第8章 章 現(xiàn)代供電新技術(shù)

1、第8章 現(xiàn)代供電新技術(shù)n學(xué)習(xí)和討論變電站綜合自動化技術(shù)，數(shù)字化變學(xué)習(xí)和討論變電站綜合自動化技術(shù)，數(shù)字化變電站及相關(guān)技術(shù)（數(shù)字式互感器、智能開關(guān)設(shè)電站及相關(guān)技術(shù)（數(shù)字式互感器、智能開關(guān)設(shè)備、備、IEC61850規(guī)范）在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用。規(guī)范）在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用。n本章內(nèi)容是傳統(tǒng)供電技術(shù)的發(fā)展和延伸，代表本章內(nèi)容是傳統(tǒng)供電技術(shù)的發(fā)展和延伸，代表了供電技術(shù)的發(fā)展方向。了供電技術(shù)的發(fā)展方向。8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)8.2 數(shù)字化變電站及其相關(guān)技術(shù)數(shù)字化變電站及其相關(guān)技術(shù)第8章 現(xiàn)代供電新技術(shù)一一. 概概 念念 將變電站將變電站二次設(shè)備二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電（包括

2、測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置）經(jīng)過功能的保護(hù)、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化組合和優(yōu)化設(shè)設(shè)計，利用先進(jìn)的計，利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站，實現(xiàn)對全變電站主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信通信等綜合性的自動化功能。等綜合性的自動化功能。8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)二二. 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能1. 測量、監(jiān)視、控制功能測量、監(jiān)視、控制功能l數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集（模擬量

3、、狀態(tài)量）（模擬量、狀態(tài)量）l人機(jī)聯(lián)系（顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)）人機(jī)聯(lián)系（顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)）l安全監(jiān)視（電流、電壓、主變溫度、頻率等）安全監(jiān)視（電流、電壓、主變溫度、頻率等）l事件順序記錄事件順序記錄SOEl故障錄波與測距故障錄波與測距l(xiāng)操作控制操作控制l數(shù)據(jù)處理與記錄數(shù)據(jù)處理與記錄lGPS時鐘對時系統(tǒng)時鐘對時系統(tǒng)8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)2. 微機(jī)保護(hù)功能微機(jī)保護(hù)功能包括全變電站主要設(shè)備和輸電線路的全套保護(hù)：包括全變電站主要設(shè)備和輸電線路的全套保護(hù)：l高壓輸電線路的主保護(hù)和后備保護(hù)；高壓輸電線路的主保護(hù)和后備保護(hù)； l主變壓器的主保護(hù)和后備保護(hù)；主變壓器的主保護(hù)和

4、后備保護(hù)； l母線保護(hù)；母線保護(hù)； l配電線路的保護(hù)；配電線路的保護(hù)；l無功補(bǔ)償電容器組的保護(hù)；無功補(bǔ)償電容器組的保護(hù)； l不完全接地系統(tǒng)的單相接地選線。不完全接地系統(tǒng)的單相接地選線。 8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)3. 自動控制智能裝置的功能自動控制智能裝置的功能l電壓、無功綜合控制：調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭位置電壓、無功綜合控制：調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭位置和控制無功補(bǔ)償電容器投切；和控制無功補(bǔ)償電容器投切；l低頻減負(fù)荷控制：電力系統(tǒng)因事故導(dǎo)致功率缺額而引起低頻減負(fù)荷控制：電力系統(tǒng)因事故導(dǎo)致功率缺額而引起系統(tǒng)頻率下降時，自動緊急斷開一部分負(fù)荷；系統(tǒng)頻率下降時，自動

5、緊急斷開一部分負(fù)荷；l備用電源自動投入裝置。備用電源自動投入裝置。 8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)4. 遠(yuǎn)動及數(shù)據(jù)通信功能遠(yuǎn)動及數(shù)據(jù)通信功能l現(xiàn)場級通信：變電站內(nèi)部各子系統(tǒng)與監(jiān)控主機(jī)以及各子現(xiàn)場級通信：變電站內(nèi)部各子系統(tǒng)與監(jiān)控主機(jī)以及各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和信息交換；系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和信息交換；l與上級調(diào)度中心之間的通信：四遙功能與上級調(diào)度中心之間的通信：四遙功能 8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)1. 集中式結(jié)構(gòu)集中式結(jié)構(gòu)2. 分層分布式結(jié)構(gòu)分層分布式結(jié)構(gòu) 集中組屏式集中組屏式 分散與集中相結(jié)合分散與集中相結(jié)合 全分散式全分散式 8.1 8.1 變電

6、站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)三三. 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式1. 集中式結(jié)構(gòu)集中式結(jié)構(gòu)8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng) 所有二次設(shè)備以遙測、遙信、電能計量、遙控、保護(hù)等功所有二次設(shè)備以遙測、遙信、電能計量、遙控、保護(hù)等功能劃分成不同的子系統(tǒng)，每個或多個子系統(tǒng)功能由一臺或兩臺能劃分成不同的子系統(tǒng)，每個或多個子系統(tǒng)功能由一臺或兩臺計算機(jī)集中實現(xiàn)。計算機(jī)集中實現(xiàn)。上級調(diào)度或監(jiān)控中心上級調(diào)度或監(jiān)控中心監(jiān)控主機(jī)監(jiān)控主機(jī)顯示、打印顯示、打印總控單元總控單元RS232、 RS422、 RS485微機(jī)微機(jī)保護(hù)保護(hù)遙測遙測單元單元遙信遙信單元單

7、元電能電能單元單元遙控遙控單元單元VQCVQC單元單元時鐘時鐘單元單元8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)面向全變電站進(jìn)行功能設(shè)計面向全變電站進(jìn)行功能設(shè)計每臺計算機(jī)的功能較集中，如果一臺計算機(jī)出故障，影響每臺計算機(jī)的功能較集中，如果一臺計算機(jī)出故障，影響面大，雙機(jī)并聯(lián)運行提高可靠性；面大，雙機(jī)并聯(lián)運行提高可靠性；軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試復(fù)雜；軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試復(fù)雜；組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計，工作量大件都必須另行設(shè)計，工作量大n 缺點：缺點： 早期的變電站綜合自動

8、化系統(tǒng)。早期的變電站綜合自動化系統(tǒng)。2. 分層分布式結(jié)構(gòu)分層分布式結(jié)構(gòu)8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)n分層：分層：將變電站設(shè)備分為將變電站設(shè)備分為3層，即過程層、間隔層和變電站層。層，即過程層、間隔層和變電站層。2. 分層分布式結(jié)構(gòu)分層分布式結(jié)構(gòu)8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)n分層：分層：過程層：過程層：是一次和二次設(shè)備的結(jié)合面或者是智能化電氣設(shè)是一次和二次設(shè)備的結(jié)合面或者是智能化電氣設(shè)備的智能化部分。備的智能化部分。主要功能：電力運行實時的主要功能：電力運行實時的電氣量檢測電氣量檢測、運行設(shè)備的、運行設(shè)備的狀態(tài)狀態(tài)參數(shù)檢測參數(shù)檢測、操作控制

9、的、操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動執(zhí)行與驅(qū)動（分接頭調(diào)節(jié)控制，電（分接頭調(diào)節(jié)控制，電容器、電抗器投切控制，斷路器分、合控制等）。容器、電抗器投切控制，斷路器分、合控制等）。間隔層：間隔層：利用利用IED對過程層進(jìn)行監(jiān)視、控制和保護(hù)；并與站對過程層進(jìn)行監(jiān)視、控制和保護(hù)；并與站控層進(jìn)行信息的交換，完成對過程層設(shè)備的控層進(jìn)行信息的交換，完成對過程層設(shè)備的 “四遙四遙”功能。功能。 間隔層間隔層IED8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)2. 分層分布式結(jié)構(gòu)分層分布式結(jié)構(gòu)8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)n分層：分層：站控層：站控層：借助通信網(wǎng)絡(luò)完成借助通信網(wǎng)絡(luò)完成與間隔

10、層與間隔層之間的信息交換，實之間的信息交換，實現(xiàn)對全站一次設(shè)備的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、管理和控制功能（當(dāng)?shù)乇O(jiān)現(xiàn)對全站一次設(shè)備的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、管理和控制功能（當(dāng)?shù)乇O(jiān)控主站、工程師主站）；通過通信設(shè)備（遠(yuǎn)動主站）完成控主站、工程師主站）；通過通信設(shè)備（遠(yuǎn)動主站）完成與調(diào)度中心與調(diào)度中心的信息交換，實現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控。的信息交換，實現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控。2. 分層分布式結(jié)構(gòu)分層分布式結(jié)構(gòu)8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)n分布：分布：由集中式自動化系統(tǒng)中的由集中式自動化系統(tǒng)中的面向廠、站面向廠、站轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛞淮卧O(shè)備面向一次設(shè)備的一個間隔的一個間隔布置針對該間隔的測量、控制、保護(hù)等智能電布置針對該間隔的測

11、量、控制、保護(hù)等智能電子裝置子裝置(IED)。將同一類功能分散給多臺計算機(jī)來完成。將同一類功能分散給多臺計算機(jī)來完成。n 分層分布式自動化系統(tǒng)的組屏及安裝方式：分層分布式自動化系統(tǒng)的組屏及安裝方式：站控層站控層主要設(shè)備布置在主要設(shè)備布置在主控室主控室；間隔層間隔層中的中的電能計量單元、備自投裝置、故障錄波裝置電能計量單元、備自投裝置、故障錄波裝置等公等公共單元均分別組合為獨立的一面屏柜，也安裝在共單元均分別組合為獨立的一面屏柜，也安裝在主控室主控室；間隔層間隔層中的各個中的各個IED則根據(jù)實際情況則根據(jù)實際情況安裝在不同位置安裝在不同位置；集中式的組屏及安裝方式集中式的組屏及安裝方式分散與集中

12、相結(jié)合的組屏及安裝方式分散與集中相結(jié)合的組屏及安裝方式全分散式的組屏及安裝方式全分散式的組屏及安裝方式按照間隔層按照間隔層IED安裝位置不同：安裝位置不同： 8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)集中式的組屏及安裝方式集中式的組屏及安裝方式將間隔層中各個保護(hù)、測控裝置機(jī)箱根據(jù)其功能分別組裝為將間隔層中各個保護(hù)、測控裝置機(jī)箱根據(jù)其功能分別組裝為變壓器保護(hù)測控屏、各電壓等級線路保護(hù)測控屏（包括變壓器保護(hù)測控屏、各電壓等級線路保護(hù)測控屏（包括10kV出線）等多個屏柜，并出線）等多個屏柜，并全部集中安裝在主控室內(nèi)全部集中安裝在主控室內(nèi)。不足：需要的控制電纜較多不足：需要的控制電纜較多

13、8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)分散與集中相結(jié)合的組屏及安裝方式分散與集中相結(jié)合的組屏及安裝方式將將配電線路配電線路的保護(hù)測控裝置的保護(hù)測控裝置分散安裝分散安裝在所對應(yīng)的在所對應(yīng)的開關(guān)柜開關(guān)柜上；上；將將高壓線路高壓線路、變壓器、母線變壓器、母線的保護(hù)測控裝置機(jī)箱均采用的保護(hù)測控裝置機(jī)箱均采用集中集中組屏安裝在組屏安裝在主控室內(nèi)主控室內(nèi)。比較常用比較常用8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)8.1 8.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)全分散式的組屏及安裝方式全分散式的組屏及安裝方式將間隔層中所有間隔的保護(hù)測控裝置，包括低壓配電線路、將間隔層中所有間隔的保護(hù)測控裝置，包括低壓配電線路、高壓線路和變壓器等間隔的保護(hù)測控裝置均高壓線路和變壓器等間隔的保護(hù)測控裝置均分散地安裝分散地安裝在開在開關(guān)柜上或距離一次設(shè)備較近的保護(hù)小間內(nèi)；關(guān)柜上或距離一次設(shè)備較近的保護(hù)小間內(nèi)；各裝置只通過通信裝置（光纜或雙絞線）與主控室內(nèi)的變電各裝置只通過通信裝置（光纜或雙絞線）與主控室內(nèi)的變電站層設(shè)備之間交換信息。站層設(shè)