電力工程第7章

第7章變電所的監(jiān)控系統(tǒng)和自動(dòng)裝置7.1變電所的操作電源7.2變電所的控制回路7.3變電所的信號(hào)回路7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表7.5變電所常用自動(dòng)裝置7.6變電站綜合自動(dòng)化簡介2/5/20232河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院7.1變電所的操作電源

操作電源是用來對(duì)斷路器的分、合閘回路，繼電保護(hù)裝置以及其它信號(hào)回路供電的電源。一、概述可分為直流操作電源和交流操作電源兩大類。二、直流操作電源1.由蓄電池供電的直流操作電源優(yōu)點(diǎn)：蓄電池的電壓與被保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)電壓無關(guān)。缺點(diǎn)：需修建有特殊要求的蓄電池室，購置大量的充電設(shè)備和蓄電池組，輔助設(shè)備多，投資大，運(yùn)行復(fù)雜，維護(hù)工作量大，可靠性低。2/5/20233河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2.由硅整流器供電的操作電源硅整流電容儲(chǔ)能式直流操作電源（圖7-1）硅整流器U1：采用三相橋式整流。硅整流器U2：采用單相橋式整流。正常運(yùn)行時(shí)由整流器供電，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，交流電源電壓大大降低，利用電容器C1和C2的儲(chǔ)能使斷路器跳閘。復(fù)式整流裝置（圖7-2）正常運(yùn)行時(shí)由整流器供電，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，利用短路故障電流經(jīng)過整流作為操作電源。整流裝置可由“電壓源”（所用變壓器或電壓互感器）供電，也可由“電流源”（電流互感器）供電。2/5/20234河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院圖7-1硅整流電容儲(chǔ)能式直流系統(tǒng)接線2/5/20235河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院三、交流操作電源優(yōu)點(diǎn)：投資小、接線簡單可靠、運(yùn)行維護(hù)方便。缺點(diǎn)：不適用于較復(fù)雜的繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及其它二次回路等。圖7-2復(fù)式整流裝置接線示意圖直接動(dòng)作式（見圖7-3）利用繼電器常閉觸點(diǎn)去分流跳閘線圈方式（圖7-4）利用速飽和變流器的接線方式（圖7-5）2/5/20236河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院圖7-3直接動(dòng)作式保護(hù)接線圖圖7-4去分流跳閘方式保護(hù)接線圖圖7-5利用速飽和變流器的保護(hù)接線圖思考：速飽和變流器與電流互感器的區(qū)別是什么?電流互感器的二次側(cè)不允許開路；速飽和變流器可以在開路下使用。Why?采用速飽和變流器的目的：當(dāng)短路時(shí)限制流入跳閘線圈的電流；減小電流互感器的二次負(fù)荷阻抗。2/5/20237河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院7.2變電所的控制回路一、概述控制回路是由控制開關(guān)和控制對(duì)象（斷路器、隔離開關(guān)）的傳送機(jī)構(gòu)及執(zhí)行（或操作）機(jī)構(gòu)組成的。其作用是對(duì)一次開關(guān)設(shè)備進(jìn)行“跳”、“合”閘操作。集中控制（遠(yuǎn)方控制）：在控制室內(nèi)用控制開關(guān)對(duì)斷路器進(jìn)行操作，用于35kV及以上的變電所中。就地控制：在各個(gè)斷路器安裝處就地操作，用于6～10kV的變電所中。斷路器的控制分為集中控制和就地控制兩類：2/5/20238河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院對(duì)斷路器控制回路的基本要求既可由控制開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)跳、合閘，又可由繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置自動(dòng)跳、合閘；斷路器跳閘或合閘完成后，應(yīng)能自動(dòng)切斷跳閘或合閘回路，防止因通電時(shí)間過長而燒壞線圈；應(yīng)有指示斷路器狀態(tài)的位置信號(hào)，而且能夠區(qū)分自動(dòng)跳、合閘與手動(dòng)跳、合閘的位置信號(hào)；應(yīng)有防止斷路器多次連續(xù)跳、合閘的跳躍閉鎖裝置；應(yīng)有指示斷路器控制回路完好性的監(jiān)視信號(hào)；在滿足以上基本要求的前提下，應(yīng)力求簡單、可靠。2/5/20239河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院二、控制開關(guān)控制開關(guān)又稱為“萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)”，是電氣工作人員對(duì)斷路器進(jìn)行分、合閘控制的操作元件。

目前變電所多采用LW2型控制開關(guān)，它共有六個(gè)位置：

預(yù)備操作位置：“預(yù)備合閘”和“預(yù)備跳閘”操作位置：“合閘”和“跳閘”固定位置：“合閘后”和“跳閘后”合閘操作順序：預(yù)備合閘→合閘→合閘后跳閘操作順序：預(yù)跳備閘→跳閘→跳閘后LW2型控制開關(guān)的觸點(diǎn)圖表:見表7-1。

2/5/202310河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院三、燈光監(jiān)視的斷路器控制回路和信號(hào)回路（圖7-6）1.合閘過程手動(dòng)合閘：手動(dòng)合閘前，QF處于跳閘狀態(tài)，控制開關(guān)手柄處于“跳閘后”位置，由表7-1知，SA10-11接通，+WC→SA10-11→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC綠燈亮既表明QF正處于跳閘位置，也表明QF的合閘回路是完好的。綠燈HLG亮“預(yù)備合閘”：由表7-1知，觸點(diǎn)SA9-10與SA13-14接通，+WF→SA9-10→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC綠燈閃光綠燈閃光表明該QF準(zhǔn)備合閘，以提醒運(yùn)行人員核對(duì)操作的對(duì)象是否正確。2/5/202311河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院“合閘”（不松手）：由表7-1知，SA5-8、SA17-19和SA16-13接通，+WC→SA5-8→KLB2→QF1-2→KO→-WCQF合閘+WC→SA16-13→HLR→R2→KLB（I）→QF3-4→YR→-WC紅燈HLR亮紅燈亮既表明斷路器正處于合閘位置，也表明斷路器的跳閘回路是完好的。松開手柄，SA自動(dòng)回到“合閘后”的位置，紅燈繼續(xù)發(fā)光。自動(dòng)合閘：自動(dòng)合閘時(shí)，QF在合閘位置，SA在“跳閘后”位置，二者不對(duì)應(yīng)，觸點(diǎn)SA14-15接通，+WF→SA14-15→HLR→R2→KLB（I）→QF3-4→YR→-WC

紅燈閃光控制臺(tái)上，紅燈在閃光，表明QF是自動(dòng)合閘的，只有將SA手柄轉(zhuǎn)到“合閘后”位置，紅燈才變?yōu)槠焦狻?/5/202312河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2.跳閘過程手動(dòng)跳閘：“預(yù)備跳閘”：由表7-1知，觸點(diǎn)SA13-14接通，則+WF→SA13-14→HLR→R2→KLB（I）→QF3-4→YR→-WC

紅燈閃光紅燈閃光表明該QF準(zhǔn)備跳閘，以提醒運(yùn)行人員核對(duì)操作的對(duì)象是否正確?！疤l”（不松手）：由表7-1知，SA6-7、SA10-11接通，+WC→SA6-7→KLB（I）→QF3-4→YR→-WCQF跳閘+WC→SA10-11→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC

松開手柄，SA自動(dòng)回到“跳閘后”的位置，綠燈繼續(xù)發(fā)光。綠燈亮2/5/202313河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院自動(dòng)跳閘：自動(dòng)跳閘時(shí)，QF在跳閘位置，SA在“合閘后”位置，二者不對(duì)應(yīng)，觸點(diǎn)SA9-10接通，則+WF→SA9-10→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC綠燈閃光+WS→HA→R3→SA1-3→SA19-17→QF5-6→-WS發(fā)出音響信號(hào)控制臺(tái)上，綠燈在閃光，事故信號(hào)裝置發(fā)出音響，表明斷路器是自動(dòng)跳閘的。只有將SA手柄轉(zhuǎn)到“跳閘后”位置，綠燈才變?yōu)槠焦?，事故音響信?hào)才停止。3.防跳回路作用：防止運(yùn)行人員手動(dòng)合閘斷路器于故障線路上，斷路器又被繼電保護(hù)裝置動(dòng)作于跳閘后，斷路器會(huì)出現(xiàn)多次連續(xù)跳、合閘的跳躍現(xiàn)象。2/5/202314河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院圖中：SA：控制開關(guān)

HLG：綠燈HLR：紅燈KLB：防跳繼電器KM1：自動(dòng)重合閘出口中間繼電器的常開觸點(diǎn)KM0：繼電保護(hù)出口中間繼電器的常開觸點(diǎn)HA：蜂鳴器右側(cè)“1”、“2”、“3”分別表示操作手柄在“預(yù)備合閘”、“合閘”和“合閘后”位置左側(cè)“1”、“2”、“3”分別表示操作手柄在“預(yù)備跳閘”、“跳閘”和“跳閘后”位置2/5/202315河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院四、閃光電源的構(gòu)成圖7-7由DX-3型閃光繼電器構(gòu)成的閃光電源圖中，KF為閃光繼電器，其觸點(diǎn)時(shí)開時(shí)閉，使閃光母線+WF上呈現(xiàn)斷續(xù)的正電壓；SB為試驗(yàn)按鈕，按下時(shí)閃光裝置動(dòng)作，白色信號(hào)燈HLW亮，表示本裝置工作正常。2/5/202316河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院7.3變電所的信號(hào)回路一、概述1．信號(hào)裝置的分類斷路器位置信號(hào)：用來指示斷路器正常工作的位置狀態(tài)。事故信號(hào)：用來指示斷路器事故跳閘時(shí)的狀態(tài)，包括燈光信號(hào)（綠燈閃光）和音響信號(hào)（蜂鳴器）。預(yù)告信號(hào)：用來指示運(yùn)行設(shè)備出現(xiàn)不正常運(yùn)行時(shí)的報(bào)警信號(hào)，包括音響信號(hào)（電鈴）和光字牌。其中，事故信號(hào)和預(yù)告信號(hào)是電氣設(shè)備各信號(hào)的中心部分，通常稱為中央信號(hào)。2/5/202317河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2．對(duì)中央信號(hào)回路的基本要求所有有人值班的變電所，都應(yīng)在控制室內(nèi)裝設(shè)中央事故信號(hào)和預(yù)告信號(hào)裝置；斷路器事故跳閘時(shí)，能及時(shí)發(fā)出音響信號(hào)（蜂鳴器），并使相應(yīng)的位置指示燈閃光，亮“掉牌未復(fù)歸”光字牌。發(fā)生不正常工作狀態(tài)時(shí)，能及時(shí)發(fā)出區(qū)別于事故音響的另一種音響（警鈴），并使顯示故障性質(zhì)的光字牌點(diǎn)亮。中央事故信號(hào)與預(yù)告音響信號(hào)應(yīng)有區(qū)別，一般事故信號(hào)用蜂鳴器（電笛），預(yù)告信號(hào)用電鈴；2/5/202318河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院音響信號(hào)應(yīng)能重復(fù)動(dòng)作，并能手動(dòng)或自動(dòng)復(fù)歸，而故障性質(zhì)的指示燈仍保留。二、事故信號(hào)裝置1．簡單的事故信號(hào)裝置就地復(fù)歸的事故音響信號(hào)裝置圖7-8就地復(fù)歸的事故音響信號(hào)裝置接線圖任一臺(tái)斷路器自動(dòng)跳閘后，蜂鳴器HA發(fā)出音響。將SA手柄將轉(zhuǎn)到“跳閘后”位置，即可解除事故音響信號(hào)。2/5/202319河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院缺點(diǎn)：在解除事故音響信號(hào)的同時(shí)，閃光信號(hào)也被解除了，不利于值班人員處理事故。中央復(fù)歸不能重復(fù)動(dòng)作的的事故音響信號(hào)裝置圖7-9中央復(fù)歸不能重復(fù)動(dòng)作的事故音響信號(hào)裝置接線圖試驗(yàn)按鈕音響解除按鈕2/5/202320河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院缺點(diǎn)：不能重復(fù)動(dòng)作。即當(dāng)一斷路器啟動(dòng)事故信號(hào)并中央復(fù)歸后，又一斷路器自動(dòng)跳閘，音響不能再次啟動(dòng)。中央復(fù)歸能重復(fù)動(dòng)作的的事故音響信號(hào)裝置音響啟動(dòng)過程：一臺(tái)斷路器事故跳閘時(shí)，TA的一次側(cè)電流突增，其二次側(cè)感應(yīng)電勢使KR動(dòng)作→起動(dòng)KM1→KM11-2閉合實(shí)現(xiàn)自保持→KM13-4閉合→起動(dòng)蜂鳴器HA，發(fā)出音響。

任一臺(tái)斷路器自動(dòng)跳閘時(shí)，即會(huì)發(fā)出事故音響信號(hào)。按一下SB2按鈕，便會(huì)解除音響信號(hào)，但控制屏上的閃光信號(hào)卻繼續(xù)保留。2/5/202321河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院重復(fù)動(dòng)作原理：第二臺(tái)斷路器跳閘時(shí)，由于在每一個(gè)并聯(lián)支路中都有串聯(lián)電阻R，每多并聯(lián)一個(gè)支路，都將引起TA一次繞組中的電流產(chǎn)生變化，在二次繞組中感應(yīng)電勢，使干簧繼電器KR再次動(dòng)作并啟動(dòng)音響信號(hào)裝置。

復(fù)歸過程：觸點(diǎn)KM15-6閉合→起動(dòng)KT→

經(jīng)KT整定的時(shí)間后自動(dòng)解除事故音響信號(hào)，將整套信號(hào)裝置復(fù)歸。2/5/202322河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2/5/202323河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院三、預(yù)告信號(hào)裝置

缺點(diǎn)：不能重復(fù)動(dòng)作。圖7-11中央復(fù)歸不能重復(fù)動(dòng)作的預(yù)告音響信號(hào)裝置接線圖發(fā)生不正常運(yùn)行時(shí)，其相應(yīng)的繼電器K動(dòng)作，音響信號(hào)HA（警鈴）和光字牌HL同時(shí)動(dòng)作。按一下SB2，警鈴即被解除，同時(shí)黃色信號(hào)燈HLY發(fā)亮。2/5/202324河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表

一、絕緣監(jiān)察裝置1.直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，沒有短路電流流過，熔斷器不會(huì)熔斷，仍能繼續(xù)運(yùn)行。直流系統(tǒng)為何設(shè)置絕緣監(jiān)察裝置？但是，這種接地故障必須及早發(fā)現(xiàn)并處理，否則當(dāng)出現(xiàn)兩點(diǎn)接地時(shí)可能引起信號(hào)回路、控制回路、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置回路不正確動(dòng)作。圖7-12直流系統(tǒng)兩點(diǎn)接地示意圖2/5/202325河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院R1=R2=R3=

1000ΩSA1：母線電壓表轉(zhuǎn)換開關(guān)，有三個(gè)位置；SA2：絕緣監(jiān)察轉(zhuǎn)換開關(guān)，有三個(gè)位置；PV2：母線電壓表；PV1：用于測量系統(tǒng)總的絕緣電阻，表盤上有歐姆刻度。圖中：即“母線”、“正對(duì)地”和“負(fù)對(duì)地。平時(shí)，其手柄置于“母線”位置，觸點(diǎn)1-2、5-8、9-11接通，PV2可測量正、負(fù)母線電壓，指示為220V。即“信號(hào)”、“測量位置I”和“測量位置II”。平時(shí)，其手柄置于“信號(hào)”位置，觸點(diǎn)5-7和9-11接通，使電阻R3被短接。此時(shí)SA1的9-11也是接通的，信號(hào)繼電器KS投入工作。圖7-13

直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置接線圖2/5/202326河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院工作原理當(dāng)正極絕緣電阻降低時(shí)，先將SA2置于“測量位置I”，此時(shí)其觸點(diǎn)1-3和13-14接通，調(diào)節(jié)電位計(jì)R3使電橋平衡（PV1指示為零），記下R3的位置刻度百分?jǐn)?shù)x；再將SA2置于“測量位置II

”，由PV1的電阻指示數(shù)讀出總的對(duì)地絕緣電阻值R∑。將代入上式得：；2/5/202327河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院當(dāng)負(fù)極絕緣電阻降低時(shí)，先將SA2置于“測量位置

II

”，此時(shí)其觸點(diǎn)2-4和15-14接通，調(diào)節(jié)電位計(jì)R3使電橋平衡，記下R3

的位置刻度百分x；再將SA2置于“測量位置I

”，由PV1的電阻指示數(shù)讀出總的對(duì)地絕緣電阻值R∑

。將代入上式得：；2/5/202328河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2.交流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置可采“順序拉閘法”來尋找故障線路。圖7-14

交流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置接線圖發(fā)生單相接地時(shí)，故障相電壓表為零，另兩相電壓升高到線電壓，開口三角形兩端出現(xiàn)100V的零序電壓，繼電器動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)。缺點(diǎn)：只能判明接地故障的相別，不能判明是哪條線路故障。2/5/202329河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院二、電氣測量儀表進(jìn)行電氣測量的目的計(jì)費(fèi)測量，如有功電能表、無功電能表。對(duì)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)所進(jìn)行測量，如電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能測量等。對(duì)交、直流系統(tǒng)的安全狀況如絕緣電阻、三相電壓是否平衡等進(jìn)行監(jiān)視。對(duì)電氣測量儀表的一般要求2/5/202330河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院常用測量儀表應(yīng)能正確反映電力裝置的運(yùn)行參數(shù)，能隨時(shí)監(jiān)測電力裝置回路的絕緣狀況。交流電流表、電壓表、功率表可選用2.5級(jí)，直流電路中的電流表、電壓表可選用1.5級(jí)，頻率表可選用0.5級(jí)。電度表及互感器的準(zhǔn)確度配置見表7-2。

儀表的測量范圍和互感器變比的選擇，應(yīng)使正常運(yùn)行情況下儀表指針指示在滿標(biāo)度的2/3左右，并留有過負(fù)荷指示裕度。對(duì)有可能雙向運(yùn)行的電力裝置回路，應(yīng)采用具有雙向標(biāo)度尺的儀表。2/5/202331河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院電源進(jìn)線：裝設(shè)一只電流表。當(dāng)需要計(jì)量電能時(shí)，還應(yīng)裝設(shè)有功電能表和無功電能表各一只。母線：每條或每段母線上裝設(shè)一只電壓表。在小電流接地系統(tǒng)中，還需加裝三個(gè)絕緣監(jiān)視電壓表。變配電裝置中各部分儀表的配置降壓變壓器：裝設(shè)電流表、有功功率表、無功功率表、有功電能表和無功電能表各一只。圖7-15是6～10kV母線電壓測量和絕緣監(jiān)視的接線圖。2/5/202332河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院圖7-156～10kV母線電壓測量和絕緣監(jiān)視接線圖2/5/202333河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院高壓配電線路：裝設(shè)電流表、有功電能表和無功電能表各一只。低壓配電線路：應(yīng)裝設(shè)一只（三相負(fù)荷平衡）或三只電流表（三相負(fù)荷不平衡）。如需計(jì)量電能，還應(yīng)加裝一只三相四線制的有功電能表或一只單相有功電能表（三相負(fù)荷平衡）。靜電電容器：需裝設(shè)三只電流表。如需計(jì)量其無功電能，還應(yīng)加裝一只無功電能表。圖7-16是6～10kV高壓線路電氣測量儀表的接線圖。2/5/202334河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院說明：圖中無功電度表為60°接線，其特點(diǎn)是在電壓線圈中人為地串聯(lián)了一個(gè)附加電阻，使電壓線圈中的電流滯后電壓60°。圖7-166～10kV高壓線路電氣測量儀表的接線圖電能表接線2/5/202335河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院7.5變電所常用自動(dòng)裝置一、三相自動(dòng)重合閘裝置1．概述自動(dòng)重合閘的概念：當(dāng)架空線路上發(fā)生故障時(shí)，由繼電保護(hù)裝置將其迅速斷開，延時(shí)（0.5）后重新將故障線路自動(dòng)投入的裝置，簡稱ARD。裝設(shè)ARD的好處：對(duì)暫時(shí)性故障，合閘成功后可保證供電的可靠性，減少停電損失。對(duì)三相一次自動(dòng)重合閘裝置的基本要求：除遙控變電所外，應(yīng)采用控制開關(guān)手柄位置與斷路器位置“不對(duì)應(yīng)原則”起動(dòng)ARD；ARD的起動(dòng)條件：SA在“合閘后”位置，QF在“跳閘”位置。2/5/202336河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院手動(dòng)跳閘時(shí)不應(yīng)重合；手動(dòng)合閘于故障線路不重合；ARD只能動(dòng)作一次；ARD動(dòng)作后應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸，準(zhǔn)備再次動(dòng)作；ARD的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)盡可能短，一般為0.5～1.5s；ARD應(yīng)能實(shí)現(xiàn)重合閘“后加速”或“前加速”，以便與繼電保護(hù)配合。2．三相一次自動(dòng)重合閘的基本工作原理（圖7-17

）前加速：是指自動(dòng)重合閘前加速保護(hù)動(dòng)作，即當(dāng)線路上發(fā)生永久性故障時(shí)，第一次以瞬時(shí)加速跳閘，第二次則以定時(shí)限跳閘。后加速：是指自動(dòng)重合閘后加速保護(hù)動(dòng)作，即當(dāng)線路上發(fā)生永久性故障時(shí)，第一次帶時(shí)限跳閘，第二次以瞬時(shí)加速跳閘。2/5/202337河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院圖中：KT：用于建立ARD的動(dòng)作時(shí)間KM：執(zhí)行元件R4：充電電阻，可控制電容C的充電速度R5：KT的熱穩(wěn)定電阻R6

：電容C的放電電阻R7

：信號(hào)燈降壓電阻HL：信號(hào)燈KLB：防跳繼電器KM1：跳閘位置繼電器KAC：加速繼電器圖7-17

三相一次自動(dòng)重合閘原理接線圖2/5/202338河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院正常工作時(shí)：QF處于合閘位置，SA1處于“合閘后”位置，SA121-23接通，SA2處于合閘位置，電容C經(jīng)電阻R4而充滿電壓，電容C兩端電壓等于電源電壓，信號(hào)燈HL亮。線路短路，保護(hù)動(dòng)作時(shí)：QF跳閘，QF3-4打開，QF1-2閉合→KM1起動(dòng)→

KT線圈得電→其觸點(diǎn)KT延時(shí)閉合→電容C向KM線圈放電→

KM動(dòng)作。

KM動(dòng)作后KM1-2打開→信號(hào)燈HL滅；KM3-4、KM5-6閉合→KO得電→

QF合閘。若合閘成功，所有繼電器復(fù)位，電容C經(jīng)10～15s再次充滿電壓，準(zhǔn)備再次動(dòng)作；2/5/202339河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院若合閘不成功，保護(hù)再次跳閘，盡管KM1和KT又起動(dòng)，但因電容C兩端電壓太低，不能使KM動(dòng)作，保證只重合一次。手動(dòng)跳閘時(shí)：SA16-7接通→YR得電→

QF跳開。此時(shí)由于SA121-23打開，SA12-4接通，重合閘回路失去正電源，不可能動(dòng)作；SA12-4接通后，電容C經(jīng)R6放電，電容C上的電壓迅速降低。手動(dòng)合閘時(shí)：SA15-8接通→

YO得電→

QF合閘，同時(shí)SA121-23與SA121-22接通，SA12-4斷開，重合閘回路獲得正電源，正電源經(jīng)電阻R4向電容C充電，但需經(jīng)電壓經(jīng)10～15s才能充到操作電源電壓。2/5/202340河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院

SA121-22接通后，使加速繼電器KAC動(dòng)作，若線路上有故障，則QF合閘后，繼電保護(hù)隨即動(dòng)作，使QF瞬時(shí)動(dòng)作。這時(shí)電容兩端的電壓還比較低，不能使KM動(dòng)作，故QF不能重合。防跳繼電器KLB的作用：防止SA5-8被粘住或KM動(dòng)作后其常開觸點(diǎn)KM3-4、KM5-6被粘住時(shí)，且線路上發(fā)生永久性故障，出現(xiàn)斷路器多次重合閘現(xiàn)象。3．自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)的配合ARD前加速保護(hù)方式2/5/202341河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院圖7-18

重合閘前加速保護(hù)動(dòng)作原理圖ARD后加速保護(hù)方式圖7-19

重合閘后加速保護(hù)動(dòng)作原理圖優(yōu)點(diǎn)：只需裝設(shè)一套ARD裝置，設(shè)備投資少。缺點(diǎn)：合閘不成功會(huì)擴(kuò)大事故范圍，主要用于35kV及以下線路。優(yōu)點(diǎn)：能快速切除永久性故障，不會(huì)擴(kuò)大事故范圍。缺點(diǎn)：在每個(gè)斷路器處都裝有一套ARD裝置，投資大，主要用于35kV以上線路。

。2/5/202342河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院當(dāng)工作電源電壓消失時(shí)，使備用電源自動(dòng)而迅速地投入工作，以保證供電連續(xù)性的自動(dòng)裝置，簡稱APD。備用電源自動(dòng)投入裝置的基本形式（圖7-20）二、備用電源自動(dòng)投入裝置

1．概述明備用：APD裝在備用進(jìn)線斷路器上。暗備用：APD裝在母線分段斷路器上。對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求工作電源不論任何原因斷開，備用電源應(yīng)能自動(dòng)投入；2/5/202343河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院圖7-20

備用電源自動(dòng)投入的兩種基本接線方式a）明備用b）暗備用2/5/202344河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院必須在工作電源確已斷開，而備用電源電壓也正常時(shí)，才允許投入備用電源。APD的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)盡可能短，以利于電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)和縮短停電時(shí)間；APD只能動(dòng)作一次，以免將備用電源重復(fù)投入到永久性故障上；當(dāng)電壓互感器的二次回路斷線時(shí)，APD不應(yīng)誤動(dòng)作；若備用電源容量不足，應(yīng)在APD動(dòng)作的同時(shí)切除一部分次要負(fù)荷。2/5/202345河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院其常閉觸點(diǎn)閉合→KO3得電→

QF3自動(dòng)合閘，完成了APD的任務(wù)。其常開觸點(diǎn)斷開→KB斷電→延時(shí)斷開QF3的合閘回路，保證APD只動(dòng)作一次。QF1跳閘后自投成功，線路改為單母線運(yùn)行；不成功，QF3立即跳閘。2．備用電源自動(dòng)投入裝置原理接線圖（圖7-21）正常運(yùn)行時(shí)：QF1、QF2在合閘位置，QF3在跳閘位置。閉鎖繼電器KB接通，低電壓繼電器KV1～KV4處于吸合狀態(tài)，APD裝置處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。APD自動(dòng)投入：若1號(hào)電源失壓→KV1、KV2斷電→

KT1接通→

YR1得電→

QF1跳閘。2/5/202346河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院圖7-21

母線分段斷路器APD裝置接線圖2/5/202347河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院7.6變電站綜合自動(dòng)化簡介

一、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述1．變電站綜合自動(dòng)化的產(chǎn)生常規(guī)變電站的缺點(diǎn)：安全可靠性不高、電能質(zhì)量可控性不高、實(shí)時(shí)計(jì)算控制性不高、占地面積大、維護(hù)工作量大。微機(jī)化變電站（微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)和微機(jī)錄波裝置）的缺點(diǎn)：設(shè)備重復(fù)、數(shù)據(jù)不共享、通道不共用、模板種類多、電纜依舊錯(cuò)綜復(fù)雜等。變電站綜合自動(dòng)化：從技術(shù)管理的綜合自動(dòng)化將微機(jī)化變電站的二次系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理共享、硬件資源。2/5/202348河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院變電站綜合自動(dòng)化是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。2．變電站綜合自動(dòng)化的基本概念或者說，變電站綜合自動(dòng)化是自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。

2/5/202349河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院3．變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的優(yōu)越性在線運(yùn)行的可靠性高。供電質(zhì)量高。占地面積小。變電站運(yùn)行管理的自動(dòng)化水平高。二、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本特征功能綜合化：綜合了變電站內(nèi)除一次設(shè)備和交、直流電源以外的全部二次設(shè)備。結(jié)構(gòu)分層、分布化：微機(jī)保護(hù)、數(shù)據(jù)采集和控制以及其他智能設(shè)備等子系統(tǒng)按分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，而綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)又按分層原則來組成。2/5/202350河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院操作監(jiān)視屏幕化：通過計(jì)算機(jī)上的顯示器，可以監(jiān)視全變電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況和對(duì)各開關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作控制。通信局域網(wǎng)絡(luò)化、光纜化：計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和光纖通信技術(shù)在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。運(yùn)行管理智能自動(dòng)化：除了可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)變電站的自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)報(bào)表、電壓無功自動(dòng)調(diào)節(jié)、小電流接地選線、故障錄波、事故判別與處理等自動(dòng)化功能外，還可實(shí)現(xiàn)本身的在線故障自診斷、自閉鎖、自調(diào)節(jié)和自恢復(fù)等功能，大大提高了變電站的運(yùn)行管理水平和安全可靠性。2/5/202351河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院三、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能1．監(jiān)控系統(tǒng)功能監(jiān)控系統(tǒng)取代常規(guī)的控制盤、儀表盤、模擬盤、中央信號(hào)系統(tǒng)、電壓無功調(diào)節(jié)裝置等，具體包括以下內(nèi)容：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理模擬量的采集：包括各段母線電壓；線路電流、電壓、和功率值；主變壓器電流和功率值；饋線電流、電壓和功率值；電容器的電流、無功功率及頻率、相位、功率因數(shù)等。此外，還有主變壓器的油溫、直流電源電壓、站用變壓器電壓等。2/5/202352河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院狀態(tài)量的采集：包括斷路器的狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置、同期檢查狀態(tài)、繼電保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、運(yùn)行告警信號(hào)等。電度量的采集：主要是脈沖電度表輸出的電能量。運(yùn)行監(jiān)視和報(bào)警功能狀態(tài)量的變位監(jiān)視：包括變電站各種斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、變壓器分接頭的位置和動(dòng)作情況、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的動(dòng)作情況以及它們的動(dòng)作順序等。模擬量的監(jiān)視：包括正常的測量和超過限定值的報(bào)警。2/5/202353河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院事件順序記錄（SOE）與事故追憶功能事件順序記錄：對(duì)變電站內(nèi)的繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、斷路器等在事故時(shí)動(dòng)作的先后順序自動(dòng)記錄。事故追憶：對(duì)變電站內(nèi)的一些主要模擬量，如線路、主變壓器各側(cè)的電流、有功功率、主要母線電壓等，在事故前后一段時(shí)間內(nèi)作連續(xù)測量記錄。故障錄波和故障測距功能用微機(jī)保護(hù)裝置兼作故障記錄和測距，再將記錄和測距的結(jié)果送監(jiān)控機(jī)存儲(chǔ)及打印輸出或直接送調(diào)度主站。2/5/202354河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院采用專用的微機(jī)故障錄波器，并且錄波器應(yīng)具有串行通信功能，可以與監(jiān)控系統(tǒng)通信?？刂坪筒僮鞴δ軐?duì)斷路器、隔離開關(guān)進(jìn)行分、合閘操作；對(duì)變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；對(duì)電容器組進(jìn)行投、切控制，同時(shí)要能接受遙控操作命令進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。人機(jī)聯(lián)系功能人機(jī)聯(lián)系的橋梁，包括顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤。2/5/202355河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院數(shù)據(jù)處理與記錄功能計(jì)算有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功和無功電能；計(jì)算出日、月、年最大、最小值及出現(xiàn)的時(shí)間；電能量的累計(jì)值和分時(shí)統(tǒng)計(jì)；母線電壓運(yùn)行參數(shù)不合格時(shí)間及合格率統(tǒng)計(jì)；功率總加；變電站送入、送出負(fù)荷及電量平衡率；主變壓器的負(fù)荷率及損耗統(tǒng)計(jì)；斷路器的正常及事故跳閘次數(shù)統(tǒng)計(jì)；2/5/202356河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院主要設(shè)備運(yùn)行小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)；變壓器、電容器、電抗器的停用時(shí)間及次數(shù)；所用電率計(jì)算統(tǒng)計(jì)；安全運(yùn)行天數(shù)累計(jì)等。制表打印功能定時(shí)打印報(bào)表和運(yùn)行日志；開關(guān)操作記錄打??；事件順序記錄打??；越限打印；事故追憶打??；設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變位打印、召喚打印等。2/5/202357河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院自診斷和自恢復(fù)功能自診斷：對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的全部硬件和軟件故障的自動(dòng)診斷，并給出自診斷信息供維護(hù)人員及時(shí)檢修和更換。自恢復(fù)：當(dāng)系統(tǒng)停機(jī)時(shí)，能自動(dòng)產(chǎn)生恢復(fù)信號(hào)，對(duì)外圍接口重新初始化，保留歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)軟、硬件自恢復(fù)。2．遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)功能遠(yuǎn)動(dòng)的概念：應(yīng)用遠(yuǎn)程通信技術(shù)，對(duì)遠(yuǎn)方的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程信號(hào)、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)等各項(xiàng)功能。2/5/202358河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院將表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的各發(fā)電廠和變電所的有關(guān)實(shí)時(shí)信息采集到調(diào)度控制中心；把調(diào)度控制中心的命令發(fā)往發(fā)電廠和變電所，對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。遠(yuǎn)動(dòng)的任務(wù)：“四遙”功能遙測（YC）：即遠(yuǎn)程測量，將采集到的被監(jiān)控變電站的主要參數(shù)傳送給調(diào)度中心。遙信（YX）：即遠(yuǎn)程信號(hào)，將用采集到的被監(jiān)控變電站設(shè)備狀態(tài)信號(hào)傳送給調(diào)度中心。2/5/202359河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院遙控（YK）：即遠(yuǎn)程命令，從調(diào)度中心發(fā)出改變運(yùn)行設(shè)備狀況的命令。遙調(diào)（YT）：即遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，從調(diào)度中心發(fā)出命令實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方調(diào)整變電站的運(yùn)行參數(shù)。事件順序記錄功能：按順序記錄斷路器事故跳閘的時(shí)間。時(shí)鐘同步功能：遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具備對(duì)時(shí)功能。自檢和自調(diào)功能：遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)在受到某種干擾影響而使程序“跑飛”時(shí)，能夠自行恢復(fù)正常運(yùn)行。2/5/202360河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院3．微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)功能通信功能；遠(yuǎn)方整定功能；遠(yuǎn)方投切保護(hù)功能；信號(hào)與復(fù)歸；界面顯示、存儲(chǔ)和打印功能；自動(dòng)校時(shí)功能；自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能。4.電壓、無功綜合控制系統(tǒng)功能變電站的電壓、無功綜合控制是利用有載調(diào)壓變壓器和無功補(bǔ)償電容器的自動(dòng)調(diào)節(jié)。2/5/202361河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院維持供電電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)；保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和合適的無功平衡；保證在電壓合格的前提下使電能損耗最小。小電流接地選線功能低頻減載功能備用電源自投功能四、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1．集中式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（圖7-22）集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算與處理后，再分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)控制等功能。2/5/202362河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院圖7-22

集中式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，占地面積小，造價(jià)低，但運(yùn)行可靠性較差，組態(tài)不靈活。

2/5/202363河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2．分層分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（圖7-23）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（通常是各個(gè)從CPU）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。分層式結(jié)構(gòu)：是將變電站的一、二次設(shè)備分為三層，即變電站層、間隔層（或單元層）和設(shè)備層。特點(diǎn)：軟件相對(duì)簡單、調(diào)試維修方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性高。2/5/202364河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院圖7-23

分層分布式集中組屏綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2/5/202365河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院3．分散與集中相結(jié)合的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（圖7-24）分散與集中相結(jié)合的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是按“面向?qū)ο蟆奔疵嫦螂姎庖淮位芈坊螂姎忾g隔的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的。它將配電線路的保護(hù)和測控單元分散安裝在開關(guān)柜內(nèi)，而高壓線路和主變壓器保護(hù)裝置等采用集中組屏。特點(diǎn)：集中了分布式的全部優(yōu)點(diǎn)，節(jié)省了大量控制電纜，減少了主控室的占地面積，可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便，是目前最流行、受到廣大用戶歡迎的一種綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，適合應(yīng)用在各種電壓等級(jí)的變電站中。

2/5/202366河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院圖7-24

分散與集中相結(jié)合的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2/5/202367河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院五、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)或各種模塊間的數(shù)據(jù)通信；變電站監(jiān)控系統(tǒng)與控制中心的數(shù)據(jù)通信。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信包括兩方面：

1．變電站內(nèi)的信息傳輸現(xiàn)場一次設(shè)備與間隔層間的信息傳輸間隔層的設(shè)備需要從設(shè)備層的電壓和電流互感器采集以下信息：2/5/202368河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院正常情況和事故情況下的電壓值和電流值，設(shè)備的狀態(tài)信息和故障診斷信息（包括斷路器和隔離開關(guān)位置，變壓器分接頭位置，變壓器、互感器、避雷器的診斷信息以及斷路器的操作信息）。間隔層之間的信息交換在一個(gè)間隔層內(nèi)部相關(guān)的功能模塊間，即繼電保護(hù)和控制、監(jiān)視、測量之間的數(shù)據(jù)交換（包括測量數(shù)據(jù)、斷路器狀態(tài)、器件的運(yùn)行狀態(tài)、同步采樣等信息）。2/5/202369河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院在不同間隔層之間的信息交換（包括主、