变电站综合自动化系统.ppt

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1、内 容1. 变电站综合自动化概念和功能2. 变电站综合自动化系统的结构3. 四方公司各综合自动化产品 变电站综合自动化的产生 常规二次系统四部分:监控、保护、远动及自动装置 实现的原理和技术完全不同,互不兼容，设备彼此独立存在且自成体系。逐步形成了自动化、远动和保护等不同的专业和相应的技术部门。 微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，导致对象相同、技术手段日趋相同 20世纪70年代末到80年代初研究阶段, 80年代末到90年代初进入实用阶段 变电站综合自动化的基本概念 将变电站二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现

2、代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。 具有功能综合化、分层分布结构化、操作监视屏幕化、运行管理智能自动化等特征。综合自动化的基本功能： (国际大电网会议)1.当地监控系统功能(当地四遥）2.远动系统功能3.微机保护系统功能4.电压、无功综合控制系统功能 5.故障录波 6.小电流接地选线7.同期8.对时 1.当地监控系统功能监控系统取代常规的控制盘、仪表盘、模拟盘、中央信号系统、电压无功调节盘等,具体包括以下内容： 1. 数据采集和处理2. 报警功能3. 事件顺序记录及事故追忆功能4.

3、 开关量控制操作和同期检测5. 在线计算和制表功能6. 图像显示和显示打印功能 7. 系统自诊断和自恢复功能8. 维护功能数据采集和处理监控采集的数据包括模拟量、开关量和电度量。监控系统采取定时采集和主动上送的方式进行采集数据，对数据进行存储。1. 模拟量有：电流、电压、有功功率、无功功率、频率、功率因数、温度。2. 开关量有：DL位置及刀闸状态信号、事故信号、预告信号、中央信号、BCD码（主变挡位）、公用信号（所有变、电源保险等）。3. 电度量有：有功电度、无功电度（正反向的）。报警功能一种是事故报警 包括非操作引起的断路器跳闸、保护装置动作或偷跳信号。另一种是预告报警 包括一般设备变位、状

4、态异常信息（如弹簧未储能等）、模拟量越限报警（电压越限等）、计算机站控系统的各个部件、间隔层单元的状态异常（如装置通讯中断）等。报警显示具有模拟光字牌分类告警画面和确认功能。报警状态及限值可人工设置，报警声音可设置。 事件顺序记录及事故追忆功能系统可将保护及自动装置动作事件过程中各测点的动作顺序，以毫秒级的分辨率正确记录下来，进行显示、打印和存储，供事故分析、处理和查询。开关量控制操作和同期检测开关量控制操作对象为断路器、隔离开关、变压器分接头。对要求作同期检测的断路器应具有检同期功能（如四方公司的CSI200E）。五防功能在线计算和制表功能根据交流采样后在线计算出 电气量一次值I、U、P、Q

5、、f、COS以及Wh、Varh，并计算出日、月、年最大、最小值及出现的时间； 电度累计值和分时段值； 日、月、年电压合格率； 功率总加，电能总加，变电所送入、送出负荷及电量平衡率，主变压器的负荷率及损耗，断路器的正常及事故跳闸次数、停用时间及年运行率等； 变压器的停用时间及次数；所用电率计算；安全运行天数累计等。能提供各种报表，如实时值表、整点值表、变电站负荷运行日志表（值班表）、电能量表、向上级调度汇报表、交接班记录、事件顺序记录一览表、报警记录一览表、微机保护配置定值一览表、主要设备参数表、开关量、模拟量、电度量实时值汇报表、自诊断报告及用户自定义的其他报表。图像显示和显示打印功能后台设备

6、应能显示以下内容： 全所电气主接线图分区及单元接线图 光字牌图 实时曲线及趋势曲线历史曲线 电压和负荷监视棒图 实时和历史报警图 表格显示、报告显示 系统配置及运行工况图 手控/程控/同期开关位置 二次保护配置图 各套保护设备的投切情况、整定值等 直流系统图、所用电系统图、显示时间和安全运行天数等。系统自诊断和自恢复功能计算机监控系统能在线诊断系统全部软件和硬件的运行工况，当发现异常及故障时能及时显示和打印报警信息，并在运行工况图上用不同颜色区分显示。系统自诊断的内容包括：各工作站、测控单元、I/O采集单元等的故障、电源故障、系统时钟同步故障、网络通信及接口设备故障、软件运行异常和故障、与远方

7、调度中心数据通讯故障、远动通道故障。系统自恢复的内容包括：当软件运行异常时，自动恢复正常运行；当软件发生死锁时，自启动并恢复正常运行；当系统发生软、硬件故障时，备用设备能自动切换（双机热备功能）。维护功能数据库维护功能。应具有人-机交互式对数据库中的各个数据项进行修改和增删。如各数据项的编号、各数据项的文字描述、开关量的状态描述、各输入量报警处理的定义、模拟量的各种限值（包括上下限、上上限、下下限、上极限和下极限）、模拟量的采集周期、模拟量越限处理的死区、模拟量转换的计算系数、开关量状态正常、异常的定义、电能量计算的各种参数、输出控制的各种参数、对多个开关量的逻辑运算（如重合闸成功率的计算）定

8、义等。图形画面及报表在线处理功能。系统提供灵活方便的图形画面和报表的在线生成工具，具有在线生成、编辑、修改和定义图形和报表的功能。2.远动系统所谓远动，就是调度端的四遥功能，应用远程通信技术，对远方的运行设备进行监视和控制，以实现远程测量、远程信号、远程控制和远程调节等各项功能。远动系统是为调度控制中心提供实时数据，实现对远方运行设备的监视和控制，是电力系统调度自动化的基础。在现在的变电站综合自动化系统中，远动系统代替了原有的常规远动终端RTU 。远动的功能遥测：主要参数按规约传送给调度中心。这些参数可能是变压器、输电线、配电线等的电压、电流和功率等。遥信：即远程信号。变电站的设备状态信号，按

9、规约传送给调度中心。这些设备状态可能是断路器、隔离器的位置状态等。 遥控：即远程命令。从调度中心发出改变运行设备状况的命令。如操作变电站各级电压回路的断路器、投切补偿电容器和电抗器等。遥调：即远程调节。从调度中心发出命令实现远方调整变电站的运行参数。如改变变电站变压器分接头的位置，以调节电力系统运行电压等。遥脉：远动系统应能将电能量的脉冲信号量转换后定时发送给调度中心。事件顺序记录(SOE)。电力系统统一时钟。电力系统中电网内的时钟是统一的，远动系统应具备对时功能。调度规约转换。为了适应与几个调度中心通信，远动系统应能适合多种规约的数据远传。3.微机保护系统高压线路保护及辅助装置高压线路保护及

10、辅助装置中低压线路保护中低压线路保护变压器保护装置变压器保护装置低压保护装置低压保护装置母线保护母线保护发变组保护发变组保护 4.电压、无功综合控制系统维持供电电压在规定的范围内保持电力系统的稳定和合适的无功平衡 保证在电压合格的前提下使电能损耗最小一般是在监控系统中设有专用的自动调分接头和自动投切电容器的控制软件(VQC软件)，也有 VQC装置单独组屏的设备。5.故障录波故障录波的数据和波形是电网事故运行分析的重要参数。35kV变电站和一般的110kV终端站可以不要求安装故障录波，一些分析信息可从保护装置的简短记录和SOE中提取（如四方低压装置的准录波）。220kV以上电压等级的变电站要求具

11、有故障录波功能。6.小电流接地选线该功能要求配备三相CT或专用零序CT，一般通过IED检出母线开口三角电压越限，主站在收到信号后调该母线各出线在接地瞬间记录的零序电压电流资料，汇总分析后作出判断。对于有35kV和10kV馈电线路的变电站，应装设分布的通过网络来实现的小电流接地选线系统。7.同 期由于实现电网互联是必然趋势，故负责系统联络线联络变压器的枢纽变电站仍需配自动同期装置，使待并列的两个系统在电压、频率、相位角都能满足条件的情况下对进行并列操作公司在测控装置上实现CSI200E8.对 时 对时要求是变电站自动化系统的最基本要求。110kV枢纽站和220kV站要求系统具有GPS对时功能，要

12、求对变电站层设备和间隔层设备（包括智能电度表等）均实现GPS对时。并具有时钟同步网络传输校正措施（如脉冲对时功能）。110kV终端站、35kV变电站不要求GPS对时功能，但要求具有一定精度的站内系统对时功能，定时完成由系统主机或由调度端发出的对站内间隔层设备的对时功能。GPS 对时方式分为三种，分别为：网络对时、脉冲对时、IRIG-B 码对时。 综自系统对时方式:调度对远动对时，远动对装置对时。GPS对远动对时，远动对装置对时。调度对远动对时，远动对装置对时，GPS秒脉冲对装置对时。调度对远动对时，远动对装置对时，GPS分脉冲对装置对时。GPS对远动对时，远动对装置对时，GPS秒脉冲对装置对时

13、。GPS对远动对时，远动对装置对时，GPS分脉冲对装置对时。B码对时，和报文对时相斥。 综合自动化系统的结构集中式的结构形式（集控台）集中式的结构形式（集控台）分层分布式的结构形式分层分布式的结构形式 1.集中组屏式 2.分散与集中相结合式 3.全分散式四方公司发展四方公司发展:早期早期LON网结构的综自系统网结构的综自系统中间以太网与现场总线并行时期的综自系统中间以太网与现场总线并行时期的综自系统现在的全以太网综自系统现在的全以太网综自系统四方公司的设计原则四方公司的设计原则面向间隔面向间隔 首先提出了“面向对象”的设计思想和采用“按间隔设计”的方法。 基于网络的完全的分层分布式基于网络的完

14、全的分层分布式 变电站层和间隔层设备之间、间隔层设备与设备之间都是通过共享的通信网络联系起来的，系统的各个部分分散布置。平等的变电站层主站平等的变电站层主站 间隔设备所发送的信息在监控网络是“组播”的，所有网上的主站都可以收到。各主站彼此之间完全独立，其中任何一部分故障不会影响其它部分。全集中式方案DIDOAI返回返回早期应用于220kV及以上变电站的LonWorks网络 Ethernet 和LON并存时期的220kV及以上变电站的网络现在应用220kV及以上全分布式典型结构 110kV及以下系统典型结构系统配置实例磁湖变系统配置实例莱阳变 四方公司综合自动化系统产品监控系统 1.CSM-10

15、0A/B: NSPRO监控系统 与南思公司合作，南思I型和南思II型，又称SCADA和NSPRO，二者所使用的操作系统分别是WIN31/WIN95/WIN98和WIN95/WIN98，二者软件系统完全不兼容，LON南思后台232串口u4f规约CSM100A/BCSM300A/B调度远动规约 LON南思后台232串口CSM100A/BCSM300A/B调度远动规约2.CSM-100C : 1)CSC2000监控系统 Windows，各电压等级，可配套VQC、工程师站，外配其他厂家五防，商用PC机 2)CSC2100监控系统 UNIX平台,330kV、500kV变电站，配套信息子站，外配其他厂家五

16、防，SUN服务器，支持Oracle和PostgreSQL 3)CSC2000 V2监控系统 UNIX平台、Windows平台，适应各电压等级，一体化VQC、五防软件、工程师站功能。 SUN服务器、商用PC机、工作站 支持Oracle、 SQLServer 和PostgreSQL500kV变电站1.纯Unix方案：双64位服务器双64位操作员站64位维护工程师站2.混合方案：双64位服务器（Unix）双32位操作员站（Windows）32位维护工程师站（Windows）220kV变电站1.双64位主机（Unix）2. 双32位主机（Windows）110kV变电站单32位主机（Windows）Oracle：价格昂贵，用于500kV和高配置220kV变电站，和其他用户指定数据库的变电站SQLServer：价格中等，用于普通220kV变电站和高配置110kV变电站PostgreSQL：价格低，用于110kV及以下电压等级变电站 VQC 通过变电站内监控网络获得系统信息，包括相关节点的电压、电流、有功和无功以及相关断路器、隔离开关的位置信息，然后按照预定的控制原则做出调整决策。在需要调节主变分