變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng) (課件)

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1、2021/8/21 1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 注：本課件來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，僅作為學(xué)習(xí)討論使用。注：本課件來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，僅作為學(xué)習(xí)討論使用。 2021/8/21 2 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 第第1章章 變電站綜合自動(dòng)化的基本概念變電站綜合自動(dòng)化的基本概念 第第2章章 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能 第第3章章 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 第第4章章 數(shù)字量的輸入、輸出數(shù)字量的輸入、輸出 第第5章章 模擬量的輸入、輸出模擬量的輸入、輸出 第第6章章 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信 第第7章章 變電站與調(diào)度中心的通信標(biāo)準(zhǔn)變電站與調(diào)度中心的通信標(biāo)準(zhǔn) 2021/8

2、/21 3 第第1章章 變電站綜合自動(dòng)化的基本概念變電站綜合自動(dòng)化的基本概念 1.1 變電站自動(dòng)化是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)變電站自動(dòng)化是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì) 1.2 變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程 1.3變電站綜合自動(dòng)化與無(wú)人值班變電站綜合自動(dòng)化與無(wú)人值班 2021/8/21 4 1.1 變電站自動(dòng)化是技術(shù)發(fā)展的變電站自動(dòng)化是技術(shù)發(fā)展的 必然趨勢(shì)必然趨勢(shì) 1.1.1 當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的要求當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的要求 i) 全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向，對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性提出更高要求。全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向，對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性提出更高要求。 國(guó)家電力公司陸延昌在國(guó)家電力公司陸延昌在2000年全國(guó)電

3、網(wǎng)調(diào)度工作會(huì)議上明確年全國(guó)電網(wǎng)調(diào)度工作會(huì)議上明確指出：堅(jiān)持全國(guó)聯(lián)網(wǎng)指出：堅(jiān)持全國(guó)聯(lián)網(wǎng)、西電東送西電東送、南北互聯(lián)的發(fā)展方向不動(dòng)搖南北互聯(lián)的發(fā)展方向不動(dòng)搖。并且要做到系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)并且要做到系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，可靠水平不降低可靠水平不降低。我國(guó)水力資源主要集中我國(guó)水力資源主要集中在西部和西南部在西部和西南部，這兩地區(qū)可開(kāi)發(fā)電量占全國(guó)這兩地區(qū)可開(kāi)發(fā)電量占全國(guó)82.9%；煤炭資源；煤炭資源華北和西北兩地區(qū)占華北和西北兩地區(qū)占80%；而負(fù)荷中心集中在中部和東部沿海；而負(fù)荷中心集中在中部和東部沿海，這兩地區(qū)的經(jīng)濟(jì)總量占全國(guó)這兩地區(qū)的經(jīng)濟(jì)總量占全國(guó)82%，電力消費(fèi)占電力消費(fèi)占78%。這種差異這種差異，決定了電力工業(yè)發(fā)展必

4、須實(shí)行西電東送決定了電力工業(yè)發(fā)展必須實(shí)行西電東送、南北互供南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略戰(zhàn)略。 要做到全國(guó)聯(lián)網(wǎng)后，供電可靠性水平不降低，加強(qiáng)發(fā)電廠、要做到全國(guó)聯(lián)網(wǎng)后，供電可靠性水平不降低，加強(qiáng)發(fā)電廠、變電站的安全、可靠運(yùn)行、提高其自動(dòng)化水平很為重要。變電站的安全、可靠運(yùn)行、提高其自動(dòng)化水平很為重要。 2021/8/21 5 1.1 變電站自動(dòng)化是技術(shù)發(fā)展的變電站自動(dòng)化是技術(shù)發(fā)展的 必然趨勢(shì)必然趨勢(shì) ii) 常規(guī)的變電站存在的問(wèn)題常規(guī)的變電站存在的問(wèn)題 安全性安全性、可靠性不能滿(mǎn)足電力系統(tǒng)發(fā)展的需求可靠性不能滿(mǎn)足電力系統(tǒng)發(fā)展的需求。 不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計(jì)算和實(shí)時(shí)性要求不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計(jì)算和

5、實(shí)時(shí)性要求。 供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證。 不利于提高運(yùn)行管理水平不利于提高運(yùn)行管理水平。 維護(hù)工作量大維護(hù)工作量大，設(shè)備可靠性差設(shè)備可靠性差。 占地面積大占地面積大，增加征地投資增加征地投資。 2021/8/21 6 1.1 變電站自動(dòng)化是技術(shù)發(fā)展的變電站自動(dòng)化是技術(shù)發(fā)展的 必然趨勢(shì)必然趨勢(shì) 1.1.2 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為發(fā)展變電站自動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為發(fā)展變電站自動(dòng) 化提供了有利的條件化提供了有利的條件 變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展過(guò)程與相關(guān)學(xué)科變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展過(guò)程與相關(guān)學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)。變電站自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程有三的發(fā)展密切相關(guān)。變電站自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程有三個(gè)階段：個(gè)階段：

6、(1) 變電站分立元件的自控裝置階段變電站分立元件的自控裝置階段。 *電磁式的自動(dòng)裝置電磁式的自動(dòng)裝置 *晶體管式的自動(dòng)裝置晶體管式的自動(dòng)裝置 *集成電路式的自動(dòng)裝置集成電路式的自動(dòng)裝置 2021/8/21 7 1.1.2 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為發(fā)展變電站自動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為發(fā)展變電站自動(dòng) 化提供了有利的條件化提供了有利的條件 (2) 微處理器為核心的智能自動(dòng)裝置階段微處理器為核心的智能自動(dòng)裝置階段。 計(jì)算機(jī)工業(yè)的發(fā)展計(jì)算機(jī)工業(yè)的發(fā)展，尤其是尤其是20世紀(jì)世紀(jì)70年代年代微處理器的問(wèn)世和微計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展微處理器的問(wèn)世和微計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，為變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展提供了必要的手段為變電站

7、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展提供了必要的手段。 這階段廠站自動(dòng)化的特點(diǎn)：形成變電站內(nèi)的這階段廠站自動(dòng)化的特點(diǎn)：形成變電站內(nèi)的 自動(dòng)化孤島自動(dòng)化孤島。 (3) 變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展，全面促進(jìn)變電全面促進(jìn)變電站技術(shù)水站技術(shù)水 平和運(yùn)行管理水平的提高平和運(yùn)行管理水平的提高。 2021/8/21 8 1.2 變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程 1.2.1 國(guó)外變電站綜合自動(dòng)化的早期發(fā)展概況國(guó)外變電站綜合自動(dòng)化的早期發(fā)展概況 國(guó)外變電站自動(dòng)化的研究工作始于國(guó)外變電站自動(dòng)化的研究工作始于20世紀(jì)世紀(jì)70年代。年代。70年年代末，英、西德、意大利、澳大利亞等國(guó)新裝的遠(yuǎn)動(dòng)裝置代末

8、，英、西德、意大利、澳大利亞等國(guó)新裝的遠(yuǎn)動(dòng)裝置都是微機(jī)型的。都是微機(jī)型的。 變電站綜合自動(dòng)化的研究工作，于變電站綜合自動(dòng)化的研究工作，于70年代中、后期開(kāi)始。年代中、后期開(kāi)始。1975年由關(guān)西電子公司和三菱電氣有限公司合作，研究配年由關(guān)西電子公司和三菱電氣有限公司合作，研究配電變電站數(shù)字控制系統(tǒng)。電變電站數(shù)字控制系統(tǒng)。1979年年9月完成樣機(jī)，稱(chēng)為月完成樣機(jī)，稱(chēng)為SDCS-1型，型，12月在變電站安裝運(yùn)行，月在變電站安裝運(yùn)行，1980年開(kāi)始商品化生產(chǎn)。年開(kāi)始商品化生產(chǎn)。 SDCS-1型由型由13臺(tái)微機(jī)組成。如臺(tái)微機(jī)組成。如圖圖1.2.1，它具有對(duì)一個(gè)，它具有對(duì)一個(gè)77kV/6.6kV的配電變電

9、站的全部保護(hù)和控制功能。該變電的配電變電站的全部保護(hù)和控制功能。該變電站具有站具有3臺(tái)變壓器，臺(tái)變壓器，4回回77kV進(jìn)線，進(jìn)線，36回回6.6kV饋電線路。饋電線路。 2021/8/21 9 1.2 變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程 圖1.2.1 SDCS1結(jié)構(gòu)方框圖 1.2.1 國(guó)外變電站綜合自動(dòng)化的早期發(fā)展概況國(guó)外變電站綜合自動(dòng)化的早期發(fā)展概況 2021/8/21 10 SDCS1按功能分為按功能分為3個(gè)子系統(tǒng)：個(gè)子系統(tǒng)： （1）繼電保護(hù)子系統(tǒng)）繼電保護(hù)子系統(tǒng) （2）測(cè)量子系統(tǒng)）測(cè)量子系統(tǒng) （3）控制子系統(tǒng)）控制子系統(tǒng) 80年代，研究變電站綜合自動(dòng)化的國(guó)家和公司越年代

10、，研究變電站綜合自動(dòng)化的國(guó)家和公司越來(lái)越多，例如，德國(guó)西門(mén)子公司、來(lái)越多，例如，德國(guó)西門(mén)子公司、ABB公司、公司、AEG公公司、司、GE公司、西屋公司、阿爾斯通公司等都有自己的公司、西屋公司、阿爾斯通公司等都有自己的變電站自動(dòng)化產(chǎn)品。變電站自動(dòng)化產(chǎn)品。1995年西門(mén)子公司的變電站自動(dòng)年西門(mén)子公司的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)化系統(tǒng)LSA678在我國(guó)已有十多個(gè)工程。在我國(guó)已有十多個(gè)工程。 國(guó)外研究工作突出的特點(diǎn)是他們彼此間一開(kāi)始就國(guó)外研究工作突出的特點(diǎn)是他們彼此間一開(kāi)始就十分重視這一領(lǐng)域的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定與協(xié)調(diào)十分重視這一領(lǐng)域的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定與協(xié)調(diào)。 1.2 變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程變電站綜合自

11、動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程 2021/8/21 11 1.2.2 我國(guó)變電站自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程我國(guó)變電站自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程 我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化的研究工作始于我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化的研究工作始于8080年代中期。年代中期。19871987年年清華大學(xué)電機(jī)工程系研究成功國(guó)內(nèi)第一個(gè)符合國(guó)情的綜合自動(dòng)化系清華大學(xué)電機(jī)工程系研究成功國(guó)內(nèi)第一個(gè)符合國(guó)情的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)。該系統(tǒng)由該系統(tǒng)由3 3臺(tái)微機(jī)組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如臺(tái)微機(jī)組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖圖1.2.21.2.2。19871987年在山東年在山東威海望島變電站成功地投入運(yùn)行。望島變電站是一個(gè)威海望島變電站成功地投入運(yùn)行。望島變電站是一個(gè)35kV/10kV35kV/10k

12、V城城市變電站，有市變電站，有2 2回回35kV35kV進(jìn)線，進(jìn)線，2 2臺(tái)主變，臺(tái)主變，8 8回回10kV10kV出線，出線，2 2組電容器。組電容器。該系統(tǒng)擔(dān)負(fù)全變電站安全監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、電壓無(wú)功控制、中央信該系統(tǒng)擔(dān)負(fù)全變電站安全監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、電壓無(wú)功控制、中央信號(hào)等任務(wù)。按功能分為號(hào)等任務(wù)。按功能分為3 3個(gè)子系統(tǒng)個(gè)子系統(tǒng)：（：（1 1）安全監(jiān)控子系統(tǒng)；（）安全監(jiān)控子系統(tǒng)；（2 2）微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)；（微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)；（3 3）電壓、無(wú)功控制子系統(tǒng)。）電壓、無(wú)功控制子系統(tǒng)。 這是我國(guó)第一個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，其成功的投入運(yùn)行，這是我國(guó)第一個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，其成功的投入運(yùn)行，證明了

13、我國(guó)完全可以自行研究，制造出具有國(guó)際先進(jìn)水平，符合國(guó)證明了我國(guó)完全可以自行研究，制造出具有國(guó)際先進(jìn)水平，符合國(guó)情的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。情的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。 9090年代中期后，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)迅速發(fā)展年代中期后，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)迅速發(fā)展。隨著微機(jī)技術(shù)的不隨著微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和已投入運(yùn)行的變電站綜合系統(tǒng)取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，斷發(fā)展和已投入運(yùn)行的變電站綜合系統(tǒng)取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，吸引全國(guó)許多用戶(hù)和科研單位和高等院校，因此變電站綜合自動(dòng)化吸引全國(guó)許多用戶(hù)和科研單位和高等院校，因此變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)到系統(tǒng)到9090年代，成為熱門(mén)話(huà)題。年代，成為熱門(mén)話(huà)題。 1.2 變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)

14、展過(guò)程變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程 2021/8/21 12 1.2 變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程 1.2.2 我國(guó)變電站自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程我國(guó)變電站自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程 圖圖1.2.2 變電站微機(jī)監(jiān)測(cè)、保護(hù)綜合控制系統(tǒng)框圖變電站微機(jī)監(jiān)測(cè)、保護(hù)綜合控制系統(tǒng)框圖 2021/8/21 13 1.3 變電站綜合自動(dòng)化與無(wú)人值班變電站綜合自動(dòng)化與無(wú)人值班 1.3.1國(guó)外無(wú)人值班的發(fā)展簡(jiǎn)況無(wú)人值班的發(fā)展簡(jiǎn)況 西歐、北美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的絕大多數(shù)變電站，西歐、北美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的絕大多數(shù)變電站，包括許多包括許多500kV、380kV的變電站也都實(shí)行無(wú)人值班。的變電站也都實(shí)行無(wú)人值班。例如

15、：巴黎，例如：巴黎，1985年建立新一代的計(jì)算機(jī)自動(dòng)管理系年建立新一代的計(jì)算機(jī)自動(dòng)管理系統(tǒng)，所有統(tǒng)，所有225/20kV變電站都由調(diào)度中心集中控制。調(diào)變電站都由調(diào)度中心集中控制。調(diào)度室可掌握所有度室可掌握所有225/20kV變電站及變電站及20kV主網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀主網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，調(diào)度中心可以直接進(jìn)行必要況，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，調(diào)度中心可以直接進(jìn)行必要的處理，使受停電影響的用戶(hù)迅速恢復(fù)供電。與此同的處理，使受停電影響的用戶(hù)迅速恢復(fù)供電。與此同時(shí)也出現(xiàn)一批無(wú)人值班或少人值班的大、中小型水電時(shí)也出現(xiàn)一批無(wú)人值班或少人值班的大、中小型水電站，例如，到站，例如，到1980年止，意大利年止，意

16、大利ENEL公司的公司的474個(gè)水個(gè)水電站中，無(wú)人值班達(dá)電站中，無(wú)人值班達(dá)408個(gè)，法國(guó)個(gè)，法國(guó)EDF公司公司450個(gè)水電個(gè)水電站中，有站中，有403個(gè)無(wú)人值班占個(gè)無(wú)人值班占90%。 2021/8/21 14 1.3.2國(guó)內(nèi)無(wú)人值班的發(fā)展簡(jiǎn)況無(wú)人值班的發(fā)展簡(jiǎn)況 . .早期的無(wú)人值班變電站沒(méi)有自動(dòng)化功能。只適合不重要早期的無(wú)人值班變電站沒(méi)有自動(dòng)化功能。只適合不重要的的35KV變電站。變電站。 2. 20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代，進(jìn)入了遠(yuǎn)方監(jiān)視的無(wú)人值班階段進(jìn)入了遠(yuǎn)方監(jiān)視的無(wú)人值班階段。 3. 20世紀(jì)世紀(jì)80年代后期年代后期，無(wú)人值班技術(shù)又上了一個(gè)臺(tái)階無(wú)人值班技術(shù)又上了一個(gè)臺(tái)階。促促進(jìn)了調(diào)度自動(dòng)化實(shí)

17、用化的深入開(kāi)展和電網(wǎng)調(diào)度管理水平進(jìn)了調(diào)度自動(dòng)化實(shí)用化的深入開(kāi)展和電網(wǎng)調(diào)度管理水平的提高的提高。 4. 國(guó)家電力調(diào)度通信中心于國(guó)家電力調(diào)度通信中心于1993年年12月月28日發(fā)布了調(diào)自日發(fā)布了調(diào)自 1994 2號(hào)文件號(hào)文件關(guān)于在地區(qū)電網(wǎng)中實(shí)施變電站遙控和無(wú)關(guān)于在地區(qū)電網(wǎng)中實(shí)施變電站遙控和無(wú)人值班的意見(jiàn)人值班的意見(jiàn)。該文件明確指出實(shí)行變電站遙控和無(wú)該文件明確指出實(shí)行變電站遙控和無(wú)人值班是可行的人值班是可行的，是電網(wǎng)調(diào)度管理的發(fā)展方向是電網(wǎng)調(diào)度管理的發(fā)展方向，并明確并明確指出各單位要積極穩(wěn)妥地開(kāi)展此項(xiàng)工作指出各單位要積極穩(wěn)妥地開(kāi)展此項(xiàng)工作，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐囊鶕?jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況實(shí)際情況，因地制宜因地制宜，

18、統(tǒng)籌安排統(tǒng)籌安排，綜合考慮綜合考慮，做好規(guī)劃做好規(guī)劃，逐步實(shí)施逐步實(shí)施。根據(jù)需要有些地區(qū)可考慮新建變電站一步根據(jù)需要有些地區(qū)可考慮新建變電站一步到位到位，即按無(wú)人站設(shè)計(jì)建設(shè)即按無(wú)人站設(shè)計(jì)建設(shè)，尤其是地區(qū)變電站尤其是地區(qū)變電站 。該文該文件對(duì)全國(guó)無(wú)人值班變電站的建設(shè)起了很大的推動(dòng)作用件對(duì)全國(guó)無(wú)人值班變電站的建設(shè)起了很大的推動(dòng)作用。 2021/8/21 15 1.3.31.3.3 變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班的目的和意義變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班的目的和意義 (1) 國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)的需要國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)的需要 不僅發(fā)達(dá)地區(qū)不僅發(fā)達(dá)地區(qū)、人口密集經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地區(qū)需要發(fā)展人口密集經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地區(qū)需要發(fā)展無(wú)人值班變電站；人

19、口密度少無(wú)人值班變電站；人口密度少、經(jīng)濟(jì)不甚發(fā)達(dá)的邊遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)不甚發(fā)達(dá)的邊遠(yuǎn)地區(qū)地區(qū)，發(fā)展無(wú)人值班也很重要發(fā)展無(wú)人值班也很重要。 (2) 提高運(yùn)行的可靠性提高運(yùn)行的可靠性，減少誤操作率減少誤操作率。 (3) 提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)生產(chǎn)率提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)生產(chǎn)率 (4) 降低變電站建設(shè)成本降低變電站建設(shè)成本 。 2021/8/21 16 1.3.4 1.3.4 變電站綜合自動(dòng)化全面提高無(wú)人值變電站綜合自動(dòng)化全面提高無(wú)人值班變電站的技術(shù)水平班變電站的技術(shù)水平 （1）提高了變電站的安全提高了變電站的安全、可靠運(yùn)行水平可靠運(yùn)行水平。 （2）提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行、管理水平和技術(shù)水平管理水平和技術(shù)

20、水平 （3）縮小變電站占地面積縮小變電站占地面積，降低造價(jià)降低造價(jià)，減少總投減少總投資資。 （4）提高供電質(zhì)量提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率提高電壓合格率，降低電能降低電能損耗損耗。 （5）減少維護(hù)工作量。由于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的）減少維護(hù)工作量。由于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的 微機(jī)保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置，都具有故障自診斷功微機(jī)保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置，都具有故障自診斷功能，裝置內(nèi)部有故障，能自動(dòng)顯示故障部位，縮能，裝置內(nèi)部有故障，能自動(dòng)顯示故障部位，縮短了維修時(shí)間短了維修時(shí)間 。 2021/8/21 17 第2章 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能 2.1 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)涵 2.2 監(jiān)控子系統(tǒng) 2.3 繼電保護(hù)子系

21、統(tǒng) 2.4 電能量計(jì)量子系統(tǒng) 2.5 自動(dòng)控制子系統(tǒng) 2.6 諧波分析與監(jiān)視功能 2.7 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信功能 2.8 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn) 2021/8/21 18 2.1 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)涵(1) 20世紀(jì) 80年代和年代和90年代中期年代中期，國(guó)內(nèi)都把上述功能的系統(tǒng)稱(chēng)國(guó)內(nèi)都把上述功能的系統(tǒng)稱(chēng)為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，以區(qū)別于只有局部功能的自動(dòng)化以區(qū)別于只有局部功能的自動(dòng)化。國(guó)外發(fā)表的文章也稱(chēng)國(guó)外發(fā)表的文章也稱(chēng)“綜合自動(dòng)化綜合自動(dòng)化”，或一體化的變電站控制或一體化的變電站控制與保護(hù)與保護(hù)。 國(guó)際電工委員會(huì)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）根據(jù)國(guó)際上變電站自動(dòng)化

22、系統(tǒng)發(fā)根據(jù)國(guó)際上變電站自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的情況展的情況，于于1997年國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議年國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議（CIGRE）WG 34.03工工作組在作組在“變電站內(nèi)數(shù)據(jù)流的通信要求變電站內(nèi)數(shù)據(jù)流的通信要求”報(bào)告中報(bào)告中，提出了提出了“變電變電站自動(dòng)化站自動(dòng)化”（SA，Substation Automation）和和“變電站自動(dòng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)化系統(tǒng)”（SAS，Substation Automation System）兩個(gè)名詞兩個(gè)名詞。此名詞被國(guó)際電工委員會(huì)的此名詞被國(guó)際電工委員會(huì)的TC 57技術(shù)委員會(huì)技術(shù)委員會(huì)（即電力系統(tǒng)通即電力系統(tǒng)通信和控制技術(shù)委員會(huì)信和控制技術(shù)委員會(huì)）在制定的在制定的IEC 6185

23、0（即變電站通信網(wǎng)即變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)絡(luò)和系統(tǒng)）標(biāo)準(zhǔn)中采納標(biāo)準(zhǔn)中采納。我國(guó)從我國(guó)從20世紀(jì)世紀(jì)80年代中年代中、后期以來(lái)后期以來(lái)，習(xí)慣稱(chēng)之為習(xí)慣稱(chēng)之為“變電站綜合自動(dòng)化變電站綜合自動(dòng)化”和和“變電站綜合自動(dòng)化系變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)”。 在在IEC 61850變電站通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中變電站通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)變電站自動(dòng)化系對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)（SAS）的定義為：變電站自動(dòng)化系統(tǒng)就是在變電站內(nèi)提供的定義為：變電站自動(dòng)化系統(tǒng)就是在變電站內(nèi)提供包括通信基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的自動(dòng)化包括通信基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的自動(dòng)化。 2021/8/21 19 2.1 變電站綜合自動(dòng)化的內(nèi)涵變電站綜合自動(dòng)化的內(nèi)涵(2) 2000年中國(guó)電

24、力出版社出版的年中國(guó)電力出版社出版的變電站綜合自動(dòng)術(shù)變電站綜合自動(dòng)術(shù)一書(shū)中指出了變電站綜合自動(dòng)化的含義是將變電站的二一書(shū)中指出了變電站綜合自動(dòng)化的含義是將變電站的二次設(shè)備次設(shè)備（包括測(cè)量?jī)x表包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)繼電保護(hù)、自動(dòng)裝自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）經(jīng)過(guò)功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)現(xiàn)代電子技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)和通信技術(shù)通信技術(shù)、實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路配電線路的自動(dòng)監(jiān)視的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量測(cè)量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)，以

25、及與調(diào)度以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能通信等綜合性的自動(dòng)化功能。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，是利是利用多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)用多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)（包括單片機(jī)等包括單片機(jī)等）和大規(guī)模集成電路和大規(guī)模集成電路組成的分級(jí)分布式的自動(dòng)化系統(tǒng)組成的分級(jí)分布式的自動(dòng)化系統(tǒng)，它以微計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)它以微計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站傳統(tǒng)的繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站傳統(tǒng)的繼電保護(hù)、測(cè)量手段測(cè)量手段、控制方式以控制方式以及通信和管理模式的全面改造及通信和管理模式的全面改造。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有功能綜合化具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視屏幕化操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行運(yùn)行管理智能化管理智能化、通信

26、網(wǎng)絡(luò)化等特征通信網(wǎng)絡(luò)化等特征。 2021/8/21 20 2.2 監(jiān)控子系統(tǒng)監(jiān)控子系統(tǒng) 2.2.1 數(shù)據(jù)采集 2.2.2 模擬量的采樣方式 2.2.3 數(shù)據(jù)采集途徑 2.2.4 安全監(jiān)控功能 2.2.5 操作與控制功能 2.2.6 人機(jī)聯(lián)系功能 2.2.7 運(yùn)行記錄功能 2.2.8 對(duì)時(shí)功能 2021/8/21 21 2.2.1 數(shù)據(jù)采集內(nèi)容 （1 1）模擬量的采集）模擬量的采集 （2）開(kāi)關(guān)量的采集開(kāi)關(guān)量的采集 （3 3）事件順序記錄事件順序記錄（SOESOE） （4 4）電能量的采集電能量的采集 2021/8/21 22 2.2.22.2.2 模擬量的采樣方式模擬量的采樣方式 * *電力系統(tǒng)

27、和電廠電力系統(tǒng)和電廠、變電站中的模擬量有三種類(lèi)型變電站中的模擬量有三種類(lèi)型。 * *采樣方式采樣方式: :一般可分為直流采樣和交流采樣兩種類(lèi)型一般可分為直流采樣和交流采樣兩種類(lèi)型。 1 1. . 直流采樣直流采樣 直流采樣是指將現(xiàn)場(chǎng)不斷連續(xù)變化的模擬量先轉(zhuǎn)換成直直流采樣是指將現(xiàn)場(chǎng)不斷連續(xù)變化的模擬量先轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)流電壓信號(hào)，再送至再送至A AD D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換；即轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換；即A AD D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器采樣的模擬量為直流信號(hào)采樣的模擬量為直流信號(hào)。 2 2. . 交流采樣交流采樣 交流采樣是相對(duì)直流采樣而言交流采樣是相對(duì)直流采樣而言，即指對(duì)交流電流和交流即指對(duì)交流電流和交流電壓采集時(shí)

28、電壓采集時(shí)，輸入至輸入至A AD D轉(zhuǎn)換器的是與電力系統(tǒng)的一次電轉(zhuǎn)換器的是與電力系統(tǒng)的一次電流和一次電壓同頻率流和一次電壓同頻率，大小成比例的交流電壓信號(hào)大小成比例的交流電壓信號(hào)。如下如下頁(yè)圖頁(yè)圖2 2. .1 1。 在交流采樣方式中在交流采樣方式中，對(duì)于有功功率和無(wú)功功率對(duì)于有功功率和無(wú)功功率，是是通過(guò)采樣所得到的通過(guò)采樣所得到的u u，i i , ,計(jì)算出計(jì)算出P P，Q Q。 2021/8/21 23 圖圖2.1 2.1 交流電壓電流輸入通道結(jié)構(gòu)框圖交流電壓電流輸入通道結(jié)構(gòu)框圖 （a a）電壓輸入通道）電壓輸入通道 （b b）電流輸入通道）電流輸入通道 2021/8/21 24 2.2.

29、2.3 2.2.2.3 兩種采樣方式的比較兩種采樣方式的比較 1 1直流采樣的特點(diǎn)直流采樣的特點(diǎn) 2 2交流采樣的主要特點(diǎn)交流采樣的主要特點(diǎn) 2.2.2.4 2.2.2.4 采樣定理采樣定理 一個(gè)隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量一個(gè)隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量f(t)f(t)，如圖，如圖2.22.2（a a），），經(jīng)過(guò)采樣后，得到一系列的脈沖序列經(jīng)過(guò)采樣后，得到一系列的脈沖序列f*(t)f*(t)，它是離散的信號(hào)，它是離散的信號(hào)，被稱(chēng)為采樣信號(hào)，如圖被稱(chēng)為采樣信號(hào)，如圖2.2(c) 2.2(c) 。 根據(jù)香農(nóng)（根據(jù)香農(nóng)（ShannonShannon）定理：如果隨時(shí)間變化的模擬信）定理：如果隨時(shí)間變化的模擬信號(hào)

30、（包括噪聲干擾在內(nèi)）的最高頻率為號(hào)（包括噪聲干擾在內(nèi)）的最高頻率為f fmaxmax，只要按照采樣頻，只要按照采樣頻率率f2 ff2 fmaxmax進(jìn)行采樣，那么所給出的樣品系列進(jìn)行采樣，那么所給出的樣品系列, ,，就足以代就足以代表（或恢復(fù)）表（或恢復(fù)）f(t)f(t)了，實(shí)際應(yīng)用中常采用了，實(shí)際應(yīng)用中常采用f(5f(510)f10)fmaxmax。 2021/8/21 25 圖圖 2 2. .2 2 采樣過(guò)程采樣過(guò)程 2021/8/21 26 2.2.32.2.3 安全監(jiān)控功能安全監(jiān)控功能 1.對(duì)采集的模擬量不斷進(jìn)行越限監(jiān)視對(duì)采集的模擬量不斷進(jìn)行越限監(jiān)視，如如發(fā)現(xiàn)越限發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警

31、信息立刻發(fā)出告警信息，同時(shí)記同時(shí)記錄和顯示越限時(shí)間和越限值錄和顯示越限時(shí)間和越限值，并將越限并將越限情況遠(yuǎn)傳給調(diào)度中心或控制中心情況遠(yuǎn)傳給調(diào)度中心或控制中心。 2 2. .對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置和其它各種自動(dòng)裝置的對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置和其它各種自動(dòng)裝置的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。 3 3. . 將監(jiān)視結(jié)果及時(shí)傳送給調(diào)度中心將監(jiān)視結(jié)果及時(shí)傳送給調(diào)度中心，并接并接收和執(zhí)行調(diào)度中心下達(dá)的各種命令收和執(zhí)行調(diào)度中心下達(dá)的各種命令。 2021/8/21 27 2.2.4 2.2.4 操作與控制功能操作與控制功能 無(wú)論當(dāng)?shù)夭僮骰蜻h(yuǎn)方操作無(wú)論當(dāng)?shù)夭僮骰蜻h(yuǎn)方操作，都應(yīng)有防誤操作的都應(yīng)有防誤操作的閉鎖措施閉鎖措施。 斷

32、路器的操作閉鎖應(yīng)包括以下內(nèi)容斷路器的操作閉鎖應(yīng)包括以下內(nèi)容: : ( (1 1）斷路器操作時(shí)斷路器操作時(shí)，應(yīng)閉鎖重合閘；應(yīng)閉鎖重合閘； （2 2）當(dāng)?shù)剡M(jìn)行操作和遠(yuǎn)方控制操作當(dāng)?shù)剡M(jìn)行操作和遠(yuǎn)方控制操作，要互相要互相閉鎖閉鎖。 （3 3）根據(jù)實(shí)時(shí)信息根據(jù)實(shí)時(shí)信息，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)斷路器與隔離自動(dòng)實(shí)現(xiàn)斷路器與隔離開(kāi)關(guān)必要的閉鎖操作開(kāi)關(guān)必要的閉鎖操作。 ( (4 4) )其他其他 2021/8/21 28 2.2.52.2.5 人機(jī)聯(lián)系功能人機(jī)聯(lián)系功能 1. .人機(jī)聯(lián)系橋梁：顯示器人機(jī)聯(lián)系橋梁：顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤(pán)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)。 2CRT或液晶顯示器顯示畫(huà)面的內(nèi)容或液晶顯示器顯示畫(huà)面的內(nèi)容 （1 1）顯示采集和計(jì)

33、算的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)顯示采集和計(jì)算的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù) （2 2）顯示實(shí)時(shí)主接線圖顯示實(shí)時(shí)主接線圖 （3 3）事件順序記錄事件順序記錄（SOE） （4 4）越限報(bào)警顯示越限報(bào)警顯示 （5 5）值班記錄顯示值班記錄顯示 （6 6）歷史趨勢(shì)顯示歷史趨勢(shì)顯示 （7 7）保護(hù)定值和自控裝置的設(shè)定值顯示保護(hù)定值和自控裝置的設(shè)定值顯示。 （8 8）其它：故障記錄顯示其它：故障記錄顯示、設(shè)備運(yùn)行狀況顯示等設(shè)備運(yùn)行狀況顯示等。 3. 輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù) （1 1）TA、TV變比變比 （2 2）保護(hù)定值和越限報(bào)警定值保護(hù)定值和越限報(bào)警定值 （3 3）自控裝置的設(shè)定值自控裝置的設(shè)定值 （4 4）運(yùn)行人員密碼運(yùn)行人員密碼 20

34、21/8/21 29 2.2.62.2.6 運(yùn)行記錄功能運(yùn)行記錄功能 對(duì)于有人值班的變電站，監(jiān)控系統(tǒng)可以配備打印機(jī)，完成以下對(duì)于有人值班的變電站，監(jiān)控系統(tǒng)可以配備打印機(jī)，完成以下打印記錄功能打印記錄功能: : 定時(shí)打印報(bào)表和運(yùn)行日志；定時(shí)打印報(bào)表和運(yùn)行日志； 開(kāi)關(guān)操作記錄打印；開(kāi)關(guān)操作記錄打??； 事件順序記錄打?。皇录樞蛴涗洿蛴。?越限打?。辉较薮蛴。?召喚打?。徽賳敬蛴?； 抄屏打印；抄屏打??； 事故追憶打印。事故追憶打印。 對(duì)于無(wú)人值班變電站，可不設(shè)當(dāng)?shù)卮蛴」δ?，各變電站的運(yùn)行對(duì)于無(wú)人值班變電站，可不設(shè)當(dāng)?shù)卮蛴」δ?，各變電站的運(yùn)行 報(bào)表，集中在控制中心打印輸出。報(bào)表，集中在控制中心打印輸出

35、。 2.2.72.2.7 對(duì)時(shí)功能對(duì)時(shí)功能 配備配備GPSGPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘裝置、與調(diào)度統(tǒng)一時(shí)鐘。衛(wèi)星同步時(shí)鐘裝置、與調(diào)度統(tǒng)一時(shí)鐘。 2021/8/21 30 2.3 微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng) 2.3.1 繼電保護(hù)的基本任務(wù)繼電保護(hù)的基本任務(wù) 2.3.2 對(duì)繼電保護(hù)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求的基本要求 2.3.3 微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)內(nèi)容微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)內(nèi)容 2.3.4 微機(jī)保護(hù)的優(yōu)越性微機(jī)保護(hù)的優(yōu)越性 2021/8/21 31 2.3.1 繼電保護(hù)的基本任務(wù)繼電保護(hù)的基本任務(wù) （1）有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中快速有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中快速、自動(dòng)地切除自動(dòng)地切除，使其損壞程度減至最輕使其

36、損壞程度減至最輕，并保證并保證最大限度地迅速恢復(fù)系統(tǒng)中無(wú)故障部分的正常最大限度地迅速恢復(fù)系統(tǒng)中無(wú)故障部分的正常運(yùn)行運(yùn)行。 （2）反應(yīng)電氣設(shè)備的異常運(yùn)行工況反應(yīng)電氣設(shè)備的異常運(yùn)行工況，根據(jù)運(yùn)行根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力，發(fā)出報(bào)警發(fā)出報(bào)警信號(hào)信號(hào)，減負(fù)荷或延時(shí)跳閘信號(hào)減負(fù)荷或延時(shí)跳閘信號(hào)。 （3）根據(jù)實(shí)際情況根據(jù)實(shí)際情況，盡快自動(dòng)恢復(fù)停電部分的盡快自動(dòng)恢復(fù)停電部分的供電供電。 2021/8/21 32 2.3.2 對(duì)微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)要求對(duì)微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)要求 （1）滿(mǎn)足可靠性、選擇性、快速性、靈敏性）滿(mǎn)足可靠性、選擇性、快速性、靈敏性的要求的要求 （2）軟、硬

37、件結(jié)構(gòu)要相對(duì)獨(dú)立；它的工作不軟、硬件結(jié)構(gòu)要相對(duì)獨(dú)立；它的工作不受監(jiān)控系統(tǒng)和其它子系統(tǒng)的影響。受監(jiān)控系統(tǒng)和其它子系統(tǒng)的影響。 （3）具有故障記錄功能）具有故障記錄功能 （4）察看）察看和授權(quán)修改保護(hù)整定值和授權(quán)修改保護(hù)整定值方便方便 （5 5）具有具有故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能 （6）具有對(duì)時(shí)功能）具有對(duì)時(shí)功能 （7 7）具有具有通信功能和標(biāo)準(zhǔn)的通信規(guī)約通信功能和標(biāo)準(zhǔn)的通信規(guī)約。 2021/8/21 33 2.3.3 2.3.3 微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)的內(nèi)容微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)的內(nèi)容 在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，微機(jī)保護(hù)應(yīng)包括全微機(jī)保護(hù)應(yīng)包括全變電站主要

38、設(shè)備和輸變電站主要設(shè)備和輸、配電線路的全套保護(hù)配電線路的全套保護(hù)。 2.3.4. 微機(jī)保護(hù)優(yōu)越性微機(jī)保護(hù)優(yōu)越性 （1）靈活性強(qiáng)靈活性強(qiáng) （2）穩(wěn)定性好）穩(wěn)定性好 （3）利用微機(jī)的記憶功能，可改善保護(hù)性能）利用微機(jī)的記憶功能，可改善保護(hù)性能 （4）體積小，功能全。）體積小，功能全。 2021/8/21 34 2.4 2.4 電能量計(jì)算子系統(tǒng)電能量計(jì)算子系統(tǒng) 電能量包括有功電能和無(wú)功電能電能量包括有功電能和無(wú)功電能。電電能量的采集和管理是變電站綜合自動(dòng)系能量的采集和管理是變電站綜合自動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分統(tǒng)的重要組成部分。 2.4.1 電能計(jì)量裝置的發(fā)展歷程電能計(jì)量裝置的發(fā)展歷程 2.4.2 變電站

39、自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)電能量計(jì)量變電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)電能量計(jì)量 系統(tǒng)的管理模式系統(tǒng)的管理模式 2021/8/21 35 2.4.12.4.1 電能計(jì)量裝置的發(fā)展歷程電能計(jì)量裝置的發(fā)展歷程 2.4.1.1 機(jī)械式的電能表機(jī)械式的電能表 電能表的出現(xiàn)和發(fā)展已有電能表的出現(xiàn)和發(fā)展已有100多年的歷史了多年的歷史了。大家最大家最熟悉的感應(yīng)式電能表熟悉的感應(yīng)式電能表。 2.4.1.2 機(jī)電式電能表機(jī)電式電能表 為了解決計(jì)算機(jī)能對(duì)電能量進(jìn)行采集與處理為了解決計(jì)算機(jī)能對(duì)電能量進(jìn)行采集與處理，最最簡(jiǎn)單的方法是利用電子技術(shù)與傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能是相簡(jiǎn)單的方法是利用電子技術(shù)與傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能是相結(jié)合結(jié)合，即對(duì)原來(lái)感應(yīng)式的電能表加

40、以改造即對(duì)原來(lái)感應(yīng)式的電能表加以改造。 2.4.1.3 電子式電能表電子式電能表 由硬件乘法器完成對(duì)由硬件乘法器完成對(duì)u ,i相乘得到功率的測(cè)量相乘得到功率的測(cè)量，由于它由于它沒(méi)有傳統(tǒng)的電能表上的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)沒(méi)有傳統(tǒng)的電能表上的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，因此又被稱(chēng)為靜止因此又被稱(chēng)為靜止電能表或固態(tài)電能表電能表或固態(tài)電能表。 2021/8/21 36 2.4.1.4 微機(jī)型電能表微機(jī)型電能表 按其原理分，主要有兩大類(lèi)型。按其原理分，主要有兩大類(lèi)型。 （1）利用單片機(jī)或）利用單片機(jī)或DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）為核心，利用高精度的數(shù)字信號(hào)處理器）為核心，利用高精度的A/D轉(zhuǎn)換器和采樣保持器，采集轉(zhuǎn)換器和采樣保持器，采集u

41、和和i , 通過(guò)軟件計(jì)算通過(guò)軟件計(jì)算P、Q，以及，以及 kWHkWH和和 kVarHkVarH等量。等量。 （2）采用專(zhuān)用的電能芯片和單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字電能表）采用專(zhuān)用的電能芯片和單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字電能表 這些電能計(jì)量專(zhuān)用芯片內(nèi)含有這些電能計(jì)量專(zhuān)用芯片內(nèi)含有16位、位、18位的高分辨率位的高分辨率A/D轉(zhuǎn)換器，因轉(zhuǎn)換器，因此計(jì)量準(zhǔn)確度高。此計(jì)量準(zhǔn)確度高。 2.4.1.5 幾種特殊功能的新型電能表幾種特殊功能的新型電能表 （1 1）具有電能計(jì)量綜合誤差自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償功能的多功能電能表）具有電能計(jì)量綜合誤差自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償功能的多功能電能表 （2 2） 基波電能表基波電能表 (3(3） 多功能視在電能表多功

42、能視在電能表 2.4.1.6 軟件計(jì)算電能量軟件計(jì)算電能量 2021/8/21 37 2.4.2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)電能量計(jì)量系變電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)電能量計(jì)量系統(tǒng)的管理模式統(tǒng)的管理模式 2.4.2.1 設(shè)置專(zhuān)用電能質(zhì)量管理機(jī)設(shè)置專(zhuān)用電能質(zhì)量管理機(jī) 2.4.2.2 串行接口管理模式串行接口管理模式 一般新建的變電站或一般新建的變電站或220kV及以上變電站及以上變電站，多采用多采用微機(jī)型電能表微機(jī)型電能表，它們一般都具有它們一般都具有RS 232/RS 485串行通串行通信接口信接口，因此可直接將這些電能表利用屏蔽雙絞線或因此可直接將這些電能表利用屏蔽雙絞線或同軸電纜組成同軸電纜組成RS 485網(wǎng)

43、絡(luò)網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)控機(jī)可直接通過(guò)串口與監(jiān)控機(jī)可直接通過(guò)串口與電能表的電能表的485網(wǎng)相聯(lián)接網(wǎng)相聯(lián)接，對(duì)電能計(jì)量進(jìn)行管理對(duì)電能計(jì)量進(jìn)行管理。 2.4.2.3 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)管理模式現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)管理模式 上述串行接口模式接口簡(jiǎn)單，投資少，但一個(gè)上述串行接口模式接口簡(jiǎn)單，投資少，但一個(gè)RS 485網(wǎng)能聯(lián)接的電能表有限。對(duì)于規(guī)模較大的變電站，網(wǎng)能聯(lián)接的電能表有限。對(duì)于規(guī)模較大的變電站，監(jiān)控機(jī)可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，管理各電能表。監(jiān)控機(jī)可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，管理各電能表。 2021/8/21 38 2.5 2.5 自動(dòng)控制子系統(tǒng)自動(dòng)控制子系統(tǒng) 2.5.1 變電站的電壓變電站的電壓、無(wú)功綜合控制無(wú)功綜合控制 2.5.

44、2 備用電源自投控制備用電源自投控制 2.5.3 低頻減負(fù)荷控制低頻減負(fù)荷控制 2021/8/21 39 2.5.1 變電站的電壓無(wú)功綜合控制變電站的電壓無(wú)功綜合控制 2.5.1.1 電壓、無(wú)功綜合控制的重要性電壓、無(wú)功綜合控制的重要性 2.5.1.2 電壓、無(wú)功綜合控制目標(biāo)電壓、無(wú)功綜合控制目標(biāo) （1）維持供電電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)）維持供電電壓在規(guī)定的范圍內(nèi) 500kV(330kV)變電站的變電站的220kV母線母線 正常時(shí)，正常時(shí)，0 +10%；事故時(shí)，；事故時(shí)，-5%+10%。 220kV變電站的變電站的35 110kV母線母線 正常時(shí)，正常時(shí)，-3% +7%；事故時(shí)，；事故時(shí)， 10%。

45、 配電網(wǎng)的配電網(wǎng)的10kV母線，電壓合格范圍：母線，電壓合格范圍：10.0 10.7kV （2）保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和合適的無(wú)功平衡。無(wú)功分區(qū)、就地平衡的）保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和合適的無(wú)功平衡。無(wú)功分區(qū)、就地平衡的 原則原則 （3）電壓、無(wú)功綜合控制的手段）電壓、無(wú)功綜合控制的手段 調(diào)分接頭位置調(diào)分接頭位置 控制無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備控制無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備 兩者綜合考慮兩者綜合考慮 2021/8/21 40 2.5.1.3變電站電壓、無(wú)功綜合控制的原理 MVR型自控裝置實(shí)現(xiàn)電壓、無(wú)功綜合控制的基本原理 （1）根據(jù) （1） 調(diào)整分接頭位置，即改變變比Kn，使UL -ULN = min nABKUUnABKUUnABKU

46、U2021/8/21 41 )()()()(222222rsBCBBTSBCBBSxxUQQRjRRUQQPS （2）改變無(wú)功補(bǔ)償，如圖2.1所示的網(wǎng)絡(luò)，高壓網(wǎng)絡(luò)上的損耗（包括變壓器損耗）為 )()()()(222222rsBCBBTSBCBBSxxUQQRjRRUQQPSBTSCBTSBSBUXXQQRRPUU)()(BTSCBTSBSBUXXQQRRPUU)()(BTSCBTSBSBUXXQQRRPUU)()(BTSCBTSBSBUXXQQRRPUU)()(BTSCBTSBSBUXXQQRRPUU)()(BTSCBTSBSBUXXQQRRPUU)()(BTSCBTSBSBUXXQQRRPU

47、U)()(BTSCBTSBSBUXXQQRRPUU)()(BTSCBTSBSBUXXQQRRPUU)()(BTSCBTSBSBUXXQQRRPUU)()( 投入無(wú)功補(bǔ)償Qc后： ）。 在保證電壓滿(mǎn)足要求的前提下，根據(jù)無(wú)功功率QB的大小，合理的控制投、切無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘縌c，使變電站與系統(tǒng)所交換的無(wú)功（QB -Qc ）最小，就可以使高壓網(wǎng)絡(luò)損耗最小. ）。 2021/8/21 42 2.5.1.4 電力系統(tǒng)的電壓、無(wú)功綜合控制的電力系統(tǒng)的電壓、無(wú)功綜合控制的方式方式 1. 集中控制 2. 分散控制 3. 關(guān)聯(lián)分散控制 4. 關(guān)聯(lián)分散控制的實(shí)現(xiàn)方法 （1）軟件實(shí)現(xiàn)的方法 （2）硬件實(shí)現(xiàn)的關(guān)聯(lián)分散控制

48、 2.5.1.5微機(jī)電壓、無(wú)功綜合控制裝置硬件結(jié)構(gòu) 2021/8/21 43 2.5.1.5 MVR-III型微機(jī)電壓、無(wú)功綜合控制裝置硬件結(jié)構(gòu) 2021/8/21 44 2.5.2 低頻減負(fù)荷控制低頻減負(fù)荷控制 1. 電力系統(tǒng)發(fā)生頻率偏移原因電力系統(tǒng)發(fā)生頻率偏移原因 2. 電力系統(tǒng)頻率降低危害電力系統(tǒng)頻率降低危害 3. 低頻減負(fù)荷的控制方式低頻減負(fù)荷的控制方式 根據(jù)配電線路所供負(fù)荷的重要程度，分為基本級(jí)和根據(jù)配電線路所供負(fù)荷的重要程度，分為基本級(jí)和特殊級(jí)兩大類(lèi)。一般低頻減載裝置基本級(jí)可以設(shè)定特殊級(jí)兩大類(lèi)。一般低頻減載裝置基本級(jí)可以設(shè)定5輪輪或或8輪輪。 4. 低頻減負(fù)荷的實(shí)現(xiàn)方法低頻減負(fù)荷的

49、實(shí)現(xiàn)方法 采用專(zhuān)用的低頻減載裝置采用專(zhuān)用的低頻減載裝置 在線路保護(hù)裝置中，增加低頻切負(fù)荷功能在線路保護(hù)裝置中，增加低頻切負(fù)荷功能 2021/8/21 45 5 對(duì)低頻減載裝置的基本要求對(duì)低頻減載裝置的基本要求 (1) 能在各種運(yùn)行方式且功率缺額的情況下，能在各種運(yùn)行方式且功率缺額的情況下，有計(jì)劃的切除負(fù)荷，有效地防止系統(tǒng)頻率下降有計(jì)劃的切除負(fù)荷，有效地防止系統(tǒng)頻率下降危險(xiǎn)點(diǎn)以下。危險(xiǎn)點(diǎn)以下。 (2)切降的負(fù)荷應(yīng)盡可能少，應(yīng)防止超調(diào)和懸停切降的負(fù)荷應(yīng)盡可能少，應(yīng)防止超調(diào)和懸停現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 (3)變電站的饋電線路故障或變壓器跳閘造成失變電站的饋電線路故障或變壓器跳閘造成失壓時(shí)，低頻減載裝置應(yīng)可靠閉

50、鎖，不應(yīng)誤動(dòng)。壓時(shí)，低頻減載裝置應(yīng)可靠閉鎖，不應(yīng)誤動(dòng)。 (4)電力系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩或諧諧波干擾時(shí)，不應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩或諧諧波干擾時(shí)，不應(yīng)誤動(dòng)誤動(dòng)。 2021/8/21 46 2.5.32.5.3 備用電源自投控制備用電源自投控制 備用電源自投控制是當(dāng)電力系統(tǒng)故障備用電源自投控制是當(dāng)電力系統(tǒng)故障或其它原因?qū)е鹿ぷ麟娫聪r(shí)，將備或其它原因?qū)е鹿ぷ麟娫聪r(shí)，將備用電源迅速投入，以恢復(fù)對(duì)系統(tǒng)的供電，用電源迅速投入，以恢復(fù)對(duì)系統(tǒng)的供電，因此備用電源自動(dòng)投入是保證配電系統(tǒng)因此備用電源自動(dòng)投入是保證配電系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要措施。在變電站中，連續(xù)可靠供電的重要措施。在變電站中，常用的備自投控制有進(jìn)

51、線備自投、母聯(lián)常用的備自投控制有進(jìn)線備自投、母聯(lián)備自投和備用變壓器自投等。備自投和備用變壓器自投等。 2021/8/21 47 2.6 2.6 諧波分析與監(jiān)視功能諧波分析與監(jiān)視功能 2.6.1 正弦波形畸變指標(biāo)正弦波形畸變指標(biāo) 2.6.2 諧波源分析諧波源分析 2.6.3 電力系統(tǒng)諧波監(jiān)測(cè)方法電力系統(tǒng)諧波監(jiān)測(cè)方法 2.6.4 電力系統(tǒng)中諧波的抑制電力系統(tǒng)中諧波的抑制 2021/8/21 48 為定量表示電力系統(tǒng)正弦波形的畸變程度為定量表示電力系統(tǒng)正弦波形的畸變程度，采用以各次諧波含量及諧波總量大小表示電壓采用以各次諧波含量及諧波總量大小表示電壓和電流波形的畸變指標(biāo)和電流波形的畸變指標(biāo)。 我國(guó)諧

52、波國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)諧波國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)公用電網(wǎng)諧波諧波（GB/T 14549GB/T 145499393）規(guī)定我國(guó)公用電網(wǎng)）規(guī)定我國(guó)公用電網(wǎng)諧波電壓的允許值見(jiàn)表諧波電壓的允許值見(jiàn)表2 2- -1 1。 2.6.12.6.1 正弦波形畸變指標(biāo)正弦波形畸變指標(biāo) 2021/8/21 49 表表2 2- -1 1 公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）的允許值公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）的允許值 電壓標(biāo)稱(chēng)電壓電壓標(biāo)稱(chēng)電壓（KV） 電壓總畸變率電壓總畸變率（%） 各次諧波含有率（各次諧波含有率（100%） 奇次奇次 偶次偶次 0.38 5.0 4.0 2.0 6 4.0 3.2 1.6 10 35 3.

53、0 2.4 1.2 66 110 2.0 1.6 0.8 2021/8/21 50 2.6.22.6.2 諧波源分析諧波源分析 電網(wǎng)諧波主要來(lái)自?xún)纱蠓矫妫阂皇禽斉潆娤到y(tǒng)產(chǎn)生諧波；二是用電設(shè)備產(chǎn)電網(wǎng)諧波主要來(lái)自?xún)纱蠓矫妫阂皇禽斉潆娤到y(tǒng)產(chǎn)生諧波；二是用電設(shè)備產(chǎn)生諧波生諧波。 （1 1）電網(wǎng)的主變壓器和配電變壓器電網(wǎng)的主變壓器和配電變壓器 配電變壓器中勵(lì)磁電流的諧波含量與硅鋼片的材料有關(guān)配電變壓器中勵(lì)磁電流的諧波含量與硅鋼片的材料有關(guān)。如表如表2.2所示所示。 （2）電氣化鐵路電氣化鐵路 電力機(jī)車(chē)是大諧波源電力機(jī)車(chē)是大諧波源，又是單相大負(fù)荷又是單相大負(fù)荷，造成三相負(fù)荷不平衡造成三相負(fù)荷不平衡。 （3

54、） 電弧煉鋼爐電弧煉鋼爐 煉鋼爐電弧電流不規(guī)則地急劇變化煉鋼爐電弧電流不規(guī)則地急劇變化，使電流波形產(chǎn)生嚴(yán)重畸變使電流波形產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，引起電引起電網(wǎng)電壓波形嚴(yán)重畸變網(wǎng)電壓波形嚴(yán)重畸變。 （4 4） 家用電器家用電器 家用電器如收音機(jī)家用電器如收音機(jī)、電視機(jī)電視機(jī)、電風(fēng)扇電風(fēng)扇、空調(diào)等都會(huì)產(chǎn)生諧波空調(diào)等都會(huì)產(chǎn)生諧波，彩色電視彩色電視機(jī)產(chǎn)生的諧波比黑白電視機(jī)更嚴(yán)重機(jī)產(chǎn)生的諧波比黑白電視機(jī)更嚴(yán)重，主要是主要是3，5，7，9次諧波次諧波。 （5）晶體管整流設(shè)備晶體管整流設(shè)備 晶閘管整流設(shè)備在工礦企業(yè)越來(lái)越廣泛應(yīng)用晶閘管整流設(shè)備在工礦企業(yè)越來(lái)越廣泛應(yīng)用，給電網(wǎng)造成大量的諧波給電網(wǎng)造成大量的諧波。 （6）

55、 變頻裝置變頻裝置 2021/8/21 51 諧波次諧波次數(shù)數(shù) HR In% 熱軋硅鋼片熱軋硅鋼片 冷軋硅鋼片冷軋硅鋼片 1 100 100 3 1555 145050 5 32525 102525 7 21010 51010 9 0.52 2 36 6 11 1 13 3 表表2.2 配電變壓器勵(lì)磁電流中的配電變壓器勵(lì)磁電流中的HR In。 2021/8/21 52 表2.3 電視機(jī)產(chǎn)生的HR In 電視機(jī)類(lèi)別電視機(jī)類(lèi)別 HRI1 HRI3 HRI5 HRI7 HRI9 HRI11 HRI12 彩色彩色 100 87.9 68.3 45.2 25.5 6.8 122.6 黑白黑白 100 8

56、9.1 16.9 2.1 2.1 1.2 90.7 2021/8/21 53 2.6.3 2.6.3 諧波的危害諧波的危害 嚴(yán)重的諧波電流和諧波電壓對(duì)電力系統(tǒng)本身的發(fā)輸嚴(yán)重的諧波電流和諧波電壓對(duì)電力系統(tǒng)本身的發(fā)輸電設(shè)備電設(shè)備、對(duì)接入電力系統(tǒng)的用電設(shè)備都產(chǎn)生不良的影對(duì)接入電力系統(tǒng)的用電設(shè)備都產(chǎn)生不良的影響響，甚至影響電力系統(tǒng)的自動(dòng)裝置甚至影響電力系統(tǒng)的自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)裝置和繼電保護(hù)裝置和測(cè)量裝置的正常工作測(cè)量裝置的正常工作。 （1 1） 諧波對(duì)交流電機(jī)的危害諧波對(duì)交流電機(jī)的危害 （2 2）諧波對(duì)變壓器和輸電線路的危害諧波對(duì)變壓器和輸電線路的危害 （3 3） 諧波對(duì)電容補(bǔ)償裝置的危害諧波對(duì)電容補(bǔ)

57、償裝置的危害 （4 4） 諧波對(duì)繼電保護(hù)和自動(dòng)控制的干擾諧波對(duì)繼電保護(hù)和自動(dòng)控制的干擾 （5 5） 諧波影響計(jì)量?jī)x表與檢測(cè)儀表誤差增大諧波影響計(jì)量?jī)x表與檢測(cè)儀表誤差增大。 （6 6） 諧波對(duì)通信系統(tǒng)的影響諧波對(duì)通信系統(tǒng)的影響。 2021/8/21 54 2.6.42.6.4 電力系統(tǒng)諧波的監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)諧波的監(jiān)測(cè) 諧波監(jiān)測(cè)是研究分析諧波問(wèn)題和研究對(duì)諧波治理和抑諧波監(jiān)測(cè)是研究分析諧波問(wèn)題和研究對(duì)諧波治理和抑制的主要依據(jù)制的主要依據(jù)。 （1 1） 諧波監(jiān)測(cè)的主要目的諧波監(jiān)測(cè)的主要目的 （2 2） 諧波監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇諧波監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇 （3 3） 諧波的測(cè)量諧波的測(cè)量 基于傅里葉變換的諧波測(cè)量是當(dāng)今應(yīng)用最

58、廣泛基于傅里葉變換的諧波測(cè)量是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的一種方法的一種方法。 2021/8/21 55 2.6.52.6.5 電力系統(tǒng)中諧波的抑制電力系統(tǒng)中諧波的抑制 2 2. .6 6. .5 5. .1 1 合理利用電氣設(shè)備抑制諧波合理利用電氣設(shè)備抑制諧波 對(duì)諧波源本身采取措施對(duì)諧波源本身采取措施，使其少產(chǎn)生或不產(chǎn)生諧波使其少產(chǎn)生或不產(chǎn)生諧波，從源頭上加以抑制從源頭上加以抑制。 （1 1） 不斷提高發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)制造質(zhì)量不斷提高發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)制造質(zhì)量，從發(fā)電源頭上減少?gòu)陌l(fā)電源頭上減少諧波；諧波； （2 2）電力變壓器的繞組盡可能采用電力變壓器的繞組盡可能采用D D，y y或或Y Y ,d,d 接法接法，可有

59、效抑制可有效抑制3 3的倍數(shù)的諧波流入電網(wǎng)；的倍數(shù)的諧波流入電網(wǎng)； （3 3）在變電站裝設(shè)的無(wú)功補(bǔ)償電容器上在變電站裝設(shè)的無(wú)功補(bǔ)償電容器上，采用串聯(lián)一定采用串聯(lián)一定比例的電抗器的方法比例的電抗器的方法，以抑制以抑制3 3，5 5，7 7次諧波；次諧波； 2021/8/21 56 2.6.5.2 利用交流濾波器抑制諧波 （1 1）交流無(wú)源濾波器）交流無(wú)源濾波器 目前所采用的交流濾波裝置是利用R、L、C電路對(duì)某次諧波頻率串聯(lián)諧振的原理，使其對(duì)特定頻率的諧波呈零阻抗，從而阻止該次諧波注入電網(wǎng)。交流濾波器對(duì)基波呈容性，兼有無(wú)功補(bǔ)償作用。 （2 2) ) 有源電力濾波器有源電力濾波器 有源電力濾波器AP

60、F（Active Power Filter）安裝于諧波源處，它是可動(dòng)態(tài)補(bǔ)償諧波、無(wú)功功率的電力電子裝置，它的基本原理是實(shí)時(shí)地檢測(cè)APF安裝處的諧波和無(wú)功功率，然后產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流（或電壓）和無(wú)功功率方向相反的諧波電流（或電壓）與無(wú)功功率，注入電網(wǎng)，使電網(wǎng)只含有基波分量，達(dá)到對(duì)諧波和無(wú)功功率實(shí)時(shí)檢測(cè)和補(bǔ)償?shù)哪康摹?2021/8/21 57 2.7 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信功能 (1)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信 主要解決自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)與上位機(jī)（監(jiān)控主機(jī)）間的數(shù)據(jù)通信和信息交換問(wèn)題。 (2)自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度通信 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必須兼有RTU的全部功能，應(yīng)該能夠?qū)⑺杉哪M量和開(kāi)關(guān)

61、狀態(tài)信息，以及事件順序記錄等遠(yuǎn)傳至調(diào)度端；同時(shí)應(yīng)該能接收調(diào)度端下達(dá)的各種操作、控制、修改定值等命令。即完成新型RTU等全部四遙功能。 通信規(guī)約必須符合部頒的規(guī)定。目前最常用的有IEC60870 101/103/104和CDT等規(guī)約。 2021/8/21 58 2.8 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn) 2.8.1 功能綜合化功能綜合化 2.8.2 分級(jí)分布式、微機(jī)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分級(jí)分布式、微機(jī)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2.8.3 測(cè)量顯示數(shù)字化測(cè)量顯示數(shù)字化 2.8.4 操作監(jiān)示屏幕化操作監(jiān)示屏幕化 2.8.5 運(yùn)行管理智能化運(yùn)行管理智能化 總之，變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化，可以全面提高變電站的

62、技術(shù)水平和運(yùn)行管理水平，使其能適應(yīng)現(xiàn)代化的大電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的需要。 2021/8/21 59 第第3章章 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 3.1 概述 3.1.1 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的分層和邏輯接口 3.1.2 變電站的智能電子設(shè)備 3.2 自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)模式 3.3 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向 2021/8/21 60 3.1.1 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的分層和邏輯接口變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的分層和邏輯接口 國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）TC 57技術(shù)委員會(huì)（電力系統(tǒng)控制和通術(shù)委員會(huì)）在制定IEC 61850（變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)）標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，把變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能在邏輯上分配在3個(gè)層次（變

63、電站層、間隔層或單元層、過(guò)程層），這3個(gè)層次分別通過(guò)邏輯接口19建立通信，如圖3.1所示。 2021/8/21 61 功能A功能B遠(yuǎn)方控制（NCC）7技術(shù)服務(wù)變電站層保護(hù)控制保護(hù)控制329832過(guò)程接口1,61,64,5過(guò)程接口4,5間隔/單元層遠(yuǎn)方保護(hù)過(guò)程層遠(yuǎn)方保護(hù)高壓設(shè)備2021/8/21 62 （1 1）過(guò)程層（）過(guò)程層（Process level）功能）功能 過(guò)程層的功能實(shí)際上是與變電站一次設(shè)備斷路器、隔離開(kāi)關(guān)和電流互感器TA、電壓互感器TV接口的功能。 （2 2）間隔層（）間隔層（Bay level）功能）功能 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在間隔層的設(shè)備主要有各種微機(jī)保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置、數(shù)據(jù)

64、采集裝置和RTU等等。 (3(3）變電站層（）變電站層（Station level） 變電站的功能有2類(lèi)：與過(guò)程有關(guān)的站層功能： 與接口有關(guān)的站層功能： 2021/8/21 63 3.1.2 變電站的智能電子設(shè)備 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備統(tǒng)稱(chēng)為智能電子 設(shè) 備 IED （ Intelligent Electronic Devices）。IEC 61850 協(xié)議對(duì)智能電子設(shè)備IED的定義是：由一個(gè)或多個(gè)處理器組成，具有從外部源接收和傳送數(shù)據(jù)或控制外部源的任何設(shè)備（例如：電子多功能儀表、數(shù)字繼電器、控制器）。這些IEDs在物理位置上，可安裝在3個(gè)不同的功能層（即變電站層、間隔層/單元層、過(guò)程層）上。

65、 2021/8/21 64 3.23.2 自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)模式自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)模式 3.2.1 集中式的綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 3.2.2 分層（級(jí)）分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié) 構(gòu)模式 3.2.3 分布分散式與集中相結(jié)合的自動(dòng)化系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式 3.2.4 分布分散式的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式 2021/8/21 65 3.2.1 3.2.1 集中式結(jié)構(gòu)集中式結(jié)構(gòu) 打印機(jī)顯示器鍵盤(pán)監(jiān)控主機(jī)電能計(jì)量微機(jī)保護(hù)電壓無(wú)功控制輸出接口輸入接口輸出接口輸入接口輸入接口 輸出接口測(cè)量TATV保護(hù)動(dòng)作出口主變保護(hù)TATV各線路保護(hù)TATV電容器TATV斷路器位置輸入主變測(cè)量TATV各變分頭位置電容器開(kāi)關(guān)位置分頭控制

66、信號(hào)電容器控制信號(hào)測(cè)量TVTA開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸入保護(hù)動(dòng)作信息輸入信號(hào)輸出監(jiān)控機(jī)動(dòng)作通信控制器調(diào)制解調(diào)器調(diào)度（控制）中心站級(jí)層間隔層現(xiàn)場(chǎng)層2021/8/21 66 3.2.2 分層分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)模式（1） 分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)的功能在邏輯上仍可分為程層、間隔層和變電站層三層結(jié)構(gòu)。分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)的最大特點(diǎn)體現(xiàn)在“功能的分布化”上，即對(duì)智能電子設(shè)備的設(shè)計(jì)理念上由以前在集中式自動(dòng)化系統(tǒng)中的面向廠、站轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦驅(qū)ο?，即面向一次設(shè)備的一個(gè)間隔。 分層（級(jí)）分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)模式實(shí)質(zhì)上是把這些面向間隔設(shè)計(jì)的變電站層和間隔層的智能電子設(shè)備，按它們的功能組裝成多個(gè)屏（柜），例如：主變保護(hù)屏（柜）、線路保護(hù)屏（柜）、數(shù)據(jù)采集屏等等，這些屏（柜）一般都集中安裝在主控室中，我們把這種結(jié)構(gòu)模式簡(jiǎn)稱(chēng)為“分布集中式”結(jié)構(gòu)模式。 2021/8/21 67 3.2.2 分層分散式與集中組屏相結(jié)合的結(jié)構(gòu)（分層分散式與集中組屏相結(jié)合的結(jié)構(gòu)（2） 圖2.1 分級(jí)分布式系統(tǒng)集中組屏的自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖(一) 2021/8/21 68 3.2.4 分布分散式的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式分布分散式的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)