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1、第七章第七章 變電所綜合自動化變電所綜合自動化 和數(shù)字化變電所和數(shù)字化變電所回顧：電力系統(tǒng)自動化的分類（按運行管理區(qū)域分類）回顧：電力系統(tǒng)自動化的分類（按運行管理區(qū)域分類） 調(diào)度自動化調(diào)度自動化發(fā)電廠自動化發(fā)電廠自動化火電廠自動化火電廠自動化水電廠自動化水電廠自動化配電網(wǎng)自動化配電網(wǎng)自動化變電站自動化變電站自動化電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化第第7章章 變電所綜合自動化和數(shù)字化變電所變電所綜合自動化和數(shù)字化變電所 常規(guī)的變電站存在的問題：常規(guī)的變電站存在的問題： 安全性、可靠性不能滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需求。安全性、可靠性不能滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需求。 不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計算和實時性要求。不適應(yīng)電力系

2、統(tǒng)快速計算和實時性要求。 供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證。供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證。 不利于提高運行管理水平。不利于提高運行管理水平。 維護工作量大，設(shè)備可靠性差。維護工作量大，設(shè)備可靠性差。 占地面積大，增加征地投資。占地面積大，增加征地投資。 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為發(fā)展變電站自動化提供了有利的條件?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，為發(fā)展變電站自動化提供了有利的條件。一、變電站自動化的發(fā)展過程一、變電站自動化的發(fā)展過程1 1、變電站分立元件的自動裝置階段、變電站分立元件的自動裝置階段 2020世紀世紀7070年代以前，這些自動裝置主要采用模擬電路、晶體年代以前，這些自動裝置主要采用模擬電路、晶體管等分立元件組成，對提高變

3、電站的自動化水平，保證系統(tǒng)管等分立元件組成，對提高變電站的自動化水平，保證系統(tǒng)的安全運行，發(fā)揮了一定的作用。的安全運行，發(fā)揮了一定的作用。缺點：缺點： 這些自動裝置，相互之間獨立運行，互不相干，而且缺這些自動裝置，相互之間獨立運行，互不相干，而且缺乏智能，沒有故障自診斷能力，在運行中若自身出現(xiàn)故障，乏智能，沒有故障自診斷能力，在運行中若自身出現(xiàn)故障，不能提供報警信息，有的甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)運行的安全。不能提供報警信息，有的甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)運行的安全。 分立元件的裝置可靠性不高，經(jīng)常需要維修，且體積大。分立元件的裝置可靠性不高，經(jīng)常需要維修，且體積大。第第7章章 變電所綜合自動化和數(shù)字化變電所變電所綜

4、合自動化和數(shù)字化變電所2 2、微處理器為核心的智能自動裝置階段、微處理器為核心的智能自動裝置階段20世紀世紀80年代，隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的應(yīng)用，在變電站年代，隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的應(yīng)用，在變電站自動化階段，將原來由晶體管等分立元件組成的自動裝置逐步由大規(guī)模自動化階段，將原來由晶體管等分立元件組成的自動裝置逐步由大規(guī)模集成電路或微處理器替代。集成電路或微處理器替代。微機監(jiān)控、微機保護、微機遠動裝置分別設(shè)置，分別完成各自的功能。微機監(jiān)控、微機保護、微機遠動裝置分別設(shè)置，分別完成各自的功能。 優(yōu)點優(yōu)點: 由于采用了數(shù)字電路，縮小了體積，明顯的顯示出優(yōu)越性。由于采用了數(shù)字電路

5、，縮小了體積，明顯的顯示出優(yōu)越性。 利用微處理器的智能和計算能力，可以應(yīng)用和發(fā)展新的算法，提高了利用微處理器的智能和計算能力，可以應(yīng)用和發(fā)展新的算法，提高了測量的準確度和控制的可靠性，還擴充了新的功能。測量的準確度和控制的可靠性，還擴充了新的功能。 裝置本身的故障自診斷能力，對提高裝置自身的可靠性是很有意義的。裝置本身的故障自診斷能力，對提高裝置自身的可靠性是很有意義的。 缺點：缺點： 各自動化裝置仍是獨立運行，不能互相通信，不能共享資源。各自動化裝置仍是獨立運行，不能互相通信，不能共享資源。 國際上，國際上，20世紀世紀70年代末開始變電站綜合自動化的研究工作，年代末開始變電站綜合自動化的研

6、究工作，于于80年代開始進入實用應(yīng)用。年代開始進入實用應(yīng)用。 例：西門子公司于例：西門子公司于1985年在德國投入其第一套變電站綜合自動化系統(tǒng)。年在德國投入其第一套變電站綜合自動化系統(tǒng)。 我國從我國從20世紀世紀80年代末開始研制和開發(fā)，年代末開始研制和開發(fā)，20世紀世紀90年代進入應(yīng)年代進入應(yīng)用階段。用階段。 例：清華大學(xué)電機系研制成功的變電站微機監(jiān)測、保護綜合控制系統(tǒng)。例：清華大學(xué)電機系研制成功的變電站微機監(jiān)測、保護綜合控制系統(tǒng)。 變電站綜合自動化階段的特征變電站綜合自動化階段的特征： 將微機監(jiān)控、微機保護、微機遠動等功能進行統(tǒng)一考慮，構(gòu)將微機監(jiān)控、微機保護、微機遠動等功能進行統(tǒng)一考慮，構(gòu)

7、成一個統(tǒng)一的計算機系統(tǒng)來完成以上所有的功能。成一個統(tǒng)一的計算機系統(tǒng)來完成以上所有的功能。二、變電站綜合自動化的概念二、變電站綜合自動化的概念 變電站綜合自動化（變電站綜合自動化（Integrated Substation Control Integrated Substation Control SystemSystem，ISCSISCS）是在變電站應(yīng)用自動控制技術(shù)和信息處）是在變電站應(yīng)用自動控制技術(shù)和信息處理與傳輸技術(shù)，通過計算機硬件系統(tǒng)或自動化裝置代替理與傳輸技術(shù)，通過計算機硬件系統(tǒng)或自動化裝置代替人工進行各種運行作業(yè)，提高變電站運行、管理水平的人工進行各種運行作業(yè)，提高變電站運行、管理水

8、平的一種自動化系統(tǒng)。一種自動化系統(tǒng)。三、三、變電站綜合自動化的發(fā)展概況變電站綜合自動化的發(fā)展概況1、國外變電站綜合自動化的早期發(fā)展概況、國外變電站綜合自動化的早期發(fā)展概況 國外變電站自動化的研究工作始于國外變電站自動化的研究工作始于20世紀世紀70年代。年代。70年代年代末，英、西德、意大利、澳大利亞等國新裝的遠動裝置都是末，英、西德、意大利、澳大利亞等國新裝的遠動裝置都是微機型的。微機型的。變電站綜合自動化的研究工作，于變電站綜合自動化的研究工作，于70年代中、后期開始。年代中、后期開始。1975年由關(guān)西電子公司和三菱電氣有限公司合作，研究配電年由關(guān)西電子公司和三菱電氣有限公司合作，研究配電

9、變電站數(shù)字控制系統(tǒng)。變電站數(shù)字控制系統(tǒng)。1979年年9月完成樣機，稱為月完成樣機，稱為SDCS-1型，型，12月在變電站安裝運行，月在變電站安裝運行，1980年開始商品化生產(chǎn)。年開始商品化生產(chǎn)。 SDCS-1型由型由13臺微機組成。如臺微機組成。如下圖下圖，它具有對一個，它具有對一個77kV/6.6kV的配電變電站的全部保護和控制功能。該變電站的配電變電站的全部保護和控制功能。該變電站具有具有3臺變壓器，臺變壓器，4回回77kV進線，進線，36回回6.6kV饋電線路。饋電線路。三、三、變電站綜合自動化的發(fā)展概況變電站綜合自動化的發(fā)展概況SDCS1結(jié)構(gòu)方框圖 1、國外變電站綜合自動化的早期發(fā)展概

10、況、國外變電站綜合自動化的早期發(fā)展概況2、我國變電站自動化的發(fā)展過程、我國變電站自動化的發(fā)展過程我國變電站綜合自動化的研究工作始于我國變電站綜合自動化的研究工作始于8080年代中期。年代中期。19871987年清年清華大學(xué)電機工程系研究成功國內(nèi)第一個符合國情的綜合自動化系統(tǒng)。華大學(xué)電機工程系研究成功國內(nèi)第一個符合國情的綜合自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)由該系統(tǒng)由3 3臺微機組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如臺微機組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖下圖。19871987年在山東威海望年在山東威海望島變電站成功地投入運行。望島變電站是一個島變電站成功地投入運行。望島變電站是一個35kV/10kV35kV/10kV城市變電城市變電站，有站

11、，有2 2回回35kV35kV進線，進線，2 2臺主變，臺主變，8 8回回10kV10kV出線，出線，2 2組電容器。該系統(tǒng)組電容器。該系統(tǒng)擔(dān)負全變電站安全監(jiān)控、微機保護、電壓無功控制、中央信號等任擔(dān)負全變電站安全監(jiān)控、微機保護、電壓無功控制、中央信號等任務(wù)。按功能分為務(wù)。按功能分為3 3個子系統(tǒng)個子系統(tǒng)：（：（1 1）安全監(jiān)控子系統(tǒng)；（）安全監(jiān)控子系統(tǒng)；（2 2）微機保）微機保護子系統(tǒng)；（護子系統(tǒng)；（3 3）電壓、無功控制子系統(tǒng)。）電壓、無功控制子系統(tǒng)。 這是我國第一個變電站綜合自動化系統(tǒng)，其成功的投入運行，這是我國第一個變電站綜合自動化系統(tǒng)，其成功的投入運行，證明了我國完全可以自行研究，制

12、造出具有國際先進水平，符合國證明了我國完全可以自行研究，制造出具有國際先進水平，符合國情的變電站綜合自動化系統(tǒng)。情的變電站綜合自動化系統(tǒng)。 9090年代中期后，綜合自動化系統(tǒng)迅速發(fā)展年代中期后，綜合自動化系統(tǒng)迅速發(fā)展。隨著微機技術(shù)的不隨著微機技術(shù)的不斷發(fā)展和已投入運行的變電站綜合系統(tǒng)取得的經(jīng)濟效益和社會效益，斷發(fā)展和已投入運行的變電站綜合系統(tǒng)取得的經(jīng)濟效益和社會效益，吸引全國許多用戶和科研單位和高等院校，因此變電站綜合自動化吸引全國許多用戶和科研單位和高等院校，因此變電站綜合自動化系統(tǒng)到系統(tǒng)到9090年代，成為熱門話題。年代，成為熱門話題。三、三、變電站綜合自動化的發(fā)展概況變電站綜合自動化的發(fā)

13、展概況三、三、變電站綜合自動化的發(fā)展概況變電站綜合自動化的發(fā)展概況2、我國變電站自動化的發(fā)展過程、我國變電站自動化的發(fā)展過程變電站微機監(jiān)測、保護綜合控制系統(tǒng)框圖變電站微機監(jiān)測、保護綜合控制系統(tǒng)框圖3、國外無人值班的發(fā)展簡況、國外無人值班的發(fā)展簡況 西歐、北美、日本等發(fā)達國家的絕大多數(shù)變電站，包西歐、北美、日本等發(fā)達國家的絕大多數(shù)變電站，包括許多括許多500kV、380kV的變電站也都實行無人值班。的變電站也都實行無人值班。 例如：巴黎，例如：巴黎，1985年建立新一代的計算機自動管理系統(tǒng)，所有年建立新一代的計算機自動管理系統(tǒng)，所有225/20kV變電站都由調(diào)度中心集中控制。調(diào)度室可掌握所有變電

14、站都由調(diào)度中心集中控制。調(diào)度室可掌握所有225/20kV變電站及變電站及20kV主網(wǎng)絡(luò)運行狀況，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生事故時，調(diào)度中心可以直主網(wǎng)絡(luò)運行狀況，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生事故時，調(diào)度中心可以直接進行必要的處理，使受停電影響的用戶迅速恢復(fù)供電。接進行必要的處理，使受停電影響的用戶迅速恢復(fù)供電。 與此同時也出現(xiàn)一批無人值班或少人值班的大、中小型與此同時也出現(xiàn)一批無人值班或少人值班的大、中小型水電站。水電站。 例如，到例如，到1980年止，意大利年止，意大利ENEL公司的公司的474個水電站中，無人值個水電站中，無人值班達班達408個，法國個，法國EDF公司公司450個水電站中，有個水電站中，有403個無人值班占個

15、無人值班占90%。 4、國內(nèi)無人值班的發(fā)展簡況、國內(nèi)無人值班的發(fā)展簡況早期的無人值班變電站沒有自動化功能。只適合不重要的早期的無人值班變電站沒有自動化功能。只適合不重要的35KV35KV變電站。變電站。2020世紀世紀6060年代，進入了遠方監(jiān)視的無人值班階段。年代，進入了遠方監(jiān)視的無人值班階段。2020世紀世紀8080年代后期，無人值班技術(shù)又上了一個臺階。促進了年代后期，無人值班技術(shù)又上了一個臺階。促進了調(diào)度自動化實用化的深入開展和電網(wǎng)調(diào)度管理水平的提高。調(diào)度自動化實用化的深入開展和電網(wǎng)調(diào)度管理水平的提高。 國家電力調(diào)度通信中心于國家電力調(diào)度通信中心于19931993年年1212月月2828

16、日發(fā)布了調(diào)自日發(fā)布了調(diào)自 1994 2 1994 2號文件號文件關(guān)于在地區(qū)電網(wǎng)中實施變電站遙控和無關(guān)于在地區(qū)電網(wǎng)中實施變電站遙控和無人值班的意見人值班的意見。 該文件明確指出實行變電站遙控和無人值班是可行的，是電網(wǎng)調(diào)度該文件明確指出實行變電站遙控和無人值班是可行的，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)妥地開展此項工作，要根管理的發(fā)展方向，并明確指出各單位要積極穩(wěn)妥地開展此項工作，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，因地制宜，統(tǒng)籌安排，綜合考慮，做好規(guī)劃，逐步據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，因地制宜，統(tǒng)籌安排，綜合考慮，做好規(guī)劃，逐步實施。根據(jù)需要有些地區(qū)可考慮新建變電站一步到位，即按無人站設(shè)計實施。根據(jù)需要

17、有些地區(qū)可考慮新建變電站一步到位，即按無人站設(shè)計建設(shè)，尤其是地區(qū)變電站建設(shè)，尤其是地區(qū)變電站 。該文件對全國無人值班變電站的建設(shè)起了很。該文件對全國無人值班變電站的建設(shè)起了很大的推動作用。大的推動作用。變電站實現(xiàn)無人值班的目的和意義變電站實現(xiàn)無人值班的目的和意義(1) 國民經(jīng)濟發(fā)展形勢的需要國民經(jīng)濟發(fā)展形勢的需要 不僅發(fā)達地區(qū)、人口密集經(jīng)濟發(fā)展的地區(qū)需要發(fā)展不僅發(fā)達地區(qū)、人口密集經(jīng)濟發(fā)展的地區(qū)需要發(fā)展無人值班變電站；人口密度少、經(jīng)濟不甚發(fā)達的邊遠地?zé)o人值班變電站；人口密度少、經(jīng)濟不甚發(fā)達的邊遠地區(qū)，發(fā)展無人值班也很重要。區(qū)，發(fā)展無人值班也很重要。(2) 提高運行的可靠性，減少誤操作率。提高運行

18、的可靠性，減少誤操作率。(3) 提高經(jīng)濟效益和勞動生產(chǎn)率提高經(jīng)濟效益和勞動生產(chǎn)率(4) 降低變電站建設(shè)成本降低變電站建設(shè)成本 。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、可靠運行水平。）提高了變電站的安全、可靠運行水平。（2）提高電力系統(tǒng)的運行、管理水平和技術(shù)水平）提高電力系統(tǒng)的運行、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。）縮小變電站占地面積，降低造價，減少總投資。（4）提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率，降低電能損耗。）提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率，降低電能損耗。（5）減少維護工作量。由于綜

19、合自動化系統(tǒng)中的）減少維護工作量。由于綜合自動化系統(tǒng)中的 微機保微機保護裝置和自動裝置，都具有故障自診斷功能，裝置內(nèi)部有護裝置和自動裝置，都具有故障自診斷功能，裝置內(nèi)部有故障，能自動顯示故障部位，縮短了維修時間故障，能自動顯示故障部位，縮短了維修時間 。三、變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能三、變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能 變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能體現(xiàn)在下述變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能體現(xiàn)在下述5個子系統(tǒng)的功個子系統(tǒng)的功能中：能中：1. 1. 監(jiān)控子系統(tǒng)監(jiān)控子系統(tǒng) (1) (1) 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集 對供電系統(tǒng)運行參數(shù)的在線實時采集是變電所自動化系統(tǒng)的基本功能之對供電系統(tǒng)運行參數(shù)的在線實時采集是變

20、電所自動化系統(tǒng)的基本功能之一，變電站的數(shù)據(jù)包括模擬量、開關(guān)量和電能量。一，變電站的數(shù)據(jù)包括模擬量、開關(guān)量和電能量。 （2 2）數(shù)據(jù)處理與記錄）數(shù)據(jù)處理與記錄 數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容為電力部門和用戶內(nèi)部生產(chǎn)調(diào)度所要求的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容為電力部門和用戶內(nèi)部生產(chǎn)調(diào)度所要求的數(shù)據(jù)。 1) 1) 變電所運行參數(shù)的統(tǒng)計、分析與計算變電所運行參數(shù)的統(tǒng)計、分析與計算 2) 2) 變電所內(nèi)運行參數(shù)和設(shè)備的越限報警及記錄變電所內(nèi)運行參數(shù)和設(shè)備的越限報警及記錄 3) 3) 變電所內(nèi)的事件記錄變電所內(nèi)的事件記錄 （3 3） 運行監(jiān)視運行監(jiān)視 運行監(jiān)視即對采集到的反映變電所運行狀況和設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)進行運行監(jiān)視即對采集到的反

21、映變電所運行狀況和設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)進行自動監(jiān)視自動監(jiān)視。（4 4） 故障錄波和測距、故障記錄故障錄波和測距、故障記錄 故障錄波與測距故障錄波與測距 110kV110kV及以上的重要輸電線路距離長、發(fā)生故障影響大，必須盡快查及以上的重要輸電線路距離長、發(fā)生故障影響大，必須盡快查找出故障點，以便縮短修復(fù)時間，盡快恢復(fù)供電，減少損失。找出故障點，以便縮短修復(fù)時間，盡快恢復(fù)供電，減少損失。 故障記錄故障記錄 35kV35kV和和10kV10kV的配電線路很少專門設(shè)置故障錄波器，為了分析故障方便，的配電線路很少專門設(shè)置故障錄波器，為了分析故障方便，可設(shè)置簡單故障記錄功能?？稍O(shè)置簡單故障記錄功能。 故障記錄

22、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。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。 三、變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能三、變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能（5 5） 事故順序記錄與事故追憶事故順序記錄與事故追憶 事故順序記錄就是對變電所內(nèi)的繼電保護、自動裝置、斷路器等在事故順序記錄就是對變電所內(nèi)的繼電保護、自動裝置、斷路器等在事故時動作的先后順序自動記錄。事故時動作的先后順序自動記錄。 事故追憶是指對變電所內(nèi)的一些主要模擬量，如線路、主變壓器的電事故追憶是指對變電所內(nèi)的一些主要模擬量，如線路、主變壓器的電流、有功功率、母線電壓等，在事故前后一段時間內(nèi)作連續(xù)測量記錄。流、有功

23、功率、母線電壓等，在事故前后一段時間內(nèi)作連續(xù)測量記錄。 （6 6） 控制及安全操作閉鎖控制及安全操作閉鎖 操作人員可通過顯示器屏幕對斷路器、隔離開關(guān)進行分、合閘操操作人員可通過顯示器屏幕對斷路器、隔離開關(guān)進行分、合閘操作；對變壓器分接頭進行調(diào)節(jié)控制；對電容器組進行投、切控制。并且作；對變壓器分接頭進行調(diào)節(jié)控制；對電容器組進行投、切控制。并且所有的操作控制均能就地和遠方控制、就地和遠方切換相互閉鎖，自動所有的操作控制均能就地和遠方控制、就地和遠方切換相互閉鎖，自動和手動相互閉鎖。和手動相互閉鎖。 操作閉鎖包括以下內(nèi)容：操作系統(tǒng)出口具有斷路器分、合閘閉鎖功能。操作閉鎖包括以下內(nèi)容：操作系統(tǒng)出口具有

24、斷路器分、合閘閉鎖功能。三、變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能三、變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能(7) (7) 人機聯(lián)系功能人機聯(lián)系功能(8) (8) 諧波分析與監(jiān)視諧波分析與監(jiān)視三、變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能三、變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能2. 2. 微機保護子系統(tǒng)微機保護子系統(tǒng) 變電站綜合自動化系統(tǒng)中的微機繼電保護主要包括：變電站綜合自動化系統(tǒng)中的微機繼電保護主要包括： 輸電線路保護；輸電線路保護； 電力變壓器保護；電力變壓器保護； 母線保護；母線保護； 電容器保護；電容器保護； 小電流接地系統(tǒng)自動選線；小電流接地系統(tǒng)自動選線； 自動重合閘等。自動重合閘等。 對微機保護的要求：對微機保護的要求： (1)

25、系統(tǒng)的繼電保護按被保護的電力設(shè)備單元系統(tǒng)的繼電保護按被保護的電力設(shè)備單元(間隔間隔)分別獨立設(shè)分別獨立設(shè)置，置，直接由相關(guān)的電流互感器和電壓互感器輸入電氣量直接由相關(guān)的電流互感器和電壓互感器輸入電氣量，然后，然后由觸點輸出，直接操作相應(yīng)斷路器的跳閘線圈。由觸點輸出，直接操作相應(yīng)斷路器的跳閘線圈。 (2)保護裝置設(shè)有保護裝置設(shè)有通信接口，通信接口，供接入站內(nèi)通信網(wǎng)，在保護動作后供接入站內(nèi)通信網(wǎng)，在保護動作后向變電站層的微機設(shè)備提供報告等，向變電站層的微機設(shè)備提供報告等，但繼電保護功能完全不依但繼電保護功能完全不依賴通信網(wǎng)。賴通信網(wǎng)。 (3)為避免不必要的硬件重復(fù)，以提高整個系統(tǒng)的可靠性和降低為避

26、免不必要的硬件重復(fù)，以提高整個系統(tǒng)的可靠性和降低造價，可以配給保護裝置其他一些功能，造價，可以配給保護裝置其他一些功能，但不應(yīng)降低保護裝置但不應(yīng)降低保護裝置的可靠性。的可靠性。3. 3. 電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)在運行中，能實時控制電壓在運行中，能實時控制電壓/無功的基本手段是有載調(diào)壓變無功的基本手段是有載調(diào)壓變壓器的分接頭調(diào)檔和無功補償電容器組的投切。壓器的分接頭調(diào)檔和無功補償電容器組的投切。 多采用一種九區(qū)域多采用一種九區(qū)域控制策略進行電壓控制策略進行電壓/無功自動控制。無功自動控制。電壓無功控制裝置電壓無功控制裝置 (VQC)： 適用于一些地區(qū)電網(wǎng)、變電所。適用于

27、一些地區(qū)電網(wǎng)、變電所。自動電壓控制系統(tǒng)自動電壓控制系統(tǒng)(Automatic Voltage Control，AVC) ： 適用于一些省級電網(wǎng)。適用于一些省級電網(wǎng)。自動電壓控制裝置的類型：自動電壓控制裝置的類型： 變電站10kV系統(tǒng)電壓無功綜合控制裝置簡介 4. 4. 低頻減負荷控制低頻減負荷控制自動低頻減載裝置：自動低頻減載裝置： 當(dāng)電力系統(tǒng)頻率降低時，能根據(jù)系統(tǒng)頻率下降的不同當(dāng)電力系統(tǒng)頻率降低時，能根據(jù)系統(tǒng)頻率下降的不同程度自動有次序、有計劃地切除相應(yīng)的負荷，以阻止系程度自動有次序、有計劃地切除相應(yīng)的負荷，以阻止系統(tǒng)頻率降低，并使系統(tǒng)頻率迅速恢復(fù)到給定值。統(tǒng)頻率降低，并使系統(tǒng)頻率迅速恢復(fù)到給

28、定值。5 5、備用電源自動投入子系統(tǒng)、備用電源自動投入子系統(tǒng)備用電源自動投入：備用電源自動投入： 當(dāng)工作電源因故障被斷開后，能自動而迅速的將備用當(dāng)工作電源因故障被斷開后，能自動而迅速的將備用電源投入，保證用戶連續(xù)供電的一種裝置，稱備用電源電源投入，保證用戶連續(xù)供電的一種裝置，稱備用電源自動投入裝置。自動投入裝置。 發(fā)電廠、變電所中都設(shè)有備用電源，此外一些重要的發(fā)電廠、變電所中都設(shè)有備用電源，此外一些重要的工礦企業(yè)用戶為保證供電的可靠性也設(shè)置了備用電源。工礦企業(yè)用戶為保證供電的可靠性也設(shè)置了備用電源。 備用電源自動投入已成為變電站綜合自動化系統(tǒng)的基備用電源自動投入已成為變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本

29、功能之一。本功能之一。 備用電源自動投入裝置的作用與類型備用電源自動投入裝置的作用與類型 作用作用：用于兩路及以上電源進線的變配電所中，提高供：用于兩路及以上電源進線的變配電所中，提高供電可靠性電可靠性。 工作電源與備用電源的接線方式可分為兩大類：工作電源與備用電源的接線方式可分為兩大類：明備用明備用: : 在正常時，備用電源不投入工作，只有在工作電在正常時，備用電源不投入工作，只有在工作電源發(fā)生故障時才投入工作。源發(fā)生故障時才投入工作。暗備用暗備用: : 在正常時，兩電源都投入，互為備用。在正常時，兩電源都投入，互為備用。 在正常情況下，在正常情況下，QF1閉合，閉合，QF2斷開，斷開，負荷

30、由工作電源供電。負荷由工作電源供電。 當(dāng)工作電源故障時，當(dāng)工作電源故障時，APD動作，將動作，將QF1斷斷開，切除故障電源，開，切除故障電源，然后將然后將QF2閉合，使閉合，使備用電源投入工作，備用電源投入工作，恢復(fù)供電?；謴?fù)供電。QF2QF1TV2備用電源工作電源TV1APDAPDa)明備用明備用 正常情況下，正常情況下，QF1,QF2閉合，閉合，QF3斷斷開，兩個電源分別向兩開，兩個電源分別向兩段母線供電。段母線供電。 TV1QF3TV2APDQF1QF2工作電源B工作電源A 若電源若電源A(B)發(fā)生故障，發(fā)生故障，APD動作，將動作，將QF1(QF2)斷開，隨斷開，隨即將即將QF3閉合，

31、此時全部負荷均由閉合，此時全部負荷均由B(A)電源供電。電源供電。APDb)暗備用暗備用 1）不論什么原因失去工作電源，）不論什么原因失去工作電源，APD都能迅速起動并都能迅速起動并投入備用電源；投入備用電源； 2）必須在工作電源確已斷開、而備用電源電壓也正常）必須在工作電源確已斷開、而備用電源電壓也正常時，才允許投入備用電源；時，才允許投入備用電源； 3）APD應(yīng)只動作一次，以免將備用電源重復(fù)投入永久應(yīng)只動作一次，以免將備用電源重復(fù)投入永久性故障回路中；性故障回路中； 4）當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時，）當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時，APD不應(yīng)誤動作。不應(yīng)誤動作。對備用電源自動投入裝置的基本要求

32、對備用電源自動投入裝置的基本要求第第7章章 變電所綜合自動化變電所綜合自動化 5 5通信子系統(tǒng)通信子系統(tǒng) 通信功能包括通信功能包括站內(nèi)現(xiàn)場級間的通信站內(nèi)現(xiàn)場級間的通信和和變電變電站自動化系統(tǒng)與上級調(diào)度的通信站自動化系統(tǒng)與上級調(diào)度的通信兩部分兩部分。四、變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)四、變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集中式集中式分層分布式分布集中組屏分層分布式分布集中組屏分布分散與集中相結(jié)合分布分散與集中相結(jié)合結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)四、變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式集中式集中式分布分散式與集中相結(jié)合分布分散式與集中相結(jié)合分層分布式集中組屏分層分布式集中組屏采用不同檔次的計算機，采用不同檔次的計算機，擴展其外

33、圍接口電路，集擴展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進行計算與處理，分集中進行計算與處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保別完成微機監(jiān)控、微機保護和一些自動控制等功能護和一些自動控制等功能。 把變電所內(nèi)各回路的數(shù)據(jù)把變電所內(nèi)各回路的數(shù)據(jù)采集單元、控制單元和保采集單元、控制單元和保護單元分別集中安裝在變護單元分別集中安裝在變電 所 控 制 室 內(nèi) 的 相 應(yīng) 屏電 所 控 制 室 內(nèi) 的 相 應(yīng) 屏（柜）中。（柜）中。 將變電所內(nèi)各回路的數(shù)據(jù)將變電所內(nèi)各回路的數(shù)據(jù)采集，微機保護及監(jiān)控單采集，微機保護及監(jiān)控單元綜合為一個裝置，就地

34、元綜合為一個裝置，就地安裝在數(shù)據(jù)源現(xiàn)場的開關(guān)安裝在數(shù)據(jù)源現(xiàn)場的開關(guān)柜上。柜上。 1. 集中式的結(jié)構(gòu)集中式的結(jié)構(gòu)（1）定義：）定義： 集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)指采用不同檔次的計算機，集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)指采用不同檔次的計算機，擴展其外圍接口電路，擴展其外圍接口電路，集中采集集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，數(shù)字量等信息，集中進行計算與處理集中進行計算與處理，分別完成微機監(jiān)控、，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和一些自動控制等功能。微機保護和一些自動控制等功能。 集中式結(jié)構(gòu)不是指由一臺計算機完成保護、監(jiān)控等全部集中式結(jié)構(gòu)不是指由一臺計算機完成保護、監(jiān)控等全部功

35、能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機保護、微機監(jiān)控、與調(diào)度等通功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機保護、微機監(jiān)控、與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計算機完成的。信的功能也是由不同的微型計算機完成的。圖圖7-2 集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)框圖集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)框圖（3）集中式結(jié)構(gòu)的特點：）集中式結(jié)構(gòu)的特點： 優(yōu)點：優(yōu)點： 其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可大大減少占地面積，而且造價低。其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可大大減少占地面積，而且造價低。 缺點：缺點： A、可靠性低：、可靠性低： B、集中式結(jié)構(gòu)的軟件復(fù)雜，修改工作量大，調(diào)試麻煩；、集中式結(jié)構(gòu)的軟件復(fù)雜，修改工作量大，調(diào)試麻煩； C、組態(tài)不靈活、組態(tài)不靈活,對不同主接線或

36、規(guī)模不同的變電站，軟、硬件對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計，工作量大，影響了批量生產(chǎn)，不利于推廣。都必須另行設(shè)計，工作量大，影響了批量生產(chǎn)，不利于推廣。 D、集中式保護與長期以來采用一對一的常規(guī)保護相比，不直觀，、集中式保護與長期以來采用一對一的常規(guī)保護相比，不直觀，不符號運行和維護人員的習(xí)慣，調(diào)試和維護不方便，程序設(shè)不符號運行和維護人員的習(xí)慣，調(diào)試和維護不方便，程序設(shè)計麻煩，只適合保護算法比較簡單的情況計麻煩，只適合保護算法比較簡單的情況。 一般適合于一般適合于小型變電所的新建或改造小型變電所的新建或改造。 2. 分層分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)分層分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)

37、 （1）定義：）定義： 所謂分布式結(jié)構(gòu)，是在結(jié)構(gòu)上采用主從所謂分布式結(jié)構(gòu)，是在結(jié)構(gòu)上采用主從CPU協(xié)同工作方式，協(xié)同工作方式，各功能模塊（通常是各個從各功能模塊（通常是各個從CPU）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，多方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了集中式結(jié)構(gòu)中獨立能力，解決了集中式結(jié)構(gòu)中獨立CPU計算處理的瓶頸問題，計算處理的瓶頸問題，方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其他模塊（部件）正方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其他模塊（部件）正常運行。常運行。 所謂分層式結(jié)構(gòu)，是將變電站信息的采集和控制分為

38、管理層、所謂分層式結(jié)構(gòu)，是將變電站信息的采集和控制分為管理層、站控層和間隔層三個級分層布置。如圖站控層和間隔層三個級分層布置。如圖7-3所示。所示。（2）舉例：）舉例： 分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)的特點如下分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)的特點如下： (1)由于分層分布式結(jié)構(gòu)配置，在功能上采用可以下放的盡量由于分層分布式結(jié)構(gòu)配置，在功能上采用可以下放的盡量下放原則，凡事可以在本間隔層就地完成的功能，絕不依賴下放原則，凡事可以在本間隔層就地完成的功能，絕不依賴通信網(wǎng)。通信網(wǎng)。 這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與集中式系統(tǒng)比較，明顯優(yōu)點是：這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與集中式系統(tǒng)比較，明顯優(yōu)點是： 可靠性高，任一部分設(shè)備有故障時，只影

39、響局部；可擴可靠性高，任一部分設(shè)備有故障時，只影響局部；可擴展性和靈活性高；展性和靈活性高； 所內(nèi)二次電纜大大簡化，節(jié)約投資也簡化維護。所內(nèi)二次電纜大大簡化，節(jié)約投資也簡化維護。 分布式系統(tǒng)為多分布式系統(tǒng)為多CPU工作方式，各裝置都有一定數(shù)據(jù)處工作方式，各裝置都有一定數(shù)據(jù)處理能力，從而大大減輕了主控制機的負擔(dān)。理能力，從而大大減輕了主控制機的負擔(dān)。 (2)繼電保護相對獨立。繼電保護相對獨立。 繼電保護裝置的可靠性要求非常嚴格，因此，繼電保護裝置的可靠性要求非常嚴格，因此，在綜合自動化系統(tǒng)小，繼電保護單元宜相對獨立，在綜合自動化系統(tǒng)小，繼電保護單元宜相對獨立，其功能不依賴于通信網(wǎng)絡(luò)或其它設(shè)備。通

40、過通信其功能不依賴于通信網(wǎng)絡(luò)或其它設(shè)備。通過通信網(wǎng)絡(luò)和保護管理機傳輸?shù)闹皇潜Ｗo動作的信息或網(wǎng)絡(luò)和保護管理機傳輸?shù)闹皇潜Ｗo動作的信息或記錄數(shù)據(jù)。記錄數(shù)據(jù)。 (3)具有和系統(tǒng)控制中心通信的能力。具有和系統(tǒng)控制中心通信的能力。 綜合自動化系統(tǒng)本身已具有對模擬量、開關(guān)量、電能綜合自動化系統(tǒng)本身已具有對模擬量、開關(guān)量、電能脈沖量進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的功能，還收集繼電保脈沖量進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的功能，還收集繼電保護動作信息、事件順序記錄等，因此不必另設(shè)獨立的護動作信息、事件順序記錄等，因此不必另設(shè)獨立的RTU的裝置，不必為調(diào)度中心單獨采集信息。的裝置，不必為調(diào)度中心單獨采集信息。 綜合自動化系統(tǒng)采集

41、的信息可以直接傳送給調(diào)度中心，綜合自動化系統(tǒng)采集的信息可以直接傳送給調(diào)度中心，同時也可以接受調(diào)度中心下達的控制、操作命令和在線同時也可以接受調(diào)度中心下達的控制、操作命令和在線修改保護定值命令。修改保護定值命令。 (4)模塊化結(jié)構(gòu)，可靠性高。模塊化結(jié)構(gòu)，可靠性高。 綜合自動化系統(tǒng)小的各功能模塊都由獨立的電源供電，綜合自動化系統(tǒng)小的各功能模塊都由獨立的電源供電，輸入輸出回路也相互獨立，因此任何一個模塊故障，都只影輸入輸出回路也相互獨立，因此任何一個模塊故障，都只影響局部功能，不會影響全局。由于各功能模塊都是面向?qū)ο箜懢植抗δ?，不會影響全局。由于各功能模塊都是面向?qū)ο笤O(shè)計的，所以軟件結(jié)構(gòu)較集中式的簡

42、單，便于調(diào)試和擴充。設(shè)計的，所以軟件結(jié)構(gòu)較集中式的簡單，便于調(diào)試和擴充。 (5)室內(nèi)工作環(huán)境好，管理維護方便。室內(nèi)工作環(huán)境好，管理維護方便。 分級分布式系統(tǒng)采用集中組屏結(jié)構(gòu)，屏全部安放在控制分級分布式系統(tǒng)采用集中組屏結(jié)構(gòu)，屏全部安放在控制室內(nèi)，工作環(huán)境較好，電磁干擾比放于開關(guān)柜附近弱，便于室內(nèi)，工作環(huán)境較好，電磁干擾比放于開關(guān)柜附近弱，便于管理和維護。管理和維護。 分布集中式機構(gòu)的主要缺點是安裝時需要的控制電纜相分布集中式機構(gòu)的主要缺點是安裝時需要的控制電纜相對較多，增加了電纜投資。對較多，增加了電纜投資。3. 分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu) 分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)是將配電

43、線路的保護分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)是將配電線路的保護和測控單元分散安裝在開關(guān)柜內(nèi)，高壓線路保護和主和測控單元分散安裝在開關(guān)柜內(nèi)，高壓線路保護和主變壓器保護裝置等采用集中組屏的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。變壓器保護裝置等采用集中組屏的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 這是當(dāng)前綜合自動化系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式。這是當(dāng)前綜合自動化系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式。 分散式與集中相結(jié)合的特點：分散式與集中相結(jié)合的特點：（1）簡化了變電站二次部分的配置，大大縮小了控制室的面）簡化了變電站二次部分的配置，大大縮小了控制室的面積。積。（2）減少了設(shè)備安裝工程量。）減少了設(shè)備安裝工程量。（3）簡化了變電站二次設(shè)備之間的互連線，節(jié)省了大量連接）簡化了變電站二次設(shè)備之間

44、的互連線，節(jié)省了大量連接電纜。電纜。（4）分層分散式結(jié)構(gòu)可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便。分層）分層分散式結(jié)構(gòu)可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便。分層分散式結(jié)構(gòu)，由于分散安裝，減小了分散式結(jié)構(gòu)，由于分散安裝，減小了TA的負擔(dān)。的負擔(dān)。 由于采用分散式的結(jié)構(gòu)可以降低總投資，所以全分散式結(jié)由于采用分散式的結(jié)構(gòu)可以降低總投資，所以全分散式結(jié)構(gòu)是變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向。構(gòu)是變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字化變電所數(shù)字化變電所傳統(tǒng)變電站存在的問題：傳統(tǒng)變電站存在的問題： 規(guī)約不統(tǒng)一規(guī)約不統(tǒng)一 模擬信號級聯(lián)模擬信號級聯(lián) 信號重復(fù)引線信號重復(fù)引線第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字化變電所數(shù)字化變電所 數(shù)字化

45、變電站的概念 數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)之上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。 數(shù)字化變電站的四大技術(shù)特點： 1 1、新型電流、電壓互感器代替常規(guī)電流電壓互感器，將、新型電流、電壓互感器代替常規(guī)電流電壓互感器，將大電流、高電壓直接變成數(shù)字信號或低電平信號。大電流、高電壓直接變成數(shù)字信號或低電平信號。 2 2、利用高速以太網(wǎng)構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、利用高速以太網(wǎng)構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 3 3、 數(shù)據(jù)和信息實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)和信息實現(xiàn)基于IEC61850IEC61850標準的統(tǒng)一建模。標準的統(tǒng)一建模。 4 4、采用智能斷路

46、器等一次設(shè)備，實現(xiàn)一次設(shè)備控制和監(jiān)、采用智能斷路器等一次設(shè)備，實現(xiàn)一次設(shè)備控制和監(jiān)視的數(shù)字化。視的數(shù)字化。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字化變電所數(shù)字化變電所數(shù)字式變電站與傳統(tǒng)變電站的概要比較 常規(guī)互感器的缺陷常規(guī)互感器的缺陷: : 絕緣、飽和、爆炸、諧振、精度等絕緣、飽和、爆炸、諧振、精度等. . 傳統(tǒng)互感器二次輸出側(cè)以1A，5A，或100V的信號形式與電能表計、控制保護等二次設(shè)備相連接，目前絕大多數(shù)二次設(shè)備廠商提供的產(chǎn)品也是按此匹配的。 而新型互感器的二次輸出參數(shù)則完全不同，繼電保護、計量儀表及測控裝置等二次裝置具適合數(shù)字化的特點。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字化變電所數(shù)字化變電所一、新型電流、電壓互感器一、新型電

47、流、電壓互感器傳感準確化輸出數(shù)字化傳輸光纖化電力系統(tǒng)安全可靠和優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟運行的需要數(shù)字電力系統(tǒng)建設(shè)的需要互感器發(fā)展趨勢 1、研制情況 （1）我國研制情況 我國二十世紀九十年代初開始電子式互感器的研究。主要研制單位有清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、中國電力科學(xué)研究院、南瑞繼保、南自新寧等。 （2）國外研制情況 ABB及ALSTHOM約十年前研制出無源電子式電流互感器和無源電子式電壓互感器，但目前無源電子式互感器實際運用的還不多。 NxtPhase公司前兩年研制出全光纖無源電子式電流互感器，其計量精度滿足0.2級要求，目前處于試運行階段。 （一）電子式互感器（一）電子式互感器2、電子式互感器的類型 Fara

48、day原理電子式互感器電流互感器電壓互感器Pockels效應(yīng) 電容/電感分壓原理Rogowski線圈（一）電子式互感器3、基于Rogowski線圈的電子式電流互感器（1 1）特點：）特點：沒有鐵芯，不會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。沒有鐵芯，不會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。 輸出的二次電壓量非常小，在毫伏級，必須就地轉(zhuǎn)化成輸出的二次電壓量非常小，在毫伏級，必須就地轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，再傳輸給二次設(shè)備。數(shù)字量，再傳輸給二次設(shè)備。 必須具有電子器件實現(xiàn)積分、模數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)，才能得必須具有電子器件實現(xiàn)積分、模數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)，才能得到一次電流量。所以電子線路板必須放置在線圈的二次出口。到一次電流量。所以電子線路板必須放置在線圈的二次出口。

49、Rogowski線圈dttdiMtu)()(有源式電子電流互感器激光器驅(qū)動電路PIN數(shù)據(jù)處理合并單元保護測控計量LPCT空芯線圈遠端模塊復(fù)合絕緣子光纖光纜 通過遠端模塊將模擬信號轉(zhuǎn)換為通過遠端模塊將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后經(jīng)通信光纖傳送至二次數(shù)字信號后經(jīng)通信光纖傳送至二次系統(tǒng)。系統(tǒng)。 傳感頭部分有電源電路，所以稱傳感頭部分有電源電路，所以稱為有源式電子互感器。為有源式電子互感器。1 1、光學(xué)電流互感器發(fā)展現(xiàn)狀、光學(xué)電流互感器發(fā)展現(xiàn)狀 （二）基于法拉第磁致旋光效應(yīng)的光學(xué)電流互感器 （二）基于法拉第磁致旋光效應(yīng)的光學(xué)電流互感器 各種安裝方式的全光纖電子式電流互感器各種安裝方式的全光纖電子式電流互感

50、器 通過原武漢高壓研究院的型式試驗，精度達到通過原武漢高壓研究院的型式試驗，精度達到0.2s0.2s級級 通過的委托試驗達到了通過的委托試驗達到了0.10.1級精度級精度 掛網(wǎng)試運行一年半多，運行穩(wěn)定可靠掛網(wǎng)試運行一年半多，運行穩(wěn)定可靠 已實現(xiàn)國內(nèi)應(yīng)用，有幾十套投入運行，最高應(yīng)用的電壓已實現(xiàn)國內(nèi)應(yīng)用，有幾十套投入運行，最高應(yīng)用的電壓等級為等級為500kV500kV（二）基于法拉第磁致旋光效應(yīng)的光學(xué)電流互感器2 2、全光纖電流互感器的原理、全光纖電流互感器的原理法拉第磁光效應(yīng)原理法拉第磁光效應(yīng)原理A）不通電）不通電 B）通電）通電保護:5P30/1P50，測量:0.2級符合IEC60044-8和

51、GB/T 20840.8 光光源源探探測測器器耦耦合合器器偏偏振振器器相相位位調(diào)調(diào)制制器器光纖匯流排反射鏡信號處理電路兩偏振光傳播方向（紅、綠箭頭） 利用磁光法拉第效應(yīng)利用磁光法拉第效應(yīng) 光波在通電導(dǎo)體的磁光波在通電導(dǎo)體的磁場作用下，光的傳播發(fā)場作用下，光的傳播發(fā)生相位變化生相位變化 檢測光強的相位變化，檢測光強的相位變化，測出對應(yīng)電流大小測出對應(yīng)電流大小2 2、全光纖電流互感器的原理、全光纖電流互感器的原理3 3、全光纖電流互感器的特點、全光纖電流互感器的特點敏感元件和傳輸元件全部采用光纖；敏感元件和傳輸元件全部采用光纖；共光路技術(shù)和差動信號解調(diào)方式提高了抗干共光路技術(shù)和差動信號解調(diào)方式提高

52、了抗干擾能力擾能力采用了全數(shù)字閉環(huán)控制技術(shù)；采用了全數(shù)字閉環(huán)控制技術(shù)；受環(huán)境影響小；受環(huán)境影響??；高精確度和大測量動態(tài)范圍；高精確度和大測量動態(tài)范圍；精確測量直流。精確測量直流。安裝方式靈活，適應(yīng)性強。安裝方式靈活，適應(yīng)性強。（靈活的安裝方式）（靈活的安裝方式） 全光纖電流互感器以其先進的技術(shù)優(yōu)勢成為新全光纖電流互感器以其先進的技術(shù)優(yōu)勢成為新型電流互感器發(fā)展和應(yīng)用的主流方向。型電流互感器發(fā)展和應(yīng)用的主流方向。 FOCTFOCT的基礎(chǔ)是光纖陀螺技術(shù)，可靠性和長期工的基礎(chǔ)是光纖陀螺技術(shù)，可靠性和長期工作穩(wěn)定性已經(jīng)經(jīng)過了長期考驗。作穩(wěn)定性已經(jīng)經(jīng)過了長期考驗。 FOCTFOCT具有帶寬高、絕緣簡單、抗

53、干擾能力強等具有帶寬高、絕緣簡單、抗干擾能力強等優(yōu)點，是國際上技術(shù)水平最高的產(chǎn)品之一，必將得優(yōu)點，是國際上技術(shù)水平最高的產(chǎn)品之一，必將得到廣泛應(yīng)用。到廣泛應(yīng)用。4 4、對全光纖電流互感器的展望、對全光纖電流互感器的展望（三）低功率電磁式電流互感器 LPCT的輸出一般是直接提供給電 子電路，所以二次負載比較小；其鐵心一般采用微晶 合金等高導(dǎo)磁性材料，在較小的鐵心截面(鐵心尺 寸)下，就能夠滿足測量準確度的要求。 它 被列為電子式電流互感器的一種實現(xiàn)形式，代表著 電磁式電流互感器的一個發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。 而在中低壓系統(tǒng)中，基于羅氏線圈的電子式電流互感器和光學(xué)電流互感器成本較高。其它新型

54、電流互感器。二、智能斷路器l CIGRECIGRE對對SF6SF6斷路器的可靠性調(diào)查結(jié)果表明，斷路器的可靠性調(diào)查結(jié)果表明，72%72%的故障是的故障是由斷路器的二次設(shè)備、機械缺陷引起的。由斷路器的二次設(shè)備、機械缺陷引起的。二、智能斷路器l 高壓斷路器二次技術(shù)的發(fā)展趨勢是用微電子、計算機技術(shù)和高壓斷路器二次技術(shù)的發(fā)展趨勢是用微電子、計算機技術(shù)和新型傳感器建立新的斷路器二次系統(tǒng)，開發(fā)具有智能化操作新型傳感器建立新的斷路器二次系統(tǒng)，開發(fā)具有智能化操作功能的斷路器。功能的斷路器。由電力電子技術(shù)、數(shù)字化控制裝置組成執(zhí)行單元由電力電子技術(shù)、數(shù)字化控制裝置組成執(zhí)行單元，代替常規(guī)機械結(jié)，代替常規(guī)機械結(jié)構(gòu)的輔助

55、開關(guān)和輔助繼電器?？砂措妷翰ㄐ慰刂铺?、合閘角度，精構(gòu)的輔助開關(guān)和輔助繼電器?？砂措妷翰ㄐ慰刂铺?、合閘角度，精確控制跳、合閘過程的時間，減少瞬時過電壓幅值。確控制跳、合閘過程的時間，減少瞬時過電壓幅值。斷路器操作所需的各種信息由裝在斷路器設(shè)備內(nèi)的數(shù)字化控制裝置斷路器操作所需的各種信息由裝在斷路器設(shè)備內(nèi)的數(shù)字化控制裝置直接處理，使直接處理，使斷路器裝置能獨立地執(zhí)行其當(dāng)?shù)毓δ軘嗦菲餮b置能獨立地執(zhí)行其當(dāng)?shù)毓δ埽灰蕾囉谧?，而不依賴于變電站級的控制系統(tǒng)。電站級的控制系統(tǒng)。新型傳感器與數(shù)字化控制裝置相配合，獨立采集運行數(shù)據(jù)，新型傳感器與數(shù)字化控制裝置相配合，獨立采集運行數(shù)據(jù)，可檢測可檢測設(shè)備缺陷和故障設(shè)

56、備缺陷和故障，在缺陷變?yōu)楣收现鞍l(fā)出報警信號，以便采取措，在缺陷變?yōu)楣收现鞍l(fā)出報警信號，以便采取措施避免事故發(fā)生。施避免事故發(fā)生。斷路器具有數(shù)字化接口，可收發(fā)斷路器具有數(shù)字化接口，可收發(fā)GOOSEGOOSE消息以實現(xiàn)開關(guān)控制。消息以實現(xiàn)開關(guān)控制。二、智能斷路器l 智能操作斷路器是在現(xiàn)有斷路器的基礎(chǔ)上引入智能智能操作斷路器是在現(xiàn)有斷路器的基礎(chǔ)上引入智能控制單元，它由控制單元，它由數(shù)據(jù)采集、智能識別數(shù)據(jù)采集、智能識別和和調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)裝置3 3個個基本模塊構(gòu)成?；灸K構(gòu)成。智能斷路器的技術(shù)基礎(chǔ)l 基于基于微機、電力電子技術(shù)和新型傳感器微機、電力電子技術(shù)和新型傳感器（電子互（電子互感器、光學(xué)互感器

57、）建立新的斷路器二次系統(tǒng)；感器、光學(xué)互感器）建立新的斷路器二次系統(tǒng)；l 基于基于IECIEC 61850 61850，保護和控制命令可以通過光纖網(wǎng)保護和控制命令可以通過光纖網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與斷路器操作機構(gòu)的絡(luò)實現(xiàn)與斷路器操作機構(gòu)的數(shù)字化接口數(shù)字化接口。這些技。這些技術(shù)使得變電站的過程層也得以數(shù)字化，以太網(wǎng)構(gòu)術(shù)使得變電站的過程層也得以數(shù)字化，以太網(wǎng)構(gòu)成全變電站的神經(jīng)中樞。成全變電站的神經(jīng)中樞。二、智能斷路器應(yīng)用示例l 光纖電流傳感器安裝在電壓為光纖電流傳感器安裝在電壓為145KV145KV的斷路器上的斷路器上二、智能斷路器智能操作的優(yōu)越性 使斷路器實際操作大多是在較低速度下開斷使斷路器實際操作大多是在較

58、低速度下開斷，從而減小斷路器開斷時的沖，從而減小斷路器開斷時的沖擊力和機械磨損，不僅可減少機械故障和提高可靠性，還能提高斷路器的擊力和機械磨損，不僅可減少機械故障和提高可靠性，還能提高斷路器的操作使用壽命，在工程上有較大的經(jīng)濟效益和社會效益；操作使用壽命，在工程上有較大的經(jīng)濟效益和社會效益； 有可能改變目前的試探性自動重合閘的工作方式，而成為有可能改變目前的試探性自動重合閘的工作方式，而成為自適應(yīng)自動重合自適應(yīng)自動重合閘閘，即做到在短路故障開斷后，如故障仍存在，則會拒絕重合，只有當(dāng)故，即做到在短路故障開斷后，如故障仍存在，則會拒絕重合，只有當(dāng)故障消除后才能重合；障消除后才能重合； 實現(xiàn)實現(xiàn)定相

59、合閘定相合閘，降低合閘操作過電壓，取消合閘電阻，進一步提高可靠性；，降低合閘操作過電壓，取消合閘電阻，進一步提高可靠性； 實現(xiàn)實現(xiàn)選相分閘選相分閘，控制實際燃弧時間，使斷路器起弧時間控制在最有利于燃，控制實際燃弧時間，使斷路器起弧時間控制在最有利于燃弧的相位角，不受系統(tǒng)燃弧時差要求的限制，從而提高斷路器實際開斷能弧的相位角，不受系統(tǒng)燃弧時差要求的限制，從而提高斷路器實際開斷能力；力； 實現(xiàn)實現(xiàn)集成開關(guān)設(shè)備集成開關(guān)設(shè)備，從而實現(xiàn)緊湊型變電站。，從而實現(xiàn)緊湊型變電站。二、智能斷路器集成開關(guān)設(shè)備（系統(tǒng)）l 智能斷路器技術(shù)的進一步發(fā)展就是將非常規(guī)互智能斷路器技術(shù)的進一步發(fā)展就是將非常規(guī)互感器、間隔內(nèi)的

60、隔離開關(guān)、接地開關(guān)等一次設(shè)感器、間隔內(nèi)的隔離開關(guān)、接地開關(guān)等一次設(shè)備及其相應(yīng)控制裝置有機地組合和集成到智能備及其相應(yīng)控制裝置有機地組合和集成到智能斷路器內(nèi)，這種集成裝置可稱為智能開關(guān)系統(tǒng)。斷路器內(nèi)，這種集成裝置可稱為智能開關(guān)系統(tǒng)。二、智能斷路器智能斷路器舉例：智能斷路器：智能斷路器：PASSPASSl ABBABB：插接式開關(guān)系統(tǒng)：插接式開關(guān)系統(tǒng)PASS(Plug&Switch System)PASS(Plug&Switch System)。PASSPASS采用了智能化傳感器技術(shù)和微處理技術(shù)，通過采用了智能化傳感器技術(shù)和微處理技術(shù)，通過數(shù)字通信實現(xiàn)對設(shè)備的在線監(jiān)測、診斷、過程監(jiān)視數(shù)字通信實現(xiàn)對

61、設(shè)備的在線監(jiān)測、診斷、過程監(jiān)視和站內(nèi)計算機監(jiān)控。通過智能軟件分析可確定出設(shè)和站內(nèi)計算機監(jiān)控。通過智能軟件分析可確定出設(shè)備的運行狀況。備的運行狀況。PASSPASS中安裝了中安裝了電子式互感器電子式互感器。通過。通過高速現(xiàn)場總線傳送數(shù)字化的電流電壓信號。高速現(xiàn)場總線傳送數(shù)字化的電流電壓信號。l 全部采用智能化全部采用智能化PASSPASS開關(guān)的澳大利亞的開關(guān)的澳大利亞的275kV 275kV BlackwallBlackwall變電站和變電站和BraemarBraemar變電站已分別于變電站已分別于19991999年年和和20002000年投入了運行。年投入了運行。二、智能斷路器智能斷路器：智能

62、斷路器：MITSMITSl 三菱：三菱：MITSMITS智能化開關(guān)產(chǎn)品（智能化開關(guān)產(chǎn)品（Mitsubishi Mitsubishi Information Technology SwitchgearInformation Technology Switchgear）MITSMITS以以無鐵芯電流互感器和分壓式電壓互感器無鐵芯電流互感器和分壓式電壓互感器取代取代了常規(guī)電流互感器和電壓互感器，配合使用同步相了常規(guī)電流互感器和電壓互感器，配合使用同步相位控制器和復(fù)合傳感器，可以實現(xiàn)智能化變電站的位控制器和復(fù)合傳感器，可以實現(xiàn)智能化變電站的全數(shù)字化要求。全數(shù)字化要求。l 三菱公司在廣東三菱公司在廣東5

63、00kV500kV西江變電站部分間隔安裝了西江變電站部分間隔安裝了MITSMITS系統(tǒng)，由南瑞繼保、北京四方提供配套的二次系統(tǒng)，由南瑞繼保、北京四方提供配套的二次保護控制設(shè)備，進行運行試驗。保護控制設(shè)備，進行運行試驗。二、智能斷路器智能斷路器：智能斷路器：HISHISl SIEMENSSIEMENS：HIS(Highly Integrated Switchgear)HIS(Highly Integrated Switchgear)類似于類似于ABBABB的的PASSPASS，但未采用電子式互感器。在，但未采用電子式互感器。在斷路器智能化方面，采用了智能模塊對斷路器斷路器智能化方面，采用了智能模

64、塊對斷路器的相關(guān)參數(shù)進行監(jiān)視，并通過高速現(xiàn)場總線傳的相關(guān)參數(shù)進行監(jiān)視，并通過高速現(xiàn)場總線傳輸?shù)阶冸娬緦幼鬟M一步的分析。輸?shù)阶冸娬緦幼鬟M一步的分析。二、智能斷路器智能斷路器：國內(nèi)情況l 國內(nèi)制造商也開始了智能斷路器技術(shù)的研究。國內(nèi)制造商也開始了智能斷路器技術(shù)的研究。 平頂山天鷹集團平頂山天鷹集團的的ZF11-252KV GISZF11-252KV GIS，狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)集，狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)集成了傳感器技術(shù)、成了傳感器技術(shù)、PLCPLC技術(shù)、計算機技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通訊技術(shù)等，實現(xiàn)對技術(shù)以及通訊技術(shù)等，實現(xiàn)對GISGIS產(chǎn)品內(nèi)部電器元件、特別產(chǎn)品內(nèi)部電器元件、特

65、別是對其中斷路器及其操作機構(gòu)部分的狀態(tài)監(jiān)測，通過對其是對其中斷路器及其操作機構(gòu)部分的狀態(tài)監(jiān)測，通過對其內(nèi)部多種狀態(tài)參數(shù)的采集和結(jié)果的分析處理，完成狀態(tài)信內(nèi)部多種狀態(tài)參數(shù)的采集和結(jié)果的分析處理，完成狀態(tài)信息和分析結(jié)果的顯示以及相應(yīng)的控制操作，已在云南大關(guān)息和分析結(jié)果的顯示以及相應(yīng)的控制操作，已在云南大關(guān)變應(yīng)用。變應(yīng)用。 南瑞南瑞PCS-9820APCS-9820A智能控制裝置和智能控制裝置和CZX-12R1CZX-12R1型操作繼電器型操作繼電器可組成智能斷路器操作系統(tǒng)。可組成智能斷路器操作系統(tǒng)。智能斷路器數(shù)字接口四、 國際電工委員會IEC61850標準 產(chǎn)生背景：產(chǎn)生背景： 目前變電站內(nèi)通信規(guī)

66、約雜亂，既有各個廠商私有的規(guī)目前變電站內(nèi)通信規(guī)約雜亂，既有各個廠商私有的規(guī)約，又有不同版本的國家或國際規(guī)約，設(shè)備之間的通信約，又有不同版本的國家或國際規(guī)約，設(shè)備之間的通信要經(jīng)過規(guī)約轉(zhuǎn)換才能互連，因此有必要建立統(tǒng)一的規(guī)約，要經(jīng)過規(guī)約轉(zhuǎn)換才能互連，因此有必要建立統(tǒng)一的規(guī)約，形成電力系統(tǒng)無縫通信體系，形成電力系統(tǒng)無縫通信體系，IEC61850IEC61850孕育而生孕育而生。 20012001年年6 6月月1111日在挪威奧斯陸召開會議，會議正式提日在挪威奧斯陸召開會議，會議正式提出了電力系統(tǒng)無縫通信體系結(jié)構(gòu)方案，如下圖：出了電力系統(tǒng)無縫通信體系結(jié)構(gòu)方案，如下圖：a)a)調(diào)度中心之間通信采用調(diào)度中心之間通信采用IEC60870IEC608706 TASE.26 TASE.2（已頒布）。（已頒布）。b)b)變電站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)采用變電站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)采用IEC61850IEC61850（第（第1 1版已頒布）。版已頒布）。c c）變電站之間網(wǎng)絡(luò)采用）變電站之間網(wǎng)絡(luò)采用IEC61850IEC61850（正在制定中）。（正在制定中）。d d）調(diào)度中心和變電站之間網(wǎng)絡(luò)采用）調(diào)度中心和變電站之間網(wǎng)絡(luò)采用IEC6185