变电站综合自动化系统
2020-03-01 21:59:12 来源：范文大全收藏下载本文
变电站综合自动化系统概述
第1章 概述
常规变电站的二次设备主要由继电保护、就地监控(测量、控制、信号)、远动、故障录波等装援组成。随着微机技术的发展和在电力系统的普遍应用，近年来，这些装置都开始采用微机型的，即微机保护、微机监控、微机远动等。这些微机装置尽管功能不一，但其硬件配置却大体相同，装置所采集的量和要控制的对象许多是共同的。但由于这些设备分属不同的专业，加上管理体制上的一些原因，在变电站上述各专业的设备出现了功能重复、装置重复配置、互连复杂等问题。这就迫切需要打破各专业分界的框框，从全局出发来考虑全微机化的变电站二次设备的优化设计，这便提出了变电站综合自动化的问题。
变电站自动化是将应用控制技术、信息处理和通信技术，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。它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。 变电站综合自动化利用微机技术将变电站的二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装置、远动装置）经过功能的重新组合和优化设计，构成了对变电站执行自动监视、测量、控制和协调的综合性自动化系统。它是计算机、自动控制、电子通讯技术在变电站领域的综合应用，它具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特点。 变电站综合自动化系统以全微机化的新型二次设备替代常规设备，尽量做到硬件资源、信息资源共享。用不同的模块软件实现常规设备的各种功能，用计算机局域网代替大量信号电缆的连接，用主动模式代替常规的被动模式，简化了变电站二次部分的硬件配置，减轻了安装施工和运行维护工作量，降低了变电站总造价和运行费用，使变电运行更安全、可靠，为提高运行管理自动化水平打下了基础。
第2章 原因
使变电站综合自动化成为电力系统自动化的发展方向原因有两个方面：一是随着电力系统的发展，对变电站保护和监控的要求发生了很大的变化，而现有的常规保护和监控系统渐渐不能满足要求；二是变电站现有的常规保护和监控系统设计本身具有很多缺点和不足。
2.1.对变电站保护和监控的要求的变化
继电保护要求的变化
当前的电力系统具有电网规模大、电压等级高和机组容量大的特点。为了最大限度的发挥电网的经济性，电力系统越来越多地运行在其稳定极限附近。这就要求一旦发生故障，继电保护装置能更快地切除故障。
220KV及以上的超高压输电线路要求的典型故障切除时间30ms，严重故障时要求故障切除时间更短；母线保护要求内部故障切除时间10ms，能自动识别母线运行方式并作出相应调整，能在近端外
- 1算机网络技术的长足发展，集变电站二次功能于一身的变电站综合自动化系统已越来越明显的成为变电站自动化发展的趋势。
国外从70年代末80年代初就开始进行保护和控制综合自动化新技术的开发和试验研究工作。到目前为止，各大电力设备制造公司都陆续推出了系列化产品。90年代以来，世界各国新建变电站大部分采用了变电站综合自动化系统。我国在70年代初期便先后研制成电气集中控制装置和“四合一”集控台。随着微机技术在电力系统应用的日益成熟，80年代中期，我国亦开始研究变电站综合自动化技术。尤其是近年来，国内变电站综合自动化技术也得到了飞速的发展，下面就国内外变电站综合自动化技术的现状与发展作一总结和分析。
第3章 国内外变电站综合自动化技术发展概况
3.1.国外变电站综合自动化系统概况
国外从70年代末、80年代初就开始进行保护和控制综合自动化系统的新技术开发和试验研究工作。如由美国西屋电气公司和美国电力科学研究院(EPRI)联合研制的 SPCS变电站保护和控制综合自动化系统，由日本关西电力公司与三菱电气公司共同研制的 SDS— I、II保护和控制综合自动比系统从1977一1979年进行了现场试验及试运行，8O年代初已交付商业应用。目前，日本日立、三菱、东芝公司，德国西门子公司(SIEMENS)、AEG公司，瑞士 ABB公司，美国通用电气公司(GE)、西屋电气公司(Wesing house)，法国阿尔斯通公司(AL—STHOM)，瑞士 Landis&Gyr公司等国际著名大型电气公司均开发和生产了变电站综合自动化系统(或称保护与控制一体化装置)，并取得了较为成熟的运行经验。其主要特点为：系统一般采用分层分布式，系统由站控级和元件／间隔级组成，大部分系统在站控级和元件／间隔级的通信采用星形光纤连接，继电保护装置下放到就地，主控制室与各级电压配电装置之间仅有光缆联系，没有强电控制电缆进入主控制室，这样节约了大量控制电缆，大大减少对主控制室内计算机系统及其他电子元件器的干扰，提高了运行水平和安全可靠性。
3.2.国内变电站综合自动化技术发展现状和趋势
我国变电站综合自动化技术的起步发展虽比国外晚，但我国70年代初期便先后研制成电气集中控制装置和“四合一”装置(保护、控制、测量、信号)。如南京电力自动比设备厂制造的 DJK型集中控制装置，长沙湘南电气设备厂制造的 WJBX型“四合一”集控台。这些称之为集中式的弱电控制、信号、测量系统的研制成功和投运为研制微机化的综合自动化装置积累了有益的经验。70年代末 80年代初南京电力自动比研究院事先研制成功以 Motorola芯片为核心的微机 RTU用于韶山灌区和郑州供电网，促进了微机技术在电力系统的广泛应用。1987年，清华大学在山东威海望岛35KV变电站用3台微型计算机实现了全站的微机继电保护、监测和控制功能。之后．随着1988年由华北电力学院研制的第1代微机保护(O1型)投入运行，第2代微机保护(WXB—11)1990年4月投入运行并于同年12月通过部级鉴定。较远动装置采用微机技术滞后且更为复杂的继电保护全面采用微机技术成为现实。至此，随着微机保护、微机远动、微机故障录波、微机监控装置在电网中的全面推广应用，人们日益感到各专业在技术上保待相
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第2种类型早期的变电站综合自动化系统多为集中式，由一台或两台计算机完成变电站的所有继电保护、测量监视、操作控制、中央信号数据通信和记录打印等功能。系统各功能模块与硬件无关，采用模块化软件连接来实现，集中采集信息，集中处理运算。具有工作可靠、结构简单、性价比高等优点，但可扩充性、可维护性差。
调度主站系统调制解调器V20CPU板系统支持板汉字库板键盘接口板S T D B U S后台机A/D转换板开关量输入板开关量输出板电量变送器断路器继电器 第3种类型为从硬件结构上按功能对装置进行了划分，摒弃了集中式单 CPU结构而走向分散，系统由数据采集单元(模拟量、开关堡、脉冲量)，主机单元(总控单元)、遥控执行单元、保护单元组成。各功能单元(设备)通过通信网络等手段实现有机结合，构成系统。该类系统可替代常规的保护屏、控制屏、中央信号屏、远动屏、测量仪表等。它具有较强的在线功能。各种功能比较完善，且人机界面较好。但系统仍然比较复杂，联结电缆较多，系统可靠性不太高。这类系统虽然做到了一定程度上的分散(功能分散)，但没有从整体上来考虑变电站综合自动化系统的结构、一般仅是监控系统和保护系统简单的相加。由于我国保护和远动分属不同的部门和专业。故我国目前的大多数综合自动化系统均属此类结构系统。这类系统一般称为分散式系统或第2代综合自动化系统，是一种过渡方案。
第4种类型系统是采用国际上成熟的先进设计思想，引入了站控级和间隔级概念，系统采用分层分布式结构。设备分变电站层设备(站控级)和间隔层设备(间隔级)。间隔层设备原则上按一次设备组织，例如 l条线路、l台主变压器。每一间隔层设备包括保护、控制、测量、通信、录波等所有功能。设计的原则是：凡是可以在本间隔层设备完成的功能，尽量由间隔层设备就地独立处理，不依赖于通信网和变电站层设备。变电站层设备是通过间隔层设备了解和掌握整个变电站实时运行情况、并通过间隔层设备实现变电站控制，它还负责站内信息收集、分析、存储以及与远方调度中心的联系，这类系统实现了信息资源的共享以及保护、监控功能的综合化，大大简化了站内二次回路，它完全消除了设备之间错综复杂的二次电缆。由于间隔层设备可放在开关柜上或放置在一次设备附近，从而可大大缩小主控制室面
- 567方调度中心或集控中心，及时诊断出故障模块并自动切换。系统还应具有程序出格时的自恢复和保护出口闭锁功能。
4.6.远程诊断和远程维护
远程诊断和远程维护是伴随着计算机网络技术发展起来。远程诊断是生产厂家通过网络与变电站的系统通信，由专家远方监视运行和查找系统故障的一种新的诊断技术。远程维护包括调取修改参数、调取故障录波数据，调试时可远方下载规约程序等。
4.7.变电站内交直流用电系统和直流用电系统
站内交直流用电系统应能遥控、遥测、电源自动投切。充电机操作可遥控和就地，并可实现自动均充、浮充等多种运行方式。直流系统电压可手调或远调，并具有运行参数、故障报警、绝缘监测、实时采集、与监控系统通信等自动功能。 远程诊断和远程维护
4.8.变电站的在线监测
变电站的在线监测是集高电压技术、测试技术、材料（特别是绝缘材料）技术、计算机技术、通信技术为一体的综合性科学技术。现阶段由于它造价较高，所以实际应用很少，估计将来它应该是变电站综合自动化系统必不可少的重要组成部分。
变电站的在线监测主要由以下几个部分构成： 变电站内设备声音的远方监听
变电站值班人员要经常巡视站内设施，主要靠耳听和眼看来发现异常。利用多媒体技术，可将高保真度的声音传送到远方调度中心或集控中心。 变电站内设备声纹变化的模式识别
变电站设备在正常运行时都在发出不同的声音，而且在故障时会引起声音的改变，例如开关的操作机构卡死引起的声音改变，雨天污秽绝缘子引起的电晕声和局部放电声的改变。借助于人工神经元网络技术，对变电站设备声纹的变化进行监测，可达到故障识别的目的。 变电站设备的图象监测
红外线图象法，主要是局部测温和设备温度分布测量 工业电视监测图象的多点自动录象
利用多媒体技术和静止图象压缩技术（JPEG），在监测到变电站内被监测画面产生突变时自动保存画面突变前后的图象，并用公用电话网向预定的电话号码自动拨号送出图象。 在线监测专家系统
油浸变压器的油色谱在线分析及告警。
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