工廠供電系統(tǒng)的二次回路和自動裝置

工廠供電系統(tǒng)的二次回路和自動裝置第一頁，共四十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)二次回路及其操作電源供電系統(tǒng)的二次接線是指用來對一次接線的運行進行控制、監(jiān)測、指示和保護的電路，亦稱二次回路。

二次回路按其用途分有：斷路器控制回路、信號回路、測量回路與絕緣監(jiān)視回路、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

一、概述第二頁，共四十六頁，2022年，8月28日

1.鉛酸蓄電池采用鉛酸蓄電池組作操作電源，不受供電系統(tǒng)運行情況的影響，工作可靠，但是在充電過程中要排出氫和氧混合氣體，有爆炸危險，且隨氣體排出的硫酸蒸氣，有強腐蝕性，對人身健康和設(shè)備安全有很大危害。一般不予采用。二直流操作電源（一）由蓄電池組供電的直流操作電源

2.鎘鎳蓄電池采用鎘鎳蓄電池組作操作電源，除了不受供電系統(tǒng)運行情況的影響，工作可靠外，還有其大電流放電性能好、功率大、機械強度高、使用壽命長、腐蝕性小、無需專用房間從而大大降低投資等優(yōu)點。因此，在工廠供電系統(tǒng)中應(yīng)用比較普遍。第三頁，共四十六頁，2022年，8月28日

1.硅整流電容儲能式直流電源在供電系統(tǒng)正常工作時，通過硅整流器供給直流操作電源同時，通過電容器儲能，在交流供電系統(tǒng)電壓降低或電壓消失時，有儲能電容器對繼電器和跳閘回路放電，使其正常動作。（二）由整流裝置供電的直流操作電源

2.復(fù)式整流的直流操作電源提供直流操作電壓的整流器電源有兩個：電壓源－有所用變壓器或電壓互感器供電，電流源－由電流互感器供電。與電容儲能式相比，復(fù)式整流裝置的輸出功率大，電壓穩(wěn)定性好。第四頁，共四十六頁，2022年，8月28日充電模塊監(jiān)控模塊直流饋電柜交流配電單元電池室絕緣監(jiān)測模塊小型分屏柜小型一體柜第五頁，共四十六頁，2022年，8月28日采用交流操作的斷路器，應(yīng)采用交流操作電源。所有的保護繼電器、控制設(shè)備、信號裝置及其他二次元件也均采用交流型式。交流操作電源可使二次回路大大簡化，投資大大減少，工作可靠，維護方便，但不適用于比較復(fù)雜的繼電保護、自動裝置及其他二次回路。交流操作電源廣泛應(yīng)用于中小型變配電所中采用手動操作和繼電保護采用交流操作的場合。三交流操作電源第六頁，共四十六頁，2022年，8月28日第二節(jié)高壓斷路器的控制和信號回路

高壓斷路器的控制回路是指用控制開關(guān)或遙控命令操作斷路器跳、合閘的回路。

信號回路是用來指示一次系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)的二次回路。用來顯示斷路器正常工作的位置狀態(tài)。用來顯示斷路器在事故情況下的工作狀態(tài)。在系統(tǒng)出現(xiàn)不正常狀態(tài)時或在故障初期發(fā)出的報警信號。信號按用途分位置信號：事故信號：預(yù)告信號：斷路器的控制和信號回路要滿足一定的基本要求。一、概述

第七頁，共四十六頁，2022年，8月28日圖7-3手動操作的斷路器控制和信號回路WC-控制小母線WS-信號小母線GN-綠色指示燈RD-紅色指示燈R-限流電阻YR-跳閘線圈（脫扣器）KM-繼電保護出口繼電器觸點QF1～6-斷路器QF的輔助觸點

QM-手動操作機構(gòu)輔助觸點二、采用手動操作的斷路器控制與信號回路

第八頁，共四十六頁，2022年，8月28日三、采用電磁操作機構(gòu)的斷路器控制與信號回路

WC-控制小母線

WL-燈光信號小母線

WF-閃光信號小母線

WS-信號小母線

WAS-事故音響信號小母線

WO-合閘小母線

SA-控制開關(guān)

KO-合閘接觸器

YO-電磁合閘線圈

YR-跳閘線圈

KM-繼電保護出口繼電器觸點

QF1～6-斷路器QF的輔助觸點

GN-綠色指示燈

RD-紅色指示燈

ON-合閘方向

OFF-分閘方向第九頁，共四十六頁，2022年，8月28日四、采用彈簧操作機構(gòu)的斷路器控制與信號回路

WC-控制小母線WS-信號小母線WAS-事故音響信號小母線SA-控制開關(guān)SB-按鈕SQ-儲能位置開關(guān)YO-電磁合閘線圈YR-跳閘線圈QF1～6-斷路器輔助觸點M-儲能電動機GN-綠色指示燈RD-紅色指示燈KM-繼電保護出口繼電器觸點第十頁，共四十六頁，2022年，8月28日第四節(jié)測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置

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。一、電氣測量回路（一）電氣測量的任務(wù)與要求

（二）電氣測量儀表的配置供電系統(tǒng)變配電裝置中的各部分儀表按規(guī)定要求配置。第十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日續(xù)上頁（三）電氣測量回路示例10kV線路電氣測量原理電路圖電能表接線第十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日續(xù)上頁380V電源進線回路電氣測量原理電路圖。第十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日續(xù)上頁基于先進的數(shù)字信號處理和單片機技術(shù)的新型數(shù)字式智能表，集測量、顯示、報警輸出、參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)存儲為一體，已逐步在重要的變配電所及其自動化工程中得到應(yīng)用。下圖是多功能綜合數(shù)字式智能表的測量原理電路圖。第十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日二、交流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)視利用一次系統(tǒng)接地后出現(xiàn)的零序電壓給出信號或跳閘。第十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日一、自動重合閘裝置

運行經(jīng)驗表明，電力系統(tǒng)的故障特別是架空線路上的故障大多是暫時性的，多數(shù)能很快地自行消除。因此，采用自動重合閘裝置（ARD），迅速恢復(fù)供電，從而大大提高供電可靠性。

第五節(jié)自動重合閘與備用電源自動投入裝置第十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日

二、備用電源自動投入裝置

（一）備用電源自動投入裝置的作用與類型

作用：用于兩路及以上電源進線的變配電所中，提高供電可靠性。

工作電源與備用電源的接線方式可分為兩大類：明備用:指在正常時，備用電源不投入工作，只有在工作電源發(fā)生故障時才投入工作。暗備用:指在正常時，兩電源都投入，互為備用。第十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日續(xù)上頁在正常情況下，QF1閉合，QF2斷開，負荷由工作電源供電。當(dāng)工作電源故障時，APD動作，將QF1斷開，切除故障電源，然后將QF2閉合，使備用電源投入工作，恢復(fù)供電。第十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日續(xù)上頁正常情況下，QF1,QF2閉合，QF3斷開，兩個電源分別向兩段母線供電。若電源B(A)發(fā)生故障，APD動作，將QF2(QF1)斷開，隨即將QF3閉合，此時全部負荷均由A(B)電源供電。第十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日續(xù)上頁1）不論什么原因失去工作電源，APD都能迅速起動并投入備用電源；2）必須在工作電源確已斷開、而備用電源電壓也正常時，才允許投入備用電源；3）APD應(yīng)只動作一次，以免將備用電源重復(fù)投入永久性故障回路中；4）當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時，APD不應(yīng)誤動作。（二）對備用電源自動投入裝置的基本要求第二十頁，共四十六頁，2022年，8月28日續(xù)上頁（三）備用電源自動投入裝置的原理+第二十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日第六節(jié)供電系統(tǒng)自動化基本知識（一）、概述變配電所綜合自動化是將變配電所的二次設(shè)備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對全變配電所的主要設(shè)備和線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度中心通信等綜合性的自動化功能。優(yōu)點：①功能綜合化所有二次回路功能綜合為一體。②結(jié)構(gòu)微機化主要插件是全微機化的分布式結(jié)構(gòu)，采用網(wǎng)絡(luò)總線連接成整體。③操作監(jiān)視屏幕化面對彩色大屏幕顯示器進行全方位監(jiān)視與操作。④運行管理智能化具有在線自診斷功能和專家系統(tǒng)。第二十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日（二）、微機遠動裝置的基本功能與類型一）微機遠動裝置的基本功能

微機遠動裝置（RTU）主要用來集中收集變電站內(nèi)的所有信息，同時可以接收上級控制調(diào)度中心的命令，輸出開關(guān)控制信號，增減控制設(shè)備信號或調(diào)節(jié)設(shè)備的整定值，并返回已完成操作的信息，歸納起來有如下功能：1．“四遙”功能：

遙信、遙測、遙控、遙調(diào)

2．事件順序記錄（SOE）

3．系統(tǒng)對時

4．電能采集（PA）

5．自恢復(fù)和自檢測功能

6．與SCADA系統(tǒng)通信

二）微機遠動裝置的類型

從體系結(jié)構(gòu)上，RTU可以分為集中式RTU和分布式RTU兩類；在采樣方式上，RTU可分為直流采樣RTU和交流采樣RTU兩類；從組屏方式上，RTU可分為集中組屏和分散布置兩類。目前技術(shù)比較先進而且最受用戶歡迎的是結(jié)構(gòu)分布式。

第二十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日

SCADA(Supervisory

Control

And

Data

Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)。

第二十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日

SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。

由于各個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)CADA的要求不同，所以不同應(yīng)用領(lǐng)域的SCADA系統(tǒng)發(fā)展也不完全相同。

第二十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日在電力系統(tǒng)中，SCADA系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。它作為能量管理系統(tǒng)（EMS系統(tǒng)）的一個最主要的子系統(tǒng)，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)成為電力調(diào)度不可缺少的工具。它對提高電網(wǎng)運行的可靠性、安全性與經(jīng)濟效益，減輕調(diào)度員的負擔(dān)，實現(xiàn)電力調(diào)度自動化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。

第二十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日續(xù)上頁上級操作監(jiān)控中心

當(dāng)?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

變電站層通信層間隔單元層RS485/422

結(jié)構(gòu)分布式RTU第二十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日續(xù)上頁變電站層通信層間隔單元層功能分布式RTU第二十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日續(xù)上頁結(jié)構(gòu)分布式RTU應(yīng)用示例第二十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日續(xù)上頁采用微機遠動裝置的斷路器控制回路及信號回路示例圖

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第三十頁，共四十六頁，2022年，8月28日續(xù)上頁第三十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日（三）、變配電所綜合自動化系統(tǒng)的信息采集

有直流采樣和交流采樣兩類。采用變送器進行的采集稱為直流采樣。

直流采樣系統(tǒng)存在的問題有：①遙測數(shù)據(jù)的準確性受變送器穩(wěn)定性的影響；②遙測數(shù)據(jù)的實時性受變送器響應(yīng)速度的影響；③變送器的維護工作量比較大；④通常一個變電站需要大量的變送器，增加了工程造價和占地面積。交流采樣方法實際上就是用微機取代傳統(tǒng)的變送器，充分發(fā)揮微機功能強、靈活可靠、使用方便等優(yōu)點，以克服因使用傳統(tǒng)變送器而導(dǎo)致的一系列不良影響。此外，結(jié)構(gòu)分布式RTU采用交流采樣還可以兼有微機保護功能。不經(jīng)過變送器，按一定規(guī)律直接采集交流信號并加以處理，計算出電壓、電流有效值以及有功、無功功率的方法就是交流采樣。第三十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日第五節(jié)中央信號裝置

對中央事故信號裝置的要求是：在任一斷路器事故跳閘時，能瞬時發(fā)出音響信號(電笛)，并在控制屏或配電裝置上有表示事故跳閘的具體斷路器位置的燈光指示信號。中央信號:事故信號和預(yù)告信號有能重復(fù)動作和不能重復(fù)動作兩種,并能手動或自動復(fù)歸。

對中央預(yù)告信號裝置的要求是：當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常工作狀態(tài)但不需立即跳閘的情況時，應(yīng)及時發(fā)出音響信號（電鈴），并有顯示故障性質(zhì)和地點的指示信號（光字牌指示）。第三十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日續(xù)上頁下圖是不能重復(fù)動作的中央事故信號裝置回路圖，為便于分析其工作原理，將變配電所的所有斷路器事故跳閘信號回路繪在一起列于圖右。

第三十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日續(xù)上頁下圖是不能重復(fù)動作的中央預(yù)告信號裝置回路圖，為便于分析其工作原理，將配電裝置的預(yù)告信號回路列于圖右。第三十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日本章小結(jié)本章是本課程的重點，也是從事供電工程設(shè)計與運行必備的基礎(chǔ)知識。本章首先講述了供電系統(tǒng)一次接線的概念、變配電所的操作電源

；其次重點討論了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

；最后簡要介紹了中央信號裝置

。本章重點：電氣測量回路與絕緣監(jiān)視、高壓斷路器的控制和信號回路。

本章難點：高壓斷路器的控制和信號回路。

教學(xué)基本要求：了解變配電所常用操作電源、中央信號裝置；理解供電系統(tǒng)的典型二次接