牵引供电综合自动化-变电站部分5

1、供电教研室 常国兰研制背景系统功能与特点系统结构系统主要技术指标功能单元TA-21型牵引变电所安全监控及综合自动化系统，是在铁道部科技研究开发计划项目。1.保护、测量与控制单元采用32位CPU硬件平台，支撑完善的保护、测量与控制功能。2.保护、测量与控制单元采用基于ADSP（模拟量的数字信号处理）技术的高精度数据采集系统。3.配备了试验仿真工具软件，保护、测量与控制单元对调度端、当地监控单元和试验仿真工具软件采用全透明设计，便于实现远程诊断。4.高精度的故障测距、高采样速率的故障录波和负荷录波，便于故障查找、保护动作行为和负荷状况分析。5.完善的事件记录，便于保护动作行为分析和监视保护、测量与

2、控制单元的工作情况。6.各种保护、测量与控制单元的相同功能插件具有互换性。7.采用一套装置负责一个断路器及相关隔离开关的保护、测量与控制设计模式。8.馈线保护、测量与控制单元能进行瞬时性与永久性故障的识别，减少重合于永久性故障对设备的冲击。9.馈线保护、测量与控制单元具有最大负荷统计功能。10.控制回路断线定位到每个对象，便于维修与维护。11.双Lonworks现场总线网络，具有良好的开放性、互操作性和7层完整的网络通信协议，提供RS232通信接口，与试验仿真工具软件链接；也可以采用以太网，CAN网、PROFIBUS等实现网络功能。12.保护、测量与控制单元支持IEC60870-5-103等通

3、信规约，当地监控单元与调度端的通信支持IEC60870-5-101等通信规约。13.保护、测量与控制单元可存储5套保护整定值，40次故障报告和故障录波。14.保护、测量与控制单元可自动调整模拟量输入通道的增益和校正TV、TA的角差，提高测量精度。15.高标准的电磁兼容性能，可直接下放到开关设备。16.整定值可通过调度端、当地监控单元和试验仿真工具软件在线整定。17.完善的自检功能，指示装置的工作状态。18.增加了远动终端和视频监控等单元。TA-21型牵引变电所安全监控及综合自动化系统结构如图所示。它由保护测控单元、当地监控单元、现场总线、视频监控单元和通信单元等组成。几点说明：n各保护测控单元

4、完成变电所的继电保护、测量、控制功能；可分散安装，也可集中组屏。nLonworks现场总线为双环光纤网，是实现综合自动化系统功能的核心。n调度中心通过通信单元与保护测控单元通信，实现四遥功能。n当地监控单元可就地完成调度中心的操作，不考虑双机备用。n通信单元在以太网和LON网之间实现规约转换，同时为全所提供时间基准GPS。n视频监控单元与自动灭火系统一起，组成变电所安全监控系统，实现遥视。为保证图像传输的实时性，要求为视频提供单独的2MB的光纤口。主保护固有动作时间25ms，后备保护固有动作时间30ms；事件分辨率5ms（所内）；1ms（装置内）；测量误差0.2%；开关量440个；模拟量128

5、个；遥信正确率99.9%；遥控正确率=100%；LONWORKS现场总线网络通信速率1.25Mbps；平均无故障时间20000h。1.当地监控单元2.视频监控单元3.当地保护、测量与控制单元n牵引主变压器保护与测控单元n馈线保护测控装置n并补保护测控装置n动力变压器保护测控装置n通用测控装置组成：由当地监控主机、报表打印机、通信处理单元（含远程通信）及GPS组成。作用：当地监控及通信处理单元作为牵引变电所综合自动化系统的一部分，负责采集与实现牵引变电所内的测控、保护单元的各种测量、保护信息，实现对牵引变电所内各种开关的分/合控制、信号复归、保护装置的复归与定值整定，并实现相应的报表处理、曲线显

6、示、流水打印等信息处理功能。特点：n操作系统采用微软公司的windows操作系统；n高度集成的应用平台，在平台上综合了SCADA、保护设备管理、信息管理、操作票管理等功能，并向远程网络系统开放。n嵌入式实时库与商用库无缝连接，以实时库为核心，采用层次半关系型结构，数据的读写完全从内存获得，以满足变电所计算机监控系统对实时性的要求。n实现多机热备，自动切换功能，提高了硬件可靠性。远程视频监控系统是一个监控中心，所辖的多个被控站（前端设备）以及通信信道组成。各被控站将采集的信号通过铁路信道发送到监控中心。系统监测信号主要包括对摄像机输出的视频信号；控制信号包括对摄像机的控制以及对自动消防系统的控制

7、等。通信信道网络是本系统的关键。系统必须满足各种不同的通信信道。系统可采用星形、总线型及环形引入多种形式，传输介质为电缆或光纤。 视频监控系统分为监控中心、通道和前端三大部分。前端设备放在各需要监控的变电所，前端设备主要有摄像机、智能解码器、智能控制矩阵、多媒体前端监控主机、可控镜头、可控云台、各种报警探头、多画面分割器、报警音响、防护罩等。（1）牵引主变压器保护与测控单元n牵引主变压器保护与测控单元完成一台牵引主变压器的保护、测量、控制、应急选线控制、备用电源/主变自投等功能，适用于Y/、V/V、平衡、单相等各种接线形式的牵引主变压器。n按主变主保护、主变后备保护、主变测控三套独立装置设计，

8、每套装置作为一个节点与Lonworks现场总线交换信息。保护配置：配置三种保护，分别是：带二次谐波闭锁的比率差动保护、差动速断保护、失压保护。辅助功能：故障报告、故障录波与谐波分析、事件报告、自检报告。状态量采集：主要采集各种保护动作信号、进线侧电压互感器断线信号、装置工作状态信号。主要技术指标：保护动作时间25ms；故障录波长度：40个周波；谐波分析次数：19次。保护配置：配置六种电量保护和六种非电量保护，分别为：高压侧三相过电流保护、低压侧单相过电流保护、零序过电流保护、零序过电压保护、过电压保护、反时限过电流保护、重瓦斯、轻瓦斯、压力、温度段、温度段、油位。非电量保护通过接点信号引入装置

9、，驱动断路器跳闸或信号回路。状态量采集：主要采集各种保护动作信号，27.5KV侧电压互感器断线信号，变压器高、低压侧断路器和电动隔离开关控制回路断线信号，装置工作状态信号。辅助功能：包括故障报告、故障录波与谐波分析、事件报告、自检报告。主要技术指标：故障录波长度：40个周波；谐波分析次数：19次。测量功能：包括高压侧三相电压、高压侧三相电流、低压侧、相电压、低压侧、相电流，地回流、轨回流、变压器绕组温度、油温、系统频率。控制功能：包括备用电源/主变自投功能、高、低压侧断路器和电动隔离开关控制功能。状态量采集：主要采集相关断路器、隔离开关位置信号，监视断路器、主变工作状态的信号，自投动作信号，装

10、置工作状态信号。辅助功能：包括负荷录波与谐波分析、事件报告、自检报告。主要技术指标：故障录波长度：40个周波；谐波分析次数：19次。一套馈线保护测控装置完成一台断路器的保护、测量与控制功能。保护配置：配置五种保护与自动重合闸，分别为：三段距离保护、电流速断保护、电流增量保护、过电流保护、反时限过负荷保护/接触网发热保护、自动重合闸。测量功能：包括母线电压和馈线电流。控制功能：包括馈线断路器控制和相关电动隔离开关控制。状态量采集：包括断路器、隔离开关位置信号、断路器、电动隔离开关控制回路断线信号，各种保护动作信号，装置工作状态信号。辅助功能：包括故障报告、故障录波与谐波分析、事件报告、自检报告、

11、瞬时与永久性故障自动识别。主要技术指标：故障录波长度：40个周波；谐波分析次数：19次。为防止无选择重合闸使馈线重合于永久性故障点，使供电设备经受多次大的短路电流的冲击，损坏高压设备的机械和电气性能，缩短其使用寿命，甚至扩大事故范围，所以需要增设故障判断装置。故障性质判断装置能实现故障线路的高电压小电流工况下的无损检测，对故障线路进行准确的故障性质判断，进而对线路保护自动重合闸实施选择性闭锁，避免盲目重复送电，提高重合闸成功率，减少短路电流对变压器、断路器的冲击，延长其使用寿命。故障性质判断装置由专用高压限流器XL（将测量电流限制在5A以内，避免短路故障对高压设备产生大的电流冲击）、高压熔断器

12、（本装置的后备保护）、电压互感器YH（测量故障的馈线残压）、作为测量开关使用的负荷开关（1FH、2FH为选择故障馈线的测量开关）、微机保护装置、通用隔离开关1WGK、2WGK（为线路检修方便而设）等设备配套组成，如图所示。其中XL、RD、YH组装在一台手车上，方便投入、退出。工作原理：当线路发生故障时，馈线保护动作，主断路器跳闸，故障判断装置启动，0.81s后，使与故障馈线相对应的测量用负荷开关合闸，把故障判断装置从母线串入故障线路，母线上高压经过限流器送往故障线路，利用高压小电流进行检测，由YH测量残压，根据残压大小判断故障性质。低于13KV，为永久故障，闭锁重合闸，否则，不闭锁。测量0.6

13、s后，FH自动分闸，故障判断装置退出，在重合闸的23s内完成测量判断。为防止FH 拒分故障，高压限流熔断器在通过电流5A时保证2s内不熔断，不超过45s熔断，并通过继电器发出报警信号。一套并补保护测控装置完成一相并补支路的保护、测量与控制功能。保护配置：配置八种保护，分别为：电流速断保护、过电流保护、过电压保护、低电压保护、差电流保护、差电压保护、谐波过电流保护、谐波阻抗保护。测量功能：包括母线电压、并联电容补偿支路总电流。控制功能：完成断路器控制。状态量采集：包括断路器、隔离开关位置信号，断路器控制回路断线信号，各种保护动作信号，装置工作状态信号。辅助功能：包括故障报告、故障录波与谐波分析、事件报告、自检报告。主要技术指标：故障录波长度：40个周波；谐波分析次数：19次。保护配置：配置六种保护，分别为：电流速断保护、过电流保护、失电压保护、反时限过电流保护、瓦斯保护、温度保护。测量功能：包括母线电压、变压器进线电流。控制功能：完成断路器控制。状态量采集：包括断路器位置信号，断路器控制回路断线信号，各种保护动作信号，装置工作状态信号。辅助功能：包括故障报告、故障录波与谐波分析、事件报告、自检报告。主要技术指标：故障录波长度：40个周波；谐波分析次数：1