變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

1、 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 2.2.綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu). . 3.3.保護(hù)和控制集成系統(tǒng)保護(hù)和控制集成系統(tǒng)1.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和要求變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和要求w變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能全面代替常規(guī)的二次設(shè)備。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能全面代替常規(guī)的二次設(shè)備。w變電站微機(jī)保護(hù)的軟、硬件設(shè)置既要與監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，又要相變電站微機(jī)保護(hù)的軟、硬件設(shè)置既要與監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，又要相互協(xié)調(diào)?；f(xié)調(diào)。w微機(jī)保護(hù)裝置應(yīng)具有串行接口或現(xiàn)場(chǎng)總線接口，向計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置應(yīng)具有串行接口或現(xiàn)場(chǎng)總線接口，向計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)或

2、或RTURTU提供保護(hù)動(dòng)作信息或保護(hù)定值等信息。提供保護(hù)動(dòng)作信息或保護(hù)定值等信息。w變電站綜和自動(dòng)化系統(tǒng)的功能和配置，應(yīng)滿足無(wú)人值班的總體變求。變電站綜和自動(dòng)化系統(tǒng)的功能和配置，應(yīng)滿足無(wú)人值班的總體變求。w要有可靠、先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)和合理的通信協(xié)議。要有可靠、先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)和合理的通信協(xié)議。w必須保證綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有高的可靠性和強(qiáng)的抗干擾能力。必須保證綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有高的可靠性和強(qiáng)的抗干擾能力。w系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性要好。系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性要好。w系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化程度和開放性能要好。系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化程度和開放性能要好。w必須充分利用數(shù)字通信的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。必須充分利用數(shù)字通信的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)

3、數(shù)據(jù)共享。w變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究和開發(fā)工作，必須統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一指變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究和開發(fā)工作，必須統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一指揮。揮。1 1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和要求變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和要求2 2 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 從國(guó)內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展過程來(lái)看，其結(jié)構(gòu)形式有集中式、從國(guó)內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展過程來(lái)看，其結(jié)構(gòu)形式有集中式、分布集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式等四種類型。分布集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式等四種類型。一、集中式的結(jié)構(gòu)形式一、集中式的結(jié)構(gòu)形式這種系統(tǒng)的主要功能及特點(diǎn)是：這種系統(tǒng)的主要功能及特點(diǎn)是：

4、(1) (1) 能實(shí)時(shí)采集變電站中各種模擬量、開關(guān)量，完成對(duì)能實(shí)時(shí)采集變電站中各種模擬量、開關(guān)量，完成對(duì)變電站的數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控、制表、打印、事件順序記錄變電站的數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控、制表、打印、事件順序記錄等功能。等功能。 (2) (2) 完成對(duì)變電站主要設(shè)備和進(jìn)、出線的保護(hù)任務(wù)。完成對(duì)變電站主要設(shè)備和進(jìn)、出線的保護(hù)任務(wù)。 (3) (3) 集中式結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可大大減少占地面積。集中式結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可大大減少占地面積。 (4) (4) 造價(jià)低，尤其是對(duì)造價(jià)低，尤其是對(duì)35kv35kv或規(guī)模較小的變電站更為有或規(guī)模較小的變電站更為有利。利。 (5) (5) 實(shí)用性好。實(shí)用性好。 (6)

5、 (6) 符合國(guó)情。符合國(guó)情。集中式結(jié)構(gòu)最大的缺點(diǎn)是：集中式結(jié)構(gòu)最大的缺點(diǎn)是： (1) (1) 每臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能較集中，如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)出故障，每臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能較集中，如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)出故障，影響面大影響面大, ,因此必須采用雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的結(jié)構(gòu)才能提高可靠性。因此必須采用雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的結(jié)構(gòu)才能提高可靠性。 (2) (2) 集中式結(jié)構(gòu)，軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試集中式結(jié)構(gòu)，軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試麻煩。麻煩。 (3) (3) 組態(tài)不靈活，對(duì)不同主接線或規(guī)模不同的變電站。組態(tài)不靈活，對(duì)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(jì)，工作量大，因此影響了批量生產(chǎn)，軟、硬件都必須另行設(shè)

6、計(jì)，工作量大，因此影響了批量生產(chǎn)，不利于推廣。不利于推廣。 (4) (4) 集中式保護(hù)與長(zhǎng)期以來(lái)采用一對(duì)一的常規(guī)保護(hù)相比，集中式保護(hù)與長(zhǎng)期以來(lái)采用一對(duì)一的常規(guī)保護(hù)相比，不直觀，不符合運(yùn)行和維護(hù)人員的習(xí)慣，調(diào)試和維護(hù)不方便，不直觀，不符合運(yùn)行和維護(hù)人員的習(xí)慣，調(diào)試和維護(hù)不方便，程序設(shè)計(jì)麻煩，只適合于保護(hù)算法比較簡(jiǎn)單的情況。程序設(shè)計(jì)麻煩，只適合于保護(hù)算法比較簡(jiǎn)單的情況。 二、分層二、分層( (級(jí)級(jí)) )分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)形式分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)形式 變電站的一、二次設(shè)備分層結(jié)構(gòu)示意圖 分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)是把整套綜合自動(dòng)化系統(tǒng)按其不同的功能組裝成多個(gè)屏(或稱柜)。這些屏都集中安裝在主

7、控室中，這種形式被稱為“分布集中式結(jié)構(gòu)”，其典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3-3 和圖3-4 所示，圖中保護(hù)單元是按對(duì)象劃分的，即一回線路或一組電容器各用一臺(tái)單片機(jī)，再把各保護(hù)單元和數(shù)采單元分別安裝在各保護(hù)屏和數(shù)采屏上，由監(jiān)控主機(jī)集中對(duì)各屏進(jìn)行管理，然后通過調(diào)制解調(diào)器與調(diào)度中心聯(lián)系。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：1) 分布式的配置圖采用按功能劃分的分布式多CPU 系統(tǒng)。 2) 繼電保護(hù)相對(duì)獨(dú)立。 3) 具有與系統(tǒng)控制中心通信功能 4) 模塊化結(jié)構(gòu)，可靠性高 5) 管理維護(hù)方便 分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)框圖分層分布式系統(tǒng)

8、集中組屏結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)框圖三、分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)三、分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu) 按每個(gè)電網(wǎng)元件( 例如：一條出線、一臺(tái)變壓器、一組電容器等) 為對(duì)象，集測(cè)量、保護(hù)、控制為一體，設(shè)計(jì)在同一機(jī)箱中。對(duì)于配電線路，可以將這個(gè)一體化的保護(hù)、測(cè)量、控制單元分散安裝在各個(gè)開關(guān)柜中，然后由監(jiān)控主機(jī)通過光纜或電纜網(wǎng)絡(luò)，對(duì)這些單元進(jìn)行管理和交換信息，這就是分散式的結(jié)構(gòu)。對(duì)于高壓線路保護(hù)裝置和變壓器保護(hù)裝置，仍采用集中組屏安裝在控制室內(nèi)。這種將配電線路的保護(hù)和測(cè)控單元分散安裝在開關(guān)柜內(nèi)，而高壓線路保護(hù)和主變壓器保護(hù)裝置等采用集中組屏的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，稱為分散和集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)這是當(dāng)前綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形

9、式。 分散與集中相結(jié)合的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)框圖分散與集中相結(jié)合的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)框圖3 3 保護(hù)和控制集成系統(tǒng)保護(hù)和控制集成系統(tǒng) 將保護(hù)和控制功能集成到同一裝置中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完全共享是一個(gè)發(fā)展的趨勢(shì)。與傳統(tǒng)的獨(dú)立部件的結(jié)構(gòu)相比，這種保護(hù)和控制集成的結(jié)構(gòu)，可提供大量的保護(hù)功能和更多的監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集(Scada)功能，而使性能價(jià)格比更憂。Scada所需要的許多初始數(shù)據(jù)與繼電保護(hù)所處理的數(shù)據(jù)是相同的。最近的發(fā)展趨勢(shì)是將這些分布式的變電站Scada功能集成到微機(jī)保護(hù)繼電器中，使保護(hù)和Scada共用一個(gè)硬件平臺(tái)，則可實(shí)現(xiàn)很明顯的經(jīng)濟(jì)性。這種保護(hù)和Scada的集成，國(guó)外稱為PRO Scada策略。

10、采用PRO Scada策略需注意以下問題。 (1)集成而不犧牲功能。 (2)保護(hù)和控制集成單元必須具有開放性。 全分散式的結(jié)構(gòu)是今后的發(fā)展方向。一方面是分散式的自動(dòng)化系統(tǒng)具有上述的突出優(yōu)點(diǎn)；另一方面，隨著電-光傳感器和光纖通信技術(shù)的發(fā)展，為分散式的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研制和應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支持。w 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

11、內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運(yùn)行監(jiān)視和控制任務(wù)。變電站綜合自動(dòng)化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡(jiǎn)化了變電站二次接線。 綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)原則： 一 是中低壓變電站采用自動(dòng)化系統(tǒng)，以便更好地實(shí)施無(wú)人值班，達(dá)到減人增效的目的； 二 是對(duì)高壓變電站（220kV及以上）的建設(shè)和設(shè)計(jì)來(lái)說，是要求用先進(jìn)的控制方式，解決各專業(yè)在技術(shù)上分散、自成系統(tǒng)，重復(fù)投資，甚至影響運(yùn)行可靠性。w我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化建設(shè)的發(fā)展歷程:w 全國(guó)第一套微機(jī)保護(hù)裝置-1984華北電力大學(xué) w 全國(guó)第一套分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)-1994大慶 w 全國(guó)第一套就地安裝保護(hù)裝置-1995 CSL200A w 全國(guó)第一套220k

12、V綜合自動(dòng)化變電站-1996珠海南屏 w 全國(guó)第一套全下放式220kV綜合自動(dòng)化變電站-1999丹東w 全國(guó)第一套全國(guó)產(chǎn)500kV綜合自動(dòng)化變電站-1999南昌 w 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-2000w 國(guó)內(nèi)第一家引進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)總線LonWorks (四方公司引進(jìn),四方公司由華北電力大學(xué)教授,工程院院士楊奇遜老師創(chuàng)辦) w隨著IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的誕生，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)又迎來(lái)了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。w1.數(shù)字化變電站w數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開關(guān)等）和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層（過程層、間隔層、站控層）構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變

13、電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。w 數(shù)字化變電站是應(yīng)用IEC61850進(jìn)行建模和通信的變電站，數(shù)字化變電站體現(xiàn)在過程層設(shè)備的數(shù)字化，整個(gè)站內(nèi)信息的網(wǎng)絡(luò)化，以及開關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化。數(shù)字化變電站有如下特點(diǎn)：w(1)智能化的一次設(shè)備w 一次設(shè)備被檢測(cè)的信號(hào)回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號(hào)網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。換言之，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號(hào)和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。 w(2)網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備 w 變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測(cè)量控制裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、故障錄波裝置、電壓無(wú)功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測(cè)裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通