變電站綜合自動(dòng)化的基本知識(shí)

變電站綜合自動(dòng)化的基本知識(shí)

SubstationAutomation

李薇薇變電站的一次部分VacuumCircuitBreaker概念回顧一次設(shè)備一一次系統(tǒng)統(tǒng)電電氣主接接線二次設(shè)備二二次系統(tǒng)統(tǒng)二二次接接線問題二二次系系統(tǒng)在電力力運(yùn)行中的的作用？測(cè)量用交流流電流回路路電能計(jì)量燈光監(jiān)視的的斷路器控控制回路線路的電流流保護(hù)事故信號(hào)回回路ControlandRelayPanelwithSubstationAutomationSystemNumericalRelaysSubstationAutomationSystem(SAS)TheSASisacollectionofanumberofintegratedapplicationsoftwareandhardwaresuitableformonitoring,analysis,protectandcontrolofElectricSubstationresources.本課程主要要特色mainfeatures《變電站綜合合自動(dòng)化》是一門綜合合性的課程程本課程需要要computertechnic計(jì)算機(jī)技術(shù)術(shù)（特別是是singlechip單片機(jī)技術(shù)術(shù)）、現(xiàn)代代通訊communication技術(shù)、電力力系統(tǒng)protectiverelay繼電保護(hù)與與automationequipments自動(dòng)裝置、、電氣設(shè)備備等知識(shí)的的支撐，同同時(shí)又是這這些知識(shí)的的綜合，是是建立在專專業(yè)課基礎(chǔ)礎(chǔ)之上的理理論與實(shí)踐踐相結(jié)合的的綜合性課課程。綜合自動(dòng)化化技術(shù)涉及及到：autocontrol自動(dòng)控制、、遠(yuǎn)動(dòng)remoteaction、通信communication、繼電保護(hù)護(hù)protectiverelay、測(cè)量measurement、計(jì)量、信信號(hào)signal及控制control等專業(yè)涉及到到：自動(dòng)化化automatization、繼電保護(hù)護(hù)、變電運(yùn)運(yùn)行變電站綜合合自動(dòng)化的的定義變電站綜合合自動(dòng)化：：利用先進(jìn)進(jìn)的計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)、現(xiàn)現(xiàn)代電子技技術(shù)、通信信技術(shù)和信信號(hào)處理技技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)對(duì)變電站站主要設(shè)備備和輸、配配電線路的的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量量、控制、、保護(hù)以及及與調(diào)度通通信等綜合性自自動(dòng)化功能能。變電站綜合合自動(dòng)化的的定義*以計(jì)算機(jī)技術(shù)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)量量、控制、、保護(hù)以及及與調(diào)度通通信功能返回變電站綜合合自動(dòng)化系系統(tǒng)：變電站綜合合自動(dòng)化系系統(tǒng)：利用用多臺(tái)微型型計(jì)算機(jī)和和大規(guī)模集集成電路組組成的自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)，，可以收集集到所需要要的各種數(shù)數(shù)據(jù)和信息息，利用計(jì)計(jì)算機(jī)的高高速計(jì)算能能力和邏輯輯判斷能力力，監(jiān)視和和控制變電電站的各種種設(shè)備。傳統(tǒng)變電站站自動(dòng)化的的缺點(diǎn)傳統(tǒng)的二次次設(shè)備、繼繼電保護(hù)、、自動(dòng)和遠(yuǎn)遠(yuǎn)動(dòng)裝置大大多采取電電磁型和小小規(guī)模集成成電路，缺缺乏自檢和和自診斷能能力，其結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、、可靠性低低二次設(shè)備主主要依賴大大量的電纜纜，通過觸觸點(diǎn)、模擬擬信號(hào)來交交換信息，，信息量小小、靈活性性差、可靠靠性低傳統(tǒng)變電站占占地面積大、、使用電纜多多，TA、TV負(fù)擔(dān)重，二次次設(shè)備冗余配配置多遠(yuǎn)動(dòng)功能不夠夠完善，提供供給調(diào)度中心心的信息量少少、精度差，，且變電站內(nèi)內(nèi)自動(dòng)控制和和調(diào)節(jié)手段不不全，缺乏協(xié)協(xié)調(diào)和配合能能力，難以滿滿足電網(wǎng)實(shí)時(shí)時(shí)監(jiān)控的要求求調(diào)試和維護(hù)工工作量大，自自動(dòng)化程度低低，不能遠(yuǎn)方方修改保護(hù)及及自動(dòng)裝置的的定值和檢查查其工作狀態(tài)態(tài)各設(shè)備按功能能配置，彼此此之間相關(guān)性性很少，相互互之間協(xié)調(diào)困困難?，F(xiàn)有的變電站站有三種類型型傳統(tǒng)的變電站站部分實(shí)現(xiàn)微機(jī)機(jī)管理、具有有一定自動(dòng)化化水平的變電電站全面微機(jī)化的的綜合自動(dòng)化化變電站變電站綜合自自動(dòng)化的發(fā)展展過程分立元件的自自動(dòng)裝置階段段以MPU為核心的智能能化自動(dòng)裝置置階段變電站綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)階階段分立元件的自自動(dòng)裝置階段段自動(dòng)重合閘裝裝置、低頻減減載裝置、備備用電源自動(dòng)動(dòng)投入裝置、、繼電保護(hù)裝裝置各裝置獨(dú)立運(yùn)運(yùn)行，互不相相干體積大、耗電電多、維修周周期短、缺乏乏智能性，沒沒有故障自診診斷能力，不不能提供告警警信息。以MPU為核心的智能能化自動(dòng)裝置置階段出現(xiàn)了微機(jī)型型繼電保護(hù)裝裝置、微機(jī)監(jiān)監(jiān)控和微機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)動(dòng)裝置智能化、計(jì)算算能力強(qiáng)，且且裝置本身具具有故障自診診斷能力設(shè)備重復(fù)設(shè)置置多數(shù)裝置間仍仍然是各自獨(dú)獨(dú)立運(yùn)行，不不能相互通信信和共享資源源變電站綜合自自動(dòng)化發(fā)展階階段20世紀(jì)70年代末，日本本研制出世界界第一套綜合合數(shù)字式保護(hù)護(hù)和控制系統(tǒng)統(tǒng)SDCS-I20世紀(jì)80年代初，美國(guó)國(guó)研制了IMPac模塊化保護(hù)和和控制系統(tǒng)美國(guó)Westhouse公司和EPRI聯(lián)合研制了SPCS變電站保護(hù)和和控制綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)1984年瑞士BBC公司首次推出出了他們的變變電站綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)1985年德國(guó)西門子子公司推出了了第一套變電電站綜合自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)LSA678我國(guó)從20世紀(jì)60年代開始研制制，到70年代初，便先先后研制出集集中控制裝置置和集保護(hù)、、控制、信號(hào)號(hào)為一體的裝裝置80年代中期，清清華大學(xué)研制制的35KV變電站微機(jī)保保護(hù)、監(jiān)測(cè)自自動(dòng)化系統(tǒng)在在威海望島變變電站投入運(yùn)運(yùn)行南京自動(dòng)化研研究院開發(fā)出出了220KV梅河口變電站站綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)２００５年４４月１日，葛葛洲壩至南橋橋±５００千伏直直流輸電線路路雙極運(yùn)行，，南瑞繼保為為其提供了國(guó)國(guó)內(nèi)第一套完完全國(guó)產(chǎn)化的的直流控制保保護(hù)系統(tǒng)。同年９月２６６日，我國(guó)第第一個(gè)７５００千伏輸變電電示范工程投投入運(yùn)行，南南瑞繼保是該該工程唯一提提供輸電線路路保護(hù)、變壓壓器保護(hù)和電電抗器保護(hù)在在內(nèi)的全部各各類保護(hù)的制制造商。２００４年中中國(guó)運(yùn)行中的的５００千伏伏輸變電線路路保護(hù)統(tǒng)計(jì)顯顯示：南瑞繼繼保占國(guó)內(nèi)全全部保護(hù)的４４０％，占國(guó)國(guó)產(chǎn)保護(hù)的７７４％以上，，比例排名第第一。而在１１０年前，我我國(guó)在這個(gè)行行業(yè)９０％都都要依賴進(jìn)口口。主要的公司北京四方CSC2000變電站綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)南京南瑞集團(tuán)團(tuán)公司BSJ-2200監(jiān)控系統(tǒng)上?；莅睵owerComm2000變電站自動(dòng)化化監(jiān)控系統(tǒng)南京南瑞繼電電保護(hù)電氣有有限公司的RCS-9000變電站綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)國(guó)電南自PS6000變電站綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)許繼電氣CBZ8000變電站綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)變電站綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)階階段最初的自動(dòng)化化系統(tǒng)實(shí)際上上是在RTU（RemoteTerminalUnit遠(yuǎn)程終端設(shè)設(shè)備）基礎(chǔ)礎(chǔ)上加上以以一臺(tái)微機(jī)機(jī)中心的當(dāng)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系系統(tǒng)，未涉涉及繼電保保護(hù)，甚至至保留了原原有的傳統(tǒng)統(tǒng)的控制屏屏臺(tái)。RTU方案保護(hù)RTUAI板DI板DO板保護(hù)保護(hù)保護(hù)返回變電站綜合合自動(dòng)化結(jié)結(jié)構(gòu)圖集中式自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)90年代初研制制的變電站站自動(dòng)化系系統(tǒng)是在變變電站控制制室內(nèi)設(shè)置置計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)作為變變電站自動(dòng)動(dòng)化的核心心，另設(shè)置置一數(shù)據(jù)采采集和控制制部件，用用以采集數(shù)數(shù)據(jù)和發(fā)出出控制命令令；微機(jī)保保護(hù)柜除保保護(hù)部件以以外，每柜柜有一管理理單元，其其串口與數(shù)數(shù)據(jù)采集與與控制部件件相連，傳傳送保護(hù)裝裝置的各種種信息和參參數(shù)，整定定和顯示保保護(hù)定值，，投、停保保護(hù)裝置。。全集中式方方案DIDOAI返回分層分布式式方案StationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123IEDIEDIEDIED管理機(jī)模式式（分布分分散式系統(tǒng)統(tǒng)框圖）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RS232/484CONTROLCENTREStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123網(wǎng)絡(luò)返回分散式自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)90年代中期，，各類分散散式變電站站自動(dòng)化系系統(tǒng)相繼投投入運(yùn)行，，其特點(diǎn)是是，，現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)單元部件件分別安裝裝在中低壓壓開關(guān)柜或或高壓一次次設(shè)備附近近；這些部部件可以是是綜合裝置置也可以是是獨(dú)立的裝裝置，控制制室內(nèi)設(shè)置置的計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)，，對(duì)各現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)單元部件件進(jìn)行通訊訊聯(lián)系。遙遙信、遙測(cè)測(cè)量的采集集及處理，，遙控命令令的執(zhí)行和和繼電保護(hù)護(hù)等功能均均由現(xiàn)場(chǎng)單單元獨(dú)立完完成，并將將信息通過過網(wǎng)絡(luò)送至至后臺(tái)計(jì)算算機(jī)。兩層式結(jié)構(gòu)構(gòu)CONTROLCENTRESUBSTATIONCONTROLGStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123現(xiàn)場(chǎng)總線返回IEC61850的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)PROCESSINTERFACEPROCESSINTERFACE保護(hù)監(jiān)控其他保護(hù)監(jiān)控其他StationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123StationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123CONTROLCENTREStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123至調(diào)度所保護(hù)裝置故障錄波當(dāng)?shù)乇O(jiān)控遠(yuǎn)動(dòng)計(jì)費(fèi)電表高壓開關(guān)場(chǎng)常規(guī)變電所二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖至調(diào)度所至公用電話網(wǎng)工程師站站內(nèi)通訊網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)功能終端就地監(jiān)控終端間隔功能終端#1變電站層網(wǎng)絡(luò)層間隔層間隔功能終端#2變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖面向功能的的設(shè)計(jì)面向間隔的的設(shè)計(jì)返回500kV/220kV/110kV變電站計(jì)算算機(jī)監(jiān)控系系統(tǒng)典型方方案一主機(jī)1操作作員員站站1主機(jī)機(jī)2操作作員員站站2工程程師師站站1雙光光纖纖以以太太網(wǎng)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繼電器室間隔隔1…………N通道道切切換換@@@@@@@@@A@@@@@@@@@保護(hù)護(hù)、、IEDB*********測(cè)控控邏輯輯閉鎖鎖裝置置。。。間隔隔1…………N通道道切切換換@@@@@@@@@A@@@@@@@@@保護(hù)護(hù)、、IEDB@@@*********測(cè)控控邏輯輯閉鎖鎖裝置置。。。間隔隔1…………N。。通道切換@@@@@@@@@A@@@@@@@@@保護(hù)、IEDB*********測(cè)控邏輯閉鎖裝置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)國(guó)第第一一套套微微機(jī)機(jī)保保護(hù)護(hù)裝裝置置----1984華北電力力大學(xué)*全國(guó)國(guó)第一套套分布式式綜合自自動(dòng)化系系統(tǒng)----1994大慶*全國(guó)國(guó)第一套套就地安安裝保護(hù)護(hù)裝置----1995CSL200A*全國(guó)第一一套220kv綜合自動(dòng)動(dòng)化變電電站----1996珠海南屏屏*全國(guó)國(guó)第一套套全下放放式220kv綜合自動(dòng)動(dòng)化變電電站----1999丹東*全國(guó)國(guó)第一套套全國(guó)產(chǎn)產(chǎn)500kv綜合自動(dòng)動(dòng)化變電電站----1999南昌*全國(guó)國(guó)第一套套將專家家系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用到變變電站綜綜合自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)中--2000*國(guó)內(nèi)第一一家引進(jìn)進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)總總線LonWorks返回實(shí)現(xiàn)變電電站綜合合自動(dòng)化化的優(yōu)越越性提高供電電質(zhì)量提高變電電站的安安全、可可靠運(yùn)行行水平提高電力力系統(tǒng)的的運(yùn)行管管理水平平降低造價(jià)價(jià)，減少少總投資資促進(jìn)無人人值班變變電站管管理模式式的實(shí)行行變電站綜綜合自動(dòng)動(dòng)化的特特點(diǎn)功能綜合合化分層、分分布化結(jié)結(jié)構(gòu)操作監(jiān)視視屏幕化化運(yùn)行管理理職能化化通信手段段多元化化測(cè)量顯示示數(shù)字化化變電站綜綜合自動(dòng)動(dòng)化的基基本功能能繼電保護(hù)護(hù)功能操作控制制功能測(cè)量與監(jiān)監(jiān)視功能能事件順序序記錄與與故障錄錄波和測(cè)測(cè)距功能能人機(jī)聯(lián)系系功能電壓、無無功綜合合控制功功能低頻減載載控制備用電源源自投控控制通信功能能Functions1.Supervision監(jiān)督、管管理functionDatacollection(statusvalue,AC/DCanalogvalue,pulsevalue)andprocessingAlarmandeventrecordingHistorydatarecordingGraphicfunctionDisplayandprintReportfunctionPost記入disturbance干擾review檢查2.ControlfunctionSupportselectivecontrolfunctionformultipleremotecontrolcentersLocalcontrolfunctionforcontrolroomcomputersupervisorysystemLocalcontrolfunctionforbay間隔levelequipmentSynchronizationtestingandsynchronizedswitch-onfunctionAutomaticcontrolbasedonIEC1131configurationStation-widelogicinterlocking聯(lián)鎖的basedonIEC1131configurationReactivepower無功功率率voltageautomaticregulation3.ProtectionfunctionLineandfeederprotectionTransformerandreactorprotectionElectromotorprotectionGeneratorprotectionCapacitorprotection4.ConfigurationfunctionSystemconfigurationGraphicconfigurationDatabaseconfigurationPLCcontrolfunctionconfigurationbasedonIEC1131-3standard5.CommunicationfunctionMultiplecommunicationinterfaces(RS232,RS422,RS485,CAN,LONWORKS,Ethernet,electricpowercarrier,cable,wirelessandfiberetc)thatsupportvariousofmediaandnetworksHighspeeddatanetworkcommunicationwithmeasuringandcontrollingunitDatanetworkcommunicationwithvariousmicroprocessor-basedrelayprotectionDatanetworkcommunicationwithvariousintelligentdevices(computer-basedDCsystem,intelligentpowermeter,intelligentfirealarm,andGPS,etc.)6.AdvancedfunctionsReactivepowervoltageautomaticcontrolEmbeddedPC-basedmaloperationpreventionfunctionSmallcurrentneutralgroundingfault-lineselectionOperationticketandmaloperationpreventioninterlockingSystemdiagnosisandself-recoveryRemotesupervisionandmaintenanceTechnicalcharacteristicsOpenedsystembasedoninternationalstandardProvideintegratedautomationtotalsolutionforsubstationsofvariousvoltage-levelEmploy10M/100Mself-adaptiveredundantEthernetanddirectnetworklinkofbay-levelequipmenttoimprovesystemreal-timeabilityanddatatransmissionreliabilityBay-levelequipmentrealizeslogicinterlockingofstation-widecontrolandoperationnotrelyonstation-controllayerthroughnetworkdatasharingBasedonreal-timemulti-taskoperatingsystemsoftwareplatformtoimprovesystemreliabilityandreal-timeperformanceDevelopcomputersupervisorycontrolsystemthatcombinesbusinessandreal-timedatabases,isobjectorientedandwithintegratedgraphic,modelanddatabase.Thesoftware'sstructureisbothadvancedandopen.Thesystemfunctionsarepracticalandrefinedwithfriendlyman-machineinterface.Itsupportssupervisory