变电站综合自动化系统综述ppt课件.ppt

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1、各位新入职同志 下午好！,变电站自动化系统介绍,安徽省电力公司培训中心张 浩,一.变电站自动化系统历程,四. 变电站自动化系统和功能内容,五.变电站自动化系统发展方向,目 录,三.国内变电站自动化系统组成结构,二.变电站自动化系统概述,二战以后，各工业国纷纷重建和发展经济，伴随着电力系统规模的不断扩大，对系统的安全性、可靠性、可用性要求也日益提高。 但是，到20世纪60年代中期出现了美国纽约大停电等一系列严重事故，给人类社会造成巨大的损失，这就促使人们去深入思考问题。,一.变电站自动化系统发展历程,归根结底，是由于电力系统的设备和技术落后，根本无法满足大电网、高电压等级的形势和需求。 20世纪

2、60年代末到70年代，国外开始研究将保护和监控如何综合的课题。同时这一时期自动化技术也经历了一次重大跨越-从模拟技术到数字技术。人们最早是用微机远动装置来替代布线逻辑远动装置。,20世纪80年代以来，随着计算机、数字信号处理、数据通信等技术的快速发展，国外开始研制生产变电站自动化系统， 如SIMENS的LSA678、ABB的SCS100等系统。 我国变电站自动化的研究始于80年代中期，1987年，清华大学电机工程系成功开发第一套变电站自动化系统并在山东威海望岛变投入运行。,到20世纪90年代，变电站自动化继续蓬勃发展。 近几年来，随着大规模集成电路、光纤通信、网络技术等的迅猛发展，给变电站自动

3、化系统注入新的活力，带来深刻变化。 现阶段的代表性产品有：南瑞科技的NS2000、国电南自的PS6000、北京四方的CSC2000等系统。,1. 常规变电站状况,二次系统主要由保护屏、电度屏、中央信号屏、指针式仪表、光字牌、操作盘、录波屏、远动屏等组成，设备繁杂。多采用电磁式和晶体管元件以及手动同期、手动无功补偿、机械式防误闭锁等装置。,二.变电站自动化系统概述,.安全性、可靠性不高,常规变电站缺点:,. 数据实时性差，信息少、无法共享,.设备体积大、控制电缆连接复杂、 占地面积多，经济性差,.安装调试工作量大，维护不便,. 电能质量可控性低,2. 变电站自动化系统概念:,.变电站自动化系统

4、(Substation Automation System-SAS) 将变电站的二次设备包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置、远动装置等经功能组合和优化，采用计算机、数据通信、信号处理和软件技术，构成一个完整的系统，实现对全站的主要设备的自动监视、测量、控制和微机保护及远程通信等功能。,基本特征:,. 功能综合化,.结构微机化,.操作监视屏幕化,.通信网络化,.运行管理智能化,. 测量显示数字化,测控装置,微机保护装置,. 具备有效的通信网络和协议,. 系统的可扩展性、适应性好,基本要求：,.元件可靠性、抗干扰能力高,.微机保护具有串行和现场总线接口,. 保护、智能装置等与计算机监控系统

5、既相互 独立又密切联系,. 数据信息实现交互和共享,.结构优化、在线运行的可靠性高,综自变电站优点:,. 改善供电质量、设备可控性好,.大量减少电缆、缩小占地面积,.检修维护方便，提升运行管理水平,.功能增强，提供参数信息多、实时性好,3.变电站自动化应用的意义,.简化了变电站二次部分的硬件配置,连接电缆减少，降低了工程总造价,.减轻了安装施工和维护工作量,.提高劳动生产率，为电力企业减人增效和运行管理水平改进创造良好的条件,.为实现变电站无人值班奠定基础,从变电站自动化发展过程来看，其结构形式有：集中式、分布式、分层分布式。 从安装位置上看集中组屏、分布组屏、分散在一次设备间隔安装等形式。,

6、1. 变电站自动化组成模式,三.变电站自动化的结构,集 中 式,集中式综自系统，是指采用一台或多台计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电站的模拟量、状态量和数字量等信息，集中进行计算与处理，完成保护、监控、通信等功能。,集中式系统结构图,保护及其它IED,外设,上级调度,串口,PT,CT,开关位置信号,模拟量输入,开关量输出,接线,集中式系统特点,优点：,.设备少、造价低,缺点：,.组态不灵活,.可靠性不高,.软件复杂，调试维护麻烦,分布式,分布式综自系统，是在结构上采取主从CPU协同工作方式，各功能模块间用网络或现场总线实现数据通信，提高处理并发事件的能力，方便功能扩展和维护。,分布式系统

7、特点,.主控机负担减小,.组态不灵活,.可靠性提高,.通信能力增强,分层分布式系统配置图,分层分布式,分层分布式综自系统，是按功能划分的分布式多CPU系统。 分层式结构，按变电站自动化系统二次设备分布，将变电站的信息采集和控制分为站控层、间隔层和过程层三个级别。,分层分布式系统特点,.组态配置灵活,.可靠性高,.面向间隔对象,. 设备接线简化,. 检修调试便捷,面向间隔、面向对象的设计思想,站控层：由带数据库的计算机，操作员工作站及远方接口组成。间隔层：由间隔内的控制，保护或 单元组成。过程层：由智能传感器和执行元器件组成。,层次划分,分层分布式变电站综合自动化系统结构图,站控层横向按功能分布

8、,.当地监控(winndows，unix),.保护信息管理,.远方通信装置,形式取决于网络层的结构、变电站电压等级以及用户的实际需求,开放性,实用性,先进性,易用性,可靠性,防误性,站内网络通信完成信息传递和对时等功能流行两种网络结构：即双层网和单层网结构,测控单元与保护单元之间采用的现场总线有：早期有RS485、目前用Lonworks、Canbus、WorldFIP、Profibus、FF等，速率为112M；具备“多路侦听，自动上送” 功能。,以太网通信方式，速率为10M/100M自适应,变电站自动化系统与控制中心通讯联络,开放性,实时性,方便性,可靠性,安全性,特点:,间隔层主要是继保、监

9、控设备,可集中组屏也可分布安装在各继电保护小间内或开关柜上,继保、监控既可以各自独立也可以合二为一,在站控层、远方主站控制失效的情况下仍能完成保护、测量和控制功能,多CPU,嵌入式,DSP,FLASH等,可靠性,精确性,测控装置:,准确性,速动性,灵敏性,保护装置:,可靠性,.各层之间的关系:,站控层功能的实现依赖于网络层和间隔层的完好性,间隔层功能的实现，特别是继电保护及安全自动装置的功能的实现不能依赖于网络层和变电站层,远方主站监控功能的实现应不依赖于站控层设备 ,直采直送,四. 变电站自动化的功能,1、继电保护功能,. 继电保护与监控的通信功能和信息量传送,. 具有统一的时钟和对时功能

10、准确记录故障发生的时间和保护动作时间，便于分析,. 定值参数存储、调整,. 故障自诊断、自闭锁、自恢复,2、监视控制功能,. 实时数据采集与处理 模拟量、状态量、数字量、脉冲量,. 运行监视 状态量变位： 画面提示、闪烁、音响及语音报警 模拟量变化： 越限报警、追忆,. 数据存储处理与记录打印 历史数据统计、存档、检索；打印报表与曲线,. 故障录波与测距,. 控制与安全操作闭锁 遥控操作，远方、就地控制切换； 微机“五防”闭锁，操作管理权限级别划分,. 谐波分析和监视,. 自动诊断恢复和切换,3、自动控制功能,. 低频减负荷控制,. 备用电源自投控制 分段自投、旁路备投、进线备投,. 小电流接

11、地选线控制,. 电压、无功综合控制,4、远动与数据通信功能,. 系统内部间通信 主控室、保护室、开关室的各子系统之间 采用现场总线、以太网； 103规约,. 综自系统与控制中心之间通信 远动通道、数据网；CDT、101、104规约等,变电站自动化存在问题,.不同产品的接口问题:接口是自动化系统中非常重要而又长期以来未得到妥善解决的问题之一，包括RTU与通信控制器、保护与通讯控制器、小电流接地装置与通讯控制器、故障录波与通讯控制器、无功装置与通讯控制器、通讯控制器与主站、通讯控制器与模拟盘等设备之间的通讯。这些不同厂家的产品要在数据接口方面沟通，需花费很大精力去协调数据格式、通讯规约等问题。当不

12、同厂家的产品、种类很多时，问题会很严重。 如果所有厂家的自动化产品的数据接口遵循统一的、开放的数据接口标准，则上述问题可得到圆满解决，用户可以根据各种产品的特点进行选择，以满足自身的使用要求。,. 抗干扰问题关于变电站自动化系统的抗干扰问题，亦即所谓的电磁兼容问题，是一个非常重要然而却常常被忽视的方面。传统上的变电站自动化设备出厂抗干扰试验手段相当原始，仅仅做一些开关电焊机、风扇、手提电话等定性实验，到现场后往往也只加上开合断路器的试验，一直没有一个定量的指标，这是一个极大的隐患。. 采取的措施 变电站自动化系统的抗干扰措施是保证变电站自动化系统可靠和稳定地运行的基础，选择时应注意，合格的变电

13、站自动化产品，除满足一般检验项目外，主要还应通过高低温试验、耐湿热试验、雷电冲击电压试验、动模试验，而且还要重点通过四项电磁兼容试验，分别是：1MHz脉冲干扰试验；静电放电干扰试验；辐射电磁场干扰试验；快速瞬变干扰试验。 现场接线、布局,五、变电站自动化技术发展方向,.是基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准,.面向对象，即面向设备,. IEC61850标准的推广应用 强调： 互操作 自描述 整体性,高集成化方向发展,.新型的大规模集成电路进一步应用在保护和测控装置上,将使电路板更加小型集成化,装置通信、数据存储及处理能力更强,.将控制、保护、故障录波、事件记录和运行支持系统的数据处理

14、等功能,通过模块化设计集成在一个装置内,.间隔内部和间隔间以及间隔同站级间的通信可统一用一层网即光纤以太网来实现,数字化方向发展,. 智能开关设备、光电式电压和电流互感器、智能电子装置(IED)等的研制,.智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路逐渐取代传统的一次回路,数字信号取代模拟信号,.使变电站层、间隔层、过程层最终用网络联接起来,并实现统一的通信标准,影响变电站自动化的相关技术,.GPS及动态监测技术,.电能质量监测及管理技术,.电力市场核算和交易,.灵活交流输电技术（FACTS）,.电能质量监测及管理技术 通过监测装置测量电网中所有的电能质量参数，研究电网电能质量，提供在线分析技

15、术，便于电网电能质量指标的集中管理，监督电能质量污染源，为电网运行过程中的暂态现象及各种故障情况提供分析依据，并进一步为改善电网总体电能质量指标创造条件。,.灵活交流输电技术 FACTS是美国N.G.Hingorani博士于1986年提出的。综合电力电子、微电子、通信、控制等新技术的产物。采用大功率电力电子器件作为高压开关和其他电力设备的控制器，使得电力系统变得高度可控。,.电气设备的状态维修在线监测技术 高压设备在线监测系统为早期故障发现、预警、故障及时诊断分析,设备维修保养,提供先进手段。,变电站绝缘状态监测系统结构示意,.电力市场核算和交易技术,电能计量、辅助服务 市场体系对调度（控制）的影响 市场竞价和公平交易模式,.电力系统实时动态监测技术,目前应用的电力系统监测手段主要有侧重于记录电磁暂态过程的各种故障录波仪和侧重于监测系统稳态运行情况的SCADA/EMS系统。不同地点之间缺乏准确的共同时间标记，记录数据只是局部有效，难以用于对全系统动态行为的分析。 基于PMU的电力系统实时动态监测系统广域动态监测系统(WAMS)的发展可以很好地解决这一难题,PMU,PMU,PMU,PMU,子站 / 数据集中器,子站 / 数据集中器,主站（分析中心站）,主站,电力系统实时动态监测系统体系图,