接觸網、變電、電氣工程及其自動化、鐵道供電專業(yè)畢業(yè)論文

1、xx學院畢業(yè)設計（論文）任務書課題110kv無人值班變電站綜合自動化的改造設計編號專業(yè)xxxxxxxxxxx班級xxxxxxxx學生姓名xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx指導單位xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx指導教師xxxxxxxxxx設計（論文）任務與要求：任務：1.設計變電所主接線，論證所設計的主接線是討論方案中的最佳方案；2.設計牽引變電站綜合自動化系統(tǒng)；3.牽引變電站220KV三相供電方案；要求：1、學習和掌握變電站電氣部分設計的基本方法。2、對所設計的變電站的特點，以及它在電力系統(tǒng)中的地位、作用和運行方式等應有清晰的概念。3、熟悉所選用電氣設備的工作

2、原理和性能，及其運行使用中應注意的事項。4、熟悉所采用的電氣主接線圖，掌握各種運行方式的倒閘操作程序。5、培養(yǎng)獨立分析和解決問題的工作能力及實際工程設計的基本技能。6、簡化一收回路，節(jié)省電纜；7、保護側控裝置可以靈活安裝；8、具有良好的抗電磁干擾能力；9、利用網絡通信，高建、安全、可靠地傳輸數據；10、以實現無人值班為目標.可快速進行控制和操作；11、可擴充，方便維護，最大限度減少擴建工作和投資，降低維護費用。設計(論文)依據的原始資料：1、中華人民共和國電力公司發(fā)布的35kV110kV無人值班變電所設計規(guī)程(征求意見稿)2、110kV某市輸變電工程設計委托書。3、電力工程電氣設計手冊(電氣一

3、次部分)4、環(huán)境條件(1)環(huán)境溫度:-15:C+45°C(2)相對濕度：月平均090%曰平均095%(3)海拔高度：01000m(4)地震烈度：不超過8度。(5)風速：&35m/s。(6)最大日溫差：25°C。周圍環(huán)境無易燃且無明顯污穢，具有適宜的地質、地形和地貌條件(如避開斷層、交通方便等)。并應考慮防洪要求，以及鄰近設施的相互影響(如對通訊、居民生活等)。參考資料：1朱大新，數字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展J.電工技術雜志;2江蘇省電力公司江蘇省電力公司無人值班變電所運行管理導則3TA21型牽引變電所安全監(jiān)控與綜合自動化系統(tǒng)說明書Z.2002;4熊曄華.哈爾濱至

4、大連電氣化鐵路供電系統(tǒng)；5林海雪.電力系統(tǒng)三相不平衡【M.北京：中國電力出版社；6呂潤馀.電力系統(tǒng)高次諧波1M.北京：中國電力出版社；7電氣化鐵道設計手冊【M.北京：中國鐵道出版社。任務下達時間xxxx年xx片畢業(yè)設計開始與完成任務日期xxxx年xx片系部專業(yè)教學指導委員會該畢業(yè)設計（論文）選題符合本專業(yè)人才培養(yǎng)目標要求、同意下達任務系部主任審批意見同意按計劃執(zhí)行摘要2Abstract3第一章110kv無人值班變電站綜合自動化的改造41.1 無人值班站改造背景41.2 110kV電壓等級部分51.3 10kV電壓等級部分61.4 站用電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)71.5 變電站主控室綜合自動化系統(tǒng)8第二章

5、主接線形式的確定及牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)92.1 主接線形式的確定92.2 牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)的選擇原則和方法102.3 牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)的定義與特點11第三章綜合自動化153.1 110kV電站綜合自動化運行系統(tǒng)的設計153.2 綜臺自動化系統(tǒng)設計的總體要求153.3 綜合自動化系統(tǒng)謾計的原則163.4 綜臺盲動化系統(tǒng)設計的息路173.5 綜音自動化幕統(tǒng)設計的具體方案改造設計的具體方案包括173.6 110kVg合自動化變電站的電氣二次設計分析19第四章牽引變電站的220kV三相供電方案254.1 牽引變電站的220kV三相供電方案254.2 220kV三相供電方案29參考文

6、獻31總結32致謝辭33隨著國民經濟的飛速發(fā)展，電氣化鐵路的建設和改造方興未艾。幾乎所有的牽引變電所改造和新建都將采用綜合自動化系統(tǒng)。近年，哈大線、秦沈線等干線鐵路均采用了綜合自動化技術，而牽引變電所綜合自動化技術本身對于鐵道電氣化專業(yè)的同行來講，也屬于新課題，牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)的選擇原則和方法的確定就顯得十分必要。變電站綜合自動化系統(tǒng)是集保護、測量、控制、遠傳等功能于一體，采用微機和網絡技術，并充分利用數字通信的優(yōu)勢來實現數據共享的一套電力系統(tǒng)二次設備的自動化裝置。隨著數字式微機保護、監(jiān)控技術和遠動通信的廣泛普及，電力系統(tǒng)變電站的自動化水平已發(fā)生了根本的變革。變電站無人值班工作的實施，

7、使供電部門提出的“減員增效”工作得以成功實現，取得了明顯的經濟效益和社會效益，提高了電力企業(yè)的勞動生產率，促進了電網的安全穩(wěn)定運行，推動了電力生產管理的現代化，對提高電網的安全、經濟運行水平起到了積極的作用，因此進行變電站綜合自動化建設已成為當前電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢?！娟P鍵詞】變電站電氣化綜合化電力系統(tǒng)微機保護監(jiān)控AbstractAlongwiththenationaleconomyrapiddevelopment,theelectricrailwayconstructionandthetransformationisontherise.Thenearlyallhaulingtransfor

8、mersubstationtransformationandwillfoundacapitalnewlyusesthesynthesisautomatedsystem.Recentyears,theKazakbigline,skeletonlinerailroadsandsoonQinShenXianhaveusedthesynthesisautomationtechnology,buttowstransformersubstationsynthesisautomationtechnologyitselftosayregardingtherailroadelectrificationspeci

9、alizedcolleague,alsobelongstothenewtask,towsthetransformersubstationsynthesisautomatedsystemtheselectionprincipleandthemethoddeterminationappearsextremelyessential.Thetransformersubstationsynthesisautomatedsystemisfunctionsandsooncollectionprotection,survey,control,farbiographyinabody,usesthemicroco

10、mputerandthenetworking,andfullyrealizesdatasharingsetofelectricalpowersystemtwoequipmentautomatedinstallmentsusingthedigitalcommunicationsuperiority.Alongwiththedigitalmicrocomputerprotection,themonitoringtechnologyandmovethecorrespondencefarthewidespreadpopularization,theelectricalpowersystemtransf

11、ormersubstationautomatedlevelhavehadtheradicaltransformation.Thetransformersubstationnobodydutyworkimplementation,causesthepowersupplydepartmenttopropose;thedownsizingforefficiency;theworktobeabletosucceedtherealization,hasobtainedtheobviouseconomicefficiencyandthesocialefficiency,enhancedtheelectri

12、cpowerenterprise'slaborproductivity,promotedtheelectricalnetworksecuritystablemovement,impelledtheelectricpowerproductionmanagementmodernization,toenhancedtheelectricalnetworkthesecurity,theeconomicalmovementlevelplaysthepositiverole,thereforecarriedonthetransformersubstationsynthesisautomationc

13、onstructiontobecomethecurrentelectricalpowersystemdevelopmenttheinevitabletrend.KeywordsIntegratedElectricPowerSystemSubstationMicroComputerMonitoring第一章110kv無人值班變電站綜合自動化的改造1.1 無人值班站改造背景上世紀90年代期間，改造的110kV變電站基本上采用的是基于在RTM礎上加一臺微機為中心的當地監(jiān)控系統(tǒng)，不但未涉及繼電保護，就連原有傳統(tǒng)的控制屏臺仍予保留。自動化程度低，效率低下，而且安全系數不高。隨著計算機技術、網絡技術及通信

14、技術的飛速發(fā)展，結合變電站實際運行情況，研制成功了各種分散式變電站自動化系統(tǒng)并投入運行，一經過這么多年的實際運行經驗和變電站自動化技術的不斷更新和完善，實現了對遠方變電站的“四遙”功能，即遙測、遙信、遙控、遙調功能。通過“四遙”系統(tǒng)可完成對變電站電氣運行狀態(tài)的監(jiān)視、測量、控制和調節(jié)，使自動化程度、安全系數及效率大大提高。在變電站綜合自動化系統(tǒng)方面，許多學者已經做了很多有價值的研究2q,文章以增城的荔電降壓站改造情況進行分析，并提出建議。2增城荔電降壓站的改造情況隨著電力體制改革的進一步深化，電網得到迅速發(fā)展，城、鄉(xiāng)電網加快建設和改造，越來越多的供電部門己積極開展了變電站無人值班的實踐。變電站無

15、人值班工作的實施，使供電部門提出的“減員增效”工作得以成功實現，取得了明顯的經濟效益和社會效益，提高了電力企業(yè)的勞動生產率，促進了電網的安全穩(wěn)定運行，推動了電力生產管理的現代化，對提高電網的安全、經濟運行水下起到了積極的作用。從無人值班變電站設備的性價比或投資效益來看，各種技術裝備各有其特點，并無優(yōu)劣之分，只是不同的技術裝備適應不同場合。對于新建變電站或者投運年限較長，一、二次設備老化比較嚴重的變電站，采用綜合自動化方式較為合理。而對于投運年限不長，二次設備仍可利用的變電站來說采用常規(guī)RTUf式比較合理。如果考慮變電站與當地操作或者說考慮改造過渡，或有人向無人逐步過渡的話，則采用變電站計算機監(jiān)

16、控系統(tǒng)較為合理?；谏鲜鲈?，增城的荔電降壓站采用的是比較成熟的南京南瑞RCS-900除合自動化系統(tǒng)。110kV荔電降壓站的規(guī)模為：2臺40VIVA主變、2條llOkV進線、18條10kV饋線、2組站用變、2組110kV斷路器、2組兒0kV隔離刀閘、2組110kV電流互感器、2組的110kV電容式電壓互感器及2組110kV避雷器。本次改造主要是將老舊的斷路器，隔離刀更換成新式的西門子生產的SF&F關和隔離刀閘，更換了10kV饋線柜24面并增加了相應的饋線保護，更換了380V站用交流屏系統(tǒng)，更換了照明、消防和五防系統(tǒng)，更換了新的電能EAC（統(tǒng)；增加了2組110kV電容式電壓互感器、4組1

17、0kV電容器組及相應的電容器保護、直流系統(tǒng)、110kV線路保護系統(tǒng)、變壓器保護測量系統(tǒng)、光纖通訊系統(tǒng)、變壓器10kWJ,電阻接地保護系統(tǒng)、電u?匕EA京統(tǒng)及變電站綜合自動化系統(tǒng)。1.2 110kV電壓等級部分110kV變電站高壓部分：110kV電容式電壓互感器取110kV進線的一相電壓從而得知進線的電壓是否異常,110kV電流互感器取110kV三相進線的電流，電流互感器把大電流按定LLff,J變?yōu)樾‰娏?，提供各種儀表和繼電保護用的電流，將二次系統(tǒng)與高電壓隔離。不僅保證了人身和設備的安全，也使儀表和繼電器的制造簡單化、標準化，提高了經濟效益。更換的110kV鬲離刀閘部分具有遠方控制功能：通過加裝

18、輔助開關使刀閘的閉合狀態(tài)和分開狀態(tài)，地刀的接地狀態(tài)和不接地狀態(tài)傳送到通訊柜，通訊柜和變電站后臺主機相連，產生的信號在微機上直觀的反映出來。在后臺可以直接控制刀閘的分開與閉合。刀閘的接地刀具有電磁閉鎖功能，防止帶接地刀合刀閘誤操作情況發(fā)生。帶接地刀的刀閘并裝有連鎖機構，以保證隔離開關的正確操作。110kV斷路器采用的是西門子生產的戶外型敞開式SF&F關，在后臺微機上可以直接看到開關的分開和閉合狀態(tài)，在后臺主機接線圖上可以進行分合開關功能。開關具有電流過流、速斷、重合閘功能，通過加二次電流可以在后臺微機上模擬出來。后臺自動化系統(tǒng)具有SF6K體壓力不足告警等功能反映開關設備運行狀況。110k

19、展壓器加裝測量、保護功能：變壓器的主保護采用二次諧波制動的差動保護、重瓦斯保護、不帶延時的差流速斷作為差動保護；后備保護采用10.5k5目間電壓閉鎖的一次過電流保護，有選擇跳分段或主變及電容器開關。另外負荷保護延時作用與報警信號，輕瓦斯保護作用與報警信號，低壓斷線作用信號。變壓器備自投裝置啟動條件：在二臺主變分裂運行狀態(tài)下，運行主變差動、瓦斯保護動作跳變壓器及電容器開關。主變二次無電壓、一次無電流，自投備用主變兩側開關，并保證自投一次。測量回路在后臺微機上可以反映出變壓器兩側的電壓、電流、變壓器溫度、變壓器油溫度、變壓器電壓檔位、變壓器負荷等情況，在后臺微機上通過控制電路可以調節(jié)變壓器的電壓，

20、從而達到變壓器的安全運行。1.3 10kV電壓等級部分10kVW線采取單母線分段接線方式，lOkVW壓開關柜采用手推小車型中制式開關柜，開關采用的是德國施奈德生產的10kV真空斷品&器。10kV單母線分段接線方式可以給重要用戶接2條出線以保證供電的可靠性，并且檢修和維護的時候不用整個母線全停，從而增加了經濟效益。10kV&B分的將控制、I/O閉鎖、保護等單元裝在高壓開關柜上，通過網絡通訊線與主控室通訊柜相連，并與管理機和遠方調度中心通信。10kV出線柜具有兩相式電流速斷和反時限保護。低頻減載保護，具有三輪低頻減載，當頻率恢復正常時，按逆順原則，自動恢復重要用戶供電。10kV電容

21、器保護：兩相式電流速斷和反時限保護，10kV相問過電壓保護，10kV相間低電壓保護，零序過電壓保護（電壓取白電容器放電線圈開N-角電壓）。10kV母線具有分段各自投裝置功能：在2臺主變分裂運行狀態(tài)下，一臺主變差動、瓦斯保護動作，跳變壓器及電容器開關，主變一次無電流，二次無電壓。檢測另一臺主變二次有電壓，自投分段開關，并保證自投一次。使供電可靠性大大提高。10kV的控制回路一般用交流和直流電源，本站采用是直流電源控制回路，控制回路的總開關控制整個回路，分開關控制每個高壓柜，這樣能減少對高壓柜電子設備的干擾，同時提高了設備操作的安全性和靈活性。1.4 站用電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)變電站的站用電系統(tǒng)，是保障

22、變電站安全、可靠運行的一個重要環(huán)節(jié)。一旦站用電系統(tǒng)出現問題，將直接或間接地影響變電站安全、可靠運行，嚴重時會擴大事故范圍，造成故障停電。老式變電站站內用電10kV采用負荷開關熔斷器組保護，對于無人值班變電站，站用電源的可靠轉換非常重要。采用雙投刀閘人為切換站用電以低壓供電，根本不能對站用電實現遠方操作：而采用單相熔斷器保護，只是種粗略概念，無法獲得全部保護信息；如果采用一般的空氣斷路器，又不能實現機械閉鎖而有效地防止站用變低壓并列及反用電，在實現綜合自動化的環(huán)節(jié)上，更不能實現信息共享。本站照明系統(tǒng)分直流和交流2個系統(tǒng)，變電站正常運行時，交流照明系統(tǒng)工作；當故障發(fā)生時，直流系統(tǒng)照明工作，從而保證

23、事故處理工作的順利方便進行。1.5 變電站主控室綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化是將變電站的二次設備(包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電報護、自動裝置和遠動裝置等)經過功能的組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術、實現對全站的主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調度通信等綜合性的自動化功能?，F將變電站綜合自動化系統(tǒng)具備的功能概括如下：(1)站內監(jiān)控功能(SCAD劭能)此功能包括站內數據采集與處理、運行監(jiān)視及報警記錄、設備檢測與診斷、報表編輯生成修改與打印、人機交互聯系及系統(tǒng)維護管理、計算統(tǒng)計、歷史數據記錄、事件順序記錄(SOE)、事故追

24、憶、遠方通信等常用SCADA能。(2)控制和調節(jié)通過鍵盤在屏幕所顯示的畫面上對各可控設備進行開/合，投/退等控制操作，對各可調設備進行升/降、定值設定等調節(jié)控制?？刂崎_關時可以按選擇一一返校一一執(zhí)行的方式實現每次操作一個對象的控制，也可以按批次控制、順序控制的方式一次對多個對象進行控制(無論那種控制方式，都要具備完整的控制閉鎖功能)。進行調節(jié)時可以一次調節(jié)一檔，也可以一次調節(jié)多檔，同樣具備完整的調節(jié)閉鎖和邊界報警功能。(3)電壓無功控制對于110kV電壓等級變電站，變電站自動化系統(tǒng)實現分布式站內自動電壓無功控制(VQC)o滿足遠方調整電壓無功，即通過自動化系統(tǒng)可在當地監(jiān)控系統(tǒng)或調度端實現遠方手

25、動調整變壓器分接頭和投切電容器功能。(4)對時系統(tǒng)對時要求是變電站自動化系統(tǒng)的最基本要求。110kV變電站自動化系統(tǒng)具有GPSt時功能，定時完成由系統(tǒng)主機或由調度端發(fā)出的對站內間隔層設備的對時功能。(5)五防閉鎖五防閉鎖功能是自動化必須考慮的主要問題之一。目前國內大多數變電站自動化沒有實現隔離開關的自動控制，電動隔離開關機械轉動的不可靠性是原因之一。這種由于一次設備帶來的不完善的自動化系統(tǒng)，不僅給運行維護管理帶來了麻煩，而且使得自動化系統(tǒng)的五防閉鎖必須和一些廠家的現場智能鑰匙(智能鎖控器)配合使用。隨著一次設備的工藝質量提高，廠站電動隔離開關使用情況基本沒有問題。本站隔離開關采用電動操作，自動

26、化系統(tǒng)的五防閉鎖方案是比較完善和可靠的，站內有專門的五防系統(tǒng)，五防微機和監(jiān)控主機相連，微機五防和一次設備上的五防鎖配合使用。每次操作前，先在五防機上模擬操作，模擬完成無誤后方進行人工操作。防止誤造作發(fā)生，這樣大大提高安全性(6)同期由于實現電網互聯是必然趨勢，故負責系統(tǒng)聯絡線聯絡變壓器的樞紐變電站仍需配備自動同期裝置，使待并列的兩個系統(tǒng)在電壓、頻率、相位角都能滿足條件的情況下進行并列操作，這部分功能也應納入自動化系統(tǒng)。主控室內110kVPT并列柜、10kVPT并列柜，在電壓滿足的條件下并列運行成功。(7)EAC系統(tǒng)即電能計量系統(tǒng)電能量信息的管理對電力企業(yè)的發(fā)展有不可忽視的作用。本系統(tǒng)通過在高壓

27、室每個出線柜和電容器柜安裝電能表，變壓器和站用變的電能表安裝在主控室專門的電度表屏上，然后通過專門的網線連接在通訊屏上。可以方便查詢電能的有功、無功、頻率等信息。(8)消防系統(tǒng)由于值班人員的減少和自動化系統(tǒng)功能的完善，消防自動監(jiān)視設備納入了變電站自動化系統(tǒng)，能及時將煙霧、溫度等報警信息傳送給值班人員或上級調度中心。變電站綜合自動化技術由最初的基于二次裝置及RTU口上簡單的工業(yè)控制計算機現場集中監(jiān)控，歷經20年發(fā)展到現在的分散分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)。如今發(fā)展迅速的計算機及網絡技術，特別是現場總線技術的使用使自動化的實現變得簡單得多，同時加上使用成套設備，使設計變得簡單，施工中比較省時省力。第

28、二章主接線形式的確定及牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)2.1主接線形式的確定實現兩線資源共享從設計角度看主變電站可以采用兩種主接線形式，如圖1、圖2。UQkV電源110LV電器LnxHTID圖1的主接線形式為兩線全共享的主變電站。35kV側采用二級母線，即經過一個總的35kV進線斷路器再經兩個35kV分進線斷路器分別向4號線、6號線的35kV負荷送電。4號線、6號線的35kV側均為單母線分段方式，I、II段母線之間設有分段聯絡。圖2的主接線形式為35kV側采用二級母線，即經過一個總的35kV進線斷路器再經兩個35kV分進線斷路器分別向4號線、6號線的35kV負荷送電。4號線35kV為單母線分段方式，I

29、、II段母線之間設有分段聯絡。另由向6號線供電的35kV分進線斷路器間隔向站外6號線專用35kV開關站供電。35kV開關站結合牽、降變電所進行建造。圖1的主接線形式優(yōu)點在于兩條軌道交通線在主變電站內實現了電力資源完全共享，不需要另35kV開關站。缺點在于主從地位上兩線完全相同，兩線控制中心對于主變110kV進線斷路器的控制無從屬關系，將給投運后的兩條軌道線控制中心對該主變電站的控制和調度帶來困難。圖2的主接線形式，將6號線看成是本變電站的一個用電戶，由4號線的控制中心對本變電站的主變進線斷路器實行控制，6號線的控制中心可通過4號線的控制中心對其實行監(jiān)視。這樣方便兩線投運后的運營管理，適應主變電

30、站共享后的運營管理和電能計量的特殊需求。2.2 牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)的選擇原則和方法電氣化鐵路牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)應用和研究最近幾年國內發(fā)展很快，目前正在研究的有十幾家，投入運行的兩家，通過鑒定的四家。同時，國外的綜合自動化系統(tǒng)已進入中國市場。由于綜合自動化系統(tǒng)采用了比較先進的技術，對鐵路用戶來講，選擇合適的綜合自動化系統(tǒng)顯然非常重要，筆者通過近幾年對國內外綜合自動化系統(tǒng)的工程運用的研究和了解，提出了一些選擇原則和方法供從事鐵路供電系統(tǒng)工作的同行們參考。2.3 牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)的定義與特點什么是牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)，它和傳統(tǒng)的微機保護與控制系統(tǒng)加RTu（遠動終端）有什么區(qū)別

31、，這是一直在學術界爭論不休的一個問題。我們認為，一個典型的牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)是在分散的多套微機保護與控制裝置加RTU短動終端）的基礎上，利用高可靠性的光纖網絡，重新設計整個系統(tǒng)結構，整個變電所的保護、測量、控制和通信功能由一套系統(tǒng)（或裝置）完成？。與傳統(tǒng)的方式相比具有以下特點：2.4 有的間隔單元集保護、測量、控制于一體，從而取消了控制屏和中央信號屏及RTU對于集中組屏方式來講，屏數減少近一半，電纜節(jié)約三分之一；2）所有以前由RTi®現的四遙功能均通過間隔層經過所內高速光纖網實現，節(jié)省了大量電纜和施工工作量；3）所有的報表都可實現遠方實時打印，易于實現無人值班，進一步降低運營成

32、本；4）與傳統(tǒng)的遠動系統(tǒng)相比可提供更加豐富的實時運行信息，可實現實時的遠動功能。使牽引供電綜合自動化系統(tǒng)的實現成為可能；5）為供電段生產指揮中心的牽引供電管理系統(tǒng)的實現打下了堅實的基礎。供電段技術人員可在段部對每一個變電所的每一個裝置的運行情況非常清楚，可進行遠方試驗、遠方故障診斷、整定等等。當事故發(fā)生后，能在供電段生產指揮中心了解到最新情況，做出科學、快速的反應；6）布線系統(tǒng)的可靠性進一步增加，由于在所內問隔層采用高可靠性、高速的光纖通訊系統(tǒng)，所有的控制回路，均可在當地布線，盤與盤之間的聯系進一步減少，可靠性大大增加。2牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)的選擇方法采購一套牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)，應遵

33、循以下原則：變電所綜合自動化系統(tǒng)，根據美國電科院的實測數據和國內變電所的實際情況，筆者認為，問隔單元之間的通訊必須采用光纖，否則通訊會受到電磁干擾變得不可靠；在整個系統(tǒng)設計中，我們必須考慮到，任何一個環(huán)節(jié)或單元壞，均不會影響系統(tǒng)工作。所內的網絡拓撲結構建議采用雙環(huán)無主總線自愈光纖網如圖l所示。在圖l中，通訊管理機是由兩個完全獨立的通訊機組成。一旦其中一個損壞，經過一定時限后，后臺或遠動即可自動切換致另一單元運行；不建議采用CAIW,CAIW本來是德國機護控置潴保測裝機護控置微保測裝機護控置微保到裝微保測裝機護控置調度系統(tǒng)機護控置微保測裝I后育監(jiān)控I圖1采用雙環(huán)自愈光纖網方式Fig.1Modeo

34、fadoptingdoubleringsself-repairedopticalfibernetBOSc聯司80年代初用于現代汽車的設備之間通訊而開發(fā)的一種串行數據通訊協議，存在著數據通訊量小（一次通訊，只有一個字節(jié)）的缺點，當系統(tǒng)節(jié)點數超過20時，系統(tǒng)通訊速度會降到幾十kbps以下。不建議采用485現場總線方式，用行通訊速率只能達到十幾kbps。同時485上光纖必須經過個光電轉換模塊。模塊以前的雙絞線就是通訊的干擾點糾。在電力系統(tǒng)中以前采用的集線器方式，存在著一個致命弱點，即一旦集線器損壞，整個系統(tǒng)必然失效。如圖2所示。2采用集線器方式Fig,2Modeofadoptingconcentra

35、tor建議采用90年代開發(fā)出的LONWORK通訊速率可達1.25Mbps同時在節(jié)點數不超過256時，系統(tǒng)性能保持不變；90年代末開發(fā)出的10Mbps以上工業(yè)以太網更不失為一種選擇，這時所內的網絡結構會演變成一種新型結構。如圖3所示。圖3采用以太網方式Fig.3ModeofadoptingEthernet該結構取消了通訊管理機和雙層網絡,全部采取TCFYIP的通訊協議，所內的問隔單元、后臺是平等的。取消變電所所內局域工業(yè)控制網，整個系統(tǒng)演變?yōu)橐粋€由電調中心、問隔單元組成的廣域網，從而完成了由牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)向牽引供電自動化系統(tǒng)的演變，這是綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向。間隔單元應采用集保護、測

36、量、控制于體的裝置。對于用戶來講，第一,可節(jié)省裝置；第二，可節(jié)省中央控制室的空間、相關的電纜、屏體及開關等。要達到一套裝置完成相關功能，問隔單元必須采用32位以上的CP而統(tǒng)舊,否則必須以犧牲裝置的性能為代價，如每個工頻周期的采樣點減少，采樣精度降低等。同時考慮到，間隔單元除了保護功能具有測量功能，高精度的采樣器件必須采用。SMT戰(zhàn)面貼裝技術）、多層印制板技術的應用，可進一步提高間隔單元的抗干擾能力。性價比必須考慮，哈大線綜合自動化系統(tǒng)全部采用德國設備，價格（含安裝調試及售后服務）是國內同類產品的10倍左右，國內同類產品的技術先進性和關鍵技術的可靠性是可以信賴的，同時在人機環(huán)境（如漢化界面）、人

37、員培訓、技術交流及零配件供應等方面都具有很大的優(yōu)勢，但由于國內工業(yè)的整體水平較低，在工藝結構，系統(tǒng)完善等方面還存在一些不足。比如在我國第一條高速客運專線秦沈線采用的具有獨立知識產權的我國第一套牽引變電所綜合自動化系統(tǒng),在列車時速超過300km的試驗中的表現是令人滿意的。在選擇國內產品時，應考慮采用具有成熟運行經驗的產品，特別是在干線鐵路上，有成功運行經驗的產品，國內某些產品就是從電力系統(tǒng)低壓自動化站移植過來的，存在著技術落后，不能很好的適應牽引供電的特點的問題，在選擇一個產品時，建議用戶到該產品實際投運的地方去實際考察一下，做一個客觀的比較。當然最好采用國內大的專業(yè)工廠的產品。在技術的先進性上

38、，售后服務上都能得到很好的保證。綜上所述，當資金十分充足時，國外產品是一種選擇。一般來講，用戶在選擇國內產品時，應選擇牽引變電所內必須采用雙路光纖為通訊媒體的工業(yè)局域網、間隔單元上具有雙光纖接口、間隔單元采用32位cPu系統(tǒng)、無集線器、任何一個部件損壞，均不影響系統(tǒng)運行的可靠性原則。同時應該選擇大廠的產品。第三章綜合自動化3.1 110kV變電站綜合自動化運行系統(tǒng)的設計在電力系統(tǒng)自動化技術日新月異的今天.變電站綜臺自動化系統(tǒng)在電力生產中發(fā)揮丁重要的作用.它是電網調度自動化的基礎。為保證電嘲安全、經濟運行.新建的1lOkV變電站也應該采用綜合自動化系統(tǒng).七八十年代建成的110kv變電站同樣應當進

39、行綜合自秘化的改造。因此.常規(guī)保護如何更換為微機保護.整個變電站改為綜合自動化系統(tǒng)后新舊設備如何銜接才能保證安全運行.這些都是設計人員所要解決的問題。3.2 綜臺自動化系統(tǒng)設計的總體要求（一）綜合自動化隸琉設計的總體要求由于繼電保護的重要性及無人值班變電站設計規(guī)程的嚴格要求.應意識到變電站綜合自動化系統(tǒng)不單單是為了實現無人值班.更主要是為了提高變電站的技術水平、運行管理水平及調度自動化水平。據此，改造變電站綜臺自動化系統(tǒng)應前足以下要求：1、采用先進的繼電保護和自動控制技術.滿足電網丑變電站安全穩(wěn)定運行的要求.裝置具有很高的可靠性；2、滿足集中監(jiān)視和控制的要求.盡可能提供變電站內來自電氣一次廈二

40、次設備的各種信息.提高保護和控制功能的辨別能力。滿足電網監(jiān)控和管理信息化、智能化的要求；3、簡化一收回路，節(jié)省電纜；4、保護側控裝置可以靈活安裝；5、具有良好的抗電磁干擾能力；6、利用網絡通信，高建、安全、可靠地傳輸數據；7、以實現無人值班為目標.可快速進行控制和操作；8、可擴充，方便維護，最大限度減少擴建工作和投資，降低維護費用。3.3 綜合自動化系統(tǒng)謾計的原則同時.變電站綜臺自動化系統(tǒng)設計應當遵循以下原則：1、奉站搐無A值班有人職守、四遙站設計.采用綜合自動化實現控制、保護、測量和遠動等功能。2、采用微機控制.并通過。遠方”“就地”選擇開關宴現就地（就地單元控制）、遠方（站內控制室徽機及調

41、度中心）兩種控制方式，用微機實現模擬操作。待確認后再執(zhí)行控制命令。3、保護全部采用微機綜臺自動化系統(tǒng).主變及110kv部分集中組屏后置于主控富內.6kv部分分教安裝于各對應的開關柜上。各保護單元均相對獨立.能獨立完成其保護功能.并通過通信接口向監(jiān)控系統(tǒng)傳送保護信息。4、測量元件和保護元件接各自獨立的cr。5、全部四遙量送至調窿中心.站內通信采用大容量通信罔，通信規(guī)約采用部頒P011i醒規(guī)約。6、站內預留有與消防報警和肪盜系統(tǒng)的接口。3.4 綜臺自動化系統(tǒng)設計的息路車套變電站綜合自動化系統(tǒng)按無人值班站設計.且具有當地功能.采用面向間隔的分層分布式模塊化結構，擴展方便。當變電站改、擴建時.只需在系

42、統(tǒng)中增加相應間隔單元模塊。整個系統(tǒng)分為2層：站繳層和間隔層。（一）站鯉屢就地監(jiān)控系統(tǒng)和遠動主站（遠方調度中心），是系統(tǒng)的管理核心.提供良好的人機界面.進行站級層的信息分析和處理.完成通訊規(guī)約的轉換.實現與間隔屢和遠方調度中心的通信聯絡。站級層包括主機兼人機工作站，遠動數據處理廈通信裝置、GpQ步系統(tǒng)等.就地監(jiān)控和遠動接口相互獨立.其中1十接口發(fā)生故障.不會影響其它部分的工作.可靠性較高。此層與通信網相連，能收集間隔屢上進的網絡信息.使壘站信息進人數據庫.根據需要將網絡信息轉換成滿足標準遠動規(guī)約的型式，上送調度中心和變電站監(jiān)控中心.實現。四遙”功能。（二）問隅縣間陌層甩基本相同的硬件結構和不同的

43、軟件模塊實現不同的保護、測控、信號監(jiān)視等功能，如繼電保護測量控翩信號開關量輸入輸出等。采用分布式綜合設備。接一扶設備的布置進行配置。針對不同一次設備間隔將保護裝置和謝拉裝置進行模塊化組裝.可將模擬量、開羌量散宇化.上送測量和保護信息。接收控制命令和參數定值。實現保護功能。3.5綜音自動化幕統(tǒng)設計的具體方案改造設計的具體方案包括（一）電氣一盤設備改造1、變電站主要一次設備大多為油斷路器.其可靠性較差.換為六氟化硫斷路器以增強可靠性、克服斷路器油問題。2、110kv冉斷路器35kv.10kv少袖開關更換為真空斷路器。3、主變壓器中性點隔離開關由手動操作改為電動撮作。（二）電氣二次設備改造對于電氣二

44、次設備的改造有條件的變電站應全部改造為綜合自動化系統(tǒng).具體如下：1、取悄全站的常規(guī)控制、保護屏.在各開關對應的控制回路中（開關柜或保護屏）設就地操作功能廈紅綠燈。增設搬機五防閉鎖功能.設置。當地。、“遠方”切換開羌。2、取消當地測量儀表。3、組建站內自動化系統(tǒng)廈分布式通信網絡。4、35kv、10kv線路開關選用徽機保護，安裝于高壓開關柜上。5、改造主變壓器的溫度測量回路.以適應測溫的需求。6、更換站內舊式電能表為智能式電能袁.電能量通過電度表電能采集裝置上傳至綜合自動化系統(tǒng)及地調。7、更換站內直流系統(tǒng)為高頻開關電源帶有通信485接口，實現與微機綜舍自動化系統(tǒng)的接口通信.電池采用免維護的鉛酸蓄電

45、弛。8、更換站用電系統(tǒng)，使之具有備用電源自動授人及遙控功能。（三）系統(tǒng)結特棋點該系統(tǒng)具有控制、測量、信號、保護廈遠動裝置功能.各微機裝置通過網絡山后臺機進行統(tǒng)一管理.形成所內的微機綜合自動化系統(tǒng)。保護功能相對獨立.當后臺機廈網絡故障時.不影保護裝置的正常運行。綜合自動化系統(tǒng)能把現場散據及信號收集并處理后儲存在當地后臺機中，其中包括大量的山于通道限制而不能遠傳到調度的散據.為分析和處理系統(tǒng)異常情況和故障提供可靠的原始數據。主要裝置采用集中在主控制室布置的方式，以蹣輕電磁場對微機設備和通信網的干擾影響。綜合自動化系統(tǒng)是用微機束實現變電站的監(jiān)測、控制、保護、信號、遠動的壘部功能.控制操作相互閉鎖.實

46、現對變電站就地和遠方的監(jiān)視、控制。（四）系統(tǒng)的主妻抽能1、正常運行功能：數據采集與處理功能，運行日志廈報表生成，管理功能。運行人員操作功能。采集變電站運行實時數據和設備運行狀態(tài)，并通過當地或遠方顯示器顯示以數據和畫面方式顯示反映運行工況。工頻模擬量采用交流采樣.狀態(tài)量采用接點方式接人監(jiān)控系統(tǒng)。2、安全監(jiān)視功能：對采集的模擬量、狀態(tài)量及保護信急進行自動監(jiān)視。3、保護功能：電網發(fā)生故障時，能有選擇的迅速越開斷路器，把斷路器動作情況及動作信號.故障數據存儲下來，供事后分析故障原因用。4、電能計算：可宴現有功和無功電度的計算和電度量分時統(tǒng)計、運行參數的統(tǒng)計分析。5、遙控功能：壘站斷路器.電容器的的投切

47、可按下達的命令自動操作。6、遠動功能：根據主站調度需要的信號接通信規(guī)約傳進信息實現遙信、遙調功能。7、自診斷和自恢復功能：系統(tǒng)奉身有對其硬件、軟件的自診功能。綜上所述.110kv常規(guī)變電站改造為微機自動化系統(tǒng)采用分層分布方式有利于系統(tǒng)擴展的方便性和靈活性。3.6110kV綜合自動化變電站的電氣二次設計分析變電站是輸變電系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。是電網的主要監(jiān)控點。隨著計算機、通信技術在電力系統(tǒng)的應用和發(fā)展，綜合自動化技術在變電站的應用不斷發(fā)展、成熟，分散式變電站綜合自動化系統(tǒng)，已成為變電站綜合自動化技術發(fā)展的主流。其設計思想上實現了變電站二次系統(tǒng)由“面向功能”設計向“面向對象”設計的重要轉變。系統(tǒng)4i

48、再單純考慮某一個量，而是為某一設備配置完備的保護、監(jiān)控、測量、計量功能裝置，以完成特定的功能，從而并保證了系統(tǒng)的分布式開放性。綜合自動化技術在變電站的深入應用對變電站設計尤其是電氣二次設計方法、思路上產生巨大的影響。但是，設計人員的觀念、習慣還停留在過去傳統(tǒng)的思路上，加£缺乏相關的計算機及通訊知識，對綜合自動化技術引起變電站電氣二次設計E的變化有些無所適從，筆者就自己在110kv綜合自動化變電站的電氣二次設計I:作中的一些心得體會予大家分享變電站緣合自動化系統(tǒng)與變電站電氣二次部分的區(qū)愛與聯系變電站綜合自動化是利用現代計算機技術、通信技術和信息處理技術，對變電站的運行執(zhí)行監(jiān)視、測量、控

49、制和計量的一種綜合自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內各設備問相互交換信息，數據共事，完成變電站運行監(jiān)視和控制任務。變電站電氣二次部分是相對于變電站電氣一次部分而言，通過對電氣一次設備的保護、測量、監(jiān)視、控制、調節(jié)而保證一次設備的電壓等級變換、電能輸送、分配的功能正常執(zhí)行。變電站綜合自動化系統(tǒng)可以說也是變電站電氣二次的其中一部分，都是為變電站一次部分服務的。綜合自動化系統(tǒng)通過計算機、信息技術，變電站一次部分通過電工技術完成各自的功能。變電站綜合自動化系統(tǒng)與變電站二次部分各自完成的功能是一樣的，這些功能經過細分大概有這些：繼電保護、跳合閘操作、四遙、小電流接地選線、防誤閉鎖、直流系統(tǒng)、各自投、

50、低周減載、同期并列、GPS寸時、故障錄波或保護信息子站、sOEft事故追憶、定值傳送、后臺監(jiān)控、遠程通信。在完成這些功能中，變電站綜合自動化系統(tǒng)與變電站二次部分所起的作用是有所差異的。變電站的綜舍自動化系統(tǒng)與電氣二次部分功能分析曩對電氣二次設計的要求.（一）繼電保護繼電保護是變電站最重要的功能。沒有繼電保護，變電站不能運行。因此變電站的保護單元要獨立于監(jiān)控系統(tǒng)，即當該系統(tǒng)各軟、硬件發(fā)生故障退H運行時，繼電保護單元仍然能1E常運行。目前各種綜合自動化系統(tǒng)對于變電站一次設備，如變壓器、線路（包括進線，出線）、母線、電容器、接地變，都配有相應的保護測控裝置，通過保護測控裝置采集各個間隔層部分的電壓、

51、電流等數據，由內部cPu的邏輯判斷而完成各自間隔層的保護功能。對電氣二次設計來說，保護單元具體實現過程不用再考慮，但設計的內容應考慮哪蝗電氣一次設備需要配置保護，應該配置什么保護功能，進而選擇合適的保護測控裝置型號，保護cT、PT的精度等級和容量選擇。（二）跳合閘操作綜合自動化系統(tǒng)對變電站所有能電動操作的斷路器、隔離開關、接地刀閘都能遠方遙控操作，最終通過二次回路來完成操作。此功能電氣二次設計的內容在于如何正確、合理設計操作機構，使綜合自動化系統(tǒng)發(fā)出的跳合閘弱電信號與跳合閘線圈強電回路的電平轉換。對IlokV斷路器需要獨立的操作箱；對1OkV斷路器，一般保護測控裝置本身能已直接與跳合閘操作回路

52、連接。對地刀來說。般就地操作，除主變中性點地刀需要遙控。不做遙控設計。隔離開關的操作一般由測控裝置發(fā)出跳合閘信號至隔離開關的操作機構。（三）四遙四遙是變電站基本功能。其它的功能單元，都以四遙為基礎，通過共享在通訊網絡上的四遙數據實現的。綜合自動化系統(tǒng)已完成了數據采集、分類處理并上送到調度端或后臺監(jiān)控系統(tǒng)的任務。電氣二次設計主要是考慮變電站運行、檢修、事故分析需要哪些四遙量，哪些量由智能設備通過網絡上送，哪些量需要外接到相應的測控裝置并完成相應的二次電纜連接。（四）小電流接地選線功能目前國內外綜合自動化各大生產廠家，。都不設獨立的小電流接地選線裝置，通過測控裝置的某一模塊實現這一功能，或者后臺監(jiān)

53、控軟件完成這一功能。一般通過采取3IO、3u0及其增量來判斷是否有接地故障，也可用5次諧波方式分析接地故障。完成這一功能所需要的3fo、3UO據取自10kV（呆護測控裝置發(fā)送到通信網絡上的3IO,3uO,不需要獨立的接至10kvcT、PT勺電纜。一碧重要的變電站如果10kv出線是電纜，對地電容大；或雷擊頻繁的變電站，可考慮采用獨立的一套小電流接地選線裝置，獨立地引接電纜到所有10kv310cT與3u0PTo對電氣二次設計來說，考慮的是一個站的接地方式，是否需要設接地選線功能；接地選線動作后是去發(fā)信弓還是去跳閘；零序互感器的選擇；接地選線功能有無必要獨立于通信網，如果是獨立于通信網，則要考慮電纜

54、的接線問題。（五）防誤閉鎖防誤閉鎖的設計應遵循的原則是：凡是有可能引起誤操作的高壓設備，均應在控制中采取防誤閉鎖措旌。防誤閉鎖主要有電氣防誤閉鎖和微機機防誤閉鎖兩種方式。電氣防誤閉鎖同路是一種現場電氣聯鎖技術，主要通過相關設備的輔助接點連接來實現閉鎖，這種方式需要接入大量的二次電纜，接線方式復雜，運行維護較為困難，且輔助接點可靠性差；其防誤功能隨二次接線而定，不宜增加和修改。微機機防誤閉鎖是通過用軟件編寫斷路器、隔離開關、接地刀閘間的操作閉鎖規(guī)則，將現場大量的二次閉鎖回路變?yōu)镮U腦中的“五防”閉鎖規(guī)則庫，實現了防誤閉鎖的數字化，并可以實現以往電氣閉鎖不能完成或者難以實現的防誤功能，所以具有智能

55、化程度商、功能齊全、操作簡單、擴充方便等優(yōu)點。隨著變電站綜合自動化技術的發(fā)展，各變電站綜合自動化廠家已將這部分功能已嵌套在后臺監(jiān)控軟件中。不再設計單獨的微機機防誤閉鎖裝置，完成防誤閉鎖所需要的斷路器、隔離開關、接地刀閘位置信號可從通訊網絡獲得。在變電站二次設計中，町以選擇用綜合自動化系統(tǒng)的防誤閉鎖功能，不再考慮電氣上的電纜連接；如果設置電氣防誤閉鎖，二次設計則需要考慮大量的電纜連接a（六）備自投變電站備自投有兩種基本的供電方式：第一種是母聯分段供電方式，分段開關斷開，兩個工作電源分別供電，兩個電源互為備用，此方式稱為母聯（橋）備自投方式（也稱暗備用方式）？第二種方式是雙進線向單母線供電，1#進

56、線工作，2#進線作為備用，此方式稱為線路各自投方式（也稱明備用方式）。變電站綜合自動化系統(tǒng)中的各自投置部分根據采樣的電壓、電流、斷路器位置信號判斷充電、放電條件滿足與否。二次設計的主要任務是選取合適的各自投裝置和備投方式。設計裝置與PT,cT、斷路匝器輔助接點的電纜連接。（七）低周減載，。jllokv、10kv線路的低周減載功能由綜合自動化系統(tǒng)的保護裝置實現，不用單獨配置低周減載裝置。整定值由各條線路裝置自行整定，變電站的電氣二次設計可以不用考慮另外的硬件設備和接線。（八）同期并列用于110kv線路斷路器、110kV$路斷路器、110kV母聯斷品&器及110kV側斷路器處，同步檢測斷路

57、器兩側電壓的幅值、相位和頻率，并發(fā)出同期合閘啟動或閉鎖信號。此功能可進行檢無壓同期，亦能進行手動準同期和捕捉同期。既能滿足正常運行方式下的同期，能滿足系統(tǒng)事故時的同期。同期方式為集中式和分布式手動準同期，正常情況下采用后臺監(jiān)控計算機手動準同期，當網絡監(jiān)控、遠動主站退出運行時，上述各元件的同期并列操作應能在各自的保護屏處（或中央信號屏處）手動進行。電氣二次設計需要對此功能進行完善設計，主要考慮手動操作和遙控操作時的對時實現方式。（九）GPs對時一般全站設置一套獨立GPS寸間同步系統(tǒng)，配一套標準同步主時鐘，采用時問同步擴展裝置，滿足站內監(jiān)控系統(tǒng)、保護裝置及其它智能設備的對時要求。設計時應考慮用電氣

58、回路對時還是EB對時方式，用監(jiān)控網絡對時一般達不到精度要求。（十）故障錄波或保信子站故障錄波是電力系統(tǒng)發(fā)生故障及振蕩時自動記錄故障數據的一種技術，通過對故障錄波數據的分析、計算，可以幫助我們了解故障性質、類型、相別，初步差別故障點位置，縮短查找故障及進行處理的時間，保證盡快地恢復正常供電。110kv變電站綜合自動化系統(tǒng)通過“OkV£以上線路保護裝置，亦或通過變壓器保護裝置附加一功能模塊，共享保護cT的數據，再配合后臺監(jiān)控軟件町完成故障錄波功能。故障錄波功能基本上淘汰了采用集中獨立的故障錄波屏的方式，岡此對于110kV變電站的二次設計町以不用考慮另外的硬件設備和接線。220kV變電站則需要配置獨立的故障錄波屏。月前有些地區(qū)采用繼電保