变电站综合自动化系统_精品文档.ppt

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变电站综合自动化系统黄益庄教授黄益庄教授地址：

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清华大学西主楼三区216室室清华大学电机工程系清华大学电机工程系电话电话：

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（010）627847061370107339211/1/20221内容提要内容提要第第第第11章章章章变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化的基本概念第第第第22章章章章变电站自动化系统的功能变电站自动化系统的功能变电站自动化系统的功能变电站自动化系统的功能第第第第33章章章章变电站自动化系统的结构变电站自动化系统的结构变电站自动化系统的结构变电站自动化系统的结构第第第第44章章章章数字量的输入、输出数字量的输入、输出数字量的输入、输出数字量的输入、输出第第第第55章章章章模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出模拟量的输入、输出第第第第66章章章章变电站自动化系统的数据通信变电站自动化系统的数据通信变电站自动化系统的数据通信变电站自动化系统的数据通信第第第第77章章章章变电站与调度中心的通信标准变电站与调度中心的通信标准变电站与调度中心的通信标准变电站与调度中心的通信标准11/1/20222第第1章章变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化的基本概念1.1变电站自动化是技术发展的必然趋势变电站自动化是技术发展的必然趋势1.2变电站综合自动化的发展过程变电站综合自动化的发展过程1.3变电站综合自动化与无人值班变电站综合自动化与无人值班11/1/202231.1变电站自动化是技术发展的变电站自动化是技术发展的必然趋势必然趋势l1.1.1当前电力系统发展的要求当前电力系统发展的要求i）全国联网的发展方向，对电力系统的可靠性提出更高要求。

全国联网的发展方向，对电力系统的可靠性提出更高要求。

国国家家电电力力公公司司陆陆延延昌昌在在2000年年全全国国电电网网调调度度工工作作会会议议上上明明确确指指出出：

坚坚持持全全国国联联网网、西西电电东东送送、南南北北互互联联的的发发展展方方向向不不动动摇摇。

并并且且要要做做到到系系统统联联网网，可可靠靠水水平平不不降降低低。

我我国国水水力力资资源源主主要要集集中中在在西西部部和和西西南南部部，这这两两地地区区可可开开发发电电量量占占全全国国82.9%；煤煤炭炭资资源源华华北北和和西西北北两两地地区区占占80%；而而负负荷荷中中心心集集中中在在中中部部和和东东部部沿沿海海，这这两两地地区区的的经经济济总总量量占占全全国国82%，电电力力消消费费占占78%。

这这种种差差异异，决决定定了了电电力力工工业业发发展展必必须须实实行行西西电电东东送送、南南北北互互供供、全全国国联联网网的的战略。

战略。

要做到全国联网后，供电可靠性水平不降低，加强发电厂、要做到全国联网后，供电可靠性水平不降低，加强发电厂、变电站的安全、可靠运行、提高其自动化水平很为重要。

变电站的安全、可靠运行、提高其自动化水平很为重要。

11/1/202241.1变电站自动化是技术发展的变电站自动化是技术发展的必然趋势必然趋势ii）常规的变电站存在的问题常规的变电站存在的问题安全性、可靠性不能满足电力系统发展的需求。

安全性、可靠性不能满足电力系统发展的需求。

不适应电力系统快速计算和实时性要求。

不适应电力系统快速计算和实时性要求。

供电质量缺乏科学的保证。

供电质量缺乏科学的保证。

不利于提高运行管理水平。

不利于提高运行管理水平。

维护工作量大，设备可靠性差。

维护工作量大，设备可靠性差。

占地面积大，增加征地投资。

占地面积大，增加征地投资。

11/1/202251.1变电站自动化是技术发展的变电站自动化是技术发展的必然趋势必然趋势1.1.2科学技术的发展，为发展变电站自动科学技术的发展，为发展变电站自动化提供了有利的条件化提供了有利的条件变电站自动化技术的发展过程与相关学科变电站自动化技术的发展过程与相关学科的发展密切相关。

变电站自动化发展过程有三的发展密切相关。

变电站自动化发展过程有三个阶段：

个阶段：

（1）变电站分立元件的自控装置阶段。

变电站分立元件的自控装置阶段。

*电磁式的自动装置电磁式的自动装置*晶体管式的自动装置晶体管式的自动装置*集成电路式的自动装置集成电路式的自动装置11/1/202261.1.21.1.2科学技术的发展，为发展变电站自动科学技术的发展，为发展变电站自动科学技术的发展，为发展变电站自动科学技术的发展，为发展变电站自动化提供了有利的条件化提供了有利的条件化提供了有利的条件化提供了有利的条件

（2）微处理器为核心的智能自动装置阶段。

微处理器为核心的智能自动装置阶段。

计计算算机机工工业业的的发发展展，尤尤其其是是20世世纪纪70年年代代微微处处理理器器的的问问世世和和微微计计算算机机技技术术的的迅迅速速发发展展，为变电站自动化技术的发展提供了必要的手段。

为变电站自动化技术的发展提供了必要的手段。

这这阶阶段段厂厂站站自自动动化化的的特特点点：

形形成成变变电电站站内内的的自动化孤岛。

自动化孤岛。

（3）变变电电站站综综合合自自动动化化的的发发展展，全全面面促促进进变变电电站技术水站技术水平和运行管理水平的提高。

平和运行管理水平的提高。

11/1/202271.2变电站综合自动化的发展过程变电站综合自动化的发展过程1.2.1国外变电站综合自动化的早期发展概况国外变电站综合自动化的早期发展概况国外变电站自动化的研究工作始于国外变电站自动化的研究工作始于20世纪世纪70年代。

年代。

70年代年代末，英、西德、意大利、澳大利亚等国新装的远动装置都是末，英、西德、意大利、澳大利亚等国新装的远动装置都是微机型的。

微机型的。

变电站综合自动化的研究工作，于变电站综合自动化的研究工作，于70年代中、后期开始。

年代中、后期开始。

1975年由关西电子公司和三菱电气有限公司合作，研究配电年由关西电子公司和三菱电气有限公司合作，研究配电变电站数字控制系统。

变电站数字控制系统。

1979年年9月完成样机，称为月完成样机，称为SDCS-1型，型，12月在变电站安装运行，月在变电站安装运行，1980年开始商品化生产。

年开始商品化生产。

SDCS-1型由型由13台微机组成。

如台微机组成。

如图图1.2.1，它具有对一个，它具有对一个77kV/6.6kV的配电变电站的全部保护和控制功能。

该变电的配电变电站的全部保护和控制功能。

该变电站具有站具有3台变压器，台变压器，4回回77kV进线，进线，36回回6.6kV馈电线路。

馈电线路。

11/1/202281.2变电站综合自动化的发展过程变电站综合自动化的发展过程图1.2.1SDCS1结构方框图1.2.1国外变电站综合自动化的早期发展概况国外变电站综合自动化的早期发展概况11/1/20229SDCS1按功能分为按功能分为3个子系统：

个子系统：

（1）继电保护子系统）继电保护子系统

（2）测量子系统）测量子系统（3）控制子系统）控制子系统80年代，研究变电站综合自动化的国家和公司越年代，研究变电站综合自动化的国家和公司越来越多，例如，德国西门子公司、来越多，例如，德国西门子公司、ABB公司、公司、AEG公公司、司、GE公司、西屋公司、阿尔斯通公司等都有自己的公司、西屋公司、阿尔斯通公司等都有自己的变电站自动化产品。

变电站自动化产品。

1995年西门子公司的变电站自动年西门子公司的变电站自动化系统化系统LSA678在我国已有十多个工程。

在我国已有十多个工程。

国外研究工作突出的特点是他们彼此间一开始就国外研究工作突出的特点是他们彼此间一开始就十分重视这一领域的技术规范和标准的制定与协调十分重视这一领域的技术规范和标准的制定与协调。

1.2变电站综合自动化的发展过程变电站综合自动化的发展过程11/1/2022101.2.2我国变电站自动化的发展过程我国变电站自动化的发展过程我国变电站综合自动化的研究工作始于我国变电站综合自动化的研究工作始于8080年代中期。

年代中期。

19871987年清年清华大学电机工程系研究成功国内第一个符合国情的综合自动化系统华大学电机工程系研究成功国内第一个符合国情的综合自动化系统。

该系统由该系统由33台微机组成，其系统结构如台微机组成，其系统结构如图图1.2.21.2.2。

19871987年在山东威海年在山东威海望岛变电站成功地投入运行。

望岛变电站是一个望岛变电站成功地投入运行。

望岛变电站是一个35kV/10kV35kV/10kV城市变城市变电站，有电站，有22回回35kV35kV进线，进线，22台主变，台主变，88回回10kV10kV出线，出线，22组电容器。

该系组电容器。

该系统担负全变电站安全监控、微机保护、电压无功控制、中央信号等统担负全变电站安全监控、微机保护、电压无功控制、中央信号等任务。

按功能分为任务。

按功能分为33个子系统个子系统：

（：

（11）安全监控子系统；（）安全监控子系统；（22）微机）微机保护子系统；（保护子系统；（33）电压、无功控制子系统。

）电压、无功控制子系统。

这是我国第一个变电站综合自动化系统，其成功的投入运行，这是我国第一个变电站综合自动化系统，其成功的投入运行，证明了我国完全可以自行研究，制造出具有国际先进水平，符合国证明了我国完全可以自行研究，制造出具有国际先进水平，符合国情的变电站综合自动化系统。

情的变电站综合自动化系统。

9090年代中期后，综合自动化系统迅速发展年代中期后，综合自动化系统迅速发展。

随着微机技术的不随着微机技术的不断发展和已投入运行的变电站综合系统取得的经济效益和社会效益，断发展和已投入运行的变电站综合系统取得的经济效益和社会效益，吸引全国许多用户和科研单位和高等院校，因此变电站综合自动化吸引全国许多用户和科研单位和高等院校，因此变电站综合自动化系统到系统到9090年代，成为热门话题。

年代，成为热门话题。

1.2变电站综合自动化的发展过程变电站综合自动化的发展过程11/1/2022111.2变电站综合自动化的发展过程变电站综合自动化的发展过程1.2.2我国变电站自动化的发展过程我国变电站自动化的发展过程图图1.2.2变电站微机监测、保护综合控制系统框图变电站微机监测、保护综合控制系统框图11/1/2022121.3变电站综合自动化与无人值班变电站综合自动化与无人值班l1.3.1国外无人值班的发展简况无人值班的发展简况l西欧、北美、日本等发达国家的绝大多数变电站，西欧、北美、日本等发达国家的绝大多数变电站，包括许多包括许多500kV、380kV的变电站也都实行无人值班。

的变电站也都实行无人值班。

例如：

巴黎，例如：

巴黎，1985年建立新一代的计算机自动管理系年建立新一代的计算机自动管理系统，所有统，所有225/20kV变电站都由调度中心集中控制。

调变电站都由调度中心集中控制。

调度室可掌握所有度室可掌握所有225/20kV变电站及变电站及20kV主网络运行状主网络运行状况，当电网发生事故时，调度中心可以直接进行必要况，当电网发生事故时，调度中心可以直接进行必要的处理，使受停电影响的用户迅速恢复供电。

与此同的处理，使受停电影响的用户迅速恢复供电。

与此同时也出现一批无人值班或少人值班的大、中小型水电时也出现一批无人值班或少人值班的大、中小型水电站，例如，到站，例如，到1980年止，意大利年止，意大利ENEL公司的公司的474个水个水电站中，无人值班达电站中，无人值班达408个，法国个，法国EDF公司公司450个水电个水电站中，有站中，有403个无人值班占个无人值班占90%。

11/1/2022131.3.2国内无人值班的发展简况无人值班的发展简况.早期的无人值班变电站没有自动化功能。

只适合不重要早期的无人值班变电站没有自动化功能。

只适合不重要的的35KV变电站。

变电站。

2.20世纪世纪60年代，进入了远方监视的无人值班阶段。

年代，进入了远方监视的无人值班阶段。

3.20世世纪纪80年年代代后后期期，无无人人值值班班技技术术又又上上了了一一个个台台阶阶。

促促进进了了调调度度自自动动化化实实用用化化的的深深入入开开展展