【正文】 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 1 頁(yè) 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(jì) 前 言 本設(shè)計(jì)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(jì)。全設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)際這一原則，滿(mǎn)足實(shí)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計(jì)使用的所有電氣符號(hào)和文字代號(hào)一律采用國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)。 由于基礎(chǔ)設(shè)施、專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍、一次設(shè)備質(zhì)量等具體條件的限制，國(guó)內(nèi)變電所的綜合自動(dòng)化仍處于探索試用階段，有關(guān)部門(mén)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(jì)一種廉價(jià)、實(shí)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(shí)現(xiàn)變電所的綜合自動(dòng)化與無(wú)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(jì)中的內(nèi)容、步驟及其技術(shù)問(wèn)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(shí)淺薄，水平有限，初次進(jìn)行設(shè)計(jì)，缺乏經(jīng)驗(yàn)，考慮問(wèn)題不一定很全面，加之時(shí)間上的倉(cāng)促，還有其它的原因，設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤和缺點(diǎn)，敬請(qǐng)老師批評(píng)指正。 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 2 頁(yè) 第 1 章 概述 變電所的現(xiàn)狀和需要解決的問(wèn)題 鮑店 35KV變電所位于兗礦集團(tuán)焦化廠(chǎng)的南側(cè)，焦化廠(chǎng)位于鄒城市的西郊，東靠津浦鐵路及城區(qū)營(yíng)公路，南臨嵐?jié)罚澈釉谧冸娝眰?cè)流過(guò)。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(shí)限誤差大，又因?qū)嶋H各級(jí)保護(hù)時(shí)差較小，經(jīng)常造成越級(jí)跳閘，擴(kuò)大了事故范圍，已經(jīng)不能適應(yīng)大型鋁廠(chǎng)供電的需要。另外，濟(jì)寧電業(yè)局也要求壓縮保護(hù)時(shí)限級(jí)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(duì) 35KV變電所的控制及保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改造。 隨著計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)已在我國(guó)鋁廠(chǎng)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，鮑店鋁廠(chǎng)在改進(jìn)供配電裝備，應(yīng)用新技術(shù)成果的同時(shí)，不斷強(qiáng)化對(duì)人員素質(zhì)的管理，廠(chǎng)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(lái)不必要的事故隱患，影響了廠(chǎng)礦的安全生產(chǎn)，每天用于值班和線(xiàn)路維護(hù)的工作人員較多，降低了勞動(dòng)生產(chǎn)率。 鮑店 35KV變電所高低壓系統(tǒng)接線(xiàn)方式為以下所述， 35KV系統(tǒng)采用橋形接線(xiàn)，選用 6300KVA變壓器兩臺(tái)； 6KV系統(tǒng)短路器分段單 母線(xiàn)接線(xiàn)，并與焦化廠(chǎng) 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(chē)間變壓器供電。 針對(duì)上述問(wèn)題，我們可以利用國(guó)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(jì)適用于鮑店 35KV變電所的綜合保護(hù)自動(dòng)化裝置，實(shí)現(xiàn)變電所的監(jiān)控與保護(hù)一體化。 變電所實(shí)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(dòng)化系統(tǒng)的水平有著密切得聯(lián)系。電力系統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)由兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成，信息就地處理的自動(dòng)化系統(tǒng)和信息集中處理的自動(dòng)化系統(tǒng)。信息就地處理的自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)是能對(duì)電力系統(tǒng) 的情況作出快速的反應(yīng)，如高壓輸電線(xiàn)上發(fā)生短路故障時(shí)，要求繼電保護(hù)要在 20ms左右動(dòng)作，以便快速切除故障，而同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，可以保證系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和無(wú)功出力的分配，在故障時(shí)可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定水平，有功功率自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，能跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷的隨機(jī)波動(dòng)，保證電能的頻率質(zhì)量，按頻率自動(dòng)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(shí)，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(diǎn)是能對(duì)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 障大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 3 頁(yè) 時(shí)，其作用更為明顯，但由于其獲得的信息有局限性，因而不能從全局的角度來(lái)處理問(wèn)題，例如通過(guò)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)出力的經(jīng)濟(jì)分配。另外，信息就地處理自動(dòng)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(píng)價(jià)，因而有其局限性。 信息集中處理的自動(dòng)化系統(tǒng)（即電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)），可以通過(guò)設(shè)置在各發(fā)電廠(chǎng)和變電所的遠(yuǎn)動(dòng)終端采集電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，通過(guò)信道傳輸?shù)街髡?，主站根?jù)全網(wǎng)的信息，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全性分析，符合預(yù)測(cè)，以及自動(dòng)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(dòng)作切除故障線(xiàn)路后，調(diào)度自動(dòng)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(shí)間，所以系統(tǒng)的故障不可能依靠信息集中處理系統(tǒng)來(lái)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(diǎn)，互相不能替代。但以往這兩個(gè)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(dòng)化等技術(shù)的發(fā)展，兩個(gè)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(duì)象還有許多是共同的促進(jìn)研制者思考，如果打破原來(lái)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(jì)，這就是變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的由來(lái)。 電力系統(tǒng)自動(dòng)化是供電系統(tǒng)的核心，而自動(dòng)化的方向是計(jì)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(jí)配電網(wǎng)的電源，其正常運(yùn)行是下一級(jí)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(dòng)化的重點(diǎn)。隨著電力系統(tǒng)管理水平迅速發(fā)展，對(duì)供電系統(tǒng)的檢測(cè)精度、可靠性、保護(hù)時(shí)限的要求越來(lái)越高，供電系統(tǒng)計(jì)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(duì)變電所實(shí)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)防事故的發(fā)生、故障后的及時(shí)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(guò)測(cè)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(duì)變電所參數(shù)自動(dòng)監(jiān)視，按照運(yùn)行人員的指令和預(yù) 先設(shè)定的條件對(duì)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(xiàng)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(shí)該項(xiàng)目的研究和實(shí)施，可以實(shí)現(xiàn)變電所的無(wú)人值守，縮短故障處理時(shí)間，減少停電時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高供電系統(tǒng)的可靠大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 4 頁(yè) 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(shí)意義。 微機(jī)監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)的主要性能 A、 檢測(cè)功能 ①、模擬量： 高壓側(cè)進(jìn)線(xiàn)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、有功電度、無(wú)功電度、功率因數(shù)，高壓各支路出線(xiàn) 電流、有功功率、無(wú)功功率，變壓器溫度、變壓器側(cè)電流，母線(xiàn)電壓、分段電流、功率因數(shù)，各支路出線(xiàn)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(wú)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(cè)。 ②、開(kāi)關(guān)量： 高壓進(jìn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān) (斷路器 ) 、主變分接頭開(kāi)關(guān)、主變低壓側(cè)總開(kāi)關(guān)、分段開(kāi)關(guān)、各支路出線(xiàn)開(kāi)關(guān)、補(bǔ)償電容器開(kāi)關(guān)、柴油發(fā)電機(jī)回路開(kāi)關(guān)、勵(lì)磁開(kāi)關(guān)、饋電線(xiàn)路的高壓開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)工作位置狀態(tài)檢測(cè)、以及過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)負(fù)荷、速斷、變壓器縱聯(lián)差動(dòng)、輕重瓦斯保護(hù)等電氣保護(hù)狀態(tài) 檢測(cè)。 B、顯示功能 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(shí)現(xiàn)許多常規(guī)儀表無(wú)法完成的功能。 它可以實(shí)現(xiàn)就地指示、多畫(huà)面顯示，內(nèi)容包括： 顯示采集和計(jì)算的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)。監(jiān)控系統(tǒng)所采集和通過(guò)采集信息所計(jì)算出來(lái)的有功電能、無(wú)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(shí)時(shí)顯示出來(lái)，同時(shí)在潮流等運(yùn)行參數(shù)的顯示畫(huà)面上應(yīng)顯示日期和時(shí)間（年、月、日、時(shí)、分、秒）。屏幕刷新周期可在 2~10s間（可調(diào)）； 顯示實(shí)時(shí)主接線(xiàn)圖。主接線(xiàn)圖上斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的位置要與實(shí)際 狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。進(jìn)行對(duì)斷路器或隔離開(kāi)關(guān)的操作時(shí)，在所顯示的主接線(xiàn)圖上，對(duì)所要操作的對(duì)象應(yīng)有明顯的標(biāo)記（如閃爍等）。各項(xiàng)操作都應(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(shí)間； 越限報(bào)警顯示。顯示越限設(shè)備名、越限值和發(fā)生越限的時(shí)間； 值班記錄顯示； 歷史趨勢(shì)顯示。顯示主變壓器負(fù)荷曲線(xiàn)、母線(xiàn)電壓曲線(xiàn)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(huà)面完善、操作簡(jiǎn)單、具有語(yǔ)音報(bào)警，清晰明了，使用電子表格，系統(tǒng)生成簡(jiǎn)單、易于修改 、方便統(tǒng)計(jì)；詳實(shí)的技術(shù)及使用資料和靈活的在線(xiàn)幫助為使用者帶來(lái)了方便。既能通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)進(jìn)行模擬操作，又能直接用手指通過(guò)觸摸屏操作，就可對(duì)全站的運(yùn)行工況和運(yùn)行參數(shù)一目了然，可對(duì)全站大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 5 頁(yè) 的斷路器和隔離開(kāi)等進(jìn)行分、合操作，徹底改變了系統(tǒng)的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(hù)名稱(chēng)，能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際變動(dòng)情況，由具備操作資格的人員變更。 一次接線(xiàn)圖應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的變動(dòng)情況，由具備操作資格的人員變更、擴(kuò)展。例如：在某段母線(xiàn)終端備用位置增加高壓柜，需要變更一次接線(xiàn)圖，相應(yīng)的其他窗口、畫(huà)面 、控制等均能自動(dòng)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(hù)名稱(chēng)以及功能擴(kuò)展時(shí)，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(huà)面。 D、事故報(bào)警、記錄 聲、光報(bào)警兼?zhèn)?，同時(shí) 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(lèi)別。 E、數(shù)據(jù)記錄 實(shí)現(xiàn)重要模擬量、開(kāi)關(guān)量和操作輸出 (按有關(guān)規(guī)定列出變量明細(xì) )的歷史事件記錄，以及累計(jì)變量的自動(dòng)累加，記錄安全運(yùn)行天數(shù)，同時(shí)可以打印有關(guān)報(bào)表及運(yùn)行日志，以便于事故處理、經(jīng)驗(yàn)分析和科學(xué)管理。事件順序記錄(常量存儲(chǔ)及故 障記錄 )。 F、保護(hù)功能 單元設(shè)備及線(xiàn)路微機(jī)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)微機(jī)對(duì)主設(shè)備和輸電線(xiàn)路的全套保護(hù)：高壓輸電線(xiàn)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(xiàn)保護(hù)、低壓配電線(xiàn)路保護(hù)、無(wú)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(shí)限的精確度，降低保護(hù)配合時(shí)限差，有效避免越級(jí)跳閘。 靈敏度、可靠性、反應(yīng)時(shí)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(wú)功功率的調(diào)整對(duì)電網(wǎng)的輸電能力、安全穩(wěn)定運(yùn)行水平和降低電能損耗有極大影響。通過(guò)微機(jī)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方 控制、遠(yuǎn)方輸出信號(hào)、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(dòng)作信號(hào)傳給中央信號(hào)系統(tǒng)報(bào)警；二是變電所與操作控制中心的信息傳遞，即遠(yuǎn)動(dòng)通信。向控制中心傳遞變電所的實(shí)時(shí)信息，電壓、電流、工綠的數(shù)值大小、開(kāi)關(guān)位置狀況、事件記錄等；接受控制中心的開(kāi)關(guān)操作控制命令大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 6 頁(yè) 以及查詢(xún)和其他操作控制命令。 現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制單元、集中監(jiān)控單元和上位集中管理單元之間實(shí)時(shí)通信；可以與上級(jí)網(wǎng)站聯(lián)網(wǎng)，向上級(jí)管理部門(mén)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，便于現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)和保證正確操作。