畢業設計5kv降壓變電站綜合自動化系統設計題 目：35kV降壓變電站綜合自動化系統設辻摘要:變電站是電力系統中不可缺少的重要環節，它擔負著電能轉換和電能重新分配的繁重任務，對電網的安全和經濟運行起著舉足輕重的作用。變電站綜合自動化是將變電站的二次設備通過功能的組合和優化設計，利用先進的運算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現對全變電站的要緊設備和輸、配電線路的自動監視、測量、自動操縱和微機愛護，以及與調度通信等綜合性的自動化功能，因此，變電站綜合自動化是自動化技術、運算機技術和通信技術等高科技在變電站領域的綜合應用。關鍵詞：自動操縱，微機愛護，監控1綜合自動化方案的總體設計要求和方案設想1.1工程概況：本變電站為35kV變電站，要緊結構為：35kV/10kV有載調壓主變2臺、35kV單母線接線、35kV進線2回、10kV單母線分段接線、10kV饋出線8回、10kV電容器2組、所用變2臺本變電站主接線簡圖如下：35KVll35KVll10KVI10KVII10KVI10KVIIrRT--.-rtx-.rRT--.-rtx-.圖1主接線簡圖1.2綜合自動化方案的總體設計要求和方案設想本變采納電站綜合自動化系統應符合國家和電力行業的標準規約、規程規范，系統應具有數據采集與處理、操縱與調劑、防誤操作閉鎖、遠動等功能。具體如下:（1） 實時數據的采集與處理功能：通過各測控單元進行數據的采集和處理。實時信息包括：模擬量（電圧和電流量）、數字量、脈沖量級溫度量等一些其它信號。它們來自每一個電氣單元的PT、CT、斷路器、隔離開關和愛護設備以及直流、所用電系統等。被采集的實時數據，通過必要的預處理后送往站級運算機.（2） 報警處理功能：對變電站的運行工況和設備狀態進行自動監測.當變電站所有非正常狀態發生及設備專門時，系統能及時在當地或遠方發生事故音響或語音報警，并在CRT顯示器上自動推出報警畫面，為運行人員提供分析處理事故的信息，同時還應將事故信息進行打印記錄和儲備。報警級別分為一樣報警和事故報警，報警內容要緊有越限報警和專門狀態（開關量變位）報警。（3） 事件順序記錄（SOE）：能以2ms的辨論率記錄對變電所內的繼電愛護、自動裝置、斷路器等在事故時動作的先后順序做自動記錄。并能夠在CRT上顯示及在打印機上打印。（4） 操縱調劑功能及防誤操作閉鎖：綜合自動化系統的操縱調劑功能包括：斷路器的分、合操作；隔離開關的分、合操作；主變壓器有載調壓分接頭操作；主變壓器中性點接地刀閘操作；電容器組投切；微機愛護裝置的遠方軟壓板投運及遠方復歸信號；按不同的操作權限山遠方修改愛護裝置、自動裝置的定值。2綜合自動化系統的功能及技術性能指標要求變電站綜合自動化是多專業性的綜合技術，它以微運算機為基礎，實現了對變電站傳統的繼電愛護、操縱方式、測量手段、通信和治理模式的全面技術改造，實現了電網運行治理的一次變革。國際大電網會議WG34.03工作組在研究變電站的數據流時，分析了變電站自動化需完成的功能大致有63種，歸納起來可分為以下兒種功能組：①操縱、監視功能；②自動操縱功能；③測量表計功能；④繼電愛護功能；⑤與繼電愛護有關功能；⑥接口功能；⑦系統功能。具體來說，變電站綜合自動化系統的差不多功能要緊表達在：微機愛護、安全自動操縱、遠動監控、通信治理四大系統功能。變電站綜合自動化應該應遵循以下要緊現行標準相關的技術性能指標：

GB191-90《包裝儲運圖示標志》GB2423-95《電工電子產品環境試驗規程》GB4858-84《電氣繼電器的絕緣試驗》GB6126《靜態繼電器及愛護裝置的電氣干擾試驗》GB7261《繼電器和繼電愛護裝置差不多試驗方法》GB11287-89《繼電器，繼電愛護裝置振蕩（正弦）試驗》GB14285-93《繼電愛護和安全自動裝置技術規程》GB/T14537-93《量度繼電器和愛護裝置的沖擊和碰撞試驗》GB/T15145-94《微機線路愛護裝置通用技術條件》GB/T17626.2-1998《電磁兼容試驗和測量技術靜電放電抗擾度試驗》GB/T17626.3《射頻電磁場輻射抗擾度試驗》GB/T17626.4《電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗》GB/T17626.5《浪涌（沖擊）抗擾度試驗》GB/T17626.6《射頻場感應的傳導擾亂抗擾度》GB/T17626.8《工頻磁場的抗擾度試驗》GB/T17626.9《脈沖磁場的抗擾度試驗》GB/T17626.10《阻尼振蕩磁場的抗擾度試驗》GB/T17626.11《電壓暫降、短時中斷和電壓變化抗擾度試驗》GB/T17626.12《振蕩波抗擾度試驗》DL478-92《靜態繼電愛護及安全自動裝置通用技術條件》DL480-92《靜態電流相位比較式縱聯愛護裝置技術條件》DL/T524-93《繼電愛護專用電力線載波收發信機技術條件》DL/T670-1999《遠動設備及系統第5部分第103篇繼電愛護設備信息接口配套標準》DL/T720-2000《電力系統繼電愛護柜、屏通用技術條件》DL/T5149-2001《220kV-500kV變電所運算機監控系統設計?技術規范》DL/T5065-1996《水力發電廠運算機監控系統設規定》GB/T13926《工業過程測量和操縱裝置的電磁兼容性》GB—2887-89《運算機場地技術條件》GB50171-92《電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路結線施工及驗收規范》GB/T14598.9—1995《輻射靜電試驗》GB/T14598.10—1996《快速瞬變干擾試驗》GB/T14598.13—1998《1兆赫脈沖群干擾試驗》GB/T14598.14—1998《靜電放電試驗》DL/T667—1999《繼電愛護設備信息接口配套標準》DL5136-2001《火力發電廠、變電所二次接線設計技術規程》GB50062-92電安生［1994］191國家電力公司《電力裝置的繼電愛護及安全自動裝置設訃規范》《電力系統繼電愛護及安全自動裝置反事故措施要點》《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》國電調［20021138號《"防止電力生產重大事故的二十五項重點要求”繼電愛護實施細則》3綜合自動化系統的功能要求及系統技術性能指標要求本變電站按無人值班站的建設規模實現對本變電站的監視、測量、操縱、運行治理以運算機監控系統為要緊手段，運算機監控系統必須實現以往常規操縱屏所具有的全部功能。運算機監控系統應具有遠動RTU功能，不再獨立設置RTU裝置，遠動數據應直采直送，除釆納專用通道傳輸外，還應用數據網絡向地調或業要緊求的集控站傳輸信息。應該具備完善的變電站綜合自動化系統的微機愛護、安全自動操縱、遠動監控、通信治理四大子系統的功能，對設備的選擇具體要求如下：3.1微機愛護子系統的功能要求微機愛護應包括全變電站要緊設備和輸電線路的全套愛護，具體有：高壓輸電線路的主愛護和后備愛護：主變壓器的主愛護和后備愛護；無功補償電容器組的愛護：母線愛護；配電線路的愛護。微機愛護是綜合自動化系統的關鍵環節，它的功能和可靠性如何，在專門大程度上阻礙了整個系統的性能，因此設汁時必須給予足夠的重視。微機愛護子系統中的各愛護單元，除了具有獨立、完整的愛護功能外，還必須滿足以下要求，也即必須具備以下附加功能：a）滿足愛護裝置快速性、選擇性、靈敬性和可靠性的要求，它的工作不受監控系統和其他子系統的阻礙。為此，要求愛護子系統的軟、硬件結構要相對獨立，而且各愛護單元，例如變壓器愛護單元、線路愛護單元、電容器愛護單元等，必須山各自獨立的CPU組成模塊化結構；主愛護和后備愛護由不同的CPU實現，重要設備的愛護，最好采納雙CPU的冗余結構，保證在愛護子系統中一個功能部件模塊損壞，只阻礙局部愛護功能而不能阻礙其他設備。b）儲備多套愛護定值和定值的自動校對，以及愛護定值、功能的遠方整定和投退。C）具有故障記錄功能。當被愛護對象發生事故時，能自動記錄愛護動作前后有關的故障信息，包括故障電壓電流、故障發生時刻和愛護出口時刻等，以利于分析故障。在此基礎上，盡可能具備一定的故障錄波功能，以及錄波數據的圖形顯示和分析，如此更有利于事故的分析和盡快解決。d） 歷史數據的處理功能將生產中必要的數據如調度中心、變電治理和愛護專業要求的數據能夠以歷史記錄存檔。e） 具有統一時鐘對時功能，以便準確記錄發生故障和愛護動作的時刻。f） 故障自診斷、自閉鎖和自復原功能。每個愛護單元應有完善的故障自診斷功能,發覺內部有故障，能自動報警，并能指明故障部位，以利于查找故障和縮短修理時刻,關于關鍵部位故障，例如A/D轉換器故障或儲備器故障，則應自動閉鎖愛護出口。假如是軟件受干擾，造成“飛車”軟故障，應有自啟動功能，以提高愛護裝置的可靠性。g） 通信功能。各愛護單元必須設置有通信接口，與愛護治理機或通訊操縱器連接。3.2微機愛護裝置的功能及愛護原理?變壓器愛護的功能a） 差動愛護：要求配置電流互感器斷線閉鎖，并設置投、退壓板來決定CT斷線閉鎖的接入、退出。愛護動作跳主變三側斷路器。b） 本體瓦斯愛護：重瓦斯愛護動作跳主變三側斷路器，輕瓦斯動作發信號。c） 主變有載分接開關瓦斯愛護重瓦斯愛護動作跳主變三側斷路器，輕瓦斯動作發信號。d） 壓力開釋愛護：愛護動作跳主變三側斷路器或發信號。e） 變壓器愛護裝置愛護原理：差動愛護山差動電流速斷愛護和比率差動愛護組成，動作特性見下圖。圖中陰影部分為動作區，Idzsd以上為差動速斷愛護動作區，其它為比率差動愛護動作區。兩種愛護使用相同的跳閘出口。圖2圖2：差動愛護動作特性山于差動速斷愛護不通過比率制動、涌流閉鎖及CT斷線閉鎖，因此能在變壓器差動區內發生嚴峻故障時快速切除變壓器。動作判據如下：d>人汶為差動速斷電流定值，三相差流中任一相滿足上式即動作出口。邏輯圖如下：差動速斷投兀跳閘出口Ida>Idzsd 跳閘出口一~發信Idb>Idzsd 一~發信Idoldzsd 圖3：差動速斷邏輯圖差動速斷的跳閘出口共有五路:H1-H2、H3-H4、H7-H8、H9-H10、HU-H12,愛護動作時五路出口接點同時閉合。比率差動采納三段折線式比率制動特性，以提高變圧器內部輕微故障的靈敬度以及抗區外故障時CT飽和的能力。動作方程如下："d>Idzqd （1r< /g）'Id>心丿「 （^dzqd/bl<h<【dzg）-KJd*>Kb2（Ir-Q） （—A/如）式中：/畑為差動啟動電流定值，/竝為差動拐點電流定值，K趴、心2分別為第一、第二斜率（即比率制動系數），為差動電流值，◎為制動電流值。各相制動電流的算法如下："初=(人〃'+K』/"2—億〃'+K人"2變壓器愛護裝置具備非電量愛護功能，該愛護的電源和跳閘出口與變圧器差動愛護完全獨立。能夠接入的非電量信號包括變壓器本體重瓦斯、本體輕瓦斯、調壓重瓦斯、調圧輕瓦斯、壓力開釋、冷卻消逝、溫度高、油位低等。其中本體重瓦斯、調壓重瓦斯、壓力開釋、冷卻消逝信號能夠接到裝置的非電量重動板，經重動繼電器直截了當跳閘出口，同時測控CPU進行信號的采集；其余非電量信號能夠接到遙信輸入端子，山測控CPC進行信號的釆集。同時，本體重瓦斯、調壓重瓦斯、壓力開釋、冷卻消逝四種信號能夠生成愛護事項和啟動錄波，本體輕瓦斯、調圧輕瓦斯、溫度高、油位低四種信號能夠生成事項。后備愛護：35kV側裝設三段式復合電壓起動的方向過電流愛護，每一段愛護的方向元件可任意投退。第一時限跳本側分段斷路器，第二時限跳本側斷路器。10kV側裝設復合電壓起動的方向過電流愛護，方向元件可任意投退。設一段兩時限，第一時限跳本側分段斷路器，第二時限跳本側斷路器。過負荷愛護：主變三側裝設過負荷愛護，設三段時限，I段時限發信號，II段時限啟動風扇，III段時限閉鎖有載調壓。后備愛護裝置愛護原理：三段過流愛護采納同一復合電壓閉鎖元件

復壓條件滿足復壓條件滿足圖4：后備愛護裝置愛護邏借圖注Udz為復合電壓低圧定值，U2dz為復合電壓負序電壓定值。注2：UL為低壓側線電壓。對主變高后備愛護而言，可將低壓側母線PT的一線電壓引入裝置UL模擬量端子，在“對側電壓”操縱字投入時，將檢測該電壓的大小，并進行“對側PT斷線”的邏輯判定，動作時發信“線路PT斷線”。對主變低后備愛護而言，對側電壓沒有檢測的必要，“對側電壓”操縱字退出(OFF)即可。發信"線路PT發信"線路PT斷線〃圖5：主變低后備愛護邏輯圖注3：DCFY為外部開關量(YX13)u對側復壓啟動”信號，信號存在時DCFY二1,否則DCFY二0。對主變高后備愛護而言，應將主變低后備愛護裝置的“復合電壓啟動”輸出接點引入裝置開關量YX13輸入端子，在“對側接點”操縱字投入時，將檢測該開關量

信號。對主變低后備愛護裝置而言，則沒有檢測該信號的必要，“對側接點”操縱字退出（OFF）即可。另外，若主變沒有配置低后備愛護裝置（CAT211）,則高后備將無法檢測“對側復合電壓動作”的信號。低后備（CAT211）“復合電壓啟動”的判定邏輯如下:復合電壓啟動出口（H3-H4）復合電壓啟動出口（H3-H4）6：復合電壓啟動的判定邏輯復合電壓閉鎖過流I段愛護出口發信出口出口發信出口發信圖7：復合電壓閉鎖過流I段愛護注1：Idzl、Tdzll、Tdzl2分別為過流I段愛護的電流定值、時限I時刻定值、時限II時刻定值。注2：裝置提供三路跳閘出口：跳分段、跳本側、全跳主變各側，可通過整定出口操縱字靈活使用，具體說明請參見“跳閘出口設定”。復合電壓閉鎖過流II段愛護、復合電圧閉鎖過流III段愛護與復合電壓閉鎖過流I段

愛護類似。過負荷發信發信發信圖8:過負荷發信邏借注：IgfhlsTgfhl分別為過負荷發信的電流定值和時刻定值。過載啟動風冷發信啟動風冷出口發信啟動風冷出口(H7-H8)圖9:過載啟動風冷注1：Igfh2、Tgfh2分別為過載啟動風冷的動作電流定值和時刻定值。注2：過載啟動風冷需要對返回電流進行整定，一樣可取0.8?0.9倍的動作電流定值。過載閉鎖調壓閉鎖調壓出閉鎖調壓出II(H5-H6)發信圖10：過載閉鎖調壓注1：Igfh3>Tgfh3分別為過載閉鎖調壓的電流定值和時刻定值。注2：過載閉鎖調壓的岀口采納常閉接點，即“閉鎖調壓”動作時接點斷開。操縱回路斷線控制回路斷線投入TWJ\HWJ位置相同控制回路斷線投入TWJ\HWJ位置相同圖11：操縱回路斷線?電圧頻率緊急操縱裝置裝置要求具有低頻、低壓、過頻、過圧操縱功能，要緊用于35kV、10kV系統的低頻低壓減載或低頻低壓解列，過頻或過圧解列，該裝置同時測量同一系統兩段母線電壓,裝置具有電壓斷線閉鎖功能，有短路故障判定自適應功能，短路故障時可幕不動作，每套可直截了當切除最少15回線路，低頻低壓減載最少各設3個差不多輪和1個專門輪,過頻過壓解列最少各設1輪，裝置出口跳閘以后能閉鎖線路愛護裝置的重合閘，回路能夠靈活選擇投/退。能夠靈活選擇相應的輪次。?35kV線路和10kV線路測控愛護裝置a） 三段式低壓閉鎖的帶時限方向電流愛護每一段均能夠獨立地有操縱字選擇經或不經方向閉鎖，低壓元件可山操縱字選擇用于閉鎖任一段。b） 檢同期、檢無壓三相一次重合閘，后加速：c） 低頻低壓減載d） 小電流接地選線，可選擇告警或跳閘。e） 線路愛護裝置原理：過流I段愛護過流I段投入Ia>IdzlIb>IdzlIc>Idzl跳閘Ia>IdzlIb>IdzlIc>Idzl跳閘發信圖12：過流I段愛護注：Idzl、Tdzl分別為過流I段愛護的電流定值和時刻定值，TLP為跳閘壓板。過流II段愛護Tdz20TLP-Q_D?跳ITdz20TLP-Q_D?跳I甲］ 發信Ia>Idz2Ib>Idz2Ic>Idz2圖13:過流II段愛護注：Idz2、Tdz2分別為過流II段愛護的電流定值和時刻定值，TLP為跳閘壓板。過流III段愛護

跳閘發信圖跳閘發信圖14:過流III段愛護注1：Idz3、Tdz3分別為過流III段愛護的電流定值和時刻定值，TLP為跳閘壓板。注2：過流III段愛護既可選擇定時限特性，也可選擇反時限特性。若反時限操縱字投入則過流III段愛護按反時限動作，否則按定時限動作。注3：依照國際電工委員會(IEC255)和英國標準規范(BS142)的規定，反時限采納以下標準方程：合閘后加速愛護過流加速段投入Tdzjs0TLP跳閘發信過流加速段投入Tdzjs0TLP跳閘發信圖15:合閘后加速愛護注1：Idzjs、Tdzjs分別為過流加速段愛護的電流定值和時刻定值，TLP為跳閘壓板，HWJ為斷路器合閘位置接點。注2：合閘后加速愛護在斷路器合閘后3S內動作有效。過負荷愛護

發信跳閘發信跳閘發信圖16:過負荷愛護注1：Idz4、Tdz4分別為過負荷愛護的電流定值和時刻定值，TLP為跳閘壓板。注2：若過負荷跳閘操縱字投入，動作將跳開斷路器并閉鎖重合閘，否則僅發信。檢無壓三相二次重合閘發信重合閘放電重合閘發信重合閘放電重合閘圖17:檢無壓三相二次重合閘注1：Udzch為檢無壓電壓定值，Tdzch為重合閘時刻定值，HLP為重合閘壓板。注2：重合閘只有在充電完成后才有效。當線路正常運行（HWJ二1,HHJ二1,無過流元件動作），無各種閉鎖狀態時，經20S充電完成。邏輯圖如下:

重合閘投入,HWJ 無過流動作20s重合閘投入,HWJ 無過流動作20s0重合閘

充好電HHJ 閉鎖重合閘信號末次重合閘動作低周減載動作一低壓減載動作一過電壓跳閘一過負荷跳閘一零序過流跳閘一控制回路斷線一線路PT斷線一圖18:無各種閉鎖狀態時重合閘邏輯:圖注3：斷路器位置（HWJ、TWJ）和斷路器合后狀態（HHJ）在裝置內部采集完成。在不對應啟動重合閘方式下，在開關柜就地跳開斷路器時，為了防止重合閘誤動作，可引一對閉鎖接點至本裝置的“閉鎖重合閘”開關量端子，用于閉鎖重合閘。注4：若二次重合閘投入，在第一次重合成功后，若20S內滿足重合閘動作條件，則裝置執行第二次重合閘并放電，其它邏輯與一次重合閘相同。若二次重合閘退出，則在第一次重合后直截了當放電。低周減載跳閘發信跳閘發信圖19:低周減載注1：fdz、Tdzf分別為低周減載的頻率定值和時刻定值，FLP為低周減載跳閘壓板。注2：冊丁為斷路器合閘位置接點，低周減載只在斷路器處于合位時有效。注3：本單元頻率測量范疇為45?55Hz,超出此范疇或一定時刻內測不到頻率，均認為頻率測量回路專門，將閉鎖低周減載。注4：頻率取自母線A相或C相電壓，在A相電壓頻率測量回路專門時，單元自動將頻率測量切至C相電圧頻率測量回路，反之亦然。當頻率測量對應相電壓降至低壓閉鎖定值Udzf以下時，單元自動閉鎖低周減載。注5：山于頻率取自母線電壓，低周減載設有斷路器位置閉鎖及低電流閉鎖，即若斷路器處于跳位（HWJ二0）或線路電流小于低電流定值Idzf時，低周減載均不動作。注6：若滑差閉鎖投入，則當頻率下降過快超過滑差閉鎖定值Af/At時，單元瞬時閉鎖低周減載，直至頻率復原至正常范疇時（＞fdz+Af）,低周減載功能才能再次開放。注7：當單元投入運行時頻率即低于低周頻率定值，低周減載不動作。只有當頻率由正常狀態降至整定值以下時，低周減載才會動作。注8：低周減載有不同于過流愛護的獨立出口（H4-H5）。注9：低周減載動作，瞬時閉鎖重合閘。注10：低周減載動作的返回頻率為fdz+0.05Hzo注11：裝置在At時刻內判定滑差，因此滑差閉鎖投入時，祖定值應不小于0.ISo接地選線發信"母線單相接地發信"零序方向發信"母線單相接地發信"零序方向圖20:接地選線注1：UdzO、TdzuO分別為零序過壓的電壓定值和時刻定值。注2：零序功率方向動作角度：5°?175。（零序電壓超前零序電流的角度）。?10kV電容器測控愛護裝置a）兩段式定時限過流愛護（三相式）

b） 過電壓愛護c） 低電壓愛護d） 不平穩電壓愛護e） 小電流接地選線愛護f） 電容器愛護裝置愛護原理:過流I段愛護過流I段投入Ia>IdzlIb>IdzlIoldzl圖21:10kVIa>IdzlIb>IdzlIoldzl圖21:10kV電容器過流I段愛護跳閘發信注1：Idzl、Tdzl分別為過流I段愛護的電流定值和時刻定值，TLP為跳閘壓板。注2：過流I段愛護動作時，裝置的閉鎖合閘出口（H4-H3）同時動作，接點閉合并自保持，通常將該接點引入操作回路的閉鎖合閘端子，防止電容器故障情形下被誤投入。現在若需要合閘，必須人工解除閉鎖過流II段愛護過流II段投入Ia>Idz2Ib>Idz2Ic>Idz2圖22:Ia>Idz2Ib>Idz2Ic>Idz2圖22:10kV電容器過流II段愛護跳閘發信注1：Idz2、Tdz2分別為過流II段愛護的電流定值和時刻定值，TLP為跳閘壓板。注2：過流II段愛護動作時，裝置的閉鎖合閘出口（H4-H5）同時動作，接點閉合并自保持，通常將該接點引入操作回路的閉鎖合閘端子，防止電容器故障情形下被誤投入。現在若需要合閘，必須人工解除閉鎖35kV,10kVPT投退并列裝置（四繞組）1） 為每組PT提供隔離開關輔助觸點起動的重動觸點，以防止二次側電壓反饋到一次側。2） 實現當分段斷路器合閘時，兩組PT互為備用，承諾切換，保證電壓小母線電源不間斷及同步。所用電0.38kV進線及分段備自投裝置自投方式：1） .兩條進線互為備用自投方式（即一條進線通過分段斷路器帶兩段母線運行，另一條進線熱備用）。2） .所用電分段斷路器的自投方式。（即兩條進線各供一段母線，一進線斷電，山備用電源自投合上分段斷路器，由另一條進線帶兩段母線運行。）手跳遙跳閉鎖備自投，所用電壓山裝置自己完成380V/100V轉換。（3） 安全自動操縱子系統為了