變電所的監(jiān)控系統(tǒng)和自動裝置.ppt

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第7章變電所的監(jiān)控系統(tǒng)和自動裝置,7.1變電所的操作電源7.2變電所的控制回路7.3變電所的信號回路7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表7.5變電所常用自動裝置7.6變電站綜合自動化簡介,7.1變電所的操作電源,操作電源是用來對斷路器的分、合閘回路，繼電保護裝置以及其它信號回路供電的電源。,一、概述,可分為直流操作電源和交流操作電源兩大類。,二、直流操作電源,1.由蓄電池供電的直流操作電源,優(yōu)點：蓄電池的電壓與被保護的網(wǎng)絡(luò)電壓無關(guān)。缺點：需修建有特殊要求的蓄電池室，購置大量的充電設(shè)備和蓄電池組，輔助設(shè)備多，投資大，運行復(fù)雜，維護工作量大，可靠性低。,2.由硅整流器供電的操作電源,硅整流電容儲能式直流操作電源（圖7-1）,硅整流器U1：采用三相橋式整流。硅整流器U2：采用單相橋式整流。,正常運行時由整流器供電，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，交流電源電壓大大降低，利用電容器C1和C2的儲能使斷路器跳閘。,復(fù)式整流裝置（圖7-2）,正常運行時由整流器供電，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，利用短路故障電流經(jīng)過整流作為操作電源。,整流裝置既可由“電壓源”（所用變壓器或電壓互感器）供電，也可由“電流源”（電流互感器）供電。,圖7-1硅整流電容儲能式直流操作電源,,,三、交流操作電源,圖7-2復(fù)式整流裝置接線示意圖,直接動作式（見圖7-3）利用繼電器常閉觸點去分流跳閘線圈方式（圖7-4）,圖7-3直接動作式的交流操作保護接線圖,圖7-4去分流跳閘方式的交流操作保護接線圖,,,圖7-5利用速飽和變流器的交流操作保護接線圖,思考：速飽和變流器與電流互感器的區(qū)別是什么?,電流互感器的二次側(cè)不允許開路；速飽和變流器可以在開路下使用。,Why?,采用速飽和變流器的目的：,當(dāng)短路時限制流入跳閘線圈的電流；減小電流互感器的二次負(fù)荷阻抗。,,優(yōu)點：投資小、接線簡單可靠、運行維護方便。缺點：不適用于較復(fù)雜的繼電保護、自動裝置及其它二次回路等。,利用速飽和變流器的接線方式（圖7-5）,交流操作電源的優(yōu)缺點：,,,7.2變電所的控制回路,一、概述,控制回路是由控制開關(guān)和控制對象（斷路器、隔離開關(guān)）的傳送機構(gòu)及執(zhí)行（或操作）機構(gòu)組成的。其作用是對一次開關(guān)設(shè)備進行“跳”、“合”閘操作。,集中控制（遠方控制）：在控制室內(nèi)用控制開關(guān)對斷路器進行操作，用于35kV及以上的變電所中。就地控制：在各個斷路器安裝處就地操作，用于6～10kV的變電所中。,斷路器的控制分為集中控制和就地控制兩類：,,,對斷路器控制回路的基本要求,既可由控制開關(guān)進行手動跳、合閘，又可由繼電保護和自動裝置自動跳、合閘；斷路器跳閘或合閘完成后，應(yīng)能自動切斷跳閘或合閘回路，防止因通電時間過長而燒壞線圈；應(yīng)有指示斷路器狀態(tài)的位置信號，而且能夠區(qū)分自動跳、合閘與手動跳、合閘的位置信號；應(yīng)有防止斷路器多次連續(xù)跳、合閘的跳躍閉鎖裝置；應(yīng)有指示斷路器控制回路完好性的監(jiān)視信號；在滿足以上基本要求的前提下，應(yīng)力求簡單、可靠。,,,二、控制開關(guān),控制開關(guān)又稱為“萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)”，是電氣工作人員對斷路器進行分、合閘控制的操作元件。,目前變電所多采用LW2型控制開關(guān)，它共有六個位置：,預(yù)備操作位置：“預(yù)備合閘”和“預(yù)備跳閘”操作位置：“合閘”和“跳閘”固定位置：“合閘后”和“跳閘后”,合閘操作順序：預(yù)備合閘→合閘→合閘后,跳閘操作順序：預(yù)跳備閘→跳閘→跳閘后,LW2型控制開關(guān)的觸點圖表:見表7-1。,,三、燈光監(jiān)視的斷路器控制回路和信號回路,,圖7-6為燈光監(jiān)視的斷路器控制回路和信號回路原理圖。,1.合閘過程,手動合閘：手動合閘前，斷路器QF處于跳閘狀態(tài)，控制開關(guān)手柄處于“跳閘后”位置，由表7-1知，SA10-11接通，則,+WC→SA10-11→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC,綠燈亮既表明斷路器正處于跳閘位置，也表明斷路器的合閘回路是完好的。,綠燈HLG亮,,“預(yù)備合閘”：由表7-1知，觸點SA9-10與SA13-14接通，此時,+WF→SA9-10→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC,,綠燈閃光,綠燈閃光表明該斷路器準(zhǔn)備合閘，以提醒運行人員核對操作的對象是否正確。,“合閘”（不松手）：由表7-1知，SA5-8、SA17-19和SA16-13接通，則,+WC→SA5-8→KLB2→QF1-2→KO→-WC,,QF合閘,+WC→SA16-13→HLR→R2→KLB（I）→QF3-4→YR→-WC,紅燈HLR亮,,紅燈亮既表明斷路器正處于合閘位置，也表明斷路器的跳閘回路是完好的。,松開手柄，SA自動回到“合閘后”的位置，紅燈繼續(xù)發(fā)光。,自動合閘：自動合閘時，QF在合閘位置，SA在“跳閘后”位置，二者不對應(yīng)，觸點SA14-15接通，則,+WF→SA14-15→HLR→R2→KLB（I）→QF3-4→YR→-WC,紅燈閃光,,控制臺上，紅燈在閃光，表明斷路器是自動合閘的，只有將SA手柄轉(zhuǎn)到“合閘后”位置，紅燈才變?yōu)槠焦狻?2.跳閘過程,手動跳閘：,“預(yù)備跳閘”：由表7-1知，觸點SA13-14接通，此時,+WF→SA13-14→HLR→R2→KLB（I）→QF3-4→YR→-WC,,紅燈閃光,紅燈閃光表明該斷路器準(zhǔn)備跳閘，以提醒運行人員核對操作的對象是否正確。,“跳閘”（不松手）：由表7-1知，SA6-7、SA10-11接通，則,+WC→SA6-7→KLB（I）→QF3-4→YR→-WC,,QF跳閘,+WC→SA10-11→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC,松開手柄，SA自動回到“跳閘后”的位置，綠燈繼續(xù)發(fā)光。,綠燈亮,,自動跳閘：自動跳閘時，QF在跳閘位置，SA在“合閘后”位置，二者不對應(yīng)，觸點SA9-10接通，則,+WF→SA9-10→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC,,綠燈閃光,+WS→HA→R3→SA1-3→SA19-17→QF5-6→-WS,,發(fā)出音響信號,控制臺上，綠燈在閃光，事故信號裝置發(fā)出音響，表明斷路器是自動跳閘的。只有將SA手柄轉(zhuǎn)到“跳閘后”位置，綠燈才變?yōu)槠焦?，事故音響信號才停止?3.防跳回路,作用：防止運行人員手動合閘斷路器于故障線路上，斷路器又被繼電保護裝置動作于跳閘后，斷路器會出現(xiàn)多次連續(xù)跳、合閘的跳躍現(xiàn)象。,圖中：,SA：控制開關(guān)HLG：綠燈HLR：紅燈KLB：防跳繼電器KM1：自動重合閘出口中間繼電器的常開觸點KM0：繼電保護出口中間繼電器的常開觸點HA：蜂鳴器,右側(cè)“1”、“2”、“3”分別表示操作手柄在“預(yù)備合閘”、“合閘”和“合閘后”位置,左側(cè)“1”、“2”、“3”分別表示操作手柄在“預(yù)備跳閘”、“跳閘”和“跳閘后”位置,四、閃光電源的構(gòu)成,DX-3型閃光繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與接線如圖7-7所示。,,,圖7-7由DX-3型閃光繼電器構(gòu)成的閃光電源,圖中，KF為閃光繼電器，其觸點時開時閉，使閃光母線+WF上呈現(xiàn)斷續(xù)的正電壓；SB為試驗按鈕，按下時閃光裝置動作，白色信號燈HLW亮，表示本裝置工作正常。,,,,,,,,7.3變電所的信號回路,一、概述,1．信號裝置的分類,斷路器位置信號：用來指示斷路器正常工作的位置狀態(tài)，一般用紅燈亮表示斷路器處于合閘位置；綠燈亮表示斷路器處于跳閘位置。事故信號：用來指示斷路器事故跳閘時的狀態(tài)，包括燈光信號（綠燈閃光）和音響信號（蜂鳴器）。預(yù)告信號：用來指示運行設(shè)備出現(xiàn)不正常運行時的報警信號包括音響信號（電鈴）和光字牌。,其中，事故信號和預(yù)告信號是電氣設(shè)備各信號的中心部分，通常稱為中央信號，它們集中裝設(shè)在中央信號屏上。,,2．對中央信號回路的基本要求,所有有人值班的變電所，都應(yīng)在控制室內(nèi)裝設(shè)中央事故信號和預(yù)告信號裝置；斷路器事故跳閘時，能及時發(fā)出音響信號（蜂鳴器），并使相應(yīng)的位置指示燈閃光，亮“掉牌未復(fù)歸”光字牌。發(fā)生不正常工作狀態(tài)時，能及時發(fā)出區(qū)別于事故音響的另一種音響（警鈴），并使顯示故障性質(zhì)的光字牌點亮。中央事故信號與預(yù)告音響信號應(yīng)有區(qū)別，一般事故信號用蜂鳴器（電笛），預(yù)告信號用電鈴；音響信號應(yīng)能重復(fù)動作，并能手動或自動復(fù)歸，而故障性質(zhì)的指示燈仍保留。,二、事故信號裝置,1．簡單的事故信號裝置,就地復(fù)歸的事故音響信號裝置（圖7-8）,,缺點：在解除事故音響信號的同時，閃光信號也被解除了，不利于值班人員處理事故。,任一臺斷路器自動跳閘后，蜂鳴器HA發(fā)出音響。將SA手柄將轉(zhuǎn)到“跳閘后”位置，即可解除事故音響信號。,圖7-8就地復(fù)歸的事故音響信號裝置接線圖,可見：就地復(fù)歸是通過解除斷路器不對應(yīng)起動回路來解除音響信號。,中央復(fù)歸不能重復(fù)動作的的事故音響信號裝置（圖7-9）,,任一臺斷路器自動跳閘時，即會發(fā)出事故音響信號。按一下SB2按鈕，便會解除音響信號，但控制屏上的閃光信號卻繼續(xù)保留。,缺點：不能重復(fù)動作。即當(dāng)一斷路器啟動事故信號并中央復(fù)歸后，又一斷路器自動跳閘，音響不能再次啟動。,圖7-9中央復(fù)歸不能重復(fù)動作的事故音響信號裝置接線圖,中央復(fù)歸能重復(fù)動作的的事故音響信號裝置（圖7-10）,,工作原理：,音響啟動過程：一臺斷路器事故跳閘時，TA的一次側(cè)電流突增，其二次側(cè)感應(yīng)電勢使KR動作→起動KM1→KM11-2閉合實現(xiàn)自保持→KM13-4閉合→起動蜂鳴器HA，發(fā)出音響。,復(fù)歸過程：觸點KM15-6閉合→起動KT→經(jīng)KT整定的時間后自動解除事故音響信號，將整套信號裝置復(fù)歸。,重復(fù)動作原理：第二臺斷路器跳閘時，由于在每一個并聯(lián)支路中都有串聯(lián)電阻R，每多并聯(lián)一個支路，都將引起TA一次繞組中的電流產(chǎn)生變化，在二次繞組中感應(yīng)電勢，使干簧繼電器KR再次動作并啟動音響信號裝置。,可見：中央復(fù)歸是在主控臺上通過按鈕或自動解除音響信號。,三、預(yù)告信號裝置,圖7-11為中央復(fù)歸不能重復(fù)動作的預(yù)告音響信號裝置接線圖。,,發(fā)生不正常運行時，其相應(yīng)的繼電器K動作，音響信號HA（警鈴）和光字牌HL同時動作。按一下SB2，警鈴即被解除，同時黃色信號燈HLY發(fā)亮。,,缺點：不能重復(fù)動作。,,圖7-11中央復(fù)歸不能重復(fù)動作的預(yù)告音響信號裝置接線圖,7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表,一、絕緣監(jiān)察裝置,1.直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置（圖7-13）,直流系統(tǒng)發(fā)生一點接地時，沒有短路電流流過，熔斷器不會熔斷，仍能繼續(xù)運行。,直流系統(tǒng)為何設(shè)置絕緣監(jiān)察裝置？,但這種接地故障必須及早發(fā)現(xiàn)并處理，否則當(dāng)出現(xiàn)兩點接地時（圖7-12），可能引起信號回路、控制回路、繼電保護及自動裝置回路不正確動作。,圖7-12直流系統(tǒng)兩點接地示意圖,R1=R2=R3=1000ΩSA1：母線電壓表轉(zhuǎn)換開關(guān)，有三個位置；SA2：絕緣監(jiān)察轉(zhuǎn)換開關(guān)，有三個位置；PV2：母線電壓表；PV1：用于測量系統(tǒng)總的絕緣電阻，表盤上有歐姆刻度。,圖中：,即“母線”、“正對地”和“負(fù)對地。平時，其手柄置于“母線”位置，觸點1-2、5-8、9-11接通，PV2可測量正、負(fù)母線電壓，指示為220V。,即“信號”、“測量位置I”和“測量位置II”。平時，其手柄置于“信號”位置，觸點5-7和9-11接通，使電阻R3被短接。此時SA1的9-11也是接通的，信號繼電器KS投入工作。,圖7-13直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置接線圖,工作原理,當(dāng)正極絕緣電阻降低時，先將SA2置于“測量位置I”，此時其觸點1-3和13-14接通，調(diào)節(jié)電位計R3使電橋平衡（PV1指示為零），記下R3的位置刻度百分?jǐn)?shù)x；再將SA2置于“測量位置II”，由PV1的電阻指示數(shù)讀出總的對地絕緣電阻值R∑。,,將代入上式得：,；,,,,,,,當(dāng)負(fù)極絕緣電阻降低時，先將SA2置于“測量位置II”，此時其觸點2-4和15-14接通，調(diào)節(jié)電位計R3使電橋平衡，記下R3的位置刻度百分x；再將SA2置于“測量位置I”，由PV1的電阻指示數(shù)讀出總的對地絕緣電阻值R∑。,,,,將代入上式得：,,；,2.交流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置（圖7-14）,,缺點：只能判明發(fā)生接地故障的相別，不能判明是哪條線路故障。,可采“順序拉閘法”來尋找故障線路。,圖7-14交流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置接線圖,正常運行時，電壓表讀數(shù)均為相電壓，開口三角形兩端電壓為零，繼電器不動作。發(fā)生單相接地時，故障相電壓表為零，另兩相電壓升高到線電壓，開口三角形兩端出現(xiàn)100V的零序電壓，繼電器動作，發(fā)出信號。,二、電氣測量儀表,1.對電氣測量儀表的一般要求,常用測量儀表應(yīng)能正確反映電力裝置的運行參數(shù)，能隨時監(jiān)測電力裝置回路的絕緣狀況。交流電流表、電壓表、功率表可選用2.5級，直流電路中的電流表、電壓表可選用1.5級，頻率表可選用0.5級。電度表及互感器的準(zhǔn)確度配置見表7-2。儀表的測量范圍和互感器變比的選擇，應(yīng)使正常運行情況下儀表指針指示在滿標(biāo)度的2/3左右，并留有過負(fù)荷指示裕度。對有可能雙向運行的電力裝置回路，應(yīng)采用具有雙向標(biāo)度尺的儀表。,電源進線：為了解負(fù)荷情況，需裝設(shè)一只電流表。當(dāng)需要計量電能時，還應(yīng)裝設(shè)有功電能表和無功電能表各一只。母線：每條或每段母線上必須裝設(shè)一只電壓表，以檢查各個線電壓。在小電流接地系統(tǒng)中中，每條或每段母線上還需加裝三個絕緣監(jiān)視電壓表（圖7-15）。降壓變壓器：對35～110kV/6～10kV的電力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流表、有功功率表、無功功率表、有功電能表和無功電能表各一只。高壓配電線路：應(yīng)裝設(shè)電流表、有功電能表和無功電能表各一只（圖7-16）。,2.變配電裝置中各部分儀表的配置,,,,圖7-156～10kV母線電壓測量和絕緣監(jiān)視的原理圖,,說明：圖中無功電度表為60接線，其特點是在電壓線圈中人為地串聯(lián)了一個附加電阻，使電壓線圈的阻抗角由原來的90減小為60，即電壓線圈中的電流滯后電壓60。,圖7-166～10kV高壓線路電氣測量儀表的接線原理圖,低壓配電線路：,靜電電容器：為了監(jiān)視三相負(fù)荷是否平衡，需裝設(shè)三只電流表。如需計量其無功電能，還應(yīng)加裝一只無功電能表。,對三相負(fù)荷平衡的低壓動力線路，可只裝設(shè)一只電流表；對三相負(fù)荷長期不平衡的低壓照明線路及動力和照明混合電路，應(yīng)裝設(shè)三只電流表。如需計量電能，還應(yīng)加裝一只三相四線制的有功電能表；對三相負(fù)荷平衡的動力線路，可只裝設(shè)一只單相有功電能表（實際電能為其計度的3倍）。,,7.5變電所常用自動裝置,一、三相自動重合閘裝置,1．概述,自動重合閘的概念：當(dāng)架空線路上發(fā)生故障時，由繼電保護裝置將其迅速斷開，延時（0.5）后重新將故障線路自動投入的裝置，簡稱ARD。,,裝設(shè)ARD的好處：對暫時性故障，合閘成功后可保證供電的可靠性，減少停電損失。,對三相一次自動重合閘裝置的基本要求：,除遙控變電所外，應(yīng)采用控制開關(guān)手柄位置與斷路器位置“不對應(yīng)原則”起動ARD；,ARD的起動條件為：SA在“合閘后”位置，QF在“跳閘”位置。,手動跳閘時不應(yīng)重合；手動合閘于故障線路不重合；ARD只能動作一次；ARD動作后應(yīng)能自動復(fù)歸，準(zhǔn)備再次動作；ARD的動作時間應(yīng)盡可能短，一般為0.5～1.5s；ARD應(yīng)能實現(xiàn)重合閘“后加速”或“前加速”，以便與繼電保護配合。,2．三相一次自動重合閘的基本工作原理（圖7-17）,前加速：是指自動重合閘前加速保護動作，即當(dāng)線路上發(fā)生永久性故障時，第一次以瞬時加速跳閘，第二次則以定時限跳閘。后加速：是指自動重合閘后加速保護動作，即當(dāng)線路上發(fā)生永久性故障時，第一次帶時限跳閘，第二次以瞬時加速跳閘。,,圖中：,KT：用于建立ARD的動作時間KM：執(zhí)行元件R4：充電電阻，可控制電容C的充電速度R5：KT的熱穩(wěn)定電阻R6：電容C的放電電阻R7：信號燈降壓電阻HL：信號燈KLB：防跳繼電器KM1：跳閘位置繼電器KAC：加速繼電器,圖7-17三相一次自動重合閘原理接線圖,正常工作時：QF處于合閘位置，SA1處于“合閘后”位置，其觸點SA121-23接通，SA2處于合閘位置，電容C經(jīng)電阻R4而充滿電壓，電容C兩端電壓等于電源電壓，信號燈HL亮。,線路短路，保護動作時：QF跳閘，QF3-4打開，QF1-2閉合→KM1起動→KT線圈得電→其觸點KT延時閉合→電容C向KM線圈放電→KM動作。,KM動作后KM1-2打開→信號燈HL滅；KM3-4、KM5-6閉合→KO得電→QF合閘。,若合閘成功，所有繼電器復(fù)位，電容C經(jīng)10～15s再次充滿電壓，準(zhǔn)備再次動作；若合閘不成功，保護再次跳閘，盡管KM1和KT又起動，但因電容C兩端電壓太低，不能使KM動作，保證只重合一次。,手動跳閘時：觸點SA16-7接通→YR得電→QF跳開。此時由于觸點SA121-23打開，SA12-4接通，重合閘回路失去正電源，不可能動作；SA12-4接通后，電容C經(jīng)R6放電，電容C上的電壓迅速降低。,手動合閘時：觸點SA15-8接通→YO得電→QF合閘，同時SA121-23與SA121-22接通，SA12-4斷開，重合閘回路獲得正電源，正電源經(jīng)電阻R4向電容C充電，但需經(jīng)電壓經(jīng)10～15s才能充到操作電源電壓。,觸點SA121-22接通后，使加速繼電器KAC動作，若線路上有故障，則QF合閘后，繼電保護隨即動作，使QF瞬時動作。這時電容兩端的電壓還比較低，不能使KM動作，故QF不能重合。,防跳繼電器KLB的作用：防止觸點SA5-8被粘住或KM動作后其常開觸點KM3-4、KM5-6被粘住時，且線路上發(fā)生永久性故障，出現(xiàn)斷路器多次重合閘現(xiàn)象。,3．自動重合閘與繼電保護的配合,ARD前加速保護方式（圖7-18）,優(yōu)點：只需裝設(shè)一套ARD裝置，設(shè)備投資少。缺點：合閘不成功會擴大事故范圍，主要用于35kV及以下線路。,圖7-18重合閘前加速保護動作原理圖,ARD后加速保護方式（圖7-19）,,優(yōu)點：能快速切除永久性故障，不會擴大事故范圍。缺點：在每個斷路器處都裝有一套ARD裝置，投資大，主要用于35kV以上線路。,圖7-19重合閘后加速保護動作原理圖,當(dāng)工作電源電壓消失時，使備用電源自動而迅速地投入工作，以保證供電連續(xù)性的自動裝置，簡稱APD。,二、備用電源自動投入裝置,1．概述,備用電源自動投入裝置的基本形式（圖7-20）,明備用接線方式：APD裝在備用進線斷路器上。暗備用接線方式：APD裝在母線分段斷路器上。,圖7-20備用電源自動投入的兩種基本接線方式a）明備用b）暗備用,工作電源不論任何原因斷開，備用電源應(yīng)能自動投入；必須在工作電源確已斷開，而備用電源電壓也正常時，才允許投入備用電源。APD的動作時間應(yīng)盡可能短，以利于電動機的自起動和縮短停電時間；APD只能動作一次，以免將備用電源重復(fù)投入到永久性故障上；當(dāng)電壓互感器的二次回路斷線時，APD不應(yīng)誤動作；若備用電源容量不足，應(yīng)在APD動作的同時切除一部分次要負(fù)荷。,對備用電源自動投入裝置的基本要求,,其常閉觸點閉合→KO3得電→QF3自動合閘，完成了APD的任務(wù)。其常開觸點斷開→KB斷電→延時斷開QF3的合閘回路，保證APD只動作一次。,QF1跳閘后,,自投成功，線路改為單母線運行；不成功，QF3立即跳閘。,2．備用電源自動投入裝置原理接線圖（圖7-21）,正常運行時：QF1、QF2在合閘位置，QF3在跳閘位置。閉鎖繼電器KB接通，低電壓繼電器KV1～KV4均處于吸合狀態(tài)，APD裝置處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。APD自動投入：若1號電源失壓→KV1、KV2斷電→KT1接通→YR1得電→QF1跳閘。,,,圖7-21母線分段斷路器APD裝置接線圖,7.6變電站綜合自動化簡介,一、變電站綜合自動化系統(tǒng)概述,1．變電站綜合自動化的產(chǎn)生,常規(guī)變電站的缺點：安全可靠性不高、電能質(zhì)量可控性不高、實時計算控制性不高、占地面積大、維護工作量大。微機化變電站（包括微機保護、微機監(jiān)控、微機遠動和微機錄波裝置）的缺點：設(shè)備重復(fù)、數(shù)據(jù)不共享、通道不共用、模板種類多、電纜依舊錯綜復(fù)雜等。變電站綜合自動化：從技術(shù)管理的綜合自動化將微機化變電站的二次系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，合理共享、硬件資源。,變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。,2．變電站綜合自動化的基本概念,或者說，變電站綜合自動化是自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。,3．變電站實現(xiàn)綜合自動化的優(yōu)越性,在線運行的可靠性高。供電質(zhì)量高。占地面積小。變電站運行管理的自動化水平高。,二、變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本特征,功能綜合化：綜合了變電站內(nèi)除一次設(shè)備和交、直流電源以外的全部二次設(shè)備。結(jié)構(gòu)分層、分布化：綜合自動化系統(tǒng)中微機保護、數(shù)據(jù)采集和控制以及其他智能設(shè)備等子系統(tǒng)都是按分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計的，而綜合自動化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)又按分層原則來組成。,操作監(jiān)視屏幕化：通過計算機上的顯示器，可以監(jiān)視全變電站的實時運行情況和對各開關(guān)設(shè)備進行操作控制。通信局域網(wǎng)絡(luò)化、光纜化：計算機局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和光纖通信技術(shù)在綜合自動化系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。運行管理智能自動化：除了可以實現(xiàn)常規(guī)變電站的自動報警、自動報表、電壓無功自動調(diào)節(jié)、小電流接地選線、故障錄波、事故判別與處理等自動化功能外，還可實現(xiàn)本身的在線故障自診斷、自閉鎖、自調(diào)節(jié)和自恢復(fù)等功能，大大提高了變電站的運行管理水平和安全可靠性。,三、變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能,1．監(jiān)控系統(tǒng)功能,實時數(shù)據(jù)采集與處理,模擬量的采集：包括各段母線電壓；線路電流、電壓、和功率值；主變壓器電流和功率值；饋線電流、電壓和功率值；電容器的電流、無功功率及頻率、相位、功率因數(shù)等。此外，還有主變壓器的油溫、直流電源電壓、站用變壓器電壓等。狀態(tài)量的采集：包括斷路器的狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置、同期檢查狀態(tài)、繼電保護動作信號、運行告警信號等。電度量的采集：主要是脈沖電度表輸出的電能量。,運行監(jiān)視和報警功能,狀態(tài)量的變位監(jiān)視：包括變電站各種斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、變壓器分接頭的位置和動作情況、繼電保護和自動裝置的動作情況以及它們的動作順序等。模擬量的監(jiān)視：包括正常的測量和超過限定值的報警。,事件順序記錄（SOE）與事故追憶功能,事件順序記錄：對變電站內(nèi)的繼電保護、自動裝置、斷路器等在事故時動作的先后順序自動記錄。事故追憶：對變電站內(nèi)的一些主要模擬量，如線路、主變壓器各側(cè)的電流、有功功率、主要母線電壓等，在事故前后一段時間內(nèi)作連續(xù)測量記錄。,故障錄波和故障測距功能,用微機保護裝置兼作故障記錄和測距，再將記錄和測距的結(jié)果送監(jiān)控機存儲及打印輸出或直接送調(diào)度主站。采用專用的微機故障錄波器，并且錄波器應(yīng)具有串行通信功能，可以與監(jiān)控系統(tǒng)通信。,控制和操作功能,對斷路器、隔離開關(guān)進行分、合閘操作；對變壓器分接頭進行調(diào)節(jié)控制；對電容器組進行投、切控制，同時要能接受遙控操作命令進行遠方操作。,人機聯(lián)系功能,人機聯(lián)系的橋梁，包括顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤。,數(shù)據(jù)處理與記錄功能,計算有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功和無功電能；計算出日、月、年最大、最小值及出現(xiàn)的時間；電能量的累計值和分時統(tǒng)計；母線電壓運行參數(shù)不合格時間及合格率統(tǒng)計；功率總加；變電站送入、送出負(fù)荷及電量平衡率；主變壓器的負(fù)荷率及損耗統(tǒng)計；斷路器的正常及事故跳閘次數(shù)統(tǒng)計；主要設(shè)備運行小時數(shù)統(tǒng)計；變壓器、電容器、電抗器的停用時間及次數(shù)；所用電率計算統(tǒng)計；安全運行天數(shù)累計等。,制表打印功能,定時打印報表和運行日志；開關(guān)操作記錄打??；事件順序記錄打??；越限打印；事故追憶打印；設(shè)備運行狀態(tài)變位打印、召喚打印等。,自診斷和自恢復(fù)功能,自診斷：對監(jiān)控系統(tǒng)的全部硬件和軟件故障的自動診斷，并給出自診斷信息供維護人員及時檢修和更換。自恢復(fù)：當(dāng)系統(tǒng)停機時，能自動產(chǎn)生恢復(fù)信號，對外圍接口重新初始化，保留歷史數(shù)據(jù)，實現(xiàn)軟、硬件自恢復(fù)。,2．遠動系統(tǒng)功能,遠動的概念：應(yīng)用遠程通信技術(shù)，對遠方的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)遠程測量、遠程信號、遠程控制和遠程調(diào)節(jié)等各項功能。,將表征電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的各發(fā)電廠和變電所的有關(guān)實時信息采集到調(diào)度控制中心；把調(diào)度控制中心的命令發(fā)往發(fā)電廠和變電所，對設(shè)備進行控制和調(diào)節(jié)。,遠動的任務(wù)：,“四遙”功能,遙測（YC）：即遠程測量，將采集到的被監(jiān)控變電站的主要參數(shù)傳送給調(diào)度中心。,遙信（YX）：即遠程信號，將用采集到的被監(jiān)控變電站設(shè)備狀態(tài)信號傳送給調(diào)度中心。遙控（YK）：即遠程命令，從調(diào)度中心發(fā)出改變運行設(shè)備狀況的命令。遙調(diào)（YT）：即遠程調(diào)節(jié)，從調(diào)度中心發(fā)出命令實現(xiàn)遠方調(diào)整變電站的運行參數(shù)。,事件順序記錄功能：按順序記錄斷路器事故跳閘的時間。時鐘同步功能：遠動系統(tǒng)應(yīng)具備對時功能。自檢和自調(diào)功能：遠動系統(tǒng)在受到某種干擾影響而使程序“跑飛”時，能夠自行恢復(fù)正常運行。,3．微機保護系統(tǒng)功能,通信功能；遠方整定功能；遠方投切保護功能；信號與復(fù)歸；界面顯示、存儲和打印功能；自動校時功能；自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能。,4.電壓、無功綜合控制系統(tǒng)功能,維持供電電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)；保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和合適的無功平衡；保證在電壓合格的前提下使電能損耗最小。,小電流接地選線功能低頻減載功能備用電源自投功能,四、變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),1．集中式綜合自動化系統(tǒng),集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進行計算與處理后，再分別完成微機監(jiān)控、微機保護和一些自動控制等功能，結(jié)構(gòu)框圖如圖7-22所示。,特點：結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，占地面積小，造價低，但運行可靠性較差，組態(tài)不靈活。,圖7-22集中式變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,,2．分層分布式綜合自動化系統(tǒng),分布式結(jié)構(gòu)：是在結(jié)構(gòu)上采用主從CPU協(xié)同工作方式，各功能模塊（通常是各個從CPU）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。,分層式結(jié)構(gòu)：是將變電站的一、二次設(shè)備分為三層，即變電站層、間隔層（或單元層）和設(shè)備層。,圖7-23為分層分布式集中組屏綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。,特點：軟件相對簡單、調(diào)試維修方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性高。,,圖7-23分層分布式集中組屏綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖,3．分散與集中相結(jié)合的綜合自動化系統(tǒng),分散與集中相結(jié)合的綜合自動化系統(tǒng)是按“面向?qū)ο蟆奔疵嫦螂姎庖淮位芈坊螂姎忾g隔的方法進行設(shè)計的。它將配電線路的保護和測控單元分散安裝在開關(guān)柜內(nèi)，而高壓線路和主變壓器保護裝置等采用集中組屏，其框圖如圖7-24所示。,特點：集中了分布式的全部優(yōu)點，節(jié)省了大量控制電纜，減少了主控室的占地面積，可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便，是目前最流行、受到廣大用戶歡迎的一種綜合自動化系統(tǒng)，適合應(yīng)用在各種電壓等級的變電站中。,,圖7-24分散與集中相結(jié)合的綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,五、變電站綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信,綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)或各種模塊間的數(shù)據(jù)通信；變電站監(jiān)控系統(tǒng)與控制中心的數(shù)據(jù)通信。,變電站綜合自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信包括兩方面內(nèi)容：,1．變電站內(nèi)的信息傳輸,現(xiàn)場一次設(shè)備與間隔層間的信息傳輸,正常情況和事故情況下的電壓值和電流值，設(shè)備的狀態(tài)信息和故障診斷信息（包括斷路器和隔離開關(guān)位置，變壓器分接頭位置，變壓器、互感器、避雷器的診斷信息以及斷路器的操作信息）。,間隔層之間的信息交換,在一個間隔層內(nèi)部相關(guān)的功能模塊間，即繼電保護和控制、監(jiān)視、測量之間的數(shù)據(jù)交換（包括測量數(shù)據(jù)、斷路器狀態(tài)、器件的運行狀態(tài)、同步采樣等信息）。在不同間隔層之間的信息交換（包括主、后備繼電保護工作狀態(tài)、互鎖，相關(guān)保護動作閉鎖，電壓無功綜合控制裝置等信息）。,間隔層與變電站層的通信,測量及狀態(tài)信息：主要有正常及事故情況下的測量值和計算值，主變壓器分接頭位置、各間隔層運行狀態(tài)、保護動作信息等。,操作信息：主要有斷路器和隔離開關(guān)的分、合閘命令，主變壓器分接頭位置的調(diào)節(jié)，自動裝置的投入與退出等。參數(shù)信息：主要有微機保護和自動裝置的整定值等。,變電站層的內(nèi)部通信,變電站層內(nèi)部不同設(shè)備之間的通信，要根據(jù)各設(shè)備的任務(wù)和功能特點，傳輸所需要的測量信息、狀態(tài)信息和操作命令等。,2．綜合自動化系統(tǒng)與控制中心的通信,變電站向控制中心傳送的信息常通稱為“上行信息”；而由控制中心向變電站發(fā)送的信息通常稱為“下行信息”。綜合自動化系統(tǒng)與控制中心的通信內(nèi)容主要是遠動裝置中的“四遙”信息。,3．變電站自動化系統(tǒng)的通信方案,在變電站自動化系統(tǒng)中，微機保護、微機監(jiān)控和其它微機型自控裝置間的通信多通過RS-422/485通信接口相連。,當(dāng)變電站規(guī)模稍大時，多采用現(xiàn)場總線網(wǎng)進行通信，常用的現(xiàn)場總線有LonWorks總線和CAN總線。,變電站監(jiān)控系統(tǒng)與控制中心的通信方式有電力載波通信、音頻電纜通信、微波通信和光纖通信等。,由于RS-422/485接口所連接的節(jié)點數(shù)一般不超過32個，且它的通信方式多為查詢方式，難以滿足較高的實時性要求。,可以方便的增減節(jié)點，具有點對點、一點對多點和全網(wǎng)廣播傳送數(shù)據(jù)的功能。,,表7-1LW2-Z-1a?4?6a?40?20?20/F8型控制開關(guān)觸點圖表,,表7-2常用儀表準(zhǔn)確度配置,,