電力系統(tǒng)與自動化

電力系統(tǒng)與自動化電力系統(tǒng)與自動化一.電力系統(tǒng)概述二.電力系統(tǒng)中的一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)三.電力系統(tǒng)自動化四.遠動系統(tǒng)五.配網(wǎng)自動化六.問題討論一.電力系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)的示意圖電力系統(tǒng)現(xiàn)狀負荷電力系統(tǒng)常識對電力系統(tǒng)運行的要求電力系統(tǒng)的電壓標準

分別介紹高壓、中壓和低壓系統(tǒng)1.電力系統(tǒng)概述什么是電力系統(tǒng)？電能是由一次能源轉(zhuǎn)換而成，稱為二次能源。發(fā)電廠、變電所、電能用戶們用電力線路連接起來，發(fā)電廠熱能用戶之間稱為動力系統(tǒng)，作為動力系統(tǒng)的一部分，包括發(fā)電廠的發(fā)電機、升壓及降壓變電所、電力線路及用電設(shè)備成為電力系統(tǒng)。變電所及不同電壓等級的電力線路稱為電力網(wǎng)。2.電力系統(tǒng)的示意圖3.電力系統(tǒng)現(xiàn)狀大容量機組：世界上投運最大的130萬KW，我國目前投運最大單機容量120萬KW。跨省電網(wǎng)有幾個，東北系統(tǒng)、華北系統(tǒng)、華東系統(tǒng)、華中系統(tǒng)、西北系統(tǒng)、華南系統(tǒng)、省級電力系統(tǒng)有山東、海南、臺灣等。各系統(tǒng)之間以500KV變電所聯(lián)絡(luò)。2005年已經(jīng)投入使用的西北750KV輸電目前正在研究1000KV的輸電研究

現(xiàn)在電力系統(tǒng)的現(xiàn)狀4.負荷用電設(shè)備從電力系統(tǒng)中取用的功率（有功或無功）稱為負荷。負荷帶有一定的規(guī)律，可以用曲線來描述，統(tǒng)稱負荷曲線。在我們后面講到PSC2000有此功能。5.電力系統(tǒng)常識電能不能儲存不能大量儲存。暫態(tài)過程非常迅速，電能以電磁波的形式傳播。速度30萬KM/S故障的發(fā)生和發(fā)展都是十分迅速的。電力和國民經(jīng)濟各部門間關(guān)系密切。6.對電力系統(tǒng)運行的要求保證用電可靠性根據(jù)可靠性不同，將復(fù)合分為三類一類負荷：停電造成人身事故設(shè)備損壞，產(chǎn)品損壞生產(chǎn)秩序長期不能恢復(fù)等。二類負荷：停電造成用戶大量減產(chǎn)，人民····

三類負荷：附屬車間，小城鎮(zhèn)，農(nóng)村···公用負荷等保證電能質(zhì)量電壓<±5%頻率<±0.2—0.5%諧波參見有關(guān)的標準保證運行的經(jīng)濟性使用少量的資源，發(fā)更多的電，300克/1KWH（低于該標準屬于正常，高于該標準屬于超過）7.電力系統(tǒng)的電壓標準

低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)高壓系統(tǒng)超高壓系統(tǒng)（正在研究中）低壓系統(tǒng)國內(nèi)主要是380V系統(tǒng)380V系統(tǒng)包括220V系統(tǒng)，關(guān)系是相電壓和線電壓之間的關(guān)系國外有110V系統(tǒng)，例如：日本等國家。低壓系統(tǒng)中在模擬屏等使用中線色用XX色表示。通常三相接線分別用不同的顏色表示：A黃B綠C紅中壓系統(tǒng)中壓主要有以下幾個電壓等級：3KV（主要是電動機）6KV（主要是電機）10KV（配網(wǎng)）20KV（中國較少）35KV（傳輸）中壓系統(tǒng)中不同的電壓用顏色不同的表示。3KV深綠6KV深酞藍10KV鐵紅20KV鐵黃35KV檸黃高壓系統(tǒng)（超）高壓主要有以下幾個電壓等級：

60KV110KV150KV220KV330KV500KV750KV（超高壓）1000KV（正在研究中）高壓系統(tǒng)中不同的電壓用顏色不同的表示。60KV桔黃110KV朱紅150KV天酞藍220KV紫紅330KV白500KV淡黃750KV1000KV二.電力系統(tǒng)中的一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)一次系統(tǒng)二次系統(tǒng)常見的主接線圖一次設(shè)備二次設(shè)備簡單介紹電力系統(tǒng)的接線方式電力現(xiàn)場的概述變配電站運行的介紹1.一次系統(tǒng)與電能的發(fā)送傳輸分配直接有關(guān)的系統(tǒng)屬于一次系統(tǒng)。用于一次系統(tǒng)的設(shè)備屬于一次設(shè)備，如發(fā)電機、傳輸線、開關(guān)、斷路器等。2.二次系統(tǒng)對于一次系統(tǒng)實現(xiàn)測量、控制、信號、保護、自動及遠動的功能的系統(tǒng)屬于二次系統(tǒng)。用于二次系統(tǒng)的設(shè)備屬于二次設(shè)備，如保護繼電器、控制裝置、計量表等。3.常見的主接線圖4.1一次設(shè)備簡單介紹一次設(shè)備常見的有進線，母線，出線，母聯(lián)、主變（變壓器），電容器，避雷器等。斷路器：（開關(guān)）具有滅弧功能，有專用的滅弧裝置。油斷路器,真空斷路,SF6斷路器。負荷開關(guān)：有簡單的滅弧裝置，具有一定的滅弧功能。負荷開關(guān)電容器組特別有效。

隔離開關(guān)：沒有專用的滅弧裝置，只能用于與帶電部分電壓隔離。空氣開關(guān)：低壓中控制和保護用的開關(guān)，如ABBS系列的主要是用于低壓。

刀閘：刀形開關(guān)，具有非常簡單的滅弧功能或沒有滅弧功能。例接地刀閘等。

4.2二次設(shè)備簡單介紹二次設(shè)備常見的有PT,CT，繼電保護裝置，測量裝置，控制裝置等。PT：（PotentialTransformer）電壓互感器。CT：(CurrentTransformer)電流互感器。繼電保護裝置測量裝置控制裝置RTU(RemoteTerminalUnit)Suitableofdistributionautomationsystem

用于電網(wǎng)遠方終端、配電變壓器遠方終端和中壓監(jiān)控單元（配電自動化及管理系統(tǒng)子站）等設(shè)備的統(tǒng)稱。采用通信通道，完成數(shù)據(jù)采集和遠方控制等功能。

5.電力系統(tǒng)的接線方式電網(wǎng)中常見的電力接線方式按功能可以分為兩大類。無備用接線方式有備用接線方式發(fā)電廠和變電所的電氣主接線分為四類：單母線接線單母線分段接線帶旁路母線的單母線雙母線接線6.1電力現(xiàn)場的概述主要是變電站和配電站等現(xiàn)場?，F(xiàn)場的結(jié)構(gòu),包括低壓、中壓開關(guān)柜變壓器柜、高壓隔間等的布置規(guī)則,以及進出線的一些常見的現(xiàn)場的走線方式。ABB生產(chǎn)的中壓低壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)和功能,其他的簡單介紹,舉例：某些現(xiàn)場，有機會可以參觀一下。6.2電力現(xiàn)場注意事項現(xiàn)場施工安裝、調(diào)試過程中注意嚴格的按照安全操作規(guī)范中規(guī)定的事情進行工作。注意工作現(xiàn)場的保護色標識,以及緊急出口的分布情況。一旦現(xiàn)場出現(xiàn)危險情況馬上緊急撤離（安全規(guī)范中）。

6.3電力運行知識1運行日志操作票和工作票操作票開得是否正確，通常通過模擬屏的模擬操作來檢驗。

6.4電力運行知識2電力五防防止帶負荷拉刀閘

；防止帶負荷合刀閘；防止帶地線給電；防止帶電掛地線

；防止誤入帶電間隔

6.5電力現(xiàn)場典型例子-低壓ABBMNS低壓開關(guān)柜其他廠家開關(guān)柜，例如：

Westhose施耐德國內(nèi)廠家TopcompartmentforcontrolMCCB’sorfusesandinterpanelwiring頂部小室可安裝控制回路MCCB或熔斷體及柜間接線M.M.I.formonitoringcontrolandprotection(INSUM)監(jiān)測、控制和保護的人機界面(INSUM)Cablecompartment電纜小室Sparespacecover備用區(qū)門板Bottomcompartmentforinterpanelwiring&earthbusbar底部小室可安排柜間接線及保護/中性線Page1MNS

低壓開關(guān)柜ABBACBincomerwithprotection&dialogueunitABBACB進線帶保護和對話單元ACBInstrumentPanelACB儀表板6.6電力現(xiàn)場典型例子-中壓ABB中壓開關(guān)柜其他廠家開關(guān)柜特點：明顯的有高、低電壓的隔離。各個層上的功能非常清晰。單元的功能非常清楚。避雷器ZS1中壓開關(guān)柜ABC三相進線本機主接線中間繼電器儀表操作把手帶電指示器調(diào)度號ABBSPAJ140C繼電器三.電力系統(tǒng)自動化-概念發(fā)展初期單一自動化階段初期靠電話調(diào)度現(xiàn)在綜合自動化階段電力系統(tǒng)自動化概念對電力設(shè)備及系統(tǒng)的自動監(jiān)視、控制和調(diào)度總稱電力系統(tǒng)自動化三.電力系統(tǒng)自動化-分類按運行管理區(qū)域劃分三個子系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)電自動化系統(tǒng)變電自動化系統(tǒng)按自動控制對象劃分比較多電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動控制電力系統(tǒng)安全自動控制電力系統(tǒng)斷路器自動控制等６.1我國電網(wǎng)調(diào)度自動化的現(xiàn)狀分級調(diào)度國調(diào)網(wǎng)調(diào)（電網(wǎng)調(diào)度）中調(diào)（省調(diào)）市調(diào)（地調(diào)）縣調(diào)分級管理調(diào)度系統(tǒng)分級示意圖國家調(diào)度中心電網(wǎng)調(diào)度中心省調(diào)度中心地區(qū)調(diào)度所縣調(diào)度所電網(wǎng)調(diào)度中心電網(wǎng)調(diào)度中心大型電廠，火、水、核大型電廠，火、水、核省調(diào)度中心省調(diào)度中心中型電廠，火、水中型電廠，火、水樞紐變電站梯級電站控制中心地區(qū)調(diào)度所地區(qū)調(diào)度所地方電廠，火、水地方電廠，火、水縣調(diào)度所縣調(diào)度所一般電站，火、水四.

電力系統(tǒng)自動化-遠動四遙/五遙功能介紹一些基本概念現(xiàn)場總線介紹通訊規(guī)約介紹監(jiān)控系統(tǒng)的基本機構(gòu)1.四遙/五遙功能介紹四遙功能是遙測、遙信、遙控、遙調(diào)五遙功能是遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、遙視1.1遙測遙測：應(yīng)用通信技術(shù)，傳輸被測變量的測量值。通常的遙測量有：電流、電壓、功率、電量、頻率、功率因數(shù)、溫度、水位等。1.2遙信遙信：應(yīng)用通信技術(shù)，完成對設(shè)備狀態(tài)信息的監(jiān)視。通常的遙信量有：告警狀態(tài)或開關(guān)位置、閥門位置等。1.3遙控遙控：應(yīng)用通信技術(shù)，完成改變設(shè)備運行狀態(tài)的命令。通常的遙控量有：開關(guān)、電機、閥門等。1.4遙調(diào)遙調(diào)：應(yīng)用通信技術(shù)，完成具有兩個以上狀態(tài)的運行設(shè)備的控制。通常的遙調(diào)量有：變壓器分解頭、電機、閥門等。2.1常見基本概念1遠動

應(yīng)用通信技術(shù)，完成遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能的總稱。

通訊規(guī)約

在遠動系統(tǒng)中，為了正確的傳送信息，必須有一套關(guān)于信息傳輸順序、信息格式和信息內(nèi)容等的約定。這一套約定，稱為規(guī)約。

幀

含有信息、控制和校驗區(qū)，并附有幀定界符的比特序列。

報文

以一幀或多幀組成的信息傳輸單元。

2.2常見基本概念2現(xiàn)場總線

也可以稱為現(xiàn)場通訊總線（主要有RS232，RS485，RS422，CAN，LAN，PROFIBUS，LANWORKS）。串行（并行）

數(shù)據(jù)在單條并行1位寬的傳輸線上，一比特一比特地按順序分時傳送。異步傳輸（同步傳輸）

同字符內(nèi)是同步的，字符間是異步的。數(shù)據(jù)未發(fā)前傳輸線上是高電平（分界線（Marking）或空閑（Idle）），數(shù)據(jù)傳送以其始位開始，接續(xù)的是要傳送的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)先低位后高位，數(shù)據(jù)后是1位校驗，最后停止位（高點平）。效率低，速度低。

３.現(xiàn)場總線介紹已經(jīng)使用過的RS232RS485RS422CANLANPROFIBUS我們公司沒有用過LANWORKSDEVICENET現(xiàn)場總線分類全雙工RS232RS422半雙工RS485PROFIBUS４.通訊規(guī)約介紹已經(jīng)使用過的MODBUSIEC60870-5-101IEC60870-5-103DL451-91（新部頒）JBUSSPABUS我們公司沒有用過DNPCAE

標準的通訊規(guī)約一般符合OSI模型中的部分或全部。通訊規(guī)約分類:問答式SC1801POLLINGMODBUS循環(huán)式DL451-91（新部頒）XT9702５.監(jiān)控系統(tǒng)的基本機構(gòu)電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)包括信息輸入設(shè)備和命令輸出執(zhí)行設(shè)備信息傳輸子系統(tǒng)包括通信機和信道信息采集處理和控制子系統(tǒng)處理采集信息，送往人機聯(lián)系系統(tǒng)，接受人機聯(lián)系系統(tǒng)下達的命令人機聯(lián)系子系統(tǒng)為運行人員提供完整的電力系統(tǒng)實時運行狀態(tài)信息。介紹三種常見的電力監(jiān)控典型事例：５.１調(diào)度端單機遠動示意圖在主計算機的指揮下通過調(diào)制解調(diào)器MODEM與所屬各RTU交換數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度端的基本功能。模擬屏屏幕顯示打印機MODEMRTU主計算機MODEMRTUMODEMRTU控制臺５.2監(jiān)控主計算機配前置機通常調(diào)度端的運算處理的工作量相當(dāng)大，需要配置專用的監(jiān)控系統(tǒng)的主計算機作為后臺。調(diào)度端遠動裝置主要負責(zé)和各RTU之間的通信和數(shù)據(jù)預(yù)處理工作，成為前置處理機。

調(diào)度端前置機模擬屏監(jiān)控主計算機MODEMRTUMODEMRTUMODEMRTU５.3集中分層式雙主計算機雙主機系統(tǒng)為了提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，以免單主機系統(tǒng)中主計算機故障時影響全系統(tǒng)的正常工作，采用冗余配置方式。前置機A主計算機AMODEMRTUMODEMRTU前置機B主計算機BMIS雙機切換目前自動化的發(fā)展配網(wǎng)自動化系統(tǒng)目前主要在城市電網(wǎng)中發(fā)展較快，主要因為電力客戶的供電可靠性要求日益提高。變電站綜合自動化技術(shù)已經(jīng)成熟，實際應(yīng)用比較廣泛。五.配網(wǎng)自動化系統(tǒng)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)介紹參考標準定義組成結(jié)構(gòu)配網(wǎng)主站配網(wǎng)子站配電遠方終端功能通信接口配電開關(guān)設(shè)備應(yīng)具備的條件主要技術(shù)指標1.配網(wǎng)自動化系統(tǒng)介紹主要介紹配電自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，配電主站、配電子站及配電遠方終端的基本功能、選配功能、主要技術(shù)指標及相關(guān)要求。配電自動化系統(tǒng)是城市中壓（6KV-20KV）電網(wǎng)（包括出線斷路器）的監(jiān)控、管理及低壓（400V）電網(wǎng)檢測、管理。

2.參考的標準GB/T-13729 遠動終端設(shè)備DL/T-550 地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化功能規(guī)范DL/T-404 戶內(nèi)交流高壓開關(guān)柜定貨技術(shù)條件DL/T-721 配電自動化系統(tǒng)遠方終端3.1定義-配電自動化系統(tǒng)

配電自動化系統(tǒng) Distributionautomationsystem配電自動化系統(tǒng)是應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)實時信息、離線信息、用戶信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、地理信息進行安全集成，構(gòu)成完成的自動化及管理系統(tǒng)，實現(xiàn)配電正常運行及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制和配電管理。它配電自動化與配電管理集成為一體的系統(tǒng)。3.2定義-配電主站配電主站MasterStation（ofDistributionautomationsystem） Distributionautomationsystem配電主站是整個配電自動化系統(tǒng)的監(jiān)控、管理中心。3.3定義-配電子站配電子站SlaveStation（ofDistributionautomationsystem）配電子站配電自動化系統(tǒng)中壓監(jiān)控單元，是分布主站功能、優(yōu)化信息傳輸及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次、方便通信系統(tǒng)組網(wǎng)而設(shè)置的中間層，實現(xiàn)所轄范圍內(nèi)的信息匯集、處理以及故障處理、通信監(jiān)視等功能。3.4定義-配電遠方終端配電遠方終端Remoteterminalunit（ofDistributionautomationsystem）

配電遠方終端是用于中低壓電網(wǎng)的各種遠方終端、控制單元的總稱。包括配電開關(guān)監(jiān)控終端FTU（FeederTerminalUnit）、配電變壓器監(jiān)測終端TTU（TransformerTerminalUnit）、開閉所、公用及用戶配電所的監(jiān)控終端DTU（DistributionTerminalUnit）等。4.配電自動化系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

5.1配電主站實時功能

數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)處理控制功能事件報告人機聯(lián)系系統(tǒng)維護故障處理應(yīng)用軟件5.2配電主站管理功能

指標管理地理信息系統(tǒng)運行管理設(shè)備管理輔助設(shè)計輔助工程管理

6.配電子站功能

數(shù)據(jù)采集控制功能數(shù)據(jù)傳輸維護功能故障處理通信監(jiān)視其他功能：校時設(shè)備自診斷及程序自恢復(fù)后備電源

7.配電遠方終端功能

數(shù)據(jù)采集控制功能數(shù)據(jù)傳輸維護功能當(dāng)?shù)毓δ芷渌δ?.通信通信介質(zhì)

通信介質(zhì)可采用光纖、微波、無線、電力載波線、通信電纜等。通信規(guī)約

通信規(guī)約應(yīng)選用國家標準、行業(yè)標準或國際標準。接口