【正文】 途來分，有操作電源回路、測(cè)量表計(jì)回路、斷路器控制 和信號(hào)回路、中央信號(hào)回路、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置回路等。電氣測(cè)量?jī)x表及測(cè)量回路。 二次系統(tǒng)總體方案 （ 1） 開關(guān)柜內(nèi)的繼電保護(hù) ,計(jì)量 ,信號(hào)與控制回路設(shè)計(jì)不變 ,值班室的繼電保護(hù)屏與中央信號(hào)系統(tǒng) (信號(hào)屏、計(jì)量屏與控制屏 )保持原設(shè)計(jì)不變 ,再設(shè)計(jì)一套重復(fù)的計(jì)量、信號(hào)與控制回路進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng) 。 （ 2） 開關(guān)柜內(nèi)的繼電保護(hù) ,計(jì)量 ,信號(hào)與控制回路設(shè)計(jì)不變 ,值班室的中央信號(hào)系統(tǒng) （ 信號(hào)屏、計(jì)量屏與控制量 ） 取消 ,集中保護(hù)的繼電保護(hù)屏應(yīng)保留 ,再將計(jì)量 ,信號(hào)與控制回路進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng) 。 （ 3） 開關(guān) 柜內(nèi)的繼電保護(hù) ,計(jì)量 ,信號(hào)與控制回路設(shè)計(jì)不變 ,值班室的中央信號(hào)系統(tǒng) （ 信號(hào)屏 ,計(jì)量屏與控制屏 ） 只包括電源進(jìn)線與母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜 ,所有出線開關(guān)柜均不進(jìn)入中央信號(hào)系統(tǒng)。電源進(jìn)線 ,母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜及所有出線開關(guān)柜的中央信號(hào)系統(tǒng) (信號(hào)、計(jì)量與控制 )全部進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng) 。 斷路器控制與信號(hào)回路 概述 斷路器控制按控制地點(diǎn)可分為集中控制與就地控制。所謂集中控制就是集中在控制室內(nèi)進(jìn)行控制；就地控制就是在斷路器安裝地點(diǎn)進(jìn)行控制。在控制室內(nèi)對(duì)配電裝置中的斷路器進(jìn)行控制稱為距離控制。這種控制主要由控制開關(guān)、 控制電纜和操作機(jī)構(gòu)等組成。 斷路器控制回路的基本要求有： （ 1）能進(jìn)行手動(dòng)跳閘、合閘，也能完成自動(dòng)跳閘，斷路器跳閘（合閘）過程完成后，能自動(dòng)切斷跳閘（合閘）線圈回路電流，防止線圈長(zhǎng)時(shí)間通電而燒毀； （ 2）有防止斷路器連續(xù)多次跳閘或合閘操作的位置信號(hào)； （ 3）有反映斷路器完成跳閘或合閘的防跳回路； （ 4）有斷路器自動(dòng)跳閘或合閘的位置信號(hào)； （ 5）有控制回路完好性監(jiān)視信號(hào)； （ 6）在滿足要求的前提下，力求簡(jiǎn)單可靠。 第 30 頁 中央控制信號(hào)裝置按形式分有燈光信號(hào)和音響信號(hào)。燈光信號(hào)表明不正常工作狀態(tài)的性質(zhì)地點(diǎn)， 而音響信號(hào)在于引起運(yùn)行人員的注意。燈光信號(hào)通過裝設(shè)在個(gè)控制屏上的信號(hào) 燈光和光字牌，表明各種電氣設(shè)備的情況，音響信號(hào)則通過蜂鳴器和警鈴的聲響來實(shí)現(xiàn)， 設(shè)置在控制室內(nèi)。由全所共用的音響信號(hào)，稱為中央音響信號(hào)裝置。 中央信號(hào)裝置按用途分有：事故信號(hào)，預(yù)告信號(hào)和位置信號(hào)。 控制回路 設(shè)計(jì) （ 1） 計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)都有合閘與分閘繼電器輸出接點(diǎn) ,一般接點(diǎn)容量為 A050V,3A。將其并連接到開關(guān)柜的合分閘開關(guān)或按鈕上就可以進(jìn)行遠(yuǎn)方合分閘操作 。 （ 2） 計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的合分閘繼電器接點(diǎn)與開關(guān)柜上合分閘開 關(guān)或按鈕之間應(yīng)設(shè)計(jì)手動(dòng)與遠(yuǎn)方自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān) 。 （ 3） 10KV及以上的供配電系統(tǒng)需要計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)方合分閘操作時(shí) ,其控制開關(guān)應(yīng)取消不對(duì)應(yīng)接線 ,可以選用自復(fù)位式轉(zhuǎn)換開關(guān) ,也可選用控制按鈕 。 （ 4） 所有進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)方操作開關(guān)的手動(dòng)分閘操作開關(guān)或按鈕應(yīng)有一對(duì)獨(dú)立的常開接點(diǎn)引到計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng) ,以便在人工手動(dòng)分閘時(shí)給計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)一個(gè)開關(guān)量輸入信號(hào) ,以防止人工就地手動(dòng)分閘時(shí)出現(xiàn)誤報(bào)信號(hào) 。 信號(hào)回路 設(shè)計(jì) （ 1） 所有需要計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視的開關(guān)狀態(tài) ,均應(yīng)有 一對(duì)常開接點(diǎn)引到計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。所有常開接點(diǎn)可以共用一個(gè)信號(hào)地線 ,但不能與交流系統(tǒng)地線相連接 。 （ 2） 所有信號(hào)繼電器均應(yīng)有一對(duì)單獨(dú)的常開接點(diǎn)引到計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。有中央信號(hào)系統(tǒng)時(shí) ,信號(hào)繼電器應(yīng)再有一對(duì)常開接點(diǎn)引到中央信號(hào)系統(tǒng) ,以下兩種常開接點(diǎn)應(yīng)分開 ,由于電壓等級(jí)不同 ,不能共用地線 。 電氣測(cè)量與信號(hào)系統(tǒng) （ 1） 需要進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的測(cè)量參數(shù)由設(shè)計(jì)者根據(jù)有關(guān)規(guī)定與用戶實(shí)際需要來確定 。 （ 2） 需要進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的各種測(cè)量參數(shù) ,首先經(jīng)過電流互感器與電壓互感器變?yōu)榻y(tǒng)一的交流。一 5A電流與交流。一 100V電壓 ,220/380V 系統(tǒng)直接利用交流守 220V 或 +380V 電壓 ,然后再經(jīng)各種電量變送器將交流參數(shù)變?yōu)橹绷?。?5V,←10mA,4 一 20mA或 ←10V 信號(hào)給計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量 。 （ 3） 電量變送器的種類與電工測(cè)量?jī)x表完全對(duì)應(yīng)。有什么類型的電工測(cè)量?jī)x表 ,就有什么樣類型的電量變送器。即有電流變送器 （ 單相與三相 ） ,電壓變送器 （ 單相與三相 ） , 有功功率變送器 （ 三相三線制與三相四線制 ） ,無功功率變送器 （ 三相三線制與三相四線 制 ） ,有功 /無功功率變送器 ,功率因數(shù)變送 器。（ 三相三線制與三 相四線制 ） ,有功電度變送器 （ 三相三線制與三相四線制 ） ,無功電 第 31 頁 度變送器 （ 三相三線制與三相四線制 ） 0,頻率變送器器等 。 （ 4）電量變送器的一次接線與電工測(cè)量?jī)x表完全相同。電流回路串聯(lián)在電流互感器回路中，電壓回路并聯(lián)在電壓互感器電壓回路中。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將電量變送器統(tǒng)一布置于電流互感器電流回路的最末端，避免與電工測(cè)量?jī)x表相互交叉布置。 （ 5） 電壓變送器的測(cè)量輸入電壓最大值應(yīng)提高 20%,高壓選交流 120V,低壓選交流 250V或 420V,各種電量變送器的輸出一般選直流 05V或 420mA。 （ 6） 采用變配電站綜合 自動(dòng)化系統(tǒng)之后 ,其監(jiān)控單元均為交流采樣 ,直接從電流或電壓互感器取。 5A或 0100V測(cè)量信號(hào) ,低壓直接取 220V或 380V信號(hào)。不再需要各種電量變送器 ,開關(guān)柜上各種測(cè)量?jī)x表可以取消。 電度計(jì)量應(yīng)選用帶脈沖輸出的電度表。其型號(hào)及一次接線與原電度表相同 ,只在備注中說明帶脈沖輸出 ,并注明與計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)相匹配的直流電源電壓 ,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用自帶供電電源的有源型 , 輸出為隔離型的脈沖電度表。計(jì)量柜電度表一般不進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng) ,所以應(yīng)在進(jìn)線開關(guān)柜內(nèi)增加有功與無功脈沖電度表各一塊 ,作為內(nèi)部統(tǒng)計(jì)用電量使用 。 。本設(shè)計(jì)采用數(shù)字綜合測(cè)量電路。如圖 7所示。 測(cè) 量 表 計(jì)電 流 回 路測(cè) 量 表 計(jì)工 作 電 源測(cè) 量 表 計(jì)電 壓 回 路多 功 能 儀 表T A 1 T A 2 T A 3S 1S 2S 1S 2S 1S 2多功能儀表多功能儀表 圖 8 多功能數(shù)字式智能表的測(cè)量原理圖 第 32 頁 第五章 :箱式變電站智能監(jiān)控功能設(shè)計(jì) 箱式變電站的監(jiān)控內(nèi)容 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用戶對(duì)供電可靠性和電能質(zhì)量要求越來越高。預(yù)裝式變電站和傳統(tǒng)的供電所相比，雖然有著明顯的優(yōu)勢(shì)，單仍存在一些不足之處，比如沒有變壓器故障監(jiān)控，無防環(huán)境影響的揭露控制等。傳統(tǒng)的保護(hù)只在高壓側(cè)配置負(fù)荷開關(guān)和熔斷器，變壓器有的裝有專用溫度控制器，低壓室出線一般設(shè)有空氣開關(guān)和塑殼開關(guān)。 鑒 于這種情況，我們對(duì)箱式變電站智能監(jiān)控采用預(yù)裝式變電站智能監(jiān)控單元。它集中采集了預(yù)裝式變電站所有有用的信息，包括電參量、環(huán)境溫濕度、變壓器溫度等信息。通過對(duì)這些信息的綜合分析作出對(duì)應(yīng)動(dòng)作，確保變電站的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行，延長(zhǎng)使用壽命。總體規(guī)程如圖 9。 圖 9 10KV 箱式變電站智能控制系統(tǒng) 電參量監(jiān)測(cè)與保護(hù) 實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)高壓側(cè)三相入口電壓 /出口電流，低壓側(cè)各輸出端口電流，記錄運(yùn)行時(shí)的電壓，電流，功率，功率因數(shù)，供上位機(jī)調(diào)用或本地監(jiān)測(cè)；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)裝式變電站 三相高壓端出口電流故障，根據(jù)故障狀態(tài)及時(shí)分?jǐn)嘭?fù)荷開關(guān)或向上位機(jī)發(fā)送故障狀態(tài)信號(hào)。 防凝露保護(hù) 預(yù)裝式變電站一般用于戶外，對(duì)高壓室，低壓室實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)溫濕度信號(hào)，根據(jù)當(dāng)前溫濕度值及時(shí)啟停除濕，升溫設(shè)備，破壞凝露的生成，有效防止高壓開關(guān)和低壓開關(guān)設(shè)備因表面出現(xiàn)凝露而發(fā)生閃絡(luò)放電事故。 變壓器室溫度保護(hù) 變壓器在運(yùn)行過程中由于負(fù)荷及各種原因的影響，溫度容易升高，若不及時(shí)對(duì)其降溫，或在溫度急聚上升時(shí)做出相應(yīng)地處理，將影響變壓器出力甚至設(shè)備故障或永久損壞。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器繞組溫度或變壓器油溫 ，當(dāng)監(jiān)測(cè)溫度超過設(shè)定值時(shí)，可啟動(dòng)風(fēng)扇，強(qiáng)迫排 風(fēng)散熱。 保護(hù)裝置 監(jiān)控系統(tǒng) 運(yùn)行設(shè)備 操作機(jī)構(gòu) 微機(jī)總控制端 第 33 頁 參數(shù)在線數(shù)字化顯示和設(shè)定 8位 LED循環(huán)顯示高壓側(cè)入口三相電壓和出口三相電流、低壓側(cè)各輸出端口電壓高壓 側(cè)低壓室溫濕度和變壓器室溫度，通過按“顯示”鍵可顯示高壓側(cè)最新出口故障電流。 故障電流地整定值和各路溫濕度的上小限設(shè)置值均可通過鍵盤設(shè)置修改，或通過上位機(jī)下發(fā)命令而設(shè)置修高故障電流整定值和溫濕度上下限值。 系統(tǒng)組網(wǎng)與集中化管理 預(yù)裝式變電站無人值守的特點(diǎn)，使得系統(tǒng)組網(wǎng)成為必然。現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口積極 RS485/422人機(jī)通信接口 能方便地通過電力線載波、無線電信道、通信電纜與縣調(diào)或地調(diào)進(jìn)行可靠通信，符合部頒通信規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)，從而全面支持“四遙”功能。 配電網(wǎng)自動(dòng)化的功能 （ 1） 配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視與 控制 這種監(jiān)視和控制功能與大電網(wǎng)的 SCADA 系統(tǒng)原則上具有類似的功能，只是監(jiān)視和控制的對(duì)象不同，其規(guī)模較小。它必須隨時(shí)了解配電網(wǎng)內(nèi)各重要母線電壓，各配電線的有功功率的狀況；反映系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化后各配電變壓器，斷路器及柱子上開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)；重要用戶的負(fù)荷情況及其電力和電能表的信息等。這些信息必須連續(xù)地或周期性地被采集和不斷地更新。反映這些信息的 數(shù)據(jù)必須可靠，完整和具有一定的精確度，以便準(zhǔn)確的實(shí)施各種控制和記錄 。 （ 2）安全性控制 安全性控制的目的是使配電網(wǎng)系統(tǒng)在發(fā)生故障后所造成的損失和影響最小。實(shí)施安全性控制首先識(shí)別故障。在非永久性故障時(shí)，依靠繼電保護(hù)和重合閘來消除故障和恢復(fù)供電。在永久性故障時(shí)，要將故障隔離在最小范圍內(nèi)，使非故障部分的用戶盡可能快地恢復(fù)供電。安全控制主要有以下幾方面 ： 1） 電線的切換和自動(dòng) 分段 對(duì)于環(huán)狀配電網(wǎng)，在正常運(yùn)行時(shí)是由分段開關(guān)加以分開，實(shí)行開環(huán)運(yùn)行。在發(fā)生永久性故障時(shí)，配電網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)可以根據(jù)遙測(cè)和遙信信號(hào)自動(dòng) 地識(shí)別故障將故障隔離，并自動(dòng)地重新安排運(yùn)行方式，恢復(fù)所有非故障線的供電。包括：故障檢測(cè)、故障隔離、初始電源恢復(fù)和配電線重新配置。 2）母線自動(dòng)分段 在配電變電所一段發(fā)生永久性故障時(shí)，原來由這一母線供電的配電線必須切換到另一 健全的母線上。這一系列的倒閘操作可以由配電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)來完成。 3）冷負(fù)荷啟動(dòng) 這是指在大于 20min的停電以后，重新恢復(fù)配電線的供電時(shí)，為防止短時(shí)沖 第 34 頁 擊性負(fù)荷超過配電線的允許值，采用切除部分用戶負(fù)荷，并在配電線正常運(yùn)行后逐步按次序恢復(fù)用戶的自動(dòng)恢復(fù)供電控制。 （ 3） 經(jīng)濟(jì)控制 經(jīng)濟(jì)性控制的目的是為了有效的利用配電設(shè)備的能力，降低或推遲擴(kuò)建資金的投入，減少運(yùn)行費(fèi)用 。 （ 4） 質(zhì)量控制 質(zhì)量控制的目的是保證供電的電壓和頻率，當(dāng)然，這二者與整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行控制的關(guān)系是十分密切的 。 （ 5） 負(fù)荷控制 負(fù)荷控制是用對(duì)用戶負(fù)荷進(jìn)行遠(yuǎn)方控制的方式，以抑制高峰負(fù)荷和提高負(fù)荷率。其目的是降低用戶對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷需求，鼓勵(lì)用戶在低谷時(shí)多用電，系統(tǒng)突然失去大電源時(shí)，緩解對(duì)電力系統(tǒng)的擾動(dòng)，在停電后恢復(fù)供電時(shí)，減輕冷負(fù)荷時(shí)的沖擊 。 箱式變電站的智能監(jiān)控方案 硬件設(shè)計(jì)及工作原理 智能監(jiān)控單元以 16 位微處理器為控制核心，外擴(kuò)現(xiàn)場(chǎng)可編程芯片（ PSD），組成最小 CPU系統(tǒng)，硬件電路簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)、調(diào)試和擴(kuò)展十分靈活方便。它集成模擬信號(hào)處理、開關(guān)量輸入輸出、串口通訊、人機(jī)接口等部分，通過對(duì)電量和非電量的采集、計(jì)算、判斷來達(dá)到對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控的效果；通過串行口的連接和上位機(jī)進(jìn)行通訊，以達(dá)到網(wǎng)咯化管理；通過送風(fēng)、加熱等措施監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)環(huán)境溫濕度、變壓器線包溫度，使預(yù)裝式變電站能夠正常工作。 輸入板接收所有要采集的各個(gè)參數(shù)，經(jīng)過互感器的交換，送到模擬塊。模擬板吧輸入板轉(zhuǎn)送過來的各個(gè)參數(shù)濾波、放大等方法 處理后，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送CPU 板計(jì)算處理。 CPU 板是整個(gè)單元的核心，它接收經(jīng)過模擬板模擬轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)、面板的開關(guān)量和上位機(jī)的通信數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后向輸出板輸出操作信號(hào)，通過斷路器的動(dòng)作完成報(bào)警、跳閘等功能，或者通過操作 LED輸出測(cè)量信息的數(shù)值，或者向上位機(jī)上傳信息。 硬件基于通用硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)，采用總線結(jié)構(gòu)，使各部分更加獨(dú)立化和模塊化，可以根據(jù)不同的控制要求選配不同種類的模板，因而可以適用于各種不同的應(yīng)用場(chǎng)合。監(jiān)控單元 的硬件由 CPU主控板、模擬板、輸入板、輸出板、面板、總線板等六部分組成。所以 5塊板的通信聯(lián) 絡(luò)均是通過總線板進(jìn)行的。 軟件設(shè)計(jì) 主站系統(tǒng)軟件，包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、電力系統(tǒng)模型、數(shù)據(jù)采集和傳輸。電力系統(tǒng)模型主要指電力系統(tǒng)設(shè)備對(duì)象化及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌粩?shù)據(jù)庫系統(tǒng)分運(yùn)行庫、基礎(chǔ)庫、標(biāo)準(zhǔn)庫和歷史庫四部分；數(shù)據(jù)采集和傳輸就是將各種數(shù)據(jù)從不同的終端根據(jù)各種通訊協(xié)議采集過來，但并不進(jìn)行處理，再通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)給需要這些數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。 第 35 頁 將采集過來的數(shù)據(jù)經(jīng)過各種處理，通過 GUI 界面顯示給用戶（ Mapinfo 配電地理信息系統(tǒng)）。 上位軟件主要完成以下功能：箱變變壓器 SCADA 系統(tǒng)，變壓器運(yùn)行監(jiān)控，箱變變壓器異常情況監(jiān)控，數(shù)據(jù) 的分析、處理和存盤，箱變 RTU的參數(shù)設(shè)