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1、第 七 章 變 電 所 綜 合 自 動(dòng) 化 和 數(shù) 字 化 變 電 所 回 顧 ： 電 力 系 統(tǒng) 自 動(dòng) 化 的 分 類 （ 按 運(yùn) 行 管 理 區(qū) 域 分 類 ） 調(diào) 度 自 動(dòng) 化發(fā) 電 廠 自 動(dòng) 化 火 電 廠 自 動(dòng) 化水 電 廠 自 動(dòng) 化配 電 網(wǎng) 自 動(dòng) 化變 電 站 自 動(dòng) 化電 力 系 統(tǒng) 自 動(dòng) 化 第 7章 變 電 所 綜 合 自 動(dòng) 化 和 數(shù) 字 化 變 電 所 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 。 不 適 應(yīng) 電 力 系 統(tǒng) 快 速 計(jì) 算 和 實(shí) 時(shí) 性 要 求 。

2、供 電 質(zhì) 量 缺 乏 科 學(xué) 的 保 證 。 不 利 于 提 高 運(yùn) 行 管 理 水 平 。 維 護(hù) 工 作 量 大 ， 設(shè) 備 可 靠 性 差 。 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(dòng) 化 提 供 了 有 利 的 條 件 。 一 、 變 電 站 自 動(dòng) 化 的 發(fā) 展 過(guò) 程1、 變 電 站 分 立 元 件 的 自 動(dòng) 裝 置 階 段 20世 紀(jì) 70年 代 以 前 ， 這 些 自 動(dòng) 裝 置 主 要 采 用 模 擬 電 路 、 晶 體管 等 分 立 元 件 組 成 ， 對(duì) 提 高 變 電 站 的 自 動(dòng) 化 水

3、 平 ， 保 證 系 統(tǒng)的 安 全 運(yùn) 行 ， 發(fā) 揮 了 一 定 的 作 用 。缺 點(diǎn) ： 這 些 自 動(dòng) 裝 置 ， 相 互 之 間 獨(dú) 立 運(yùn) 行 ， 互 不 相 干 ， 而 且 缺乏 智 能 ， 沒(méi) 有 故 障 自 診 斷 能 力 ， 在 運(yùn) 行 中 若 自 身 出 現(xiàn) 故 障 ，不 能 提 供 報(bào) 警 信 息 ， 有 的 甚 至 會(huì) 影 響 電 網(wǎng) 運(yùn) 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 。第 7章 變 電 所 綜 合 自 動(dòng) 化 和 數(shù) 字 化 變 電 所 2、 微 處 理 器 為 核 心 的 智 能

4、自 動(dòng) 裝 置 階 段 20世 紀(jì) 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 站自 動(dòng) 化 階 段 ， 將 原 來(lái) 由 晶 體 管 等 分 立 元 件 組 成 的 自 動(dòng) 裝 置 逐 步 由 大 規(guī) 模集 成 電 路 或 微 處 理 器 替 代 。 微 機(jī) 監(jiān) 控 、 微 機(jī) 保 護(hù) 、 微 機(jī) 遠(yuǎn) 動(dòng) 裝 置 分 別 設(shè) 置 ， 分 別 完 成 各 自 的 功 能 。 優(yōu) 點(diǎn) : 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 。 利 用 微 處 理 器 的 智 能 和 計(jì)

5、算 能 力 ， 可 以 應(yīng) 用 和 發(fā) 展 新 的 算 法 ， 提 高 了測(cè) 量 的 準(zhǔn) 確 度 和 控 制 的 可 靠 性 ， 還 擴(kuò) 充 了 新 的 功 能 。 裝 置 本 身 的 故 障 自 診 斷 能 力 ， 對(duì) 提 高 裝 置 自 身 的 可 靠 性 是 很 有 意 義 的 。 缺 點(diǎn) ： 各 自 動(dòng) 化 裝 置 仍 是 獨(dú) 立 運(yùn) 行 ， 不 能 互 相 通 信 ， 不 能 共 享 資 源 。 國(guó) 際 上 ， 20世 紀(jì) 70年 代 末 開(kāi) 始 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 的 研 究 工 作 ，于 80年 代 開(kāi) 始 進(jìn) 入 實(shí) 用 應(yīng) 用 。 例 ： 西 門(mén) 子 公 司 于

6、1985年 在 德 國(guó) 投 入 其 第 一 套 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 。 我 國(guó) 從 20世 紀(jì) 80年 代 末 開(kāi) 始 研 制 和 開(kāi) 發(fā) ， 20世 紀(jì) 90年 代 進(jìn) 入 應(yīng)用 階 段 。 例 ： 清 華 大 學(xué) 電 機(jī) 系 研 制 成 功 的 變 電 站 微 機(jī) 監(jiān) 測(cè) 、 保 護(hù) 綜 合 控 制 系 統(tǒng) 。 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 階 段 的 特 征 ： 將 微 機(jī) 監(jiān) 控 、 微 機(jī) 保 護(hù) 、 微 機(jī) 遠(yuǎn) 動(dòng) 等 功 能 進(jìn) 行 統(tǒng) 一 考 慮 ， 構(gòu)成 一 個(gè) 統(tǒng) 一 的 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 來(lái) 完 成 以 上 所 有 的 功 能 。 二 、 變 電

7、站 綜 合 自 動(dòng) 化 的 概 念 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 （ Integrated Substation Control System， ISCS） 是 在 變 電 站 應(yīng) 用 自 動(dòng) 控 制 技 術(shù) 和 信 息 處理 與 傳 輸 技 術(shù) ， 通 過(guò) 計(jì) 算 機(jī) 硬 件 系 統(tǒng) 或 自 動(dòng) 化 裝 置 代 替人 工 進(jìn) 行 各 種 運(yùn) 行 作 業(yè) ， 提 高 變 電 站 運(yùn) 行 、 管 理 水 平 的一 種 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 。 三 、 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 的 發(fā) 展 概 況 1、 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

8、自 動(dòng) 化 的 研 究 工 作 始 于 20世 紀(jì) 70年 代 。 70年 代末 ， 英 、 西 德 、 意 大 利 、 澳 大 利 亞 等 國(guó) 新 裝 的 遠(yuǎn) 動(dòng) 裝 置 都 是微 機(jī) 型 的 。 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 的 研 究 工 作 ， 于 70年 代 中 、 后 期 開(kāi) 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 電變 電 站 數(shù) 字 控 制 系 統(tǒng) 。 1979年 9月 完 成 樣 機(jī) ， 稱 為 SDCS-1型 ， 12月 在 變 電 站 安 裝 運(yùn) 行 ， 1980年 開(kāi) 始 商 品 化 生 產(chǎn) 。 SDC

9、S-1型 由 13臺(tái) 微 機(jī) 組 成 。 如 下 圖 ， 它 具 有 對(duì) 一 個(gè)77kV/6.6kV的 配 電 變 電 站 的 全 部 保 護(hù) 和 控 制 功 能 。 該 變 電 站具 有 3臺(tái) 變 壓 器 ， 4回 77kV進(jìn) 線 ， 36回 6.6kV饋 電 線 路 。 三 、 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 的 發(fā) 展 概 況 SDCS 1結(jié) 構(gòu) 方 框 圖 1、 國(guó) 外 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 的 早 期 發(fā) 展 概 況 2、 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 。 1987

10、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) 。該 系 統(tǒng) 由 3臺(tái) 微 機(jī) 組 成 ， 其 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 如 下 圖 。 1987年 在 山 東 威 海 望島 變 電 站 成 功 地 投 入 運(yùn) 行 。 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 。 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) 。 按 功 能 分

11、為 3個(gè) 子 系 統(tǒng) ： （ 1） 安 全 監(jiān) 控 子 系 統(tǒng) ； （ 2） 微 機(jī) 保護(hù) 子 系 統(tǒng) ； （ 3） 電 壓 、 無(wú) 功 控 制 子 系 統(tǒng) 。 這 是 我 國(guó) 第 一 個(gè) 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) ， 其 成 功 的 投 入 運(yùn) 行 ，證 明 了 我 國(guó) 完 全 可 以 自 行 研 究 ， 制 造 出 具 有 國(guó) 際 先 進(jìn) 水 平 ， 符 合 國(guó)情 的 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 。 90年 代 中 期 后 ， 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 迅 速 發(fā) 展 。 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

12、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 。 三 、 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 的 發(fā) 展 概 況 三 、 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 的 發(fā) 展 概 況2、 我 國(guó) 變 電 站 自 動(dòng) 化 的 發(fā) 展 過(guò) 程 變 電 站 微 機(jī) 監(jiān) 測(cè) 、 保 護(hù) 綜 合 控 制 系 統(tǒng) 框 圖 3、 國(guó) 外 無(wú) 人 值 班 的 發(fā) 展 簡(jiǎn) 況 西 歐 、 北 美 、 日 本 等 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 的 絕 大 多 數(shù)

13、變 電 站 ， 包括 許 多 500kV、 380kV的 變 電 站 也 都 實(shí) 行 無(wú) 人 值 班 。 例 如 ： 巴 黎 ， 1985年 建 立 新 一 代 的 計(jì) 算 機(jī) 自 動(dòng) 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 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 。 與 此 同 時(shí) 也 出 現(xiàn) 一 批 無(wú) 人 值 班

14、 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%。 4、 國(guó) 內(nèi) 無(wú) 人 值 班 的 發(fā) 展 簡(jiǎn) 況 早 期 的 無(wú) 人 值 班 變 電 站 沒(méi) 有 自 動(dòng) 化 功 能 。 只 適 合 不 重 要 的35KV變 電 站 。 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 。 20世 紀(jì) 80年 代 后 期 ， 無(wú) 人 值 班 技

15、 術(shù) 又 上 了 一 個(gè) 臺(tái) 階 。 促 進(jìn) 了調(diào) 度 自 動(dòng) 化 實(shí) 用 化 的 深 入 開(kāi) 展 和 電 網(wǎng) 調(diào) 度 管 理 水 平 的 提 高 。 國(guó) 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(hào) 文 件 關(guān) 于 在 地 區(qū) 電 網(wǎng) 中 實(shí) 施 變 電 站 遙 控 和 無(wú)人 值 班 的 意 見(jiàn) 。 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)

16、 當(dāng) 地 的 實(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 。 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 。 該 文 件 對(duì) 全 國(guó) 無(wú) 人 值 班 變 電 站 的 建 設(shè) 起 了 很大 的 推 動(dòng) 作 用 。 變 電 站 實(shí) 現(xiàn) 無(wú) 人 值 班 的 目 的 和 意 義(1) 國(guó) 民 經(jīng) 濟(jì) 發(fā) 展 形 勢(shì) 的 需 要 不 僅 發(fā) 達(dá) 地 區(qū) 、 人 口 密 集 經(jīng) 濟(jì) 發(fā) 展 的 地 區(qū) 需 要 發(fā) 展無(wú) 人 值

17、 班 變 電 站 ； 人 口 密 度 少 、 經(jīng) 濟(jì) 不 甚 發(fā) 達(dá) 的 邊 遠(yuǎn) 地區(qū) ， 發(fā) 展 無(wú) 人 值 班 也 很 重 要 。(2) 提 高 運(yùn) 行 的 可 靠 性 ， 減 少 誤 操 作 率 。(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 。 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 全 面 提 高 無(wú) 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 。（ 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

18、 積 ， 降 低 造 價(jià) ， 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 。（ 5） 減 少 維 護(hù) 工 作 量 。 由 于 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 中 的 微 機(jī) 保護(hù) 裝 置 和 自 動(dòng) 裝 置 ， 都 具 有 故 障 自 診 斷 功 能 ， 裝 置 內(nèi) 部 有故 障 ， 能 自 動(dòng) 顯 示 故 障 部 位 ， 縮 短 了 維 修 時(shí) 間 。 三 、 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 的 功 能 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 的 基 本 功 能 體 現(xiàn) 在 下 述 5個(gè) 子 系 統(tǒng) 的 功能 中 ：

19、1. 監(jiān) 控 子 系 統(tǒng) (1) 數(shù) 據(jù) 采 集 對(duì) 供 電 系 統(tǒng) 運(yùn) 行 參 數(shù) 的 在 線 實(shí) 時(shí) 采 集 是 變 電 所 自 動(dòng) 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(kāi) 關(guān) 量 和 電 能 量 。 （ 2） 數(shù) 據(jù) 處 理 與 記 錄 數(shù) 據(jù) 處 理 的 內(nèi) 容 為 電 力 部 門(mén) 和 用 戶 內(nèi) 部 生 產(chǎn) 調(diào) 度 所 要 求 的 數(shù) 據(jù) 。 1) 變 電 所 運(yùn) 行 參 數(shù) 的 統(tǒng) 計(jì) 、 分 析 與 計(jì) 算 2) 變 電 所 內(nèi) 運(yùn) 行 參 數(shù) 和 設(shè) 備 的 越 限 報(bào) 警 及 記 錄 3) 變 電 所 內(nèi) 的 事 件 記

20、錄 （ 3） 運(yùn) 行 監(jiān) 視 運(yùn) 行 監(jiān) 視 即 對(duì) 采 集 到 的 反 映 變 電 所 運(yùn) 行 狀 況 和 設(shè) 備 狀 態(tài) 的 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行自 動(dòng) 監(jiān) 視 。（ 4） 故 障 錄 波 和 測(cè) 距 、 故 障 記 錄 故 障 錄 波 與 測(cè) 距 110kV及 以 上 的 重 要 輸 電 線 路 距 離 長(zhǎng) 、 發(fā) 生 故 障 影 響 大 ， 必 須 盡 快 查找 出 故 障 點(diǎn) ， 以 便 縮 短 修 復(fù) 時(shí) 間 ， 盡 快 恢 復(fù) 供 電 ， 減 少 損 失 。 故 障 記 錄 35kV和 10kV的 配 電 線 路 很 少 專 門(mén) 設(shè) 置 故 障 錄 波 器 ， 為 了 分 析 故 障

21、方 便 ，可 設(shè) 置 簡(jiǎn) 單 故 障 記 錄 功 能 。 故 障 記 錄 是 記 錄 繼 電 保 護(hù) 動(dòng) 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(dòng) 化 系 統(tǒng) 的 功 能 （ 5） 事 故 順 序 記 錄 與 事 故 追 憶 事 故 順 序 記 錄 就 是 對(duì) 變 電 所 內(nèi) 的 繼 電 保 護(hù) 、 自 動(dòng) 裝 置 、 斷 路 器 等 在事 故 時(shí) 動(dòng) 作 的 先 后 順 序 自 動(dòng) 記 錄 。 事 故 追 憶 是 指 對(duì) 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

22、功 率 、 母 線 電 壓 等 ， 在 事 故 前 后 一 段 時(shí) 間 內(nèi) 作 連 續(xù) 測(cè) 量 記 錄 。 （ 6） 控 制 及 安 全 操 作 閉 鎖 操 作 人 員 可 通 過(guò) 顯 示 器 屏 幕 對(duì) 斷 路 器 、 隔 離 開(kāi) 關(guān) 進(jìn) 行 分 、 合 閘 操作 ； 對(duì) 變 壓 器 分 接 頭 進(jìn) 行 調(diào) 節(jié) 控 制 ； 對(duì) 電 容 器 組 進(jìn) 行 投 、 切 控 制 。 并 且所 有 的 操 作 控 制 均 能 就 地 和 遠(yuǎn) 方 控 制 、 就 地 和 遠(yuǎn) 方 切 換 相 互 閉 鎖 ， 自 動(dòng)和 手 動(dòng) 相 互 閉 鎖 。 操 作 閉 鎖 包 括 以 下 內(nèi) 容 ： 操 作 系 統(tǒng)

23、出 口 具 有 斷 路 器 分 、 合 閘 閉 鎖 功 能 。三 、 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 的 功 能 (7) 人 機(jī) 聯(lián) 系 功 能(8) 諧 波 分 析 與 監(jiān) 視三 、 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 的 功 能 2. 微 機(jī) 保 護(hù) 子 系 統(tǒng) 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 中 的 微 機(jī) 繼 電 保 護(hù) 主 要 包 括 ： 輸 電 線 路 保 護(hù) ； 電 力 變 壓 器 保 護(hù) ； 母 線 保 護(hù) ； 電 容 器 保 護(hù) ； 小 電 流 接 地 系 統(tǒng) 自 動(dòng) 選 線 ； 自 動(dòng) 重 合 閘 等 。 對(duì) 微 機(jī) 保 護(hù) 的 要 求 ： (1)系 統(tǒng)

24、 的 繼 電 保 護(hù) 按 被 保 護(hù) 的 電 力 設(shè) 備 單 元 (間 隔 )分 別 獨(dú) 立 設(shè)置 ， 直 接 由 相 關(guān) 的 電 流 互 感 器 和 電 壓 互 感 器 輸 入 電 氣 量 ， 然 后由 觸 點(diǎn) 輸 出 ， 直 接 操 作 相 應(yīng) 斷 路 器 的 跳 閘 線 圈 。 (2)保 護(hù) 裝 置 設(shè) 有 通 信 接 口 ， 供 接 入 站 內(nèi) 通 信 網(wǎng) ， 在 保 護(hù) 動(dòng) 作 后向 變 電 站 層 的 微 機(jī) 設(shè) 備 提 供 報(bào) 告 等 ， 但 繼 電 保 護(hù) 功 能 完 全 不 依賴 通 信 網(wǎng) 。 (3)為 避 免 不 必 要 的 硬 件 重 復(fù) ， 以 提 高 整 個(gè) 系 統(tǒng)

25、 的 可 靠 性 和 降 低造 價(jià) ， 可 以 配 給 保 護(hù) 裝 置 其 他 一 些 功 能 ， 但 不 應(yīng) 降 低 保 護(hù) 裝 置的 可 靠 性 。 3. 電 壓 、 無(wú) 功 綜 合 控 制 子 系 統(tǒng)在 運(yùn) 行 中 ， 能 實(shí) 時(shí) 控 制 電 壓 /無(wú) 功 的 基 本 手 段 是 有 載 調(diào) 壓 變壓 器 的 分 接 頭 調(diào) 檔 和 無(wú) 功 補(bǔ) 償 電 容 器 組 的 投 切 。 多 采 用 一 種 九 區(qū) 域控 制 策 略 進(jìn) 行 電 壓 /無(wú) 功 自 動(dòng) 控 制 。 電 壓 無(wú) 功 控 制 裝 置 (VQC)： 適 用 于 一 些 地 區(qū) 電 網(wǎng) 、 變 電 所 。自 動(dòng) 電 壓 控

26、 制 系 統(tǒng)(Automatic Voltage Control， AVC) ： 適 用 于 一 些 省 級(jí) 電 網(wǎng) 。自 動(dòng) 電 壓 控 制 裝 置 的 類 型 ： 變 電 站 10kV系 統(tǒng) 電 壓 無(wú) 功 綜 合 控 制 裝 置 簡(jiǎn) 介 4. 低 頻 減 負(fù) 荷 控 制自 動(dòng) 低 頻 減 載 裝 置 ： 當(dāng) 電 力 系 統(tǒng) 頻 率 降 低 時(shí) ， 能 根 據(jù) 系 統(tǒng) 頻 率 下 降 的 不 同程 度 自 動(dòng) 有 次 序 、 有 計(jì) 劃 地 切 除 相 應(yīng) 的 負(fù) 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 。 5、 備 用 電 源

27、 自 動(dòng) 投 入 子 系 統(tǒng)備 用 電 源 自 動(dòng) 投 入 ： 當(dāng) 工 作 電 源 因 故 障 被 斷 開(kāi) 后 ， 能 自 動(dòng) 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 源自 動(dòng) 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(dòng) 投 入 已 成 為 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 的 基本 功 能 之 一 。 2021年 5月 5日

28、備 用 電 源 自 動(dòng) 投 入 裝 置 的 作 用 與 類 型 作 用 ： 用 于 兩 路 及 以 上 電 源 進(jìn) 線 的 變 配 電 所 中 ， 提 高 供電 可 靠 性 。 工 作 電 源 與 備 用 電 源 的 接 線 方 式 可 分 為 兩 大 類 ：明 備 用 : 在 正 常 時(shí) ， 備 用 電 源 不 投 入 工 作 ， 只 有 在 工 作 電源 發(fā) 生 故 障 時(shí) 才 投 入 工 作 。暗 備 用 : 在 正 常 時(shí) ， 兩 電 源 都 投 入 ， 互 為 備 用 。 在 正 常 情 況 下 ，QF1閉 合 ， QF2斷 開(kāi) ，負(fù) 荷 由 工 作 電 源 供 電 。 當(dāng) 工 作

29、電 源 故 障 時(shí) ，APD動(dòng) 作 ， 將 QF1斷開(kāi) ， 切 除 故 障 電 源 ，然 后 將 QF2閉 合 ， 使備 用 電 源 投 入 工 作 ，恢 復(fù) 供 電 。QF2QF1 TV2備用電源工作電源TV1 APDAPDa)明 備 用 正 常 情 況 下 ，QF1,QF2閉 合 ， QF3斷開(kāi) ， 兩 個(gè) 電 源 分 別 向 兩段 母 線 供 電 。 TV1 QF3 TV2APDQF1 QF2工作電源B工作電源A 若 電 源 A(B)發(fā) 生 故 障 ， APD動(dòng) 作 ， 將 QF1(QF2)斷 開(kāi) ， 隨即 將 QF3閉 合 ， 此 時(shí) 全 部 負(fù) 荷 均 由 B(A)電 源 供 電 。

30、APDb)暗 備 用 1） 不 論 什 么 原 因 失 去 工 作 電 源 ， APD都 能 迅 速 起 動(dòng) 并投 入 備 用 電 源 ； 2） 必 須 在 工 作 電 源 確 已 斷 開(kāi) 、 而 備 用 電 源 電 壓 也 正 常時(shí) ， 才 允 許 投 入 備 用 電 源 ； 3） APD應(yīng) 只 動(dòng) 作 一 次 ， 以 免 將 備 用 電 源 重 復(fù) 投 入 永 久性 故 障 回 路 中 ； 4） 當(dāng) 電 壓 互 感 器 二 次 回 路 斷 線 時(shí) ， APD不 應(yīng) 誤 動(dòng) 作 。對(duì) 備 用 電 源 自 動(dòng) 投 入 裝 置 的 基 本 要 求 第 7章 變 電 所 綜 合 自 動(dòng) 化 5 通

31、 信 子 系 統(tǒng) 通 信 功 能 包 括 站 內(nèi) 現(xiàn) 場(chǎng) 級(jí) 間 的 通 信 和 變 電站 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 與 上 級(jí) 調(diào) 度 的 通 信 兩 部 分 。 四 、 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu)集 中 式分 層 分 布 式 分 布 集 中 組 屏分 布 分 散 與 集 中 相 結(jié) 合結(jié) 構(gòu) 四 、 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu)結(jié) 構(gòu) 形 式集 中 式 分 布 分 散 式 與 集 中 相 結(jié) 合分 層 分 布 式 集 中 組 屏 采 用 不 同 檔 次 的 計(jì) 算 機(jī) ，擴(kuò) 展 其 外 圍 接 口 電 路 ， 集中 采 集 變 電 站 的 模 擬 量 、

32、開(kāi) 關(guān) 量 和 數(shù) 字 量 等 信 息 ，集 中 進(jìn) 行 計(jì) 算 與 處 理 ， 分別 完 成 微 機(jī) 監(jiān) 控 、 微 機(jī) 保護(hù) 和 一 些 自 動(dòng) 控 制 等 功 能 。 把 變 電 所 內(nèi) 各 回 路 的 數(shù) 據(jù)采 集 單 元 、 控 制 單 元 和 保護(hù) 單 元 分 別 集 中 安 裝 在 變電 所 控 制 室 內(nèi) 的 相 應(yīng) 屏（ 柜 ） 中 。 將 變 電 所 內(nèi) 各 回 路 的 數(shù) 據(jù)采 集 ， 微 機(jī) 保 護(hù) 及 監(jiān) 控 單元 綜 合 為 一 個(gè) 裝 置 ， 就 地安 裝 在 數(shù) 據(jù) 源 現(xiàn) 場(chǎng) 的 開(kāi) 關(guān)柜 上 。 1. 集 中 式 的 結(jié) 構(gòu)（ 1） 定 義 ： 集 中 式

33、結(jié) 構(gòu) 的 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 指 采 用 不 同 檔 次 的 計(jì) 算 機(jī) ，擴(kuò) 展 其 外 圍 接 口 電 路 ， 集 中 采 集 變 電 站 的 模 擬 量 、 開(kāi) 關(guān) 量 和數(shù) 字 量 等 信 息 ， 集 中 進(jìn) 行 計(jì) 算 與 處 理 ， 分 別 完 成 微 機(jī) 監(jiān) 控 、微 機(jī) 保 護(hù) 和 一 些 自 動(dòng) 控 制 等 功 能 。 集 中 式 結(jié) 構(gòu) 不 是 指 由 一 臺(tái) 計(jì) 算 機(jī) 完 成 保 護(hù) 、 監(jiān) 控 等 全 部功 能 。 多 數(shù) 集 中 式 結(jié) 構(gòu) 的 微 機(jī) 保 護(hù) 、 微 機(jī) 監(jiān) 控 、 與 調(diào) 度 等 通信 的 功 能 也 是 由 不 同 的 微 型 計(jì) 算

34、 機(jī) 完 成 的 。 圖 7-2 集 中 式 結(jié) 構(gòu) 的 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 框 圖 （ 3） 集 中 式 結(jié) 構(gòu) 的 特 點(diǎn) ： 優(yōu) 點(diǎn) ： 其 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 、 體 積 小 ， 可 大 大 減 少 占 地 面 積 ， 而 且 造 價(jià) 低 。 缺 點(diǎn) ： A、 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 ； C、 組 態(tài) 不 靈 活 ,對(duì) 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(jì) ， 工 作 量 大 ， 影 響 了 批 量 生 產(chǎn) ， 不 利 于 推 廣

35、 。 D、 集 中 式 保 護(hù) 與 長(zhǎng) 期 以 來(lái) 采 用 一 對(duì) 一 的 常 規(guī) 保 護(hù) 相 比 ， 不 直 觀 ，不 符 號(hào) 運(yùn) 行 和 維 護(hù) 人 員 的 習(xí) 慣 ， 調(diào) 試 和 維 護(hù) 不 方 便 ， 程 序 設(shè)計(jì) 麻 煩 ， 只 適 合 保 護(hù) 算 法 比 較 簡(jiǎn) 單 的 情 況 。 一 般 適 合 于 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) （ 1） 定 義 ： 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 ，各 功 能 模 塊 （ 通 常 是 各 個(gè) 從 CP

36、U） 之 間 采 用 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) 或 串 行方 式 實(shí) 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 的能 力 ， 解 決 了 集 中 式 結(jié) 構(gòu) 中 獨(dú) 立 CPU計(jì) 算 處 理 的 瓶 頸 問(wèn) 題 ，方 便 系 統(tǒng) 擴(kuò) 展 和 維 護(hù) ， 局 部 故 障 不 影 響 其 他 模 塊 （ 部 件 ） 正常 運(yùn) 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 管 理 層 、站 控 層 和 間 隔 層 三 個(gè) 級(jí) 分 層 布 置 。 如 圖 7-3所 示 。 （ 2） 舉 例 ： 分 層 分 布 式

37、系 統(tǒng) 集 中 組 屏 結(jié) 構(gòu) 的 特 點(diǎn) 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) 。 這 樣 的 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 與 集 中 式 系 統(tǒng) 比 較 ， 明 顯 優(yōu) 點(diǎn) 是 ： 可 靠 性 高 ， 任 一 部 分 設(shè) 備 有 故 障 時(shí) ， 只 影 響 局 部 ； 可 擴(kuò)展 性 和 靈 活 性 高 ； 所 內(nèi) 二 次 電 纜 大 大 簡(jiǎn) 化 ， 節(jié) 約 投 資 也 簡(jiǎn) 化 維 護(hù) 。 分 布 式 系 統(tǒng) 為

38、多 CPU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(jī) 的 負(fù) 擔(dān) 。 (2)繼 電 保 護(hù) 相 對(duì) 獨(dú) 立 。 繼 電 保 護(hù) 裝 置 的 可 靠 性 要 求 非 常 嚴(yán) 格 ， 因 此 ，在 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 小 ， 繼 電 保 護(hù) 單 元 宜 相 對(duì) 獨(dú) 立 ，其 功 能 不 依 賴 于 通 信 網(wǎng) 絡(luò) 或 其 它 設(shè) 備 。 通 過(guò) 通 信網(wǎng) 絡(luò) 和 保 護(hù) 管 理 機(jī) 傳 輸 的 只 是 保 護(hù) 動(dòng) 作 的 信 息 或記 錄 數(shù) 據(jù) 。 (3)具 有 和 系 統(tǒng) 控 制 中 心 通 信 的 能 力 。

39、綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 本 身 已 具 有 對(duì) 模 擬 量 、 開(kāi) 關(guān) 量 、 電 能脈 沖 量 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 采 集 和 數(shù) 據(jù) 處 理 的 功 能 ， 還 收 集 繼 電 保護(hù) 動(dòng) 作 信 息 、 事 件 順 序 記 錄 等 ， 因 此 不 必 另 設(shè) 獨(dú) 立 的RTU的 裝 置 ， 不 必 為 調(diào) 度 中 心 單 獨(dú) 采 集 信 息 。 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 采 集 的 信 息 可 以 直 接 傳 送 給 調(diào) 度 中 心 ，同 時(shí) 也 可 以 接 受 調(diào) 度 中 心 下 達(dá) 的 控 制 、 操 作 命 令 和 在 線修 改 保 護(hù) 定 值 命 令 。 (4)模 塊 化 結(jié) 構(gòu)

40、 ， 可 靠 性 高 。 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 小 的 各 功 能 模 塊 都 由 獨(dú) 立 的 電 源 供 電 ，輸 入 輸 出 回 路 也 相 互 獨(dú) 立 ， 因 此 任 何 一 個(gè) 模 塊 故 障 ， 都 只 影響 局 部 功 能 ， 不 會(huì) 影 響 全 局 。 由 于 各 功 能 模 塊 都 是 面 向 對(duì) 象設(shè) 計(jì) 的 ， 所 以 軟 件 結(jié) 構(gòu) 較 集 中 式 的 簡(jiǎn) 單 ， 便 于 調(diào) 試 和 擴(kuò) 充 。 (5)室 內(nèi) 工 作 環(huán) 境 好 ， 管 理 維 護(hù) 方 便 。 分 級(jí) 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) ，

41、工 作 環(huán) 境 較 好 ， 電 磁 干 擾 比 放 于 開(kāi) 關(guān) 柜 附 近 弱 ， 便 于管 理 和 維 護(hù) 。 分 布 集 中 式 機(jī) 構(gòu) 的 主 要 缺 點(diǎn) 是 安 裝 時(shí) 需 要 的 控 制 電 纜 相對(duì) 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) 是 將 配 電 線 路 的 保 護(hù)和 測(cè) 控 單 元 分 散 安 裝 在 開(kāi) 關(guān) 柜 內(nèi) ， 高 壓 線 路 保 護(hù) 和 主變 壓 器 保 護(hù) 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(dòng) 化 系

42、 統(tǒng) 的 主 要 結(jié) 構(gòu) 形 式 。 分 散 式 與 集 中 相 結(jié) 合 的 特 點(diǎn) ：（ 1） 簡(jiǎn) 化 了 變 電 站 二 次 部 分 的 配 置 ， 大 大 縮 小 了 控 制 室 的 面積 。（ 2） 減 少 了 設(shè) 備 安 裝 工 程 量 。（ 3） 簡(jiǎn) 化 了 變 電 站 二 次 設(shè) 備 之 間 的 互 連 線 ， 節(jié) 省 了 大 量 連 接電 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 散 式 結(jié) 構(gòu) ， 由 于 分 散 安 裝 ， 減 小 了 TA的 負(fù) 擔(dān) 。 由 于 采 用 分 散 式 的 結(jié) 構(gòu) 可 以

43、降 低 總 投 資 ， 所 以 全 分 散 式 結(jié)構(gòu) 是 變 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 方 向 。 第 二 節(jié) 數(shù) 字 化 變 電 所傳 統(tǒng) 變 電 站 存 在 的 問(wèn) 題 ： 規(guī) 約 不 統(tǒng) 一 模 擬 信 號(hào) 級(jí) 聯(lián) 信 號(hào) 重 復(fù) 引 線 第 二 節(jié) 數(shù) 字 化 變 電 所 數(shù) 字 化 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 實(shí) 現(xiàn) 變 電 站 內(nèi) 智 能 電 氣 設(shè) 備 間 信 息 共 享和 互 操 作

44、 的 現(xiàn) 代 化 變 電 站 。 數(shù) 字 化 變 電 站 的 四 大 技 術(shù) 特 點(diǎn) ： 1、 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(hào) 或 低 電 平 信 號(hào) 。 2、 利 用 高 速 以 太 網(wǎng) 構(gòu) 成 數(shù) 據(jù) 傳 輸 系 統(tǒng) 3、 數(shù) 據(jù) 和 信 息 實(shí) 現(xiàn) 基 于 IEC61850標(biāo) 準(zhǔn) 的 統(tǒng) 一 建 模 。 4、 采 用 智 能 斷 路 器 等 一 次 設(shè) 備 ， 實(shí) 現(xiàn) 一 次 設(shè) 備 控 制 和 監(jiān)視 的 數(shù) 字 化 。 第 二 節(jié) 數(shù) 字 化 變 電 所 數(shù) 字 式 變

45、 電 站 與 傳 統(tǒng) 變 電 站 的 概 要 比 較 常 規(guī) 互 感 器 的 缺 陷 : 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(hào) 形 式 與 電 能 表 計(jì) 、 控 制 保 護(hù) 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(hù) 、 計(jì) 量 儀 表 及 測(cè) 控 裝 置 等 二 次 裝 置 具 適 合 數(shù)字 化 的 特 點(diǎn)

46、。第 二 節(jié) 數(shù) 字 化 變 電 所一 、 新 型 電 流 、 電 壓 互 感 器 傳 感 準(zhǔn) 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(jì) 運(yùn) 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(shì) 1、 研 制 情 況 （ 1） 我 國(guó) 研 制 情 況 我 國(guó) 二 十 世 紀(jì) 九 十 年 代 初 開(kāi) 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(guó) 電 力 科 學(xué) 研 究院 、 南 瑞 繼 保 、 南 自 新 寧 等 。 （ 2） 國(guó) 外 研

47、 制 情 況 ABB及 ALSTHOM約 十 年 前 研 制 出 無(wú) 源 電 子 式 電 流 互 感 器和 無(wú) 源 電 子 式 電 壓 互 感 器 ， 但 目 前 無(wú) 源 電 子 式 互 感 器 實(shí) 際 運(yùn)用 的 還 不 多 。 NxtPhase公 司 前 兩 年 研 制 出 全 光 纖 無(wú) 源 電 子 式 電 流 互 感器 ， 其 計(jì) 量 精 度 滿 足 0.2級(jí) 要 求 ， 目 前 處 于 試 運(yùn) 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 Faraday原 理 電 子 式 互 感 器電 流 互 感 器 電

48、 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） 特 點(diǎn) ： 沒(méi) 有 鐵 芯 ， 不 會(huì) 出 現(xiàn) 飽 和 現(xiàn) 象 。 輸 出 的 二 次 電 壓 量 非 常 小 ， 在 毫 伏 級(jí) ， 必 須 就 地 轉(zhuǎn) 化 成數(shù) 字 量 ， 再 傳 輸 給 二 次 設(shè) 備 。 必 須 具 有 電 子 器 件 實(shí) 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

49、 的 二 次 出 口 。Rogowski線 圈 dt tdiMtu )()( 有 源 式 電 子 電 流 互 感 器 激 光 器 驅(qū) 動(dòng) 電 路PIN 數(shù) 據(jù) 處 理 合并單元 保 護(hù)測(cè) 控計(jì) 量 LPCT 空 芯 線 圈遠(yuǎn) 端 模 塊復(fù) 合 絕 緣 子光 纖 光 纜 通 過(guò) 遠(yuǎn) 端 模 塊 將 模 擬 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 為數(shù) 字 信 號(hào) 后 經(jīng) 通 信 光 纖 傳 送 至 二 次系 統(tǒng) 。 傳 感 頭 部 分 有 電 源 電 路 ， 所 以 稱為 有 源 式 電 子 互 感 器 。 1、 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

50、 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 通 過(guò) 原 武 漢 高 壓 研 究 院 的 型 式 試 驗(yàn) ， 精 度 達(dá) 到 0.2s級(jí) 通 過(guò) 的 委 托 試 驗(yàn) 達(dá) 到 了 0.1級(jí) 精 度 掛 網(wǎng) 試 運(yùn) 行 一 年 半 多 ， 運(yùn) 行 穩(wěn) 定 可 靠 已 實(shí) 現(xiàn) 國(guó) 內(nèi) 應(yīng) 用 ， 有 幾 十 套 投 入 運(yùn) 行 ， 最 高 應(yīng) 用 的 電 壓等 級(jí) 為 500kV（ 二 ） 基 于 法 拉 第 磁 致 旋 光 效 應(yīng) 的 光 學(xué) 電 流 互 感

51、器 2、 全 光 纖 電 流 互 感 器 的 原 理法 拉 第 磁 光 效 應(yīng) 原 理 A） 不 通 電 B） 通 電保 護(hù) :5P30/1P50， 測(cè) 量 :0.2級(jí)符 合 IEC60044-8和 GB/T 20840.8 光 源 探 測(cè) 器耦 合 器 偏 振 器相 位 調(diào) 制 器光 纖 匯 流 排反射鏡 信 號(hào) 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) 光 波 在 通 電 導(dǎo) 體 的 磁場(chǎng) 作 用 下 ， 光 的 傳 播 發(fā)生 相 位 變 化 檢 測(cè) 光 強(qiáng) 的 相 位 變 化 ，測(cè) 出 對(duì) 應(yīng) 電 流 大 小 2、 全 光

52、纖 電 流 互 感 器 的 原 理 3、 全 光 纖 電 流 互 感 器 的 特 點(diǎn) 敏 感 元 件 和 傳 輸 元 件 全 部 采 用 光 纖 ； 共 光 路 技 術(shù) 和 差 動(dòng) 信 號(hào) 解 調(diào) 方 式 提 高 了 抗 干擾 能 力 采 用 了 全 數(shù) 字 閉 環(huán) 控 制 技 術(shù) ； 受 環(huán) 境 影 響 小 ； 高 精 確 度 和 大 測(cè) 量 動(dòng) 態(tài) 范 圍 ； 精 確 測(cè) 量 直 流 。 安 裝 方 式 靈 活 ， 適 應(yīng) 性 強(qiáng) 。 （ 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(jìn) 的 技 術(shù) 優(yōu) 勢(shì) 成 為 新型 電

53、 流 互 感 器 發(fā) 展 和 應(yīng) 用 的 主 流 方 向 。 FOCT的 基 礎(chǔ) 是 光 纖 陀 螺 技 術(shù) ， 可 靠 性 和 長(zhǎng) 期 工作 穩(wěn) 定 性 已 經(jīng) 經(jīng) 過(guò) 了 長(zhǎng) 期 考 驗(yàn) 。 FOCT具 有 帶 寬 高 、 絕 緣 簡(jiǎn) 單 、 抗 干 擾 能 力 強(qiáng) 等優(yōu) 點(diǎn) ， 是 國(guó) 際 上 技 術(shù) 水 平 最 高 的 產(chǎn) 品 之 一 ， 必 將 得到 廣 泛 應(yīng) 用 。4、 對(duì) 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(fù) 載 比 較 小 ；

54、 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(cè) 量 準(zhǔn) 確 度 的 要 求 。 它 被 列 為 電 子 式 電 流 互 感 器 的 一 種 實(shí) 現(xiàn) 形 式 ， 代表 著 電 磁 式 電 流 互 感 器 的 一 個(gè) 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 電 流 互 感 器 。 二 、 智 能 斷 路 器l CI

55、GRE對(duì) SF6斷 路 器 的 可 靠 性 調(diào) 查 結(jié) 果 表 明 ， 72%的 故 障 是由 斷 路 器 的 二 次 設(shè) 備 、 機(jī) 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(shì) 是 用 微 電 子 、 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 和新 型 傳 感 器 建 立 新 的 斷 路 器 二 次 系 統(tǒng) ， 開(kāi) 發(fā) 具 有 智 能 化 操 作功 能 的 斷 路 器 。1. 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(jī) 械 結(jié)構(gòu) 的 輔 助 開(kāi) 關(guān) 和 輔 助 繼 電 器 。 可

56、按 電 壓 波 形 控 制 跳 、 合 閘 角 度 ， 精確 控 制 跳 、 合 閘 過(guò) 程 的 時(shí) 間 ， 減 少 瞬 時(shí) 過(guò) 電 壓 幅 值 。2. 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 斷 路 器 裝 置 能 獨(dú) 立 地 執(zhí) 行 其 當(dāng) 地 功 能 ， 而 不 依 賴 于 變電 站 級(jí) 的 控 制 系 統(tǒng) 。3. 新 型 傳 感 器 與 數(shù) 字 化 控 制 裝 置 相 配 合 ， 獨(dú) 立 采 集 運(yùn) 行 數(shù) 據(jù) ， 可 檢 測(cè)設(shè) 備 缺 陷 和 故 障 ， 在 缺 陷 變 為 故 障 之

57、前 發(fā) 出 報(bào) 警 信 號(hào) ， 以 便 采 取 措 施 避 免 事 故 發(fā) 生 。4. 斷 路 器 具 有 數(shù) 字 化 接 口 ， 可 收 發(fā) GOOSE消 息 以 實(shí) 現(xiàn) 開(kāi) 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 能控 制 單 元 ， 它 由 數(shù) 據(jù) 采 集 、 智 能 識(shí) 別 和 調(diào) 節(jié) 裝 置 3個(gè)基 本 模 塊 構(gòu) 成 。 智 能 斷 路 器 的 技 術(shù) 基 礎(chǔ)l 基 于 微 機(jī) 、 電 力 電 子 技 術(shù) 和 新 型 傳 感 器 （ 電 子 互感 器 、 光 學(xué) 互 感 器 ） 建 立 新 的

58、 斷 路 器 二 次 系 統(tǒng) ；l 基 于 IEC 61850， 保 護(hù) 和 控 制 命 令 可 以 通 過(guò) 光 纖 網(wǎng)絡(luò) 實(shí) 現(xiàn) 與 斷 路 器 操 作 機(jī) 構(gòu) 的 數(shù) 字 化 接 口 。 這 些 技術(shù) 使 得 變 電 站 的 過(guò) 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 。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 145KV的 斷 路 器 上二 、 智 能 斷 路 器 智 能 操 作 的 優(yōu) 越 性1. 使 斷 路 器 實(shí) 際 操 作 大 多 是 在 較 低 速 度 下 開(kāi) 斷 ， 從

59、而 減 小 斷 路 器 開(kāi) 斷 時(shí) 的 沖擊 力 和 機(jī) 械 磨 損 ， 不 僅 可 減 少 機(jī) 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(jì) 效 益 和 社 會(huì) 效 益 ；2. 有 可 能 改 變 目 前 的 試 探 性 自 動(dòng) 重 合 閘 的 工 作 方 式 ， 而 成 為 自 適 應(yīng) 自 動(dòng) 重 合閘 ， 即 做 到 在 短 路 故 障 開(kāi) 斷 后 ， 如 故 障 仍 存 在 ， 則 會(huì) 拒 絕 重 合 ， 只 有 當(dāng) 故障 消 除 后 才 能 重 合 ；3. 實(shí) 現(xiàn) 定 相 合 閘 ， 降 低

60、合 閘 操 作 過(guò) 電 壓 ， 取 消 合 閘 電 阻 ， 進(jìn) 一 步 提 高 可 靠 性 ；4. 實(shí) 現(xiàn) 選 相 分 閘 ， 控 制 實(shí) 際 燃 弧 時(shí) 間 ， 使 斷 路 器 起 弧 時(shí) 間 控 制 在 最 有 利 于 燃弧 的 相 位 角 ， 不 受 系 統(tǒng) 燃 弧 時(shí) 差 要 求 的 限 制 ， 從 而 提 高 斷 路 器 實(shí) 際 開(kāi) 斷 能力 ；5. 實(shí) 現(xiàn) 集 成 開(kāi) 關(guān) 設(shè) 備 ， 從 而 實(shí) 現(xiàn) 緊 湊 型 變 電 站 。二 、 智 能 斷 路 器 集 成 開(kāi) 關(guān) 設(shè) 備 （ 系 統(tǒng) ）l 智 能 斷 路 器 技 術(shù) 的 進(jìn) 一 步 發(fā) 展 就 是 將 非 常 規(guī) 互感 器 、

61、 間 隔 內(nèi) 的 隔 離 開(kāi) 關(guān) 、 接 地 開(kāi) 關(guān) 等 一 次 設(shè)備 及 其 相 應(yīng) 控 制 裝 置 有 機(jī) 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(kāi) 關(guān) 系 統(tǒng) 。二 、 智 能 斷 路 器 智 能 斷 路 器 舉 例 ：智 能 斷 路 器 ： PASSl ABB： 插 接 式 開(kāi) 關(guān) 系 統(tǒng) PASS(Plug&Switch System)。PASS采 用 了 智 能 化 傳 感 器 技 術(shù) 和 微 處 理 技 術(shù) ， 通 過(guò)數(shù) 字 通 信 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 設(shè) 備 的 在 線 監(jiān) 測(cè) 、 診 斷 、 過(guò) 程 監(jiān) 視和 站 內(nèi) 計(jì) 算

62、 機(jī) 監(jiān) 控 。 通 過(guò) 智 能 軟 件 分 析 可 確 定 出 設(shè)備 的 運(yùn) 行 狀 況 。 PASS中 安 裝 了 電 子 式 互 感 器 。 通 過(guò)高 速 現(xiàn) 場(chǎng) 總 線 傳 送 數(shù) 字 化 的 電 流 電 壓 信 號(hào) 。l 全 部 采 用 智 能 化 PASS開(kāi) 關(guān) 的 澳 大 利 亞 的 275kV Blackwall變 電 站 和 Braemar變 電 站 已 分 別 于 1999年和 2000年 投 入 了 運(yùn) 行 。二 、 智 能 斷 路 器 智 能 斷 路 器 ： MITSl 三 菱 ： MITS智 能 化 開(kāi) 關(guān) 產(chǎn) 品 （ Mitsubishi Information T

63、echnology Switchgear）MITS以 無(wú) 鐵 芯 電 流 互 感 器 和 分 壓 式 電 壓 互 感 器 取 代了 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(shí) 現(xiàn) 智 能 化 變 電 站 的全 數(shù) 字 化 要 求 。l 三 菱 公 司 在 廣 東 500kV西 江 變 電 站 部 分 間 隔 安 裝 了MITS系 統(tǒng) ， 由 南 瑞 繼 保 、 北 京 四 方 提 供 配 套 的 二 次保 護(hù) 控 制 設(shè) 備 ， 進(jìn) 行 運(yùn) 行 試 驗(yàn) 。二 、 智 能 斷 路 器 智 能 斷 路 器

64、 ： HISl SIEMENS： HIS(Highly Integrated Switchgear)類 似 于 ABB的 PASS， 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(duì) 斷 路 器的 相 關(guān) 參 數(shù) 進(jìn) 行 監(jiān) 視 ， 并 通 過(guò) 高 速 現(xiàn) 場(chǎng) 總 線 傳輸 到 變 電 站 層 作 進(jìn) 一 步 的 分 析 。二 、 智 能 斷 路 器 智 能 斷 路 器 ： 國(guó) 內(nèi) 情 況l 國(guó) 內(nèi) 制 造 商 也 開(kāi) 始 了 智 能 斷 路 器 技 術(shù) 的 研 究 。 平 頂 山 天 鷹 集 團(tuán) 的 ZF11-252KV GIS

65、， 狀 態(tài) 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 集成 了 傳 感 器 技 術(shù) 、 PLC技 術(shù) 、 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 、 監(jiān) 測(cè) 技 術(shù) 、 網(wǎng) 絡(luò)技 術(shù) 以 及 通 訊 技 術(shù) 等 ， 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) GIS產(chǎn) 品 內(nèi) 部 電 器 元 件 、 特 別是 對(duì) 其 中 斷 路 器 及 其 操 作 機(jī) 構(gòu) 部 分 的 狀 態(tài) 監(jiān) 測(cè) ， 通 過(guò) 對(duì) 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 。 南 瑞 PCS-9820A智 能 控 制 裝 置 和 CZX

66、-12R1型 操 作 繼 電 器可 組 成 智 能 斷 路 器 操 作 系 統(tǒng) 。 智 能 斷 路 器 數(shù) 字 接 口 四 、 國(guó) 際 電 工 委 員 會(huì) IEC61850標(biāo) 準(zhǔn) 產(chǎn) 生 背 景 ： 目 前 變 電 站 內(nèi) 通 信 規(guī) 約 雜 亂 ， 既 有 各 個(gè) 廠 商 私 有 的 規(guī)約 ， 又 有 不 同 版 本 的 國(guó) 家 或 國(guó) 際 規(guī) 約 ， 設(shè) 備 之 間 的 通 信要 經(jīng) 過(guò) 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(wú) 縫 通 信 體 系 ， IEC61850孕 育 而 生 。 2001年 6月 11日 在 挪 威 奧 斯 陸 召 開(kāi) 會(huì) 議 ， 會(huì) 議 正 式 提出 了 電 力 系 統(tǒng) 無(wú) 縫 通 信 體 系 結(jié) 構(gòu) 方 案 ， 如 下 圖 ： a)調(diào) 度 中 心 之 間 通 信 采 用 IEC60870 6 TASE.2（ 已 頒 布 ） 。b)變 電 站 內(nèi) 網(wǎng) 絡(luò) 采 用 IEC61850（ 第 1版 已 頒 布 ） 。c） 變 電 站 之 間 網(wǎng) 絡(luò) 采 用 IEC61850 （ 正 在 制