变电所综合自动化系统的结构形成、配置和发展方向

变电所综合自动化系统的结构形成、配置和发展方向•一、变电所综合自动化系统的结构形式和配置•二、分层（级）分布式系统集中组屏的结构形式•三、分布分散式与集中相结合的结构形式•四、全分散式结构形式•五、变电站综合自动化对无人值班•六、变电站自动化技术的发展过程必须要有明确的目标，然后制定计划，并严格地去执行。变电站综合自动化技术,是计算机和微电子技术发展到一定程度,可以在变电站范围内广泛使用的条件下发展起来的.它可将变电站远动技术.电力设备微机保护技术.测量和监视技术和变电站自动控制技术进行有机的结合,从而产生了对传统变电站二次系统(即继电保护.自动控制.故障录波.控制联锁.仪表计量.远动测控)设备的革命。一、变电所综合自动化系统的结构MODBUSRS-232RS-232设备层变电所层TCP/IPTCP/IP出线开关柜变压器保护柜智能测量表记进线开关柜通信管理机SELTCP/IPTCP/IPRS-232MODBUS通信管理机SEL1#变压器后备保护SEL2#变压器后备保护SEL2变压器主保护SELSEL1变压器主保护TCP/IP10kV出线二SEL10kV出线四SEL通信管理机SEL调度中心UPS打印机工程师站网络交换机SEL110kV进线一SELPM9810SUNWISEPM9810PM9810Modbus(485)PM9810SUNWISE232485110kV进线二SEL110kV进线四SEL110kV进线三SEL通信管理机10kV出线六SELSEL10kV出线五SEL10kV出线三SEL10kV出线一监控机PROFIBUSTCP/IPSEL远动管理机屏YX屏YK屏RTU主控制屏保护屏变送器屏电度表屏直流屏配电屏其它屏体故障录波装置小电流接地装置继电保护有功/无功电流/电压其它等电量/档位电度表脉冲220V直流220V交流控制把手110KV控制把手35KV中央信号屏指示信号多种ES60YKX交直流电防雷装置源切换及开关柜或10KV端子箱高压开关室控制室外UPS自动化主站系统调度室遥控接线遥信接线遥测接线电度接线远方自动化系统变电站控制室直流/温度YKXCC70048VDCCANBus100k/s通讯控制器ACC700通讯控制器B通讯切换装置交流直流220V220V调度主站系统调制解调器微机保护智能电度表小电流接地装置电压无功自动控制装置其它智能装置集控中心其它自动化系统当地监控系统iES-L70交/直流切换UPS系统主电源R705变电站二次回路20:35:43GPS钟组屏R701组屏R703组屏R704组屏R702R706组屏1、设备层（0层）主要指变电所中的变压器、断路器、隔离开关和电流、电压互感器等一次设备。2、间隔层（1层）主要由各种继电保护、自动控制装置和其他智能设备组成，可以通过现场总线、以太网等站级网络与站控层设备进行数据通信。一般按断路器间隔来划分。偶尔改变一次跑步路线，可以看到不同的人，还有风景。3、变电所层（2层）主要由当地监控、远动终端(RTU)等组成，远动终端负责与牵引供电远动系统的调度端通过数据通信通道实现数据交换。当地监控由监控机通过局部网络和各间隔层之间进行数据交换，负责在有人值班时提供人机交互接口，存储各种历史数据，负责对间隔层的装置的管理以及开关操作等功能。二、结构形式把整套综合自动化系统按其不同的功能将间隔层按对象划分组装成多个屏（柜），例如：变压器保护屏、线路保护屏、直流屏等。这些控制保护屏一般都安装在主控室中，又简称“分布集中式结构”。这种自动化系统可应用于有人或无人值班变电所。多数传统变电所在改造初期都采用分布集中式结构。110kV进线保护测控网络交换机SEL1#主变保护测控2#主变保护测控并补保护测控馈线保护测控交直流保护测控SEL通信管理机SELSEL监控机SEL视屏通信单元视屏监控单元牵引变电所调度端变电所主控室远动管理机3、分层分布式系统集中组屏结构特点•（1）分层（级）分布式的配置系统采用按功能划分的分布式多CPU系统。•其功能单元有：各种高低压线路保护单元、主变压器保护单元、电容器保护单元、备用电源自投控制单元•低频减载控制单元、电压无功综合控制单元、数据采集与处理单元、电能计量单元•每个功能单元基本由一个CPU组成，也有一个功能单元由多个CPU完成的，例如主变保护就由主保护和后备保护组成。这种按功能设计的分散模块化结构具有软件相对简单、调试维护方便、组态灵活、系统整体可靠性高的特点。（2）继电保护相对独立在综合自动化系统中，继电保护单元相对独立，其功能不依赖于通信网络或其他设备。（3）具有与系统控制中心通信功能综合自动化系统本身已具有对模拟量、开关量、电能脉冲量进行数据采集和数据处理的功能，也具有收集继电保护动作信息、事件顺序记录等功能，因此不必另设独立的RTU装置，直接可将综合自动化系统采集的信息传送给调度中心，同时也接收调度中心下达的控制、操作命令和在线修改保护定值命令。（4）模块化结构，可靠性高各功能模块都由独立电源供电，输入/数出回路都相互独立，任何一个模块故障，只影响局部功能，不影响全局。（5）室内工作环境好，管理维护方便•3、分层分布式系统集中组屏结构的优点•集中组屏，便于设计、安装、调试和管理，可靠性也比较高，尤其适合于旧所改造。•4、分层分布式系统集中组屏结构的缺点•安装时需要的控制电缆相对较多，增加了电缆及其辅助投资。三、分布分散式与集中相结合的结构形式1、结构形式按每个电网元件（如一条馈线、一台变压器、一组电容器等）为对象，把控制、保护、测量等功能设计安装在同一个微机装置中，对于6～35kV的中低压线路，可以将这个微机保护监控装置分散安装在各个开关柜上，然后通过通信网络和监控主机进行信息交换；对于高压线路或变压器等重要设备的保护监控装置仍然采用集中组屏方式安装在主控室内。这也是当前综合自动化的主要结构形式。监控机调度端监控机变电所主控室牵引变电所直流盘交流盘计量盘2#主变盘并补盘110馈线盘视屏盘当地监控盘1#主变盘高压电气设备及高压开关柜通信网络高压室2、结构特点及优越性•（1）6～35kV的中低压线路保护监控采用分散式结构，就地安装在开关柜中，通过现场总线与主控室监控机交换信息，可以节约控制电缆。•（2）高压线路、变压器等重要设备的保护监控采用集中组屏方式，安装在主控室或保护室中，使这些设备的保护监控装置处于比较好的工作环境中，可以提高供电的可靠性。•（3）其他的自动装置，如备用电源自投装置和电压、无功综合控制装置采用集中组屏方式，安装于主控室或保护室中。•（4）电能计量采用集中组屏方式，安装于主控室或保护室中。四、全分散式结构形式•1、全分散式结构形式•将每个电网元件（包括变压器，高、低压线路，电容器等）的保护、控制、测量功能设计安装在同一个微机装置中，并且分散安装在各个开关柜中，然后通过通信网络和监控主机进行信息交换。这种结构形式中，主控室内只有监控用的微机和直流操作电源及网络信号集中转换的柜子，主控室结构简单，设备环境好，检修更方便。监控机牵引变电所调度端监控机当地监控盘视屏盘防灾直流盘变电所主控室1#主变后备保护主保护主保护后备保护2#主变室外设备保护测控装置高压室保护测控馈线1保护测控并补2并补1保护测控保护测控动力变保护测控馈线通信网络2、全分散式结构的优越性•（1）简化了变电所二次部分的配置，大大缩小了控制室的面积。•主控室内减少了保护屏的数量，由于采用综合自动化系统后，原先常规的控制盘、中央信号屏和模拟屏可以取消。•（2）减少了施工和设备安装工程量。•由于安装在开关柜上的保护测控装置在开关柜出厂前已经由厂家安装调试完毕，再加上保护测控装置都安装在各开关柜，减少了敷设到控制室的控制电缆数量，因此现场施工、安装和调试的工期就缩短了。•（3）简化了变电所二次设备之间的互连线，节省了大量连接电缆。•（4）分层分散式结构可靠性高，组态灵活，检修方便。•分层分散式结构，由于保护测控装置分散安装在高压设备附近，减小了电流互感器的负担，同时，各模块与监控机之间通过通信网络连接，抗干扰能力强，可靠性高。•总之，分层分散式结构可以降低总投资，是变电所综合自动化系统的未来发展趋势。五、变电站无人值班运行的要求•实现变电站无人值班的技术基础是变电站中的测量、监视、保护、监控等二次设备具有高度的安全性与可靠性，优越的协调性与兼容性。变电站综合自动化系统的运用是实现变电站无人值班运行的有效途径。1、变电站综合自动化对无人值班的促进作用•对变电站来说，无人值班和有人值班是两种不同的管理模式，它与变电站一、二次系统技术水平的发展，与变电站是否实现自动化没有直接关系。一、二次设备可靠性的提高和采用先进技术，可以为无人值班提供更为有利的条件，但不是必须具备的条件。2、变电站实现综合自动化的优越性1.安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。2.供电质量缺乏科学的保证；3.占地面积大，增加了征地投资；4.不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。5.维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。六、变电站自动化技术的发展过程•变电站综合自动化系统体系由“数据采集和控制”、“继电保护”、“直流电源系统”三大块构成变电站自动化基础。•“通信控制管理’’是桥梁，联系变电站内部各部分之间、变电站与调度控制中心之间使其相互交换数据•“通信控制管理’’连接系统各部分，负责数据和命令的传递，并对这一过程进行协调、管理和控制。•“变电站主计算机系统”对整个综合自动化系统进行协调、管理和控制，并向运行人员提供变电站运行的各种数据、接线图、表格等画面，使运行人员可远方控制断路器分、合操作，还提供运行和维护人员对自动化系统进行监控和干预的手段。