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)備一一次次系統(tǒng)電電氣主接接線二次設(shè)備二二次次系統(tǒng)二二次接接線問題二二次系統(tǒng)在在電力運(yùn)行中中的作用？測量用交流電電流回路電能計(jì)量燈光監(jiān)視的斷斷路器控制回回路線路的電流保保護(hù)事故信號(hào)回路路ControlandRelayPanelwithSubstationAutomationSystemNumericalRelaysSubstationAutomationSystem(SAS)TheSASisacollectionofanumberofintegratedapplicationsoftwareandhardwaresuitableformonitoring,analysis,protectandcontrolofElectricSubstationresources.本課程主要特特色mainfeatures《變電站綜合自自動(dòng)化》是一門綜合性性的課程本課程需要computertechnic計(jì)算機(jī)技術(shù)（（特別是singlechip單片機(jī)技術(shù)））、現(xiàn)代通訊訊communication技術(shù)、電力系系統(tǒng)protectiverelay繼電保護(hù)與automationequipments自動(dòng)裝置、電電氣設(shè)備等知知識(shí)的支撐，，同時(shí)又是這這些知識(shí)的綜綜合，是建立立在專業(yè)課基基礎(chǔ)之上的理理論與實(shí)踐相相結(jié)合的綜合合性課程。綜合自動(dòng)化技術(shù)涉涉及到：autocontrol自動(dòng)控制、遠(yuǎn)動(dòng)remoteaction、通信communication、繼電保護(hù)protectiverelay、測量measurement、計(jì)量、信號(hào)signal及控制control等專業(yè)涉及到：自動(dòng)動(dòng)化automatization、繼電保護(hù)、變電電運(yùn)行變電站綜合自動(dòng)化化的定義變電站綜合自動(dòng)化化：利用先進(jìn)的計(jì)計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代代電子技術(shù)、通信信技術(shù)和信號(hào)處理理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對變變電站主要設(shè)備和和輸、配電線路的的自動(dòng)監(jiān)視、測量、控制制、保護(hù)以及與調(diào)調(diào)度通信等綜合性自動(dòng)化功功能。變電站綜合自動(dòng)化化的定義*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、測量、控制制、保護(hù)以及與調(diào)調(diào)度通信功能返回變電站綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)：變電站綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)：利用多臺(tái)臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和大大規(guī)模集成電路組組成的自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)，可以收集到所所需要的各種數(shù)據(jù)據(jù)和信息，利用計(jì)計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算算能力和邏輯判斷斷能力，監(jiān)視和控控制變電站的各種種設(shè)備。傳統(tǒng)變電站自動(dòng)化化的缺點(diǎn)傳統(tǒng)的二次設(shè)備、、繼電保護(hù)、自動(dòng)動(dòng)和遠(yuǎn)動(dòng)裝置大多多采取電磁型和小小規(guī)模集成電路，，缺乏自檢和自診診斷能力，其結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低低二次設(shè)備主要依賴賴大量的電纜，通通過觸點(diǎn)、模擬信信號(hào)來交換信息，，信息量小、靈活活性差、可靠性低低傳統(tǒng)變電站占地面面積大、使用電纜纜多，TA、TV負(fù)擔(dān)重，二次設(shè)備備冗余配置多遠(yuǎn)動(dòng)功能不夠完善善，提供給調(diào)度中中心的信息量少、、精度差，且變電電站內(nèi)自動(dòng)控制和和調(diào)節(jié)手段不全，，缺乏協(xié)調(diào)和配合合能力，難以滿足足電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的的要求調(diào)試和維護(hù)工作量量大，自動(dòng)化程度度低，不能遠(yuǎn)方修修改保護(hù)及自動(dòng)裝裝置的定值和檢查查其工作狀態(tài)各設(shè)備按功能配置置，彼此之間相關(guān)關(guān)性很少，相互之之間協(xié)調(diào)困難?，F(xiàn)有的變電站有三三種類型傳統(tǒng)的變電站部分實(shí)現(xiàn)微機(jī)管理理、具有一定自動(dòng)動(dòng)化水平的變電站站全面微機(jī)化的綜合合自動(dòng)化變電站變電站綜合自動(dòng)化化的發(fā)展過程分立元件的自動(dòng)裝裝置階段以MPU為核心的智能化自自動(dòng)裝置階段變電站綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)階段分立元件的自動(dòng)裝裝置階段自動(dòng)重合閘裝置、、低頻減載裝置、、備用電源自動(dòng)投投入裝置、繼電保保護(hù)裝置各裝置獨(dú)立運(yùn)行，，互不相干體積大、耗電多、、維修周期短、缺缺乏智能性，沒有有故障自診斷能力力，不能提供告警警信息。以MPU為核心的智能化自自動(dòng)裝置階段出現(xiàn)了微機(jī)型繼電電保護(hù)裝置、微機(jī)機(jī)監(jiān)控和微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)動(dòng)裝置智能化、計(jì)算能力力強(qiáng)，且裝置本身身具有故障自診斷斷能力設(shè)備重復(fù)設(shè)置多數(shù)裝置間仍然是是各自獨(dú)立運(yùn)行，，不能相互通信和和共享資源變電站綜合自動(dòng)化化發(fā)展階段20世紀(jì)70年代末，日本研制制出世界第一套綜綜合數(shù)字式保護(hù)和和控制系統(tǒng)SDCS-I20世紀(jì)80年代初，美國研制制了IMPac模塊化保護(hù)和控制制系統(tǒng)美國Westhouse公司和EPRI聯(lián)合研制了SPCS變電站保護(hù)和控制制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)1984年瑞士BBC公司首次推出了他他們的變電站綜合合自動(dòng)化系統(tǒng)1985年德國西門子公司司推出了第一套變變電站綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)LSA678我國從20世紀(jì)60年代開始研制，到到70年代初，便先后研研制出集中控制裝裝置和集保護(hù)、控控制、信號(hào)為一體體的裝置80年代中期，清華大大學(xué)研制的35KV變電站微機(jī)保護(hù)、、監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)在威海望島變電電站投入運(yùn)行南京自動(dòng)化研究院院開發(fā)出了220KV梅河口變電站綜合合自動(dòng)化系統(tǒng)２００５年４月１１日，葛洲壩至南南橋±５００千伏直流輸輸電線路雙極運(yùn)行行，南瑞繼保為其其提供了國內(nèi)第一一套完全國產(chǎn)化的的直流控制保護(hù)系系統(tǒng)。同年９月２６日，，我國第一個(gè)７５５０千伏輸變電示示范工程投入運(yùn)行行，南瑞繼保是該該工程唯一提供輸輸電線路保護(hù)、變變壓器保護(hù)和電抗抗器保護(hù)在內(nèi)的全全部各類保護(hù)的制制造商。２００４年中國運(yùn)運(yùn)行中的５００千千伏輸變電線路保保護(hù)統(tǒng)計(jì)顯示：南南瑞繼保占國內(nèi)全全部保護(hù)的４０％％，占國產(chǎn)保護(hù)的的７４％以上，比比例排名第一。而而在１０年前，我我國在這個(gè)行業(yè)９９０％都要依賴進(jìn)進(jìn)口。主要的公司北京四方CSC2000變電站綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)南京南瑞集團(tuán)公司司BSJ-2200監(jiān)控系統(tǒng)上?；莅睵owerComm2000變電站自動(dòng)化監(jiān)控控系統(tǒng)南京南瑞繼電保護(hù)護(hù)電氣有限公司的的RCS-9000變電站綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)國電南自PS6000變電站綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)許繼電氣CBZ8000變電站綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)變電站綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)階段最初的自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)實(shí)際上是在RTU（RemoteTerminalUnit遠(yuǎn)程終端設(shè)備）基基礎(chǔ)上加上以一臺(tái)臺(tái)微機(jī)中心的當(dāng)?shù)氐乇O(jiān)控系統(tǒng)，未涉涉及繼電保護(hù)，甚甚至保留了原有的的傳統(tǒng)的控制屏臺(tái)臺(tái)。RTU方案保護(hù)RTUAI板DI板DO板保護(hù)保護(hù)保護(hù)返回變電站綜合自動(dòng)化化結(jié)構(gòu)圖集中式自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)90年代初研制的變電電站自動(dòng)化系統(tǒng)是是在變電站控制室室內(nèi)設(shè)置計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)作為變電站自自動(dòng)化的核心，另另設(shè)置一數(shù)據(jù)采集集和控制部件，用用以采集數(shù)據(jù)和發(fā)發(fā)出控制命令；微微機(jī)保護(hù)柜除保護(hù)護(hù)部件以外，每柜柜有一管理單元，，其串口與數(shù)據(jù)采采集與控制部件相相連，傳送保護(hù)裝裝置的各種信息和和參數(shù)，整定和顯顯示保護(hù)定值，投投、停保護(hù)裝置。。全集中式方案DIDOAI返回分層分布式方案StationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123IEDIEDIEDIED管理機(jī)模式（分布布分散式系統(tǒng)框圖圖）保護(hù)測量控制保護(hù)測量控制保護(hù)測量控制保護(hù)測量控制RS232/484CONTROLCENTREStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123網(wǎng)絡(luò)返回分散式自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)90年代中期，各類分分散式變電站自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)相繼投入入運(yùn)行，其特點(diǎn)是是，，現(xiàn)場單元部部件分別安裝在中中低壓開關(guān)柜或高高壓一次設(shè)備附近近；這些部件可以以是綜合裝置也可可以是獨(dú)立的裝置置，控制室內(nèi)設(shè)置置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，，對各現(xiàn)場單元元部件進(jìn)行通訊聯(lián)聯(lián)系。遙信、遙測測量的采集及處理理，遙控命令的執(zhí)執(zhí)行和繼電保護(hù)等等功能均由現(xiàn)場單單元獨(dú)立完成，并并將信息通過網(wǎng)絡(luò)絡(luò)送至后臺(tái)計(jì)算機(jī)機(jī)。兩層式結(jié)構(gòu)CONTROLCENTRESUBSTATIONCONTROLGStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123現(xiàn)場總線返回IEC61850的三層結(jié)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)圖面向功能的設(shè)計(jì)面向間隔的設(shè)計(jì)返回500kV/220kV/110kV變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控控系統(tǒng)典型方案一一主機(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1………N通道切換@@@@@@@@@A@@@@@@@@@保護(hù)、IEDB*********測控邏輯閉鎖裝置。。間隔1………N通道切換@@@@@@@@@A@@@@@@@@@保護(hù)、IEDB@@@*********測控邏輯閉鎖裝置。。間隔1………N。。通道切換@@@@@@@@@A@@@@@@@@@保護(hù)、IEDB*********測控邏輯閉鎖裝置GPS

現(xiàn)場總線

（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*全國第一套微機(jī)保保護(hù)裝置----1984華北電力大學(xué)*全國第一套分分布式綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)----1994大慶*全國國第一套套就地安安裝保護(hù)護(hù)裝置----1995CSL200A*全國第一一套220kv綜合自動(dòng)動(dòng)化變電電站----1996珠海南屏屏*全國國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*全國國第一套套全國產(chǎn)產(chǎn)500kv綜合自動(dòng)動(dòng)化變電電站----1999南昌*全國國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*國內(nèi)第一一家引進(jìn)進(jìn)現(xiàn)場總總線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測距功能能人機(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.Itsupportssupervisorycontrolofmultiplesubstationsandcanbeusedincentrali