电力工程基础课件_程灯亮_第7章变电所的监控系统与自动装置

1、电力工程基础第第7章章 变电所的监控系统变电所的监控系统和自动装置和自动装置制作制作 程灯亮程灯亮第第7章章 变电所的监控系统和自动装置变电所的监控系统和自动装置2021-10-18闽南理工学院电子与电气工程系2n 7.1 变电所的操作电源n 7.2 变电所的控制回路n 7.3 变电所的信号回路 n 7.4 绝缘监察装置和测量仪表n 7.5 变电所常用自动装置n 7.6 变电站综合自动化简介7.1 变电所的操作电源变电所的操作电源 操作电源操作电源是用来对断路器的分、合闸回路，继电保护装是用来对断路器的分、合闸回路，继电保护装置以及其它信号回路供电的电源。置以及其它信号回路供电的电源。2021

2、-10-183一、概述一、概述可分为直流操作电源和交流操作电源两大类。可分为直流操作电源和交流操作电源两大类。 二、直流操作电源二、直流操作电源1. 由蓄电池供电的直流操作电源由蓄电池供电的直流操作电源F优点：优点：蓄电池的电压与被保护的网络电压无关。蓄电池的电压与被保护的网络电压无关。F缺点：缺点：需修建有特殊要求的蓄电池室，购置大量的充电需修建有特殊要求的蓄电池室，购置大量的充电设备和蓄电池组，辅助设备多，投资大，运行复杂，维护设备和蓄电池组，辅助设备多，投资大，运行复杂，维护工作量大，可靠性低。工作量大，可靠性低。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1842. 由硅整流器供电的操

3、作电源由硅整流器供电的操作电源n硅整流电容储能式直流操作电源（硅整流电容储能式直流操作电源（图图7-1）硅整流器硅整流器U1：采用三相桥式整流。：采用三相桥式整流。硅整流器硅整流器U2：采用单相桥式整流。：采用单相桥式整流。正常运行时由整流器供电，当系统发生故障时，交流电源电正常运行时由整流器供电，当系统发生故障时，交流电源电压大大降低，利用电容器压大大降低，利用电容器C1和和C2的储能使断路器跳闸。的储能使断路器跳闸。n复式整流装置（复式整流装置（图图7-2） 正常运行时由整流器供电，当系统发生故障时，利用短路故正常运行时由整流器供电，当系统发生故障时，利用短路故障电流经过整流作为操作电源。

4、障电流经过整流作为操作电源。 整流装置既可由整流装置既可由“电压源电压源”（所用变压器或电压互感器）（所用变压器或电压互感器）供电，也可由供电，也可由 “电流源电流源”（电流互感器（电流互感器 ）供电。）供电。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-185图图7-1 硅整流电容储能式直流操作电源硅整流电容储能式直流操作电源闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-186三、交流操作电源三、交流操作电源图图7-2 复式整流装置接线示意图复式整流装置接线示意图直接动作式（见图直接动作式（见图7-3）利用继电器常闭触点去分流跳闸利用继电器常闭触点去分流跳闸线圈方式（图线圈方式（图7-4）图图7

5、-3 直接动作式的直接动作式的交流操作保护接线图交流操作保护接线图图图7-4 去分流跳闸方式的去分流跳闸方式的交流操作保护接线图交流操作保护接线图闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-187图图7-5 利用速饱和变流器的利用速饱和变流器的交流操作保护接线图交流操作保护接线图v思考：思考：速饱和变流器与电流互感器的速饱和变流器与电流互感器的区别是什么区别是什么?电流互感器的二次侧不允许开路；速饱电流互感器的二次侧不允许开路；速饱和变流器可以在和变流器可以在开路开路下使用。下使用。Why?v采用速饱和变流器的目的：采用速饱和变流器的目的：当短路时限制流入跳闸线圈的电流；当短路时限制流入跳闸线

6、圈的电流；减小电流互感器的二次负荷阻抗。减小电流互感器的二次负荷阻抗。F优点：优点：投资小、接线简单可靠、运行维护方便。投资小、接线简单可靠、运行维护方便。F缺点：缺点：不适用于较复杂的继电保护、自动装置及其它二不适用于较复杂的继电保护、自动装置及其它二次回路等。次回路等。 利用速饱和变流器的接线方式（图利用速饱和变流器的接线方式（图7-5） v交流操作电源的优缺点：交流操作电源的优缺点：闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1887.2 变电所的控制回路变电所的控制回路一、概述一、概述u控制回路是由控制开关和控制对象（断路器、隔离开关）控制回路是由控制开关和控制对象（断路器、隔离开关）

7、的传送机构及执行（或操作）机构组成的。其作用是对一次的传送机构及执行（或操作）机构组成的。其作用是对一次开关设备进行开关设备进行“跳跳”、“合合”闸操作。闸操作。集中控制（远方控制）：集中控制（远方控制）：在控制室内用控制开关对断路器在控制室内用控制开关对断路器进行操作，用于进行操作，用于35kV及以上的变电所中及以上的变电所中 。就地控制：就地控制：在各个断路器安装处就地操作，用于在各个断路器安装处就地操作，用于610kV的变电所中。的变电所中。 u断路器的控制分为集中控制和就地控制两类：断路器的控制分为集中控制和就地控制两类： 闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-189u对断路器控

8、制回路的基本要求对断路器控制回路的基本要求既可由控制开关进行手动跳、合闸，又可由继电保护和自既可由控制开关进行手动跳、合闸，又可由继电保护和自动装置自动跳、合闸；动装置自动跳、合闸；断路器跳闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回路，断路器跳闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回路，防止因通电时间过长而烧坏线圈；防止因通电时间过长而烧坏线圈；应有指示断路器状态的位置信号，而且能够区分自动跳、应有指示断路器状态的位置信号，而且能够区分自动跳、合闸与手动跳、合闸的位置信号；合闸与手动跳、合闸的位置信号；应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置；应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置；应

9、有指示断路器控制回路完好性的监视信号；应有指示断路器控制回路完好性的监视信号；在满足以上基本要求的前提下，应力求简单、可靠。在满足以上基本要求的前提下，应力求简单、可靠。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1810二、控制开关二、控制开关u控制开关又称为控制开关又称为“万能转换开关万能转换开关”，是电气工作人员对，是电气工作人员对断路器进行分、合闸控制的操作元件。断路器进行分、合闸控制的操作元件。 u目前变电所多采用目前变电所多采用LW2型控制开关，它共有六个位置：型控制开关，它共有六个位置： 预备操作位置：预备操作位置：“预备合闸预备合闸”和和“预备跳闸预备跳闸”操作位置：操作位置：

10、“合闸合闸”和和“跳闸跳闸”固定位置：固定位置：“合闸后合闸后”和和“跳闸后跳闸后”合闸操作顺序：预备合闸合闸操作顺序：预备合闸合闸合闸合闸后合闸后跳闸操作顺序：预跳备闸跳闸操作顺序：预跳备闸跳闸跳闸跳闸后跳闸后uLW2型控制开关的触点图表型控制开关的触点图表:见见表表7-1。 闽南理工学院电子与电气工程系112021-10-18三、灯光监视的断路器控制回路和信号回路三、灯光监视的断路器控制回路和信号回路图图7-6为灯光监视的断路器控制回路和信号回路原理图。为灯光监视的断路器控制回路和信号回路原理图。1. 合闸过程合闸过程u手动合闸手动合闸：手动合闸前，断路器：手动合闸前，断路器QF处于跳闸状

11、态，控制处于跳闸状态，控制开关手柄处于开关手柄处于“跳闸后跳闸后”位置，由位置，由表表7-1知，知，SA10-11接通，接通，则则 +WCSA10-11HLGR1QF1-2KO-WC绿灯亮既表明断路器正处于跳闸位置，也表明断路器的合闸回路是完好的。绿灯亮既表明断路器正处于跳闸位置，也表明断路器的合闸回路是完好的。绿灯绿灯HLG亮亮F“预备合闸预备合闸”：由：由表表7-1知，触点知，触点SA9-10与与SA13-14接通，此接通，此时时+WFSA9-10HLGR1QF1-2KO-WC绿灯闪光绿灯闪光绿灯闪光表明该断路器准备合闸，以提醒运行人员核对操作的对象是否正确。绿灯闪光表明该断路器准备合闸，

12、以提醒运行人员核对操作的对象是否正确。 闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1812F“合闸合闸”（不松手）：由（不松手）：由表表7-1知，知，SA5-8、SA17-19和和SA16-13接通，则接通，则+WCSA5-8 KLB2 QF1-2KO- WCQF合闸合闸 +WCSA16-13HLRR2KLB（I）QF3-4YR-WC 红灯红灯HLR亮亮红灯亮既表明断路器正处于合闸位置，也表明断路器的跳闸回路是完好的。红灯亮既表明断路器正处于合闸位置，也表明断路器的跳闸回路是完好的。F松开手柄，松开手柄，SA自动回到自动回到“合闸后合闸后”的位置，红灯继续发光。的位置，红灯继续发光。u自动合

13、闸自动合闸：自动合闸时，：自动合闸时，QF在合闸位置，在合闸位置，SA在在 “跳闸后跳闸后”位置，二者不对应，触点位置，二者不对应，触点SA14-15接通，则接通，则 +WFSA14-15HLRR2KLB（I）QF3-4YR-WC 红灯闪光红灯闪光控制台上，红灯在闪光，表明断路器是自动合闸的，只控制台上，红灯在闪光，表明断路器是自动合闸的，只有将有将SA手柄转到手柄转到“合闸后合闸后”位置，红灯才变为平光。位置，红灯才变为平光。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-18132. 跳闸过程跳闸过程u手动跳闸：手动跳闸：F“预备跳闸预备跳闸”：由：由表表7-1知，触点知，触点SA13-14接

14、通，此时接通，此时+WFSA13-14HLRR2KLB（I）QF3-4YR-WC 红灯闪光红灯闪光红灯闪光表明该断路器准备跳闸，以提醒运行人员核对操作的对象是否正确。红灯闪光表明该断路器准备跳闸，以提醒运行人员核对操作的对象是否正确。 F“跳闸跳闸”（不松手）：由（不松手）：由表表7-1知，知，SA6-7、SA10-11接通，则接通，则+WCSA6-7KLB（I）QF3-4YR-WC QF跳闸跳闸 +WCSA10-11HLGR1QF1-2KO-WC F松开手柄，松开手柄，SA自动回到自动回到“跳闸后跳闸后”的位置，绿灯继续发光。的位置，绿灯继续发光。绿灯亮绿灯亮闽南理工学院电子与电气工程系20

15、21-10-1814u自动跳闸自动跳闸：自动跳闸时，：自动跳闸时，QF在跳闸位置，在跳闸位置，SA在在 “合闸后合闸后”位置，二者不对应，触点位置，二者不对应，触点SA9-10接通，则接通，则 +WFSA9-10HLGR1QF1-2KO-WC 绿灯闪光绿灯闪光+WSHAR3SA1-3SA19-17QF5-6-WS 发出音发出音响信号响信号 控制台上，绿灯在闪光，事故信号装置发出音响，表明断路器是自动跳闸的。控制台上，绿灯在闪光，事故信号装置发出音响，表明断路器是自动跳闸的。只有将只有将SA手柄转到手柄转到“跳闸后跳闸后”位置，绿灯才变为平光，事故音响信号才停止。位置，绿灯才变为平光，事故音响信

16、号才停止。 3. 防跳回路防跳回路作用：防止运行人员手动合闸断路器于故障线路上，断路器作用：防止运行人员手动合闸断路器于故障线路上，断路器又被继电保护装置动作于跳闸后，断路器会出现多次连续跳、又被继电保护装置动作于跳闸后，断路器会出现多次连续跳、合闸的跳跃现象。合闸的跳跃现象。 闽南理工学院电子与电气工程系152021-10-18图中：图中：lSA：控制开关：控制开关 lHLG：绿灯：绿灯lHLR：红灯：红灯lKLB：防跳继电器：防跳继电器lKM1：自动重合闸：自动重合闸出口中间继电器的常出口中间继电器的常开触点开触点 lKM0：继电保护出：继电保护出口中间继电器的常开口中间继电器的常开触点触

17、点 lHA：蜂鸣器：蜂鸣器右侧右侧“1”、 “2”、 “3”分别表示操作手分别表示操作手柄在柄在“预备合闸预备合闸”、“合闸合闸”和和“合闸后合闸后”位置位置 左侧左侧“1”、 “2”、 “3”分别表示操作手分别表示操作手柄在柄在“预备跳闸预备跳闸”、“跳闸跳闸”和和“跳闸后跳闸后”位置位置 闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1816四、闪光电源的构成四、闪光电源的构成DX-3型闪光继电器的内部结构与接线如图型闪光继电器的内部结构与接线如图7-7所示。所示。 图图7-7 由由DX-3型闪光继电器构成的闪光电源型闪光继电器构成的闪光电源 图中，图中， KF为闪光继电器，其触点时开时闭，

18、使闪光母为闪光继电器，其触点时开时闭，使闪光母线线+WF上呈现断续的正电压；上呈现断续的正电压；SB为试验按钮，按下时闪光为试验按钮，按下时闪光装置动作，白色信号灯装置动作，白色信号灯HLW亮，表示本装置工作正常。亮，表示本装置工作正常。闽南理工学院电子与电气工程系172021-10-187.3 变电所的信号回路变电所的信号回路一、概述一、概述1信号装置的分类信号装置的分类断路器位置信号：断路器位置信号：用来指示断路器正常工作的位置状态，用来指示断路器正常工作的位置状态，一般用红灯亮表示断路器处于合闸位置；绿灯亮表示断路器一般用红灯亮表示断路器处于合闸位置；绿灯亮表示断路器处于跳闸位置。处于跳

19、闸位置。事故信号：事故信号：用来指示断路器事故跳闸时的状态，包括灯光用来指示断路器事故跳闸时的状态，包括灯光信号（绿灯闪光）和音响信号（蜂鸣器）。信号（绿灯闪光）和音响信号（蜂鸣器）。预告信号：预告信号：用来指示运行设备出现不正常运行时的报警信用来指示运行设备出现不正常运行时的报警信号包括音响信号（电铃）和光字牌。号包括音响信号（电铃）和光字牌。 其中，事故信号和预告信号是电气设备各信号的中心部其中，事故信号和预告信号是电气设备各信号的中心部分，通常称为中央信号，它们集中装设在中央信号屏上。分，通常称为中央信号，它们集中装设在中央信号屏上。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-18182

20、对中央信号回路的基本要求对中央信号回路的基本要求所有有人值班的变电所，都应在控制室内装设中央事故信所有有人值班的变电所，都应在控制室内装设中央事故信号和预告信号装置；号和预告信号装置；断路器事故跳闸时，能及时发出音响信号（蜂鸣器），并断路器事故跳闸时，能及时发出音响信号（蜂鸣器），并使相应的位置指示灯闪光，亮使相应的位置指示灯闪光，亮 “掉牌未复归掉牌未复归”光字牌。光字牌。发生不正常工作状态时，能及时发出区别于事故音响的另发生不正常工作状态时，能及时发出区别于事故音响的另一种音响（警铃），并使显示故障性质的光字牌点亮。一种音响（警铃），并使显示故障性质的光字牌点亮。中央事故信号与预告音响信号

21、应有区别，一般事故信号用中央事故信号与预告音响信号应有区别，一般事故信号用蜂鸣器（电笛），预告信号用电铃；蜂鸣器（电笛），预告信号用电铃；音响信号应能重复动作，并能手动或自动复归，而故障性音响信号应能重复动作，并能手动或自动复归，而故障性质的指示灯仍保留。质的指示灯仍保留。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1819二、事故信号装置二、事故信号装置1简单的事故信号装置简单的事故信号装置r就地复归的事故音响信号装置（图就地复归的事故音响信号装置（图7-8）缺点：缺点：在解除事故在解除事故音响信号的同时，音响信号的同时，闪光信号也被解除闪光信号也被解除了，不利于值班人了，不利于值班人员处理

22、事故。员处理事故。 任一台断路器自动跳闸后，蜂鸣器任一台断路器自动跳闸后，蜂鸣器HA发出音响。将发出音响。将SA手手柄将转到柄将转到“跳闸后跳闸后”位置，即可解除事故音响信号。位置，即可解除事故音响信号。图图7-8 就地复归的事故音响信号装置接线图就地复归的事故音响信号装置接线图可见：就地复归是通过解除断路器不对应起动回路来解除音响信号。可见：就地复归是通过解除断路器不对应起动回路来解除音响信号。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1820r中央复归不能重复动作的的事故音响信号装置（图中央复归不能重复动作的的事故音响信号装置（图7-9） 任一台断路器自动跳闸时，即会发出事故音响信号。任

23、一台断路器自动跳闸时，即会发出事故音响信号。按一下按一下SB2按钮，便会解除音响信号，但控制屏上的闪光信按钮，便会解除音响信号，但控制屏上的闪光信号却继续保留。号却继续保留。缺点：缺点：不能重复动不能重复动作。即当一断路器作。即当一断路器启动事故信号并中启动事故信号并中央复归后，又一断央复归后，又一断路器自动跳闸，音路器自动跳闸，音响不能再次启动。响不能再次启动。 图图7-9 中央复归不能重复动作的事故音响信号装置接线图中央复归不能重复动作的事故音响信号装置接线图闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1821r中央复归能重复动作的的事故音响信号装置（图中央复归能重复动作的的事故音响信号装

24、置（图7-10）闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1822 工作原理：工作原理：音响启动过程音响启动过程：一台断路器事故跳闸时，：一台断路器事故跳闸时，TA的一次侧电流的一次侧电流突增，其二次侧感应电势使突增，其二次侧感应电势使KR动作动作起动起动KM1 KM11-2闭合闭合实现自保持实现自保持KM13-4闭合闭合起动蜂鸣器起动蜂鸣器HA，发出音响。，发出音响。 复归过程复归过程：触点：触点KM15-6闭合闭合起动起动KT 经经KT整定的时间整定的时间后后自动自动解除事故音响信号，将整套信号装置复归。解除事故音响信号，将整套信号装置复归。 重复动作原理重复动作原理：第二台断路器跳闸时

25、，由于在每一个并联：第二台断路器跳闸时，由于在每一个并联支路中都有串联电阻支路中都有串联电阻R，每多并联一个支路，都将引起，每多并联一个支路，都将引起TA一一次绕组中的电流产生变化，在二次绕组中感应电势，使干簧次绕组中的电流产生变化，在二次绕组中感应电势，使干簧继电器继电器KR再次动作并启动音响信号装置。再次动作并启动音响信号装置。 可见：中央复归是在主控台上通过按钮或自动解除音响信号。可见：中央复归是在主控台上通过按钮或自动解除音响信号。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1823三、预告信号装置三、预告信号装置图图7-11为中央复归不能重复动作的预告音响信号装置接线图。为中央复归不

26、能重复动作的预告音响信号装置接线图。 发生不正常运行时，发生不正常运行时，其相应的继电器其相应的继电器K动作，动作，音响信号音响信号HA（警铃）和（警铃）和光字牌光字牌HL同时动作。按同时动作。按一下一下SB2，警铃即被解除，警铃即被解除，同时黄色信号灯同时黄色信号灯HLY发发亮。亮。 缺点：缺点：不能重复动作。不能重复动作。图图7-11 中央复归不能重复动作的预告音响信号装置接线图中央复归不能重复动作的预告音响信号装置接线图闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-18247.4 绝缘监察装置和测量仪表绝缘监察装置和测量仪表 一、绝缘监察装置一、绝缘监察装置1. 直流系统的绝缘监察装置（直

27、流系统的绝缘监察装置（图图7-13） 直流系统发生一点接地时，没有短路电流流过，熔断直流系统发生一点接地时，没有短路电流流过，熔断器不会熔断，仍能继续运行。器不会熔断，仍能继续运行。u直流系统为何设置绝缘监察装置？直流系统为何设置绝缘监察装置？但这种接地故障必须及早但这种接地故障必须及早发现并处理，否则当出现两点发现并处理，否则当出现两点接地时（图接地时（图7-12），可能引起），可能引起信号回路、控制回路、继电保信号回路、控制回路、继电保护及自动装置回路不正确动作。护及自动装置回路不正确动作。图图7-12 直流系统两点接地示意图直流系统两点接地示意图闽南理工学院电子与电气工程系252021-

28、10-18lR1=R2= R3= 1000lSA1：母线电压表转：母线电压表转换开关，有三个位置；换开关，有三个位置；lSA2 ：绝缘监察转换：绝缘监察转换开关，有三个位置；开关，有三个位置；lPV2：母线电压表；：母线电压表；lPV1：用于测量系统：用于测量系统总的绝缘电阻，表盘上总的绝缘电阻，表盘上有欧姆刻度。有欧姆刻度。图中：图中：即即“母线母线”、“正对地正对地”和和“负对地。平时，其负对地。平时，其手柄置于手柄置于“母线母线”位置，位置，触点触点1-2、5-8、9-11接通，接通，PV2可测量正、负母线可测量正、负母线电压，指示为电压，指示为220V。即即“信号信号”、“测量位测量位

29、置置I”和和“测量位置测量位置II”。平时，其手柄置于平时，其手柄置于“信信号号”位置，触点位置，触点5-7和和9-11接通，使电阻接通，使电阻R3被短被短接。此时接。此时SA1的的9-11也是也是接通的，信号继电器接通的，信号继电器KS投入工作。投入工作。 图图7-13 直流系统绝缘监察装置接线图直流系统绝缘监察装置接线图闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1826u工作原理工作原理当正极绝缘电阻降低时当正极绝缘电阻降低时，先将，先将SA2置于置于“测量位置测量位置I”，此，此时其触点时其触点1-3和和13-14接通，调节电位计接通，调节电位计R3使电桥平衡（使电桥平衡（PV1指示为

30、零），记下指示为零），记下R3的位置刻度百分数的位置刻度百分数x；再将；再将SA2置于置于“测量位置测量位置II ”，由，由PV1的电阻指示数读出总的对地绝缘电的电阻指示数读出总的对地绝缘电阻值阻值R。RRRxRxR)1 (RxxR2RRRRR将将 代入上式得：代入上式得：RxR2RxR22； 闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1827当负极绝缘电阻降低时当负极绝缘电阻降低时，先将，先将SA2置于置于“测量位置测量位置 II ”，此时其触点此时其触点2-4和和15-14接通，调节电位计接通，调节电位计R3使电桥平衡，记使电桥平衡，记下下R3 的位置刻度百分的位置刻度百分x；再将；再将

31、SA2置于置于“测量位置测量位置I ”，由，由PV1的电阻指示数读出总的对地绝缘电阻值的电阻指示数读出总的对地绝缘电阻值R R 。RRxRxRR)1 (RxxR11RRRRR将将 代入上式得：代入上式得：RxR12RxR12； 闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-18282. 交流系统的绝缘监察装置（图交流系统的绝缘监察装置（图7-14）缺点：缺点：只能判明发生接地故只能判明发生接地故障的相别，不能判明是哪条障的相别，不能判明是哪条线路故障。线路故障。 可采可采“顺序拉闸法顺序拉闸法”来寻找故障线路。来寻找故障线路。 图图7-14 交流系统绝缘监察装置接线图交流系统绝缘监察装置接线图

32、正常运行时，电压表读正常运行时，电压表读数均为相电压，开口三角形数均为相电压，开口三角形两端电压为零，继电器不动两端电压为零，继电器不动作。发生单相接地时，故障作。发生单相接地时，故障相电压表为零，另两相电压相电压表为零，另两相电压升高到线电压，开口三角形升高到线电压，开口三角形两端出现两端出现100V的零序电压，的零序电压，继电器动作，发出信号。继电器动作，发出信号。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1829二、电气测量仪表二、电气测量仪表1. 对电气测量仪表的一般要求对电气测量仪表的一般要求常用测量仪表应能正确反映电力装置的运行参数，能随时常用测量仪表应能正确反映电力装置的运行参

33、数，能随时监测电力装置回路的绝缘状况监测电力装置回路的绝缘状况 。交流电流表、电压表、功率表可选用交流电流表、电压表、功率表可选用2.5级，直流电路中的级，直流电路中的电流表、电压表可选用电流表、电压表可选用1.5级，频率表可选用级，频率表可选用0.5级。级。电度表及互感器的准确度配置见电度表及互感器的准确度配置见表表7-2。 仪表的测量范围和互感器变比的选择，应使正常运行情况仪表的测量范围和互感器变比的选择，应使正常运行情况下仪表指针指示在满标度的下仪表指针指示在满标度的2/3左右，并留有过负荷指示裕左右，并留有过负荷指示裕度。对有可能双向运行的电力装置回路，应采用具有双向标度。对有可能双向

34、运行的电力装置回路，应采用具有双向标度尺的仪表。度尺的仪表。 闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1830电源进线：电源进线：为了解负荷情况，需装设一只电流表。当需要为了解负荷情况，需装设一只电流表。当需要计量电能时，还应装设有功电能表和无功电能表各一只。计量电能时，还应装设有功电能表和无功电能表各一只。母线：母线：每条或每段母线上必须装设一只电压表，以检查各每条或每段母线上必须装设一只电压表，以检查各个线电压。在小电流接地系统中中，每条或每段母线上还个线电压。在小电流接地系统中中，每条或每段母线上还需加装三个绝缘监视电压表（需加装三个绝缘监视电压表（图图7-15）。）。降压变压器：降

35、压变压器：对对35110kV/610kV的电力变压器，应装的电力变压器，应装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电能表和无功设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电能表和无功电能表各一只。电能表各一只。高压配电线路：高压配电线路：应装设电流表、有功电能表和无功电能表应装设电流表、有功电能表和无功电能表各一只（各一只（图图7-16）。）。2. 变配电装置中各部分仪表的配置变配电装置中各部分仪表的配置闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1831图图7-15 610kV母线电压测量和绝缘监视的原理图母线电压测量和绝缘监视的原理图闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1832说明：说明

36、：图中图中无功无功电度表为电度表为60接接线，其特点是在线，其特点是在电压线圈中人为电压线圈中人为地串联了一个附地串联了一个附加电阻，使电压加电阻，使电压线圈的阻抗角由线圈的阻抗角由原来的原来的90减小减小为为60，即电压，即电压线圈中的电流滞线圈中的电流滞后电压后电压60。图图7-16 610kV高压线路电气测量仪表的接线原理图高压线路电气测量仪表的接线原理图闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1833低压配电线路：低压配电线路：静电电容器：静电电容器：为了监视三相负荷是否平衡，需装设三只电为了监视三相负荷是否平衡，需装设三只电流表。如需计量其无功电能，还应加装一只无功电能表流表。如

37、需计量其无功电能，还应加装一只无功电能表。对三相负荷平衡的低压动力线路，可只装设一只电流表；对三相负荷平衡的低压动力线路，可只装设一只电流表；对三相负荷长期不平衡的低压照明线路及动力和照明混合对三相负荷长期不平衡的低压照明线路及动力和照明混合电路，应装设三只电流表。如需计量电能，还应加装一只电路，应装设三只电流表。如需计量电能，还应加装一只三相四线制的有功电能表；三相四线制的有功电能表；对三相负荷平衡的动力线路，可只装设一只单相有功电能对三相负荷平衡的动力线路，可只装设一只单相有功电能表（实际电能为其计度的表（实际电能为其计度的3倍）。倍）。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1834

38、7.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置一、三相自动重合闸装置一、三相自动重合闸装置1概述概述u自动重合闸的概念：当架空线路上发生故障时，由继电自动重合闸的概念：当架空线路上发生故障时，由继电保护装置将其迅速断开，延时（保护装置将其迅速断开，延时（0.5）后重新将故障线路自）后重新将故障线路自动投入的装置，简称动投入的装置，简称ARD。u装设装设ARD的好处：对暂时性故障，合闸成功后可保证供的好处：对暂时性故障，合闸成功后可保证供电的可靠性，减少停电损失。电的可靠性，减少停电损失。u对三相一次自动重合闸装置的基本要求：对三相一次自动重合闸装置的基本要求：除遥控变电所外，应采用控制开关手柄位

39、置与断路器位置除遥控变电所外，应采用控制开关手柄位置与断路器位置“不对应原则不对应原则”起动起动ARD；ARD的起动条件为：的起动条件为：SA在在“合闸后合闸后”位置，位置，QF在在“跳闸跳闸”位置。位置。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1835手动跳闸时不应重合；手动跳闸时不应重合；手动合闸于故障线路不重合；手动合闸于故障线路不重合；ARD只能动作一次；只能动作一次；ARD动作后应能自动复归，准备再次动作；动作后应能自动复归，准备再次动作；ARD的动作时间应尽可能短，一般为的动作时间应尽可能短，一般为0.51.5s；ARD应能实现重合闸应能实现重合闸“后加速后加速”或或“前加速前

40、加速”，以便与继，以便与继电保护配合。电保护配合。2三相一次自动重合闸的基本工作原理（三相一次自动重合闸的基本工作原理（图图7-17 ）前加速：前加速：是指自动重合闸前加速保护动作，即当线路上发生永久是指自动重合闸前加速保护动作，即当线路上发生永久性故障时，第一次以瞬时加速跳闸，第二性故障时，第一次以瞬时加速跳闸，第二 次则以定时限跳闸。次则以定时限跳闸。后加速：后加速：是指自动重合闸后加速保护动作，即当线路上发生永久是指自动重合闸后加速保护动作，即当线路上发生永久性故障时，第一次带时限跳闸，第二次以瞬时加速跳闸。性故障时，第一次带时限跳闸，第二次以瞬时加速跳闸。闽南理工学院电子与电气工程系2

41、021-10-1836图中：图中：lKT：用于建立：用于建立ARD的的动作时间动作时间lKM：执行元件：执行元件lR4 ：充电电阻，可控制：充电电阻，可控制电容电容C的充电速度的充电速度 lR5：KT的热稳定电阻的热稳定电阻lR6 ：电容：电容C的放电电阻的放电电阻lR7 ：信号灯降压电阻：信号灯降压电阻lHL：信号灯：信号灯lKLB：防跳继电器：防跳继电器lKM1：跳闸位置继电器：跳闸位置继电器 lKAC：加速继电器：加速继电器图图7-17 三相一次自动重合闸原理接线图三相一次自动重合闸原理接线图闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1837u正常工作时正常工作时：QF处于合闸位置，处

42、于合闸位置，SA1处于处于“合闸后合闸后”位置，位置，其触点其触点SA121-23接通，接通，SA2处于合闸位置，电容处于合闸位置，电容C经电阻经电阻R4而而充满电压，电容充满电压，电容C两端电压等于电源电压，信号灯两端电压等于电源电压，信号灯HL亮。亮。u线路短路，保护动作时线路短路，保护动作时：QF跳闸，跳闸，QF3-4打开，打开，QF1-2闭合闭合KM1起动起动 KT线圈得电线圈得电 其触点其触点KT延时闭合延时闭合 电容电容C向向KM线圈放电线圈放电 KM动作。动作。 KM动作后动作后KM1-2打开打开信号灯信号灯HL灭；灭；KM3-4、KM5-6闭闭合合KO得电得电 QF合闸。合闸。

43、 若合闸成功，所有继电器复位，电容若合闸成功，所有继电器复位，电容C经经1015s再次充满再次充满电压，准备再次动作；电压，准备再次动作；若合闸不成功，保护再次跳闸，尽管若合闸不成功，保护再次跳闸，尽管KM1和和KT又起动，但又起动，但因电容因电容C两端电压太低，不能使两端电压太低，不能使KM动作，保证只重合一次。动作，保证只重合一次。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1838u手动跳闸时手动跳闸时：触点：触点SA16-7接通接通YR得电得电 QF跳开。此时由跳开。此时由于触点于触点SA121-23打开，打开，SA12-4接通，重合闸回路失去正电源，接通，重合闸回路失去正电源，不可能

44、动作；不可能动作； SA12-4接通后，电容接通后，电容C经经R6放电，电容放电，电容C上的电上的电压迅速降低。压迅速降低。u手动合闸时手动合闸时：触点：触点SA15-8接通接通 YO得电得电 QF合闸，同时合闸，同时SA121-23与与SA121-22接通，接通，SA12-4断开，重合闸回路获得正电源，断开，重合闸回路获得正电源，正电源经电阻正电源经电阻R4向电容向电容C充电，但需经电压经充电，但需经电压经1015s才能充才能充到操作电源电压。到操作电源电压。 触点触点SA121-22接通后，使加速继电器接通后，使加速继电器KAC动作，若线路动作，若线路上有故障，则上有故障，则QF合闸后，继

45、电保护随即动作，使合闸后，继电保护随即动作，使QF瞬时动瞬时动作。这时电容两端的电压还比较低，不能使作。这时电容两端的电压还比较低，不能使KM动作，故动作，故QF不能重合。不能重合。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1839u防跳继电器防跳继电器KLB的作用：防止触点的作用：防止触点SA5-8被粘住或被粘住或KM动动作后其常开触点作后其常开触点KM3-4、KM5-6被粘住时，且线路上发生永被粘住时，且线路上发生永久性故障，出现断路器多次重合闸现象。久性故障，出现断路器多次重合闸现象。3自动重合闸与继电保护的配合自动重合闸与继电保护的配合ARD前加速保护方式（图前加速保护方式（图7-1

46、8）优点：优点：只需装设一套只需装设一套ARD装置，设备投资少。装置，设备投资少。缺点：缺点：合闸不成功会扩大事故范围，主要用于合闸不成功会扩大事故范围，主要用于35kV及以及以下线路。下线路。图图7-18 重合闸前加速保护动作原理图重合闸前加速保护动作原理图闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1840uARD后加速保护方式（图后加速保护方式（图7-19）优点：优点：能快速切除永久性故障，不会扩大事故范围。能快速切除永久性故障，不会扩大事故范围。缺点：缺点：在每个断路器处都装有一套在每个断路器处都装有一套ARD装置，投资大，装置，投资大，主要用于主要用于35kV以上线路。以上线路。图图

47、7-19 重合闸后加速保护动作原理图重合闸后加速保护动作原理图u当工作电源电压消失时，使备用电源自动而迅速地投入当工作电源电压消失时，使备用电源自动而迅速地投入工作，以保证供电连续性的自动装置，简称工作，以保证供电连续性的自动装置，简称APD。 二、备用电源自动投入装置二、备用电源自动投入装置 1概述概述闽南理工学院电子与电气工程系412021-10-18u备用电源自动投入装置的基本形式（图备用电源自动投入装置的基本形式（图7-20）明备用接线方式：明备用接线方式：APD装在备用进线断路器上。装在备用进线断路器上。暗备用接线方式：暗备用接线方式： APD装在母线分段断路器上。装在母线分段断路器

48、上。 图图7-20 备用电源自动投入的两种基本接线方式备用电源自动投入的两种基本接线方式a）明备用）明备用 b）暗备用）暗备用闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1842工作电源不论任何原因断开，备用电源应能自动投入；工作电源不论任何原因断开，备用电源应能自动投入；必须在工作电源确已断开，而备用电源电压也正常时，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。才允许投入备用电源。APD的动作时间应尽可能短，以利于电动机的自起动和的动作时间应尽可能短，以利于电动机的自起动和缩短停电时间；缩短停电时间；APD只能动作一次，以免将备用电源重复投入到永久性只能动作一次，以免

49、将备用电源重复投入到永久性故障上；故障上；当电压互感器的二次回路断线时，当电压互感器的二次回路断线时，APD 不应误动作；不应误动作；若备用电源容量不足，应在若备用电源容量不足，应在APD 动作的同时切除一部分动作的同时切除一部分次要负荷。次要负荷。u对备用电源自动投入装置的基本要求对备用电源自动投入装置的基本要求闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1843其常闭触点闭合其常闭触点闭合KO3得电得电 QF3自动合闸，自动合闸，完成了完成了APD的任务。的任务。其常开触点断开其常开触点断开KB断电断电延时断开延时断开QF3的合的合闸回路，保证闸回路，保证APD只动作一次只动作一次 。QF

50、1跳闸后跳闸后自投成功，线路改为单母线运行；不成功，自投成功，线路改为单母线运行；不成功，QF3立即跳闸。立即跳闸。 2备用电源自动投入装置原理接线图（备用电源自动投入装置原理接线图（图图7-21）u正常运行时正常运行时：QF1、QF2在合闸位置，在合闸位置，QF3在跳闸位置。在跳闸位置。闭锁继电器闭锁继电器KB接通，低电压继电器接通，低电压继电器KV1KV4均处于吸合均处于吸合状态，状态，APD装置处于准备工作状态。装置处于准备工作状态。uAPD自动投入自动投入：若：若1号电源失压号电源失压KV1、KV2断电断电 KT1接接通通 YR1 得电得电 QF1跳闸。跳闸。闽南理工学院电子与电气工程

51、系2021-10-1844图图7-21 母线分段断路器母线分段断路器APD装置接线图装置接线图闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-18457.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 一、变电站综合自动化系统概述一、变电站综合自动化系统概述1变电站综合自动化的产生变电站综合自动化的产生常规变电站的缺点：安全可靠性不高、电能质量可控性不常规变电站的缺点：安全可靠性不高、电能质量可控性不高、实时计算控制性不高、占地面积大、维护工作量大。高、实时计算控制性不高、占地面积大、维护工作量大。微机化变电站（包括微机保护、微机监控、微机远动和微微机化变电站（包括微机保护、微机监控、微机远动和微机

52、录波装置）的缺点：设备重复、数据不共享、通道不共用、机录波装置）的缺点：设备重复、数据不共享、通道不共用、模板种类多、电缆依旧错综复杂等。模板种类多、电缆依旧错综复杂等。变电站综合自动化：从技术管理的综合自动化将微机化变变电站综合自动化：从技术管理的综合自动化将微机化变电站的二次系统进行优化设计，合理共享、硬件资源。电站的二次系统进行优化设计，合理共享、硬件资源。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1846 变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的信号系统、继电保护、自动

53、装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。调度通信等综合性的自动化功能。2变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化的基本概念 或者说，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术或者说，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。和

54、通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。 闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-18473变电站实现综合自动化的优越性变电站实现综合自动化的优越性在线运行的可靠性高。在线运行的可靠性高。供电质量高。供电质量高。占地面积小。占地面积小。变电站运行管理的自动化水平高。变电站运行管理的自动化水平高。二、变电站综合自动化系统的基本特征二、变电站综合自动化系统的基本特征功能综合化：功能综合化：综合了变电站内除一次设备和交、直流电源综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备。以外的全部二次设备。结构分层、分布化：结构分层、分布化：综合自动化系统中微机保护、数据采综合自动化系统中微机保护

55、、数据采集和控制以及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计集和控制以及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计的，而综合自动化系统的总体结构又按分层原则来组成。的，而综合自动化系统的总体结构又按分层原则来组成。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1848操作监视屏幕化：操作监视屏幕化：通过计算机上的显示器，可以监视全变通过计算机上的显示器，可以监视全变电站的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。电站的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。通信局域网络化、光缆化：通信局域网络化、光缆化：计算机局域网络技术和光纤通计算机局域网络技术和光纤通信技术在综合自动化系统中得到普遍应用。信技术

56、在综合自动化系统中得到普遍应用。运行管理智能自动化：运行管理智能自动化：除了可以实现常规变电站的自动报除了可以实现常规变电站的自动报警、自动报表、电压无功自动调节、小电流接地选线、故障警、自动报表、电压无功自动调节、小电流接地选线、故障录波、事故判别与处理等自动化功能外，还可实现本身的在录波、事故判别与处理等自动化功能外，还可实现本身的在线故障自诊断、自闭锁、自调节和自恢复等功能，大大提高线故障自诊断、自闭锁、自调节和自恢复等功能，大大提高了变电站的运行管理水平和安全可靠性。了变电站的运行管理水平和安全可靠性。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1849三、变电站综合自动化系统的基本功

57、能三、变电站综合自动化系统的基本功能1监控系统功能监控系统功能u实时数据采集与处理实时数据采集与处理模拟量的采集：包括各段母线电压；线路电流、电压、模拟量的采集：包括各段母线电压；线路电流、电压、和功率值；主变压器电流和功率值；馈线电流、电压和功和功率值；主变压器电流和功率值；馈线电流、电压和功率值；电容器的电流、无功功率及频率、相位、功率因数率值；电容器的电流、无功功率及频率、相位、功率因数等。此外，还有主变压器的油温、直流电源电压、站用变等。此外，还有主变压器的油温、直流电源电压、站用变压器电压等。压器电压等。状态量的采集：包括断路器的状态、隔离开关状态、有状态量的采集：包括断路器的状态、

58、隔离开关状态、有载调压变压器分接头的位置、同期检查状态、继电保护动载调压变压器分接头的位置、同期检查状态、继电保护动作信号、运行告警信号等。作信号、运行告警信号等。电度量的采集：主要是脉冲电度表输出的电能量。电度量的采集：主要是脉冲电度表输出的电能量。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1850u运行监视和报警功能运行监视和报警功能状态量的变位监视：包括变电站各种断路器、隔离开关、状态量的变位监视：包括变电站各种断路器、隔离开关、接地开关、变压器分接头的位置和动作情况、继电保护和接地开关、变压器分接头的位置和动作情况、继电保护和自动装置的动作情况以及它们的动作顺序等。自动装置的动作情况

59、以及它们的动作顺序等。模拟量的监视：包括正常的测量和超过限定值的报警。模拟量的监视：包括正常的测量和超过限定值的报警。u事件顺序记录（事件顺序记录（SOE）与事故追忆功能）与事故追忆功能事件顺序记录：对变电站内的继电保护、自动装置、断路事件顺序记录：对变电站内的继电保护、自动装置、断路器等在事故时动作的先后顺序自动记录。器等在事故时动作的先后顺序自动记录。事故追忆：对变电站内的一些主要模拟量，如线路、主变事故追忆：对变电站内的一些主要模拟量，如线路、主变压器各侧的电流、有功功率、主要母线电压等，在事故前后压器各侧的电流、有功功率、主要母线电压等，在事故前后一段时间内作连续测量记录。一段时间内作

60、连续测量记录。闽南理工学院电子与电气工程系2021-10-1851u故障录波和故障测距功能故障录波和故障测距功能用微机保护装置兼作故障记录和测距，再将记录和测距的用微机保护装置兼作故障记录和测距，再将记录和测距的结果送监控机存储及打印输出或直接送调度主站。结果送监控机存储及打印输出或直接送调度主站。采用专用的微机故障录波器，并且录波器应具有串行通信采用专用的微机故障录波器，并且录波器应具有串行通信功能，可以与监控系统通信。功能，可以与监控系统通信。u控制和操作功能控制和操作功能 对断路器、隔离开关进行分、合闸操作；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；对变压器分接头进