变电站综合自动化系统概述

常规变电站的二次系统特点
• 组成：继电保护、故障录波、当地监控、远动。 继电保护、故障录波、当地监控、远动。 • 特点：功能不同、硬件设备不同、技术不同、技 特点：功能不同、硬件设备不同、技术不同、 术上与管理上条块分割。 术与管理上条块分割。 • 1.硬件设备之间互不兼容； 1.硬件设备之间互不兼容 硬件设备之间互不兼容； • 2.硬件设备难于标准化； 2.硬件设备难于标准化 硬件设备难于标准化； • 3.接线复杂、安装调试不便； 3.接线复杂 安装调试不便； 接线复杂、 • 4.没有自检功能，需要定期对设备本身进行测试 4.没有自检功能 没有自检功能， 和检验。 和检验。
变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明2
• 定时器/计数器有两个用途一是用来触发采样信号， 定时器/计数器有两个用途一是用来触发采样信号， 引起中断采样；二是在V/F变换式A/D中，定时器/ 引起中断采样；二是在V/F变换式A/D中 定时器/ V/F变换式A/D 计数器是把频率信号转换为数字信号的关键部件。 计数器是把频率信号转换为数字信号的关键部件。 • Watchdog主要作用是当自动化装置受到干扰导致微 Watchdog主要作用是当自动化装置受到干扰导致微 机系统运行程序出轨、程序无法正常运行时， 机系统运行程序出轨、程序无法正常运行时，能自 动复位微机系统，使微机系统重新开始执行程序， 动复位微机系统，使微机系统重新开始执行程序， 进行入正常运行轨道。 进行入正常运行轨道。
自动化监控系统的附属部分3
• 误操作的产生过程有三： • ①运行值班人员误操作；（操作时误拉、 误合、误入） • ②检修人员误操作；（检修、试验时） • ③其他人员误操作；（误碰设备导致误作） • 误操作后果：人身伤亡、设备损毁等恶性 事故。
自动化监控系统的附属部分3
防误操作的五大功能 ①防止误分、误合断路器； ②防止带负荷分、合隔离刀闸； ③防止带电挂接地线或合接地开关； ④防止带接地线（接地开关）合断路器 （隔离刀闸）； • ⑤防止误入带电间隔。 • • • • •
自动化监控系统的附属部分3
• 三大防误系统 • ①机械型防误系统：有直接式和间接式两类,目前 较普遍使用的是防误操作程序锁。 • ②电气型防误系统：是建立在二次操作回路上的 防误功能，一般通过断路器和隔离开关的辅助触 点连锁来实现，主要包括电气回路闭锁、电磁回 路闭锁、电气报警和高压带电显示装置等。 • ③微机五防：采用计算机技术，用于高压开关设 备防止电气误操作的装置，由主机、电脑钥匙、 编码锁具等功能元件组成。主要用于断路器、隔 离开关、接地刀闸、遮拦网门等。
变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明3
• 模拟量输入/输出回路：完成模/数转换及数/模转换； 模拟量输入/输出回路：完成模/数转换及数/模转换； • 开关量输入/输出回路：由并行口、光电隔离电路及中 开关量输入/输出回路：由并行口、 间继电器组成；主要用于人机接口、 间继电器组成；主要用于人机接口、发跳闸信号等的告 警信号以及闭锁信号等； 警信号以及闭锁信号等； • 人机对话接口回路：主要包括打印、显示、键盘及信号 人机对话接口回路：主要包括打印、显示、 音响或语言告警等，主要功能是人机对话， 灯、音响或语言告警等，主要功能是人机对话，完成调 定值整定、工作方式设定、 试、定值整定、工作方式设定、动作行为记录与系统通 信等工作； 信等工作； • 通信回路：主要功能是完成自动化装置间通信及信息远 通信回路： 传等； 传等； • 电源：提供整套变电站综合自动化系统中功能模块所需 电源： 要的直流稳压电源。 要的直流稳压电源。
变电站综合自动化系统的特点
• 功能综合化(综合了交直流电源以 功能综合化( 外的全部二次设备)； • 结构分布、分层、分散化； 结构分布、分层、分散化； • 操作监视屏幕化； 操作监视屏幕化； • 通信局域网络化、光纤化； 通信局域网络化、光纤化； • 运行管理智能化； 运行管理智能化； • 测量显示数字化。 测量显示数字化。
变电站综合自动化技术
杜荣君
河南电力工业学校电气技术部
变电站综合自动化
变电站综合自动化是将变电站的二次 设备经过功能的组合和优化设计， 设备经过功能的组合和优化设计，利 用先进的计算机技术、现代电子技术、 用先进的计算机技术、现代电子技术、 通信技术和信号处理技术， 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、 变电站的主要设备和输、配电线路的 自动监视、测量、 自动监视、测量、自动控制和微机保 护，以及调度通信等综合性的自动化 功能。 功能。
综合自动化监控系统的基本功能
• 实时数据采集与处理功能； 实时数据采集与处理功能；
• （模拟量、状态量、电能量、数字量） 模拟量、状态量、电能量、数字量）
• • • • • • • • •
运行监视与报警功能； 运行监视与报警功能； 操作控制功能； 操作控制功能； 数据处理与记录功能； 数据处理与记录功能； 事故顺序记录与事故追忆功能； 事故顺序记录与事故追忆功能； 故障录波与测路功能； 故障录波与测路功能； 人机联系功能； 人机联系功能； 制表打印功能； 制表打印功能； 运行的技术管理功能； 运行的技术管理功能； 谐波的分析和监视功能
智能装置包括以下内容
• • • • 电压、无功综合控制； 电压、无功综合控制； 低频减负荷控制； 低频减负荷控制； 备用电源自投控制； 备用电源自投控制； 小电流选线控制。 小电流选线控制。
变电站综合自动化系统的结构
变电站综合自动化系统的结构形式
• • • • 集中式结构形式 分层分布式结构集中组屏形式 分散与集中相结合的结构形式 完全分散式结构形式
模拟量的输入/输出原理1
• 特点：①转换时间固定，不随输入信号的变化而 变化； ②转换速度较快，一般在1~100us内，适 于工业系统应用； ③抗干扰能力稍差
模拟量的输入/输出原理2
特点： ①工作稳定，线性好，电路简单； ②抗干扰能力强，不受脉冲和随机高频噪音干扰； ③与CPU接口简单，工作不需要CPU控制； ④可以方便地实现多CPU共享一套VFC变换。
自动化监控系统的附属部分3
• 防误装置 • 防误：为了有效地防止运行电气设备误操 作引发的人身和重大设备事故，原能源部 于1990年提出了电气设备“五防”的要求， 出台了《防止电气误操作装置管理规定》。 • 防误装置的设计原则是凡有可能引起误操 作的高压电气设备，均应装设防误装置和 相应的防误电气闭锁回路，110KV及以上等 级的电气设备应优先采用电气防误连锁的 设计原则。
横向综合与纵向综合
• 横向综合：是指利用计算机将不同厂家的 横向综合： 设备连在一起，替代或升级老设备的功能。 设备连在一起，替代或升级老设备的功能。
• 纵向综合：是指在变电站层这一级，提供 纵向综合：是指在变电站层这一级， 信息、优化、 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、 的功能，增强变电站内部、各控制中心的 协调能力。 协调能力。
自动化监控系统的附属部分2
• 操作票专家系统： • 电气操作票是指在给定操作任务的情况下， 一些电气设备由当前运行状态切换到目的状 态时，遵守操作规则或章程而形成的一系列 操作命令或指令的有序集合。 • 传统的工作票管理模式低水平、低效率。 • 操作票专家系统是倒闸操作票的智能管理系 统，根据电力系统对“五防”要求和现场的 状态，按照规则进行判断、推理，开出完全 实用的倒闸操作票。
变电站综合自动化系统的基本功能
• 具备远动、保护、开关操作、测量、故障 具备远动、保护、开关操作、测量、 录波、事故顺序记录、运行参数记示功能， 录波、事故顺序记录、运行参数记示功能， 包括以下几个方面： 包括以下几个方面： • 测量、监视、控制功能； 测量、监视、控制功能； • 继电保护功能； 继电保护功能； • 自动控制智能装置的功能； 自动控制智能装置的功能； • 远动及数据通信功能； 远动及数据通信功能； • 自诊断、自恢复和自动切换功能。 自诊断、自恢复和自动切换功能。
变电站综合自动化系统的典型硬件结构
变电站综合自动化系统的典型硬件结构说明1
• 微处理器（中央处理器）CPU是指挥中枢，计算机 微处理器（中央处理器）CPU是指挥中枢， 是指挥中枢 程序的运行依赖于CPU来实现； CPU来实现 程序的运行依赖于CPU来实现； • 存储器用来保存程序和数据， 存储器用来保存程序和数据， EPROM紫外线擦除可编程只读存储器 紫外线擦除可编程只读存储器； EPROM紫外线擦除可编程只读存储器； • EEPROM电擦除可编程只读存储器； EEPROM电擦除可编程只读存储器 电擦除可编程只读存储器； SRAM静态随机存储器 静态随机存储器； SRAM静态随机存储器； FLASH快擦写存储器 快擦写存储器； FLASH快擦写存储器； NVRAM非易失性随机存储器 非易失性随机存储器； NVRAM非易失性随机存储器； • 程序及不变数据存于EPROM；定值存于EEPROM SRAM 程序及不变数据存于EPROM 定值存于EEPROM EPROM； 用于保存暂存数据； FLASH和 NVRAM多用来保存故 用于保存暂存数据； FLASH和 NVRAM多用来保存故 障数据。 障数据。
变电站综合自动化的优越性
• • • • • • • 在线运行的可靠性高； 在线运行的可靠性高； 供电电能质量高； 供电电能质量高； 专业综合、易于发现隐患,处理事故恢复供电快； 专业综合、易于发现隐患,处理事故恢复供电快； 变电站运行管理的自动化水平高； 变电站运行管理的自动化水平高； 减少控制电缆、缩小占地面积； 减少控制电缆、缩小占地面积； 维护调试方便； 维护调试方便； 为变电站实现无人值班提供了可靠性技术条件； 为变电站实现无人值班提供了可靠性技术条件；
变电站综合自动化系统的主要内容
• 1.随时在线监视电网运行参数、设备运行状况、 1.随时在线监视电网运行参数、设备运行状况、 随时在线监视电网运行参数 自检、自诊断设备本身的异常运行， 自检、自诊断设备本身的异常运行，发现变电站 设备异常变化或装置内部异常时， 设备异常变化或装置内部异常时，立即自动报警 并使相应的闭锁出口动作，以防止事故扩大； 并使相应的闭锁出口动作，以防止事故扩大； • 2.电网出现事故时，快速采样、判断、决策、迅 2.电网出现事故时 快速采样、判断、决策、 电网出现事故时， 速隔离和消除事故，将故障限制在最小范围； 速隔离和消除事故，将故障限制在最小范围； • 3.完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、 3.完成变电站运行参数在线计算 存储、统计、 完成变电站运行参数在线计算、 分析报表、 分析报表、远传和保证电能质量的自动和遥控调 整。