ch6供電系統(tǒng)變電所的綜合自動(dòng)化

第六章變電所的綜合自動(dòng)化主要內(nèi)容概念、特征根本功能構(gòu)造、硬件配置微機(jī)維護(hù)常規(guī)變電所的二次系統(tǒng)維護(hù)任務(wù)量大6.1概述缺陷：平安性、可靠性不高；電能質(zhì)量可控性不高；占地面積大；實(shí)時(shí)計(jì)算和控制性不高；配置類似任務(wù)反復(fù)變電站綜合自動(dòng)化——由來機(jī)電式繼電維護(hù)就地監(jiān)控遠(yuǎn)動(dòng)安裝錄波安裝微機(jī)型繼電維護(hù)微機(jī)監(jiān)控微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)微機(jī)錄波微機(jī)型計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)共享軟硬件資源變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)——概念經(jīng)過監(jiān)控系統(tǒng)的局域網(wǎng)通訊，將微機(jī)維護(hù)、微機(jī)自動(dòng)安裝、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)安裝采集的模擬量、開關(guān)量、形狀量、脈沖量及一些非電量信號(hào)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處置及功能的重新組合，按照預(yù)定的程序和要求，對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)綜合性的監(jiān)視和調(diào)度。通域信絡(luò)網(wǎng)局綜合自動(dòng)化構(gòu)造表示圖自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)微機(jī)維護(hù)微機(jī)自動(dòng)安裝微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)功能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)根本配置時(shí)鐘系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)安裝調(diào)度綜合測(cè)控安裝自動(dòng)安裝遠(yuǎn)動(dòng)安裝繼電維護(hù)模擬/開關(guān)量采集安裝維護(hù)單元1維護(hù)單元n任務(wù)站任務(wù)站主控機(jī)外設(shè)中心處置機(jī)網(wǎng)絡(luò)1、功能綜合化綜合了變電所內(nèi)除一次設(shè)備和交直流電源以外的一切二次設(shè)備。微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)綜合了儀表屏、操作屏、模擬屏、變送器屏、中央信號(hào)系統(tǒng)，遠(yuǎn)動(dòng)安裝RTU，電壓及無功自動(dòng)調(diào)理等功能。微機(jī)維護(hù)綜合了缺點(diǎn)錄波、缺點(diǎn)測(cè)距、小電流接地選線、自動(dòng)按頻率減負(fù)荷、自動(dòng)重合閘等功能。變電所綜合自動(dòng)化—特征2、構(gòu)造分布、分層化分布式構(gòu)造：構(gòu)造上采用主從CPU協(xié)同任務(wù)方式，各功能模塊〔從CPU〕間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)通訊。優(yōu)點(diǎn)：多CPU提高了處置并行多發(fā)事件的才干，方便系統(tǒng)擴(kuò)展與維護(hù)，部分缺點(diǎn)不影響其它模塊的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。分層式構(gòu)造

監(jiān)控主機(jī)打印機(jī)顯示器綜合監(jiān)控單元前置機(jī)數(shù)據(jù)采集TA/TVTA/TV綜合監(jiān)控單元線路維護(hù)單元主變維護(hù)單元電容器維護(hù)單元間隔層站控層管理層在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，通常把繼電維護(hù)、自動(dòng)重合閘、缺點(diǎn)錄波、缺點(diǎn)測(cè)距等功能綜合在一同的安裝稱為維護(hù)單元，而把丈量和控制功能綜合在一同的安裝稱為控制或I/O單元。兩者通稱為間隔級(jí)單元(baylevelunit)。各種類型的間隔級(jí)單元與變電站的中央單元(centralunit)相結(jié)合，并利用間隔級(jí)單元搜集到的形狀量和丈量值，經(jīng)過軟件來實(shí)現(xiàn)各種維護(hù)閉鎖，取消或大大簡(jiǎn)化傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中為實(shí)現(xiàn)閉鎖功能所需求的二次回路，以組成變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。間隔層按一次設(shè)備組織，普通按斷路器的間隔劃分，具有丈量、控制和繼電維護(hù)部分。丈量、控制部分擔(dān)任該單元的丈量、監(jiān)視、斷路器的操作控制和閉鎖及事件順序記錄等；維護(hù)部分擔(dān)任該單元線路或變壓器或電容器的維護(hù)、各種錄波等。間隔層本身是由各種不同的單元安裝組成，這些獨(dú)立的單元安裝直接經(jīng)過總線接到站控層。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)使變電站的值班人員完全是面對(duì)大屏幕顯示器進(jìn)展變電站的全方位監(jiān)視與操作。3、操作監(jiān)視屏幕化指針式儀表模擬屏跳、合閘操作數(shù)據(jù)顯示實(shí)時(shí)主接線畫面畫面文字言語報(bào)警光字牌報(bào)警鼠標(biāo)鍵盤操作

原來的二次設(shè)備只能監(jiān)視一次設(shè)備；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)：監(jiān)測(cè)一次設(shè)備；常規(guī)自動(dòng)化功能；在線自診斷；與控制中心通訊。4、運(yùn)轉(zhuǎn)管明智能化無人值守變電站無人值班變電站：調(diào)度值班員借助微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)替代變電所現(xiàn)場(chǎng)值班員來控制和管理的變電所。是變電所的一種先進(jìn)管理方式。調(diào)度員在主站端設(shè)備的鍵盤上進(jìn)展必要的遙控、遙調(diào)操作。并非任何操作都無須人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)展。不用再配置單獨(dú)RTU，模擬量和開關(guān)形狀信息，經(jīng)過通訊管理單元直接送往調(diào)度。各微機(jī)維護(hù)單元將動(dòng)作信息送給調(diào)度，并經(jīng)過通訊管理單元轉(zhuǎn)發(fā)或執(zhí)行調(diào)度下達(dá)的命令。6.2變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的根本功能1、數(shù)據(jù)采集是在線采集供電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，主要包括：模擬量，形狀量和脈沖量。模擬量采集進(jìn)線的電壓、電流和功率值，饋線回路的電流及功率值，還包括變壓器的溫度，電容器的溫度，直流電源電壓等。形狀量采集變電所里的開關(guān)、斷路器的位置形狀等。脈沖量脈沖電度表輸出的脈沖信號(hào)等。電力部門和用戶內(nèi)部消費(fèi)調(diào)度需求的數(shù)據(jù)。變電所運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)、分析與計(jì)算。

變電所內(nèi)各種事故信息的順序記錄并登錄存檔。變電所運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)和設(shè)備越限報(bào)警及記錄。2、數(shù)據(jù)處置與記錄變電所內(nèi)的各高壓斷路器，隔分開關(guān)可以通過變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)CRT屏幕進(jìn)展操作，也可以對(duì)變壓器的分接頭進(jìn)展調(diào)理控制，可對(duì)電容器組進(jìn)展投切。為了防止計(jì)算機(jī)系統(tǒng)缺點(diǎn)時(shí)無法操作被控設(shè)備。應(yīng)保管人工直接跳合閘手段。3、控制與操作閉鎖a、操作出口具有跳、合閉鎖功能。b、操作出口具有并發(fā)性操作閉鎖功能，c、根據(jù)實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)斷路器、隔分開關(guān)操作閉鎖功能。d、順應(yīng)一次設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)維修操作的“電腦五防操作及閉鎖系統(tǒng)〞。即：防止帶負(fù)荷拉、合隔分開關(guān)；防止誤入帶電間隔；防止誤分、合斷路器；防止帶電掛接地線；防止帶地線合隔分開關(guān)。e、CRT屏幕操作閉鎖功能，只需輸入正確的操作口令和監(jiān)護(hù)口令才有權(quán)進(jìn)展操作控制。操作閉鎖的內(nèi)容4、微機(jī)維護(hù)微機(jī)維護(hù)主要包括線路維護(hù)、變壓器維護(hù)、母線維護(hù)、電容器維護(hù)、備用電源的自動(dòng)投入安裝和自動(dòng)重合閘安裝等。a、缺點(diǎn)記錄，且斷電堅(jiān)持。b、存儲(chǔ)多套整定值；并能顯示及當(dāng)?shù)匦拚ㄖ?。c、實(shí)時(shí)顯示維護(hù)主要形狀。d、與監(jiān)控系統(tǒng)通訊?！八倪b〞遠(yuǎn)方修正定值向電力調(diào)度部門傳送數(shù)據(jù)信息5、與遠(yuǎn)方操作控制中心通訊〔1〕屏幕顯示〔2〕經(jīng)過鍵盤輸入數(shù)據(jù)〔3〕人工操作控制〔4〕運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)及信息的打印記錄6、人機(jī)聯(lián)絡(luò)功能

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的各單元模塊應(yīng)具有自診斷功能，自診斷信息也像數(shù)據(jù)采集一樣周期性地送往后臺(tái)機(jī)操作控制中心。7、自診斷功能1、供電系統(tǒng)對(duì)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)造的原那么要求可靠性適用性先進(jìn)性6.3變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的

構(gòu)造和硬件配置2、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)造系統(tǒng)為多微機(jī)、多層次構(gòu)造方式。最上層設(shè)在電力系統(tǒng)控制中心；1～3層均設(shè)在變電站內(nèi)。構(gòu)造方式：集中式、分布集中組屏和分布分散式。集中式采用計(jì)算機(jī)，擴(kuò)展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進(jìn)展計(jì)算與處置，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)維護(hù)和一些自動(dòng)化功能。微機(jī)維護(hù)、微機(jī)監(jiān)控和與調(diào)度等通訊的功能由不同的微機(jī)完成。模入接口開入接口輸出接口A/D模塊輸入接口輸出接口主變TV與TA線路TV與TA斷路器形狀維護(hù)出口模擬量輸入斷路器和隔離開關(guān)形狀繼電維護(hù)信息輸入出口繼電器各維護(hù)安裝監(jiān)控主機(jī)MODEM顯示器打印機(jī)鍵盤調(diào)度中心集中式構(gòu)造框圖缺陷：可靠性差。軟件復(fù)雜，調(diào)試費(fèi)事，修正任務(wù)量大。組臺(tái)不靈敏。不直觀。分布分散式每個(gè)回路均實(shí)現(xiàn)維護(hù)測(cè)控一體化各回路經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)電纜銜接，獨(dú)立與監(jiān)控主機(jī)通訊。減少了所內(nèi)的二次設(shè)備及信號(hào)電纜系統(tǒng)中任一部分缺點(diǎn)時(shí)，只影響部分，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性可擴(kuò)展性和運(yùn)轉(zhuǎn)的靈敏性。分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)框圖主變壓器維護(hù)110kV進(jìn)出線維護(hù)35kV出線維護(hù)低頻減載110kVRTU35kVRTU低頻減載10kV饋出線維護(hù)電容器維護(hù)10kVRTU前置機(jī)前置機(jī)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控計(jì)算機(jī)CRT打印機(jī)調(diào)度端(主控站)分布集中組屏的構(gòu)造方式，是將變電所內(nèi)各回路的數(shù)據(jù)采集單元、控制單元和維護(hù)單元分別集中安裝在變電所控制室內(nèi)的數(shù)據(jù)采集柜、控制柜和維護(hù)柜中，相互間經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)與控制主機(jī)相連。分布集中組屏的構(gòu)造便于擴(kuò)展和維護(hù)，其中一個(gè)環(huán)節(jié)缺點(diǎn)，不會(huì)影響其它部分的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。適用于主變電所的回路數(shù)相對(duì)較少，一次設(shè)備比較集中，從一次設(shè)備到數(shù)據(jù)采集柜和控制柜等所用的信號(hào)電纜不長(zhǎng)，易于設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)管理的(10一35)kV供電系統(tǒng)變電所。分布集中組屏35kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)配置方案110/35kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)配置方案小結(jié)變電所綜合自動(dòng)化——概念變電所綜合自動(dòng)化——特點(diǎn)功能綜合化、構(gòu)造微機(jī)化、操作與監(jiān)視屏幕化、運(yùn)轉(zhuǎn)管明智能化變電所綜合自動(dòng)化——根本功能數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處置與記錄、控制與操作閉鎖、微機(jī)維護(hù)、與遠(yuǎn)方操作控制中心通訊、人機(jī)聯(lián)絡(luò)、自診斷、數(shù)據(jù)庫(kù)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)造集中式、分布分散式、分布集中組屏

變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件配置普通由中央處置機(jī)〔包括打印仉、監(jiān)視器、通訊接口等外圍設(shè)備〕、數(shù)據(jù)采集與處置、微機(jī)維護(hù)、操作與控制、缺點(diǎn)濾波等各種功能模塊及所內(nèi)通訊網(wǎng)絡(luò)組成。6.3.2變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的

硬件配置〔一〕、中央處置機(jī)中央處置機(jī)系統(tǒng)可采用單機(jī)系統(tǒng)和多機(jī)系統(tǒng)兩種根本配置。單機(jī)系統(tǒng)：指變電所綜合自動(dòng)化的全部功能由一臺(tái)中央處置機(jī)來控制和完成。優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低。缺陷是容量受限制，如檢丈量較多，那么呼應(yīng)速度會(huì)遭到影響，且任務(wù)可靠性較差。單饑系統(tǒng)大多用于中、小型變電所。多機(jī)系統(tǒng)普通分兩種配置方式。兩臺(tái)主機(jī)一臺(tái)任務(wù)，另一臺(tái)處于熱備用形狀。一臺(tái)〔或兩臺(tái)〕主機(jī)和假設(shè)干臺(tái)前置機(jī)，由前置機(jī)擔(dān)任數(shù)據(jù)的采集和通訊聯(lián)絡(luò)任務(wù)，搜集到的信息經(jīng)初步處置后向主機(jī)傳送。這種系統(tǒng)稱為分布式多機(jī)系統(tǒng)。分布式多機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是功能強(qiáng)、容量大、靈敏、可靠，便于維護(hù)和擴(kuò)展。它可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐情況靈敏地增減前置機(jī)的數(shù)量，以滿足不同供電系統(tǒng)的需求。而且中央處置機(jī)可以采用高級(jí)言語編程，因此比較容易實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能和運(yùn)算。多機(jī)系統(tǒng)在變電所系統(tǒng)中．?dāng)?shù)據(jù)信息的采集和處置是變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能之一。供電系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的采集主要有模擬量和開關(guān)量。1、模似量的檢測(cè)與處置在變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，模擬量的檢測(cè)普通有兩種方式，即直流采樣檢測(cè)和交流采樣檢測(cè)。前者構(gòu)造較復(fù)雜，但程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，精度容易滿足；后者構(gòu)造簡(jiǎn)單，但在實(shí)現(xiàn)高精度檢測(cè)時(shí)，技術(shù)要復(fù)雜一些?！捕?、數(shù)據(jù)與信息的采集和處置同時(shí)采樣，同時(shí)A/D轉(zhuǎn)換順序采樣,依次A/D轉(zhuǎn)換同時(shí)采樣，依次A/D轉(zhuǎn)換直流采樣檢測(cè)方式是采用電量變送器將供電系統(tǒng)的交流電壓、交流電流、有功功率、無功功率等轉(zhuǎn)換為0～5v〔無功為?5v〕的直流電壓信號(hào)供微機(jī)檢測(cè)。可以采用單極性A/D轉(zhuǎn)換接口，對(duì)轉(zhuǎn)換速度的要求也不高，精度比較容易保證程序設(shè)計(jì)也較簡(jiǎn)單，主要缺陷是電量變送器投資較大，二次接線、維護(hù)復(fù)雜，且變送器有一定的延時(shí)，因此．該方式普通適用于檢測(cè)變化速度比較緩慢的過程和穩(wěn)態(tài)量。〔1〕直流采樣檢測(cè)及其數(shù)據(jù)處置將交流電量轉(zhuǎn)換為線性成比例輸出直流模擬電量的安裝。無源型和有源型兩種．無源型電量變送器主要有電流變送器和電壓變送器兩種，由于它不需求供電電源，從而使安裝接線得以簡(jiǎn)單，價(jià)錢較低。但無源型電量變送器在小信號(hào)輸入時(shí)，丈量精度不易保證。目前運(yùn)用的大多是有源型電量變送器，它包括電壓，電流，功率，電能，功率因數(shù)變送器等。有源型電量變透器的供電電源分為交流110V，220V；直流24V,48V,110V等。1〕電量變送器2〕直流采樣檢測(cè)的數(shù)據(jù)處置在直流采樣檢測(cè)中某一模擬量經(jīng)變送器，低通濾波，采樣堅(jiān)持，A／D轉(zhuǎn)換被采集到內(nèi)存．還需進(jìn)展一系列的加工和處置．才干成為有用的數(shù)據(jù)．經(jīng)過軟件實(shí)現(xiàn)如下：a)采樣到的數(shù)據(jù)要重新排隊(duì)b)數(shù)字濾波排除隨機(jī)干擾c)數(shù)據(jù)合理性檢測(cè)和越限檢測(cè)d)微機(jī)處置及其轉(zhuǎn)換交流采樣檢測(cè)是采用交流變換器將交流電壓和交流電流轉(zhuǎn)換成?5v〔峰值〕的交流電壓信號(hào)，供微機(jī)檢測(cè)，這種方法的特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，速度快，投資省，任務(wù)可靠，缺陷是程序設(shè)計(jì)較繁瑣，要提高檢測(cè)精度在技術(shù)上比較復(fù)雜。同時(shí)它要A/D轉(zhuǎn)換接口是雙極性的，對(duì)轉(zhuǎn)換速度要求較高。由于交流采樣所得到的信號(hào)是瞬時(shí)值，這些量是隨時(shí)間而變化的交變量．人們無法直接識(shí)別它的大小和傳送方向〔指功率〕。這就需求經(jīng)過一定的算法把信號(hào)的有效值計(jì)算出來；交流采樣的算法很．常用的算法有：兩點(diǎn)采樣算法、全周波傅氏算法〔2〕交流采樣檢測(cè)及算法U、I為電流電壓的有效值，假設(shè)要是要是復(fù)合量輸入，即：1〕兩點(diǎn)采樣的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、快速。但90度樣本身無濾波作用，因此．輸入信號(hào)必需是純粹弦波才不致引起誤差。2〕全周波傅氏算法：當(dāng)輸入信號(hào)為含有高次諧波的畸變電量時(shí)，通常采用多點(diǎn)采樣法即全周波的傅氏算法。在變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往往要同時(shí)采集輸入多個(gè)信號(hào)．如三相電流．電壓等，在每個(gè)采樣周期中，要對(duì)多個(gè)通道輸入信號(hào)全部采樣一次；普通有以下幾種采樣方式。1〕同時(shí)采樣。2〕順序采樣?！?〕采樣堅(jiān)持與多路轉(zhuǎn)換器的配置小結(jié)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)硬件配置中央處置機(jī)數(shù)據(jù)與信息的采集和處置模擬量的監(jiān)測(cè)與處置直流采樣檢測(cè)及數(shù)據(jù)處置交流采樣檢測(cè)及數(shù)據(jù)處置開關(guān)量的檢測(cè)與識(shí)別變電所的運(yùn)轉(zhuǎn)控制與操作6.4供電系統(tǒng)的微機(jī)維護(hù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展和變電所綜合自動(dòng)比系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)以及變電所無人值班的運(yùn)轉(zhuǎn)方，系統(tǒng)對(duì)維護(hù)的要求更高，使現(xiàn)有的模擬式繼電維護(hù)難以滿足。主要表如今以下幾個(gè)方面:動(dòng)作速度慢，普通超越0.02s。沒有自診斷和自檢功能，維護(hù)安裝中的元件損壞不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，易呵斥嚴(yán)重后果。維護(hù)的每一種方式都是靠相應(yīng)的硬件相連線來實(shí)現(xiàn)．所以維護(hù)安裝的功能靈敏性差。對(duì)于供電系統(tǒng)中一些復(fù)雜的維護(hù)方式〔如變壓器的差動(dòng)維護(hù)〕。參數(shù)整定繁瑣，調(diào)試任務(wù)量大，靈敏性差，容易發(fā)生誤動(dòng)和拒動(dòng)。典型的微機(jī)維護(hù)安裝硬件系統(tǒng)包括：〔一〕數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括交流變換、電壓構(gòu)成，模擬濾波，采樣堅(jiān)持，多路轉(zhuǎn)換以及模數(shù)轉(zhuǎn)換等，完