(完整版)《电力系统自动化》变电站自动化系统
《电力系统自动化》PPT课件
01
馈线自动化
对配电网中的馈线进行实时监测和控制，实现馈线故障的快速定位和隔
离，恢复非故障区域的供电。
02
配电管理系统（DMS）
对配电网进行实时监测、控制和优化管理，提高配电网的供电可靠性和
经济性。
03
分布式电源接入与微电网技术
应用于分布式电源接入和微电网领域，实现分布式电源的自动控制和优
化运行，提高能源利用效率。
能源互联网
构建基于大数据的能源互联网平台，实现能源的 优化配置和共享。
5G通信技术在电力系统自动化中的应用
实时数据传输
5G通信技术的高带宽和低时延特性，使得电力系统能够实现实时数 据传输和监控。
远程控制与操作
通过5G通信技术，实现对电力设备的远程控制和操作，提高系统的 可靠性和安全性。
智能化电网
结合5G通信技术和人工智能技术，构建智能化电网，实现电力系统的 自适应和自学习。
自动化调度系统可以根据实时数据进行电网优化调度，提高电力输送效率和供电质 量。
自动化管理系统可以实现电力设备的状态监测和预防性维护，避免设备故障对系统 运行的影响。
面临的挑战与问题
电力系统自动化需要高度的技术支持和资金投入，对于一些经济相对落后的地区来说，实现 难度较大。
自动化控制系统的复杂性和安全性问题也需要得到充分考虑和解决，以避免出现系统崩溃或 数据泄露等安全问题。
未来电力系统自动化的展望
完全自动化
未来电力系统将实现完全自动化，从发电、输电 到配电等各个环节都将实现自动化运行和管理。
绿色能源融合
未来电力系统将更加注重绿色能源的融合和利用 ，如风能、太阳能等可再生能源将更多地接入电 力系统。同时，电动汽车等新型负荷也将成为电 力系统的重要组成部分。
变电站综合自动化系统
变电站综合自动化系统硬件结构
二、集中组屏式 调度主站 总控单元 监控主机 显示、打印
RS-485/RS232
高 压 微 机 保 护
中 压 微 机 保 护
遥 测 单 元
遥 信 单 元
遥 控 单 元
电 能 单 元
交 直 流 单 元
V Q C 单 元时 钟 单 元12源自变电站综合自动化系统硬件结构
三、分层分布式 变 电 站 层 调度主站 监控主机 显示、打印
18
站控层设备
站控层网络设备 打印机
变电站综合自动化系统配置
I/O测控单元 测控单元应按电气单元配置， 母线设备和站用电设备的测 控单元独立配置。测控单元 应模块化、标准化、容易维 护、更换，允许带电插拔。
间隔层设备组柜原则：电压 等级较高（500/220KV）的 测控每个电气单元组一面柜、 较低测控每2个电气单元组一 面柜、每台主变三侧测控组 一面柜、35kV、10kV测控保 护单元就地布置于开关柜上、 公用设备测控单独组柜；亦 可在按照以上原则的基础上， 根据继电器室结构灵活组柜 。
9
变电站综合自动化系统硬件结构
一、传统改造式 （一）：保留RTU CRT
PC机
微机保护
RTU
模 开 脉 控 拟 关 冲 制 量 量 量 量
调度主站系统
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变电站综合自动化系统硬件结构
（一）：取消RTU形式
调度主站
微机保护
总控单元
当地监控
RS485总线
测控单元（1）
测控单元（2）
测控单元（n）
11
20
变电站综合自动化系统配置
二、软件系统 系统软件 系统软件应为国际通用的、成熟的实 时多任务操作系统并具有完整的自诊 断程序。操作系统应具有系统生成功 能，使其能适应硬件和实时数据库的 变化。 （W/U） 网络软件 支持软件 数据库软件 应用软件包括过程监控软件、网络 通信软件等各种工具软件。应用软 件必须满足系统功能要求，成熟、 可靠，具有良好的实时响应速度和 可扩充性。各应用软件应采用模块 式连接方式，当某一应用软件工作 不正常或退出运行，不能影响系统 的其他功能。
电力系统自动化1---4
（一）电网调度自动化
（2）电网的“分层控制”
分层控制的优点： 信息可以分层采集，这样 既减轻了上一级的负担，又 加速了控制过程，同时减少 了不必要的信息流量减少了 对通信系统的投资。 若局部的控制系统发生故 障，一般不会严重影响电力 系统的其他控制部分。 结构灵活，可适应电力系 统变更或扩大的需要。
火电厂自动化
采用DCS的单元机组主控系统如图
火电厂自动化
工程师站
火电厂自动化
单元控制室
2、水电厂自动化
（1）水电厂的特点： 水电厂除了按计划发电外，还在 电力系统中起着调峰、调频和事故备 用的作用，所以机组启动频繁，工况 多变。 水电厂一般要通过远距离输电线 将电能送到负载中心，易出现稳定问 题。 同时，水电厂还应考虑水力资源 的综合作用。
利用计算机可以同时控制若干回路，并考虑各参数的相关因素。如 单元机组模拟控制系统，把锅炉、汽轮机和发电机组作为整体考虑其控 制策略，使三者同时响应机组或系统的负载要求。
火电厂自动化
火电厂自动化的功能
(3)机组起停 高参数和大容量机组的汽水 系统、燃烧系统、辅助系统、 除氧给水系统十分复杂，使机 组起停时的控制十分困难。 在从冷态启动到带满负载(几小时到十几小时)的过程中，包括 锅炉点火、升温升压、汽轮机升速、初负载保持、升负载等几个 阶段，工况不断变化。 为了保证启动设备的安全，减轻运行人员的劳动强度，要对 各种参数和设备状态进行监视、判断和计算，然后对各调节器和 程序控制回路发出指令，或者直接去调节和操作发电机组。
2、水电厂自动化
（2）水电厂自动化的发展过程：
1）单机自动化阶段
在机旁的仪表监视和报警，就地操作和单个元件的自动化。 2）集中控制阶段
电力系统自动化
电力系统自动化电力系统自动化是指利用先进的电力系统自动控制技术和信息通信技术，对电力系统进行实时监测、运行控制和故障处理的一种技术手段。
它通过自动化设备和系统的应用，提高电力系统的稳定性、可靠性和经济性，实现电力系统的自动化运行和管理。
一、电力系统自动化的概述电力系统自动化是电力行业发展的必然要求，它是电力系统发展到一定阶段的产物。
随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的快速增长，传统的人工操作已经无法满足电力系统运行的需求。
电力系统自动化的浮现，不仅提高了电力系统的运行效率和可靠性，还大大减少了人为因素对电力系统运行的影响。
二、电力系统自动化的主要内容1. 实时监测与数据采集：通过安装传感器和监测设备，对电力系统中的各项参数进行实时监测和数据采集，包括电压、电流、功率、频率等参数。
监测数据可以用于判断电力系统的运行状态，及时发现问题并采取措施进行处理。
2. 运行控制与调度：通过自动化控制设备和系统，对电力系统进行实时的运行控制和调度。
可以实现对发机电组、变电站、配电网等设备的远程控制和调节，保证电力系统的平稳运行。
3. 故障检测与处理：通过自动化设备和系统，对电力系统中的故障进行检测和处理。
一旦发现故障，系统可以自动切除故障部份，保证电力系统的其他部份正常运行，同时向操作人员发出警报，提醒其及时处理故障。
4. 信息管理与决策支持：通过信息通信技术，对电力系统中的各种信息进行管理和处理，为决策者提供准确的数据和信息，匡助其做出科学的决策。
可以实现对电力系统的运行情况、负荷变化、设备状态等进行实时监控和分析，为电力系统的规划和管理提供支持。
三、电力系统自动化的应用案例1. 智能电网：智能电网是电力系统自动化的重要应用领域之一。
通过智能电网技术，可以实现对电力系统的远程监控和控制，提高电力系统的稳定性和可靠性。
智能电网还可以实现对电力负荷的动态调节，根据负荷情况进行优化调度，提高电力系统的经济性。
2. 变电站自动化：变电站是电力系统中重要的组成部份，对电力系统的稳定运行起着关键作用。
电力系统自动化0.1
第1章发电机的自动并列1什么叫并列操作,简述同步发电机并列时应遵循的两条基本原则。
将一台发电机投入电力系统并列运行的操作，称并列操作。
对并列操作的基本要求: (1) 并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值不宜超过1~2倍的额定电流。
(2)发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，进入同步运行的暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。
2、并列操作有哪两种方式?它们是如何实现的?并列操作的两种方式:准同期并列(一般采用)自同期并列(很少采用)3、什么是准同期的恒定越前时间?它的整定值与哪些因素有关，应当如何整定?恒定越前时间由于越前时间只需按断路器的合闸时间(准同期装置的动作时间可忽略)进行整定，整定值和滑差及压差无关，故称其为“恒定越前时间”。
(-)准同期并列的条件:①频率fG=fX②幅值UG=UX③相角差Se≠04、自动准同期装置由哪三个控制单元组成?它们各自的主要任务是什么?自动准同期装置的组成:1.频差控制单元检测UG与UX间的滑差角，频率，且调节发电机转速，使发电机电压的频率接近于系统频率2.电压差控制单元检测UG与UX间的电压差，且调节发电机电压UG，使它与UX间的电压差小于规定值。
3.合闸信号控制单元检测并列条件，当待并机组的频率和电压都满足并列条件时,控制单元就选择合适的时间(恒定越前时间)发出合闸信号，使并列断路器的主触头接通时，相角差为零。
3、什么是准同期的恒定越前时间?它的整定值与哪些因素有关，应当如何整定?5、何谓滑差、滑差周期?与相角差δ有什么关系?课本第六页第2章同步发电机励磁自动控制系统1、同步发电机励磁控制系统的主要任务有哪些?电压控制控制无功功率的分配提高发电机并联运行的稳定性提高电力系统的运行条件水轮发电机组要求强行减磁2、叙述同步发电机励磁控制系统的组成及各组成部分的作用。
励磁功率单元向同步发电机提供直流电流励磁调节器的主要功能:检测和综合系统运行状态的信息，经相应处理后，产生控制信号，控制励磁功率单元，以得到所要求的发电机励磁电流3、简述交直流励磁机励磁系统的基本构成、特点及使用范围。
电力系统自动化_华北电力大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
电力系统自动化_华北电力大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.直流励磁机系统的励磁方式可以分为（）型和他励型两种励磁方式参考答案:自励2.远程自动抄表计费系统的构成主要包括：智能电度表、抄表采集器、抄表集中器和中央服务器参考答案:正确3.在最大励磁限制器中，不同励磁电压时最大励磁的允许时间是相同的参考答案:错误4.有载调压变压器分接头调压时，本身并不产生无功功率，因此，当系统无功不足时，可以用有载调压来提高全系统的电压水平。
参考答案:错误5.智能电网特点主要有：（）、自愈、兼容、经济、集成和优化参考答案:坚强6.（）调式消弧线圈在正常运行时，计算出目标补偿电流，处于远离谐振的位置；当发生单相接地故障后，快速调整至谐振状态，产生补偿电流；当故障消失后，重新将消弧线圈恢复到远离谐振的位置参考答案:随7.自动低频减负荷装置分为两组：基本轮和特殊轮。
其中，（）轮为快速动作，用以抑制频率下降参考答案:基本8.只要发电机励磁电流超过“过热限制值”，励磁调节器就会启动一个（）积分器参考答案:过热9.为了保证发电机转子发热的安全，励磁系统过励时间（）超过规定值参考答案:不10.在变电站采用补偿电容器进行调压时，可以改变无功分布，但是，不能弥补系统无功不足的问题参考答案:错误11.为了满足电力系统稳定性的要求，大容量发电机的励磁系统必须具有高起始响应的性能，高值励磁电压将会危及励磁机及发电机的安全，为此设置了最大励磁限制器。
参考答案:错误12.同步发电机可以在电压/频率比大于1.1的状态下长期稳定运行参考答案:错误13.在事故初期，延缓切除负荷功率对于延缓频率下降过程是有利的参考答案:错误14.IEC 61850-6定义了一种基于XML技术的ACSI，用于描述变电站自动化系统和一次开关之间的关系以及智能电子设备（IED)的配置情况参考答案:错误15.某配电网采用中性点不接地方式，当发生单相接地故障时，零序电压和零序电流具有一定的特征，故障线路的零序电流与正常线路的零序电流相位相同。
电力系统自动化原理及应用3变电站综合自动化系统课件
3.1 概 述
一、变电站自动化的产生
变电站自动化是应用控制技术、信息技术和通信技术， 通过计算机软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。变 电站自动化的范畴包括综合自动化技术、远动技术、继电 保护技术及变电站其他智能技术等。
随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，变 电站综合自动化技术也得到了迅速发展。近几年来，变电 站综合自动化已成为热门话题，引起了电力工业各部门的 注意和重视，并成为当前我国电力工业推行技术进步的重 点之一。
7、变电站综合自动化系统的数据通信技术有哪些? 8、什么是故障录波? 什么是事件顺序记录? 什么是事
故追忆? 9、综合分析图3-40所示变电站综合自动化系统。
3.4 变电站微机防误原理
1、五防闭锁内容
– 防止带负荷拉、合刀闸 – 防止误入带电间隔 – 防止误分、合断路器 – 防止带电挂接地线、合接地刀闸 – 防止带接地刀闸或临时接地线合隔离开关 • 微机防误闭锁功能
2、微机五防闭锁结构
– 微机模拟盘 – 电脑钥匙 – 机械编码锁 微机防误闭锁功能
3.5 变电站数据通信技术
基于九区图的综合控制
利用实时监测的电压和无功 2个判别量构成变电站综合自动 控制策略。综合逻辑判据是基于 给出的固定电压和固定无功的上 下限特性，把电压和无功平面分 割成9个控制区，各个区域对应 不同的控制策略，对有载调压变 压器和电容器组进行控制。
运行区域的控制策略表
四、备用电源自投控制子系统
1、故障录波意义
(1) 正确分析事故原因并研究对策。 (2) 根据录取的波形图，可以正确评价继电保护和自
动装置工作的正确性 (3) 根据录波图中示出的零序电流值，可以较正确地
变电站自动化系统论文
变电站自动化系统论文一、引言变电站自动化系统是电力系统中的重要组成部分，它通过引入先进的控制和监测技术，实现对变电站设备的自动化操作和远程监控，提高了电力系统的安全性、可靠性和经济性。
本论文旨在对变电站自动化系统的原理、技术和应用进行深入研究和分析，以期为电力系统的运行和管理提供参考和借鉴。
二、变电站自动化系统概述1. 变电站自动化系统的定义和作用变电站自动化系统是指利用先进的控制、监测和通信技术，对变电站设备进行自动化操作和远程监控的系统。
它通过实时采集和处理变电站设备的运行数据，实现对设备状态、参数和运行情况的监测和分析，从而提高变电站的运行效率和可靠性。
2. 变电站自动化系统的组成和功能变电站自动化系统由监控与控制子系统、通信子系统、保护与自动化装置子系统以及辅助设备子系统等组成。
其中，监控与控制子系统负责实时监测和控制变电站设备；通信子系统实现变电站与上级调度中心之间的数据传输和通信；保护与自动化装置子系统负责对设备进行保护和自动化操作；辅助设备子系统包括配电柜、电源和机柜等，为整个系统提供支持和保障。
三、变电站自动化系统的原理和技术1. 变电站自动化系统的原理变电站自动化系统的原理是基于先进的控制和监测技术，通过实时采集和处理变电站设备的运行数据，实现对设备状态、参数和运行情况的监测和分析，并根据预设的规则和策略，自动进行控制和调整，从而实现对变电站设备的自动化操作和远程监控。
2. 变电站自动化系统的关键技术（1）数据采集与处理技术：利用传感器和数据采集装置，实时采集变电站设备的运行数据，并通过数据处理和分析，提取有用的信息和指标。
（2）通信技术：利用现代通信技术，实现变电站与上级调度中心之间的数据传输和通信，确保及时准确地传递设备状态和运行信息。
（3）控制技术：采用先进的控制算法和策略，实现对变电站设备的自动化控制和调整，确保设备的安全可靠运行。
（4）人机界面技术：通过人机界面软件和设备，实现人员对变电站自动化系统的监控和操作，提供直观、友好的操作界面和功能。
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路
单
量
单
单
录
无
电
器
器
保
保
元 层
输 入
元
元
...
1
n
波 器
功 控
源 自
保 护
保 护
护
护
单 ... 单
/
制
动
单
单
元
元
输
投
元
元
1
n
出
入
设
备 层
电压、电流互感器，断路器，隔离开关
电力系统 自动装置原理
分散式结构
变
电
调度中心
站层变电站总线间测控隔
单元
层
Modem
通信管理机
监控主机
工程师站
保护 单元
测控 单元
电力系统 自动装置原理
变电站信息流与传统监控系统工 作模式
❖变电站的二次接线系统与设备，由监控系统、继 电保护和自动、远动（RTU）装置、测控仪表组 成，它对一次系统各种信息进行采集、处理，并 执行对系统设备的监视、控制、保护和调节，可 统称为信息处理系统和功能实现环节，用以保证 一次系统及其设备的安全、可靠运行。
最后简介无人值班变电站及IEC61850
电力系统 自动装置原理
变电站自动化系统
开关设备 仪用互感器 电力变压器 其他设备
电力系统 自动装置原理
❖ 变电站自动化技术是指为了在变电站中实现遥控、遥 测、遥信、遥脉、遥调以及遥视等自动化功能而采用 的计算机、电子、通信和信号处理等现代信息技术的 总称。
❖ 变电站自动化系统是采用了变电站自动化技术的变电 站控制和保护系统。
❖ 自动控制功能（如有载调压变压器分接头和并联补偿电容器的 综合控制、电力系统低频减载、静止无功补偿器控制、备用电 源自动投入以及配网故障隔离/网络重构等）；
❖ 计量功能（如三相智能式电子电费计量表等）；
❖ 继电保护功能；
❖ 保护相关功能（如小电流接地选线、故障录波、故障测距等）；
❖ 接口功能（如与微机防误操作、继电保护、计量仪表、全球定 位系统—GPS以及站内空调、火警等其他智能电子装置或系统 的接口）；
变电站自动化系统
上海交通大学
电气工程系
电网的分层管理控制结构
全国电网/大区电网
电
管理控制中心
网
层
省网/地区电网
管理控制中心
省网/地区电网
管理控制中心
变 电 变电站1 站 变电站自动化系统 层
开关设备
仪用互感器
电力变压器
其他设备
变电站2
变电站自动化系统
开关设备 仪用互感器 电力变压器 其他设备
变电站n
保护 单元
测控 单元
保护 单元
过 程
断路器 隔离开关
电压、电 流互感器
断路器 隔离开关
电压、电 流互感器
断路器 隔离开关
电压、电 流互感器
层
间隔1
间隔2
电力系统
...
间隔n
自动装置原理
传统监控系统存在的问题与缺陷
（1）一、二次设备之间互操作性不够。 （2）变电站自动化系统不能及时“享用”新的技术。 （3）对象建模的差异使信息难以共享 （4）二次电缆对系统可靠性的影响
变电站自动化 系统
监控 子系统
保护 子系统
电压、无功综 合控制子系统
网络 子系统
其他 功能
操作控制 功能
测量与监视 功能
SOE与故障 录波功能
人机联系 功能
继电保护 功能
电压、无功综 合控制功能
网络功能
低频减负荷 控制功能
备用电源自 动投入功能
电力系统 自动装置原理
❖ 远动功能（即传统的“四遥”功能）；
❖ 系统功能（如当地监控、调度端通信等功能）。
电力系统 自动装置原理
变电站综合自动化系统构成框图
电力系统 自动装置原理
综合自动化系统的结构形式
❖ 1．集中式配置结构 ❖ 2．分布集中式配置结构 ❖ 3．分散式配置结构
电力系统 自动装置原理
集中式结构
打印机
调度中心
Modem
CRT
微机（当地监控系统）
键盘 鼠标
数据采集及控制部件
微机保护管理单元
保护部件
交直流采样 （遥测）
开关量采集 （遥信）
电能表脉冲采集 （遥脉）
开关控制输出 （遥控）
电力系统 自动装置原理
分布集中式
变
电 站
调度中心
层
Modem
变电站总线 数据采集控制机
通信管理机
监控主机
工程师站
保护管理机
开
测
测
故
电
备
变
电
线
线
关
量
量
障
压
用
压
容
路
电力系统 自动装置原理
变电站的信息流
变电站的两类信息流及信息流程示意图
电力系统
返回自动本装节置原理
❖ 变电站自动化系统的发展过程大致可分为以下三个阶 段：
（1）分立元件的自动装置阶段。 （2）微机型智能自动装置阶段。 （3）变电站自动化系统阶段
电力系统 自动装置原理
变电站自动化系统主要子系统和基 本功能