第四章變電站和開關站的綜合自動化主講人：周英華QQ:1055455616常州機電職業(yè)技術學院變電站、開關站系統(tǒng)的分類

超高壓變電站、開關站（U>330KV）

電壓分類高壓變電站、開關站

（35KV=<U<330KV）中低壓變電站、開關站（U<35KV)引言：配電站、開關站系統(tǒng)2024/3/3第3頁有錯字嗎？變電站、開關站系統(tǒng)的分類

樞紐站（大型變電站，位置重要）系統(tǒng)中的地位分終端站（配電系統(tǒng)末端站、輸出低）

中轉站（高壓進出）引言：配電站系統(tǒng)2024/3/3第4頁變電站、開關站系統(tǒng)的分類

集控站、基地站（受調度中心控制，又控制子站）控制方式受控站、子站（受集控站控制）

無人值守站運行方式有人值守站

引言：配電站系統(tǒng)2024/3/3第5頁2024/3/3第6頁開關站：無變壓器,即高壓開關站,又稱高壓配電站,僅起配電作用,實現環(huán)網供電、雙路互投等功能。變電站：有變壓器,可實現變電、配電兩種功能。變電站、開關站是配電網的重要組成部分，其自動化程度高低直接反映了配電自動化的水平。引言：配電站系統(tǒng)引言：配電站系統(tǒng)—無人值守變電站2024/3/3第7頁無人值班變電站：調度值班員借助微機遠動技術替代變電所現場值班員來控制和管理的變電所。無人值守變電站：是變電所的一種先進管理模式。調度員在主站端設備的鍵盤上進行必要的遙控、遙調操作。無人值守變電站：并非任何操作都無須人員現場進行。無人值守變電站：不必再配置單獨RTU，模擬量和開關狀態(tài)信息，通過通信管理單元直接送往調度。無人值守變電站：各微機保護單元將動作信息送給調度，并通過通信管理單元轉發(fā)或執(zhí)行調度下達的命令。變電站、開關站系統(tǒng)的組成

引言：配電站系統(tǒng)2024/3/3第8頁箱式變電站（終端接線方式）環(huán)網開關柜（雙回接線方式）環(huán)網開關柜（環(huán)網П型接線）配電網中環(huán)網開關柜和箱式變電站接線圖變電站110/10kV2024/3/3第9頁緊湊型開關柜運行在變電站中引言：配電站系統(tǒng)2024/3/3第10頁箱式變電站內部功能構成引言：配電站系統(tǒng)2024/3/3第11頁緊湊型戶內高壓開關柜雙環(huán)網應用引言：配電站系統(tǒng)2024/3/3第12頁引言：配電站系統(tǒng)緊湊型戶內高壓開關柜單環(huán)網應用

一、變電站綜合自動化的基本概念

變電站綜合自動化是將變電站的二次設備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等）經過功能組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調度通信等綜合性的自動化功能。變電站綜合自動化是電子技術、自動化技術、計算機技術和通信技術等高科技在變電站領域的綜合應用第一節(jié)概述變電站綜合自動化系統(tǒng)，即利用多臺微型計算機和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)，代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠動屏，用微機保護代替常規(guī)的繼電保護屏，改變常規(guī)的繼電保護裝置不能與外界通信的缺陷。變電站綜合自動化系統(tǒng)具有功能綜合化、結構微機化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化等特征。一、變電站綜合自動化的基本概念一、變電站綜合自動化的基本概念2024/3/3第15頁變電站綜合自動化系統(tǒng)的目標：實現電力系統(tǒng)優(yōu)化控制、經濟運行、智能決策。二、變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能基本功能數據采集微機保護與自動裝置數據處理與記錄控制與操作閉鎖與遠方操作控制中心通信人機聯系自診斷數據庫BZZX（變電站綜合自動化系統(tǒng)）的構成2024/3/3第17頁主單元一次系統(tǒng)保護單元控制單元開關閉鎖單元開關閉鎖單元控制單元保護單元打印機繪圖機磁盤驅動器彩顯及專用鍵盤1n……上級調度中心主控部分現場部分串行并行（1）模擬量變電所的進線電壓、電流和功率值、THD，各段母線的電壓、電流，各饋線回路的電流及功率值。此外還有變壓器的油溫，電容器室的溫度，直流電源電壓、視頻監(jiān)測等。（2）狀態(tài)量變電所內各高壓斷路器和高壓隔離開關的位置狀態(tài)；變電所內一次設備運行狀態(tài)及報警信號，變壓器分接頭位置信號，無功補償電容器的投切開關位置狀態(tài)等。（3）脈沖量脈沖量是指脈沖電度表輸出的以脈沖信號表示的電度量。（一）數據采集（1）變電所運行參數的統(tǒng)計、分析與計算。

如：各種功率計算、狀態(tài)是否越限的計算、開關動

作邏輯的判斷、各種負荷曲線、三相平衡度等。（2）變電所內各種事件信息的順序記憶并登錄存檔

如：開關動作次數及時間、故障次數、內容及時間（3）變電所內運行參數和設備的越限報警及記錄如：依據計算和統(tǒng)計的結果進行相應執(zhí)行（二）數據處理與記錄（1）操作出口具有跳、合閉鎖功能。（2）操作出口具有并發(fā)性操作閉鎖功能。（3）根據實時信息，實現斷路器、隔離開關操作閉鎖功能。（4）適應一次設備現場維修操作的“五防聯鎖系統(tǒng)”。即：防止帶負荷拉、合隔離開關；防止誤入帶電間隔；防止誤分、

合斷路器；防止帶電掛接地線；防止帶地線合隔離開關。（5）CRT屏幕操作閉鎖功能只有在輸入正確的操作口令和監(jiān)護口令才有權進行操作控制。（三）控制與操作閉鎖微機保護主要包括：

線路保護、變壓器保護、母線保護、電容器保護；自動裝置主要是指：

備用電源自動投入裝置和自動重合閘裝置等，作為綜合自動化重要環(huán)節(jié)的微機保護及自動裝置應具有以下功能：（1）故障記錄，且斷電保持。（2）存儲多套整定值；并能顯示及就地修改整定值。（3）實時顯示保護主要狀態(tài)（功能投入情況及輸入量值等）。（4）與監(jiān)控系統(tǒng)通信。（四）微機保護與自動裝置本功能即常規(guī)的遠動功能或擴充的遠動功能，在實現遙測、遙信、遙調、遙控的基礎上增加了遠方修改整定保護定值，有些還具有遙視等功能。當用戶供電系統(tǒng)及變電所的運行參數需要向電力調度傳送時，可通過相應的接口和通道，按規(guī)定的通信規(guī)約向電力調度部門傳送數據信息。(五）與遠方操作控制中心（電力調度中心）通信)（1）屏幕顯示（2）通過鍵盤、鼠標輸入數據（3）人工操作控制（4）運行參數及信息的打印記錄（六）人機聯系功能綜合自動化系統(tǒng)的各單元模塊應具有自診斷（自檢）功能，自診斷信息也像數據采集一樣周期性地送往后臺機操作控制中心。（七）自診斷功能變電站綜合自動化系統(tǒng)的數據庫是用來存儲整個供電系統(tǒng)所涉及到的數據信息和資料信息。對供電系統(tǒng)而言，其數據庫中的類型一般可分為：1.基本類數據(如U.I.P.T等）2.對象類數據（具體到某一設備的參數）3.歸檔類數據（基本、對象類的歷史數據）（八）變電站綜合自動化系統(tǒng)的數據庫三、變電站綜合自動化系統(tǒng)的結構結構形式集中式全分散式分布集中式分層分布式采用不同檔次的計算機，擴展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關量和數字量等信息，集中進行計算與處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和一些自動控制等功能。

把變電所內各回路的數據采集單元、控制單元和保護單元分別集中安裝在變電所控制室內的相應屏（柜）中。

將變電所內各回路的數據采集，微機保護及監(jiān)控單元綜合為一個裝置，就地安裝在數據源現場的開關柜上。

按變電所內的回路設計的，每個單元模塊對應于一條回路或按變電所內的一次設備對應分布配置。

（一）

集中式變電站綜合自動化系統(tǒng)集中式變電站綜合自動化系統(tǒng)框圖（1）能實時采集變電所中各種電氣設備的模擬量、脈沖量、開關狀態(tài)量，

并建立實時數據庫，通過處理產生各種所需要信息。（2）完成對變電站主要設備和進、出線的保護任務。（3）集中式結構緊湊、體積小，可大大減少占地面積。（4）造價低，尤其是對35kV或規(guī)模較小的變電站更為有利。（5）系統(tǒng)信息集中處理，需要敷設大量電纜、投資和工程量大（6）該系統(tǒng)內信號采集后以模擬量傳輸為主，系統(tǒng)精度低，易受外界干擾

信號影響，可靠性較低。（7）集中式裝置系統(tǒng)調試麻煩、維護工作量大、擴容靈活性較差。集中式綜合自動化系統(tǒng)的主要特點（二）

分層（級）分布式綜合自動化系統(tǒng)不同電氣設備均單獨安裝對應的微機保護裝置和RTU，任一裝置故障，不影響系統(tǒng)正常工作。系統(tǒng)內裝置間信息的傳送均為數字信號，抗干擾能力強。系統(tǒng)為多CPU工作方式，各裝置都具有一定的數據處理能力，大大減輕主控制機的負擔。系統(tǒng)擴充靈活方便。具有自診斷功能，自動對系統(tǒng)內所有裝置巡檢，發(fā)現故障自動檢出，并加以隔離。具有事件順序記錄功能（SOE），分辨率可達1mS，為事故分析提供有效的數據。變電站的一、二次設備分層結構示意圖遠動主機故障錄波控制測量監(jiān)控主機保

護單元1保護單元n2層變電層1層單元層0層設備層TVTATVTA高壓設備高壓設備TVTATVTA斷路器斷路器（二）

分層（級）分布式綜合自動化系統(tǒng)單元級設備級監(jiān)控上位機鼠標顯示器打印機調度集控中心保護管理機數采控制機分布式集中組屏結構的系統(tǒng)結構框圖鍵盤調制解調器電能計量A/D采樣單元開關量輸入單元中斷輸入板開關量輸出單元線路保護單元電容保護單元主變壓器保護單元備用電源自投自動重合閘裝置電壓無功控制柜變電站級TVTATVTA斷路器分接開關隔離開關及其他斷路器狀態(tài)斷路器隔離開關TA、TV及斷路器、隔離開關位置輸入和斷路器輸出控制數采柜各種保護柜1、分布式集中組屏結構的系統(tǒng)打印或其他接口調度所/控制中心分布分散式綜合自動化系統(tǒng)結構示意圖TV/TA狀態(tài)信號操作回路保護回路TV/TA狀態(tài)保護出口保護出口線路開關柜保護與監(jiān)控單元饋線開關柜保護與監(jiān)控單元變壓器保護單元TV/TA狀態(tài)信號TV/TA狀態(tài)信號油溫人機聯系主控機（或雙機）電容器保護單元2、分布分散式系統(tǒng)（全分散式）2024/3/3第33頁特點：將數據采集、測量、監(jiān)控功能并入微機保護裝置（微機綜合保護測控裝置）。微機綜合保護測控裝置：也稱分布式保護測控裝置、“四合一”裝置(保護、遙測、遙控、遙信、遙調)。全分散式綜合自動化系統(tǒng)是一分層分布式系統(tǒng)，按一個元件、一個裝置分布式配置，各裝置間通過網絡聯接，網絡組態(tài)靈活。整個系統(tǒng)可靠性高，任一裝置故障僅影響相對應的元件。各保護測控裝置既可分散安裝在開關柜上，也可集中組屏安裝。2、分布分散式系統(tǒng)（全分散式）2024/3/3第34頁110/35kV變電站自動化系統(tǒng)分布分散式系統(tǒng)配置方案2024/3/3第35頁35kV變電站自動化系統(tǒng)配置方案（1）變電站自動化系統(tǒng)的配置、功能以及設備的布置應滿足電網安全、優(yōu)質、經濟運行

和信息分層傳輸、資源共享的原則（2）分散式系統(tǒng)的功能配置宜采用下放的原則（3）設計時應考慮遠方與就地控制操作并存的模式（4）站內自動化及無人值班站的接入系統(tǒng)設計應從技術上保證站內自動化系統(tǒng)的硬件接

口滿足國際標準。（5）要積極而慎重地推行保護、測量、控制一體化設計，確保保護功能的相對獨立性和

動作可靠性。（6）應優(yōu)先采用交流采樣技術，減輕TA，TV的負載，提高測量精度。（7）建議采用局域網(LAN)通信方式（8）在選擇通信介質時可優(yōu)先采用光纖通信方式四、變電站自動化系統(tǒng)設計原則（1）提高供電質量，提高電壓合格率（有載調壓、無功補償，無功潮流合理，降低網

損，節(jié)約電能損耗）。（2）提高變電站的安全、可靠運行水平（微機保護、故障自診斷功能）。（3）提高電力系統(tǒng)運行、管理水平（監(jiān)視、測量、記