变电站综合自动化技术及应用第一章-变电站综合自动化系统基础知识课件.pptx

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1、,第一章,变电站综合自动化系统基础知识,变电站综合自动化技术及应用,1.1 变电站综合自动化的基本概念及发展过程1.2 变电站综合自动化系统发展的主要因素及其功能1.3 变电站综合自动化的体系结构1.4 实现变电站综合自动化的优点及发展趋势1.5 变电站综合自动化研究的内容和特点1.6 本章小结以及课后习题,第一章,变电站综合自动化系统基础知识,1.1 变电站综合自动化的基本概念及发展过程1.2 变电站综合自动化系统发展的主要因素及其功能1.3 变电站综合自动化的体系结构1.4 实现变电站综合自动化的优点及发展趋势1.5 变电站综合自动化研究的内容和特点1.6 本章小结以及课后习题,第一章,变

2、电站综合自动化系统基础知识,变电站分立元件的自动装置阶段,微处理器为核心的智能自动装置阶段,变电站自动化阶段,变电站分立元件的自动装置阶段 通常把变电站的设备分为一次设备和二次设备，一次设备主要指变压器、母线、电容器、电抗器、断路器和隔离开关、电压互感器、电流互感器、交流和直流电源等；二次设备有自动装置、继电保护、远动装置、测量仪表和中央信号等，为了叙述方便，我们把这些二次设备统称为自动装置。这些一、二次设备都是变电站必不可少的基本组成部分。微处理器为核心的智能自动装置阶段微机型自动装置从设计原则上几乎都是面向全厂或全站而不是面向每个间隔或元件的，因此无论是微机继电保护或微机自动装置、远动装置

3、等，都采用集中组屏方式。处于厂、站端的远动设备与控制中心或调度中心的接收设备之间的通信，采用一对一方式。除了远动装置具有串行通信接口，能与调度中心通信外，多数自动装置和微机保护装置几乎没有对外通信接口，即不具备串行通信功能，因此在厂、站内各微机自动装置只能各自独立运行，不能互相通信，不能共享资源。,变电站自动化阶段国内外变电站自动化系统从20世纪70年代末开始研制和开发。20世纪80年代末90年代初，DSP技术的应用，使得随一次设备分散布置的分散式测控单元很快发展起来，而且还提供了强有力的功能综合优化手段。20世纪90年代，变电站综合自动化系统主要应用在110kV、66kV或35kV电压等级的

4、变电站中。20世纪末21世纪初，随着大规模集成电路技术、微计算机技术、通信技术，特别是现场总线和网络技术的发展，使综合自动化系统的技术有可能进一步向前发展。,变电站综合自动化的“综合”主要包括两个方面：横向综合：利用计算机手段将不同厂家的设备连在一起，替代或升级老设备的功能。纵向综合：在变电站层这一级，提供信息优化、综合处理分析信息和增加新的功能，增强变电站内部、各控制中心间的协调能力。例如，借用人工智能技术，在控制中心可实现对变电站控制和保护系统的在线诊断和事件分析，或借助变电站自动化功能，完成电网故障后的自动恢复等。变电站综合自动化系统应满足的基本要求如下：全面代替常规的二次设备微机保护的

5、软、硬件设置既要与监控系统相对独立，又要相互协调微机保护装置应具有串行接口或现场总线接口系统的功能和配置，应满足无人值班的总体要求要有可靠、先进的通信网络和合理的通信协议具有高的可靠性和强的抗干扰能力系统的标准化程度、可扩展性和适应性要好变电站自动化系统的研究和开发工作，必须统一规划、统一指挥,1.1 变电站综合自动化的基本概念及发展过程1.2 变电站综合自动化系统发展的主要因素及其功能1.3 变电站综合自动化的体系结构1.4 实现变电站综合自动化的优点及发展趋势1.5 变电站综合自动化研究的内容和特点1.6 本章小结以及课后习题,第一章,变电站综合自动化系统基础知识,1.2.1 变电站综合自

6、动化系统发展的主要因素,1.2.2 变电站综合自动化的基本功能,20世纪80年代以来微电子技术、信息技术、网络通信技术的成熟与发展，推进了变电站自动化系统的飞速发展，促使变电站自动化技术发展的主要动因在于经济收益、技术能力、功能（性能）需求，三者之间的关系见下图。,虚线表达了技术实现能力对于功能需求的满足是一个逐渐发展的过程表示新的功能需求实现可以为应用带来经济价值表示技术能力是经济收益的基础和保障,变电站综合自动化的内容包括：变电站电气量的采集和电气设备的状态监视、控制和调节，以实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站的正常运行和安全。当发生事故时，由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采

7、集、监视和控制，并迅速切除故障，完成事故后的恢复操作。从长远的观点来看，还应包括高压电气设备本身的监视信息（如断路器、变压器、避雷器等的绝缘和状态监视等）。综上所述变电站综合自动化系统实现的内容应包括：随时在线监视电网运行参数、设备运行状况、自检、自诊断设备本身的异常运行电网出现事故时，快速采样、判断、决策，迅速隔离和消除事故完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、分析报表、远传和保证电能质量的自动和遥控调整,监控子系统,微机保护子系统,自动控制装置子系统,远动及通信子系统,变电站综合自动化系统的基本功能,1.1 变电站综合自动化的基本概念及发展过程1.2 变电站综合自动化系统发展的主要因素及

8、其功能1.3 变电站综合自动化的体系结构1.4 实现变电站综合自动化的优点及发展趋势1.5 变电站综合自动化研究的内容和特点1.6 本章小结以及课后习题,第一章,变电站综合自动化系统基础知识,变电站综合自动化的结构模式,集中式,在变电站中的具体应用,分布式,分层分布式,安装的物理位置,集中组屏,分散组屏,全部分散,集中式变电站自动化结构模式,集中式结构是根据变电站的规模，配置相应容量的集中式保护装置和监控主机及数据采集系统，它们安装在中央控制室内。主变压器和各进出线及站内所有电气设备的运行状态，通过TA、TV经电缆传送到中央控制室的保护装置和监控主机（或远动装置）。继电保护动作信息往往取保护装

9、置的信号继电器的触点，通过电缆送给监控主机（或远动装置）。,集中式综合自动化系统,能及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、实时监控、制表、打印、事件顺序记录等功能；能完成对变电站主要设备和进、出线的保护任务；系统具有自诊断和自恢复功能；结构紧凑，体积小，节省占地面积；造价低，实用性强，适合小型变电站的新建和改造。,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，软件复杂，修改工作量大，调试难度大；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，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

10、不方便，程序设计麻烦。,分层分布式系统集中组屏结构模式中小型变电站分层分布式集中组屏结构：分层分布式系统集中组屏结构是把整套综合自动化系统按其功能组装成多个屏（或称柜）,大型变电站分层分布式集中组屏结构：在较大型的变电站中采用数据采集管理机或继电保护管理机，分别管理各测量、监视单元和各保护单元，然后集中与变电站层通信。,主要特点 由于分层分布式结构的配置在功能上采用可以下放尽量下放的原则，凡是可以就地完成的功能绝不依赖通信网，任一部分设备出现故障只影响局部，因此大大提高了系统的整体可靠性。同时，软件相对简单，可扩展性和灵活性强，节约投资，减少维护工作量。继电保护相对独立。具有与系统控制中心通信

11、功能。工作环境良好，管理维护方便。,分散与集中相结合的结构模式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安装在控制室内的分散式系统结构，常称为分散和集中相结合的结构，而控制和保护仍然集中配屏。,对500kV、220kV等电压等级的大型变电站，通常将各个电压等级的间隔单元集中组屏安装在分散的设备小间内（一次设备附近），就近管理，节省电缆；而分散的不同电压等级设备小间再通过通信系统和主控制室变电站层单元组成整个变电站自动化系统。,主要特点简化了变电站二次部分的配置，大大缩小了控制室的面积。减少了施工和设备安装工程量。简化了变电站二次设备之间的互连线

12、，节省了大量连接电缆。分散式结构可靠性高，组态灵活，检修方便。,全分散的变电站自动化结构模式,主要特点变电站间隔层在站内按间隔分布式配置。由于安装在开关柜的保护与测控单元在开关柜出厂前已由厂家安装和调试完毕，加之敷设电缆的数量大大减少，因此简化了现场施工、安装和调试的工作。由于分布分散式结构，各单元分散安装，减小了电流互感器的负担，各模块与监控主机之间通过局域网络或现场总线连接，组态灵活，可靠性高，抗干扰能力强。,1.1 变电站综合自动化的基本概念及发展过程1.2 变电站综合自动化系统发展的主要因素及其功能1.3 变电站综合自动化的体系结构1.4 实现变电站综合自动化的优点及发展趋势1.5 变

13、电站综合自动化研究的内容和特点1.6 本章小结以及课后习题,第一章,变电站综合自动化系统基础知识,1.4.1 变电站综合自动化的优点,1.4.2 变电站综合自动化的发展方向,1.4.3 变电站综合自动化系统中的新技术,继电保护、自动装置及远动装置设备老化可靠性不好。供电质量不能得到科学的保证。不适应现代电力系统快速计算和实时控制的要求。维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。,提高电力系统的运行管理水平。提高设备工作可靠性。提高供电质量，提高电压合格率。提高变电站的安全可靠运行水平。减少控制电缆，缩小占地面积进而降低造价，减少总投资促进无人值班变电站管理模式的实行。减小

14、维护工作量，缩短停电检修时间。为运行设备实现在线检测和状态检修创造条件。,传统变电站存在的问题,变电站综合自动化的优点,01,从集中控制、功能分散向结构分散的网络型发展,02,保护和控制功能的集成,03,04,05,06,07,从专用设备到平台,从传统控制向综合智能方向发展,从室内型向户外型演变,从单纯的屏幕数据监视到多媒体监视,实现纵向和横向综合,智能电子装置,非常规互感器,电气设备状态监测与故障诊断技术,电能质量的在线监测技术的发展与应用,1.1 变电站综合自动化的基本概念及发展过程1.2 变电站综合自动化系统发展的主要因素及其功能1.3 变电站综合自动化的体系结构1.4 实现变电站综合自

15、动化的优点及发展趋势1.5 变电站综合自动化研究的内容和特点1.6 本章小结以及课后习题,第一章,变电站综合自动化系统基础知识,1.5.1 变电站综合自动化的研究内容,1.5.2 变电站综合自动化系统的特点,由于变电站综合自动化系统投入运行以后显示出许多原来变电站常规的二次设备所不能具备的优越性，因此，“变电站综合自动化”在短短的几年内便成为热门的话题，引起了电力行业各有关部门的注意和重视。近些年，我国开展变电站自动化的研究与开发工作，主要包括如下两方面内容：对220kV及以下中、低压变电站，采用自动化系统，利用现代计算机和通信技术对变电站的二次设备进行全面的技术改造，取消常规的保护、监视、测

16、量、控制屏，实现综合自动化，以全面提高变电站的技术水平和运行管理水平，并逐步实行无人值班或减人增效。对220kV以上的变电站，主要是采用计算机监控系统以提高运行管理水平，同时采用新的保护技术和控制方式，促进各专业在技术上的协调，达到提高自动化水平和运行、管理水平的目的。,功能综合化系统构成数字化及模块化结构分布、分层化操作监视屏幕化测量显示数字化通信局域网络化、光纤化运行管理智能化,1.1 变电站综合自动化的基本概念及发展过程1.2 变电站综合自动化系统发展的主要因素及其功能1.3 变电站综合自动化的体系结构1.4 实现变电站综合自动化的优点及发展趋势1.5 变电站综合自动化研究的内容和特点1

17、.6 本章小结以及课后习题,第一章,变电站综合自动化系统基础知识,1.6.1 本章小结,1.6.2 课后习题,变电站是电力生产过程的重要环节。变电站综合自动化是指应用控制技术、信息处理和通信技术，利用计算机软件和硬件系统或自动装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。影响变电站自动化技术发展的主要因素一共有三点：包括经济因素、技术因素、功能需求，三者相互关联。变电站自动化技术的发展主要得益于两个方面：IED的数字化应用和局域网通信技术的发展。变电站综合自动化系统主要包括监控子系统、微机保护子系统、自动控制装置子系统以及远动通讯子系统。变电站综合自动化的体系结构有四

18、种形式，包括集中式变电站自动化结构模式、分布式系统集中组屏结构模式、分散与集中相结合的结构模式和全分散的变电站自动化结构模式。我国开展变电站自动化的研究与开发工作，主要包括如下两方面内容：对220kV及以下中、低压变电站，采用自动化系统，利用现代计算机和通信技术对变电站的二次设备进行全面的技术改造，取消常规的保护、监视、测量、控制屏，实现综合自动化，以全面提高变电站的技术水平和运行管理水平，并逐步实行无人值班或减人增效。对220kV以上的变电站，主要是采用计算机监控系统以提高运行管理水平，同时采用新的保护技术和控制方式，促进各专业在技术上的协调，达到提高自动化水平和运行、管理水平的目的。,什么是变电站自动化系统？变电站综合自动化系统有什么主要特征？变电站综合自动化系统的基本功能有哪些？变电站自动化系统的机构模式主要有哪几种？各有何特点？什么是分层分布式变电站自动化系统？常规变电站自动化系统存在哪些缺点？影响变电站综合自动化系统技术发展的因素是什么？各因素之间有何联系？简述变电站综合自动化系统的发展趋势。变电站综合自动化有哪些研究内容和研究目的。变电站综合自动化系统有哪些优点。间隔层、过程层和站控层的主要功能是什么？,变电站综合自动化系统基础知识,