電力畢業(yè)論文--自動化技術(shù)在煤礦變電站改造中的應(yīng)用

1、<p>　　自動化技術(shù)在煤礦變電站改造中的應(yīng)用</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　變電站綜合自動化技術(shù)現(xiàn)在已成為熱門話題，有許多煤礦的供電系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)也已投入運行，且展現(xiàn)了極強的生命力。本文以晉煤集團供電公司機關(guān)35KV變電站為設(shè)計依據(jù)，設(shè)計了煤礦供電系統(tǒng)的綜合自動化系統(tǒng)。</p><p>　　首

2、先分析了當前變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展概況，其次，依據(jù)機關(guān)35KV變電站所采用的PDS-7000系列變電站綜合自動化系統(tǒng)進行分析，該系統(tǒng)按分層分布分散式結(jié)構(gòu)設(shè)計，分為三層，間隔層、通訊層和站控層。具體分析了間隔層的各種保護測控一體化裝置（變壓器保護測控裝置、線路保護測控裝置和電容器保護測控裝置）和一些自動控制裝置（備用電源自投、電壓無功綜合控制和小電流接地選線等裝置）所實現(xiàn)的功能；簡要分析了通訊層所采用的雙層網(wǎng)絡(luò)（現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)）；站

3、控層所采用的設(shè)備和站控層的基本任務(wù)。最后對于煤礦供電系統(tǒng)的綜合自動化系統(tǒng)的未來發(fā)展進行展望。</p><p>　　關(guān)鍵詞：煤礦； 供電系統(tǒng)； 變電站綜合自動化系統(tǒng)； PDS-7000</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>

4、　　1.1 煤礦供電系統(tǒng)綜述1</p><p>　　1.1.1 煤礦的供電系統(tǒng)1</p><p>　　1.1.2 煤礦對供電系統(tǒng)的要求1</p><p>　　1.1.3 煤礦的各級變電所1</p><p>　　1.2 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展2</p><p>　　1.2.1 國外變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展

5、2</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展3</p><p>　　1.3 煤礦變電站綜合自動化系統(tǒng)及其優(yōu)越性4</p><p>　　1.3.1 煤礦變電站綜合自動化系統(tǒng)構(gòu)成4</p><p>　　1.3.2 煤礦變電站綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)越性5</p><p>　　1.4 本文的主要工作

6、5</p><p>　　2 變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信7</p><p>　　2.1 通信的基本概念7</p><p>　　2.2 通信的傳輸方式7</p><p>　　2.3 變電站綜合自動化系統(tǒng)通信的任務(wù)8</p><p>　　3 煤礦供電系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)的分析與設(shè)計10</p>&l

7、t;p>　　3.1煤礦供電系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)10</p><p>　　3.2煤礦供電系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)的間隔層10</p><p>　　3.2.1 變壓器保護測控裝置12</p><p>　　3.2.2 線路的保護測控裝置14</p><p>　　3.2.3 電容器保護測控裝置17</p><p>

8、;　　3.2.4 備用電源自投裝置17</p><p>　　3.2.5 電壓、無功綜合控制裝置20</p><p>　　3.2.6 小電流接地選線裝置21</p><p>　　3.2.7 低頻減載裝置22</p><p>　　3.3 煤礦供電系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)的通訊層22</p><p>　　3.3.1現(xiàn)場總

9、線22</p><p>　　3.3.2通訊控制器23</p><p>　　3.3.3以太網(wǎng)24</p><p>　　3.4 煤礦供電系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)的站控層25</p><p>　　4 煤礦供電系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展前景26</p><p><b>　　結(jié) 論28</b><

10、/p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　致 謝31</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1 煤礦供電系統(tǒng)綜述</p><p>　　1.1.1 煤礦的供電系統(tǒng)</p>

11、;<p>　　煤礦的用電電源．一般來自于電力系統(tǒng)的區(qū)域變電站或發(fā)電廠，電能送到煤礦以后再經(jīng)變壓器降壓后配給煤礦各個用戶，這樣就組成了煤礦供電系統(tǒng)。</p><p>　　煤礦的受電電壓一般為6～110kv，視煤礦的井型及所在地區(qū)的電力系統(tǒng)的電壓而定，一般為35～110kv的雙電源受電，經(jīng)總降壓站后，以高壓向車間、井下變電所及高壓用電設(shè)備等配電，組成高壓供電系統(tǒng)。各變電所經(jīng)變壓器向低壓用電設(shè)備配電，組成

12、低壓供電系統(tǒng)。</p><p>　　根據(jù)礦井及井田范圍、煤層埋藏深度、礦井年產(chǎn)量、開采方式、井下涌水量，以及開采的機械化程度和電氣化程度的不同，煤礦又分為深井和淺井供電系統(tǒng)。對于開采煤層深、用電負荷大的礦井，通過井筒將3～10KV高壓電經(jīng)電纜送入井下，一般稱為深井供電。如煤層深度距地表為100～150m，且電力負荷較小時，可通過井筒或鉆孔將低壓電能經(jīng)電纜直接送入井下，井下不需要開設(shè)專門的變電所硐室，這種系統(tǒng)為淺井

13、供電。</p><p>　　煤礦供電系統(tǒng)又分為井上和井下兩大部分。</p><p>　　煤礦地面的降壓變電站主變壓器的一次受電電壓為35～110KV，經(jīng)降壓后的二次電壓為3～10KV。經(jīng)配電變壓器、井下中央變電站或采區(qū)變電站降壓后， 380/220V送至地面（井上）的用戶，380/660/1140V的送至井下。</p><p>　　1.1.2 煤礦對供電系統(tǒng)的要求&

14、lt;/p><p>　　現(xiàn)代化煤礦企業(yè)的動力是電力，應(yīng)了解煤礦對供電系統(tǒng)的要求，其具體有： </p><p>　　(1)供電可靠。 煤礦的供電系統(tǒng)如果供電中斷，不僅會影響產(chǎn)量，而且有可能發(fā)生人身事故或設(shè)備的重大損壞，嚴重時會造成煤礦礦井的破壞。為了保證對煤礦供電的可靠性，供電電源應(yīng)采用雙電源，雙電源可以來自不同的變電所(或發(fā)電廠)或同一變電所的不同母線上。即在一個電源發(fā)生故障的情況下，仍應(yīng)保證

15、對主要生產(chǎn)用戶的供電，使人身和設(shè)備不受損害，以及生產(chǎn)能正常進行。</p><p>　　(2)供電安全 。由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，自然條件惡劣，供電設(shè)備易于受到損壞，可能造成觸電及電火花引起火災(zāi)和瓦斯媒塵爆炸等事故，所以必須采取一系列的技術(shù)措施和管理制度，確保供電安全。</p><p>　　(3)技術(shù)經(jīng)濟合理。在滿足供電可靠與安全的前提下系統(tǒng)應(yīng)盡量簡單，使操作方便，建設(shè)投資和運行維護費用低。&

16、lt;/p><p>　　1.1.3 煤礦的各級變電所</p><p>　　1 地面變電所：它是礦井供電的樞紐，擔負著向井上、井下配電的任務(wù)。</p><p>　　2 井下中央變電所：它是全礦井下的供電中心，接受從地面變電所送來的高壓電能后，分別向采區(qū)變電所及主排水泵等高壓設(shè)備轉(zhuǎn)供電能，并通過變電所內(nèi)的礦用變壓器降壓后，在向井底車場附近的低壓動力和照明供電。</p&

17、gt;<p>　　3 采區(qū)變電所：它是采區(qū)的供電中心，任務(wù)是將中央變電所送來的高壓電能變?yōu)榈蛪弘娔?，并將電能配送到采掘工作面配電點或用電設(shè)備。</p><p>　　4 移動變電站：對于機械化程度較高的采區(qū)，特別是綜合機械化采區(qū)，設(shè)備比較多，設(shè)備的單機容量和總?cè)萘慷急容^大，且采區(qū)范圍廣，回采速度快，使用固定的變電所不能適應(yīng)煤礦井下采區(qū)綜合機械化發(fā)展的需要，因此要提高采區(qū)工作電壓和縮短供電距離就必須采用

18、移動變電站。</p><p>　　1.2 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展</p><p>　　1.2.1 國外變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展</p><p>　　國外變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究工作始于20世紀70年代，最早是用微機型遠動裝置代替布線邏輯型遠動裝置，同時變電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能在擴大，供電網(wǎng)的監(jiān)控功能迅速發(fā)展。</p><p>　　日本于1

19、975年，開始研究用于配電變電站的數(shù)字控制系統(tǒng)（稱為SDCS-1），于1979年9月完成樣機，同年12月在那須竹克里變電站安裝并進行現(xiàn)場實驗，于1980年開始商品化。</p><p>　　SDCS-1是以13臺微處理器為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，它具有對一個77KV/6.6KV的配電變電站的全部保護和控制功能，該變電站具有4回77KV輸電線，3臺變壓器和36回6.6KV的饋電線。</p><p>　　S

20、DCS-1按功能分為三個子系統(tǒng)。</p><p>　　(1)繼電保護子系統(tǒng)。從高速數(shù)據(jù)通道獲取瞬時值，并把保護的動作狀態(tài)送到中速數(shù)據(jù)通道。繼電保護子系統(tǒng)有8個保護部件，包括以下4種類型的保護功能：</p><p>　　1)77KV母線保護；</p><p>　　2)3臺主變壓器的保護；</p><p>　　3)6.6KV母線保護；</p

21、><p>　　4)6.6KV饋線保護等。</p><p>　　(2)測量子系統(tǒng)。從高速數(shù)據(jù)通道輸入（u,i）瞬時值,并把計算后的有效值送到低速數(shù)據(jù)通道上。</p><p>　　測量子系統(tǒng)的功能主要有：</p><p>　　1)測量電壓、電流有效值，有功功率和無功功率以及電能量；</p><p>　　2)監(jiān)視主變壓器的負荷。

22、</p><p>　　(3)監(jiān)控子系統(tǒng)。分別從低速和中速數(shù)據(jù)通道輸入有效值和斷路器狀態(tài)信號。監(jiān)控子系統(tǒng)的功能主要有：</p><p>　　1)備用電源自投控制；</p><p><b>　　2)故障線路探測；</b></p><p>　　3)6.6KV饋電線自動重合閘；</p><p>　　4)載

23、調(diào)壓分接開關(guān)控制；</p><p>　　5)排除變壓器故障后自動恢復(fù)供電；</p><p>　　6)數(shù)據(jù)傳送和遠方控制等。</p><p>　　20世紀80年代以后，研究變電站綜合自動化系統(tǒng)的國家和公司越來越多，如德國西門子公司，瑞士的ABB公司，AEG公司，美國的GE公司、西屋公司，法國的阿爾斯通公司等。</p><p>　　德國西門子公司

24、于1985年研制成功了第一套綜合自動化LSA678系統(tǒng)，此后在德國和歐洲投運了300多套該系統(tǒng)，到1995年，該公司在中國也陸續(xù)得到十幾個工程項目，基本上是110KV的城市變電站。LSA678系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有全分散式和集中與分散相結(jié)合兩種類型。</p><p>　　美國變電站綜合自動化系統(tǒng)目前投運的有三類：一類以RTU為基礎(chǔ)進行實時數(shù)據(jù)采集，配置微機完成當?shù)毓δ埽⒑蜕霞壵{(diào)度中心通信；第二類以通用計算機為數(shù)據(jù)采集設(shè)備

25、，采集實時數(shù)據(jù)并建立歷史數(shù)據(jù)庫，并通過計算機以太網(wǎng)與遠程工作站聯(lián)絡(luò)；第三類采用MODBUS-PLUS，保護部件均通過規(guī)約轉(zhuǎn)接器接入該網(wǎng)，并通過RTU與調(diào)度中心聯(lián)系，網(wǎng)上標準計算機建立實時、歷史數(shù)據(jù)和提供人機聯(lián)系畫面等。</p><p>　　由此可見，國外的變電站綜合自動化系統(tǒng)，開始于20世紀70年代后期，而到了80年代以后發(fā)展的較快。</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)變電站綜合自動化系

26、統(tǒng)的發(fā)展</p><p>　　我國變電站綜合自動化的研究始于20世紀80年代中期，1987年，清華大學(xué)電機工程系研制成功第一套變電站綜合自動化系統(tǒng)，在山東威海望島變電站成功投入運行。</p><p>　　望島變電站是一個35KV的城市變電站，具有兩回35KV進線，兩回35KV出線，兩臺主變壓器。8回10KV饋電線路和兩組無功補償電容器。該變電站的綜合自動化系統(tǒng)主要由三臺微機組成，分為三個子

27、系統(tǒng)，擔負了變電站的安全監(jiān)控、微機保護、電壓/無功控制、中央信號等全部任務(wù)。</p><p>　　(1)安全監(jiān)控子系統(tǒng)。安全監(jiān)控系統(tǒng)由一臺微型計算機及其外圍接口電路組成，完成當?shù)氐谋O(jiān)控功能，其中包括：</p><p>　　1)測量。對全站主要設(shè)備,如變壓器、電容器、全部輸、配電線路，的電壓、電流、有功功率、無功功率、主變壓器油溫等進行采集和處理。</p><p>　

28、　2)監(jiān)視。對所采集的電壓、電流、主變壓器油溫等不斷進行越限判斷，若有越限，則發(fā)出警告信號，同時對全站的斷路器狀態(tài)進行監(jiān)視。</p><p>　　3)記錄。記錄繼電保護的動作信息，并記錄保護動作前、后的短路電流值。</p><p>　　4)顯示。通過CRT顯示器顯示全站的實時主接線圖和各開關(guān)狀態(tài)，并以不同畫面顯示全部巡回檢測的量，自動顯示保護動作性質(zhì)和保護動作前后的電流值。</p&g

29、t;<p>　　5)制表打印?？啥〞r打印報表，可召喚打印實時檢測數(shù)據(jù)，自動打印越限值和越限時刻，事故記錄打印等。</p><p>　　(2)微機保護子系統(tǒng)。微機保護子系統(tǒng)的主要功能包括：</p><p>　　1)全部進線和饋電線路的微機保護與自動重合閘和后加速跳閘；</p><p><b>　　2)主變壓器保護；</b></

30、p><p><b>　　3)電容器保護；</b></p><p>　　4)單相接地選線保護。</p><p>　　(3)電壓、無功控制子系統(tǒng)。電壓、無功控制子系統(tǒng)由一臺微機組成，可對兩臺帶負荷調(diào)壓變壓器的分接開關(guān)和無功補償電容器進行綜合控制。</p><p>　　(4)中央信號系統(tǒng)。由各個子系統(tǒng)直接發(fā)出報警信號和預(yù)告信號，直

31、接觸發(fā)發(fā)光管，顯示故障性質(zhì)和發(fā)出故障音響，簡化了常規(guī)的中央信號系統(tǒng)。其中擔負微機保護的計算機和擔負電壓、無功控制的計算機軟、硬件配置相同，可互為備用。在正常運行情況下，各自完成自己的任務(wù),后者同時監(jiān)視保護機的狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)保護機故障，則在4ms內(nèi)，控制機立刻停止執(zhí)行電壓、無功控制程序而轉(zhuǎn)去擔負保護機的任務(wù)，確保保護子系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　該系統(tǒng)于1987年成功投入運行，1988年通過技術(shù)鑒定。鑒定結(jié)

32、果為國內(nèi)首創(chuàng)，填補了國內(nèi)一項空白，并達到國際80年代先進水平。其運行結(jié)果表明：微機技術(shù)可以全面、系統(tǒng)、可靠的應(yīng)用于變電站的綜合自動化系統(tǒng)中，同時也證明了變電站綜合自動化系統(tǒng)對提高變電站的運行、管理水平及技術(shù)水平、縮小占地面積、減少值班人員抄表和記錄，以及減少維護工作量等方面都有著顯著的優(yōu)越性。</p><p>　　近幾年來，大規(guī)模集成電路技術(shù)、微機技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，現(xiàn)場總線等的出現(xiàn)，使變電站綜合

33、自動化系統(tǒng)的功能不斷的完善。變電站綜合自動化系統(tǒng)將成為今后新建變電站的主導(dǎo)技術(shù)。</p><p>　　1.3 煤礦變電站綜合自動化系統(tǒng)及其優(yōu)越性</p><p>　　近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)日益廣泛地應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域。對煤礦生產(chǎn)來講，煤礦的供電系統(tǒng)是保證煤礦安全生產(chǎn)的重要前提，電能質(zhì)量的好壞、供電可靠性的高低、供電設(shè)備管理水平等直接影響整個煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，影響著煤礦

34、生產(chǎn)的效率和安全。因此，利用現(xiàn)代計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對煤礦供電系統(tǒng)進行綜合自動化設(shè)計是很有必要的。</p><p>　　煤礦事故的發(fā)生多由井下電纜漏電、單相接地等故障而產(chǎn)生的電弧，使瓦斯爆炸而引起。所以，有待于快速改進煤礦生產(chǎn)監(jiān)控設(shè)備，通過先進的自動化設(shè)備快速、準確的將煤礦生產(chǎn)的運行情況、事故狀態(tài)描述出來，并能夠快速作出反應(yīng)，下達相應(yīng)的解決方案與措施，防止事故的繼續(xù)擴大，消滅事故隱患。</p>&l

35、t;p>　　目前，變電站綜合自動化系統(tǒng)已大量應(yīng)用于煤礦變電站的運行、控制與維護中，而該技術(shù)的關(guān)鍵在于將大量的現(xiàn)場采集的信息與數(shù)據(jù)快速、準確、實時的上傳到監(jiān)控中心，也能將監(jiān)控中心下達的控制命令準確無誤的發(fā)送到控制單元，及時采取措施避免事故的發(fā)生。</p><p>　　1.3.1 煤礦變電站綜合自動化系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　主要引入了站控層、通訊層和間隔層概念，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)

36、構(gòu)。設(shè)備分變電站層設(shè)備(站控層)、通訊層和間隔層設(shè)備。間隔層設(shè)備原則上按一次設(shè)備組織，例如1條線路、1臺主變壓器。每一間隔層設(shè)備包括保護、控制、測量、通信、錄波等功能。這類系統(tǒng)實現(xiàn)了信息資源的共享以及保護、監(jiān)控功能的綜合化，大大簡化了站內(nèi)二次回路，完全消除了設(shè)備之間錯綜復(fù)雜的二次電纜。  由于間隔層設(shè)備可放在開關(guān)柜上或一次設(shè)備附近，從而可大大縮小主控制室面積，節(jié)省控制電纜，減少TA負擔，  同時大大提高了整個系統(tǒng)的可

37、靠性和可擴展性。</p><p>　　1.3.2 煤礦變電站綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)越性</p><p>　　(1)供電質(zhì)量、電壓合格率的提高。變電站綜合自動化系統(tǒng)中包含有電壓、無功綜合控制的功能，對于具備有載調(diào)壓變壓器和無功補償電容器的變電站，可大大提高電壓的合格率，保證了電力系統(tǒng)的主要設(shè)備和各種電氣設(shè)備的安全，使無功潮流更合理，降低了網(wǎng)損，節(jié)約了電能的損耗。</p><p

38、>　　(2)在線運行的可靠性高。變電站綜合自動化系統(tǒng)利用軟件實現(xiàn)在線檢測，具備故障自診斷功能。微機系統(tǒng)在進行軟件設(shè)計時，考慮到電力系統(tǒng)各種復(fù)雜的故障，可在線對有關(guān)硬件電路中各個環(huán)節(jié)進行自檢，具有很強的綜合分析和判斷能力；利用有關(guān)的硬件和軟件相結(jié)合的技術(shù)，防止干擾進入微機系統(tǒng)后造成嚴重后果；加之該系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)的微機保護裝置和微機自動裝置具有故障自診斷功能，使變電站的一次和二次設(shè)備運行的可靠性方面已遠遠超過了傳統(tǒng)的變電站。<

39、;/p><p>　　(3)變電站運行管理的自動化水平高。變電站實現(xiàn)綜合自動化以后，監(jiān)視、測量、記錄、抄表等工作都由計算機自動進行，既提高了測量的精度又避免了人為主觀的干預(yù)，運行人員只要通過觀看CRT顯示器屏幕，對變電站的主要設(shè)備和各個輸配電線路的運行工況和運行參數(shù)便一目了然。綜合自動化系統(tǒng)具有與上級調(diào)度通訊的功能，可將檢測到的數(shù)據(jù)及時送往調(diào)度中心，使調(diào)度員能夠及時掌握各個變電站的運行情況，也能對它進行必要的調(diào)節(jié)與控制

40、，且各種操作都有事件順序記錄可供查閱，大大提高運行管理水平。</p><p>　　(4)縮小占地面積，減少控制電纜，減少總投資。變站綜合自動化系統(tǒng)采用計算機技術(shù)和通信技術(shù)，實現(xiàn)資源共享和信息共享，硬件電路多采用大規(guī)模集成電路，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、功能強，大大縮小變電站的占地面積。隨著微處理器和大規(guī)模集成電路的不斷降價，微計算機性能價格比逐步上升，發(fā)展的趨勢使綜合自動化系統(tǒng)的造價逐漸的降低，性能逐步的提高，因而減少了

41、變電站的總投資。</p><p>　　(5)維護調(diào)試方便，減少維護工作量，實現(xiàn)減人增效。在綜合自動化系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)都有故障自診斷能力，系統(tǒng)內(nèi)部有故障時能自己檢測出故障部位，縮短了維修時間。微機保護和自動裝置的定值可在線讀出檢查，節(jié)約定期核對定值的時間。監(jiān)控系統(tǒng)的自動抄表功能，使值班人員不必定時抄表和記錄；RTU的功能，即實現(xiàn)四遙功能（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)），則基本上可實現(xiàn)無人值班，達到減人增效的目的。<

42、;/p><p>　　綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)缺點還取決于技術(shù)方面，同時又與各國的技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展狀況有關(guān)。相信隨著技術(shù)的不斷更新和完善，以及運行人員技術(shù)水平的不斷提高，變電站綜合自動化技術(shù)必將發(fā)揮它應(yīng)有的巨大作用。</p><p>　　1.4 本文的主要工作</p><p>　　由于煤礦供電系統(tǒng)又分為井上和井下兩大部分，本著對以后工作的需要，本文將只分析井上的部分，主要依據(jù)是，晉

43、城煤業(yè)集團供電公司的機關(guān)35KV變電站綜合自動化系統(tǒng)。</p><p>　　本文的具體工作如下：</p><p>　　1 首先，搜集變電站綜合自動化相關(guān)資料，依據(jù)機關(guān)35KV變電站具體情況先從整體上對綜合自動化系統(tǒng)有個大概的了解。</p><p>　　2 其次，對綜合自動化系統(tǒng)進行具體分析，主要對間隔層所采用的保護測控一體化裝置的功能及原理進行介紹，簡單分析通訊層和

44、站控層的功能。</p><p>　　3 最后，對整個設(shè)計進行總結(jié)與歸納，從思想上重新審視論文，從整體結(jié)構(gòu)上觀察其不足之處，進行最后的修正。</p><p>　　2 變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信</p><p>　　通信是變電站綜合自動化系統(tǒng)非常重要的基礎(chǔ)功能。借助于通信，各斷路器間隔中保護測控單元、變電站計算機系統(tǒng)、電網(wǎng)控制中心自動化系統(tǒng)得以相互交換信息和信息共享，

45、提高了變電站運行的可靠性，減少了連接電纜和設(shè)備數(shù)量，實現(xiàn)變電站遠方監(jiān)視和控制。變電站自動化系統(tǒng)通信主要涉及以下幾個方面的內(nèi)容。</p><p>　　(1)各保護測控單元與變電站計算機系統(tǒng)通信。</p><p>　　(2)各保護測控單元之間通信。</p><p>　　(3)變電站自動化系統(tǒng)與電網(wǎng)自動化系統(tǒng)通信。</p><p>　　(4)其他智

46、能化電子設(shè)備IED與變電站計算機系統(tǒng)通信。</p><p>　　(5)變電站計算機系統(tǒng)內(nèi)部間的通信。</p><p>　　2.1 通信的基本概念</p><p>　　通信的基本目的是在信息源和受信者之間交換信息。</p><p>　　(1)信息源，指產(chǎn)生和發(fā)送信息的地方。如保護、測控單元。</p><p>　　(2)受

47、信者，指接收和使用信息的地方。如，計算機監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度中心SCADA系統(tǒng)。</p><p>　　要實現(xiàn)信息源和受信者之間的通信，兩者之間必須有信息傳輸路徑。如，電話線、無線電通道等。信息源、受信者和傳輸路徑是通信的三要素。實現(xiàn)和完成通信，需要信息源和受信者合作。如，信息源必須在受信者準備好接收信息時，才能發(fā)送信息。受信者一方必須準確知道通信如何開始，何時結(jié)束。信息的發(fā)送速度必須與好受信者接收信息速度相匹配，否則，

48、可能會造成接收到的信息混亂。除此之外，信息源和受信者之間還必須制定某些規(guī)約。約定可能包括：信息源和受信者間的傳輸是否可以同時還是必須輪流，一次發(fā)送的信息總量，信息格式，以及如果出現(xiàn)意外該做什么。在通信過程中，所傳輸?shù)男畔⒉豢杀苊獾臅艿礁蓴_和破壞，為了保證信息傳輸準確、無誤，要求有檢錯和抗干擾措施。</p><p>　　數(shù)字通信系統(tǒng)的工作方式按照信息傳送的方向和時間，可分為單工通信、半雙工通信、全雙工通信等三種方

49、式。</p><p>　　單工通信是指消息只能按照一個方向傳送的工作方式。</p><p>　　半雙工通信是指消息可以雙方向傳送，但兩個方向的傳輸不能同時進行，只能交替進行。</p><p>　　全雙工通信是指通信雙方同時進行雙方向傳送消息的工作方式。</p><p>　　為完成數(shù)據(jù)通信，兩個計算機系統(tǒng)之間必須有一個高度的協(xié)調(diào)。計算機之間為協(xié)

50、調(diào)動作而進行的信息交換一般成為計算機通信。類似的，當兩個或更多的計算機通過一個通信網(wǎng)相互連接時，計算機站的集合稱之為計算機網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　2.2 通信的傳輸方式</p><p>　　1 并行數(shù)據(jù)通信方式</p><p>　　并行數(shù)據(jù)通信是指數(shù)據(jù)的各位同時傳送，可以用字節(jié)為單位(8位數(shù)據(jù)總線)并行傳送，也可以用字為單位(1 6位數(shù)據(jù)總線)通過專用或通用的并

51、行接口電路傳送，各位數(shù)據(jù)同時發(fā)送，同時接收，其特點如下。</p><p>　　(1)傳輸速度快。有時可高達每秒幾十、幾百兆字節(jié)。</p><p>　　(2)并行數(shù)據(jù)傳送的軟件和通信規(guī)約簡單。</p><p>　　(3)并行傳輸需要傳輸信號線多，成本高，因此只適用于傳輸距離較短且傳輸速度較高的場合。在早期的變電站綜合自動化系統(tǒng)中，由于受當時通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的限制，變

52、電站內(nèi)部通信大多采用并行通信方式，而在綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上多采用集中組屏的方式。</p><p><b>　　2串行數(shù)據(jù)通信</b></p><p>　　串行通信是數(shù)據(jù)一位一位順序地傳送,串行通信有以下特點。</p><p>　　(1)串行通信的最大優(yōu)點是串行通信數(shù)據(jù)的各不同位，可以分時使用同一傳輸線，這樣可以節(jié)約傳輸線，減少投資，并且可以簡

53、化接線。特別是當位數(shù)很多和遠距離傳送時，其優(yōu)點更為突出。</p><p>　　(2)串行通信的速度慢，且通信軟件相對復(fù)雜。因此適合于遠距離傳輸，數(shù)據(jù)串行傳輸距離可達數(shù)千公里。</p><p>　　在變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部，各種自動裝置間或繼電保護裝置與監(jiān)控系統(tǒng)間，為了減少連接電纜，簡化接線，降低成本，常采用串行通信。</p><p><b>　　3局域網(wǎng)

54、絡(luò)通信</b></p><p>　　局域網(wǎng)絡(luò)是一種在小區(qū)域內(nèi)使各種數(shù)據(jù)通信設(shè)備互連在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。局部網(wǎng)絡(luò)可分為兩種類型：①局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，簡稱局域網(wǎng)(LAN)；②計算機交換機(CBX)。局域網(wǎng)是局部網(wǎng)絡(luò)中最普遍的一種。局域網(wǎng)絡(luò)為分散式的系統(tǒng)提供通信介質(zhì)、傳輸控制和通信功能的手段。</p><p>　　局域網(wǎng)的核心是互連和通信，網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)、傳輸控制和通信方式是局域

55、網(wǎng)的四大要素。</p><p>　　2.3 變電站綜合自動化系統(tǒng)通信的任務(wù)</p><p>　　變電站綜合自動化系統(tǒng)通信包括兩個方面的內(nèi)容：一是變電站內(nèi)部各部分之間的信息傳遞，如保護動作信號傳遞給中央信號系統(tǒng)報警；二是變電站與操作控制中心的信息傳遞，即遠動通信。向控制中心傳送變電站的實時信息，如：電壓、電流、功率的數(shù)值大小、斷路器位置狀態(tài)、事件記錄等；接收控制中心的斷路器操作控制命令以及查

56、詢和其他操作控制命令。</p><p>　　1 綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場級通信</p><p>　　綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場級通信，主要解決綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)與上位機(監(jiān)控主機)之間的數(shù)據(jù)通信和信息交換問題，其通信范圍是在變電站內(nèi)部。對于集中組屏的綜合自動化系統(tǒng)來說，實際是在主控室內(nèi)部；對于分散安裝的綜合自動化系統(tǒng)來說，其通信范圍擴大至主控室與子系統(tǒng)的安裝地(如斷路器屏柜間)，通信距離加長

57、了。綜合自動化系統(tǒng)現(xiàn)場級的通信方式有并行數(shù)據(jù)通信、串行數(shù)據(jù)通信、局域網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線等。</p><p>　　2 綜合自動化系統(tǒng)與上級調(diào)度的通信</p><p>　　綜合自動化系統(tǒng)必須兼有RTU的全部功能，應(yīng)能夠?qū)⑺杉哪M量、斷路器狀態(tài)信息及事件順序記錄等遠傳至調(diào)度端；應(yīng)能接收調(diào)度下達的各種操作、控制、修改定值等命令。即完成新型RTU等全部四遙功能。</p><p&g

58、t;　　3 煤礦供電系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)的分析與設(shè)計</p><p>　　3.1煤礦供電系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　本文通過晉城煤業(yè)集團供電公司的機關(guān)35KV的供電系統(tǒng)綜合自動化進行分析。機關(guān)35KV變電站是晉煤集團供電公司所管轄的35KV/6KV變電站。有兩回35KV進線，35KV側(cè)采用單母線分段接線，分段斷路器備用電源自投的方式，正常工作時，一路運行，一路備用，因此提高

59、了供電的可靠性；兩臺主變壓器，容量為10000KVA,變比為35KV/6KV；6KV側(cè)有18回出線，采用單母線分段的接線形式。</p><p>　　采用單母線分段接線， 用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個回路，有兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電，這樣不致使重要用戶停電。</p><p>　　其一次系統(tǒng)主接線如圖4-1

60、所示：</p><p>　　供電系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)主要采用微機保護測控一體化裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電保護裝置和測量裝置，因此微機保護測控裝置是供電系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)的核心。對于110KV及以上的電壓等級，為了保證供電的可靠性常采用二對一的配置原則，即把保護裝置和測控裝置獨立設(shè)置，以提高供電可靠性。而對于35KV及以下電壓等級的常采用一對一的配置原則，即保護測控一體化裝置，可節(jié)省大量的連接電纜，減少設(shè)備投資。本機關(guān)35K

61、V變電站就采用了這種方式進行配置，而且采用分層分布分散式的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4-2所示：</p><p>　　系統(tǒng)分為三層，依次為間隔層、通訊層和站控層。</p><p>　　該機關(guān)35KV供電系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)主要采用南京南自機電自動化有限公司的PDS-7000系列綜合自動化系統(tǒng)?，F(xiàn)針對該套系統(tǒng)進行分析。</p><p&

62、gt;　　3.2煤礦供電系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)的間隔層</p><p>　　間隔層設(shè)備在站內(nèi)按間隔分布式配置，可直接下放至開關(guān)場，取消了原本大量引入主控室的信號、測量、控制、保護等電力電纜，節(jié)省投資。各間隔設(shè)備相對獨立，僅通過間隔層通信網(wǎng)聯(lián)接，并同變電站層的設(shè)備通信，減少大量的二次接線，提高了系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　間隔層設(shè)備主要有：數(shù)字式線路保護裝置、數(shù)字式母線保護裝置、數(shù)字式變

63、壓器保護裝置、數(shù)字式饋出線保護測控裝置、數(shù)字式電容器保護測控裝置、數(shù)字式綜合測控裝置、數(shù)字式備用電源自投裝置、數(shù)字式電壓無功控制裝置、數(shù)字式故障錄波裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置。</p><p>　　間隔層設(shè)備的主要功能是：①對一次設(shè)備進行實時數(shù)據(jù)信息的采集；②對一次設(shè)備起保護控制功能；③對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計運算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制；④通過通訊網(wǎng)絡(luò)與站控層進行通信，進行數(shù)據(jù)的交換。</p>

64、<p>　　3.2.1 變壓器保護測控裝置</p><p>　　本站有兩臺主變壓器，分別采用PDS-721A 數(shù)字式變壓器差動保護裝置，作為變壓器的主保護。采用PDS-725A 數(shù)字式變壓器保護測控裝置，作為變壓器的高低后備保護。</p><p>　　(1)主要保護功能有：</p><p>　　1）主保護：差動電流速斷保護；具有比率特性的差動保護；二次諧波

65、制動原理勵磁涌流判別元件；差動保護交流回路 TA 斷線檢測及 TA 斷線閉鎖（報警）；差動保護電流回路差電流越限延時告警功能；按電流啟動風(fēng)扇；過載閉鎖調(diào)壓；事件記錄和故障錄波；</p><p>　　2）后備保護：復(fù)合電壓方向過電流保護；零序電壓保護（告警）；三相式過負荷保護；分散式母線保護功能；低周保護（帶滑差閉鎖）；操作回路和防跳回路等。</p><p>　　(2)主要測控功能有：<

66、;/p><p>　　1) 三相電流、三個相電壓、三個線電壓、有功、無功、功率因數(shù)及頻率； </p><p>　　2）斷路器遙控分合、保護功能壓板的投/退、定值修改及定值區(qū)的切換；</p><p>　　3) 16路遙信開入、保護裝置動作/告警信息；</p><p>　　4) 事件記錄和故障錄波</p><p>　　(3)主要

67、保護功能說明</p><p>　　1變壓器差動保護的基本原理</p><p>　　用環(huán)流法構(gòu)成的兩繞組變壓器的電流差動保護的原理接線圖如圖4-3所示。變壓器的兩側(cè)都裝設(shè)同極性端子相連的電流互感器，其二次繞組按環(huán)流原則相串聯(lián)，差動繼電器接在差流回路上。</p><p>　　正常運行和外部故障時，如圖4-3（a）所示，變壓器兩側(cè)都有電流流過，兩個電流互感器的變比若選的合

68、適，則二次電流Ih、Il，大小相等，方向相同，在臂中環(huán)流；而在差流回路中Ih、Il 的方向相反，所以差動繼電器中流過的電流為：</p><p>　　Id = Ih – Il ≈0 繼電器K不會動作。</p><p>　　當變壓器內(nèi)部發(fā)生相間短路時，如圖4-3（b）所示，流過電流互感器二次側(cè)的電流大小不相等，即非電源側(cè)的二次電流很小，而電源側(cè)的二次電流很大，差動回路中通過的二次短路電流很大

69、，使得差動繼電器K動作。</p><p>　　當變壓器接雙電源時，如圖4-3（c）所示，則兩側(cè)電流互感器的二次電流在差動回路中方向相同，繼電器流過的電流為兩次二次電流之和，</p><p>　　即Id = Ih + Il ，使得差動繼電器動作。</p><p>　　2 比率制動式差動保護</p><p>　　比率制動式差動保護的原理就是保護的

70、動作電流，即差動電流值，隨著外部短路電流按比率增大，既能保證外部短路不誤動，又能保證內(nèi)部短路有較高的靈敏度。這里的比率指的是差動保護的差動電流與制動電流之比。使制動電流在不平衡電流較大的外部故障時有制動作用，而在內(nèi)部故障時，制動作用最小。</p><p>　　比率制動式差動保護具有靈敏度高，保護范圍外部故障時制動特性好，加二次諧波制動后有較強的抗勵磁涌流能力，因而被廣泛用作現(xiàn)代中、大型變壓器的主保護。</p

71、><p>　　3 變壓器的差動速斷保護</p><p>　　一般情況下比率制動原理的差動保護作為電力變壓器的主保護，但在嚴重內(nèi)部故障時，短路電流很大的情況下，電流互感器的二次側(cè)基波電流為零，高次諧波分量大，比率制動原理的差動保護無法反應(yīng)區(qū)內(nèi)短路的故障，影響了比率差動保護的快速動作，變壓器比率制動原理的差動保護還需配有差動速斷保護，作為輔助保護以加快保護內(nèi)部嚴重故障時的動作速度。</p&g

72、t;<p>　　差動速斷保護是差動電流過電流瞬時速動保護。當變壓器任一相差電流大于差動速斷保護定值，保護瞬時動作，用于快速切除變壓器內(nèi)部嚴重故障。差動速斷定值按躲過外部故障時最大不平衡電流和勵磁涌流來整定。</p><p>　　4 電流互感器TA斷線監(jiān)視</p><p>　　在運行中電流互感器某相斷線，斷線相的二次電流為零，差動回路中差動電流不為零，也可能引起差動保護誤動作。

73、需要進行電流互感器的斷線監(jiān)測和監(jiān)視。</p><p>　　當三相電流之和不為零，且有一相電流為零，另兩相電流小于最大過負荷電流時判定為CT斷線。當檢測出電流互感器斷線后，發(fā)出告警信號，用戶可根據(jù)實際情況由控制字選擇是否閉鎖差動保護。</p><p><b>　　5 瓦斯保護</b></p><p>　　油浸式電力變壓器的油箱內(nèi)發(fā)生短路故障時，短

74、路點的電弧極易使變壓器油和絕緣材料產(chǎn)生大量氣體，瓦斯保護就是反應(yīng)油箱內(nèi)部氣體和油位變化的一種氣體繼電器。它被安裝在油箱與油枕聯(lián)通的導(dǎo)油管中，當油箱內(nèi)大量氣體流經(jīng)氣體繼電器時，它的擋板轉(zhuǎn)動而使一對動靜觸點閉合，并接通斷路器的跳閘回路，使其跳閘，這適于重瓦斯保護。當電力變壓器長時間過負荷運行時，繞組過熱而產(chǎn)生的氣體會使另一對輕瓦斯保護觸點閉合，并動作于信號。當油箱漏油而使油位降至一定值時，輕瓦斯也會動作于信號。</p><

75、;p>　　6復(fù)合電壓閉鎖過電流保護</p><p>　　復(fù)合電壓閉鎖過電流保護，是在過電流保護的基礎(chǔ)上，加上一個復(fù)合電壓閉鎖元件（由正序低電壓和負序過電壓組成）構(gòu)成的保護。只有在電流測量元件及電壓起動元件均動作時，保護裝置才能動作于跳閘。</p><p>　　微機保護中復(fù)合電壓閉鎖元件靠軟件來實現(xiàn)，不增加任何硬件，在一般變壓器即使是35KV，容量不是很大的變壓器后備保護中，都配置復(fù)合

76、電壓閉鎖過流保護。</p><p><b>　　7變壓器過負荷保護</b></p><p>　　變壓器過負荷保護一般僅取一相電流，I段用于發(fā)警告信號，II段用于啟動風(fēng)扇冷卻器，III段用于閉鎖有載調(diào)壓。</p><p><b>　　8變壓器零序保護</b></p><p>　　變壓器的零序電流保護、

77、變壓器間隙電流保護與變壓器零序電壓保護一起構(gòu)成了反應(yīng)零序故障分量的變壓器零序保護，是變壓器后備保護中的重要組成部分，同時也是整個電網(wǎng)接地保護中不可分割的一部分。</p><p>　　3.2.2 線路的保護測控裝置</p><p>　　本站高壓35KV側(cè)采用PDS－741A 數(shù)字式線路保護測控裝置作為對各段線路、饋線或母線的保護和測控。在低壓側(cè)即6KV側(cè)采用PDS－761A 數(shù)字式線路保護測

78、控裝置作為對廠用電系統(tǒng)的饋線、分支或母線分段保護和測控，裝置自帶操作回路。</p><p>　　(1)主要保護功能：</p><p>　　電流速斷保護 (低電壓閉鎖或經(jīng)方向閉鎖電流 I 段)；定時限過電流保護 (低電壓閉鎖或經(jīng)方向閉鎖電流 II 段)；定時限或反時限過電流保護 (低電壓閉鎖或經(jīng)方向閉鎖電流 III 段)； 零序過流保護；一次/二次重合閘功能 (帶檢同期或檢無壓)；后加速保護

79、(手合、重合加速)；低周/低壓保護（帶滑差閉鎖）；過負荷保護(可選擇跳閘或告警)；模糊數(shù)字模型的小電流接地選線功能；分散式母線保護功能；TV 斷線檢測；操作回路和防跳回路；事件記錄和故障錄波。</p><p>　　(2)主要測控功能：</p><p>　　1)遙信：16 路外部硬遙信開入、裝置內(nèi)部遙信、事件遙信及遙信 SOE。</p><p><b>　　

80、2)保護事件報文。</b></p><p>　　3)遙控：斷路器遙控分、合及接地探索分、合。</p><p>　　4)遙測：三相測量電流、P、Q、cosφ。</p><p>　　5)遙脈：4 路脈沖量輸入上送。</p><p>　　6)保護壓板遠方投/退。</p><p>　　7)保護定值遠方查看、修改及定

81、值區(qū)切換。</p><p>　　(3)主要保護功能說明</p><p>　　1無時限電流速斷保護</p><p>　　保護的動作電流是按躲過被保護輸電線路末端最大短路電流來整定，沒有時限元件，在被保護范圍內(nèi)短路故障將瞬時動作于跳閘。這種保護的主要缺點是，不能保護線路的全長，只能保護本線路的一部分,且保護范圍不固定，隨著電力系統(tǒng)的運行方式的變化而變化。它的最大優(yōu)點就是

82、無時限瞬時動作。</p><p>　　2 帶時限電流速段保護</p><p>　　由于無時限電流速斷保護不能保護本線路的全長，因此必須增設(shè)一套新的保護，用來切除本線路電流速斷保護范圍以外的故障，作為無時限速斷保護的后備保護，這就是帶時限電流速斷保護。</p><p>　　為了保護本線路全長，限時電流速斷保護的保護范圍必須延伸到下一條線路去，這樣當下一條線路出口短路時

83、，它就能切除故障。 </p><p>　　為了保證選擇性，必須使限時電流速斷保護的動作帶有一定的時限。 </p><p>　　為了保證速動性，時限盡量縮短。時限的大小與延伸的范圍有關(guān)，為使時限較小，使限時電流速斷的保護范圍不超出下一條線路無時限電流速斷保護的范圍。因而動作時限t＇＇比下一條線路的速斷保護時限t＇高出一個時間階段Δt。 </p><p>　　3 定時限

84、過電流保護</p><p>　　過電流保護通常是指其動作電流按躲過最大負荷電流來整定，而時限按階梯性原則來整定的一種電流保護。</p><p>　　在系統(tǒng)正常運行時它不起動，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時，則能反應(yīng)電流的增大而動作，它不僅能保護本線路的全長，而且也能保護下一條線路的全長。作為本線路主保護拒動的近后備保護，也作為下一條線路保護和斷路器拒動的遠后備保護。</p><p&

85、gt;　　定時限過電流結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，對單側(cè)電源的放射型電網(wǎng)能保證有選擇性的動作。不僅能作本線路的近后備（有時作主保護），而且能作為下一條線路的遠后備。一般在 35KV及以下網(wǎng)絡(luò)中作為主保護。定時限過電流保護的主要缺點是越靠近電源端其動作時限越大，對靠近電源端的故障不能快速切除。</p><p>　　4 方向性電流保護 </p><p>　　在單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中，各個電流保護線路靠近電源的

86、一側(cè)，在發(fā)生故障時，它們都是在短路功率的方向從母線流向線路的情況下，有選擇性地動作，但在雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中，如只裝過電流保護是不能滿足選擇性要求。 </p><p>　　為了消除雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中保護無選擇性的動作，就需要在可能誤動的保護上加設(shè)一個功率方向閉鎖元件。該元件當短路功率由母線向線路時（即內(nèi)部故障時）動作；當短路功率由線路流向母線時（即可發(fā)生誤動時）不動作。從而使繼電保護具有一定的方向性。</p>

87、<p><b>　　5 零序電流保護</b></p><p>　　在大接地電流系統(tǒng)中的零序電流保護，是利用中性點直接接地電網(wǎng)中發(fā)生接地故障時出現(xiàn)零序電流的特點而構(gòu)成。在單電源輻射形網(wǎng)絡(luò)中，常常采用無方向的三段式零序電流保護作為接地故障的主保護及后備保護。通常三段式零序電流保護從構(gòu)成上看與三段式相間電流保護相類似，其主要區(qū)別在于零序電流保護的測量元件（電流繼電器）接入的電流量性質(zhì)是

88、零序電流。</p><p><b>　　6 自動重合閘</b></p><p>　　在電力系統(tǒng)的各種故障中，輸電線路發(fā)生故障的幾率是最多的，約占系統(tǒng)總故障的90%，因此，提高輸電線路的可靠性具有重要的意義。</p><p>　　輸電線路發(fā)生故障時大多都是瞬時性故障，占線路總故障的80%～90%，瞬時性故障就是在出現(xiàn)故障后，線路的繼電保護快速動作

89、，使相應(yīng)的斷路器迅速跳閘，短路點的電弧立即熄滅，周圍介質(zhì)絕緣強度迅速恢復(fù)，故障將自行消失。</p><p>　　若輸電線路采用自動化重合閘裝置，將保護切除的線路重新投入運行，從而提高線路的供電可靠性。</p><p>　　自動重合閘（ZCH）裝置是將因故障跳開后的斷路器按需要自動投入的一種自動裝置。</p><p>　　(1)三相一次自動重合閘就是在輸電線路上發(fā)生任

90、何故障，繼電保護裝置將三相斷路器斷開時，自動重合閘起動，經(jīng)0.5～1s的延時，發(fā)出重合脈沖，將三相斷路器一起合上。若為瞬時性故障，則重合成功，線路繼續(xù)運行；若為永久性故障，則繼電保護再次動作將三相斷路器斷開，不再重合。</p><p>　　(2)自動重合閘前加速 </p><p>　　當線路發(fā)生故障時，繼電保護加速電流保護的第III段，造成無選擇性瞬時切除故障，然后重合閘進行一次重

91、合。若重合于瞬時性故障，則線路就恢復(fù)了供電。若重合于永久性故障，則保護帶時限有選擇性地切除故障。</p><p>　　采用前加速保護的優(yōu)點： </p><p>　　1)能快速地切除瞬時性故障。</p><p>　　2)使瞬時性故障不至于發(fā)展成永久性故障．從而提高重合閘的成功率。</p><p>　　3)使用設(shè)備少，只需裝設(shè)一套重合閘裝置，簡單

92、、經(jīng)濟。 </p><p>　　(3)自動重合閘后加速</p><p>　　就是當線路發(fā)生故障時，首先保護有選擇性動作切除故障，重合閘進行一次重合。若重合于瞬時性故障，則線路恢復(fù)供電；如果重合于永久性故障上，則保護裝置加速動作，瞬時切除故障。 </p><p>　　后加速保護的的優(yōu)點：</p><p>　　1)第一次有選擇性的切除故障，不會擴

93、大停電范圍。 </p><p>　　2)保證永久性故障能瞬時切除，并仍然是有選擇性的。</p><p>　　3)和前加速保護相比，使用中不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負荷條件的限制。</p><p>　　3.2.3 電容器保護測控裝置</p><p&

94、gt;　　電容器內(nèi)部故障時，內(nèi)部電流增大，致使內(nèi)部氣體壓力增大，輕者發(fā)生漏油或“凸肚”現(xiàn)象，重者會引起爆炸。電力電容器保護需反映電容器組內(nèi)部擊穿與短路，及時切除故障，防止故障擴大。</p><p>　　外部短路故障時，使電容器失壓，但在電荷尚未釋放時，可能在恢復(fù)供電時再次充電使電容器過電壓；；另一種情況是恢復(fù)供電時，變壓器與電容器同時投入，容易引起操作過電壓和諧振過電壓，使電容器過電壓。</p>&

95、lt;p>　　系統(tǒng)異常是指系統(tǒng)電壓過高或過低，可能危及電容器的安全運行。引起系統(tǒng)電壓過高的原因有操作 諧振引起過電壓及雷電波的入侵等。因電容器內(nèi)部功耗與電壓平方成正比，過電壓時電容器因內(nèi)部功耗增大使溫升顯著升高，將進一步損壞電容器內(nèi)部絕緣介質(zhì)。</p><p>　　本站在低壓側(cè)即6KV側(cè)的兩段母線上，分別裝設(shè)PDS－763A 數(shù)字式電容器保護裝置，主要適用于 10kV 及以下各種電壓等級的中性點不接地或經(jīng)電

96、阻接地系統(tǒng)并聯(lián)電容器的保護和測控。裝置自帶操作回路。</p><p>　　(1)主要保護功能：</p><p>　　電流速斷保護 (電流 I 段)；定時限或反時限過電流保護 (電流 II 段)；零序過流保護；過電壓保護；欠電壓保護；單元件的不平衡電壓保護；自動投切功能；分散式母線保護功能；TV 斷線檢測；非電量保護；操作回路和防跳回路；事件記錄和故障錄波</p><p&

97、gt;<b>　　(2)主要測控功能</b></p><p>　　1)遙信：8 路外部硬遙信開入、裝置內(nèi)部遙信、事件遙信及遙信 SOE</p><p><b>　　2)保護事件報文</b></p><p>　　3)遙控：斷路器遙控分、合及接地探索分、合</p><p>　　4)遙測：三相測量電流、P

98、、Q、cosφ</p><p>　　5)遙脈：1 路脈沖量輸入上送</p><p>　　6)保護壓板遠方投/退</p><p>　　7)保護定值遠方查看、修改及定值區(qū)切換。</p><p>　　3.2.4 備用電源自投裝置</p><p>　　本站采用了PDS-731A數(shù)字式備用電源自投裝置，主要適用于110kV及以下

99、各種電壓等級系統(tǒng)的備用電源自投。裝置自帶母聯(lián)測量回路。</p><p>　　裝置同時設(shè)有自適應(yīng)壓板，投入該壓板后，裝置能根據(jù)運行方式的變化自動切換定值區(qū)以選擇不同的備自投方式。若此壓板不投，用戶可根據(jù)運行方式的變化，通過切換定值區(qū)的方式選擇不同的備自投方式，某種方式的備自投動作一次后由于備自投放電而自動退出，直至運行方式恢復(fù)后下次充電完成才能投入。</p><p><b>　　(

100、1)備自投功能</b></p><p>　　母聯(lián)/橋開關(guān)備自投；線路備自投；變壓器備自投；備自投過負荷聯(lián)切；備自投自適應(yīng)功能；TV 斷線檢測；事件記錄和故障錄波</p><p><b>　　(2)測控功能</b></p><p>　　1)遙信：16 路外部硬遙信開入、裝置內(nèi)部遙信、事件遙信及遙信 SOE</p><

101、;p><b>　　2)保護事件報文</b></p><p>　　3)遙測：母聯(lián)三相測量電流、P、Q、cosφ</p><p>　　4)遙脈：4 路脈沖量輸入上送</p><p>　　5)保護壓板遠方投/退</p><p>　　6)保護定值遠方查看、修改及定值區(qū)切換。</p><p>　　備用

102、電源自投是保證電力系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要措施，它已成為變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能之一。</p><p>　　備用電源自投裝置是當電力系統(tǒng)故障或其他原因使工作電源被斷開后，能迅速將備用電源或備用設(shè)備或其他正常工作的電源自動投入工作，使原來工作電源被斷開的用戶能迅速恢復(fù)供電的一種自動控制裝置。</p><p>　　備用電源自投裝置主要用于110KV 以下的中低壓配電系統(tǒng)中，其接線方案主要有

103、如下兩種形式：</p><p><b>　　(1) 明備用接線</b></p><p>　　該方式的主接線如圖4-4所示：</p><p>　　方式1：當進線XL1帶I段、II段運行，即1QF、3QF在合位，2QF在分位時，進線XL2為備用電源。</p><p>　　方式2：當進線XL2帶I段、II段運行，即2QF、3Q

104、F在合位，1QF在分位時，進線XL1為備用電源。這兩種方式也稱為進線備自投。</p><p><b>　　(2)暗備用接線</b></p><p>　　其主接線形式如圖4-5所示：</p><p>　　暗備用接線又有兩種方式：</p><p>　　1)高壓分段斷路器3QF斷開：正常運行時，進線XL1、XL2同時對兩段高壓

105、母線供電。當有一路進線故障被切除后，如進線XL1故障，則1QF斷開，高壓分段斷路器3QF自動合上，轉(zhuǎn)為由進線XL2對兩段母線供電。</p><p>　　2)低壓分段斷路器6QF斷開：正常運行時，兩臺主變壓器同時對兩段低壓母線供電。當有一臺變壓器故障被切除后，備用電源自投裝置發(fā)出控制命令，使低壓側(cè)分段短路器6QF合上，保證低壓側(cè)兩段母線的負荷的正常供電。</p><p>　　傳統(tǒng)的備用電源自

106、投裝置是晶體管式或電磁式的自動控制裝置，這些老式的裝置不僅體積大、功能單一，且可靠性不高。隨著微機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，微機型的備用電源自投裝置已取代了常規(guī)的自動裝置。</p><p>　　微機型的備用電源自投裝置有以下幾個特點：</p><p>　　1)綜合功能比較齊全，適應(yīng)面廣。以上的幾種備自投控制方式，如果采用傳統(tǒng)的裝置，則需要安裝幾套，不僅體積大，成本也高。但是采用微

107、機型備自投后，則可以用一套裝置就可以實現(xiàn)高壓分段斷路器備自投，解決高壓進線故障造成的失電問題，又能實現(xiàn)低壓分段斷路器備自投，解決主變壓器的故障造成的失電問題。對于一回進線為明備用的情況，還可以實現(xiàn)進線斷路器自投控制，如圖4-6所示，可以適應(yīng)變電站的各種運行方式。</p><p>　　2)具有串行通信的功能。通信技術(shù)的迅猛為新設(shè)計的備用電源自投裝置具有串行通信的功能提供了極為方便的條件。因此備用電源自投裝置可以像其

108、他微機保護裝置一樣，方便的與綜合自動化系統(tǒng)接口。</p><p>　　3)體積小，性能價格比高。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理器和單片機價格的不斷下降，這個特點越來越明顯。</p><p>　　4)故障自診斷能力強，可靠性高。微機型的備用電源自投裝置像其他微機保護裝置一樣，具有許多明顯的優(yōu)點，其動作判據(jù)主要決定于軟件，工作性能穩(wěn)定，裝置本身具有強的故障自診斷功能，便于維護和檢修。

109、</p><p>　　3.2.5 電壓、無功綜合控制裝置</p><p>　　電壓是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標，保證用戶處的電壓接近額定值是電力系統(tǒng)運行調(diào)整的基本任務(wù)之一，如果電壓偏額較大時，將對用戶的正常工作帶來不利影響，使電網(wǎng)網(wǎng)損增大，甚至危及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。</p><p>　　造成電壓質(zhì)量的下降,主要是由于系統(tǒng)無功功率不足或無功功率分布不合理，所以電壓的調(diào)

110、整問題就成了無功功率的補償與分布問題。</p><p>　　變電站的調(diào)壓手段一般采用有載調(diào)壓變壓器和補償電容器。利用有載調(diào)壓變壓器分接頭進行調(diào)壓時，本身不產(chǎn)生無功功率，在整個系統(tǒng)無功不足的情況下不能用這種方法提高電壓水平；利用補償電容器進行調(diào)壓，本身可產(chǎn)生無功功率，但在系統(tǒng)無功充足而由于無功分布不合理時，此種方式也不能采用。因此，若將兩種方式結(jié)合起來可達到良好的效果，這就是電壓、無功的綜合控制。</p>

111、;<p>　　電壓無功的綜合控制，就是在變電站中利用有載調(diào)壓變壓器和并聯(lián)電容器組，根據(jù)運行情況進行變電站的電壓和無功的自動調(diào)整，以保證負荷側(cè)母線電壓在規(guī)定范圍之內(nèi)，而且使進線功率因數(shù)盡可能的高。</p><p>　　本站采用了PDS-732 系列數(shù)字式電壓無功控制裝置，適用于電力系統(tǒng)中 35kV 至 220kV 各類變電站，根據(jù)電網(wǎng)實際運行需要，對有載調(diào)壓變壓器分接頭的調(diào)節(jié)以及并聯(lián)電容器的投、切進行