【正文】 對于無人值班變電站，可不設(shè)當(dāng)?shù)卮蛴」δ?，各變電站的運(yùn)行 報表，集中在控制中心打印輸出。 3. 將監(jiān)視結(jié)果及時傳送給調(diào)度中心 ， 并接收和執(zhí)行調(diào)度中心下達(dá)的各種命令 。 1. 直流采樣 直流采樣是指將現(xiàn)場不斷連續(xù)變化的模擬量先轉(zhuǎn)換成直流電壓信號 ， 再送至 A／ D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換；即 A／ D轉(zhuǎn)換器采樣的模擬量為直流信號 。此名詞被國際電工委員會的 TC 57技術(shù)委員會 （ 即電力系統(tǒng)通信和控制技術(shù)委員會 ） 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 。 2021/6/14 16 變電站綜合自動化全面提高無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 。 促進(jìn)了調(diào)度自動化實(shí)用化的深入開展和電網(wǎng)調(diào)度管理水平的提高 。 變電站綜合自動化的發(fā)展過程 2021/6/14 12 變電站綜合自動化的發(fā)展過程 我國變電站自動化的發(fā)展過程 圖 變電站微機(jī)監(jiān)測、保護(hù)綜合控制系統(tǒng)框圖 2021/6/14 13 變電站綜合自動化與無人值班 ? 無人值班的發(fā)展簡況 ? 西歐、北美、日本等發(fā)達(dá)國家的絕大多數(shù)變電站，包括許多 500kV、 380kV的變電站也都實(shí)行無人值班。 該系統(tǒng)由 3臺微機(jī)組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如 圖 。 SDCS1型由 13臺微機(jī)組成。 計算機(jī)工業(yè)的發(fā)展 ， 尤其是 20世紀(jì) 70年代微處理器的問世和微計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展 ，為變電站自動化技術(shù)的發(fā)展提供了必要的手段 。 ★ 不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計算和實(shí)時性要求 。2021/6/14 1 變電站綜合自動化系統(tǒng) 黃益莊 教授 地址：清華大學(xué)西主樓三區(qū) 216室 清華大學(xué)電機(jī)工程系 電話 ：（ 010） 62784706 13701073392 2021/6/14 2 內(nèi)容提要 第 1章 變電站綜合自動化的基本概念 第 2章 變電站自動化系統(tǒng)的功能 第 3章 變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 第 4章 數(shù)字量的輸入、輸出 第 5章 模擬量的輸入、輸出 第 6章 變電站自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信 第 7章 變電站與調(diào)度中心的通信標(biāo)準(zhǔn) 2021/6/14 3 第 1章 變電站綜合自動化的基本概念 變電站自動化是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢 變電站綜合自動化的發(fā)展過程 2021/6/14 4 變電站自動化是技術(shù)發(fā)展的 必然趨勢 ? 當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的要求 i) 全國聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向，對電力系統(tǒng)的可靠性提出更高要求。 ★ 供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證 。 這階段廠站自動化的特點(diǎn)：形成變電站內(nèi)的 自動化孤島 。如 圖 ，它具有對一個77kV/。 1987年在山東威海望島變電站成功地投入運(yùn)行。例如：巴黎， 1985年建立新一代的計算機(jī)自動管理系統(tǒng)，所有 225/20kV變電站都由調(diào)度中心集中控制。 4. 國家電力調(diào)度通信中心于 1993年 12月 28日發(fā)布了調(diào)自 [ 1994 ] 2號文件 《 關(guān)于在地區(qū)電網(wǎng)中實(shí)施變電站遙控和無人值班的意見 》 。 （ 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 ， 減少總投資 。 我國從 20世紀(jì) 80年代中 、 后期以來 ，習(xí)慣稱之為 “ 變電站綜合自動化 ” 和 “ 變電站綜合自動化系統(tǒng) ” 。 2. 交流采樣 交流采樣是相對直流采樣而言 ， 即指對交流電流和交流電壓采集時 ， 輸入至 A／ D轉(zhuǎn)換器的是與電力系統(tǒng)的一次電流和一次電壓同頻率 ， 大小成比例的交流電壓信號 。 2021/6/14 27 操作與控制功能 無論當(dāng)?shù)夭僮骰蜻h(yuǎn)方操作 ， 都應(yīng)有防誤操作的閉鎖措施 。 對時功能 配備 GPS衛(wèi)星同步時鐘裝置、與調(diào)度統(tǒng)一時鐘。 2021/6/14 34 電能量計算子系統(tǒng) 電能量包括有功電能和無功電能 。 （ 2）采用專用的電能芯片和單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字電能表 這些電能計量專用芯片內(nèi)含有 16位、 18位的高分辨率 A/D轉(zhuǎn)換器，因此計量準(zhǔn)確度高。 ③ 配電網(wǎng)的 10kV母線，電壓合格范圍： ～ （ 2）保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和合適的無功平衡。 (4)電力系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩或諧諧波干擾時，不應(yīng)誤動 。 （ 2） 電氣化鐵路 電力機(jī)車是大諧波源 ， 又是單相大負(fù)荷 ， 造成三相負(fù)荷不平衡 。 2021/6/14 54 電力系統(tǒng)諧波的監(jiān)測 諧波監(jiān)測是研究分析諧波問題和研究對諧波治理和抑制的主要依據(jù) 。 即完成新型 RTU等全部四遙功能 。 IEC 61850 協(xié)議對智能電子設(shè)備 IED的定義是：由一個或多個處理器組成 ， 具有從外部源接收和傳送數(shù)據(jù)或控制外部源的任何設(shè)備 （ 例如：電子多功能儀表 、 數(shù)字繼電器 、 控制器 ） 。 （ 2） 變電站內(nèi)的各 IEDs的通信網(wǎng)絡(luò)采用現(xiàn)場總線 ， IEDs按不同的電壓等級 ， 組成相應(yīng)的現(xiàn)場總線網(wǎng) ， 然后經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換 ， 通過光纖組成雙光纖以太網(wǎng)與變電站層的各工作站通信 。模擬量都是隨時間連續(xù)變化的物理量。 1LSB ② 相對誤差： (相對誤差 /滿量程的模擬量） 100% （ 3）轉(zhuǎn)換時間：完成一次 A/D轉(zhuǎn)換所需的時間。而在距離 15米時 ， 最大傳輸速率為 20Kbps。 以現(xiàn)場總線構(gòu)成的控制系統(tǒng) ， 結(jié)構(gòu)上是分散的 。 CANbus的技術(shù)特點(diǎn)是： ① 技術(shù)多主結(jié)構(gòu) 。 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 。 調(diào)度中心之間的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn) IEC 608706 ,它適用于調(diào)度中心之間的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信 。 會 議 提 出 了 無 縫 遠(yuǎn) 動 通 信 體 系 結(jié) 構(gòu)（ Seamless Telecontrol Communication Architecture , SCA） 的概念 ， 并贊成制定統(tǒng)一的傳輸通信協(xié)議 。 ③ 控制中心和變電站之間采用 IEC 61850＋ 進(jìn)行通信 。 國外針對 標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用和研究開始較早 ,相應(yīng)的示范工程在制定 IEC 61850的過程中就開始實(shí)施：美國、德國、荷蘭等國都有示范工程 ,用以驗(yàn)證 IEC 61850變電站自動化標(biāo)準(zhǔn) , 通過實(shí)踐來促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步完善。事實(shí)上盡管IEC 61850要到 2021年才陸續(xù)出版完整 ,但 SIEMENS、 ABB等公司已經(jīng)推出了IEC 61850的變電站自動化系統(tǒng)的產(chǎn)品。 ④ 變電站和控制中心的配置 、 事故追憶 、 特殊應(yīng)用計算機(jī)之間 ，采用 IEC 61850＋ 。 2021/6/14 109 建立遠(yuǎn)動的無縫通信體系結(jié)構(gòu)是今后的發(fā)展方向（ 3） 可能的技術(shù)途徑： 會議決定無縫遠(yuǎn)動通信體系結(jié)構(gòu)以IEC 61850變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)為基礎(chǔ) 。 2021/6/14 105 第 7章 變電站與調(diào)度中心的通信標(biāo)準(zhǔn) (2) IEC 608705 系列國際標(biāo)準(zhǔn) 序號 IEC配套標(biāo)準(zhǔn) 我國對應(yīng)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 名稱和作用 應(yīng)用場合 1 IEC 608705101 DL/T 6341997 基本遠(yuǎn)動任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn) 變電站和調(diào)度中心間 2 IEC 608705102 DL/T 7192021 電能累計量傳輸配套標(biāo)準(zhǔn) 變電站和調(diào)度中心間 3 IEC 608705103 DL/T 6671997 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 608705104 通過網(wǎng)絡(luò)傳輸 變電站和調(diào)度中心 5 IEC 60870 調(diào)度中心之間計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信 6 IEC 60870 調(diào)度中心之間計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信 2021/6/14 106 第 7章 變電站與調(diào)度中心的通信標(biāo)準(zhǔn) (3) 當(dāng)前 IEC TC57已有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議存在的問題 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： (1)用于變電站內(nèi)繼電保護(hù)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)： IEC 608705103 (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 608705101和 IEC 608705102 (3)變電站和調(diào)度中心通過網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)： IEC 608705104 （ 4） 調(diào)度中心通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膮f(xié)議有： IEC 608706 IEC 608706 以上協(xié)議不能兼容或不能完全兼容 。 (2) 可靠性高 (3) 成本低 (4) 網(wǎng)絡(luò)管理 由于以上原因 ， 以太網(wǎng)應(yīng)用于變電站自動化系統(tǒng)已成為發(fā)展的趨勢 。 ③ 提供優(yōu)先級控制 、 實(shí)時性強(qiáng) 。 2021/6/14 96 網(wǎng)絡(luò)通信 現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)： 現(xiàn)場總線按 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 ， 造價低 ，維護(hù)成本低 。 由 RS422標(biāo)準(zhǔn)變形為 RS485。 2) 變電站自動化系統(tǒng)與調(diào)度中心或控制 中心的通信 。 N位 A/D轉(zhuǎn)換能反映 1/2n滿量程的模擬量輸入電壓。 （ 2） 二次設(shè)備與一次設(shè)備就近安裝 ， 節(jié)省了大量的連接電纜 。 2021/6/14 64 自動化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)模式 集中式的綜合自動化系統(tǒng) 分層 （ 級 ） 分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié) 構(gòu)模式 分布分散式與集中相結(jié)合的自動化系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式 分布分散式的變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式 2021/6/14 65 集中式結(jié)構(gòu) 打印機(jī) 顯示器 鍵　盤監(jiān)控主機(jī)電能計量 微機(jī)保護(hù) 電壓無功控制 輸出接口輸入接口輸出接口 輸入接口 輸入接口 輸出接口測量TATV保護(hù)動作出口主變保護(hù)TATV各線路保護(hù)TATV電容器TATV斷路器位置輸入主變測量TATV各變分頭位置電容器開關(guān)位置分頭控制信號電容器控制信號測量TVTA開關(guān)狀態(tài)輸入保護(hù)動作信息輸入信號輸出監(jiān)控機(jī)動作通信控制器調(diào)制解調(diào)器調(diào)度（控制）中心站級層間隔層現(xiàn)場層2021/6/14 66 分層分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)模式（ 1） 分層分布式自動化系統(tǒng)的功能在邏輯上仍可分為程層 、 間隔層和變電站層三層結(jié)構(gòu) 。 目前最常用的有 IEC60870 101/103/104和 CDT等規(guī)約 。 2021/6/14 55 電力系統(tǒng)中諧波的抑制 合理利用電氣設(shè)備抑制諧波 對諧波源本身采取措施 ， 使其少產(chǎn)生或不產(chǎn)生諧波 ，從源頭上加以抑制 。 （ 4） 家用電器 家用電器如收音機(jī) 、 電視機(jī) 、 電風(fēng)扇 、 空調(diào)等都會產(chǎn)生諧波 ， 彩色電視機(jī)產(chǎn)生的諧波比黑白電視機(jī)更嚴(yán)重 ， 主要是 3， 5， 7， 9次諧波 。在變電站中，常用的備自投控制有進(jìn)線備自投、母聯(lián)備自投和備用變壓器自投等。 在保證電壓滿足要求的前提下，根據(jù)無功功率 QB的大小，合理的控制投、切無功補(bǔ)償?shù)娜萘?Qc，使變電站與系統(tǒng)所交換的無功（ Q