變電所微機(jī)監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)一次方案的設(shè)計設(shè)計說明53332855

1、大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第66頁35kv變電所微機(jī)監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)一次方案的設(shè)計前 言本設(shè)計為鮑店35kv變電所微機(jī)監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)一次方案的設(shè)計。全設(shè)計共分5章內(nèi)容，全面系統(tǒng)地講述了變電所方面的改造方法和步驟。本設(shè)計力求在文字?jǐn)⑹錾仙钊霚\出，通俗易懂，緊緊抓住理論聯(lián)系實際這一原則，滿足實際生產(chǎn)的要求，以變電所的最佳運(yùn)行為基礎(chǔ)，盡量采用最優(yōu)方案。為了貫徹和推廣國家標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計使用的所有電氣符號和文字代號一律采用國家最新標(biāo)準(zhǔn)。由于基礎(chǔ)設(shè)施、專業(yè)隊伍、一次設(shè)備質(zhì)量等具體條件的限制，國內(nèi)變電所的綜合自動化仍處于探索試用階段，有關(guān)部門一直保持慎重態(tài)度。隨著微機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等高科技技術(shù)的迅猛發(fā)展，設(shè)計一種廉價

2、、實用的微機(jī)監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)取代變電所的常規(guī)監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)，以逐步實現(xiàn)變電所的綜合自動化與無人值班。本文討論變電所集中分布式微機(jī)監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計中的內(nèi)容、步驟及其技術(shù)問題，特別是可靠性技術(shù)與智能化方法的應(yīng)用。由于本人學(xué)識淺薄，水平有限，初次進(jìn)行設(shè)計，缺乏經(jīng)驗，考慮問題不一定很全面，加之時間上的倉促，還有其它的原因，設(shè)計中難免出現(xiàn)錯誤和缺點，敬請老師批評指正。 第1章 概述1.1 變電所的現(xiàn)狀和需要解決的問題鮑店35kv變電所位于兗礦集團(tuán)焦化廠的南側(cè)，焦化廠位于鄒城市的西郊，東靠津浦鐵路及城區(qū)營公路，南臨嵐?jié)?，沙河在變電所北?cè)流過。該所已運(yùn)行了17年之久，設(shè)備老化，控制室擁擠不堪，特別是監(jiān)控

3、和保護(hù)系統(tǒng)基本停留在七八十年代的水平上。老的電磁式繼電保護(hù)，故障多、可靠性差、時限誤差大，又因?qū)嶋H各級保護(hù)時差較小，經(jīng)常造成越級跳閘，擴(kuò)大了事故范圍，已經(jīng)不能適應(yīng)大型鋁廠供電的需要。另外，濟(jì)寧電業(yè)局也要求壓縮保護(hù)時限級差，將原有的電磁繼電器保護(hù)改為微機(jī)保護(hù)。因此，有必要對35kv變電所的控制及保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改造。隨著計算機(jī)及信息技術(shù)的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)已在我國鋁廠行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。近年來，鮑店鋁廠在改進(jìn)供配電裝備，應(yīng)用新技術(shù)成果的同時，不斷強(qiáng)化對人員素質(zhì)的管理，廠礦供電系統(tǒng)的可靠性得到了提高。但是，人為因素給供電系統(tǒng)帶來不必要的事故隱患，影響了廠礦的安全生產(chǎn)，每天用于值班和線路維護(hù)的工作人員較多

4、，降低了勞動生產(chǎn)率。鮑店35kv變電所高低壓系統(tǒng)接線方式為以下所述，35kv系統(tǒng)采用橋形接線，選用6300kva變壓器兩臺；6kv系統(tǒng)短路器分段單母線接線，并與焦化廠6kv配電系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)，由降壓變電所采用6kv電纜放射式向電煅燒爐整流機(jī)組及各車間變壓器供電。針對上述問題，我們可以利用國內(nèi)外先進(jìn)的微機(jī)監(jiān)控和微機(jī)保護(hù)技術(shù)及設(shè)備，設(shè)計適用于鮑店35kv變電所的綜合保護(hù)自動化裝置，實現(xiàn)變電所的監(jiān)控與保護(hù)一體化。1.2 變電所實現(xiàn)微機(jī)監(jiān)控和保護(hù)的意義電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性以及供應(yīng)電能的質(zhì)量，與其自動化系統(tǒng)的水平有著密切得聯(lián)系。電力系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)由兩個系統(tǒng)構(gòu)成，信息就地處理的自動化系統(tǒng)和信息集中處理的自動化

5、系統(tǒng)。信息就地處理的自動化系統(tǒng)的特點是能對電力系統(tǒng)的情況作出快速的反應(yīng)，如高壓輸電線上發(fā)生短路故障時，要求繼電保護(hù)要在20ms左右動作，以便快速切除故障，而同步發(fā)電機(jī)的勵磁自動控制系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，可以保證系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和無功出力的分配，在故障時可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定水平，有功功率自動調(diào)節(jié)裝置，能跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷的隨機(jī)波動，保證電能的頻率質(zhì)量，按頻率自動減負(fù)荷裝置能在系統(tǒng)事故情況，電力系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的有功缺額時，快速的切除一些較為次要的負(fù)荷，以免造成系統(tǒng)的頻率崩潰，以上這些信息就地處理裝置，其重要的優(yōu)點是能對系統(tǒng)中的情況作出快速的反應(yīng)，尤其在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，其作用更為明顯，但由于其獲得的信

6、息有局限性，因而不能從全局的角度來處理問題，例如通過自動頻率調(diào)節(jié)，雖然可以跟蹤負(fù)荷的變化，但總還存在與額定頻率的偏差，更不能實現(xiàn)出力的經(jīng)濟(jì)分配。另外，信息就地處理自動裝置，只能“事后”的處理出現(xiàn)的事件，而不能“事先”的系統(tǒng)的安全性作出評價，因而有其局限性。信息集中處理的自動化系統(tǒng)（即電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)），可以通過設(shè)置在各發(fā)電廠和變電所的遠(yuǎn)動終端采集電網(wǎng)運(yùn)行的實時信息，通過信道傳輸?shù)街髡?，主站根?jù)全網(wǎng)的信息，對電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全性分析，符合預(yù)測，以及自動發(fā)電控制、經(jīng)濟(jì)調(diào)度等控制。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，繼電保護(hù)動作切除故障線路后，調(diào)度自動化系統(tǒng)便可將繼電保護(hù)的短路器的狀態(tài)采集后送到調(diào)度員的監(jiān)視器屏幕

7、和調(diào)度模擬屏顯示器上。調(diào)度員在掌握這些信息后可以知道故障的情況及原因，并采取相應(yīng)的措施，使電網(wǎng)恢復(fù)正常供電，但是由于信息的采集、傳輸需要一定的時間，所以系統(tǒng)的故障不可能依靠信息集中處理系統(tǒng)來作為切除故障的手段。信息就地處理系統(tǒng)和信息集中處理系統(tǒng)各自有其特點，互相不能替代。但以往這兩個系統(tǒng)往往互相獨(dú)立，聯(lián)系較少。隨著微機(jī)保護(hù)、變電站綜合自動化等技術(shù)的發(fā)展，兩個信息處理系統(tǒng)之間互相滲透，更重要的是這些微機(jī)裝置，盡管功能不同，但硬件均大同小異，而所采集的量和所控制的對象還有許多是共同的促進(jìn)研制者思考，如果打破原來的二次設(shè)備框框，從變電所的全局出發(fā)，著手研究全微機(jī)化的變電所二次部分的優(yōu)化設(shè)計，這就是變

8、電所自動化系統(tǒng)的由來。 電力系統(tǒng)自動化是供電系統(tǒng)的核心，而自動化的方向是計算機(jī)和電子技術(shù)的應(yīng)用；變電所既是高壓配電網(wǎng)的負(fù)荷，又是下一級配電網(wǎng)的電源，其正常運(yùn)行是下一級負(fù)載正常運(yùn)行的根本保證，在配電系統(tǒng)的地位十分重要，作為煤礦變電所其正常運(yùn)行則是礦山安全生產(chǎn)的根本保障。因此變電所的微機(jī)應(yīng)用是電力系統(tǒng)自動化的重點。隨著電力系統(tǒng)管理水平迅速發(fā)展，對供電系統(tǒng)的檢測精度、可靠性、保護(hù)時限的要求越來越高，供電系統(tǒng)計算機(jī)和電子 技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)刻不容緩。煤礦企業(yè)的特殊性，要求變電所供電安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。采用微機(jī)技術(shù)對變電所實施技術(shù)改造，適合礦山供電需要，符合電力系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，有利于提高供電系統(tǒng)的可靠性，預(yù)防

9、事故的發(fā)生、故障后的及時處理，以及避峰就谷、科學(xué)管理。 該微機(jī)監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)通過測控裝置、微機(jī)保護(hù)及所內(nèi)其它設(shè)備采集和處理變電所運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)，對變電所參數(shù)自動監(jiān)視，按照運(yùn)行人員的指令和預(yù)先設(shè)定的條件對變電所進(jìn)行控制，為變電所運(yùn)行維護(hù)人員提供變電所運(yùn)行和監(jiān)視所需的各項功能。減輕運(yùn)行維護(hù)人員的工作強(qiáng)度，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。同時該項目的研究和實施，可以實現(xiàn)變電所的無人值守，縮短故障處理時間，減少停電時間，提高勞動生產(chǎn)率，提高供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，促進(jìn)供電系統(tǒng)的管理現(xiàn)代化，為礦井安全生產(chǎn)提供有力保障，有著重要的現(xiàn)實意義。1.3 微機(jī)監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)的主要性能a、檢測功能、模擬量： 高壓

10、側(cè)進(jìn)線電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度、功率因數(shù)，高壓各支路出線電流、有功功率、無功功率，變壓器溫度、變壓器側(cè)電流，母線電壓、分段電流、功率因數(shù)，各支路出線電流，補(bǔ)償電容器電流，備用柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、油壓、油溫、水溫、蓄電池電壓、電壓及電壓不平衡度等參數(shù)檢測。、開關(guān)量： 高壓進(jìn)出線開關(guān)(斷路器) 、主變分接頭開關(guān)、主變低壓側(cè)總開關(guān)、分段開關(guān)、各支路出線開關(guān)、補(bǔ)償電容器開關(guān)、柴油發(fā)電機(jī)回路開關(guān)、勵磁開關(guān)、饋電線路的高壓開關(guān)、隔離開關(guān)工作位置狀態(tài)檢測、以及過流、過壓、欠壓、過負(fù)荷、速斷、變壓器縱聯(lián)差動、輕重瓦斯保護(hù)等電氣保護(hù)狀態(tài)檢測。b、顯示功能

11、作為變電所人機(jī)聯(lián)系的主要橋梁和手段的crt顯示器，不僅可以取代常規(guī)的儀器、儀表，而且可實現(xiàn)許多常規(guī)儀表無法完成的功能。它可以實現(xiàn)就地指示、多畫面顯示，內(nèi)容包括：顯示采集和計算的實時運(yùn)行參數(shù)。監(jiān)控系統(tǒng)所采集和通過采集信息所計算出來的有功電能、無功電能及主變壓器溫度、系統(tǒng)頻率等，都可以在crt的屏幕上實時顯示出來，同時在潮流等運(yùn)行參數(shù)的顯示畫面上應(yīng)顯示日期和時間（年、月、日、時、分、秒）。屏幕刷新周期可在210s間（可調(diào)）；顯示實時主接線圖。主接線圖上斷路器和隔離開關(guān)的位置要與實際狀態(tài)相對應(yīng)。進(jìn)行對斷路器或隔離開關(guān)的操作時，在所顯示的主接線圖上，對所要操作的對象應(yīng)有明顯的標(biāo)記（如閃爍等）。各項操作

12、都應(yīng)有漢字提示；事件順序記錄顯示。顯示所發(fā)生的事件內(nèi)容及發(fā)生事件的時間；越限報警顯示。顯示越限設(shè)備名、越限值和發(fā)生越限的時間；值班記錄顯示；歷史趨勢顯示。顯示主變壓器負(fù)荷曲線、母線電壓曲線等；保護(hù)定值和自控裝置的設(shè)定值顯示；其他。包括故障記錄顯示、設(shè)備運(yùn)行狀況顯示等。c、人機(jī)界面友好、方便 畫面完善、操作簡單、具有語音報警，清晰明了，使用電子表格，系統(tǒng)生成簡單、易于修改、方便統(tǒng)計；詳實的技術(shù)及使用資料和靈活的在線幫助為使用者帶來了方便。既能通過鼠標(biāo)或鍵盤進(jìn)行模擬操作，又能直接用手指通過觸摸屏操作，就可對全站的運(yùn)行工況和運(yùn)行參數(shù)一目了然，可對全站的斷路器和隔離開等進(jìn)行分、合操作，徹底改變了系統(tǒng)的

13、依靠指針式儀表和依靠模擬屏或操作屏等手段的操作方式。 各高壓柜所帶用戶名稱，能根據(jù)現(xiàn)場實際變動情況，由具備操作資格的人員變更。一次接線圖應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際的變動情況，由具備操作資格的人員變更、擴(kuò)展。例如：在某段母線終端備用位置增加高壓柜，需要變更一次接線圖，相應(yīng)的其他窗口、畫面、控制等均能自動或人工做相應(yīng)變更。在上位機(jī)改變各種設(shè)置、變更用戶名稱以及功能擴(kuò)展時，必須有二位持不同密碼的人員正確輸入密碼后方能進(jìn)入修改、變更或功能擴(kuò)展畫面。d、事故報警、記錄 聲、光報警兼?zhèn)?，同時 在crt 及大型顯示屏上以醒目的方式顯示故障回路及故障性質(zhì)、類別。e、數(shù)據(jù)記錄 實現(xiàn)重要模擬量、開關(guān)量和操作輸出(按有關(guān)規(guī)定列

14、出變量明細(xì))的歷史事件記錄，以及累計變量的自動累加，記錄安全運(yùn)行天數(shù)，同時可以打印有關(guān)報表及運(yùn)行日志，以便于事故處理、經(jīng)驗分析和科學(xué)管理。事件順序記錄(常量存儲及故障記錄)。f、保護(hù)功能單元設(shè)備及線路微機(jī)保護(hù)，實現(xiàn)微機(jī)對主設(shè)備和輸電線路的全套保護(hù)：高壓輸電線路的主保護(hù)和后備保護(hù)、變壓器的主保護(hù)、后備保護(hù)以及非電量的保護(hù)、母線保護(hù)、低壓配電線路保護(hù)、無功補(bǔ)償裝置如電容器組保護(hù)、所用變保護(hù)等。提高礦井供電系統(tǒng)的可靠性、選擇性以及保護(hù)時限的精確度，降低保護(hù)配合時限差，有效避免越級跳閘。 靈敏度、可靠性、反應(yīng)時間等各方面性能有明顯的提高。g、遙控遙調(diào)功能電力系統(tǒng)中，電壓和無功功率的調(diào)整對電網(wǎng)的輸電能力

15、、安全穩(wěn)定運(yùn)行水平和降低電能損耗有極大影響。通過微機(jī)監(jiān)控實現(xiàn)遠(yuǎn)方控制、遠(yuǎn)方輸出信號、遠(yuǎn)方設(shè)定，一方面減輕操作負(fù)擔(dān)，另一方面給出提示，保證可靠操作。h、聯(lián)網(wǎng)通訊功能通訊包括兩方面的內(nèi)容：一是變電所內(nèi)部各部分之間的信息傳遞，如保護(hù)動作信號傳給中央信號系統(tǒng)報警；二是變電所與操作控制中心的信息傳遞，即遠(yuǎn)動通信。向控制中心傳遞變電所的實時信息，電壓、電流、工綠的數(shù)值大小、開關(guān)位置狀況、事件記錄等；接受控制中心的開關(guān)操作控制命令以及查詢和其他操作控制命令?，F(xiàn)場過程控制單元、集中監(jiān)控單元和上位集中管理單元之間實時通信；可以與上級網(wǎng)站聯(lián)網(wǎng)，向上級管理部門轉(zhuǎn)發(fā)信息。i、模擬功能可以進(jìn)行微機(jī)上模擬操作和打印操作票

16、，便于現(xiàn)場培訓(xùn)和保證正確操作。j、技術(shù)指標(biāo)裝置的檢測精度達(dá)到或超過國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在今后一定的時期內(nèi)保持技術(shù)先進(jìn)。k、打印功能 定時打印報表和運(yùn)行日志； 開關(guān)操作記錄打??； 事件順序記錄打印； 越限打??； 召喚打??； 抄屏打??； 事故追憶打印； 顯示畫面(歷史曲線、實時畫面)拷屏。l、數(shù)據(jù)處理和管理功能 完成各類實時統(tǒng)計計算(功率總加、電度計算、功率因數(shù)計算、求限值)； 主變和輸電線路有功和無功功率每天的最大值和最小值以及相應(yīng)的時間； 母線電壓每天定時記錄的最高值和最低值以及相應(yīng)的時間； 計算受配電電能平衡率； 統(tǒng)計斷路器動作次數(shù)； 斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累計值； 控制操作和修改定值記錄

17、； 建立實時系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫； 各管理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(線路倒閘次數(shù)、負(fù)荷保證率、平均功率因數(shù)、參數(shù)越限次數(shù)及時間累計、總電量、各時段百分比電流均方根等)，各類指標(biāo)合格率統(tǒng)計； 在線校對時鐘； 在線人工置數(shù)。m、大型模擬屏 需要的遙測(模擬量)、遙信(狀態(tài)量)數(shù)據(jù)及crt上顯示的內(nèi)容由模擬屏顯示，直觀簡練。n、預(yù)防誤操作 微機(jī)操作和現(xiàn)場操作過程實現(xiàn)微機(jī)監(jiān)控閉鎖，以防誤操作。o、詳細(xì)功能*35kv進(jìn)線保護(hù)測控系統(tǒng)(1)設(shè)置方向定時限過流保護(hù)；(2)設(shè)置過電流保護(hù)；(3)設(shè)置三相一次重合閘；(4)專用測量回路，測量u、i、p、q、cos；(5)五路以上的遙信量輸入；(6)多路遙脈輸入；(7)采用集中組屏方式

18、。*35kv電廠進(jìn)線保護(hù)測控系統(tǒng)(1)設(shè)置光纖電流縱差保護(hù)；(2)設(shè)置過電流保護(hù)；(3)設(shè)置三相一次重合閘；(4)專用測量回路，測量u、i、p、q、cos；(5)五路以上的遙信量輸入；(6)多路遙脈輸入；(7)采用集中組屏方式。*主變保護(hù)測控系統(tǒng)(1)設(shè)置主變差動保護(hù)；(2)設(shè)置過電流保護(hù)；(3)設(shè)置主變非電量保護(hù)；(4)設(shè)置主變過負(fù)荷告警；(5)設(shè)置風(fēng)扇自啟動裝置及超溫告警；(6)專用測量回路，測量u、i、p、q、cos；(7)五路以上的遙信量輸入；(8)多路遙脈輸入；(9)采用集中組屏方式。*6kv饋出線保護(hù)測控系統(tǒng)(1)設(shè)置電流速斷保護(hù)；(2)設(shè)置過電流保護(hù)；(3)三相一次重合閘；(4)

19、小電流接地選線；(5)線路開關(guān)的遙控分合；(6)線路開關(guān)、隔離刀閘變位遙測；(7)線路p、q、ia、ic、cos、模擬量遙測；(8)脈沖電度表輸入接口；(9)采用就地安裝。*監(jiān)控系統(tǒng)采用開放式系統(tǒng)設(shè)計組態(tài)完成監(jiān)控功能，整流器提供保護(hù)信息功能及保護(hù)錄波分析，具有以下功能： 實時數(shù)據(jù)采集； 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理； 操作控制； 運(yùn)行記錄； 報表和歷史數(shù)據(jù)； 人機(jī)界面； 保護(hù)信息； 操作票打??； 事故追憶。第2章 微機(jī)監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計方案的確定經(jīng)過對兗礦集團(tuán)公司、電解鋁廠以及國內(nèi)電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)及監(jiān)控方面技術(shù)資料的研究，國際國內(nèi)變電所計算機(jī)應(yīng)用主要經(jīng)歷了以下幾個階段：1、單板機(jī)開發(fā)的檢測裝置 單板機(jī)開發(fā)的

20、裝置存在于微機(jī)應(yīng)用的初期，功能追求小而全，由于技術(shù)水平低、裝置可靠性差以及單板機(jī)的局限性，還在試驗階段就被淘汰； 2、(工業(yè))微機(jī)集中檢測系統(tǒng) (工業(yè))微機(jī)集中檢測系統(tǒng)體現(xiàn)了大而全，一臺微機(jī) 擔(dān)負(fù)著現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集 、處理、控制運(yùn)算顯示、打印和操作管理等諸多功能，在功能、畫面和管理上有了很大的進(jìn)步，但系統(tǒng)的控制和規(guī)模受到限制，同時危險集中、可靠性不能滿足要求；3、遠(yuǎn)動監(jiān)控裝置 在微機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的挫折，使得不少技術(shù)人員轉(zhuǎn)而開發(fā)信號的遠(yuǎn)傳和開關(guān)的遠(yuǎn)控，于是出現(xiàn)了遠(yuǎn)動監(jiān)控裝置，并在電力系統(tǒng)得到應(yīng)用；4、單片機(jī)檢測和保護(hù)裝置 遠(yuǎn)動監(jiān)控裝置僅僅是電力系統(tǒng)計算機(jī)應(yīng)用的一個插曲，在積累了豐富的實踐經(jīng)驗后，人們又開

21、發(fā)了單片機(jī)檢測和保護(hù)裝置，主要完成一項功能，從而保證了裝置的可靠性和響應(yīng)速度，它接近儀表化，體積小、價格適中，在變電所開始使用；5、dcs系統(tǒng) 隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是通信技術(shù)的發(fā)展，提出了dcs集中分散型控制系統(tǒng)，其在電力系統(tǒng)有了廣闊的應(yīng)用。 通過調(diào)研并結(jié)合鮑店煤礦的實際情況，擬采用分散式微機(jī)保護(hù)和計算機(jī)遠(yuǎn)動監(jiān)控裝置，構(gòu)成dcs集中分散型控制系統(tǒng)。它具有以下特點：將自動化系統(tǒng)功能分散給多臺計算機(jī)來完成，各功能部分通過簡單的計算機(jī)通信交換技術(shù)信息，該系統(tǒng)可靠性大大幅度提高，維護(hù)也相對比較方便，性能價格比也比較高，控制功能相當(dāng)強(qiáng)，適應(yīng)性及擴(kuò)充性好，技術(shù)水平先進(jìn)。 該方案可以解決存在和可能出現(xiàn)

22、的有關(guān)問題，保障供電系統(tǒng)的安全、可靠，提高控制、管理水平，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 該系統(tǒng)是一代集測控、保護(hù)功能于一體的新型變電站綜合自動化系統(tǒng)， 從整體上分為三層：保護(hù)層、通信層、集中監(jiān)控層。保護(hù)層由微機(jī)保護(hù)裝置組成，可以在惡劣環(huán)境下長期可靠運(yùn)行；微機(jī)保護(hù)將保護(hù)與測控功能合二為一，減少重復(fù)設(shè)備，簡化設(shè)計，可就地安裝在開關(guān)柜上，減少大量的二次接線，裝置僅通過通信電纜或光纖與上層系統(tǒng)聯(lián)系，取消了大量信號測量、控制保護(hù)電纜接入主控室，節(jié)省了投資，提高了系統(tǒng)的可靠性；國內(nèi)外均有可靠的微機(jī)保護(hù)產(chǎn)品，符合國家或電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但其價格有較大差別。通信層采用電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，可方便地實現(xiàn)不同廠家的設(shè)備互連。集中

23、監(jiān)控形成局域網(wǎng)絡(luò)，提供信息的集中監(jiān)視和遠(yuǎn)方通信功能，可以同時以不同的規(guī)約向兩個調(diào)度所或監(jiān)控站轉(zhuǎn)發(fā)不同的信息報文；提供的后臺監(jiān)控系統(tǒng)功能強(qiáng)大，界面友好，能很好地滿足綜合自動化系統(tǒng)的需要。第3章 設(shè)計方案的詳細(xì)說明經(jīng)過對國內(nèi)自動化設(shè)備和變電所微機(jī)監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)的充分調(diào)研，鮑店35kv變電所微機(jī)監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)擬采用以下方案：3.1、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選用先進(jìn)的dcs分布式控制系統(tǒng)，它由綜合保護(hù)單元、通信操作單元、集中監(jiān)控單元及其后備單元(兩套互為備用)和相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，如圖2所示。綜合保護(hù)單元是可以獨(dú)立工作的基本單元，它除包括變電所的主設(shè)備和輸電線路的全套保護(hù)：高壓輸電線路的主保護(hù)和后備保護(hù)、變壓器的

24、主保護(hù)、后備保護(hù)以及非電量保護(hù)、母線保護(hù)、低壓配電線路保護(hù)、無功補(bǔ)償如電容器組保護(hù)、所用變保護(hù)等。還應(yīng)包括以下功能：負(fù)責(zé)模擬量、開關(guān)量的數(shù)據(jù)采集，按照一定的的控制算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，輸出模擬及開關(guān)量控制信號，對過程進(jìn)行實時監(jiān)視和控制，從而實現(xiàn)對某一工業(yè)過程、工藝流程的監(jiān)測、保護(hù)和控制；同時存儲一定時間段的數(shù)據(jù)(故障跟蹤)，并按一定的協(xié)議將數(shù)據(jù)打包經(jīng)現(xiàn)場通信接口傳遞到上位微機(jī)(通信功能)，也可以從上位微機(jī)接受數(shù)據(jù)或控制指令，直接實現(xiàn)對工業(yè)過程的控制(遙控功能)。 綜合保護(hù)單元完成單元設(shè)備及饋線的保護(hù)、控制和信息處理，并實現(xiàn)與上位機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通訊。綜合保護(hù)單元在滿足功能要求的同時，還應(yīng)滿足保護(hù)裝置快速

25、性、選擇性、靈敏性和可靠性要求。通信操作單元與綜合保護(hù)單元的通訊，對綜合保護(hù)單元進(jìn)行程序組態(tài)、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理、顯示和控制；它與綜合保護(hù)單元可以構(gòu)成最簡單的dcs控制系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄與打印。通訊操作單元承擔(dān)著保護(hù)測控單元、自動化設(shè)備和輔助設(shè)備與變電所計算機(jī)系統(tǒng)以及電網(wǎng)自動化系統(tǒng)通信的控制、協(xié)調(diào)、監(jiān)視和管理作用。通過通信操作單元控制和協(xié)調(diào)，使得各保護(hù)測控單元，可實時、有序、可靠地與變電所計算機(jī)系統(tǒng)、電網(wǎng)自動化系統(tǒng)交換信息，傳遞變電所各種運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、保護(hù)動作情況，接收各種控制命令，完成變電所計算機(jī)系統(tǒng)和電網(wǎng)自動化系統(tǒng)所要求的各種操作和控制。通過監(jiān)視和管理，隨時了解各設(shè)備、單元通信狀態(tài)

26、以及通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，對異常情況及時報警，甚至采取必要措施，如通道切換，以維持系統(tǒng)正常的通信。接收眾多綜合保護(hù)單元的信息，并對其進(jìn)行預(yù)處理，同時完成遙信和遙測信息送上位機(jī)。通過鍵盤操作，可在顯示器上監(jiān)視pcu的工作情況。集中監(jiān)控單元通過高效的通訊網(wǎng)絡(luò)與通信操作單元相連，實現(xiàn)信息的集中管理，主要完成各種實時信息的最終處理和實時統(tǒng)計管理信息的預(yù)處理，進(jìn)行畫面顯示，包括數(shù)據(jù)采集、記錄、存儲和分析；事故報警和打印；建立當(dāng)日、歷史數(shù)據(jù)庫以供網(wǎng)絡(luò)調(diào)用處理、現(xiàn)場模擬、以及與更大的網(wǎng)絡(luò)相連向上級調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)信息，并與大型模擬屏控制裝置相連進(jìn)行模擬顯示。運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)相當(dāng)于正常的監(jiān)視和控制，取代常規(guī)的測量系統(tǒng)，指針式儀表

27、、常規(guī)的操作機(jī)構(gòu)和模擬盤，以計算機(jī)顯示和處理取代常規(guī)的告警、報警、中央信號、光子牌等；取代常規(guī)的遠(yuǎn)動裝置等等。監(jiān)控系統(tǒng)單元通過測控裝置、微機(jī)保護(hù)以及變電所內(nèi)其它微機(jī)化設(shè)備采集和處理變電所運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)，對變電所運(yùn)行參數(shù)自動監(jiān)視，按照運(yùn)行人員的控制命令和預(yù)先設(shè)定的控制條件對變電所進(jìn)行控制，為變電所運(yùn)行維護(hù)人員提供變電所運(yùn)行監(jiān)視所需的各種功能，減輕運(yùn)行維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度，提高變電所運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。用戶用來調(diào)用實時監(jiān)控系統(tǒng)的歷史和實時數(shù)據(jù)庫，對各種實時管理信息進(jìn)行統(tǒng)計計算處理，將統(tǒng)計結(jié)果以畫面或報表形式輸出。數(shù)據(jù)庫供網(wǎng)絡(luò)共享。 綜合保護(hù)單元與通訊操作單元(工程師操作站)之間采用rs-485接口

28、相連，用雙絞線、電流環(huán)形成現(xiàn)場總線，安裝方便、通信可靠，波特率可以達(dá)到19.2k。操作站與集中監(jiān)控單元之間采用網(wǎng)線相連，構(gòu)成局域網(wǎng)，通信高效、可靠，波特率可以達(dá)到1m。備用機(jī)主要作為上位機(jī)的后備，并完成其他任務(wù)。3.2、微機(jī)綜合保護(hù)單元的工作原理微機(jī)型保護(hù)是由在微處理器、存貯器、通訊接口等硬件構(gòu)成的，微機(jī)硬件的發(fā)展必然會促進(jìn)微機(jī)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展。為了改善繼電保護(hù)的性能，可采用更加復(fù)雜的算法以完成更多的功能，對處理器的計算速度、精度，對模數(shù)轉(zhuǎn)換的采樣速率、精度的要求也更高了。為了便于事故分析要求有更完善的故障錄波功能，需要增設(shè)大容量非揮發(fā)性的存貯器。為了滿足綜合自動化的要求必須具備標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的通訊接

29、口。從電網(wǎng)一次設(shè)備ct及pt采集的電流、電壓信號，經(jīng)過主模塊上的精密電流、電壓傳感器采樣，再經(jīng)過低通濾器濾波、高精度運(yùn)算放大器放大、限幅保護(hù)，變換成一定幅度的交流電壓信號，此信號經(jīng)多路模擬開關(guān)進(jìn)入微機(jī)的a/d轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量由cpu進(jìn)行運(yùn)算、處理。同時cpu接受經(jīng)過光電隔離的脈沖信號和遙信量輸入信號以及鍵盤輸入的定值等信號。所有信號經(jīng)cpu處理，發(fā)出相應(yīng)的開關(guān)信號到接口電路，接口電路再把開關(guān)命令轉(zhuǎn)換為驅(qū)動輸送到出口繼電器驅(qū)動線圈。cpu還發(fā)出相應(yīng)的位置、狀態(tài)信號，顯示所有信號測量、保護(hù)動作值；開關(guān)變位記錄、整定過程、查詢過程、事故故障等信息。與上位機(jī)通訊，實現(xiàn)遙測、遙信、遙

30、調(diào)、遙控等功能，實現(xiàn)定值的遠(yuǎn)方查詢定及控制功能。3.2.1、主變保護(hù)單元的功能 (1)差動保護(hù)； (2)過流保護(hù)； (3)過負(fù)荷保護(hù)； (4)輕、重瓦斯、溫度保護(hù)； (5)pt斷線保護(hù)。主保護(hù)為二次諧波制動的比率差動保護(hù)，以及無制動的差流速斷保護(hù)，帶ct斷線閉鎖功能。后備保護(hù)提供復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)，過負(fù)荷時實現(xiàn)閉鎖變壓器分接頭調(diào)壓；并具備pt斷線報警等功能。開關(guān)量保護(hù)可實現(xiàn)瓦斯、溫度等非電量的保護(hù)。3.2.2、饋線保護(hù)單元的功能速斷保護(hù)： (1)過流保護(hù)； (2)過負(fù)荷保護(hù)； (3)功率方向過流保護(hù)。實現(xiàn)帶方向(或不帶方向)的速斷保護(hù)、過流保護(hù)、低電壓和滑差閉鎖的低頻減載保護(hù)；實現(xiàn)事故追

31、憶功能，自動記錄事故類型、時間和動作值；保護(hù)出口繼電器采用大容量小型繼電器，觸點容量dc220v 6a。3.2.3、電容器保護(hù)單元的功能 (1)電流速斷保護(hù)； (2)過流保護(hù)； (3)欠壓保護(hù)； (4)過電壓保護(hù)； (5)零序電壓保護(hù)。3.2.4、母聯(lián)保護(hù)單元的功能見饋線保護(hù)；實現(xiàn)分段的保護(hù)、測量、控制等功能；運(yùn)動功能。3.2.5、關(guān)于準(zhǔn)同期裝置羅廠和電廠雙電源在聯(lián)網(wǎng)的時候，相位、頻率是否一致十分重要的問題。該裝置提供羅廠和電廠分別供電的相位、頻率是否一致的信號指示和并網(wǎng)時的連鎖。3.2.6、微機(jī)模擬操作變電所日常運(yùn)行中經(jīng)常要進(jìn)行倒閘操作，每次操作前都得先編寫倒閘操作票，并在模擬盤上模擬操作預(yù)

32、演，還要有專人在現(xiàn)場對就地操作過程監(jiān)票執(zhí)行。這種操作對操作人員的素質(zhì)要求提高、手續(xù)繁雜、勞動強(qiáng)度也大。即使有如此嚴(yán)格的要求，人為因素造成的差錯仍是時有發(fā)生。將模擬開關(guān)布置圖和變電所的操作規(guī)程輸入微機(jī)，編制直觀、鮮明的視圖和正確處理開關(guān)邏輯狀態(tài)的處理程序，就可以在crt上用鍵盤或鼠標(biāo)移動光標(biāo)到指定開關(guān)圖形上，模擬開關(guān)操作；簡單的操作就可以模擬斷路器、隔離開關(guān)的分合操作以及各保護(hù)設(shè)備的投切操作。當(dāng)確認(rèn)操作正確時，打印操作票，并對將要操作的配電盤提供聲光信號提示或程序閉鎖，從而有效地防止誤操作的發(fā)生。3.2.7、模擬屏模擬屏通過rs-232通信口接受來自微機(jī)后備站的信號，顯示刀閘、斷路器的開關(guān)狀態(tài)，

33、顯示主要的保護(hù)單元采集的電壓、電流、功率等信息。3.2.8、光纖電纜保護(hù)裝置電廠雙電纜采用光纖縱聯(lián)保護(hù)，當(dāng)電纜出現(xiàn)故障，則會實現(xiàn)故障電纜的自動檢測和切除，保障供電的正常運(yùn)行。3.2.9、工業(yè)現(xiàn)場總線保護(hù)單元與微機(jī)監(jiān)控單元之間用雙鉸線相連，傳輸數(shù)字信息，此即為工業(yè)現(xiàn)場總線；采用rs-485通信口，允許最大通信距離為1500米。接線方便、通信可靠、費(fèi)用較低。3.2.10、微機(jī)綜合保護(hù)監(jiān)控裝置的技術(shù)指標(biāo)、額定數(shù)據(jù)：電源電壓：dc/ac 220v/110v交流電壓：110v交流電流：5a/1a頻率：50hz、交流回路的過載能力：交流電壓：連續(xù)工作1.2un交流電流：持續(xù)工作2in，20in時可持續(xù)1s、功耗：直流功耗：正常15w，跳閘20w交流電壓：0.5va/相交流電流：0.5va/相、主要技術(shù)指標(biāo)：電流元件：電流定值0.1in20in 時間定值0s99.9s重合閘時間：0s99.9s低周減載：低周定值45hz50hz 低周低壓閉鎖0120vdf/dt閉鎖1hz10hz 頻率計算誤差0.04hz瞬時動作時間25ms保護(hù)動作定值誤差5%事故順序記錄分辨率4ms 正確率100%調(diào)出畫面及數(shù)據(jù)更新時間3s、