接触网、变电、电气工程及其自动化、铁道供电专业毕业论文

1、xx学院毕业设计（论文）任务书课题110kv无人值班变电站综合自动化的改造设计编号专业xxxxxxxxxxx班级xxxxxxxx学生姓名xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx指导单位xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx指导教师xxxxxxxxxx设计（论文）任务与要求：任务：1.设计变电所主接线，论证所设计的主接线是讨论方案中的最佳方案；2.设计牵引变电站综合自动化系统；3.牵引变电站220KV三相供电方案；要求：1、学习和掌握变电站电气部分设计的基本方法。2、对所设计的变电站的特点，以及它在电力系统中的地位、作用和运行方式等应有清晰的概念。3、熟悉所选用电气设备的工作

2、原理和性能，及其运行使用中应注意的事项。4、熟悉所采用的电气主接线图，掌握各种运行方式的倒闸操作程序。5、培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。6、简化一收回路，节省电缆；7、保护侧控装置可以灵活安装；8、具有良好的抗电磁干扰能力；9、利用网络通信，高建、安全、可靠地传输数据；10、以实现无人值班为目标.可快速进行控制和操作；11、可扩充，方便维护，最大限度减少扩建工作和投资，降低维护费用。设计(论文)依据的原始资料：1、中华人民共和国电力公司发布的35kV110kV无人值班变电所设计规程(征求意见稿)2、110kV某市输变电工程设计委托书。3、电力工程电气设计手册(电气一

3、次部分)4、环境条件(1)环境温度:-15:C+45°C(2)相对湿度：月平均090%曰平均095%(3)海拔高度：01000m(4)地震烈度：不超过8度。(5)风速：&35m/s。(6)最大日温差：25°C。周围环境无易燃且无明显污秽，具有适宜的地质、地形和地貌条件(如避开断层、交通方便等)。并应考虑防洪要求，以及邻近设施的相互影响(如对通讯、居民生活等)。参考资料：1朱大新，数字化变电站综合自动化系统的发展J.电工技术杂志;2江苏省电力公司江苏省电力公司无人值班变电所运行管理导则3TA21型牵引变电所安全监控与综合自动化系统说明书Z.2002;4熊晔华.哈尔滨至

4、大连电气化铁路供电系统；5林海雪.电力系统三相不平衡【M.北京：中国电力出版社；6吕润馀.电力系统高次谐波1M.北京：中国电力出版社；7电气化铁道设计手册【M.北京：中国铁道出版社。任务下达时间xxxx年xx片毕业设计开始与完成任务日期xxxx年xx片系部专业教学指导委员会该毕业设计（论文）选题符合本专业人才培养目标要求、同意下达任务系部主任审批意见同意按计划执行摘要2Abstract3第一章110kv无人值班变电站综合自动化的改造41.1 无人值班站改造背景41.2 110kV电压等级部分51.3 10kV电压等级部分61.4 站用电系统和照明系统71.5 变电站主控室综合自动化系统8第二章

5、主接线形式的确定及牵引变电所综合自动化系统92.1 主接线形式的确定92.2 牵引变电所综合自动化系统的选择原则和方法102.3 牵引变电所综合自动化系统的定义与特点11第三章综合自动化153.1 110kV电站综合自动化运行系统的设计153.2 综台自动化系统设计的总体要求153.3 综合自动化系统谩计的原则163.4 综台盲动化系统设计的息路173.5 综音自动化幕统设计的具体方案改造设计的具体方案包括173.6 110kVg合自动化变电站的电气二次设计分析19第四章牵引变电站的220kV三相供电方案254.1 牵引变电站的220kV三相供电方案254.2 220kV三相供电方案29参考文

6、献31总结32致谢辞33随着国民经济的飞速发展，电气化铁路的建设和改造方兴未艾。几乎所有的牵引变电所改造和新建都将采用综合自动化系统。近年，哈大线、秦沈线等干线铁路均采用了综合自动化技术，而牵引变电所综合自动化技术本身对于铁道电气化专业的同行来讲，也属于新课题，牵引变电所综合自动化系统的选择原则和方法的确定就显得十分必要。变电站综合自动化系统是集保护、测量、控制、远传等功能于一体，采用微机和网络技术，并充分利用数字通信的优势来实现数据共享的一套电力系统二次设备的自动化装置。随着数字式微机保护、监控技术和远动通信的广泛普及，电力系统变电站的自动化水平已发生了根本的变革。变电站无人值班工作的实施，

7、使供电部门提出的“减员增效”工作得以成功实现，取得了明显的经济效益和社会效益，提高了电力企业的劳动生产率，促进了电网的安全稳定运行，推动了电力生产管理的现代化，对提高电网的安全、经济运行水平起到了积极的作用，因此进行变电站综合自动化建设已成为当前电力系统发展的必然趋势。【关键词】变电站电气化综合化电力系统微机保护监控AbstractAlongwiththenationaleconomyrapiddevelopment,theelectricrailwayconstructionandthetransformationisontherise.Thenearlyallhaulingtransfor

8、mersubstationtransformationandwillfoundacapitalnewlyusesthesynthesisautomatedsystem.Recentyears,theKazakbigline,skeletonlinerailroadsandsoonQinShenXianhaveusedthesynthesisautomationtechnology,buttowstransformersubstationsynthesisautomationtechnologyitselftosayregardingtherailroadelectrificationspeci

9、alizedcolleague,alsobelongstothenewtask,towsthetransformersubstationsynthesisautomatedsystemtheselectionprincipleandthemethoddeterminationappearsextremelyessential.Thetransformersubstationsynthesisautomatedsystemisfunctionsandsooncollectionprotection,survey,control,farbiographyinabody,usesthemicroco

10、mputerandthenetworking,andfullyrealizesdatasharingsetofelectricalpowersystemtwoequipmentautomatedinstallmentsusingthedigitalcommunicationsuperiority.Alongwiththedigitalmicrocomputerprotection,themonitoringtechnologyandmovethecorrespondencefarthewidespreadpopularization,theelectricalpowersystemtransf

11、ormersubstationautomatedlevelhavehadtheradicaltransformation.Thetransformersubstationnobodydutyworkimplementation,causesthepowersupplydepartmenttopropose;thedownsizingforefficiency;theworktobeabletosucceedtherealization,hasobtainedtheobviouseconomicefficiencyandthesocialefficiency,enhancedtheelectri

12、cpowerenterprise'slaborproductivity,promotedtheelectricalnetworksecuritystablemovement,impelledtheelectricpowerproductionmanagementmodernization,toenhancedtheelectricalnetworkthesecurity,theeconomicalmovementlevelplaysthepositiverole,thereforecarriedonthetransformersubstationsynthesisautomationc

13、onstructiontobecomethecurrentelectricalpowersystemdevelopmenttheinevitabletrend.KeywordsIntegratedElectricPowerSystemSubstationMicroComputerMonitoring第一章110kv无人值班变电站综合自动化的改造1.1 无人值班站改造背景上世纪90年代期间，改造的110kV变电站基本上采用的是基于在RTM础上加一台微机为中心的当地监控系统，不但未涉及继电保护，就连原有传统的控制屏台仍予保留。自动化程度低，效率低下，而且安全系数不高。随着计算机技术、网络技术及通信

14、技术的飞速发展，结合变电站实际运行情况，研制成功了各种分散式变电站自动化系统并投入运行，一经过这么多年的实际运行经验和变电站自动化技术的不断更新和完善，实现了对远方变电站的“四遥”功能，即遥测、遥信、遥控、遥调功能。通过“四遥”系统可完成对变电站电气运行状态的监视、测量、控制和调节，使自动化程度、安全系数及效率大大提高。在变电站综合自动化系统方面，许多学者已经做了很多有价值的研究2q,文章以增城的荔电降压站改造情况进行分析，并提出建议。2增城荔电降压站的改造情况随着电力体制改革的进一步深化，电网得到迅速发展，城、乡电网加快建设和改造，越来越多的供电部门己积极开展了变电站无人值班的实践。变电站无

15、人值班工作的实施，使供电部门提出的“减员增效”工作得以成功实现，取得了明显的经济效益和社会效益，提高了电力企业的劳动生产率，促进了电网的安全稳定运行，推动了电力生产管理的现代化，对提高电网的安全、经济运行水下起到了积极的作用。从无人值班变电站设备的性价比或投资效益来看，各种技术装备各有其特点，并无优劣之分，只是不同的技术装备适应不同场合。对于新建变电站或者投运年限较长，一、二次设备老化比较严重的变电站，采用综合自动化方式较为合理。而对于投运年限不长，二次设备仍可利用的变电站来说采用常规RTUf式比较合理。如果考虑变电站与当地操作或者说考虑改造过渡，或有人向无人逐步过渡的话，则采用变电站计算机监

16、控系统较为合理。基于上述原因，增城的荔电降压站采用的是比较成熟的南京南瑞RCS-900除合自动化系统。110kV荔电降压站的规模为：2台40VIVA主变、2条llOkV进线、18条10kV馈线、2组站用变、2组110kV断路器、2组儿0kV隔离刀闸、2组110kV电流互感器、2组的110kV电容式电压互感器及2组110kV避雷器。本次改造主要是将老旧的断路器，隔离刀更换成新式的西门子生产的SF&F关和隔离刀闸，更换了10kV馈线柜24面并增加了相应的馈线保护，更换了380V站用交流屏系统，更换了照明、消防和五防系统，更换了新的电能EAC（统；增加了2组110kV电容式电压互感器、4组1

17、0kV电容器组及相应的电容器保护、直流系统、110kV线路保护系统、变压器保护测量系统、光纤通讯系统、变压器10kWJ,电阻接地保护系统、电u?匕EA京统及变电站综合自动化系统。1.2 110kV电压等级部分110kV变电站高压部分：110kV电容式电压互感器取110kV进线的一相电压从而得知进线的电压是否异常,110kV电流互感器取110kV三相进线的电流，电流互感器把大电流按定LLff,J变为小电流，提供各种仪表和继电保护用的电流，将二次系统与高电压隔离。不仅保证了人身和设备的安全，也使仪表和继电器的制造简单化、标准化，提高了经济效益。更换的110kV鬲离刀闸部分具有远方控制功能：通过加装

18、辅助开关使刀闸的闭合状态和分开状态，地刀的接地状态和不接地状态传送到通讯柜，通讯柜和变电站后台主机相连，产生的信号在微机上直观的反映出来。在后台可以直接控制刀闸的分开与闭合。刀闸的接地刀具有电磁闭锁功能，防止带接地刀合刀闸误操作情况发生。带接地刀的刀闸并装有连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。110kV断路器采用的是西门子生产的户外型敞开式SF&F关，在后台微机上可以直接看到开关的分开和闭合状态，在后台主机接线图上可以进行分合开关功能。开关具有电流过流、速断、重合闸功能，通过加二次电流可以在后台微机上模拟出来。后台自动化系统具有SF6K体压力不足告警等功能反映开关设备运行状况。110k

19、展压器加装测量、保护功能：变压器的主保护采用二次谐波制动的差动保护、重瓦斯保护、不带延时的差流速断作为差动保护；后备保护采用10.5k5目间电压闭锁的一次过电流保护，有选择跳分段或主变及电容器开关。另外负荷保护延时作用与报警信号，轻瓦斯保护作用与报警信号，低压断线作用信号。变压器备自投装置启动条件：在二台主变分裂运行状态下，运行主变差动、瓦斯保护动作跳变压器及电容器开关。主变二次无电压、一次无电流，自投备用主变两侧开关，并保证自投一次。测量回路在后台微机上可以反映出变压器两侧的电压、电流、变压器温度、变压器油温度、变压器电压档位、变压器负荷等情况，在后台微机上通过控制电路可以调节变压器的电压，

20、从而达到变压器的安全运行。1.3 10kV电压等级部分10kVW线采取单母线分段接线方式，lOkVW压开关柜采用手推小车型中制式开关柜，开关采用的是德国施奈德生产的10kV真空断品&器。10kV单母线分段接线方式可以给重要用户接2条出线以保证供电的可靠性，并且检修和维护的时候不用整个母线全停，从而增加了经济效益。10kV&B分的将控制、I/O闭锁、保护等单元装在高压开关柜上，通过网络通讯线与主控室通讯柜相连，并与管理机和远方调度中心通信。10kV出线柜具有两相式电流速断和反时限保护。低频减载保护，具有三轮低频减载，当频率恢复正常时，按逆顺原则，自动恢复重要用户供电。10kV电容

21、器保护：两相式电流速断和反时限保护，10kV相问过电压保护，10kV相间低电压保护，零序过电压保护（电压取白电容器放电线圈开N-角电压）。10kV母线具有分段各自投装置功能：在2台主变分裂运行状态下，一台主变差动、瓦斯保护动作，跳变压器及电容器开关，主变一次无电流，二次无电压。检测另一台主变二次有电压，自投分段开关，并保证自投一次。使供电可靠性大大提高。10kV的控制回路一般用交流和直流电源，本站采用是直流电源控制回路，控制回路的总开关控制整个回路，分开关控制每个高压柜，这样能减少对高压柜电子设备的干扰，同时提高了设备操作的安全性和灵活性。1.4 站用电系统和照明系统变电站的站用电系统，是保障

22、变电站安全、可靠运行的一个重要环节。一旦站用电系统出现问题，将直接或间接地影响变电站安全、可靠运行，严重时会扩大事故范围，造成故障停电。老式变电站站内用电10kV采用负荷开关熔断器组保护，对于无人值班变电站，站用电源的可靠转换非常重要。采用双投刀闸人为切换站用电以低压供电，根本不能对站用电实现远方操作：而采用单相熔断器保护，只是种粗略概念，无法获得全部保护信息；如果采用一般的空气断路器，又不能实现机械闭锁而有效地防止站用变低压并列及反用电，在实现综合自动化的环节上，更不能实现信息共享。本站照明系统分直流和交流2个系统，变电站正常运行时，交流照明系统工作；当故障发生时，直流系统照明工作，从而保证

23、事故处理工作的顺利方便进行。1.5 变电站主控室综合自动化系统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、继电报护、自动装置和远动装置等)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、通信技术和信号处理技术、实现对全站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。现将变电站综合自动化系统具备的功能概括如下：(1)站内监控功能(SCAD劭能)此功能包括站内数据采集与处理、运行监视及报警记录、设备检测与诊断、报表编辑生成修改与打印、人机交互联系及系统维护管理、计算统计、历史数据记录、事件顺序记录(SOE)、事故追

24、忆、远方通信等常用SCADA能。(2)控制和调节通过键盘在屏幕所显示的画面上对各可控设备进行开/合，投/退等控制操作，对各可调设备进行升/降、定值设定等调节控制。控制开关时可以按选择一一返校一一执行的方式实现每次操作一个对象的控制，也可以按批次控制、顺序控制的方式一次对多个对象进行控制(无论那种控制方式，都要具备完整的控制闭锁功能)。进行调节时可以一次调节一档，也可以一次调节多档，同样具备完整的调节闭锁和边界报警功能。(3)电压无功控制对于110kV电压等级变电站，变电站自动化系统实现分布式站内自动电压无功控制(VQC)o满足远方调整电压无功，即通过自动化系统可在当地监控系统或调度端实现远方手

25、动调整变压器分接头和投切电容器功能。(4)对时系统对时要求是变电站自动化系统的最基本要求。110kV变电站自动化系统具有GPSt时功能，定时完成由系统主机或由调度端发出的对站内间隔层设备的对时功能。(5)五防闭锁五防闭锁功能是自动化必须考虑的主要问题之一。目前国内大多数变电站自动化没有实现隔离开关的自动控制，电动隔离开关机械转动的不可靠性是原因之一。这种由于一次设备带来的不完善的自动化系统，不仅给运行维护管理带来了麻烦，而且使得自动化系统的五防闭锁必须和一些厂家的现场智能钥匙(智能锁控器)配合使用。随着一次设备的工艺质量提高，厂站电动隔离开关使用情况基本没有问题。本站隔离开关采用电动操作，自动

26、化系统的五防闭锁方案是比较完善和可靠的，站内有专门的五防系统，五防微机和监控主机相连，微机五防和一次设备上的五防锁配合使用。每次操作前，先在五防机上模拟操作，模拟完成无误后方进行人工操作。防止误造作发生，这样大大提高安全性(6)同期由于实现电网互联是必然趋势，故负责系统联络线联络变压器的枢纽变电站仍需配备自动同期装置，使待并列的两个系统在电压、频率、相位角都能满足条件的情况下进行并列操作，这部分功能也应纳入自动化系统。主控室内110kVPT并列柜、10kVPT并列柜，在电压满足的条件下并列运行成功。(7)EAC系统即电能计量系统电能量信息的管理对电力企业的发展有不可忽视的作用。本系统通过在高压

27、室每个出线柜和电容器柜安装电能表，变压器和站用变的电能表安装在主控室专门的电度表屏上，然后通过专门的网线连接在通讯屏上。可以方便查询电能的有功、无功、频率等信息。(8)消防系统由于值班人员的减少和自动化系统功能的完善，消防自动监视设备纳入了变电站自动化系统，能及时将烟雾、温度等报警信息传送给值班人员或上级调度中心。变电站综合自动化技术由最初的基于二次装置及RTU口上简单的工业控制计算机现场集中监控，历经20年发展到现在的分散分布式变电站综合自动化系统。如今发展迅速的计算机及网络技术，特别是现场总线技术的使用使自动化的实现变得简单得多，同时加上使用成套设备，使设计变得简单，施工中比较省时省力。第

28、二章主接线形式的确定及牵引变电所综合自动化系统2.1主接线形式的确定实现两线资源共享从设计角度看主变电站可以采用两种主接线形式，如图1、图2。UQkV电源110LV电器LnxHTID图1的主接线形式为两线全共享的主变电站。35kV侧采用二级母线，即经过一个总的35kV进线断路器再经两个35kV分进线断路器分别向4号线、6号线的35kV负荷送电。4号线、6号线的35kV侧均为单母线分段方式，I、II段母线之间设有分段联络。图2的主接线形式为35kV侧采用二级母线，即经过一个总的35kV进线断路器再经两个35kV分进线断路器分别向4号线、6号线的35kV负荷送电。4号线35kV为单母线分段方式，I

29、、II段母线之间设有分段联络。另由向6号线供电的35kV分进线断路器间隔向站外6号线专用35kV开关站供电。35kV开关站结合牵、降变电所进行建造。图1的主接线形式优点在于两条轨道交通线在主变电站内实现了电力资源完全共享，不需要另35kV开关站。缺点在于主从地位上两线完全相同，两线控制中心对于主变110kV进线断路器的控制无从属关系，将给投运后的两条轨道线控制中心对该主变电站的控制和调度带来困难。图2的主接线形式，将6号线看成是本变电站的一个用电户，由4号线的控制中心对本变电站的主变进线断路器实行控制，6号线的控制中心可通过4号线的控制中心对其实行监视。这样方便两线投运后的运营管理，适应主变电

30、站共享后的运营管理和电能计量的特殊需求。2.2 牵引变电所综合自动化系统的选择原则和方法电气化铁路牵引变电所综合自动化系统应用和研究最近几年国内发展很快，目前正在研究的有十几家，投入运行的两家，通过鉴定的四家。同时，国外的综合自动化系统已进入中国市场。由于综合自动化系统采用了比较先进的技术，对铁路用户来讲，选择合适的综合自动化系统显然非常重要，笔者通过近几年对国内外综合自动化系统的工程运用的研究和了解，提出了一些选择原则和方法供从事铁路供电系统工作的同行们参考。2.3 牵引变电所综合自动化系统的定义与特点什么是牵引变电所综合自动化系统，它和传统的微机保护与控制系统加RTu（远动终端）有什么区别

31、，这是一直在学术界争论不休的一个问题。我们认为，一个典型的牵引变电所综合自动化系统是在分散的多套微机保护与控制装置加RTU短动终端）的基础上，利用高可靠性的光纤网络，重新设计整个系统结构，整个变电所的保护、测量、控制和通信功能由一套系统（或装置）完成？。与传统的方式相比具有以下特点：2.4 有的间隔单元集保护、测量、控制于一体，从而取消了控制屏和中央信号屏及RTU对于集中组屏方式来讲，屏数减少近一半，电缆节约三分之一；2）所有以前由RTi®现的四遥功能均通过间隔层经过所内高速光纤网实现，节省了大量电缆和施工工作量；3）所有的报表都可实现远方实时打印，易于实现无人值班，进一步降低运营成

32、本；4）与传统的远动系统相比可提供更加丰富的实时运行信息，可实现实时的远动功能。使牵引供电综合自动化系统的实现成为可能；5）为供电段生产指挥中心的牵引供电管理系统的实现打下了坚实的基础。供电段技术人员可在段部对每一个变电所的每一个装置的运行情况非常清楚，可进行远方试验、远方故障诊断、整定等等。当事故发生后，能在供电段生产指挥中心了解到最新情况，做出科学、快速的反应；6）布线系统的可靠性进一步增加，由于在所内问隔层采用高可靠性、高速的光纤通讯系统，所有的控制回路，均可在当地布线，盘与盘之间的联系进一步减少，可靠性大大增加。2牵引变电所综合自动化系统的选择方法采购一套牵引变电所综合自动化系统，应遵

33、循以下原则：变电所综合自动化系统，根据美国电科院的实测数据和国内变电所的实际情况，笔者认为，问隔单元之间的通讯必须采用光纤，否则通讯会受到电磁干扰变得不可靠；在整个系统设计中，我们必须考虑到，任何一个环节或单元坏，均不会影响系统工作。所内的网络拓扑结构建议采用双环无主总线自愈光纤网如图l所示。在图l中，通讯管理机是由两个完全独立的通讯机组成。一旦其中一个损坏，经过一定时限后，后台或远动即可自动切换致另一单元运行；不建议采用CAIW,CAIW本来是德国机护控置潴保测装机护控置微保测装机护控置微保到装微保测装机护控置调度系统机护控置微保测装I后育监控I图1采用双环自愈光纤网方式Fig.1Modeo

34、fadoptingdoubleringsself-repairedopticalfibernetBOSc联司80年代初用于现代汽车的设备之间通讯而开发的一种串行数据通讯协议，存在着数据通讯量小（一次通讯，只有一个字节）的缺点，当系统节点数超过20时，系统通讯速度会降到几十kbps以下。不建议采用485现场总线方式，用行通讯速率只能达到十几kbps。同时485上光纤必须经过个光电转换模块。模块以前的双绞线就是通讯的干扰点纠。在电力系统中以前采用的集线器方式，存在着一个致命弱点，即一旦集线器损坏，整个系统必然失效。如图2所示。2采用集线器方式Fig,2Modeofadoptingconcentra

35、tor建议采用90年代开发出的LONWORK通讯速率可达1.25Mbps同时在节点数不超过256时，系统性能保持不变；90年代末开发出的10Mbps以上工业以太网更不失为一种选择，这时所内的网络结构会演变成一种新型结构。如图3所示。图3采用以太网方式Fig.3ModeofadoptingEthernet该结构取消了通讯管理机和双层网络,全部采取TCFYIP的通讯协议，所内的问隔单元、后台是平等的。取消变电所所内局域工业控制网，整个系统演变为一个由电调中心、问隔单元组成的广域网，从而完成了由牵引变电所综合自动化系统向牵引供电自动化系统的演变，这是综合自动化系统的发展方向。间隔单元应采用集保护、测

36、量、控制于体的装置。对于用户来讲，第一,可节省装置；第二，可节省中央控制室的空间、相关的电缆、屏体及开关等。要达到一套装置完成相关功能，问隔单元必须采用32位以上的CP而统旧,否则必须以牺牲装置的性能为代价，如每个工频周期的采样点减少，采样精度降低等。同时考虑到，间隔单元除了保护功能具有测量功能，高精度的采样器件必须采用。SMT战面贴装技术）、多层印制板技术的应用，可进一步提高间隔单元的抗干扰能力。性价比必须考虑，哈大线综合自动化系统全部采用德国设备，价格（含安装调试及售后服务）是国内同类产品的10倍左右，国内同类产品的技术先进性和关键技术的可靠性是可以信赖的，同时在人机环境（如汉化界面）、人

37、员培训、技术交流及零配件供应等方面都具有很大的优势，但由于国内工业的整体水平较低，在工艺结构，系统完善等方面还存在一些不足。比如在我国第一条高速客运专线秦沈线采用的具有独立知识产权的我国第一套牵引变电所综合自动化系统,在列车时速超过300km的试验中的表现是令人满意的。在选择国内产品时，应考虑采用具有成熟运行经验的产品，特别是在干线铁路上，有成功运行经验的产品，国内某些产品就是从电力系统低压自动化站移植过来的，存在着技术落后，不能很好的适应牵引供电的特点的问题，在选择一个产品时，建议用户到该产品实际投运的地方去实际考察一下，做一个客观的比较。当然最好采用国内大的专业工厂的产品。在技术的先进性上

38、，售后服务上都能得到很好的保证。综上所述，当资金十分充足时，国外产品是一种选择。一般来讲，用户在选择国内产品时，应选择牵引变电所内必须采用双路光纤为通讯媒体的工业局域网、间隔单元上具有双光纤接口、间隔单元采用32位cPu系统、无集线器、任何一个部件损坏，均不影响系统运行的可靠性原则。同时应该选择大厂的产品。第三章综合自动化3.1 110kV变电站综合自动化运行系统的设计在电力系统自动化技术日新月异的今天.变电站综台自动化系统在电力生产中发挥丁重要的作用.它是电网调度自动化的基础。为保证电嘲安全、经济运行.新建的1lOkV变电站也应该采用综合自动化系统.七八十年代建成的110kv变电站同样应当进

39、行综合自秘化的改造。因此.常规保护如何更换为微机保护.整个变电站改为综合自动化系统后新旧设备如何衔接才能保证安全运行.这些都是设计人员所要解决的问题。3.2 综台自动化系统设计的总体要求（一）综合自动化隶琉设计的总体要求由于继电保护的重要性及无人值班变电站设计规程的严格要求.应意识到变电站综合自动化系统不单单是为了实现无人值班.更主要是为了提高变电站的技术水平、运行管理水平及调度自动化水平。据此，改造变电站综台自动化系统应前足以下要求：1、采用先进的继电保护和自动控制技术.满足电网丑变电站安全稳定运行的要求.装置具有很高的可靠性；2、满足集中监视和控制的要求.尽可能提供变电站内来自电气一次厦二

40、次设备的各种信息.提高保护和控制功能的辨别能力。满足电网监控和管理信息化、智能化的要求；3、简化一收回路，节省电缆；4、保护侧控装置可以灵活安装；5、具有良好的抗电磁干扰能力；6、利用网络通信，高建、安全、可靠地传输数据；7、以实现无人值班为目标.可快速进行控制和操作；8、可扩充，方便维护，最大限度减少扩建工作和投资，降低维护费用。3.3 综合自动化系统谩计的原则同时.变电站综台自动化系统设计应当遵循以下原则：1、奉站搐无A值班有人职守、四遥站设计.采用综合自动化实现控制、保护、测量和远动等功能。2、采用微机控制.并通过。远方”“就地”选择开关宴现就地（就地单元控制）、远方（站内控制室徽机及调

41、度中心）两种控制方式，用微机实现模拟操作。待确认后再执行控制命令。3、保护全部采用微机综台自动化系统.主变及110kv部分集中组屏后置于主控富内.6kv部分分教安装于各对应的开关柜上。各保护单元均相对独立.能独立完成其保护功能.并通过通信接口向监控系统传送保护信息。4、测量元件和保护元件接各自独立的cr。5、全部四遥量送至调窿中心.站内通信采用大容量通信罔，通信规约采用部颁P011i醒规约。6、站内预留有与消防报警和肪盗系统的接口。3.4 综台自动化系统设计的息路车套变电站综合自动化系统按无人值班站设计.且具有当地功能.采用面向间隔的分层分布式模块化结构，扩展方便。当变电站改、扩建时.只需在系

42、统中增加相应间隔单元模块。整个系统分为2层：站缴层和间隔层。（一）站鲤屡就地监控系统和远动主站（远方调度中心），是系统的管理核心.提供良好的人机界面.进行站级层的信息分析和处理.完成通讯规约的转换.实现与间隔屡和远方调度中心的通信联络。站级层包括主机兼人机工作站，远动数据处理厦通信装置、GpQ步系统等.就地监控和远动接口相互独立.其中1十接口发生故障.不会影响其它部分的工作.可靠性较高。此层与通信网相连，能收集间隔屡上进的网络信息.使垒站信息进人数据库.根据需要将网络信息转换成满足标准远动规约的型式，上送调度中心和变电站监控中心.实现。四遥”功能。（二）问隅县间陌层甩基本相同的硬件结构和不同的

43、软件模块实现不同的保护、测控、信号监视等功能，如继电保护测量控翩信号开关量输入输出等。采用分布式综合设备。接一扶设备的布置进行配置。针对不同一次设备间隔将保护装置和谢拉装置进行模块化组装.可将模拟量、开羌量散宇化.上送测量和保护信息。接收控制命令和参数定值。实现保护功能。3.5综音自动化幕统设计的具体方案改造设计的具体方案包括（一）电气一盘设备改造1、变电站主要一次设备大多为油断路器.其可靠性较差.换为六氟化硫断路器以增强可靠性、克服断路器油问题。2、110kv冉断路器35kv.10kv少袖开关更换为真空断路器。3、主变压器中性点隔离开关由手动操作改为电动撮作。（二）电气二次设备改造对于电气二

44、次设备的改造有条件的变电站应全部改造为综合自动化系统.具体如下：1、取悄全站的常规控制、保护屏.在各开关对应的控制回路中（开关柜或保护屏）设就地操作功能厦红绿灯。增设搬机五防闭锁功能.设置。当地。、“远方”切换开羌。2、取消当地测量仪表。3、组建站内自动化系统厦分布式通信网络。4、35kv、10kv线路开关选用徽机保护，安装于高压开关柜上。5、改造主变压器的温度测量回路.以适应测温的需求。6、更换站内旧式电能表为智能式电能袁.电能量通过电度表电能采集装置上传至综合自动化系统及地调。7、更换站内直流系统为高频开关电源带有通信485接口，实现与微机综舍自动化系统的接口通信.电池采用免维护的铅酸蓄电

45、弛。8、更换站用电系统，使之具有备用电源自动授人及遥控功能。（三）系统结特棋点该系统具有控制、测量、信号、保护厦远动装置功能.各微机装置通过网络山后台机进行统一管理.形成所内的微机综合自动化系统。保护功能相对独立.当后台机厦网络故障时.不影保护装置的正常运行。综合自动化系统能把现场散据及信号收集并处理后储存在当地后台机中，其中包括大量的山于通道限制而不能远传到调度的散据.为分析和处理系统异常情况和故障提供可靠的原始数据。主要装置采用集中在主控制室布置的方式，以蹒轻电磁场对微机设备和通信网的干扰影响。综合自动化系统是用微机束实现变电站的监测、控制、保护、信号、远动的垒部功能.控制操作相互闭锁.实

46、现对变电站就地和远方的监视、控制。（四）系统的主妻抽能1、正常运行功能：数据采集与处理功能，运行日志厦报表生成，管理功能。运行人员操作功能。采集变电站运行实时数据和设备运行状态，并通过当地或远方显示器显示以数据和画面方式显示反映运行工况。工频模拟量采用交流采样.状态量采用接点方式接人监控系统。2、安全监视功能：对采集的模拟量、状态量及保护信急进行自动监视。3、保护功能：电网发生故障时，能有选择的迅速越开断路器，把断路器动作情况及动作信号.故障数据存储下来，供事后分析故障原因用。4、电能计算：可宴现有功和无功电度的计算和电度量分时统计、运行参数的统计分析。5、遥控功能：垒站断路器.电容器的的投切

47、可按下达的命令自动操作。6、远动功能：根据主站调度需要的信号接通信规约传进信息实现遥信、遥调功能。7、自诊断和自恢复功能：系统奉身有对其硬件、软件的自诊功能。综上所述.110kv常规变电站改造为微机自动化系统采用分层分布方式有利于系统扩展的方便性和灵活性。3.6110kV综合自动化变电站的电气二次设计分析变电站是输变电系统中的重要环节。是电网的主要监控点。随着计算机、通信技术在电力系统的应用和发展，综合自动化技术在变电站的应用不断发展、成熟，分散式变电站综合自动化系统，已成为变电站综合自动化技术发展的主流。其设计思想上实现了变电站二次系统由“面向功能”设计向“面向对象”设计的重要转变。系统4i

48、再单纯考虑某一个量，而是为某一设备配置完备的保护、监控、测量、计量功能装置，以完成特定的功能，从而并保证了系统的分布式开放性。综合自动化技术在变电站的深入应用对变电站设计尤其是电气二次设计方法、思路上产生巨大的影响。但是，设计人员的观念、习惯还停留在过去传统的思路上，加£缺乏相关的计算机及通讯知识，对综合自动化技术引起变电站电气二次设计E的变化有些无所适从，笔者就自己在110kv综合自动化变电站的电气二次设计I:作中的一些心得体会予大家分享变电站缘合自动化系统与变电站电气二次部分的区爱与联系变电站综合自动化是利用现代计算机技术、通信技术和信息处理技术，对变电站的运行执行监视、测量、控

49、制和计量的一种综合自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备问相互交换信息，数据共事，完成变电站运行监视和控制任务。变电站电气二次部分是相对于变电站电气一次部分而言，通过对电气一次设备的保护、测量、监视、控制、调节而保证一次设备的电压等级变换、电能输送、分配的功能正常执行。变电站综合自动化系统可以说也是变电站电气二次的其中一部分，都是为变电站一次部分服务的。综合自动化系统通过计算机、信息技术，变电站一次部分通过电工技术完成各自的功能。变电站综合自动化系统与变电站二次部分各自完成的功能是一样的，这些功能经过细分大概有这些：继电保护、跳合闸操作、四遥、小电流接地选线、防误闭锁、直流系统、各自投、

50、低周减载、同期并列、GPS寸时、故障录波或保护信息子站、sOEft事故追忆、定值传送、后台监控、远程通信。在完成这些功能中，变电站综合自动化系统与变电站二次部分所起的作用是有所差异的。变电站的综舍自动化系统与电气二次部分功能分析曩对电气二次设计的要求.（一）继电保护继电保护是变电站最重要的功能。没有继电保护，变电站不能运行。因此变电站的保护单元要独立于监控系统，即当该系统各软、硬件发生故障退H运行时，继电保护单元仍然能1E常运行。目前各种综合自动化系统对于变电站一次设备，如变压器、线路（包括进线，出线）、母线、电容器、接地变，都配有相应的保护测控装置，通过保护测控装置采集各个间隔层部分的电压、

51、电流等数据，由内部cPu的逻辑判断而完成各自间隔层的保护功能。对电气二次设计来说，保护单元具体实现过程不用再考虑，但设计的内容应考虑哪蝗电气一次设备需要配置保护，应该配置什么保护功能，进而选择合适的保护测控装置型号，保护cT、PT的精度等级和容量选择。（二）跳合闸操作综合自动化系统对变电站所有能电动操作的断路器、隔离开关、接地刀闸都能远方遥控操作，最终通过二次回路来完成操作。此功能电气二次设计的内容在于如何正确、合理设计操作机构，使综合自动化系统发出的跳合闸弱电信号与跳合闸线圈强电回路的电平转换。对IlokV断路器需要独立的操作箱；对1OkV断路器，一般保护测控装置本身能已直接与跳合闸操作回路

52、连接。对地刀来说。般就地操作，除主变中性点地刀需要遥控。不做遥控设计。隔离开关的操作一般由测控装置发出跳合闸信号至隔离开关的操作机构。（三）四遥四遥是变电站基本功能。其它的功能单元，都以四遥为基础，通过共享在通讯网络上的四遥数据实现的。综合自动化系统已完成了数据采集、分类处理并上送到调度端或后台监控系统的任务。电气二次设计主要是考虑变电站运行、检修、事故分析需要哪些四遥量，哪些量由智能设备通过网络上送，哪些量需要外接到相应的测控装置并完成相应的二次电缆连接。（四）小电流接地选线功能目前国内外综合自动化各大生产厂家，。都不设独立的小电流接地选线装置，通过测控装置的某一模块实现这一功能，或者后台监

53、控软件完成这一功能。一般通过采取3IO、3u0及其增量来判断是否有接地故障，也可用5次谐波方式分析接地故障。完成这一功能所需要的3fo、3UO据取自10kV（呆护测控装置发送到通信网络上的3IO,3uO,不需要独立的接至10kvcT、PT勺电缆。一碧重要的变电站如果10kv出线是电缆，对地电容大；或雷击频繁的变电站，可考虑采用独立的一套小电流接地选线装置，独立地引接电缆到所有10kv310cT与3u0PTo对电气二次设计来说，考虑的是一个站的接地方式，是否需要设接地选线功能；接地选线动作后是去发信弓还是去跳闸；零序互感器的选择；接地选线功能有无必要独立于通信网，如果是独立于通信网，则要考虑电缆

54、的接线问题。（五）防误闭锁防误闭锁的设计应遵循的原则是：凡是有可能引起误操作的高压设备，均应在控制中采取防误闭锁措旌。防误闭锁主要有电气防误闭锁和微机机防误闭锁两种方式。电气防误闭锁同路是一种现场电气联锁技术，主要通过相关设备的辅助接点连接来实现闭锁，这种方式需要接入大量的二次电缆，接线方式复杂，运行维护较为困难，且辅助接点可靠性差；其防误功能随二次接线而定，不宜增加和修改。微机机防误闭锁是通过用软件编写断路器、隔离开关、接地刀闸间的操作闭锁规则，将现场大量的二次闭锁回路变为IU脑中的“五防”闭锁规则库，实现了防误闭锁的数字化，并可以实现以往电气闭锁不能完成或者难以实现的防误功能，所以具有智能

55、化程度商、功能齐全、操作简单、扩充方便等优点。随着变电站综合自动化技术的发展，各变电站综合自动化厂家已将这部分功能已嵌套在后台监控软件中。不再设计单独的微机机防误闭锁装置，完成防误闭锁所需要的断路器、隔离开关、接地刀闸位置信号可从通讯网络获得。在变电站二次设计中，町以选择用综合自动化系统的防误闭锁功能，不再考虑电气上的电缆连接；如果设置电气防误闭锁，二次设计则需要考虑大量的电缆连接a（六）备自投变电站备自投有两种基本的供电方式：第一种是母联分段供电方式，分段开关断开，两个工作电源分别供电，两个电源互为备用，此方式称为母联（桥）备自投方式（也称暗备用方式）？第二种方式是双进线向单母线供电，1#进

56、线工作，2#进线作为备用，此方式称为线路各自投方式（也称明备用方式）。变电站综合自动化系统中的各自投置部分根据采样的电压、电流、断路器位置信号判断充电、放电条件满足与否。二次设计的主要任务是选取合适的各自投装置和备投方式。设计装置与PT,cT、断路匝器辅助接点的电缆连接。（七）低周减载，。jllokv、10kv线路的低周减载功能由综合自动化系统的保护装置实现，不用单独配置低周减载装置。整定值由各条线路装置自行整定，变电站的电气二次设计可以不用考虑另外的硬件设备和接线。（八）同期并列用于110kv线路断路器、110kV$路断路器、110kV母联断品&器及110kV侧断路器处，同步检测断路

57、器两侧电压的幅值、相位和频率，并发出同期合闸启动或闭锁信号。此功能可进行检无压同期，亦能进行手动准同期和捕捉同期。既能满足正常运行方式下的同期，能满足系统事故时的同期。同期方式为集中式和分布式手动准同期，正常情况下采用后台监控计算机手动准同期，当网络监控、远动主站退出运行时，上述各元件的同期并列操作应能在各自的保护屏处（或中央信号屏处）手动进行。电气二次设计需要对此功能进行完善设计，主要考虑手动操作和遥控操作时的对时实现方式。（九）GPs对时一般全站设置一套独立GPS寸间同步系统，配一套标准同步主时钟，采用时问同步扩展装置，满足站内监控系统、保护装置及其它智能设备的对时要求。设计时应考虑用电气

58、回路对时还是EB对时方式，用监控网络对时一般达不到精度要求。（十）故障录波或保信子站故障录波是电力系统发生故障及振荡时自动记录故障数据的一种技术，通过对故障录波数据的分析、计算，可以帮助我们了解故障性质、类型、相别，初步差别故障点位置，缩短查找故障及进行处理的时间，保证尽快地恢复正常供电。110kv变电站综合自动化系统通过“OkV£以上线路保护装置，亦或通过变压器保护装置附加一功能模块，共享保护cT的数据，再配合后台监控软件町完成故障录波功能。故障录波功能基本上淘汰了采用集中独立的故障录波屏的方式，冈此对于110kV变电站的二次设计町以不用考虑另外的硬件设备和接线。220kV变电站则需要配置独立的故障录波屏。月前有些地区采用继电保