变电所综合自动化系统.ppt

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1、 变电所综合自动化系统的结构形式变电所综合自动化系统的结构形式 2.2.综合自动化系统的硬件结构综合自动化系统的硬件结构.3.3.保护和控制集成系统保护和控制集成系统1.变电站综合自动化系统的设计原则和要求变电站综合自动化系统的设计原则和要求w变电站综合自动化系统应能全面代替常规的二次设备。变电站综合自动化系统应能全面代替常规的二次设备。w变电站微机保护的软、硬件设置既要与监控系统相对独立，又要相变电站微机保护的软、硬件设置既要与监控系统相对独立，又要相互协调。互协调。w微机保护装置应具有串行接口或现场总线接口，向计算机监控系统微机保护装置应具有串行接口或现场总线接口，向计算机监控系统或或RT

2、URTU提供保护动作信息或保护定值等信息。提供保护动作信息或保护定值等信息。w变电站综和自动化系统的功能和配置，应满足无人值班的总体变求。变电站综和自动化系统的功能和配置，应满足无人值班的总体变求。w要有可靠、先进的通信网络和合理的通信协议。要有可靠、先进的通信网络和合理的通信协议。w必须保证综合自动化系统具有高的可靠性和强的抗干扰能力。必须保证综合自动化系统具有高的可靠性和强的抗干扰能力。w系统的可扩展性和适应性要好。系统的可扩展性和适应性要好。w系统的标准化程度和开放性能要好。系统的标准化程度和开放性能要好。w必须充分利用数字通信的优势，实现数据共享。必须充分利用数字通信的优势，实现数据共

3、享。w变电站综合自动化系统的研究和开发工作，必须统一规划，统一指变电站综合自动化系统的研究和开发工作，必须统一规划，统一指挥。挥。1 1 变电站综合自动化系统的设计原则和要求变电站综合自动化系统的设计原则和要求2 2 综合自动化系统的硬件结构综合自动化系统的硬件结构 从国内外变电站综合自动化系统的发展过程来看，其结构形式有集中式、从国内外变电站综合自动化系统的发展过程来看，其结构形式有集中式、分布集中式、分散与集中相结合和全分散式等四种类型。分布集中式、分散与集中相结合和全分散式等四种类型。一、集中式的结构形式一、集中式的结构形式这种系统的主要功能及特点是：这种系统的主要功能及特点是：(1)(

4、1)能实时采集变电站中各种模拟量、开关量，完成对能实时采集变电站中各种模拟量、开关量，完成对变电站的数据采集和实时监控、制表、打印、事件顺序记录变电站的数据采集和实时监控、制表、打印、事件顺序记录等功能。等功能。(2)(2)完成对变电站主要设备和进、出线的保护任务。完成对变电站主要设备和进、出线的保护任务。(3)(3)集中式结构紧凑、体积小，可大大减少占地面积。集中式结构紧凑、体积小，可大大减少占地面积。(4)(4)造价低，尤其是对造价低，尤其是对35kv35kv或规模较小的变电站更为有或规模较小的变电站更为有利。利。(5)(5)实用性好。实用性好。(6)(6)符合国情。符合国情。集中式结构最

5、大的缺点是：集中式结构最大的缺点是：(1)(1)每台计算机的功能较集中，如果一台计算机出故障，每台计算机的功能较集中，如果一台计算机出故障，影响面大影响面大,因此必须采用双机并联运行的结构才能提高可靠性。因此必须采用双机并联运行的结构才能提高可靠性。(2)(2)集中式结构，软件复杂，修改工作量大，系统调试麻集中式结构，软件复杂，修改工作量大，系统调试麻烦。烦。(3)(3)组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站。软、组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站。软、硬件都必须另行设计，工作量大，因此影响了批量生产，不利硬件都必须另行设计，工作量大，因此影响了批量生产，不利于推广。于推广。(4)

6、(4)集中式保护与长期以来采用一对一的常规保护相比，集中式保护与长期以来采用一对一的常规保护相比，不直观，不符合运行和维护人员的习惯，调试和维护不方便，不直观，不符合运行和维护人员的习惯，调试和维护不方便，程序设计麻烦，只适合于保护算法比较简单的情况。程序设计麻烦，只适合于保护算法比较简单的情况。二、分层二、分层(级级)分布式系统集中组屏的结构形式分布式系统集中组屏的结构形式 变电站的一、二次设备分层结构示意图 分布式系统集中组屏的结构是把整套综合自动化系统按其不同的功能组装成多个屏(或称柜)。这些屏都集中安装在主控室中，这种形式被称为“分布集中式结构”，其典型系统结构框图如图3-3 和图3-

7、4 所示，图中保护单元是按对象划分的，即一回线路或一组电容器各用一台单片机，再把各保护单元和数采单元分别安装在各保护屏和数采屏上，由监控主机集中对各屏进行管理，然后通过调制解调器与调度中心联系。特点：特点：1)分布式的配置图采用按功能划分的分布式多CPU 系统。2)继电保护相对独立。3)具有与系统控制中心通信功能 4)模块化结构，可靠性高 5)管理维护方便 分层分布式系统集中组屏结构的综合自动化系统分层分布式系统集中组屏结构的综合自动化系统分层分布式系统集中组屏结构的综合自动化系统框图分层分布式系统集中组屏结构的综合自动化系统框图三、分散式与集中相结合的结构三、分散式与集中相结合的结构 按每个

8、电网元件(例如：一条出线、一台变压器、一组电容器等)为对象，集测量、保护、控制为一体，设计在同一机箱中。对于配电线路，可以将这个一体化的保护、测量、控制单元分散安装在各个开关柜中，然后由监控主机通过光缆或电缆网络，对这些单元进行管理和交换信息，这就是分散式的结构。对于高压线路保护装置和变压器保护装置，仍采用集中组屏安装在控制室内。这种将配电线路的保护和测控单元分散安装在开关柜内，而高压线路保护和主变压器保护装置等采用集中组屏的系统结构，称为分散和集中相结合的结构这是当前综合自动化系统的主要结构形式。分散与集中相结合的变电站综合自动化系统框图分散与集中相结合的变电站综合自动化系统框图3 3 保护

9、和控制集成系统保护和控制集成系统 将保护和控制功能集成到同一装置中，实现数据的完全共享是一个发展的趋势。与传统的独立部件的结构相比，这种保护和控制集成的结构，可提供大量的保护功能和更多的监控及数据采集(Scada)功能，而使性能价格比更忧。Scada所需要的许多初始数据与继电保护所处理的数据是相同的。最近的发展趋势是将这些分布式的变电站Scada功能集成到微机保护继电器中，使保护和Scada共用一个硬件平台，则可实现很明显的经济性。这种保护和Scada的集成，国外称为PRO Scada策略。采用PRO Scada策略需注意以下问题。(1)集成而不牺牲功能。(2)保护和控制集成单元必须具有开放性

10、。全分散式的结构是今后的发展方向。一方面是分散式的自动化系统具有上述的突出优点；另一方面，随着电-光传感器和光纤通信技术的发展，为分散式的综合自动化系统的研制和应用提供了有力的技术支持。w 变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化

11、了变电站二次接线。综合自动化实现的两个原则：一 是中低压变电站采用自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的；二 是对高压变电站（220kV及以上）的建设和设计来说，是要求用先进的控制方式，解决各专业在技术上分散、自成系统，重复投资，甚至影响运行可靠性。w我国变电站综合自动化建设的发展历程:w 全国第一套微机保护装置-1984华北电力大学 w 全国第一套分布式综合自动化系统-1994大庆 w 全国第一套就地安装保护装置-1995 CSL200A w 全国第一套220kV综合自动化变电站-1996珠海南屏 w 全国第一套全下放式220kV综合自动化变电站-1999丹东w 全国第一套全

12、国产500kV综合自动化变电站-1999南昌 w 全国第一套将专家系统应用到变电站综合自动化系统中-2000w 国内第一家引进现场总线LonWorks(四方公司引进,四方公司由华北电力大学教授,工程院院士杨奇逊老师创办)w随着IEC61850标准的诞生，变电站综合自动化系统又迎来了新一轮的发展机遇。w1.数字化变电站w数字化变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。w 数字化变电站是应用IEC61850进行建模和通信的变电站，数字化

13、变电站体现在过程层设备的数字化，整个站内信息的网络化，以及开关设备实现智能化。数字化变电站有如下特点：w(1)智能化的一次设备w 一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。w(2)网络化的二次设备 w 变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的IO现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。w(3)自动化的运行管理系统 w变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能及时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。