变电所综合自动化系统的结构形式和配置

变电所综合自动化系统的结构形式和配置

一、变电所综合自动化系统的结构/ 14

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监控机调度中心工程师站打印机UPS变电所层TCP/IPTCP/IP远动管理机TCP/IPTCP/IP网络交换机TCP/IPTCP/IP通信管理机MODBUS通信管理机RS-232通信管理机PROFIBUSRS-232通信管理机MODBUSRS-232110kV进线一110kV进线二Modbus(485)1变压器主保护2变压器主保护10kV出线一10kV出线二PM9810110kV进线三110kV进线四1#变压器后备保护2#变压器后备保护10kV出线三10kV出线四PM981010kV出线五10kV出线六进线开关柜智能测量表记变压器保护柜出线开关柜设备层

1、设备层（0层）

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主要指变电所中的变压器、断路器、隔离开关和电流、电压互感器等一次设备。

2、间隔层（1层）

主要由各种继电保护、自动控制装置和其他智能设备组成，可以通过现场总线、以太网等站级网络与站控层设备进行数据通信。一般按断路器间隔来划分。

3、变电所层（2层）

主要由当地监控、远动终端(RTU)等组成，远动终端负责与牵引供电远动系统的调度端通过数据通信通道实现数据交换。当地监控由监控机通过局部网络和各间隔层之间进行数据交换，负责在有人值班时提供人机交互接口，存储各种历史数据，负责对间隔层的装置的管理以及开关操作等功能。

二、分层（级）分布式系统集中组屏的结构形式

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1、结构形式

把整套综合自动化系统按其不同的功能将间隔层按对象划分组装成多个屏（柜），例如：变压器保护屏、线路保护屏、直流屏等。这些控制保护屏一般都安装在主控室中，又简称“分布集中式结构”。

这种自动化系统可应用于有人或无人值班变电所。多数传统变电所在改造初期都采用分布集中式结构。

如下图所示

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牵引变电所视屏通信单元监控机调度端远动管理机视屏监控单元网络交换机通信管理机变电所主控室110kV进线保护测控1#主变保护测控2#主变保护测控并补保护测控馈线保护测控交直流保护测控

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2、分层分布式系统集中组屏结构特点

（1）分层（级）分布式的配置系统采用按功能划分的分布式多CPU系统。

其功能单元有：各种高低压线路保护单元、主变压器保护单元、电容器保护单元、 备用电源自投控制单元

低频减载控制单元、电压无功综合控制单元、数据采集与处理单元、电能计量单元

每个功能单元基本由一个CPU组成，也有一个功能单元由多个CPU完成的，例如主变保护就由主保护和后备保护组成。这种按功能设计的分散模块化结构具有软件相对简单、调试维护方便、组态灵活、系统整体可靠性高的特点。

（2）继电保护相对独立

在综合自动化系统中，继电保护单元相对独立，其功能不依赖于通信网络或其他设备。

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（3）具有与系统控制中心通信功能

综合自动化系统本身已具有对模拟量、开关量、电能脉冲量进行数据采集和数据处理的功能，也具有收集继电保护动作信息、事件顺序记录等功能，因此不必另设独立的RTU装置，直接可将综合自动化系统采集的信息传送给调度中心，同时也接收调度中心下达的控制、操作命令和在线修改保护定值命令。

（4）模块化结构，可靠性高

各功能模块都由独立电源供电，输入/数出回路都相互独立，任何一个模块故障，只影响局部功能，不影响全局。

（5）室内工作环境好，管理维护方便

3、分层分布式系统集中组屏结构的优点

集中组屏，便于设计、安装、调试和管理，可靠性也比较高，尤其适合于旧所改造。

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4、分层分布式系统集中组屏结构的缺点

安装时需要的控制电缆相对较多，增加了电缆及其辅助投资。

三、分布分散式与集中相结合的结构形式

1、结构形式

按每个电网元件（如一条馈线、一台变压器、一组电容器等）为对象，把控制、保护、测量等功能设计安装在同一个微机装置中，对于6～35kV的中低压线路，可以将这个微机保护监控装置分散安装在各个开关柜上，然后通过通信网络和监控主机进行信息交换；对于高压线路或变压器等重要设备的保护监控装置仍然采用集中组屏方式安装在主控室内。这也是当前综合自动化的主要结构形式。

结构布置如下图所示

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牵引变电所监控机监控机调度端变电所主控室通信网络高压电气设备及高压开关柜高压室视屏盘当地监控盘1#主变盘110馈线盘并补盘2#计主量变盘盘交流盘直流盘

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2、结构特点及优越性

（1）6～35kV的中低压线路保护监控采用分散式结构，就地安装在开关柜中，通过现场总线与主控室监控机交换信息，可以节约控制电缆。

（2）高压线路、变压器等重要设备的保护监控采用集中组屏方式，安装在主控室或保护室中，使这些设备的保护监控装置处于比较好的工作环境中，可以提高供电的可靠性。

（3）其他的自动装置，如备用电源自投装置和电压、无功综合控制装置采用集中组屏方式，安装于主控室或保护室中。

（4）电能计量采用集中组屏方式，安装于主控室或保护室中。

三、全分散式结构形式

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1、全分散式结构形式

将每个电网元件（包括变压器，高、低压线路，电容器等）的保护、控制、测量功能设计安装在同一个微机装置中，并且分散安装在各个开关柜中，然后通过通信网络和监控主机进行信息交换。这种结构形式中，主控室内只有监控用的微机和直流操作电源及网络信号集中转换的柜子，主控室结构简单，设备环境好，检修更方便。

结构形式如下图所示

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牵引变电所变电所主控室监控机监控机调度端视屏盘当地监控盘直流盘防灾通信网络并补2保护测控并补1保护测控动力变保护测控馈线保护测控馈线1保护测控高压室室外设备保护测控装置2#主变主保护后备保护1#主变主保护后备保护

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2、全分散式结构的优越性

（1）简化了变电所二次部分的配置，大大缩小了控制室的面积。

主控室内减少了保护屏的数量，由于采用综合自动化系统后，原先常规的控制盘、中央信号屏和模拟屏可以取消。

（2）减少了施工和设备安装工程量。

由于安装在开关柜上的保护测控装置在开关柜出厂前已经由厂家安装调试完毕，再加上保护测控装置都安装在各开关柜，减少了敷设到控制室的控制电缆数量，因此现场施工、安装和调试的工期就缩短了。

（3）简化了变电所二次设备之间的互连线，节省了大量连接电缆。

（4）分层分散式结构可靠性高，组态灵活，检修方便。

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分层分散式结构，由于保护测控装置分散安装在高压设备附近，减小了电流互感器的负担，同时，各模块与监控机之间通过通信网络连接，抗干扰能力强，可靠性高。

总之，分层分散式结构可以降低总投资，是变电所综合自动化系统的未来发展趋势。

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