第六章变电站综合自动化电压无功控制子系统

变电站电压无功自动控制系统综合分析【摘要】现代电力系统的规模越来越大，无功的平衡和电压的稳定非常重要。

所以，现代电力系统中的无功功率与电压控制是一个非常重要的问题，需要很好地解决。

【关键词】变电站；电压无功；自动控制系统；综合分析一、总的功能变电所可看做电力系统的一个元件，其电压水平和无功流动与系统是相互影响的，因此，在控制策略上VQC装置必须满足变电所调节电压及平衡无功的要求。

同时，要服从系统运行的需要，执行调度控制中心通过远动信号的指令，发出动作信号或者闭锁信号。

只有这样，VQC装置控制策略才算是完整的。

有时由于系统电压过高或者过低，经过变电所内上述调整后系统并不一定能进入规定区域运行，这时装置应自动闭锁，并应向调度控制中心发出信号，调度控制中心可以通过远动信号来调节邻近变电所或上级变电所的潮流达到该所的控制目标；另一方面，有时系统为了达到某种目标，需要个别变电所在无功或电压上作出某种限度的牺牲，或者调度控制中心为了实现全区域潮流优化，最大限度地降低网损，也可以对VQC发出越级控制的指令。

二、参数设置系统应具有良好的参数配置功能，能对系统应用对象进行不同的设置，使通用软件能适应各种需求。

1.VQC装置可以使用在不同等级的变电站，所以需要对变电站电压等级、变压器台数、有载调压挡数、母线分段情况、电容器组数及控制开关的接线按要求进行配置。

2.系统设计成可选直接测量获取电压、电流等遥测量信息或与RTU通信获取电压、电流等遥测量信息。

VQC参数包括系统参数、VQC控制策略、主变压器基本参数、主变运行参数、无功定值、中端电压定值、低端电压定值、主变闭锁信息、电容器闭锁信息、电容器基本参数、母联参数以及主变调节时刻定义等。

三、数据输入、输出VQC正常工作需要实时监测电力系统当前运行实时状态，根据电网当前实时状态决定控制策略。

VQC自动装置需采集的数据包括遥测数据。

遥测数据包括：无功功率，变压器低压侧三相有功、无功功率，变压器高压侧三相电流，变压器低压侧三相电流，变压器低压侧谐波分量等。

电压无功自动控制系统(AVC)的功能
电压无功自动控制系统主要有三个模块构成:自动电压调整程序(AVC_MA IN) ,遥控程序(DO_CTLS) ,和报警程序(AVC _ALM) 。

AVC _MA IN通常只运行在PAS节点上,它从SCADA获得电网的实时运行状态,根据分区调压原则,对电网电压进行监视,它现电压异常时提出相应的调节措施。

当系统处于自动控制状态时,将调节措施提交给SCADA 的遥控程序,执行变压器分接头的升降和电容器的投切,遥控环节是电压无功自动控制系统的关键环节,电压无功自动控制系
统运行是否成功将在很大程度上决定于电网基础自动化状况。

报警程序负责显示自动调压程序提出的调压建议和遥控程序所做的自动调压措施,可在任一台工作站上运行电压自动调节报警程序,以获得自动电压无功控制系统的信息提示。

利用这种方法实现无功电压闭环优化控制需要增加的程序较多,并且控制的主程序的在PAS(高级应用)节点上。

市区输电网无功电压集中闭环优化控制,基于状态估计、潮流计算、遗传算法。

根据SCADA实时遥信信息,实时动态跟踪电网运行方式的变化,正确划分供电区域,实现动态分区调压。

在满足负荷侧电压合格( 10 kV 合格范围为10 kV ～10. 7 kV)的基础上,通过有效调节全网有载调压分接开关及投退电容器,实现全网无功优化运行,网损最小。

在现有设备基础上,增加集控站与调度主站的实时通讯功能,完
成EMS对变电所的控制操作,使市区电网电压和无功处于经济运行的水平。

投资少,见效快,实现较容易。

变电站综合自动化控制系统变电站综合自动化是指利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和数字信号处理（DSP ）等技术，实现对变电站主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护以及与调度通信等综合性自动化功能。

它综合了变电所内除交直流电源以外的全部二次设备功能。

电力系统进行的农网改造、城网改造对于变电站二次系统的改造主要是以综合自动化系统替换原有的常规二次系统。

它是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。

随着两网”改造的深入和电网运行水平的提高，采用变电站综合自动化技术是计算机和通信技术应用的方向，也是电网发展的趋势。

变电站自动化系统的基本结构有集中式系统结构、分布式系统结构和分散（层）分布式结构。

变电站综合自动化系统应能实现的功能：•微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。

各类保护实现故障记录、存储多套定值、适合当地修改定值等功能。

•数据采集①状态量采集：状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号等。

目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。

保护动作信号则采用串行口（RS-232或RS485 ）或计算机局域网通过通信方式获得。

② 模拟量采集：常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压，线路电压，电流和功率值。

馈线电流，电压和功率值，频率，相位等。

此外还有变压器油温，变电站室温等非电量的采集。

模拟量采集精度应能满足SCADA系统的需要。

③脉冲量：脉冲量主要是脉冲电度表的输出脉冲，也采用光电隔离方式与系统连接，内部用计数器统计脉冲个数，实现电能测量。

•事件记录和故障录波测距事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。

其SOE分辨率一般在1~10ms之间，以满足不同电压等级对SOE的要求。

变电站综合自动化系统原理及配置授课提纲变电站综合自动化系统原理及配置授课目录一、变电站综合自动化系统的概述1．什么是变电站综合自动化？2．什么是变电站综合自动化系统？3．变电站实现综合自动化的意义4．变电站综合自动化的主要内容和功能5．实现变电站综合自动化所采集的信息二、变电站综合自动化系统的结构及组成1．变电站综合自动化系统的结构2．变电站综合自动化系统的组成三、变电站综合自动化的“四遥”1．遥测信息的采集2．遥信信息的采集3．遥控及其输出电路4．遥调及其输出电路四、变电站综合自动化系统的配置1．变电站综合自动化系统的硬件配置2．变电站综合自动化系统的软件配置变电站综合自动化系统原理及配置授课提纲一、变电站综合自动化系统的概述（一）什么是变电站综合自动化？变电站综合自动化是将变电站的二次设备 (包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

（二）什么是变电站综合自动化系统？变电站综合自动化系统是由多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，它替代常规的测量和监视仪表，替代常规的控制屏、中央信号系统和远动屏，它用微机保护替代常规的继电保护。

变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。

变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机可方便地监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。

变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特点。

（三）变电站实现综合自动化的意义1．变电安全运行的需要（1）具备故障诊断能力（2）快速切除故障的能力（3）及时告警的能力2．提高供电质量的需要（1）快速的压送负荷有利于提高电能质量（2）有载调压和无功补偿有利于提高电压的合格率3．信息共享的需要（1）高速数据通信支持分散式测控（2）设备综合性强信息可共享4．运行管理的需要（1）监视、测量、记录、抄表高度的自动化（2）方便友好的运行操控界面5．节约土地、人力和物力的需要（四）变电站综合自动化的主要内容和基本要求1．变电站综合自动化的主要内容（1）对220kV及以下中、低压变电站，采用自动化系统，利用现代计算机和通信技术，对变电站的二次设备进行全面的技术改造，取消常规的保护、监视、测量、控制屏，实现综合自动化，以全面提高变电站的技术水平和运行管理水平，并逐步实行无人值班或减人增效。

变电站综合自动化变电站综合自动化是指利用先进的信息技术和自动控制技术，对变电站的设备、工艺和运行进行全面监测、控制和管理的系统。

该系统通过实时采集、传输、处理和分析变电站各种数据，实现对变电站设备状态、运行参数、故障信息等的实时监测和分析，以及对设备的自动控制和优化管理。

变电站综合自动化系统可以提高变电站的安全性、可靠性和经济性，提高能源利用效率，减少人工操作和维护工作，降低运行成本，提高供电质量和服务水平。

一、变电站综合自动化系统的组成变电站综合自动化系统主要由以下几个部分组成：1. 采集系统：采集系统负责实时采集变电站各种数据，包括设备状态、运行参数、故障信息等。

采集系统通常包括传感器、数据采集装置、通信设备等。

2. 通信系统：通信系统负责将采集到的数据传输到监控中心或其他相关设备。

通信系统通常采用现场总线、以太网等通信协议，通过光纤、电缆等传输介质进行数据传输。

3. 监控系统：监控系统是变电站综合自动化系统的核心部分，负责实时监测和分析变电站各种数据，并提供操作界面和报警功能。

监控系统通常由监控服务器、操作终端、数据库等组成。

4. 控制系统：控制系统负责对变电站设备进行自动控制和调节，实现对变电站的远程控制和操作。

控制系统通常包括PLC（可编程逻辑控制器）、远动终端、执行机构等。

5. 管理系统：管理系统负责对变电站的设备、工艺和运行进行管理和优化。

管理系统通常包括设备管理、工艺管理、运行管理等子系统。

二、变电站综合自动化系统的功能1. 实时监测和分析功能：变电站综合自动化系统可以实时监测和分析变电站设备的状态、运行参数、故障信息等，及时发现和预防设备故障，提高设备的可靠性和安全性。

2. 自动控制和调节功能：变电站综合自动化系统可以对变电站设备进行自动控制和调节，实现对变电站的远程控制和操作，提高设备的运行效率和稳定性。

3. 报警和故障处理功能：变电站综合自动化系统可以根据设定的规则和算法，对设备状态进行实时监测，一旦发现异常情况，及时发出报警，并提供故障诊断和处理建议。

第1章变电站综合自动化系统的基础知识习题答案1.什么是变电站综合自动化？答：变电站综合自动化是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。

2.变电站综合自动化系统有哪些基本功能？答：变电站综合自动化系统的基本功能主要有微机保护、安全自动控制、远动监控、通信管理。

3.简述变电站层的组成。

答：变电站层一般主要由操作员工作站（监控主机）、五防主机、远动主站及工程师工作站组成。

4. RCS-9600综合自动化系统有哪几部份组成？答：RCS-9600综合自动化系统从整体上分为三层，即变电站层、通信层和间隔层，硬件主要由保护测控单元、通信控制单元及后台监控系统组成。

5.RCS-9600后台监控系统具有哪些特点？答：RCS-9600后台监控系统用于综合自动化变电站的计算机监视、管理和控制或用于集控中心对无人值班变电站进行远方监控。

RCS-9600后台监控系统通过测控装置、微机保护以及变电站内其他微机化设备（IED）采集和处理变电站运行的各种数据，对变电站运行参数自动监视，按照运行人员的控制命令和预先设定的控制条件对变电站进行控制，为变电站运行维护人员提供变电站运行监视所需要的各种功能，减轻运行维护人员的劳动强度，提高变电站运行的稳定性和可靠性。

6. RCS-9600系列保护测控单元完成的主要功能有哪些？答：RCS-9600系列保护测控单元作为变电站综合自动化系统一个基本部分，以变电站基本元件为对象，完成数据采集、保护和控制等功能。

概括地说，其完成的主要功能有：模拟量数据采集、转换与计算，开关量数据采集、滤波，继电保护，自动控制功能，事件顺序记录，控制输出，对时，数据通信。

7. RCS-9600综合自动化系统中实时采集的数据包括哪些类型？答：实时数据采集包括：①遥测。

《变电站综合自动化》教学大纲一、课程的性质、地位与任务《变电站综合自动化》 是本专业面向应用的一门专业核心课。

本课程以“变电站 综合自动化系统”为载体， 学生通过该门课的学习， 使学生较全面地了解变电站综合 自动化系统的用途、 结构、 原理和性能， 初步掌握变电站综合自动化系统基本知识和 技能，具备变电站综合自动化系统的安装调试、运行及事故处理的能力。

二、教学基本要求了解变电站站综合自动化的含义，变电站实现综合自动化系统的结构形式、通信 技术、 微机保护子系统， 了解提高综合自动化系统可靠性的措施掌握变电站实现综合 自动化的基本功能。

掌握变电站综合自动化信息的测量采集种类和方式方法； 变电站 综合自动化电压无功控制、 输电路线自动重合闸子系统； 变电站综合自动化系统的运 行、维护及调试；熟悉变电站综合自动化的监控系统相关知识。

三、教学学时分配表教学内容概述变电站综合自动化系统的设计原则及结构 形式摹拟量输入/输出系统 数字量输入/输出系统保护和监控常用的算法变电站综合自动化微机保护子系统 变电站综合自动化监控子系统变电站综合自动化电压无功控制子系统 变电站综合自动化系统的其他子系统 变电站综合自动化的数据通信系统 电流互感器TA 的工作原理 电压互感器TV 的工作原理参观供电局的变电站综合自动化系统 电流继电器特性实验 电压继电器特性实验功率方向继电器特性实验教学方法 或者手段 讲授法、 多媒体讲授法、 讨论讲授法、提问 讲授法、 多媒体讲授法、 多媒体讲授法、 讨论 讲授法、提问 讲授法、 多媒体 讲授法、 多媒体 讲授法、 讨论 演示法、实验法 演示法、实验法 演示法、实验法 演示法、实验法 演示法、实验法 演示法、实验法教 学时 数446 6 6 10 6 8 8 6 2 2 2 2 2 2六 七 八 九 十 实训一 实训二实训三 实训四 实训五实训六 章 一 二 三 四五备 注四、教学内容与学时安排 第一章 概述 ……4 学时本章教学目的和要求： 学习变电站综合自动化的基本概念和发展历程， 理解变电 站实现综合自动化的优越性已经综合自动化系统的基本功能和特点。

变电站综合自动化变电站综合自动化是指利用先进的信息技术和自动化控制技术，对变电站的各个系统进行集成和优化，实现对变电站设备的监控、控制和管理。

通过综合自动化系统，可以提高变电站的运行效率和可靠性，降低运维成本，提升供电质量和安全性。

一、综合自动化系统架构变电站综合自动化系统主要包括以下几个子系统：监控与控制子系统、保护与自动化控制子系统、通信与网络子系统、数据管理与分析子系统以及人机交互子系统。

1. 监控与控制子系统监控与控制子系统是变电站综合自动化系统的核心部分，主要负责对变电站各个设备进行实时监测和控制。

通过传感器和执行器与各个设备连接，实时采集设备状态和运行数据，并通过监控终端进行显示和操作。

监控与控制子系统可以实现对变电站的远程监控和控制，提高运维效率和响应速度。

2. 保护与自动化控制子系统保护与自动化控制子系统主要负责对变电站设备进行保护和自动化控制。

通过保护继电器和自动化装置，对变电站设备的电气参数进行监测和保护，当设备出现故障或超过设定的安全范围时，及时采取措施进行保护和自动化控制。

保护与自动化控制子系统可以提高变电站的安全性和可靠性，减少事故的发生。

3. 通信与网络子系统通信与网络子系统主要负责变电站内部各个子系统之间的通信和数据传输，以及与上级调度中心之间的通信。

通过网络设备和通信协议，实现数据的传输和共享，确保各个子系统之间的协调和一致性。

通信与网络子系统可以提高变电站的信息化水平和运行效率。

4. 数据管理与分析子系统数据管理与分析子系统主要负责对变电站的数据进行采集、存储、处理和分析。

通过数据采集终端和数据库管理系统，实时采集变电站各个设备的运行数据，并进行存储和分析。

数据管理与分析子系统可以提供数据支持和决策依据，优化变电站的运行管理和维护策略。

5. 人机交互子系统人机交互子系统是变电站综合自动化系统与操作人员之间的接口，主要包括监控终端、操作终端和报警系统。

通过人机交互子系统，操作人员可以实时监测变电站的运行状态和设备参数，进行远程控制和操作，并及时响应设备故障和报警信息。

变电站综合自动化技术摘要：计算机技术的发展，推动了电力系统计算机自动化技术的发展，变电站综合自化技术也日趋完善。

本论文根据目前电力系统变电站综合自动化技术现状，从其设计原理、结构模式、功能及其发展基础上对变电站综合自动化系统进行分析和描述。

并对今后的发展趋势做了总结，提出意见。

关键词：变电站综合自动化结构模式基本过程功能发展趋势变电站综合自动化系统是一种以计算机为主、将变电站的一、二次设备经过功能组合形成的标准化、模块化、网络化的计算机监控系统。

变电站综合自动化，是将变电站的二次设备经过功能的重新组合和优化设计，利用先进的计算机技术、自动化技术和通信技术，实现对全变电站的主要设备和输配电线路的自动监视、测量、控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

一、变电站综合自动化的结构模式变电站综合自动化系统的结构模式主要有集中式、集中分布式和分散分布式。

（一）集中式结构集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I／O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。

集中式结构也并非指只由一台计算机完成保护、监控等全部功能。

多数集中式结构的微机保护、微机监控和与调度等通信的功能也是由不同的微型计算机完成的，只是每台微型计算机承担的任务多些。

例如监控机要担负数据采集、数据处理、断路器操作、人机联系等多项任务；担负微机保护的计算，可能一台微机要负责多回低压线路的保护等。

（二）分布式结构该系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。

分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。

各功能模块（通常是多个CPU）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。

分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其它模块正常运行。

变电站综合自动化系统课件一、引言随着电力工业的快速发展，变电站的数量和规模也在不断扩大。

变电站综合自动化系统是现代电力系统的重要组成部分，它利用先进的计算机技术、通信技术和传感器技术，实现对变电站设备的远程监控、保护、调整和管理。

本课件将介绍变电站综合自动化系统的基本概念、系统组成、功能特点以及发展趋势。

二、变电站综合自动化系统的基本概念变电站综合自动化系统是指利用先进的计算机技术、通信技术和传感器技术，实现对变电站设备的远程监控、保护、调整和管理的一种自动化系统。

它通过对变电站内的电流、电压、温度、压力等参数的监测和调整，以及对断路器、隔离开关、变压器等设备的远程控制，实现对变电站的智能化管理。

三、变电站综合自动化系统的系统组成变电站综合自动化系统主要由以下几个部分组成：1、监控系统：实现对变电站设备的实时监测和控制，包括对电流、电压、温度、压力等参数的监测和对断路器、隔离开关、变压器等设备的远程控制。

2、保护系统：负责对变电站设备进行保护，包括对电力线路、变压器的保护和对故障的预警和隔离。

3、通信系统：实现各子系统之间的数据传输和信息交换，包括对监控系统、保护系统和调度系统的数据传输。

4、调度系统：负责对变电站的运行进行调度和管理，包括对电力负荷的分配和调整以及对故障的处理和恢复。

5、电源系统：为整个系统提供稳定的电源供应，包括UPS电源、蓄电池等设备。

四、变电站综合自动化系统的功能特点变电站综合自动化系统具有以下功能特点：1、远程监控：通过计算机技术和通信技术实现对变电站设备的远程监控，方便管理人员对变电站的运行情况进行实时掌握。

2、保护功能：通过对变电站设备的保护，实现对电力线路、变压器的保护和对故障的预警和隔离，保证电力系统的稳定运行。

3、数据传输：实现各子系统之间的数据传输和信息交换，方便管理人员对变电站的运行情况进行实时掌握和对电力负荷的分配和调整。

4、智能化管理：通过对变电站的智能化管理，实现对电力系统的自动化控制和管理，提高电力系统的运行效率和安全性。

0引言电压是衡量电能质量的一个重要指标，改善电压质量可以节能，也是防止系统电压崩溃、提高安全稳定运行水平的重要条件，电压过高过低，会影响设备的寿命和效率，所以保证用户处的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务之一，而电力系统运行电压水平取决于无功功率的平衡。

下面就两者的关系来分析电压无功综合自动化系统。

1电压过高过低的危害电压过高的危害包括：（1）加速电气设备绝缘老化，降低寿命。

如普通灯泡电压经常高10%时的寿命是只有电压经常保持额定值时寿命的30%，电子设备各种电子管阴极电压每增加5%，阴极寿命减少一半。

（2）使并联电容器无功补偿设备不能投运，降低经济效益（电容器长期过压不能超10%）。

（3）使变压器等电气设备空载损耗增大，增加线损。

（4）影响客户产品质量。

电压低的危害包括：（1）降低发电机有功出力和输变电设备容量。

（2）降低输电线路充电功率。

（3）降低电容器和电加热设备出力。

（4）增加电网损失、缩短设备寿命。

（5）造成客户减产，并影响产品质量。

（6）造成电网振荡，系统解列，大面积停电，断水，断气，电讯中断，雷达异常，影响人民生活和国防军工用电。

2无功功率的平衡和电压水平的关系系统中各种无功电源的无功功率输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的要求，否则电压就会偏高额定值。

无功功率负荷及无功功率损耗包括异步电动机（无功负荷），变压器和输电线路（无功损耗）。

无功功率平衡用公式表示：Q ＝Q GC －Q LD －Q L ，即无功备用等于电源无功之和－无功负荷之和－网络无功损耗之和。

当Q ＞0，表示无功功率平衡且有适量的备用；当Q ＜0，则表示系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置。

3电力系统调压的基本原理和主要措施以图1所示的简单电力系统为例，说明常用的各种调压措施所依据的基本原理。

对于用户端母线电压：V b ＝（V G k 1－ΔV ）／k 2≈（V G k 1－PR +QX V）／k 2所以为了调整用户端电压V b ，可采取以下措施：（1）调节励磁电流以改变发电机端电压；（2）适当选择变压器的变比；（3）改变线路的参数；（4）改变无功功率的分布。