中国矿业大学供电技术课件ch7

1、X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 内容提要：内容提要：本章介绍了供电系统的基本功能以及变电所综合自动化本章介绍了供电系统的基本功能以及变电所综合自动化 系统的结构，还介绍了备用电源投入装置，最后介绍了自动重合闸系统的结构，还介绍了备用电源投入装置，最后介绍了自动重合闸 装置。装置。 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 变电所自动化系统的基本功能变电所自动化系统的基本功能 第三节第三节 变电所综合自动化系统的结构变电所综合自动化系统的结构 第四节第四节 备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置

2、 第五节第五节 自动重合闸装置自动重合闸装置 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 第一节第一节 概述概述 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 变电所的自动化系统就是将变电所的变电所的自动化系统就是将变电所的二次设备二次设备（包括：（包括： 继电保护装置、控制装置、测量装置、信号装置）通过继电保护装置、控制装置、测量装置、信号装置）通过计计 算机网络和现代通信技术算机网络和现代通信技术综合集成为一体，实现变电所运综合集成为一体，实现变电所运 行管理自动化的系统。行管理自动化的系统。 一、变电所的自动化系统的定义一、变电所的自动化系统

3、的定义 二、变电所的自动化系统的主要功能二、变电所的自动化系统的主要功能 具有微机保护，数据、信号采集与测量，自动控具有微机保护，数据、信号采集与测量，自动控 制，运行监视，打印记录，故障录波与测距，信息储制，运行监视，打印记录，故障录波与测距，信息储 存与分析，自诊断，与调度所通信以及接受、处理和存与分析，自诊断，与调度所通信以及接受、处理和 传送来自线路需经变电所传送的信号等功能。传送来自线路需经变电所传送的信号等功能。 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 三、变电所的自动化系统的分类三、变电所的自动化系统的分类 1）在）在中、低压中、低压变电所中采用自动化

4、系统，取消常规变电所中采用自动化系统，取消常规 的保护、监视、测量、控制屏，以全面提高变电所的的保护、监视、测量、控制屏，以全面提高变电所的 技术水平和运行管理水平，并逐步实行技术水平和运行管理水平，并逐步实行无人值班无人值班，达，达 到减员增效的目的。到减员增效的目的。 2）对于）对于高压高压大型枢纽变电所的建设和设计来说，采大型枢纽变电所的建设和设计来说，采 用自动化系统，解决了各专业在技术上保持相对独立用自动化系统，解决了各专业在技术上保持相对独立 而造成的互相脱节、重复投资，甚至影响运行可靠性而造成的互相脱节、重复投资，甚至影响运行可靠性 的弊端。达到的弊端。达到提高自动化水平和运行管

5、理水平提高自动化水平和运行管理水平的目的。的目的。 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 第二节第二节 变电所自动化系统的基本功能变电所自动化系统的基本功能 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 一、一、 监视控制功能监视控制功能 变电所综合自动化系统的监控功能，应包括变电所模拟量、状态量、变电所综合自动化系统的监控功能，应包括变电所模拟量、状态量、 脉冲量的数据采集，时间顺序记录，故障录波，谐波监测与分析，脉冲量的数据采集，时间顺序记录，故障录波，谐波监测与分析， 变电站操作控制，人机联系，变电所内通信以及与上级调度通信的变电站操作

6、控制，人机联系，变电所内通信以及与上级调度通信的 全部功能。全部功能。 1. 数据采集数据采集:对供电系统运行参数的在线实时采集是变电所自动化系 统的基本功能之一，运行参数可分为模拟量、状态量和脉冲量等。 2. 数据处理与记录数据处理与记录:数据处理的内容为电力部门和用户内部生产调度 所要求的数据。 (1) 变电所运行参数的统计、分析与计算 (2) 变电所内运行参数和设备的越限报警及记录 (3) 变电所内的事件记录 3. 运行监视运行监视:运行监视即对采集到的反映变电所运行状况和设备状态的 数据进行自动监视。 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 4. 故障录波故

7、障录波:10kV及以上的重要配电线路距离长、发生故障影响 大，当配电线路故障时必须尽快查出故障点，以便缩短维修时间，尽 快恢复供电，减少损失。 5. 事故顺序记录与事故追忆事故顺序记录与事故追忆 事故顺序记录就是对变电所内的继电保护、自动装置、断路器 等在事故时动作的先后顺序自动记录。 事故追忆是指对变电所内的一些主要模拟量，如线路、主变压 器的电流、有功功率、母线电压等，在事故前后一段时间内作连续 测量记录。 6. 控制及安全操作闭锁：控制及安全操作闭锁：操作人员可通过显示器屏幕对断路 器、隔离开关进行分、合闸操作；对变压器分接头进行调节控制； 对电容器组进行投、切控制。并且所有的操作控制均

8、能就地和远 方控制、就地和远方切换相互闭锁，自动和手动相互闭锁。 操作闭锁包括以下内容：操作系统出口具有断路器分、合闸 闭锁功能。 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 二、微机继电保护功能二、微机继电保护功能 微机继电保护是变电所自动化系统中的关键环节，主要包括线路保微机继电保护是变电所自动化系统中的关键环节，主要包括线路保 护、电力变压器保护、母线保护、电容器保护、小电流接地系统自动选护、电力变压器保护、母线保护、电容器保护、小电流接地系统自动选 线、自动重合闸。由于继电保护的特殊重要性，自动化系统绝不能降低线、自动重合闸。由于继电保护的特殊重要性，自动化系统

9、绝不能降低 继电保护的可靠性、独立性。继电保护的可靠性、独立性。 微机继电保护应满足的要求微机继电保护应满足的要求： 1.系统的微机继电保护按被保护的电力设备单元(间隔)分别独立设置，直接 由相关的电流互感器和电压互感器输入电气量，保护装置的输出，直接作用于 相应断路器的跳闸线圈。 2.保护装置设有通信接口，供接入站内通信网，在保护动作后向变电所层 的微机设备提供报告，但继电保护功能完全不依赖通信网。 3.为避免不必要的硬件重复，以提高整个系统的可靠性和降低造价，对 35kV及以下的变（配）电所，在不降低保护装置可靠性的前提下，可以配给保 护装置其他一些功能。 4.除保护装置外，其他一些重要控

10、制设备，例如备用电源自动投入装置、控 制电容器投切和变压器分接头有载切换的无功电压控制装置等，也不依赖通信 网，设备专用的装置放在相应间隔屏上。 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 三、自动控制装置的功能三、自动控制装置的功能 变电所自动化系统必须具有保证安全、可靠供电和提高电能质量的自变电所自动化系统必须具有保证安全、可靠供电和提高电能质量的自 动控制功能。因此，典型的变电所自动化系统都配置了相应的自动控制装动控制功能。因此，典型的变电所自动化系统都配置了相应的自动控制装 置，如备用电源自动投入控制装置、自动重合闸装置、电压、无功综合控置，如备用电源自动投入控

11、制装置、自动重合闸装置、电压、无功综合控 制装置、小电流接地选线装置等。制装置、小电流接地选线装置等。 1.备用电源自投控制备用电源自投控制 ：当工作电源因故不能供电时，备用电源自动投入 装置应能迅速及时将备用电源自动投入使用或将用电负荷切换到备用电源上 去。 2.自动重合闸装置：自动重合闸装置：在供电系统的架空线路发生“瞬时性故障”被继电 保护迅速断开后，由于故障的瞬时性，故障点的绝缘强度会自动恢复。利 用这一特点，采用自动重合闸装置能够自动将断路器重新合闸，恢复供电， 提高供电的可靠性。 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 4.小电流接地选线装置：小电流接地

12、选线装置：在中性点不接地系统中发生单相接地时，接地 保护应能正确地选出接地线路及接地相，并予以报警。 3.电压、无功综合控制：电压、无功综合控制：变电所电压、无功综合控制是利用有载调压变压 器和母线无功补偿电容器及电抗器进行局部的电压及无功功率补偿的自动调 节控制，使负荷侧母线电压偏差在规定范围以内以及用户供电系统的功率因 数达到电力部门的要求。 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 四、远动及数据通信功能四、远动及数据通信功能 变电所自动化的通信功能包括系统内部的现场级的通信和自动化变电所自动化的通信功能包括系统内部的现场级的通信和自动化 系统与上级调度的通信两

13、部分。系统与上级调度的通信两部分。 1)自动化系统的现场级通信，主要解决变电所内部自动化各子系统间和各 子系统与上位机(监控主机)间的数据和信息交换问题。它们的通信范围是变电 站内部。对于集中组屏结构的自动化系统来说，实际上是在变电所主控室内部； 对于分散分层结构的自动化系统来说，其通信范围扩大至主控室与现场单元的 安装地。 2)自动化系统必须兼有远动终端（Remote Terminal Unit, RTU）的全部 功能，应该能够将所采集的模拟量和开关量信息，以及事件顺序记录等远 传至上级调度中心；同时应该能够接收调度中心下达的各种操作、控制、 修改定值等命令。 X 供电技术电子课件 中国矿业

14、大学信电学院电气安全与智能电器研究所 第三节第三节 变电所综合自动化系统的结构变电所综合自动化系统的结构 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 一、一、 变电所综合自动化系统设计的原则变电所综合自动化系统设计的原则 根据变电所在供电系统中的地位和作用，对变电所自动化系统的结根据变电所在供电系统中的地位和作用，对变电所自动化系统的结 构设计应考虑可靠、实用、先进的原则。构设计应考虑可靠、实用、先进的原则。 可靠性可靠性是变电所自动化系统结构设计的基础，系统本身应有较强的 抗干扰能力和自检恢复功能，在系统运行中，继电保护的动作行为仅与 保护装置有关，不依赖于监控系统和

15、其他环节，保证自动化系统中某一 环节故障只影响局部功能的实现，不影响保护子系统的正常工作。且都 应设有手动跳、合闸功能及防跳功能。 变电所自动化系统的实用性实用性是要求对自动化系统的结构和功能设计 从实际应用的对象出发。从而提高变电所自动化系统性能价格比，减少 投资。同时系统本身在结构配置上应有可扩充余地、通用性要强、操作 使用要方便、便于修改和增删。 变电所自动化系统的先进性先进性通常是以系统的整体结构、功能水平及 其可靠性、实用性等综合指标为衡量依据的。变电所自动化系统的整体 结构和功能水平设计，要求安全可靠、运行稳定、经济效益等综合指标 好，并为变电所的进一步自动化和人工智能应用提供平台

16、，满足和促进 变电所无人值班的实施。同时应符合国家或部颁标准，使系统开放性能 好，便于升级。 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 二、二、 变电所综合自动化系统的结构变电所综合自动化系统的结构 变电所自动化系统的结构可分为集中式集中式、分布分散式分布分散式和分散分散 集中组屏式集中组屏式三种类型。 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 图7-1 集中式变电所自动化系统结构示意图 1、集中式变电所自动化系统、集中式变电所自动化系统 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 1） 结构简单，投资少。结构简单，投

17、资少。 2） 功能简单，综合性能差，通常要采用双机并联运行的结构才能功能简单，综合性能差，通常要采用双机并联运行的结构才能 提高可靠性。提高可靠性。 3） 程序设计复杂，调试和维护不方便。程序设计复杂，调试和维护不方便。 4） 组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都 必须另行设计，不利于推广。必须另行设计，不利于推广。 集中式变电所自动化系统，一般适合于集中式变电所自动化系统，一般适合于小型变电所的新建或改造小型变电所的新建或改造。 集中式变电所自动化系统的集中式变电所自动化系统的基本特点基本特点是：是： X 供电技术电子课

18、件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 2、分布集中组屏式变电所自动化系统、分布集中组屏式变电所自动化系统 图7-2 分布集中组屏的变电所自动化系统结构示意图 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 这种按功能设计的分散模块化结构具有软件相对简单、调试维护方便、 组态灵活、系统整体可靠性高，便于扩充和维护，而且其中一个环节故 障，不会影响其他部分的正常运行。适用于主变电所的回路数相对较少， 一次设备比较集中，从一次设备到数据采集柜和控制柜等所用的信号电 缆不长，易于设计、安装和维护管理的1035kV供电系统变电所。 分布集中组屏式变电所自动化系统的分布集中

19、组屏式变电所自动化系统的基本特点基本特点: X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 3、分布分散式变电所自动化系统、分布分散式变电所自动化系统 图73 分布分散式变电所自动化系统结构示意图 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 减少了所内的二次设备及信号电缆，避免了电缆传送信息时的电磁干 扰，节省了投资，简化了维护，同时最大限度地压缩了二次设备的占地面积。 由于装置相互独立，系统中任一部分故障时，只影响局部，因此提高了整个 系统的可靠性，也增强了系统的可扩展性和运行的灵活性。 分布分散式变电所自动化分布分散式变电所自动化系统特点系统特点

20、: X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 第四节第四节 备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 一、备用电源自动投入装置的作用与类型一、备用电源自动投入装置的作用与类型 作用作用：用于两路及以上电源进线的变配电所中，提高供电可靠性。：用于两路及以上电源进线的变配电所中，提高供电可靠性。 工作电源与备用电源的接线方式可分为两大类：工作电源与备用电源的接线方式可分为两大类： 明备用明备用: : 在正常时，备用电源不投入工作，只有在工作电源发生故障时才投在正常时，备用电源不投入工作，只有在工作电源发生

21、故障时才投 入工作。入工作。 暗备用暗备用: : 在正常时，两电源都投入，互为备用。在正常时，两电源都投入，互为备用。 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 在正常情况下，在正常情况下，QF1闭合，闭合， QF2断开，负荷由工作电源供断开，负荷由工作电源供 电。电。 QF2QF1 TV2 备用电源工作电源 TV1 APD 当工作电源故障时，当工作电源故障时， APD动作，将动作，将QF1断开，切除断开，切除 故障电源，然后将故障电源，然后将QF2闭合，闭合， 使备用电源投入工作，恢复使备用电源投入工作，恢复 供电。供电。 APD 图74 备用电源接线方式示意图 a

22、)明备用 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 正常情况下，正常情况下， QF1,QF2闭合，闭合，QF3断断 开，两个电源分别向开，两个电源分别向 两段母线供电。两段母线供电。 TV1 QF3 TV2 APD QF1QF2 工作电源B工作电源A 若电源若电源A(B)发生发生 故障，故障，APD动作，将动作，将 QF1 (QF2)断开，随即将断开，随即将 QF3闭合，此时全部负闭合，此时全部负 荷均由荷均由B(A)电源供电。电源供电。 APD 图74 备用电源接线方式示意图 b)暗备用 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 1）不论什

23、么原因失去工作电源，）不论什么原因失去工作电源，APD都能迅速起动并投入备用电源；都能迅速起动并投入备用电源； 2）必须在工作电源确已断开、而备用电源电压也正常时，才允许投入备用电源；）必须在工作电源确已断开、而备用电源电压也正常时，才允许投入备用电源； 3）APD应只动作一次，以免将备用电源重复投入永久性故障回路中；应只动作一次，以免将备用电源重复投入永久性故障回路中； 4）当电压互感器二次回路断线时，）当电压互感器二次回路断线时，APD不应误动作。不应误动作。 二、对备用电源自动投入装置的基本要求二、对备用电源自动投入装置的基本要求 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能

24、电器研究所 第五节第五节 自动重合闸装置自动重合闸装置 X 供电技术电子课件 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所 一、自动重合闸的作用和类型一、自动重合闸的作用和类型 运行经验表明，电力系统的故障特别是架空线路上的故障大多是暂运行经验表明，电力系统的故障特别是架空线路上的故障大多是暂 时性的，多数能很快地自行消除。因此，采用自动重合闸装置时性的，多数能很快地自行消除。因此，采用自动重合闸装置（ARD）， 迅速恢复供电，从而大大提高供电可靠性。迅速恢复供电，从而大大提高供电可靠性。 自动重合闸装置分三相一次重合闸、二次重合闸和三次重合闸三种形式自动重合闸装置分三相一次重合闸、二次重合闸和三次重合闸三种形式 X 供电技术电子课件