到P為最小。,3.5 電壓與無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控,使P為最小有
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