第三章變電站綜合自動(dòng)化

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1、第一目錄,,第二目錄,,第三級(jí)目錄,,第四級(jí)目錄,,,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,*,第三章 變電站綜合自動(dòng)化,3.1,變電站綜合自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化基礎(chǔ)知識(shí),一、 當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的要求,,,i),全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向，對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性提出更高要求。,,國(guó)家電力公司陸延昌在,2000,年全國(guó)電網(wǎng)調(diào)度工作會(huì)議上明確指出：堅(jiān)持全國(guó)聯(lián)網(wǎng)、西電東送、南北互聯(lián)的發(fā)展方向不動(dòng)搖。并且要做到系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，可靠水平不降低。我國(guó)水力資源主要集中在西部和西南部，這兩地區(qū)可開(kāi)發(fā)電量占全國(guó),82.9%,；煤炭資源華北和西北兩地區(qū)占,80%,；而負(fù)荷中心集中在中部和東部沿海，這兩地區(qū)的經(jīng)濟(jì)總量占全國(guó),82%,，電力消

2、費(fèi)占,78%,。這種差異，決定了電力工業(yè)發(fā)展必須實(shí)行西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略。,,要做到全國(guó)聯(lián)網(wǎng)后，供電可靠性水平不降低，加強(qiáng)發(fā)電廠、變電站的安全、可靠運(yùn)行、提高其自動(dòng)化水平很為重要。,2,3.1,變電站綜合自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化基礎(chǔ)知識(shí),,,ii),常規(guī)的變電站存在的問(wèn)題,,,★,安全性、可靠性不能滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需求。,,★,不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計(jì)算和實(shí)時(shí)性要求。,,★,供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證。,,★,不利于提高運(yùn)行管理水平。,,,★,維護(hù)工作量大，設(shè)備可靠性差。,,★,占地面積大，增加征地投資。,,,3,3.1,變電站綜合自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化基礎(chǔ)知識(shí),科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為發(fā)展變電站自動(dòng)

3、化提供了有利的條件,,,變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展過(guò)程與相關(guān)學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)。變電站自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程有三個(gè)階段：,,,(1),變電站分立元件的自控裝置階段。,,*電磁式的自動(dòng)裝置,,*晶體管式的自動(dòng)裝置,,*集成電路式的自動(dòng)裝置,,,,4,3.1,變電站綜合自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化基礎(chǔ)知識(shí),,(2),微處理器為核心的智能自動(dòng)裝置階段。,,計(jì)算機(jī)工業(yè)的發(fā)展，尤其是,20,世紀(jì),70,年代微處理器的問(wèn)世和微計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，為變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展提供了必要的手段。,,這階段廠站自動(dòng)化的特點(diǎn)：形成變電站內(nèi)的自動(dòng)化孤島。,,,(3),變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展，全面促進(jìn)變電站技術(shù)水平和運(yùn)行管理水平的提高。,,

4、5,3.1,變電站綜合自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化基礎(chǔ)知識(shí),國(guó)外變電站綜合自動(dòng)化的早期發(fā)展概況,,,,,國(guó)外變電站自動(dòng)化的研究工作始于,20,世紀(jì),70,年代。,70,年代末，英、西德、意大利、澳大利亞等國(guó)新裝的遠(yuǎn)動(dòng)裝置都是微機(jī)型的。,,變電站綜合自動(dòng)化的研究工作，于,70,年代中、后期開(kāi)始。,1975,年由關(guān)西電子公司和三菱電氣有限公司合作，研究配電變電站數(shù)字控制系統(tǒng)。,1979,年,9,月完成樣機(jī)，稱為,SDCS-1,型，,12,月在變電站安裝運(yùn)行，,1980,年開(kāi)始商品化生產(chǎn)。,,,SDCS-1,型由,13,臺(tái)微機(jī)組成。如,圖,1.2.1,，它具有對(duì)一個(gè),77kV/6.6kV,的配電變電站的全部保

5、護(hù)和控制功能。該變電站具有,3,臺(tái)變壓器，,4,回,77kV,進(jìn)線，,36,回,6.6kV,饋電線路。,,,,,6,3.1,變電站綜合自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化基礎(chǔ)知識(shí),,,,,SDCS,－,1,結(jié)構(gòu)方框圖,國(guó)外變電站綜合自動(dòng)化的早期發(fā)展概況,7,我國(guó)變電站自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程,,,我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化的研究工作始于,80,年代中期。,1987,年清華大學(xué)電機(jī)工程系研究成功國(guó)內(nèi)第一個(gè)符合國(guó)情的綜合自動(dòng)化系統(tǒng),。,該系統(tǒng)由,3,臺(tái)微機(jī)組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如,圖,1.2.2,。,1987,年在山東威海望島變電站成功地投入運(yùn)行。望島變電站是一個(gè),35kV/10kV,城市變電站，有,2,回,35kV,進(jìn)線，,2,臺(tái)主

6、變，,8,回,10kV,出線，,2,組電容器。該系統(tǒng)擔(dān)負(fù)全變電站安全監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、電壓無(wú)功控制、中央信號(hào)等任務(wù)。按功能分為,3,個(gè)子系統(tǒng),：（,1,）安全監(jiān)控子系統(tǒng)；（,2,）微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)；（,3,）電壓、無(wú)功控制子系統(tǒng)。,,這是我國(guó)第一個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，其成功的投入運(yùn)行，證明了我國(guó)完全可以自行研究，制造出具有國(guó)際先進(jìn)水平，符合國(guó)情的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。,,,90,年代中期后，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)迅速發(fā)展,。,隨著微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和已投入運(yùn)行的變電站綜合系統(tǒng)取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，吸引全國(guó)許多用戶和科研單位和高等院校，因此變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)到,90,年代，成為熱門(mén)話題。,3.1,變

7、電站綜合自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化基礎(chǔ)知識(shí),8,3.1,變電站綜合自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化基礎(chǔ)知識(shí),我國(guó)變電站自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程,,變電站微機(jī)監(jiān)測(cè)、保護(hù)綜合控制系統(tǒng)框圖,9,國(guó)外,無(wú)人值班的發(fā)展簡(jiǎn)況,,西歐、北美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的絕大多數(shù)變電站，包括許多,500kV,、,380kV,的變電站也都實(shí)行無(wú)人值班。例如：巴黎，,1985,年建立新一代的計(jì)算機(jī)自動(dòng)管理系統(tǒng)，所有,225/20kV,變電站都由調(diào)度中心集中控制。調(diào)度室可掌握所有,225/20kV,變電站及,20kV,主網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，調(diào)度中心可以直接進(jìn)行必要的處理，使受停電影響的用戶迅速恢復(fù)供電。與此同時(shí)也出現(xiàn)一批無(wú)人值班或少人值班的大、

8、中小型水電站，例如，到,1980,年止，意大利,ENEL,公司的,474,個(gè)水電站中，無(wú)人值班達(dá),408,個(gè)，法國(guó),EDF,公司,450,個(gè)水電站中，有,403,個(gè)無(wú)人值班占,90%,。,,10,國(guó)內(nèi),無(wú)人值班的發(fā)展簡(jiǎn)況,１,.,早期的無(wú)人值班變電站沒(méi)有自動(dòng)化功能。只適合不重要的,35KV,變電站。,,,2. 20,世紀(jì),60,年代，進(jìn)入了遠(yuǎn)方監(jiān)視的無(wú)人值班階段。,,,3. 20,世紀(jì),80,年代后期，無(wú)人值班技術(shù)又上了一個(gè)臺(tái)階。促進(jìn)了調(diào)度自動(dòng)化實(shí)用化的深入開(kāi)展和電網(wǎng)調(diào)度管理水平的提高。,,,,4.,國(guó)家電力調(diào)度通信中心于,1993,年,12,月,28,日發(fā)布了調(diào)自,[ 1994 ] 2,

9、號(hào)文件,《,關(guān)于在地區(qū)電網(wǎng)中實(shí)施變電站遙控和無(wú)人值班的意見(jiàn),》,。該文件明確指出實(shí)行變電站遙控和無(wú)人值班是可行的，是電網(wǎng)調(diào)度管理的發(fā)展方向，并明確指出各單位要積極穩(wěn)妥地開(kāi)展此項(xiàng)工作，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，因地制宜，統(tǒng)籌安排，綜合考慮，做好規(guī)劃，逐步實(shí)施。根據(jù)需要有些地區(qū)可考慮新建變電站一步到位，即按無(wú)人站設(shè)計(jì)建設(shè)，尤其是地區(qū)變電站 。該文件對(duì)全國(guó)無(wú)人值班變電站的建設(shè)起了很大的推動(dòng)作用。,11,變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班的目的和意義,(,1),國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)的需要,,,不僅發(fā)達(dá)地區(qū)、人口密集經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地區(qū)需要發(fā)展無(wú)人值班變電站；人口密度少、經(jīng)濟(jì)不甚發(fā)達(dá)的邊遠(yuǎn)地區(qū)，發(fā)展無(wú)人值班也很重要。,,(2),,提

10、高運(yùn)行的可靠性，減少誤操作率。,,(3),提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)生產(chǎn)率,,(4),降低變電站建設(shè)成本,。,,12,變電站綜合自動(dòng)化全面提高無(wú)人值班變電站的技術(shù)水平,（,1,）提高了變電站的安全、可靠運(yùn)行水平。,,（,2,）提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行、管理水平和技術(shù)水平,,（,3,）縮小變電站占地面積，降低造價(jià)，減少總投資。,,（,4,）提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率，降低電能損耗。,,（,5,）減少維護(hù)工作量。由于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的 微機(jī)保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置，都具有故障自診斷功能，裝置內(nèi)部有故障，能自動(dòng)顯示故障部位，縮短了維修時(shí)間,。,,13,變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)涵,,20,世紀(jì),80,年代和,90,年代

11、中期，國(guó)內(nèi)都把上述功能的系統(tǒng)稱為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，以區(qū)別于只有局部功能的自動(dòng)化。國(guó)外發(fā)表的文章也稱“綜合自動(dòng)化”，或一體化的變電站控制與保護(hù)。,,國(guó)際電工委員會(huì)（,IEC,）,根據(jù)國(guó)際上變電站自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的情況，于,1997,年國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議（,CIGRE,）,WG 34.03,工作組在“變電站內(nèi)數(shù)據(jù)流的通信要求”報(bào)告中，提出了“變電站自動(dòng)化”（,SA,，,Substation Automation,）,和“變電站自動(dòng)化系統(tǒng)”（,SAS,，,Substation Automation System,）,兩個(gè)名詞。此名詞被國(guó)際電工委員會(huì)的,TC 57,技術(shù)委員會(huì)（即電力系統(tǒng)通信和控制技術(shù)委

12、員會(huì)）在制定的,IEC 61850,（,即變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)）標(biāo)準(zhǔn)中采納。我國(guó)從,20,世紀(jì),80,年代中、后期以來(lái)，習(xí)慣稱之為“變電站綜合自動(dòng)化”和“變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)”。,,在,IEC 61850,變電站通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)（,SAS,）,的定義為：變電站自動(dòng)化系統(tǒng)就是在變電站內(nèi)提供包括通信基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的自動(dòng)化。,14,變電站綜合自動(dòng)化的內(nèi)涵,,2000,年中國(guó)電力出版社出版的,《,變電站綜合自動(dòng)術(shù),》,一書(shū)中指出了變電站綜合自動(dòng)化的含義是將變電站的二次設(shè)備（包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）經(jīng)過(guò)功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電

13、子技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)和通信技術(shù)、實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，是利用多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)（包括單片機(jī)等）和大規(guī)模集成電路組成的分級(jí)分布式的自動(dòng)化系統(tǒng)，它以微計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站傳統(tǒng)的繼電保護(hù)、測(cè)量手段、控制方式以及通信和管理模式的全面改造。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化等特征。,15,3.2,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的子系統(tǒng),,一、微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng),,功能及要求,,四性：快速性、選擇性、靈敏性和可靠性,,主要功能：,1,）進(jìn)線和饋電線路的主

14、保護(hù)和后備保護(hù)及自動(dòng)重合閘；,,2,）主變壓器的主保護(hù)和后備保護(hù)；,,3,）無(wú)功補(bǔ)償電容器組的保護(hù)；,,4,）母線保護(hù)；,,5,）小電流接地系統(tǒng)的單相接地選線。,,附加功能：通信、故障記錄、統(tǒng)一時(shí)鐘、存儲(chǔ)整定值、顯示觀察修改整,,定值、故障自診斷自閉鎖和自恢復(fù)、自動(dòng)重合閘功能,16,,輸電線路的微機(jī)保護(hù)配置,,電流保護(hù)、距離保護(hù)、高頻保護(hù)、光纖縱差保護(hù)、方向電流保護(hù)、零序電流保護(hù),,變壓器的微機(jī)保護(hù)配置,,比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)、本體重瓦斯、有載調(diào)壓重瓦斯和壓力釋放保護(hù)、三段復(fù)合電壓（方向）閉鎖過(guò)電流保護(hù)、二段式零序過(guò)電流保護(hù)、間隙過(guò)電流過(guò)電壓保護(hù),,電力電容器的故障及微機(jī)保護(hù)配置,,過(guò)電流保護(hù)、

15、電壓保護(hù)、不平衡電壓保護(hù)和不平衡電流保護(hù),17,,二、自動(dòng)化監(jiān)控子系統(tǒng),,在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，監(jiān)控子系統(tǒng)應(yīng)能取代常規(guī)的測(cè)量系統(tǒng)，改變常規(guī)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，取代常規(guī)的告警、報(bào)警裝置，取代常規(guī)的電磁式和機(jī)械式防誤閉鎖設(shè)備；取代常規(guī)的遠(yuǎn)動(dòng)裝置等等。,,基本功能 ：數(shù)據(jù)采集功能 、操作控制功能 、安全監(jiān)視功能 、事件順序記錄與故障錄波和測(cè)距功能 、數(shù)據(jù)處理與記錄功能 、人機(jī)聯(lián)系功能和諧波分析與處理。,18,,三、電壓無(wú)功控制子系統(tǒng),,造成電壓質(zhì)量下降的,主要原因,是,系統(tǒng)無(wú)功不足,或,無(wú)功功率分布不合理,無(wú)功功率的補(bǔ)償與分布問(wèn)題 分層分區(qū)，就地補(bǔ)償,,變電站調(diào)節(jié)電壓和無(wú)功的,主要手

16、段,是調(diào)節(jié)主變的分接頭和投切電容器組,,變電站電壓無(wú)功,管理調(diào)控原則,,（,1,）變電站電壓允許偏差范圍為：,220kV,變電站的,110kV,母線：,106.7~117.7kV,；,220kV,、,110kV,變電站的,10kV,母線,10.0~10.7kV,。 （,2,）補(bǔ)償電容器的投退管理原則：以控制各電壓等級(jí)母線電壓在允許偏差范圍之內(nèi)，并實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率就地平衡為主要目標(biāo)，原則上不允許無(wú)功功率經(jīng)主變高壓側(cè)向電網(wǎng)倒送，同時(shí)保證在電壓合格范圍內(nèi)盡量提高電壓。,,19,,VQC,的,控制策略,,,（,1,）當(dāng)電壓越上限，無(wú)功正常,/,功率因數(shù)正常時(shí),,（,2,）當(dāng)電壓越上限，無(wú)功越上限,/,功

17、率因數(shù)越下限時(shí),,（,3,）當(dāng)電壓越上限，無(wú)功越下限,/,功率因數(shù)越上限時(shí),,（,4,）當(dāng)電壓越下限，無(wú)功正常,/,功率因數(shù)正常時(shí),,（,5,）當(dāng)電壓越下限，無(wú)功越上限,/,功率因數(shù)越下限時(shí),,（,6,）當(dāng)電壓越下限，無(wú)功越下限,/,功率因數(shù)越上限時(shí),20,,電壓無(wú)功綜合,控制方式,,,（,1,）集中控制方式。該方式是指在調(diào)度中心對(duì)各個(gè)變電站的主變壓器分接頭位置和無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的控制。,,（,2,）分散控制方式。該方式是指在各個(gè)變電站或發(fā)電廠中，自動(dòng)調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器的分接頭位置或其他調(diào)壓設(shè)備，以控制某地區(qū)的電壓和無(wú)功功率在規(guī)定的范圍內(nèi)。,,（,3,）關(guān)聯(lián)分散控制方式。關(guān)聯(lián)分散控制該方式

18、是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，由分散安裝在各廠、站的分散控制裝置或控制軟件進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控，調(diào)控范圍和定值是從整個(gè)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行出發(fā)，事先由電壓、無(wú)功優(yōu)化程序計(jì)算好的，而在系統(tǒng)負(fù)荷變化圈套或緊急情況或系統(tǒng)運(yùn)行該方式發(fā)生大的變動(dòng)時(shí)，可由調(diào)度中心直接操作控制，或由調(diào)度中心個(gè)性下屬變電站所應(yīng)維持的母線電壓和無(wú)功功率的定值，以滿足系統(tǒng)運(yùn)行該方式變化后新的要求。,21,,變電站,10kV,系統(tǒng)電壓無(wú)功綜合控制裝置簡(jiǎn)介,22,,四、備用電源自動(dòng)投入裝置,,明備用。正常情況下有明顯斷開(kāi)的備用電源或備用設(shè)備。,,暗備用。正常情況下沒(méi)有明顯斷開(kāi)的備用電源或備用設(shè)備。,23,,對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求,

19、,1,）只有當(dāng)工作電源斷開(kāi)后，備用電源才投入。防止備用電源投入到故障元件上，加重故障設(shè)備的破壞程度。,,2,）,APD,只允許動(dòng)作一次。永久性故障時(shí)的多次動(dòng)作將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)多次受到短路電流的沖擊。,,3,）,APD,切除工作電源斷路器必須經(jīng)延時(shí)。這是為了躲過(guò)工作母線引出線故障造成的母線電壓下降,24,,PSP642,微機(jī)型,APD,的硬件結(jié)構(gòu)一般由,CPU,插件、電源插件、邏輯及跳閘插件、人機(jī)對(duì)話插件幾部分組成。,,控制條件：允許條件和閉鎖條件。,,當(dāng)允許條件滿足，而閉鎖條件不滿足時(shí)，備自投動(dòng)作出口。,,就地：可實(shí)現(xiàn)就地分合斷路器操作，此時(shí)，遠(yuǎn)方遙控?cái)嗦菲鞯牟僮鲗⒈婚]鎖 。,,遠(yuǎn)方 ：允許通過(guò)遙

20、控該方式對(duì)斷路器進(jìn)行操作，此狀態(tài)下就地操作均將被閉鎖。,,,25,,五、自動(dòng)按頻率減負(fù)荷控制系統(tǒng),,當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，系統(tǒng)發(fā)送的有功功率可能小于系統(tǒng)所需要（負(fù)荷功率）的，頻率就會(huì)降低，這將會(huì)造成系統(tǒng)低頻運(yùn)行。其危害是：,,1,）影響汽輪機(jī)葉片，可能損傷或斷裂。,,2,）使火電廠廠用機(jī)械出力減少，會(huì)造成系統(tǒng)頻率崩潰。,,3,）引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)電壓崩潰。,,4,）影響測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確性和用戶的產(chǎn)品質(zhì)量。,26,,自動(dòng)按頻率減負(fù)荷（,AFL,）：當(dāng)電力系統(tǒng)頻率降低時(shí)，能根據(jù)系統(tǒng)頻率下降的不同程度自動(dòng)有次序、有計(jì)劃地切除相應(yīng)的負(fù)荷，以阻止系統(tǒng)頻率降低，并使系統(tǒng)頻率迅速恢復(fù)到給定值

21、。,,基本要求：,,1,）,AFL,動(dòng)作后，系統(tǒng)頻率應(yīng)回升到恢復(fù)頻率范圍內(nèi)。,,2,）使,AFL,充分發(fā)揮作用，應(yīng)有足夠負(fù)荷接于,AFL,上。,,3,）,AFL,應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)頻率的下降程度切除負(fù)荷。分級(jí)切除、逐步逼近,,4,）,AFL,各級(jí)動(dòng)作頻率確定應(yīng)符合系統(tǒng)要求，應(yīng)防止超調(diào)和懸?，F(xiàn)象。,,5,）,AFL,應(yīng)設(shè)置附加級(jí)，使系統(tǒng)頻率從穩(wěn)定的但略低于恢復(fù)頻率值回升到正常值。附加級(jí)動(dòng)作時(shí)系統(tǒng)頻率已處于穩(wěn)定，所以附加級(jí)一般需延時(shí)較長(zhǎng)。,,組成：頻率測(cè)量元件,f,，延時(shí)元件△,t,和執(zhí)行元件,27,,28,,29,,六、故障錄波裝置,,常年投入運(yùn)行，監(jiān)視電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)記錄裝置，記錄電力系統(tǒng)故障及

22、繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置在事故過(guò)程中的動(dòng)作情況，迅速判斷線路故障的位置。,,發(fā)展：機(jī)械式故障錄波裝置 、光線式故障錄波裝置 、微機(jī)故障錄波裝置,,作用：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障和振蕩時(shí)，自動(dòng)記錄下故障類(lèi)型、故障發(fā)生時(shí)間、電流電壓變化過(guò)程及繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的動(dòng)作情況，計(jì)算出短路點(diǎn)到裝置安裝處的距離等，并且可以通過(guò)打印機(jī)打印事故報(bào)告，通過(guò)傳真或電力通信系統(tǒng)將報(bào)告?zhèn)魉偷秸{(diào)度所。,30,3.3,,變電站綜合自動(dòng)化的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),(1),綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的站內(nèi)信息傳輸,,主要解決自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)與上位機(jī)（監(jiān)控主機(jī)）間的數(shù)據(jù)通信和信息交換問(wèn)題。,,(2),自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度通信,,,綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必須兼有

23、,RTU,的全部功能，應(yīng)該能夠?qū)⑺杉哪M量和開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，以及事件順序記錄等遠(yuǎn)傳至調(diào)度端；同時(shí)應(yīng)該能接收調(diào)度端下達(dá)的各種操作、控制、修改定值等命令。即完成新型,RTU,等全部四遙功能。,,通信規(guī)約必須符合部頒的規(guī)定。目前最常用的有,IEC60870 101/103/104,和,CDT,等規(guī)約。,,31,,國(guó)際電工委員會(huì)（,IEC,）,TC 57,技術(shù)委員會(huì)（電力系統(tǒng)控制和通術(shù)委員會(huì)）在制定,IEC 61850,（,變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)）標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，把變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能在邏輯上分配在,3,個(gè)層次（變電站層、間隔層或單元層、過(guò)程層），這,3,個(gè)層次分別通過(guò)邏輯接口,1,～,9,建立通信，如圖,

24、3.1,所示。,,32,,33,,（,1,）過(guò)程層（,Process level,）,功能,,過(guò)程層的功能實(shí)際上是與變電站一次設(shè)備斷路器、隔離開(kāi)關(guān)和電流互感器,TA,、,電壓互感器,TV,接口的功能。,,（,2,）間隔層（,Bay level,）,功能,,變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在間隔層的設(shè)備主要有各種微機(jī)保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和,RTU,等等。,,,(3,）變電站層（,Station level,）,,,變電站的功能有,2,類(lèi)：,?,與過(guò)程有關(guān)的站層功能：,?,與接口有關(guān)的站層功能：,34,,變電站內(nèi)的信息傳輸,,在具有變電站層,――,間隔層（單元層）,――,過(guò)程層（設(shè)備層）的分層分布

25、式自動(dòng)化系統(tǒng)中，需傳輸?shù)男畔⒂幸韵聨撞糠?:,,1,過(guò)程層與間隔層的信息交換,,過(guò)程層提供的信息主要有兩種：,,,★,模擬量,,★,狀態(tài)信息，主要為斷路器或間隔刀閘的輔助觸點(diǎn)。,,2,間隔層內(nèi)設(shè)備間的通信,,間隔層設(shè)備間內(nèi)部通信，主要解決兩個(gè)問(wèn)題：,,★,數(shù)據(jù)共享,,,★,互相閉鎖,35,,3,間隔層與變電站層的通信,,間隔層和變電站層的通信內(nèi)容很豐富，概括起來(lái)有以下,4,類(lèi)：,,,★,測(cè)量信息,,,★,狀態(tài)信息,,,★,操作信息,,,★,參數(shù)信息,,4,變電站層的內(nèi)部通信,,變電站層不同設(shè)備間的通信，根據(jù)各設(shè)備任務(wù)和功能的特點(diǎn)，傳輸所需的測(cè)量信息、狀態(tài)信息和操作信息等。,36,,變電站自動(dòng)化

26、系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的要求,,,★,快速的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力,,,★,高的可靠性,,,★,優(yōu)良的電磁兼容性能,,,★,分層式結(jié)構(gòu),37,,串行通信接口,EIA-RS-232C,和,EIA-RS-422/485,,1. EIA-RS-232C,接口標(biāo)準(zhǔn),,,EIA-RS-232,接口標(biāo)準(zhǔn)是早期串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（,EIA,）于,1973,年制定的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。因接口簡(jiǎn)單，因此也廣泛應(yīng)用于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部的通信，但其主要缺點(diǎn)是易受干擾，故傳輸距離短，速率低，最大傳輸距離為,15,米。而在距離,15,米時(shí)，最大傳輸速率為,20Kbps,。,,2. EIA-RS 422/485,

27、接口標(biāo)準(zhǔn),,,RS422,對(duì),RS323C,的電路進(jìn)行改進(jìn)，采用了平衡差分的電氣接口，,RS422,加強(qiáng)了抗干擾能力，使傳輸速率和距離比,RS232,有很大的提高。由,RS422,標(biāo)準(zhǔn)變形為,RS485,。,RS422,用,4,根傳輸線，工作于全雙工，,RS485,只有兩根傳輸線，工作于半雙工，它們的傳輸距離可到,1200M,，傳輸速度,100K,。,,38,表,,幾種常用的串行通信標(biāo)準(zhǔn)接口的主要性能,,,RS232C,RS-422,RS-485,操作方式,,單端,差分,差分,最大電纜距離,,15m,1200m,1200m,最大傳輸速率,,(bps),12m,20K(15m),10M,10M,

28、,120m,-,1M,1M,,1200m,-,100K,100K,,39,,RS422/485,的優(yōu)點(diǎn)：,,① 接口簡(jiǎn)單，僅需一根信號(hào)電纜（雙絞線、同軸電纜），便可實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)互聯(lián)。,,,②,可采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸規(guī)約，例如：,IEC60870-5-103,協(xié)議（我國(guó)行標(biāo)為,DL/T 667-1999,）,,由于以上優(yōu)點(diǎn)，間隔層設(shè)備間的通信以前常采用,RS-232,或,RS-485,串行接口。,,,,RS422/485,缺點(diǎn)：,,① 能連接的通信點(diǎn)數(shù)≤,32,個(gè)。,,,②,通信多為查詢方式,,40,現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)絡(luò),,1,現(xiàn)場(chǎng)總線定義,,根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì),IEC,（,International Ele

29、ctro-technical Commission,）,標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì),FF,（,Fieldbus,Foundation,）,的定義：現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。,,以現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)成的控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上是分散的。從而徹底改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，提高了控制系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)性能。,,41,2,現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)：,,現(xiàn)場(chǎng)總線按,ISO,的,OSI,標(biāo)準(zhǔn)提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可靠性高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，通信速率快，造價(jià)低，維護(hù)成本低。,,具體有以下幾方面特點(diǎn)：,,,(1),現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連網(wǎng)絡(luò)化,,,(2),信號(hào)傳輸數(shù)字化,,,(3),系統(tǒng)

30、和功能分散化,,,(4),現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備有互操作性,,,(5),現(xiàn)場(chǎng)總線的通信網(wǎng)絡(luò)為開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò),,42,3,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)的聯(lián)系與區(qū)別：,,計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)屬數(shù)據(jù)網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)總線屬控制網(wǎng)。兩者的區(qū)別如下：,,,(1),數(shù)據(jù)特性不一樣,,數(shù)據(jù)網(wǎng)使用大數(shù)據(jù)報(bào)文，且數(shù)據(jù)并不是頻繁地發(fā)送、通信速率一般較高，控制網(wǎng)卻相反，必須頻繁傳送少批量數(shù)據(jù)。,,,(2),介質(zhì)訪問(wèn),(MAC),協(xié)議不一樣,,,(3),數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)不一樣,,,(4),應(yīng)用層服務(wù)不一樣,,43,4,幾種常用的現(xiàn)場(chǎng)總線,,,(1),LONWorks,,現(xiàn)場(chǎng)總線,,它的核心部件是,Neuron,神經(jīng)元通信處理芯片，收發(fā)器模塊和,L

31、ONtalk,通信協(xié)議。,,,LONWorks,的節(jié)點(diǎn)相互獨(dú)立，從硬件結(jié)構(gòu)上保證當(dāng)任何一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作。,,,LONWorks,的技術(shù)特點(diǎn)：,,① 高可靠性,,② 支持多種傳輸介質(zhì),,③ 響應(yīng)時(shí)間塊,,④ 安全性好,,⑤ 互換性,,44,,(2) CAN,現(xiàn)場(chǎng)總線,,,CAN,（,Controller Area Network,）,控制局域網(wǎng)是一種具有很高可靠性、支持分布式控制。,,,CANbus,的技術(shù)特點(diǎn)是：,,① 技術(shù)多主結(jié)構(gòu)。,,② 可以與各種微處理機(jī)連接。,,③ 提供優(yōu)先級(jí)控制、實(shí)時(shí)性強(qiáng)。,,④ 具有很強(qiáng)的錯(cuò)誤識(shí)別和處理能力。,,⑤ 支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)送和播

32、發(fā)送功能。,,CAN,主要用于小型、實(shí)時(shí)性要求比較高的過(guò)程控制系統(tǒng)。,,LONWorks,主要適用于大型的、對(duì)響應(yīng)時(shí)間要求不太高的分布式控制系統(tǒng)。,,45,3,以太網(wǎng)（,Ethernet,）,,以太網(wǎng)（,Ethernet,）,的名稱是由加利福尼亞,Xenx,公司的,PARC,研究中心的,Bob Metcalfe,于,1973,年,5,月首次提出的。,,以太網(wǎng)是當(dāng)今使用最廣泛的局域網(wǎng)，在所有的網(wǎng)絡(luò)連接中，,80%,都是基于以太網(wǎng)的。,,以太網(wǎng)的優(yōu)越性,,,(1),傳輸速度快，可擴(kuò)展性好,,以太網(wǎng)的傳輸速度有,10Mbps,系統(tǒng)、,100Mbps,系統(tǒng)和,1000Mbps,系統(tǒng)。,,,(2),可靠

33、性高,,,(3),成本低,,,(4),網(wǎng)絡(luò)管理,,由于以上原因，以太網(wǎng)應(yīng)用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)已成為發(fā)展的趨勢(shì)。,,46,介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議,,,★,多播地址和廣播地址,,,★,,CSMA/CD,協(xié)議,,,★,沖突,,如果不止一個(gè)站點(diǎn)同時(shí)在以太網(wǎng)信道上傳輸數(shù)據(jù)，信號(hào)就會(huì)發(fā)生沖突。但沖突會(huì)很快地被解決。例如，在一個(gè)典型的,10Mbps,以太網(wǎng)上，,CSMA/CD,協(xié)議的設(shè)計(jì)保證了大部分沖突都可在微秒即百萬(wàn)分之一秒內(nèi)被解決。,,由于這種技術(shù)特點(diǎn)，當(dāng)帶寬占用率低于,37%,時(shí)，可以基本避免沖撞，充分滿足實(shí)時(shí)要求。,,47,,IEC 60870-5,系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),,,序號(hào),IEC,配套標(biāo)準(zhǔn),我國(guó)對(duì)應(yīng)電力行

34、業(yè)標(biāo)準(zhǔn),名稱和作用,應(yīng)用場(chǎng)合,1,IEC 60870-5-101,DL/T 634-1997,基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn),變電站和調(diào)度中心間,2,IEC 60870-5-102,DL/T 719-2000,電能累計(jì)量傳輸配套標(biāo)準(zhǔn),變電站和調(diào)度中心間,3,IEC 60870-5-103,DL/T 667-1997,變電站繼電保護(hù)信息接口配套標(biāo)準(zhǔn),變電站內(nèi),4,IEC 60870-5-104,,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸,變電站和調(diào)度中心,5,IEC 60870-6-TASE.1,,,調(diào)度中心之間計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信,6,IEC 60870-6-TASE.2,,,調(diào)度中心之間計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信,,48,當(dāng)前,IEC TC57,

35、已有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議存在的問(wèn)題,,,IEC TC57,為電力系統(tǒng)通信已制定許多協(xié)議,,,常用的有以下幾類(lèi)：,,,(1),用于變電站內(nèi)繼電保護(hù)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)：,IEC 60870-5-103,,(2),用于變電站到調(diào)度中心間的遠(yuǎn)距離通信協(xié)議有,:IEC 60870-5-101,和,IEC 60870-5-102,,(3),變電站和調(diào)度中心通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)：,IEC 60870-5-104,,,（,4,）,調(diào)度中心通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膮f(xié)議有：,IEC 60870-6 TASE.1,和,IEC 60870-6 TASE.2,,,以上協(xié)議不能兼容或不能完全兼容。,,49,主要特征：,,,2001,年,6,月,1,日在

36、挪威召開(kāi),SPAG,會(huì)議，正式確定標(biāo)準(zhǔn)的名稱為：變電站,――,控制中心通過(guò),IEC 61850,通信。并制定出電力系統(tǒng)的無(wú)縫遠(yuǎn)動(dòng)通信體系結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一傳輸協(xié)議,IEC 61850,。,,,未來(lái)電力系統(tǒng)的無(wú)縫遠(yuǎn)動(dòng)通信體系結(jié)構(gòu)如圖。,,①,IEC 60870-6 TASE.2,用于控制中心之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。,,②,,變電站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)采用,IEC 61850,＋,。,,③,控制中心和變電站之間采用,IEC 61850,＋,進(jìn)行通信。這樣從控制中心到變電站的過(guò)程層可以采用統(tǒng)一的通信協(xié)議。,,④ 變電站和控制中心的配置、事故追憶、特殊應(yīng)用計(jì)算機(jī)之間，采用,IEC 61850,＋,。,遠(yuǎn)動(dòng)無(wú)縫傳輸協(xié)議,IEC 61850,,50,51,,IEC 61850,變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的特點(diǎn),,①應(yīng)用層傳輸協(xié)議是面向?qū)ο笞晕颐枋龅模瑪?shù)據(jù)對(duì) 象是分層的，定義了收集這些信息的方法，數(shù)據(jù)對(duì)象，邏輯結(jié)點(diǎn)和邏輯設(shè)備的代號(hào)，并規(guī)定了名字的造句法，使任何對(duì)象的標(biāo)識(shí)成為唯一的。,,②,IEC 61850,可根據(jù)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)歸納所需的服務(wù)類(lèi)，定義抽象通信服務(wù)接口且與所采用的網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)。,,,③,根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)象分層和數(shù)據(jù)傳輸有優(yōu)先級(jí)的特點(diǎn)定義了一套收集和傳輸數(shù)據(jù)的服務(wù)。,,④涵蓋了,IEC 60870-5-101,和,IEC 60870-5-103,的數(shù)據(jù)對(duì)象。,,52,