供配電系統(tǒng)二次接線與自動(dòng)化培訓(xùn)課件

第六章供配電系統(tǒng)二次接線與自動(dòng)化第一節(jié)二次接線及其操作電源第二節(jié)電氣測量回路與絕緣監(jiān)視第三節(jié)高壓斷路器的控制回路和信號(hào)裝置第四節(jié)配電自動(dòng)化概論第五節(jié)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)第六節(jié)微機(jī)自動(dòng)控制裝置第七節(jié)負(fù)荷控制與用電管理自動(dòng)化本章小結(jié)一、二次接線概念第一節(jié)二次接線及其操作電源供配電系統(tǒng)的二次接線——用來對(duì)一次接線的運(yùn)行進(jìn)行控制、監(jiān)測、指示和保護(hù)的輔助電路，亦稱二次回路。二次回路按其功能分有：操作電源回路、電氣測量回路與絕緣監(jiān)視裝置、高壓斷路器的控制和信號(hào)回路、中央信號(hào)裝置、繼電保護(hù)回路以及自動(dòng)化裝置等。二次回路按電源性質(zhì)分直流回路交流回路交流電流回路：由電流互感器供電交流電壓回路：由電壓互感器供電二次接線圖是指用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號(hào)與文字符號(hào)繪制的表示二次回路元件相互連接關(guān)系及其工作原理的電氣簡圖，包括原理電路圖和安裝接線圖。二、操作電源操作電源是供高壓斷路器控制回路、繼電保護(hù)回路、信號(hào)回路、監(jiān)測裝置及自動(dòng)化裝置等二次回路所需的工作電源。作用：正常運(yùn)行時(shí)操作電源應(yīng)能保證斷路器的合閘和跳閘；事故狀態(tài)下，在母線電壓降低甚至消失時(shí)，操作電源應(yīng)能保證繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠地工作。性質(zhì)：直流操作電源、交流操作電源要求：操作電源應(yīng)充分可靠，容量足夠并具有獨(dú)立性。目前在較重要的中、大型變配電所選用的直流操作電源大多為帶閥控式密封鉛酸蓄電池的高頻開關(guān)電源成套裝置。（一）直流操作電源高頻開關(guān)直流電源原理框圖1.直流操作電源的構(gòu)成2.電源電壓與容量的選擇變配電所的直流操作電源電壓一般為220V或110V，可根據(jù)變配電所的規(guī)模大小及斷路器配備的操動(dòng)機(jī)構(gòu)需要來選擇。用戶變配電所多采用彈簧儲(chǔ)能操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其合閘功及合閘電流都比較小，選用直流110V作為操作電源，與選用直流220V相比，蓄電池組容量幾乎相近，而蓄電池?cái)?shù)量卻減少一半，既減小直流屏的體積，又節(jié)省了投資。蓄電池組容量的選擇，應(yīng)考慮交流系統(tǒng)或浮充電系統(tǒng)因故障停電時(shí)也能保證操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分、合閘及各開關(guān)柜信號(hào)、繼電保護(hù)等可靠工作，從而不影響變配電所的正常運(yùn)行。10kV及以下變配電所直流操作電源蓄電池組容量一般為20～40Ah為宜。（二）交流操作電源1.交流操作電源的取得斷路器臺(tái)數(shù)極少的小型10kV變電所繼電保護(hù)也較簡單，可以選用交流操作電源。交流操作電源可以從所用變壓器或電壓互感器取得220V電壓源，從電流互感器取得電流源。由電壓互感器取得交流操作電源的電路圖中間變壓器和電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)2.交流操作電源的可靠性用電壓互感器作交流操作電源，因其電壓受到一次系統(tǒng)的影響，只能作為斷路器正常跳合閘以及預(yù)告信號(hào)的工作電源。相反，電流互感器對(duì)于短路故障、過負(fù)荷都非常有效，可用它為操作電源來實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)，作用于斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)上的電流脫扣器“去分流跳閘”。采用不間斷電源UPS作為交流操作電源的方案，可提高交流電壓源的可靠性，可用于一次接線簡單、斷路器臺(tái)數(shù)不多的變電所。

UPS電源裝置應(yīng)為在線式，電壓AC220V，容量一般以不超過3kVA為宜。一、電氣測量回路第二節(jié)電氣測量回路與絕緣監(jiān)視（一）電氣測量的任務(wù)與要求任務(wù)：監(jiān)視供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和計(jì)量一次系統(tǒng)消耗的電能，保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)行。要求：對(duì)電氣測量儀表，要保證其測量范圍和準(zhǔn)確度滿足變配電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視和計(jì)量的要求，并力求外形美觀，便于觀測，經(jīng)濟(jì)耐用等。（二）電氣測量儀表的配置供配電系統(tǒng)變配電裝置中的各部分儀表按規(guī)定要求配置。（三）電氣測量回路示例10kV線路電氣測量儀表原理電路圖電能表接線380V進(jìn)線線電氣測量儀儀表原理電路路圖多功能綜合數(shù)數(shù)字式智能表表測量原理電電路圖二、交流系統(tǒng)統(tǒng)的絕緣監(jiān)視視利用一次系統(tǒng)統(tǒng)接地后出現(xiàn)現(xiàn)的零序電壓給出信號(hào)或跳跳閘。絕緣監(jiān)視裝置置電路圖一、概述第三節(jié)高高壓斷路器的的控制回路和和信號(hào)裝置高壓斷路器的的控制回路是是指用控制開開關(guān)或遙控命命令操作斷路路器跳、合閘閘的回路。信號(hào)回路是用用來指示一次次系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)的二二次回路。用來顯示斷路路器正常工作作的位置狀態(tài)態(tài)。用來顯示斷路路器在事故情情況下的工作作狀態(tài)。在系統(tǒng)出現(xiàn)不不正常狀態(tài)時(shí)時(shí)或在故障初初期發(fā)出的報(bào)報(bào)警信號(hào)。信號(hào)按用途分位置信號(hào)：事故信號(hào)：預(yù)告信號(hào)：斷路器的控制制和信號(hào)回路路要滿足一定定的基本要求求。二、采用燈光光監(jiān)視就地操操作的斷路器器控制與信號(hào)號(hào)回路LW12型萬能轉(zhuǎn)換開開關(guān)控制開關(guān)是開開關(guān)柜就地控控制斷路器跳跳、合閘的操操作元件。這種控制開關(guān)關(guān)有六個(gè)位置置：兩個(gè)預(yù)備操作作位置（“預(yù)預(yù)備合閘”和和“預(yù)備跳閘閘”）；兩個(gè)操作位置置（“合閘””和“跳閘””）；兩個(gè)固定位置置（“合閘后后”和“跳閘閘后”）。LW12－開關(guān)接點(diǎn)圖表表觸點(diǎn)號(hào)1－23－45－67－89－1011－1213－1415－1617－1819－20

手柄位置

跳

閘

后－×－－－－×－－×預(yù)備合閘×－－－×－－－×－合

閘－－×－－×－×－－合

閘

后×－－－×－－×－－預(yù)備跳閘－×－－－－×－×－跳

閘－－－×－－×－－×斷路器控制與與信號(hào)回路分分析：1.手動(dòng)儲(chǔ)能能合閘采用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的斷路器在首首次合閘前需需先儲(chǔ)足能量量。行程開關(guān)按鈕旋鈕指示示燈3412彈簧儲(chǔ)足能量量后，就可進(jìn)進(jìn)行合閘操作作。34122.手動(dòng)跳閘閘34123412斷路器自動(dòng)跳跳閘后，而控控制開關(guān)SA仍處于“合合閘后”位置置，這種情況況稱為“不對(duì)對(duì)應(yīng)”關(guān)系。。事故跳閘信號(hào)號(hào)回路接通，，使中央信號(hào)號(hào)裝置發(fā)出事事故音響信號(hào)號(hào)。事故信號(hào)的解解除：將SA轉(zhuǎn)至““預(yù)備跳閘””→“跳跳閘”→““跳閘后””位，使其與與斷路器恢復(fù)復(fù)對(duì)應(yīng)關(guān)系。。4.電氣防跳跳利用SF的閉鎖觸點(diǎn)。3412三、采用微機(jī)機(jī)遠(yuǎn)方監(jiān)控的的斷路器控制制和信號(hào)回路路遠(yuǎn)方就地防誤操作聯(lián)鎖觸點(diǎn)合位繼電器合保繼電器跳保繼電器跳位繼電器四、中央信號(hào)號(hào)裝置對(duì)中央事故信信號(hào)裝置的要要求是：在任一斷路器器事故跳閘時(shí)時(shí)，能瞬時(shí)發(fā)發(fā)出音響信號(hào)號(hào)(電笛)，，并在控制屏屏或配電裝置置上有表示事事故跳閘的具具體斷路器位位置的燈光指指示信號(hào)。中央信號(hào):事事故信號(hào)和和預(yù)告信號(hào)有能重復(fù)動(dòng)作作和不能重復(fù)復(fù)動(dòng)作兩種,并能手動(dòng)或或自動(dòng)復(fù)歸。。對(duì)中央預(yù)告信信號(hào)裝置的要要求是：當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)發(fā)生故障和不不正常工作狀狀態(tài)但不需立立即跳閘的情情況時(shí)，應(yīng)及及時(shí)發(fā)出音響響信號(hào)（電鈴鈴），并有顯顯示故障性質(zhì)質(zhì)和地點(diǎn)的指指示信號(hào)（光光字牌指示））。目前，在無人人值班的自動(dòng)動(dòng)化變配電所所中，傳統(tǒng)的的能重復(fù)動(dòng)作作中央事故信信號(hào)與預(yù)告信信號(hào)裝置已被被微機(jī)監(jiān)控系系統(tǒng)所取代。。一、配電自動(dòng)動(dòng)化的主要內(nèi)內(nèi)容第四節(jié)配配電自動(dòng)化概概論通常將變電所所綜合自動(dòng)化化、饋線自動(dòng)動(dòng)化、用戶管管理自動(dòng)化等等三方面的內(nèi)內(nèi)容稱為配電電自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)（DAS））。配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)統(tǒng)GIS需方管理DSM配電自動(dòng)化DAS進(jìn)線監(jiān)視10kV變電電所自動(dòng)化SA饋線自動(dòng)化FA變壓器巡檢與與無功補(bǔ)償負(fù)荷監(jiān)控與管管理LCM遠(yuǎn)方抄表與電電能計(jì)費(fèi)自動(dòng)動(dòng)化AMR配網(wǎng)管理工作站配網(wǎng)調(diào)度工作站配網(wǎng)GIS/維護(hù)工作站網(wǎng)關(guān)調(diào)度MIS主服務(wù)器備服務(wù)器WEB服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)100M以太網(wǎng)通信前置機(jī)通信前置機(jī)變電所B變電所A配電子站配電線通信線控制LAN網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)柱上真空開關(guān)智能環(huán)網(wǎng)柜FTUTTUDTU配電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)二、配電自動(dòng)動(dòng)化的主要功功能1.配電網(wǎng)網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視視與控制2.安全性性控制3.經(jīng)濟(jì)性性控制4.質(zhì)量控控制5.負(fù)荷控控制隨時(shí)了解配電電網(wǎng)內(nèi)各重要要母線電壓，，各配電線的的有功功率的的狀況；反映映系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變變化后各種配配電變壓器、、斷路器及柱柱上開關(guān)的運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)；重重要用戶負(fù)荷荷情況及其電電力和電量表表的信息等。。自動(dòng)識(shí)別故障障→自動(dòng)消除除故障(或隔隔離故障)→→自動(dòng)恢復(fù)供供電由實(shí)時(shí)潮流計(jì)計(jì)算選擇確定定配電網(wǎng)的最最佳運(yùn)行方式式，使有功功功率網(wǎng)損最小小。保證供電的電電壓和頻率采用對(duì)用戶負(fù)負(fù)荷進(jìn)行遠(yuǎn)方方控制的方式式，以抑制高高峰負(fù)荷和提提高負(fù)荷率。。三、配電自動(dòng)動(dòng)化的通信（一）配電自自動(dòng)化的通信信方式（二）配電自自動(dòng)化的通信信規(guī)約（人工語言的的語法規(guī)則及及應(yīng)答關(guān)系））有線方式包括括：架空明線或電電纜、配電線線載波、郵電電本地網(wǎng)、租租用電話線、、光纖、有線線電視網(wǎng)（CATV）、、現(xiàn)場總線和和RS-485等；無線方式包括括：一點(diǎn)多址微波波、傳統(tǒng)無線線電通信、無無線擴(kuò)頻、衛(wèi)衛(wèi)星通信、無無線尋呼、數(shù)數(shù)控電臺(tái)等。。選用時(shí)綜合考考慮如下幾點(diǎn)點(diǎn)：（1）通信的的可靠性，（（2）通信技技術(shù)的先進(jìn)性性，（3）可可行性和使用用維護(hù)的方便便性，（4））配電通信的的實(shí)時(shí)性，（（5）通信系系統(tǒng)的可擴(kuò)充充性。一、概述第五節(jié)變變電所綜合合自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)變電所綜合自自動(dòng)化是將變變電所的二次次設(shè)備經(jīng)過功功能的組合和和優(yōu)化設(shè)計(jì)，，利用先進(jìn)的的計(jì)算機(jī)技術(shù)術(shù)、現(xiàn)代電子子技術(shù)、通信信技術(shù)和信號(hào)號(hào)處理技術(shù)，，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變變配電所的主主要設(shè)備和線線路的自動(dòng)監(jiān)視、測測量、自動(dòng)控控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度中心通通信等綜合性的自自動(dòng)化功能。。優(yōu)點(diǎn)：①功能綜合化化所有二次回路路功能綜合為為一體。②結(jié)構(gòu)微機(jī)化化主要插件是全全微機(jī)化的分分布式結(jié)構(gòu)，，采用網(wǎng)絡(luò)總總線連接成整整體。③操作監(jiān)視屏屏幕化面對(duì)彩色大屏屏幕顯示器進(jìn)進(jìn)行全方位監(jiān)監(jiān)視與操作。。④運(yùn)行管理智智能化具有在線自診診斷功能和專專家系統(tǒng)。二、變電所綜綜合自動(dòng)化系系統(tǒng)的基本功功能（一）微機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)動(dòng)功能1．“四遙””功能：遙信、遙測、遙控控、遙調(diào)2．事件順序序記錄（SOE）3．系統(tǒng)對(duì)時(shí)時(shí)4．電能采集集（PA）5．自恢復(fù)和和自檢測功能能6．與SCADA系統(tǒng)通通信等變電所綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)必必須具有微機(jī)機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置（（RTU）的的全部功能，，應(yīng)能集中收收集變電站內(nèi)內(nèi)的所有信息息，同時(shí)可以以接收上級(jí)控控制調(diào)度中心心的命令，輸輸出開關(guān)控制制信號(hào)，增減減控制設(shè)備信信號(hào)或調(diào)節(jié)設(shè)設(shè)備的整定值值，并返回已已完成操作的的信息，歸納納起來有如下下功能：（二）微機(jī)繼繼電保護(hù)功能能微機(jī)繼電保護(hù)護(hù)是變電所綜綜合自動(dòng)化系系統(tǒng)中的關(guān)鍵鍵環(huán)節(jié)。（三）自動(dòng)控控制裝置功能能變電所綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)必必須具有保證證安全、可靠靠供電和提高高電能質(zhì)量的的自動(dòng)控制功功能。三、變電所綜綜合自動(dòng)化系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變電所綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)的的體系結(jié)構(gòu)，，可以分為集集中式和分布式兩大類；從組組屏方式上，，可分為集中中組屏和分散散布置兩類。。根據(jù)結(jié)構(gòu)上的的不同，分布布式系統(tǒng)又分分為：功能分布式（（集中組屏））：35～110kV配電裝裝置結(jié)構(gòu)分布式（（分散布置））：10kV及以以下配電裝置置上級(jí)操作監(jiān)控中心

當(dāng)?shù)乇O(jiān)控主機(jī)（雙機(jī)）

通信管理機(jī)

打印機(jī)

進(jìn)線保護(hù)測控單元

饋線保護(hù)測控單元

變壓器保護(hù)測控單元

聯(lián)絡(luò)保護(hù)測控單元

進(jìn)線測控單元

聯(lián)絡(luò)測控單元

出線測控單元

出線測控單元

變壓器溫度保護(hù)測控單元

變壓器溫度保護(hù)測控單元

直流屏監(jiān)控單元

站控層

通信層

單元層

RS485/422

結(jié)構(gòu)分布式示示例——10kV變電站站綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)配置方方案功能分布式示示例：35kV變電站綜綜合自動(dòng)化系系統(tǒng)配置方案案注：IED(IntelligentElectronicDevice)，智能電子子設(shè)備功能分布式示例：110kV變電站綜合合自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)配置方案一、電源自動(dòng)動(dòng)切換裝置第六節(jié)微微機(jī)自動(dòng)控控制裝置（一）電源自自動(dòng)投入裝置置的作用與類類型工作電源與備備用電源的接接線方式可分分為兩大類：：明備用:指指在正常時(shí)，，備用電源不不投入工作，，只有在工作作電源發(fā)生故故障時(shí)才投入入工作。暗備用:指指在正常時(shí)，，兩電源都投投入，互為備備用。作用：用于兩兩路及以上電電源進(jìn)線的變變配電所中，，提高供電可可靠性。微機(jī)備用電源源自動(dòng)投入裝裝置（自動(dòng)切切換裝置automaticswitchingequipment；ASE）。在正常情況下下，QA1閉閉合，QA2斷開，負(fù)荷荷由工作電源源供電。當(dāng)工作電源故故障時(shí)，ASE動(dòng)作，將將QA1斷開開，切除故障障電源，然后后將QA2閉閉合，使備用用電源投入工工作，恢復(fù)供供電。正常情況下，，QA1,QA2閉合，，QA3斷開開，兩個(gè)電源源分別向兩段段母線供電。。若電源A(B)發(fā)生故障障，ASE動(dòng)動(dòng)作，將QF1(QA2)斷斷開，隨即將將QA3閉合合，此時(shí)全部部負(fù)荷均由B(A)電源源供電。（二）對(duì)備用用電源自動(dòng)投投入裝置的基基本要求應(yīng)保證在工作作電源斷開后后投入備用電電源。工作電源故障障或斷路器被被錯(cuò)誤斷開時(shí)時(shí)，自動(dòng)投入入裝置應(yīng)延時(shí)時(shí)動(dòng)作。手動(dòng)斷開工作作電源、電壓壓互感器二次次回路斷線和和備用電源無無電壓的情況況下，不應(yīng)起起動(dòng)自動(dòng)投入入裝置。自動(dòng)投入裝置置動(dòng)作后，如如備用電源投投到故障上，，應(yīng)使保護(hù)加加速動(dòng)作并跳跳閘。應(yīng)保證自動(dòng)投投入裝置只動(dòng)動(dòng)作一次，以以免將備用電電源重復(fù)投入入永久性故障障回路中。自動(dòng)投入裝置置中，可設(shè)置置工作電源的的電流閉鎖回回路。（三）微機(jī)備備用電源自動(dòng)動(dòng)投入裝置的的原理微機(jī)備用電源源自動(dòng)投入裝裝置的動(dòng)作邏邏輯框圖二、自動(dòng)重合合閘裝置（一）概述運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，，電力系統(tǒng)的的故障特別是是架空線路上上的故障大多多是暫時(shí)性的的，多數(shù)能很很快地自行消消除。因此，，采用自動(dòng)重重合閘裝置（（ARE），，迅速恢復(fù)供供電，從而大大大提高供電電可靠性。對(duì)于架空線路路來說，一次次重合成功率率可達(dá)60％％～90％。。（二）對(duì)自動(dòng)動(dòng)重合閘裝置置的基本要求求自動(dòng)重合閘裝裝置可由保護(hù)護(hù)裝置或斷路路器控制狀態(tài)態(tài)與位置不對(duì)對(duì)應(yīng)來啟動(dòng)。。手動(dòng)或通過遙遙控裝置將斷斷路器斷開或或?qū)嗦菲骱虾祥l投入故障障線路上隨即即由保護(hù)跳閘閘將其斷開時(shí)時(shí)，自動(dòng)重合合閘裝置均不不應(yīng)動(dòng)作。自動(dòng)重合閘裝裝置的動(dòng)作次次數(shù)應(yīng)符合預(yù)預(yù)先的規(guī)定，，如一次重合合閘就只應(yīng)實(shí)實(shí)現(xiàn)重合一次次。當(dāng)斷路器處于于不正常狀態(tài)態(tài)不允許實(shí)現(xiàn)現(xiàn)自動(dòng)重合閘閘時(shí)，應(yīng)將重重合閘裝置閉閉鎖。（三）微機(jī)自自動(dòng)重合閘裝裝置的原理微機(jī)三相一次次自動(dòng)重合閘閘裝置的動(dòng)作作邏輯框圖微機(jī)自動(dòng)重合合閘裝置的加加速段保護(hù)邏邏輯框圖一、負(fù)荷控制制系統(tǒng)第七節(jié)負(fù)負(fù)荷控制與與用電管理自自動(dòng)化電力負(fù)荷控制中心電力負(fù)荷控制終端單向終端負(fù)荷控制終端雙向終端遙控開關(guān)遙控定量器雙向控制終端雙向三遙終端一個(gè)典型的雙向控制終端的組成框圖

二、用電管理理中的自動(dòng)抄抄表與遠(yuǎn)程電電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)統(tǒng)（一）多功能能電子式電能能表1．電子式電電能表的性能能及組成原理理（1）用電計(jì)計(jì)測功能2．多功能電電子式電能表表的功能（2）監(jiān)視功功能（