【正文】 電能計(jì)量裝置的發(fā)展歷程 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)電能量計(jì)量 系統(tǒng)的管理模式 2021/6/14 35 電能計(jì)量裝置的發(fā)展歷程 機(jī)械式的電能表 電能表的出現(xiàn)和發(fā)展已有 100多年的歷史了 。 2021/6/14 33 微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)的內(nèi)容 在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中 ， 微機(jī)保護(hù)應(yīng)包括全變電站主要設(shè)備和輸 、 配電線路的全套保護(hù) 。 （ 2） 反應(yīng)電氣設(shè)備的異常運(yùn)行工況 ， 根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力 ， 發(fā)出報(bào)警信號(hào) ， 減負(fù)荷或延時(shí)跳閘信號(hào) 。 3. 輸入數(shù)據(jù) （ 1） TA、 TV變比 （ 2） 保護(hù)定值和越限報(bào)警定值 （ 3） 自控裝置的設(shè)定值 （ 4） 運(yùn)行人員密碼 2021/6/14 29 運(yùn)行記錄功能 對(duì)于有人值班的變電站，監(jiān)控系統(tǒng)可以配備打印機(jī)，完成以下打印記錄功能 : ① 定時(shí)打印報(bào)表和運(yùn)行日志；② 開(kāi)關(guān)操作記錄打?。? ③ 事件順序記錄打?。? ④ 越限打??； ⑤ 召喚打??； ⑥ 抄屏打??； ⑦ 事故追憶打印。 （ 3） 根據(jù)實(shí)時(shí)信息 ， 自動(dòng)實(shí)現(xiàn)斷路器與隔離開(kāi)關(guān)必要的閉鎖操作 。 工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視 。 在交流采樣方式中 ， 對(duì)于有功功率和無(wú)功功率 ， 是通過(guò)采樣所得到的 u， i ,計(jì)算出 P， Q。 *采樣方式 :一般可分為直流采樣和交流采樣兩種類(lèi)型 。 2021/6/14 19 變電站綜合自動(dòng)化的內(nèi)涵 (2) 2021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 。 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 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 。 （ 5）減少維護(hù)工作量。 (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 。 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 。 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 。與此同時(shí)也出現(xiàn)一批無(wú)人值班或少人值班的大、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%。 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。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)。 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) 。 2021/6/14 9 變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程 圖 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 2021/6/14 10 SDCS－ 1按功能分為 3個(gè)子系統(tǒng)： （ 1）繼電保護(hù)子系統(tǒng) （ 2）測(cè)量子系統(tǒng) （ 3）控制子系統(tǒng) 80年代，研究變電站綜合自動(dòng)化的國(guó)家和公司越來(lái)越多，例如，德國(guó)西門(mén)子公司、 ABB公司、 AEG公司、 GE公司、西屋公司、阿爾斯通公司等都有自己的變電站自動(dòng)化產(chǎn)品。 1979年 9月完成樣機(jī)，稱(chēng)為 SDCS1型， 12月在變電站安裝運(yùn)行， 1980年開(kāi)始商品化生產(chǎn)。 2021/6/14 8 變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程 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。 *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 2021/6/14 7 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為發(fā)展變電站自動(dòng) 化提供了有利的條件 (2) 微處理器為核心的智能自動(dòng)裝置階段 。 ★ 維護(hù)工作量大 ， 設(shè)備可靠性差 。 2021/6/14 5 變電站自動(dòng)化是技術(shù)發(fā)展的 必然趨勢(shì) 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 。并且要做到系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng) ， 可靠水平不降低 。 國(guó)家電力公司陸延昌在 2021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 。 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。 ★ 不利于提高運(yùn)行管理水平 。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 。 (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 。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)。該變電站具有 3臺(tái)變壓器， 4回 77kV進(jìn)線， 36回 。 變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程 2021/6/14 11 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。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)主變， 8回 10kV出線， 2組電容器。 90年代中期后，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)迅速發(fā)展 。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。 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 。 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 。 (2) 提高運(yùn)行的可靠性 ， 減少誤操作率 。 （ 4） 提高供電質(zhì)量 ， 提高電壓合格率 ， 降低電能損耗 。國(guó)外發(fā)表的文章也稱(chēng) “ 綜合自動(dòng)化 ” ， 或一體化的變電站控制與保護(hù) 。 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 。 2021/6/14 20 監(jiān)控子系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集 模擬量的采樣方式 數(shù)據(jù)采集途徑 安全監(jiān)控功能 操作與控制功能 人機(jī)聯(lián)系功能 運(yùn)行記錄功能 對(duì)時(shí)功能 2021/6/14 21 數(shù)據(jù)采集 內(nèi)容 （ 1）模擬量的采集 （ 2） 開(kāi)關(guān)量的采集 （ 3） 事件順序記錄 （ SOE） （ 4） 電能量的采集 2021/6/14 22 模擬量的采樣方式 *電力系統(tǒng)和電廠 、 變電站中的模擬量有三種類(lèi)型 。 如下頁(yè)圖 。 2021/6/14 25 圖 采樣過(guò)程 2021/6/14 26 安全監(jiān)控功能 ， 如發(fā)現(xiàn)越限 ， 立刻發(fā)出告警信息 ， 同時(shí)記錄和顯示越限時(shí)間和越限值 ， 并將越限情況遠(yuǎn)傳給調(diào)度中心或控制中心 。 斷路器的操作閉鎖應(yīng)包括以下內(nèi)容 : (1） 斷路器操作時(shí) ， 應(yīng)閉鎖重合閘； （ 2） 當(dāng)?shù)剡M(jìn)行操作和遠(yuǎn)方控制操作 ， 要互相閉鎖 。 （ 8） 其它：故障記錄顯示 、 設(shè)備運(yùn)行狀況顯示等 。 2021/6/14 30 微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng) 繼電保護(hù)的基本任務(wù) 對(duì)繼電保護(hù) 的基本要求 微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)內(nèi)容 微機(jī)保護(hù)的優(yōu)越性 2021/6/14 31 繼電保護(hù)的基本任務(wù) （ 1） 有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中快速 、自動(dòng)地切除 ， 使其損壞程度減至最輕 ， 并保證最大限度地迅速恢復(fù)系統(tǒng)中無(wú)故障部分的正常運(yùn)行 。 （ 3）具有故障記錄功能 （ 4）察看 和授權(quán)修改保護(hù)整定值 方便 （ 5） 具有 故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能 （ 6）具有對(duì)時(shí)功能 （ 7） 具有 通信功能和標(biāo)準(zhǔn)的通信規(guī)約 。 電能量的采集和管理是變電站綜合自動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分 。 電子式電能表 由硬件乘法器完成對(duì) u ,i相乘得到功率的測(cè)量 ， 由于它沒(méi)有傳統(tǒng)的電能表上的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) ， 因此又被稱(chēng)為靜止電能表或固態(tài)電能表 。 幾種特殊功能的新型電能表 （ 1）具有電能計(jì)量綜合誤差自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償功能的多功能電能表 （ 2） 基波電能表 (3） 多功能視在電能表 軟件計(jì)算電能量 2021/6/14 37 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)電能量計(jì)量系統(tǒng)的管理模式 設(shè)置專(zhuān)用電能質(zhì)量管理機(jī) 串行接口管理模式 一般新建的變電站或 220kV及以上變電站 ， 多采用微機(jī)型電能表 ， 它們一般都具有 RS 232/RS 485串行通信接口 ， 因此可直接將這些電能表利用屏蔽雙絞線或同軸電纜組成 RS 485網(wǎng)絡(luò) 。 2021/6/14 38 自動(dòng)控制子系統(tǒng) 變電站的電壓 、 無(wú)功綜合控制 備用電源自投控制 低頻減負(fù)荷控制 2021/6/14 39 變電站的電壓無(wú)功綜合控制 電壓、無(wú)功綜合控制的重要性 電壓、無(wú)功綜合控制目標(biāo) （ 1）維持供電電壓在規(guī)定的范圍內(nèi) ① 500kV(330kV)變電站的 220kV母線 正常時(shí)， 0～ +10%；事故時(shí)， 5%～ +10%。無(wú)功分區(qū)、就地平衡的 原則 （ 3）電壓、無(wú)功綜合控制的手段 ① 調(diào)分接頭位置 ② 控制無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備 兩者綜合考慮 2021/6/14 40 、無(wú)功綜合控制的原理 MVR型自控裝置實(shí)現(xiàn)電壓 、 無(wú)功綜合控制的基本原理 （ 1） 根據(jù) （ 1） 調(diào)整分接頭位置 ， 即改變變比 Kn， 使 UL ULN = min nAB KUU ?nABnAB KUU ?2021/6/14 41 )()()()( 222222rsBCBBTSBCBBS xxURjRRUPS ????????? （ 2