第8章變電站綜合自動化§8.1智能變電站§8.2無人值班變電站§8.3變電站無人值班管理內(nèi)容：變電站綜合自動化系統(tǒng)的組成，基本通信方式、無人值班變電站的運行和管理模式；綜合自動化系統(tǒng)相關(guān)基本概念和工作原理。重點：變電站綜合自動化系統(tǒng)的組成，無人值班變電站的運行模式。采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能的變電站稱為智能變電站。8.1智能變電站8.1.1變電站綜合自動化自動化采用自動裝置改進設(shè)備以減少人的干預。自動裝置由一個或多個繼電器或邏輯元件組合在一起，預定完成某項規(guī)定自動化功能的設(shè)備。綜合自動化利用自動化技術(shù)實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備功能的重組和優(yōu)化，從而對全部設(shè)備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)。數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)示意圖自動化系統(tǒng)近年來，隨著光電式互感器和電子式互感器等數(shù)字化電氣量測系統(tǒng)、智能電氣設(shè)備及相關(guān)通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動化正朝著數(shù)字化、智能化方向邁進。變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本特征①功能實現(xiàn)綜合化。②系統(tǒng)構(gòu)成模塊化。③結(jié)構(gòu)分布、分層、分散化。④通信局域網(wǎng)絡(luò)化、光纜化。⑤操作監(jiān)視屏幕化。⑥測量顯示數(shù)字化。⑦運行管理智能化。變電站綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)越性①控制和調(diào)節(jié)由計算機完成，減少了勞動強度，避免了誤操作。②簡化了二次接線，使整體布局緊湊，減少了占地面積，降低了編配電站建設(shè)投資。③通過設(shè)備監(jiān)視和自診斷，延長了設(shè)備檢修周期，提高了運行可靠性。④變電站綜合自動化以計算機技術(shù)為核心，具有發(fā)展、擴充的余地。⑤減少了人的干預，使人為事故大大減少。⑥提高經(jīng)濟效益。減少占地面積，降低了二次建設(shè)投資和變電站運行維護成本；設(shè)備可靠性增加，維護方便；減輕和替代了值班人員的大量勞動；延長了供電時間，減少了供電故障。(1)監(jiān)控子系統(tǒng)①數(shù)據(jù)采集變電站綜合自動化系統(tǒng)可以完成多種功能，我國變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能體現(xiàn)在以下五個方面:模擬量的采集：變電站采集的模擬量包括：各段母線電壓、線路電壓、電流、有功功率和無功功率，主變壓器電流、有功功率和無功功率，電容器的電流、無功功率，各出線的電流、電壓、功率以及頻率、相位和功率因數(shù)、主變壓器油溫、直流電源電壓和站用變壓器電壓等。

開關(guān)量的采集：變電站采集的開關(guān)量包括：斷路器的狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置、同期檢測狀態(tài)、繼電保護動作信號和運行告警信號等。

電能量的采集：變電站采集的電能量主要指有功電能和無功電能。

8.1.2變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能(1)監(jiān)控子系統(tǒng)②事件順序記錄微機保護或監(jiān)控系統(tǒng)采集環(huán)節(jié)必須有足夠的內(nèi)存，能存放足夠數(shù)量或足夠長時間段的事件順序記錄，確保當后臺監(jiān)控系統(tǒng)或遠方集中控制主站通信中斷時，不丟失事件信息，并應(yīng)記錄事件發(fā)生的時間。③故障錄波和測距功能故障記錄是記錄繼電保護動作前后與故障有關(guān)的電流量和母線電壓，記錄時間一般可考慮保護啟動前(即發(fā)現(xiàn)故障前)的兩個周波、保護啟動后的10個周波、保護動作和重合閘等全過程的情況。(1)監(jiān)控子系統(tǒng)⑤安全監(jiān)視功能監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中，對采集的電流、電壓、主變壓器溫度和頻率等量要不斷進行越限監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信號，同時記錄和顯示越限時間和越限值，另外，還要監(jiān)視保護裝置是否失電，自控裝置工作是否正常等。④操作、控制功能無論是無人值班還是少人值班變電站，在允許電動操作的情況下，操作人員都可通過CRT屏幕對斷路器和隔離開關(guān)進行分、合操作，對變壓器分接開關(guān)位置進行調(diào)節(jié)控制，對電容器進行投切控制，同時能接受遙控操作命令和進行遠方操作。為防止計算機系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備，設(shè)計時應(yīng)保留人工直接拉、合閘方式等。(1)監(jiān)控子系統(tǒng)⑥人機聯(lián)系功能人機聯(lián)系橋梁是CRT顯示器、鼠標和鍵盤。變電站采用微機監(jiān)控系統(tǒng)后，無論是有人值班變電站還是無人值班變電站，最大的特點之一是操作人員或調(diào)度員只要面對CRT顯示器的屏幕，通過操作鼠標或鍵盤，就可對全站的運行工況和運行參數(shù)一目了然，并對全站的斷路器和隔離開關(guān)等進行分、合操作，徹底改變了傳統(tǒng)的依靠指針式儀表和依靠模擬屏或操作屏等手段的操作方式。⑦打印功能對于有人值班變電站，監(jiān)控系統(tǒng)可以配備打印機，完成報表和運行日志定時打印、開關(guān)操作記錄打印、事件順序記錄打印、越限打印、召喚打印等記錄功能。對于無人值班變電站，可不設(shè)當?shù)卮蛴」δ埽髯冸娬镜倪\行報表集中在控制中心打印輸出。(1)監(jiān)控子系統(tǒng)⑧數(shù)據(jù)處理與記錄功能為滿足繼電保護專業(yè)和變電站管理的需要，必須進行主變和輸電線路有功功率和無功功率每天的最大值和最小值以及相應(yīng)的時間，母線電壓每天定時記錄的最高值和最低值以及相應(yīng)的時間，計算受、配電電能平衡率，統(tǒng)計斷路器動作次數(shù)，斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累計數(shù)，控制操作和修改定值記錄等的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。⑨諧波分析與監(jiān)視功能為保證電力系統(tǒng)的諧波在國標規(guī)定的范圍內(nèi)，變電站綜合自動化系統(tǒng)對諧波污染嚴重的變電站，采取適當?shù)囊种拼胧档椭C波含量，是一個不容忽視的問題。(2)保護子系統(tǒng)①具有快速性、選擇性、靈敏性和可靠性要求的功能

在綜合自動化系統(tǒng)中，繼電保護由微機保護所替代，保護系統(tǒng)是變電站綜合自動化系統(tǒng)最基本、最重要的系統(tǒng)。微機保護的各保護單元除應(yīng)具備獨立、完整的保護功能外，還應(yīng)具備以下附加功能：

保護裝置必須不受監(jiān)控系統(tǒng)和其他子系統(tǒng)的影響，因此其軟、硬件結(jié)構(gòu)要相對獨立，而且各保護單元必須有各自獨立的CPU，組成模塊化結(jié)構(gòu)；主保護和后備保護由不同的CPU實現(xiàn)，重要設(shè)備的保護，采用雙CPU的冗余結(jié)構(gòu)，保證在保護系統(tǒng)中一個功能部件模塊損壞，只影響局部保護功能而不能影響到其他設(shè)備的保護。(2)保護子系統(tǒng)②具有故障記錄功能當被保護對象發(fā)生事故時，能自動記錄保護動作前后有關(guān)的故障信息，包括短路電流、故障發(fā)生時間和保護出口時間等，以利于分析故障。④具有存儲多種保護整定值的功能通過當?shù)氐谋O(jiān)控系統(tǒng)和遠方調(diào)度端，應(yīng)能觀察和修改保護定值。同時為了加強對定值的管理，修改定值要有校對密碼措施，以及記錄最后一個修改定值者的密碼。③具有與統(tǒng)一時鐘對時的功能為了準確記錄發(fā)生故障和保護動作的時間，保護子系統(tǒng)應(yīng)具有與統(tǒng)一時鐘對時的功能。

⑤具有當?shù)仫@示、多處觀察和授權(quán)修改保護整定值的功能(2)保護子系統(tǒng)⑥設(shè)置管理功能保護管理機或通信控制機把保護系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)系起來，向下負責管理和監(jiān)視保護系統(tǒng)中各保護單元的工作狀態(tài)，并下達由調(diào)度或監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)來的保護類型配置或整定值修改等信息。如果發(fā)現(xiàn)某個保護單元出現(xiàn)故障或工作異常以及有保護動作的信息，應(yīng)立刻上傳給監(jiān)控系統(tǒng)或上傳至遠方調(diào)度端。變電站綜合自動化系統(tǒng)中，為保證保護管理機或通信控制器與各保護單元之間的通信暢通，各保護單元均設(shè)置有能直接與保護管理機和通信控制器之間的通信接口。⑦具有與保護子系統(tǒng)通信的功能(2)保護子系統(tǒng)⑧具有故障自診斷、自閉鎖、自恢復的功能每個保護單元應(yīng)有完善的故障自診斷功能，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障時能自動報警，并能指明故障部位，以利于查找故障和縮短維修時間。對于關(guān)鍵部位的故障，系統(tǒng)應(yīng)能自動閉鎖保護出口。如果是軟件受干擾，造成“飛車”的軟故障，應(yīng)有自啟動功能，以提高保護裝置的可靠性。(3)電壓和無功綜合控制子系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)必須具有保證安全、可靠供電和提高電能質(zhì)量的自動控制功能。對電壓和無功功率進行合理的調(diào)節(jié)，不僅可以提高電能質(zhì)量，提高電壓合格率，而且可以降低網(wǎng)損。電力系統(tǒng)中電壓和無功功率的調(diào)整對電網(wǎng)的輸電能力、安全穩(wěn)定運行水平和降低電能損耗有極大影響。因此，要對電壓和無功功率進行綜合調(diào)控，以保證包括電力部門和用戶在內(nèi)的總體運行技術(shù)指標和經(jīng)濟指標達到最佳。(4)低頻減負荷控制子系統(tǒng)①低頻減負荷控制的概念電力系統(tǒng)正常運行時，必須維持頻率在50Hz±0.1～0.2的范圍內(nèi)。當系統(tǒng)頻率偏移過大時，發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備都會受到不良影響：輕則影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量；重則損壞汽輪機、水輪機等重要設(shè)備，甚至引起系統(tǒng)的“頻率崩潰”，致使大面積停電，造成巨大的經(jīng)濟損失。系統(tǒng)發(fā)生故障時，有功功率嚴重缺額，系統(tǒng)頻率急劇下降，為使頻率回升，需要有計劃、有次序地切除部分負荷。為盡量減少切除負荷后所造成的經(jīng)濟損失，應(yīng)保證所切負荷的數(shù)量合適，這也是低頻減負荷裝置的任務(wù)。實現(xiàn)低頻減負荷的方法關(guān)鍵在于測頻。

(4)低頻減負荷控制子系統(tǒng)②低頻減負荷的微機控制隨著變電站綜合自動化程度的不斷提高，各種類型的微機低頻減負荷裝置應(yīng)運而生。目前，用微機實現(xiàn)低頻減負荷的方法大體有采用專用低頻減負荷裝置實現(xiàn)減負荷和把低頻減負荷的控制分散裝設(shè)在每回饋電線路的保護裝置中兩種。(5)備用電源自動投入控制①備用電源自動投入控制的概念備用電源自投裝置是因電力系統(tǒng)故障或其他原因使工作電源被斷開后，能迅速將備用電源、備用設(shè)備或其他正常工作的電源自動投入工作，使原來工作電源被斷開的用戶能迅速恢復供電的一種自動控制裝置。