【正文】 第11章 變電所監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計原則該35KV變電所綜合自動化系統(tǒng)負(fù)責(zé)對整個一次系統(tǒng)進(jìn)行保護和監(jiān)控。測量、控制部分負(fù)責(zé)單元的測量、監(jiān)視、斷路器的操作控制和連鎖及事件順序記錄等；保護部分負(fù)責(zé)該單元線路或變壓器或電容器的保護、各種錄波等。在變電所綜合自動系統(tǒng)中，通常把繼電保護、自動重合閘、故障錄波、故障測距等功能綜合在一起的裝置稱為保護單元，而把測量和控制功能綜合在一起的裝置稱為保護單元，兩者通稱為間隔單元。所謂分布式結(jié)構(gòu)，是在結(jié)構(gòu)上采用主從CPU協(xié)同工作方式，各功能模塊之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力、解決了集中式結(jié)構(gòu)獨立CPU計算處理的瓶頸問題，方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。因此，集中式綜合自動化系統(tǒng)，適合于小型變電所的新建或改造。，對不同主接線或規(guī)模不同的變電所，軟、硬件都必須另行設(shè)計，工作量大，因此影響了批量生產(chǎn)，不利于推廣。集中式綜合自動化系統(tǒng)的缺點是，如果一臺計算機出故障，影響面大，因此必須采用雙機并聯(lián)運行的結(jié)構(gòu)才能提高可靠性。主變壓器、各種進(jìn)出線路及所內(nèi)所有電氣設(shè)備的運行狀態(tài)經(jīng)電纜傳關(guān)到主控制室的保護裝置或監(jiān)控計算機上，并與調(diào)度中心的主計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 從變電所綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程來看，其結(jié)構(gòu)形式有集中式、分層分布式、分散集中式、完全分散分布式；從安裝物理位置上來劃分有集中組屏、分層組屏和分散在一次設(shè)備間隔上安裝等形式。正是由于變電所綜合自動化系統(tǒng)具有的上述明顯特征，使其發(fā)展具有強勁的生命力。而原來的人工抄表記錄則完全由打印、報表所代替。長期以來，變電所采用指針式儀表作為測量儀器，其準(zhǔn)確度低、讀數(shù)不方便。簡而言之，常規(guī)二次系統(tǒng)只能監(jiān)測一次設(shè)備，而本身的故障必須靠維護人員去檢查、去發(fā)現(xiàn)；而綜合自動化系統(tǒng)不僅能監(jiān)測一次設(shè)備，還能每時每刻檢測自己是否有故障，充分體現(xiàn)了其智能性。智能化不僅表現(xiàn)在常規(guī)的自動化功能上，如自動報警、自動報表、電壓無功自動調(diào)節(jié)、小電流接地選 線、事故判別與處理方面，還表現(xiàn)在能夠在線自診斷，并不斷將診斷的結(jié)果送往遠(yuǎn)方的主控端。、光纜化計算機局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)及光纖通信技術(shù)在綜合自動化系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。變電所實現(xiàn)綜合自動化后，不論是有人值班還是無人值班，操作人員不是在變電所內(nèi)就是在主控室或調(diào)度室，面對彩色顯示器，對變電站的設(shè)備和輸電線路進(jìn)行全方位的監(jiān)視與操作。典型的分層原則是將變電站自動化系統(tǒng)分為兩層，即變電層和間隔層，也可分為三層，即變電站層、通信層、和間隔層。這樣的綜全系統(tǒng)往往有幾十個甚至更多的CPU同時并列運行，以實現(xiàn)變電站自動化的所有功能。微機監(jiān)控子系統(tǒng)綜合了原來的儀表屏、操作屏、模擬屏和變送器柜、遠(yuǎn)動裝置、中央信號系統(tǒng)等功能；微機保護子系統(tǒng)代替子電磁式或晶體管式的保護裝置；微機保護子系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，綜合了故障錄波、故障測距、無功電壓調(diào)節(jié)和中性點非直接接地系統(tǒng)等子系統(tǒng)的功能。它是建立在計算機硬件和軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。簡言之，變電所綜合自動化是集保護、測量、控制、遠(yuǎn)運等為一體通過數(shù)字通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實現(xiàn)信息共享的一套微機化的二次設(shè)備及系統(tǒng)。用微機保護裝置替代了由分列元件組成的繼電保護屏，取消了常規(guī)的控制屏、遠(yuǎn)動屏和中央信號系統(tǒng)，變電站的綜合自動化是自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)等高科技在變電所的綜合應(yīng)用，變電所的綜合自動化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷功能，方便地監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運行和操作。第10章 變電所綜合自動化系統(tǒng)的概述 變電所綜合自動化的基本原理變電所綜合自動化是將變電所的二次設(shè)備（包括測量儀表、控制系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置）經(jīng)過功能組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)實現(xiàn)對全變電站電氣設(shè)備輸配電線路的自動控制、自動監(jiān)視、測量和保護，以及實現(xiàn)與運行和調(diào)度通信相關(guān)的綜合性自動化功能。隨著計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和顯示技術(shù)的不斷提高和有機結(jié)合，變電所綜合自動化系統(tǒng)正朝著功能綜合化，結(jié)構(gòu)微機化，操作監(jiān)視屏幕化，運行智能化的方向發(fā)展，這必將使綜合自動化系統(tǒng)進(jìn)入新的起點。.20世紀(jì)80年代以來計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)得到了很大的發(fā)展，特別是局域網(wǎng)（LAN）技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用成為一種潮流。光纖通信除具有頻帶寬、信道多和衰減小的特點外，還具有抗強電磁干擾的最大優(yōu)點。20世紀(jì)80年代以來，數(shù)字通信設(shè)備的發(fā)展應(yīng)用，大大提高了通信系統(tǒng)的通信容量和可靠。目前，在變電站綜合自動化系統(tǒng)中廣泛使用的新技術(shù)主要有下述幾個方面。 　目前，變電所綜合自動化技術(shù)發(fā)展迅速，已進(jìn)入大面積推廣應(yīng)用階段。變電所綜合自動化方式的特征，就是將站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能SCANDA信號采集、遠(yuǎn)動功能以及數(shù)字保護信息結(jié)合為一個統(tǒng)一的整體，以全微機化的新型二次設(shè)備取代傳統(tǒng)的機電式的二次設(shè)備，用不同模塊化軟件實現(xiàn)機電式設(shè)備的各種功能，用計算機局部網(wǎng)絡(luò)通信來替代大量信號的連接，通過人機設(shè)備，實現(xiàn)變電所的綜合自動化管理、監(jiān)視、測量、控制及打印記錄等功能。即以分散的控制適應(yīng)分散的過程對象，以集中的監(jiān)視、操作和管理達(dá)到掌握全局的目的。簡化了變電站的運行操作?？刂品桨胳`活，由用戶自行設(shè)計。從控制、測量、信號及遙信角度考慮，要求微機控制管理的集中性越高越好，數(shù)據(jù)事件信息的集中度、實時性越高越好，但從保護動作特性和快速維護角度來考慮，要求微機管理的獨立性、物理空間單一性越明確越好，即微機出現(xiàn)故障時，影響面越小越好。這些微機型的裝置盡管功能不同，其硬件配置都大體相同，除微機系統(tǒng)本身外，無非是對各種模擬量的數(shù)據(jù)采集，以及輸入輸出接口電路，并且裝置所采集的量和要控制的對象還有許多是共同的，因而顯得設(shè)備重復(fù)，互連復(fù)雜。在微處理器應(yīng)用之前，這些裝置不僅功能不同，實現(xiàn)的原理和技術(shù)也不同，80年代由于微處理器的普遍應(yīng)用，因而長期以來形成了不同的專業(yè)和相應(yīng)的技術(shù)管理部門。 變電所綜合自動化系統(tǒng)是80年代才開始應(yīng)用的一個新課題。因此，要求變電所綜合自動化系統(tǒng)運行高效、實時、可靠，對變電站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測、管理、協(xié)調(diào)和控制。(4).實現(xiàn)當(dāng)?shù)睾髠淇刂坪途o急控制。(2).采集變電所運行實時信息，對變電所運行進(jìn)行監(jiān)視、計量和控制。變電所綜合自動化是電網(wǎng)自動系統(tǒng)的一個重要組成部分。而變電所作為整個電網(wǎng)中的一個節(jié)點，擔(dān)負(fù)著電能傳輸、分配的監(jiān)測、控制和管理的任務(wù)。由于上述兩個原因，傳統(tǒng)變電所占地面積大、使用電纜多，電壓互感器、電流互感器負(fù)擔(dān)重，二次設(shè)備冗余配置多。由于常規(guī)變電所的上述情況，決定了常規(guī)變電所存在著不少缺點：、繼電保護、自動和遠(yuǎn)動裝置等大多采取電磁型或小規(guī)模集成電路，缺乏自檢和自診斷能力，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低。此外，對同一個一次設(shè)備，與之相應(yīng)就的各二次設(shè)備（屏）之間，保護與遠(yuǎn)動設(shè)備之間都有許多連線。在實際應(yīng)用中，是按繼電保護、遠(yuǎn)動、就地監(jiān)控、測量、錄波等功能組織的，相應(yīng)的就有保護屏、控制屏、錄波屏、中央信號屏等。 為了保證變電所電氣設(shè)備安全、可靠、經(jīng)濟運行，裝有一系列的輔助電氣設(shè)備，如監(jiān)視測量儀表、控制及信號器具、繼電保護裝置、自動裝置等，上述這些設(shè)備被稱為二次設(shè)備。屬于一次設(shè)備的有不同電壓等級的電力設(shè)備，包括電力變壓器、母線、斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器等。第9章 變電站綜合自動化簡介 發(fā)展變電所綜合自動化系統(tǒng)的意義變電所是電力生產(chǎn)過程的重要環(huán)節(jié)，作用是變換電壓、交換功率和匯集、分配電能。 過電流保護的整定 1) 過電流保護又稱為電流保護III段，其整定原則為躲過最大的負(fù)荷電流，其動作電流為： （） （） （）式中 ——最大的負(fù)荷電流。其中：1為靈敏度，5498為10kV側(cè)基準(zhǔn)電流。2)保證系統(tǒng)最大運行方式下開關(guān)出口三相短路時靈敏度不小于1 （） （） （） 滿足靈敏度的要求。其動作電流整定為： ≥ （） （） （）式中： ——配變低壓側(cè)母線故障時本線路最大三相短路電流；——10kV母線等值系統(tǒng)最大運行方式阻抗標(biāo)么值；XL1——織布廠、膠木廠、印染廠線路正序阻抗標(biāo)么值；其中：，5498為按100MVA為基準(zhǔn)容量計算而得的10kV側(cè)基準(zhǔn)電流；所有阻抗的標(biāo)么值都100MVA為基準(zhǔn)容量而獲得。作為本線路后備保護時的靈敏系數(shù)為： （）靈敏系數(shù)滿足要求。5) 保護的動作時限應(yīng)與配合，即：=+2= s （） 第三段 過電流保護 1) 過電流保護的動作電流為： （）其中： ——最大的負(fù)荷電流。 第二段 帶時限電流速斷保護 1) 保護的動作電流為： （）2) 計算10kV電纜第二段的動作電流 （）3) 在線路首端（d2點）短路時,第二段的靈敏系數(shù)為： （）靈敏系數(shù)滿足要求。 （）其中：Ksen——靈敏系數(shù)不滿足要求，因此必須進(jìn)一步延伸電流速短的保護范圍，使之與下一條線路的限時電流速斷相配合，這樣其動作時限就應(yīng)該選擇得比下一條線路限時速斷的時限再高一個所以動作時限整定為： =+2= s （）故應(yīng)裝設(shè)帶時限電流速斷保護。 （）其中： Iact保護裝置的動作電流，又叫做一次動作電流Krel——可靠系數(shù)，～1. 52) 繼電器的動作電流為： （）其中：Kco——接線系數(shù)，本設(shè)計中取1Ki——電流互感器TA的變流比考慮到系統(tǒng)發(fā)展時仍能適應(yīng)，選用DL11/50型電流繼電器，～50A，故動作電流整定值為16A。因為也被稱為三段式電流保護。電流速斷保護（也稱為Ⅰ段）動作時間短，速動性好，但其動作電流較大，某些情況下不能保護線路全長；限時電流速斷保護（也稱為Ⅱ段）有較短的動作時限，而且能保護線路全長，卻不能作為相鄰線路的后備保護；定時限過電流保護（也稱為Ⅲ段）的動作電流較前兩段小，保護范圍大，既能保護本線路全長又能作為相鄰線路的后備保護。3) 35kV線路相間短路的電流保護35kV線路繼電保護的主體。 線路保護的原理： 1) 10kV線路電流速斷保護：是根據(jù)短路時通過保護裝置的電流來選擇動作電流的，以動作電流的大小來控制保護裝置的保護范圍；有無時限電流速斷和延時電流速斷，采用二相二電流繼電器的不完全星形接線方式，本設(shè)計選用無時限電流速斷保護。雙側(cè)電源或環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，不超 過 3～4km 的短線路，當(dāng)采用電流電壓保護不能滿足要求時，可采用帶輔助導(dǎo)線的縱差保護作主保護，并應(yīng)以帶方向或不帶方向的電流電壓保護作后備保護。當(dāng)采用電流電壓保護不能 滿足選擇性、靈敏性和速動性要求時。當(dāng)線路發(fā)生短路，使發(fā)電廠廠用母線電壓或重要用戶母線電壓 低于額定電壓的 60%時，應(yīng)能快速切除故障。對并列運行的平行線路宜裝設(shè)橫聯(lián)差動保護作為主保護，并應(yīng)以接于兩回線電流之和的電流保護，作為兩回線同時運行的后備保護及一回線斷開后的主保護及后備保護。 2) 對雙側(cè)電源線路，可裝設(shè)帶方向或不帶方向的電流速斷和過電流保護。對單側(cè)電源帶電抗器的線路， 當(dāng)其斷路器不能切斷電抗器前的短路時，不應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護，此時，應(yīng)由母線保護或其 它保護切除電抗器前的故障。 在 3～10kV 線路裝設(shè)的相間短路保護裝置，應(yīng)符合下列規(guī)定： 1) 對單側(cè)電源線路可裝設(shè)兩段過電流保護：第一段為不帶時限的電流速斷保護；為帶時限的過電流保護。 第8章 線路保護整定計算 概述 根據(jù)《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范GB5006292》可知：3～63kV 中性點非直接接地電力網(wǎng)中線路的保護 對 3～63kV 線路的下列故障或異常運行，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護裝置： 1) 相間短路； 2) 單相接地； 3) 過負(fù)荷。2） 靈敏度按保護范圍末端短路進(jìn)行校驗。本裝置靈敏度 （） 滿足要求。 根據(jù)前面對差動繼電器的分析，考慮到本系統(tǒng)主變壓器容量較小，勵磁涌流較大，故選用較大匝數(shù)的“CC”抽頭，實際應(yīng)用中，還應(yīng)考慮繼電器所接的電流互感器的型號、性能等，抽頭是否合適，應(yīng)經(jīng)過變壓器空載投入試驗最后確定。即：實際整定匝數(shù)（匝） （） = 4匝, . sυ= 1匝。代入數(shù)據(jù)得