供配電系統(tǒng)二次接線與自動化培訓課件

第六章供配電系統(tǒng)二次接線與自動化第一節(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裝置第四節(jié)配電自動化概論第五節(jié)變電所綜合自動化系統(tǒng)第六節(jié)微機自動控制裝置第七節(jié)負荷控制與用電管理自動化本章小結(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——用來對一次接線的運行進行控制、監(jiān)測、指示和保護的輔助電路，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回路、中央信號裝置、繼電保護回路以及自動化裝置等。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準規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號與文字符號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、繼電保護回路、信號回路、監(jiān)測裝置及自動化裝置等二次回路所需的工作電源。作用：正常運行時操作電源應(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，操作電源應(yīng)能保證繼電保護系統(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機構(gòu)需要來選擇。用戶變配電所多采用彈簧儲能操動機構(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，而蓄電池數(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)因故障停電時也能保證操動機構(gòu)的分、合閘及各開關(guān)柜信號、繼電保護等可靠工作，從而不影響變配電所的正常運行。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數(shù)極少的小型10kV變電所繼電保護也較簡單，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)告信號的工作電源。相反，電流互感器對于短路故障、過負荷都非常有效，可用它為操作電源來實現(xiàn)過電流保護，作用于斷路器操動機構(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)的運行狀態(tài)和計量一次系統(tǒng)消耗的電能，保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟合理地運行。要求：對電氣測量儀表，要保證其測量范圍和準確度滿足變配電設(shè)備運行監(jiān)視和計量的要求，并力求外形美觀，便于觀測，經(jīng)濟耐用等。（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。信號回路是用用來指示一次次系統(tǒng)設(shè)備運運行狀態(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)時時或在故障初初期發(fā)出的報報警信號。信號按用途分位置信號：事故信號：預(yù)告信號：斷路器的控制制和信號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號回路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)有六個位置置：兩個預(yù)備操作作位置（“預(yù)預(yù)備合閘”和和“預(yù)備跳閘閘”）；兩個操作位置置（“合閘””和“跳閘””）；兩個固定位置置（“合閘后后”和“跳閘閘后”）。LW12－開關(guān)接點圖表表觸點號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回路分分析：1.手動儲能能合閘采用彈簧操動機構(gòu)的斷路器在首首次合閘前需需先儲足能量量。行程開關(guān)按鈕旋鈕指示示燈3412彈簧儲足能量量后，就可進進行合閘操作作。34122.手動跳閘閘34123412斷路器自動跳跳閘后，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“不對對應(yīng)”關(guān)系。。事故跳閘信號號回路接通，，使中央信號號裝置發(fā)出事事故音響信號號。事故信號的解解除：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)對應(yīng)關(guān)系。。4.電氣防跳跳利用SF的閉鎖觸點。3412三、采用微機機遠方監(jiān)控的的斷路器控制制和信號回路路遠方就地防誤操作聯(lián)鎖觸點合位繼電器合保繼電器跳保繼電器跳位繼電器四、中央信號號裝置對中央事故信信號裝置的要要求是：在任一斷路器器事故跳閘時時，能瞬時發(fā)發(fā)出音響信號號(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。中央信號:事事故信號和和預(yù)告信號有能重復(fù)動作作和不能重復(fù)復(fù)動作兩種,并能手動或或自動復(fù)歸。。對中央預(yù)告信信號裝置的要要求是：當供電系統(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，應(yīng)及及時發(fā)出音響響信號（電鈴鈴），并有顯顯示故障性質(zhì)質(zhì)和地點的指指示信號（光光字牌指示））。目前，在無人人值班的自動動化變配電所所中，傳統(tǒng)的的能重復(fù)動作作中央事故信信號與預(yù)告信信號裝置已被被微機監(jiān)控系系統(tǒng)所取代。。一、配電自動動化的主要內(nèi)內(nèi)容第四節(jié)配配電自動化概概論通常將變電所所綜合自動化化、饋線自動動化、用戶管管理自動化等等三方面的內(nèi)內(nèi)容稱為配電電自動化系統(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配電自動化DAS進線監(jiān)視10kV變電電所自動化SA饋線自動化FA變壓器巡檢與與無功補償負荷監(jiān)控與管管理LCM遠方抄表與電電能計費自動動化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100M以太網(wǎng)通信前置機通信前置機變電所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配電自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓撲圖主站計算機系統(tǒng)二、配電自動動化的主要功功能1.配電網(wǎng)網(wǎng)的實時監(jiān)視視與控制2.安全性性控制3.經(jīng)濟性性控制4.質(zhì)量控控制5.負荷控控制隨時了解配電電網(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)的運運行狀態(tài)；重重要用戶負荷荷情況及其電電力和電量表表的信息等。。自動識別故障障→自動消除除故障(或隔隔離故障)→→自動恢復(fù)供供電由實時潮流計計算選擇確定定配電網(wǎng)的最最佳運行方式式，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用戶負負荷進行遠方方控制的方式式，以抑制高高峰負荷和提提高負荷率。。三、配電自動動化的通信（一）配電自自動化的通信信方式（二）配電自自動化的通信信規(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：一點多址微波波、傳統(tǒng)無線線電通信、無無線擴頻、衛(wèi)衛(wèi)星通信、無無線尋呼、數(shù)數(shù)控電臺等。。選用時綜合考考慮如下幾點點：（1）通信的的可靠性，（（2）通信技技術(shù)的先進性性，（3）可可行性和使用用維護的方便便性，（4））配電通信的的實時性，（（5）通信系系統(tǒng)的可擴充充性。一、概述第五節(jié)變變電所綜合合自動化系統(tǒng)統(tǒng)變電所綜合自自動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，，利用先進的的計算機技術(shù)術(shù)、現(xiàn)代電子子技術(shù)、通信信技術(shù)和信號號處理技術(shù)，，實現(xiàn)對全變變配電所的主主要設(shè)備和線線路的自動監(jiān)視、測測量、自動控控制和微機保護，以及與調(diào)度中心通通信等綜合性的自自動化功能。。優(yōu)點：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)微機化化主要插件是全全微機化的分分布式結(jié)構(gòu)，，采用網(wǎng)絡(luò)總總線連接成整整體。③操作監(jiān)視屏屏幕化面對彩色大屏屏幕顯示器進進行全方位監(jiān)監(jiān)視與操作。。④運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、變電所綜綜合自動化系系統(tǒng)的基本功功能（一）微機遠遠動功能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)對時時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化系統(tǒng)必必須具有微機機遠動裝置（（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，同時可以以接收上級控控制調(diào)度中心心的命令，輸輸出開關(guān)控制制信號，增減減控制設(shè)備信信號或調(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）微機繼繼電保護功能能微機繼電保護護是變電所綜綜合自動化系系統(tǒng)中的關(guān)鍵鍵環(huán)節(jié)。（三）自動控控制裝置功能能變電所綜合自自動化系統(tǒng)必必須具有保證證安全、可靠靠供電和提高高電能質(zhì)量的的自動控制功功能。三、變電所綜綜合自動化系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變電所綜合自自動化系統(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操作監(jiān)控中心

當?shù)乇O(jiān)控主機（雙機）

通信管理機

打印機

進線保護測控單元

饋線保護測控單元

變壓器保護測控單元

聯(lián)絡(luò)保護測控單元

進線測控單元

聯(lián)絡(luò)測控單元

出線測控單元

出線測控單元

變壓器溫度保護測控單元

變壓器溫度保護測控單元

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變電站綜合合自動化系統(tǒng)統(tǒng)配置方案一、電源自動動切換裝置第六節(jié)微微機自動控控制裝置（一）電源自自動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，，備用電源不不投入工作，，只有在工作作電源發(fā)生故故障時才投入入工作。暗備用:指指在正常時，，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線的變變配電所中，，提高供電可可靠性。微機備用電源源自動投入裝裝置（自動切切換裝置automaticswitchingequipment；ASE）。在正常情況下下，QA1閉閉合，QA2斷開，負荷荷由工作電源源供電。當工作電源故故障時，ASE動作，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動動作，將QF1(QA2)斷斷開，隨即將將QA3閉合合，此時全部部負荷均由B(A)電源源供電。（二）對備用用電源自動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誤斷開時時，自動投入入裝置應(yīng)延時時動作。手動斷開工作作電源、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)起起動自動投入入裝置。自動投入裝置置動作后，如如備用電源投投到故障上，，應(yīng)使保護加加速動作并跳跳閘。應(yīng)保證自動投投入裝置只動動作一次，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）微機備備用電源自動動投入裝置的的原理微機備用電源源自動投入裝裝置的動作邏邏輯框圖二、自動重合合閘裝置（一）概述運行經(jīng)驗表明，，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性的的，多數(shù)能很很快地自行消消除。因此，，采用自動重重合閘裝置（（ARE），，迅速恢復(fù)供供電，從而大大大提高供電電可靠性。對于架空線路路來說，一次次重合成功率率可達60％％～90％。。（二）對自動動重合閘裝置置的基本要求求自動重合閘裝裝置可由保護護裝置或斷路路器控制狀態(tài)態(tài)與位置不對對應(yīng)來啟動。。手動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跳閘閘將其斷開時時，自動重合合閘裝置均不不應(yīng)動作。自動重合閘裝裝置的動作次次數(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)實實現(xiàn)重合一次次。當斷路器處于于不正常狀態(tài)態(tài)不允許實現(xiàn)現(xiàn)自動重合閘閘時，應(yīng)將重重合閘裝置閉閉鎖。（三）微機自自動重合閘裝裝置的原理微機三相一次次自動重合閘閘裝置的動作作邏輯框圖微機自動重合合閘裝置的加加速段保護邏邏輯框圖一、負荷控制制系統(tǒng)第七節(jié)負負荷控制與與用電管理自自動化電力負荷控制中心電力負荷控制終端單向終端負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典型的雙向控制終端的組成框圖

二、用電管理理中的自動抄抄表與遠程電電能計費系統(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）用電計計測功能2．多功能電電子式電能表表的功能（2）監(jiān)視功功能（