电力企业信息化— 变电站信息化.pptx
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1、电网构成第1页/共93页概述 变电站是联系发电厂和用户的中间环节起着变换和分配电能的作用。变电站信息化的主要内容是变电站综合自动化系统。将变电站的二次设备利用计算机技术和现代通信技术，经过功能组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控制和协调的一种综合性自动化系统。 核心内容是监控系统信息化和变电站生产管理系统信息化。第2页/共93页第一节 变电站信息化总体框架 一、变电站类型 什么是变电站？变电站的作用？ 变电站是把一些设备组装起来，用于切断或接通、改变或调整电压。是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施。变换：变压器实现变换：变压器实现分配电能：母线实现
2、分配电能：母线实现第3页/共93页变电站分类 1、按变电站在电力系统中的地位和作用划分 系统枢纽变、地区一次变、地区二次变、终端变 2、按变电站安装位置划分 室内、室外、地下、箱式 3、按值班方式划分 有人值班 、 无人值班 4、根据变压器的使用功能划分 升压、降压、换流 5、按自动化程度划分 常规、部分微机化、数字化变电站、智能变电站第4页/共93页2、变电站的发展传统变电站 20世纪80年代及以前变电站保护设备以晶体管、集成电路为主，二次设备均按照传统方式布置，各部分独立运行。随着微处理器和通信技术的发展，远动装置的性能得到较大提高，传统变电站逐步增加了“遥测”、“遥信”、“遥控”、“遥调
3、”的四遥功能。第5页/共93页 综合自动化变电站20 世纪90 年代，随着微机保护技术的广泛应用，以及计算机、网络、通信技术的发展，变电站自动化取得实质性进展。利用计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术，对变电站二次设备的功能进行重新组合、优化设计，建成了变电站综合自动化系统，实现对变电站设备运行情况进行监视、测量、控制和协调的功能。综合自动化系统先后经历了集中式、分散式、分散分层式等不同结构的发展，使得变电站设计更合理，运行更可靠，更利于变电站无人值班的管理。第6页/共93页 数字化变电站近年来，随着数字化技术的不断进步和IEC61850标准在国内的推广应用，国内已经出现了基于IE
4、C61850的数字化变电站。数字化变电站具有全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、高级应用互动化四个重要特征。数字化变电站体现在过程层设备的数字化，整个变电站内信息的网络化，以及断路器设备的智能化，而且设备检修工作逐步由定期检修过渡到以状态检修为主的管理模式。第7页/共93页 智能变电站智能电网中的智能变电站是由先进、可靠、环保、集成的设备组合而成，以高速网络通信平台为信息传输基础，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，同时具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。第8
5、页/共93页智能变电站同数字化变电站的区别 数字化变电站主要从满足变电站自身的需求出发，实现站内一、二次设备的数字化通信和控制，建立全站统一的数据通信平台，侧重于在统一通信平台的基础上提高变电站内设备与系统见的互操作性。 智能变电站从满足智能电网运行要求出发，比数字化变电站更加注重变电站之间、变电站与调度中心之间的信息的统一与功能的层次化，以在全网范围内提高系统的整体运行水平为目标。第9页/共93页智能变电站同数字化变电站的区别 数字化变电站已经具有了一定程度的设备集成和功能优化的概念，要求站内应用的所有智能电子装置（IED）满足统一的标准，拥有统一的接口，以实现互操作性。IED分布安装与站内
6、，其功能的整合以统一标准为纽带，利用网络通信实现。数字化变电站在以太网通信的基础上，模糊了一、二次设备的界限，实现了一、二次设备的初步融合。而智能化变电站设备集成化程度更高，可以实现一、二次设备的一体化、智能化整合和集成。第10页/共93页智能变电站同数字化变电站的区别 智能变电站在数字化变电站的基础上实现了两个技术上的跨越：监测设备的智能化，重点是对开关、变压器的状态监测；故障信息综合分析决策，变电站要和调度器进行信息的双向交流。第11页/共93页无人值守变电站 无人值守变电站：调度值班员借助微机远动技术替代变电所现场值班员来控制和管理的变电所。 是变电所的一种先进管理模式。 调度员在主站端
7、设备的键盘上进行必要的遥控、遥调操作。 并非任何操作都无须人员现场进行。 不必再配置单独RTU，模拟量和开关状态信息，通过通信管理单元直接送往调度。 各微机保护单元将动作信息送给调度，并通过通信管理单元转发或执行调度下达的命令。第12页/共93页 国内无人值班的发展简况 20世纪80年代后期，无人值班技术上了一个台阶。促进了调度自动化实用化的深入开展和电网调度管理水平的提高。 国家电力调度通信中心于1993年12月28日发布了调自 1994 2号文件关于在地区电网中实施变电站遥控和无人值班的意见。 2008年国家电网发布无人值守变电站管理规范(试行) 目前各省电力公司，大力推行无人值守变电站，
8、已有750KV无人值守变电站。 如：2013年6月湖北全省500千伏交流变电站全部实现无人值守。第13页/共93页变电站综合自动化1、变电站综合自动化简介 变电站综合自动化系统就是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等对变电站的二次设备（继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能进行从新组合、优化设计，对变电站的全部设备的运行情况执行监视、测量、自动控制和保护及与调度间通信等综合性的自动化功能的自动化系统。在技术上涉及到自动控制、远动、通信、测量、计量、信号和控制等二次系统，专业上涉及到自动化、保护、变电站运行等。第14页/共93页配置类似工作重复
9、机电式继电保护就地监控远动装置录波装置微机型继电保护微机监控微机远动微机录波微机型计算机技术优化设计共享软硬件资源第15页/共93页通域信络网局自动监控系统微机保护微机自动装置微机远动功能综合自动化结构示意图综合自动化结构示意图第16页/共93页变电站综合自动化系统基本配置调制解调装置第17页/共93页1)、功能综合化 综合了变电所内除一次设备和交直流电源以外的所有二次设备 。 微机监控系统综合了仪表屏、操作屏、模拟屏、变送器屏、中央信号系统，远动装置RTU，电压及无功自动调节等功能。 微机保护综合了故障录波、故障测距、小电流接地选线、自动按频率减负荷、自动重合闸等功能。第18页/共93页2)
10、、结构分布、分层化分布式结构：结构上采用主从CPU协同工作方式，各功能模块（从CPU）间采用网络技术或串行方式实现通信。优点：多CPU提高了处理并行多发事件的能力，方便系统扩展与维护，局部故障不影响其它模块的正常运行。第19页/共93页分层式结构 第20页/共93页在变电站综合自动化系统中，通常把继电保护、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能综合在一起的装置称为保护单元，而把测量和控制功能综合在一起的装置称为控制或I/O单元。两者通称为间隔级单元(bay level unit)。各种类型的间隔级单元与变电站的中央单元(central unit)相结合，并利用间隔级单元搜集到的状态量和测量值，通
11、过软件来实现各种保护闭锁，取消或大大简化传统设计中为实现闭锁功能所需要的二次回路，以组成变电站综合自动化系统。第21页/共93页 间隔层按一次设备组织，一般按断路器的间隔划分，具有测量、控制和继电保护部分。测量、控制部分负责该单元的测量、监视、断路器的操作控制和闭锁及事件顺序记录等；保护部分负责该单元线路或变压器或电容器的保护、各种录波等。 间隔层本身是由各种不同的单元装置组成，这些独立的单元装置直接通过总线接到站控层。第22页/共93页 综合自动化系统使变电站的值班人员完全是面对大屏幕显示器进行变电站的全方位监视与操作。第23页/共93页 原来的二次设备只能监视一次设备； 综合自动化系统：
12、监测一次设备； 常规自动化功能； 在线自诊断； 与控制中心通信。第24页/共93页变电所综合自动化系统的基本功能1)、数据采集 是在线采集供电系统的运行参数，主要包括：模拟量，状态量和脉冲量。 模拟量 采集进线的电压、电流和功率值，馈线回路的电流及功率值，还包括变压器的温度，电容器的温度，直流电源电压等。 状态量 采集变电所里的开关、断路器的位置状态等。 脉冲量 脉冲电度表输出的脉冲信号等。第25页/共93页2)、数据处理与记录 电力部门和用户内部生产调度需要的数据。 变电所运行参数的统计、分析与计算。 变电所内各种事故信息的顺序记录并登录存档。 变电所运行参数和设备越限报警及记录。第26页/
13、共93页3)、控制与操作闭锁 变电所内的各高压断路器，隔离开关可以通 过变电所综合自动化系统CRT屏幕进行操作，也可以对变压器的分接头进行调节控制，可对电容器组进行投切。 为了防止计算机系统故障时无法操作被控设备。应保留人工直接跳合闸功能。第27页/共93页操作闭锁的内容a、操作出口具有跳、合闭锁功能。b、操作出口具有并发性操作闭锁功能，c、根据实时信息，实现断路器、隔离开关操作闭锁功能。d、适应一次设备现场维修操作的“五防操作及闭锁系统”。即：防止带负荷拉、合隔离开关；防止误入带电间隔；防止误分、合断路器；防止带电挂接地线；防止带地线合隔离开关。e、CRT屏幕操作闭锁功能，只有输入正确的操作
14、口令和监护口令才有权进行操作控制。第28页/共93页4)、微机保护 微机保护主要包括线路保护、变压器保护、母线保护、电容器保护、备用电源的自动投入装置和自动重合闸装置等。a 、故障记录，且断电保持。b 、存储多套整定值；并能显示及当地修改整 定值。c 、实时显示保护主要状态。d 、与监控系统通信。第29页/共93页5)、与远方操作控制中心通信 “四遥” 遥测，遥信，遥控，遥调 远方修改定值 向电力调度部门传送数据信息第30页/共93页6)、人机联系功能（1）屏幕显示 （2）通过键盘输入数据（3）人工操作控制 （4）运行参数及信息的打印记录第31页/共93页7)、自诊断功能 综合自动化系统的各单
15、元模块应具有自诊断功能，自诊断信息也像数据采集一样周期性地送往后台机操作控制中心。第32页/共93页3、变电站综合自动化的结构形式第33页/共93页集中式第34页/共93页集中式结构的缺点： 每台计算机的功能较集中，若一台计算机出故障，影响面大。 软件复杂，调试麻烦，修改工作量大。 组态不灵活。 集中式保护与长期以来采用一对一的常规保护相比，不直观，不符合运行和维护人员的习惯，调试和维护不方便，只适于保护算法比较简单的情况。第35页/共93页分布式将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运
16、算处理的瓶颈问题。便于系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块的正常的运行。安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态，较多地使用于中、低压变电站。第36页/共93页分布分散式从逻辑上将变电站自动化系统划分为变电站层和间隔层两层，也可分为变电站层、通信层和间隔层三层。间隔级控制单元的自动化、标准化使系统适用率较高。简化了变电站二次部分的配置，大大缩小了控制室的面积。简化了变电站二次设备之间的互连线，节省了大量连接电缆。结构可靠性高，组态灵活，检修方便。第37页/共93页三、变电站信息化及其框架变电站信息化监控系统信息化生产管理信息化数据采集与处理监视系统控制系统运行管理子系统操作票专家子系统技
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