第3章-开闭所和配电变电所内自动化课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,配电设备及配电自动化,*,*,第3章 开闭所和配电变电所内自动化,3.1 远动装置(RTU)的发展,3.2 微机远动装置的基本功能,3.3 微机远动装置的分类,3.4 配电变电站自动化的若干问题,配电变电站：,电压变换、汇集和分配电能,开闭所（开关站）：,汇集和分配电能（无变压器）,配电变电所,开闭所开关柜,3.1 远动装置(RTU)的发展,触点式远动装置,：第一代,精度低、速度慢、可靠性差,数字式远动装置,：第二代,精度和速度有很大提高,可靠性和灵活性差,微机远动装置,：第三代,速度快、功能强、应用灵活,集中式,RTU,：单,CPU,、模块间并行总线互联,多,CPU,分布式,RTU,：串行总线连接各智能模块,任务分散、结构灵活,3.2 微机远动装置的基本功能,3.2.1、四遥功能,遥信（YX）、遥测（YC）、遥控（YK）、遥调（YT）。,根据：电力系统调度自动化设计规程,DL5003-91,地区电网调度自动化设计技术规范 DL5002-91,遥信,采用无源接点方式：遥信输入,-,继电器触点闭合、断开,遥信量：开关位置信号、变压器内部故障综合信号、保护动作信号、通信设备运行状态、调压变压器抽头位置、自动调节装置运行状态、事故总信号、装置总电源停电等,遥控,采用无源接点方式、正确动作,(,不误动,),率,99.99%,遥控量：断路器的分,-,合、电容器投,-,切、电抗器投,-,切等,遥调,采用无源接点方式、正确动作,(,不误动,),率,99.99%,遥调量：有载调压变压器抽头的升,-,降、有分级升,-,降功能的场合等,遥测,分类：重要遥测、次要遥测、一般遥测、总加遥测,遥测量：变压器的有功和无功、线路的有功功率、母线电压和线路电流、温度、压力、流量（流速）、周波频率、主变油温等,3.2.2、事件顺序记录（SOE）,记录内容,：,系统内事故发生时，各断路器和继电保护动作状态和动作时间,-,事件顺序,目的,：,调度员做出运行对策、进行事故分析,指标： 时间分辨率,站内分辨率：同一,RTU,内，顺序发生一串事件后，两件事件间能够分辨的最小时间（一般要求,5ms,）；,站间分辨率：各,RTU,之间，顺序发生一串事件后，两件事件间能够分辨的最小时间（一般要求,10ms,）。,事件信息取得：断路器辅助触点（与灭弧有误差）,分项保护出口动作信号（不用信号继电器）,3.2.3、系统对时,目的：系统统一时钟 （,ex.,SOE,）,措施：,利用全球定位系统,GPS,提供的时间频率同步对时（需要,GPS,接收机、天线、放大器，经,RS-232,与,RTU,连接）,采用软件对时（受通信速率等影响、需修正措施、但不需硬件设备）,3.2.4、电能采集,采集量：各条进线电度值、主变两侧电度值,方法：智能电度表,+,通信,3.2.5、自恢复和自检功能,目的：连续完成与,SCADA,通信（采集、上报、接收 命令）,要求：在受干扰程序“跑飞”、通信中断、死机、电源掉电等情况时，在短时间内自动恢复、程序从新开始运行。,实现： 自检程序,3.2.6、和SCADA系统通信,通信规约：十余种，例如,应答式,-Polling,循环式,-CDT,对等式,-DNP,MODBUS,IEC60870-5-101/103,通信波特率：,1502400bit/s,或更高,3.2.7、其他功能,当地显示与参数整定输入：,当地键盘、,LED,或液晶显示器；,一发多收；,CRT,显示、打印制表。,3.3 微机远动装置的分类,按体系结构分类：,集中式,RTU；,分布,式,RTU ：功能分布式、结构分布式,。,按采样方式分类：,直流采样,RTU；,交流采样RTU 。,按组屏方式分类：,集中组屏,；,分散布置 。,按结构分类：,机柜式,；,机箱式；,壁挂式；,单元模块化。,集中式微机远动装置,（1/2）,典型结构,Z80A,CPU,Modem,Modem,KB,AI,1,AI,2,SI,1,SI,2,SOC,PA,SOR,SG,WDT,SIO,1,SIO,3,SIO,2,调度所1,IEEE-796 BUS,CRT自检,调度所2,CPU,：唯一的智能模块，管理非智能模块、与调度通信、外接,CRT,自检,SI,：遥信模块,AI,：遥测模块,PA,：电能脉冲量采集模块,SOC,：遥控模块,SOR,：遥调模块,KB,：键盘与显示器模块,SG,：开关组态模块,WDT,：监视定时器模块,单,CPU,并行总线：传输,30cm,集中组屏,集中式微机远动装置,（2/2）,-,典型结构,机柜式,机箱式,分布式微机远动装置,（1/4）,分布式RTU的优点：,布置灵活、便于采集地理上分布的信号；,连线简单、可靠性高；,便于扩容，容量可增大；,便于采用交流采样方式；,便于实现多规约转发和一发多收。,问题提出：,RTU采集量增多、遥控和遥调量增多 单CPU无法,SOE站内分辨率要求提高,满足要求,分布式RTU的特征：,多,CPU,、串行总线、智能摸板；,既可柜中组屏、又可分散布置。,分布式微机远动装置,（2/4）,-,功能分布式微机远动装置,M：调制解调器,KB：键盘与显示器,按功能划分模块：,智能遥信模块（,IYX,）,智能遥测模块（,IYC,）,智能电度模块（,IPA,）,智能遥控模块（,ISOC,）,智能遥调模块（,ISOR,）,CPU,模块,CPU,主,CPU,从,IYX,2,IYX,1,IYC,1,IPA,ISOC,ISOR,KB,M,主站1,M,主站3,M,主站2,内部串行总线,分布式微机远动装置,（3/4）,-,结构分布式微机远动装置,问题提出：,希望同一台设备或同一面柜子需要的四遥量布置在一个单元模块,-面向对象设计,优点：,可置于开关柜中,保护和监控功能合二为一,LON WORKS,现场总线,1号主变保护监控单元,1号主变后备保护单元,2号主变保护监控单元,2号主变后备保护单元,10kV甲线,保护监控单元,10kV乙线,保护监控单元,10kV丙线,保护监控单元,10kV丁线,保护监控单元,10kV联络,保护监控单元,补偿电容器,保护监控单元,集中转发单元或当地功能,Modem,U，I，P，Q开关位置，保护信号,遥控开关合闸/分闸,分布式微机远动装置（3/4） -结构分布式微机远动装置,主控室照片：,分布式微机远动装置（3/4） -结构分布式微机远动装置,仪表柜：,分布式微机远动装置,（4/4）,-,采用智能电表简化微机远动装置的结构,智能化多功能电能表：,省去RTU中的遥测部分,采集有功电能、无功电能；电流、电压；有功功率、无功功率、功率因数,问题：遥测刷新速度慢（配电自动化可以接受）,智能,电能表,CPU模块,Modem,智能遥信遥控模块,智能遥信遥控模块,智能遥信遥控模块,智能,电能表,智能,电能表,微机远动装置的选择,各种RTU体系结构的特点和适用范围,体系结构,特 点,适 用 范 围,集中式,RTU,单CPU、并行总线、集中组屏、无微机保护功能,小区变、小型配电变电站和开闭所,功能分布式,RTU,多CPU、串行总线、智能模块、一般集中组屏且无微机保护功能,中、小型配电变电站和开闭所、大型配电变电站和开闭所的改造,结构,分布式RTU,多CPU、串行总线、面向对象的智能模块、适合分散布置、有微机保护功能,新建配电变电站和开闭所、变电站综合自动化,用多功能电能表简化RTU结构,RTU仅需要遥控、遥调和遥信部分，从多功能电能表获得遥测和电能信息,出线负荷需要分时计费的配电变电站和开闭所,直流采样和交流采样,（1/2）,直流采样：采用变送器进行的采样,变送器的作用：,强信号,（100V、5A）转化为弱信号（,+,5V、,+,1mA）；,交流信号转化为直流信号；,从瞬时信号获得有效值；,确保输出直流与输入测量量满足线性关系；,实现输入输出隔离。,直流采样存在问题：,变送器输出不正常时影响遥测数据的准确性,；,遥测数据的实时性受,变送器响应时间影响，不能及时反映故障瞬间情况,；,变送器,维护工作量大；,变送器,增加工程造价和占地。,直流采样和交流采样,（2/2）,交流采样：不经变送器，直接采集交流量并加以处理，计算各有效值-,微机取代变送器,。,采样保持器,（S/H）,：,同时启动采样,S/H,多,路,开,关,S/H,S/H,S/H,S/H,S/H,A/D,并行总线,启动信号,3.4 配电变电站自动化的若干问题,（1/6）,环境温度和湿度,问题：,RTU在严冬启动困难,-站内多数无空调、取暖措施,（主要发生在停电、关机芯片降温后）,措施,1,监视定时器,WDT,：能在严冬工作的工业品级芯片,其他芯片：民用芯片（多次启动、直至成功）,措施,2,加热、除湿,配电变电站自动化的若干问题,（2/6）,状态量采集,（图,3-8,）,三类开关量：,保护继电器的输出触点：反映动作情况,在室内、直接接入带光电隔离的SI板,断路器、刀闸的辅助触点：反映开,/,合状态,经转换继电器（,K,）接入,断路器、刀闸等设备的故障信号：反映故障,（例，压力监视）,经转换接入,问题：继电器转换-延时造成,SOE,分辨率降低（,SA可,接受）,配电变电站自动化的若干问题,（3/6）,小电流接地选线,应用：,出线较多的配电变电所和10kV开闭所,目的：,及时发现单相接地故障的线路，采取相应措施,远方获得选线结果：,小电流接地选线装置与RTU接口,配电变电站自动化的若干问题,（4/6）,防跳跃机构,断路器跳跃现象：,遥控合闸于故障线路，开关跳闸，若合闸脉冲仍然存在，开关再次合闸-跳闸。,措施：,加装防跳跃机构,（很多开关操作回路中有防跳跃机构）,配电变电站自动化的若干问题,（4/6）,分闸状态：,Q1处于闭合状态，Q2打开SA处在分闸后位置，10-11接通，绿灯亮，表示断路器处于分闸状态。,继电器KLJ电流线圈不接通，其KLJ-1处于常开， KLJ-2处于常闭， KLJ-3处于常开。,配电变电站自动化的若干问题,（4/6）,手动合闸：,Q1处于打开状态，Q2闭合,SA处在合闸位置，5-8接通，16-13接通，红灯亮，表示断路器处于合闸状态。但电流不足以启动KLJ和Y2,配电变电站自动化的若干问题,（4/6）,手动合闸：,若此时保护动作，则Y2电流足够跳闸,且继电器KLJ电流线圈接通，KLJ-2打开，断开手动合闸K的驱动回路，以防止值班人员手动合闸后未放开SA手柄，或自动重合闸装置的触点粘住。其KLJ-1闭合，KLJ电压线圈自保持，直到SA和自动合闸命令全消失。,配电变电站自动化的若干问题,（4/6）,有功功率采集,三相三线制：,两瓦特计法,三相四线制（中性点接地系统）：,三瓦特计法,配电变电站自动化的若干问题,（5/6）,电量采集,方法一：,脉冲电能表,问题1,：脉冲计数误差,丢脉冲问题,：瞬间干扰RTU死机，复位过程中的脉冲丢失,电磁干扰问题：电能表与RTU之间的长距离电缆，电磁干扰造成伪脉冲,问题2,：电能表的表底值,RTU复位时无很好的办法自动装入表底值,方法二：,智能电能表,特点：,精度高、干扰不会造成不良影响、实现分时计费和召唤带时标的历史记录,方法三：,利用,RTU采集的有功功率数据积分计算,问题：,积累误差大、精度不高,配电变电站自动化的若干问题,（6/6）,无人值班变电站遥信信号的处理,保护信号复归：,遥控复归,延时自动复归,简化遥信量：,合并同类型的信号-合并保护动作信号、开关组合信号,不采集刀闸位置信号,思考题,1、微机远动装置应该具有哪些基本功能？“四遥”指什么？完成什么具体任务？,2、什么是分布式RTU和集中式RTU？各有什么优缺点？分布式RTU有分为哪两种，为什么这样分？,3、什么是直流采样和交流采样？有什么区别？,4、什么是小电流接地选线？选择性与什么有关？,5、什么是开关跳跃现象？,6、推导两表法测功率的公式。,