电网调度自动化技术人员培训教材(厂站部分)

省电网调度自动化技术人员培训班教材（厂站部分）省电网中心调度所2011年10月电网调度自动化运行及值班人员培训班教材i目录1.变电站综合自动化系统的概念及优越性.........................................................................21.1变电站综合自动化系统的概念.....................................................................................21.2对变电站保护和监控的要求的变化.............................................................................21.3传统变电站存在的问题.................................................................................................31.4变电站实现综合自动化的优越性.................................................................................41.5变电站综合自动化对无人值班的促进作用.................................................................51.6变电站自动化技术的发展过程.....................................................................................72.变电站综合自动化系统的内容和功能...........................................................................152.1变电站综合自动化系统的研究内容...........................................................................152.2变电站综合自动化系统的基本功能...........................................................................153.变电站综合自动化装置原理介绍...................................................................................303.1硬件原理介绍...............................................................................................................303.2保护软件原理介绍.......................................................................................................323.3实时多任务系统介绍...................................................................................................353.4测控保护算法介绍.......................................................................................................364.变电站通讯网络...............................................................................................................405.超高压变电站自动化系统的发展策略讨论...................................................................426.iES-M80变电站自动化系统介绍...................................................................................476.1系统特点.......................................................................................................................476.2系统构架.......................................................................................................................516.3以太网为核心构建通讯网络.......................................................................................516.4系统功能部署...............................................................................................................536.5间隔装置和功能部署...................................................................................................567.变电站的干扰及其防护措施...........................................................................................637.1主要干扰源简述...........................................................................................................647.2抗干扰措施...................................................................................................................65电网调度自动化运行及值班人员培训班教材21.变电站综合自动化系统的概念及优越性1.1变电站综合自动化系统的概念随着微机技术的发展和在电力系统的普遍应用，自80年代以来，变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）逐步采用微机型的装置，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，装置所采集的信息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、装置硬件配置重复、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，利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，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。变电站综合自动化系统，即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。因此，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能，可方便地监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。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。1.2对变电站保护和监控的要求的变化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。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。电网调度自动化运行及值班人员培训班教材3220kV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，能在近端外部故障下抗CT饱和并可闭锁；差动保护作为变压器的主保护，其关键问题仍是励磁涌流的鉴别。传统的办法是监测差流中的谐波成分，但是对超高压大容量变压器接长距离输电线或低压侧接无功补偿装置时，内部故障电流中也会含有丰富的谐波成分，在这种情况下就难以判别故障还是涌流。自动监控装置作用的变化电力系统监控方面最主要的变化在于对监控装置在降低发电成本和跳提高电网运行水平方面的要求越来越高。电力系统经济运行需要更多有关电网运行的信息和更精确可靠的监控，这就需要更多通道和手段来采集和分析电网信息并作出监控。另外在电网进行安全分析，特别是进行网络偶然事故分析时还要求对电网信息采集和监控功能进行协调。变电站扩容改造的要求一般来讲，大型变电站开始仅有几回进线，经过几年后逐步发展成为具有多回联络线。变电站扩容改造的每一步都要增加保护和监控设备，甚至需要重新安排母线的布置，因此要对现用的监控设备和保护装置进行较大的调整或重新配置。这就要求这些装置具有较大的灵活性和可扩充性以便以最小的费用和最短的时间完成扩容和改造。变电站无人值班运行的要求由于具有明显的技术经济效益（运行可靠性高、劳动生产率高、建设成本低），发达国家早在七十年代就开始实施这种新的变电站运行管理模式。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。1.3传统变电站存在的问题众所周知，变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。尤其是现在大容量发电机组的不断投运和超高压远距离输电和大电网的出现，使电力系统的安全控制更加复杂，如果仍依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，依靠原来变电站的旧设备，而不进行技术改造的话，必然没法满足安全、稳定运行的需要，更谈不上适应现代电力系统管理模式的需求。传统的变电站进入九十年代以来越来越暴露出其固有的缺陷和局限性：（1）安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。传统的变电站大多数采用常规的设备，尤其是