变电站直流系统分析与设计-毕业设计名师(完整版)资料

变电站直流系统分析与设计毕业设计名师（完整版）资料(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）

变电站直流系统分析与设计毕业设计名师（完整版）资料(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）分类号郑州电力高等专科学校毕业设计（论文）题目变电站直流系统分析与设计并列英文题目SubstationDcSystemAnalysisAndDesign系部电力工程系专业电气自动化技术姓名班级电气0903指导教师职称讲师论文报告提交日期2021年6月5日郑州电力高等专科学校摘要变电站直流电源系统是所内所有继电保护、自动化以及二次控制回路、断路器分合闸、事故照明等设备工作的电源，直流电源内部有蓄电池，能保证在交流失电状态下不间断连续供电。直流电源使用蓄电池进行储能，结构简单可靠，容易满足设备对电源可靠性要求。其设计内容主要包括直流系统接线方式，系统电压确定，蓄电池容量计算，直流充电模块选择，ups不停电电源的选择，通信直流变换器的选择等。关键词：直流系统、蓄电池组、不停电电源、充电装置AbstractThesubstationdcpowersystemistheworkingpowersupplyofrelayingprotection,automation,secondarycontrolcircuit,switchingonoroffcircuitbreakerandemergencylightingequipmentsinthetransformersubstation.DCpowerhasinternalbatteryandcanguaranteecontinuouspowersupplywhenlosingelectricstate.Dcpowerusesstoragebatterytostoreenergy,thestructureissimple,reliableandeasytomeetforpowerequipmentrequirementofreliability.ThedesignincludesDCsystemwiring,determiningsystemvoltage，thebatterycapacitycalculation,theDCchargingmoduleselection,choiceofUPSandcommunicationDC-DCconverter.Keywords：DCsystem、batteries、Uninterruptedpowersupply、chargingdevices.目录Abstract -1-前言 -5-第一章变电站直流系统功能、重要性论述 -6-1.1变电站直流系统 -6-1.2直流电源系统在变电站的重要作用 -6-第二章直流电源的技术分析 -7-第三章蓄电池技术分析 -9-3.1蓄电池的定义与分类 -9-3.2铅酸蓄电池的电气特性 -10-3.3放电特性 -11-持续放电特性 -11-冲击放电特性 -13-3.4阀控铅酸蓄电池的充电方式 -14-3.5蓄电池组数 -16-第四章直流系统的接线方式 -17-4.1对直流系统接线方式的基本要求 -17-4.2直流系统接线方式的分类 -17-单母接线 -17-单母分段接线 -18-互联的单母接线 -19-第五章系统工作电压 -21-第六章计算并选择蓄电池容量 -22-6.1直流负荷统计（系统工作电压220V） -22-6.2阀控铅酸蓄电池的选择 -22-6.3蓄电池容量的选择 -23-6.4蓄电池参数选择 -26-容量计算 -26-电压校验 -27-第七章直流充电模块的选择 -29-7.1高频开关充电模块工作原理 -29-7.2充电装置的选择 -30-充电装置额定电流选择（铅酸蓄电池） -30-充电装置输出电压选择 -31-回路设备选择 -32-充电装置高频开关电源充电模块数量选择 -32-第八章UPS不间断电源的选择 -34-8.1变电站设交流不断电电源的必要性 -34-8.2对UPS系统的基本要求 -34-8.3UPS的配置方式 -35-第九章通信电源设计 -37-9.1变电站通信电源 -37-9.2通信直流变换器的作用 -37-9.3对通信电源的特殊要求 -37-9.4DC/DC通信电源技术指标 -38-第十章各自动开关额定容量的选择 -39-10.1控制、保护、信号回路断路器选择（经常负荷、UPS等均分两段母线） -39-10.2直流分电柜电源回路 -40-10.3充电装置输出回路 -40-10.4蓄电池组出口回路 -41-10.5直流母线联络电器（隔离开关） -41-10.6蓄电池放电回路的断路器 -42-10.7电气接线图 -42-第十一章结论 -44-结束语 -45-参考资料 -46-前言电是能量的一种表现形式，电力已成为工农业生产不可缺少的动力，并广泛应用到一切生产部门和日常生活方面。电力工业的发展水平和电气化程度已成为衡量一个国家经济发展水平的一个重要标志。电力控制系统必须具备安全可靠的控制电源。由于直流电源独立于交流动力电源系统之外，不受交流电源的影响，具有高度安全可靠、运行维护方便等特点，从而得到广泛的应用。直流系统广泛应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它使用直流设备的用户(如发电厂、变电站、配电站、石化、钢铁、电气化铁路、房地产等)，为信号设备、保护、自动装置、事故照明及断路器分、合闸操作提供直流电源，它也同样广泛的应用于通信部门、计算机房、医院、矿井、宾馆，以及高层建筑的可靠应急电源，用途十分广泛。所以要求电力系统设计对直流电源系统给予高度重视。本文对110kV变电站的直流系统进行设计。其负荷统计如下：经常负荷3kW；事故照明负荷2kW；通信DC/DC转换器60A；UPS不停电电源14kW；断路器合闸电流2A（数量为2）；断路器分闸电流2.5A（数量为3）。第一章变电站直流系统功能、重要性论述1.1变电站直流系统变电站直流电源系统是所内所有继电保护、自动化以及二次控制回路、断路器分合闸、事故照明等设备工作的电源，直流电源内部有蓄电池，能保证在交流失电状态下不间断连续供电。直流电源使用蓄电池进行储能，结构简单可靠，容易满足设备对电源可靠性要求。1.2直流电源系统在变电站的重要作用变电所的直流系统是独立的重要操作电源，主要用于开关的控制、继电保护、自动装置、信号装置、监控系统、事故照明等的电源。监视和维护直流设备的完好性对变电站以及整个电力系统的安全可靠运行十分重要。各类变电站直流电源系统必不可少。对于不同电压等级的变电站往往设计不同电压的直流输出，以满足设备运行的需要。在变电站中，直流电源系统应满足各类负荷中双重化配置的要求。在变电站内由于被控制设备多，提高直流网络的安全可靠性至关重要。阀控密封式铅酸蓄电池和高频开关整流电源(本设计中应有到)在直流系统中的应用可提高直流电源系统的安全可靠性，降低直流系统设计的复杂性，并减小了维护的工作量。第二章直流电源的技术分析直流电源主要由充电机、蓄电池、馈线屏三大部分组成，保证直流电源的可靠供电、安全供电和在发生事故情况下的不间断供电。为监视直流电源正常工作，还有一些辅助设备，如直流绝缘监视，蓄电池电压监视等。直流电源负荷特性的变化，以及充电装置、蓄电池、监控装置技术的不断进步，使得直流系统的接线方式和组成方式也有所改变。1．直流充电装置将交流电源转换成直流电源的装置。早期的直流由交流电动机带动直流发电机产生所需的直流电源；20世纪中期大功率二极管应用于直流电源上，并应用磁饱和控制技术调整直流输出电压，这种结构的充电机在电力系统的直流电源上占很大比例，称之为磁饱和充电机；随后的可控硅器件（晶闸管）使电压调整与整流由同一器件完成，通过控制晶闸管导通角达到调压目的，这称之为相控电源；近几年，应用高频开关电源技术组成AC/DC模块结构的充电机在直流系统中应用日益普及。2．蓄电池主要分为酸性蓄电池和碱性蓄电池两大类，在电力系统直流电源中，阀控式密封铅酸蓄电池占绝大多数。3．馈线结构馈线屏结构与直流母线结构、馈线保护、直流供电方式有关，对馈线屏要求是运行可靠，屏面布置简单明了，电源走向一目了然，负载名称清晰准确。4．辅助设备当直流电源一极接地后，如再发生另一点接地，则容易产生寄生回路，选成保护设备误动或拒动，为此直流系统均安装直流绝缘监察装置，在一点接地时及时发出直流电源接地故障报警信号，告知值班人员进行处理。第三章蓄电池技术分析3.1蓄电池的定义与分类蓄电池是一种储能装置，它把电能转化为化学能储存起来，又可把储存的化学能转化为电能，这种可逆的转换过程是通过充、放电循环来完成的，而且可以多次循环使用，使用方便且有较大的容量。酸蓄电池按电解液不同可分为碱性蓄电池和酸性蓄电池，发电厂和变电站广泛应用的是防酸隔爆式、消氢式、阀控密封式（即免维护）铅酸蓄电池。铅酸蓄电池正极板的活性物质式二氧化铅()，负极板的活性物质是绒状铅(Pb)，电解液为稀硫酸。放电时正极板的二氧化铅()、负极板的绒状铅(Pb)变为硫酸铅()，电解液中的硫酸在与正负极产生化学反应后密度下降。充电时正极极板上硫酸铅变为二氧化铅，负极板上的硫酸铅变为绒状铅，电解液的密度上升。阀控密封式铅酸蓄电池阀控电池采用吸液能力强的超细玻璃纤维材料作隔板，具有良好的干、湿态弹性，使较大的电解液全部被其贮存，而电池内无游离酸（贫液），或者使用电解液与硅胶组合为触变胶体，正常充、放电运行状态下处于密封状态，电解液不泄漏，也不排放任何气体，不需要定期加水或酸，正常时极少维护。阀控蓄电池是装有密封安全气阀的密封铅酸电池，是一种用气阀调节的非排气式电池，当电池在异常情况析出盈余气体，或过充电时产生的气体达到开阀压力时，经过节流阀泄放，随后减压关闭，它是单向的，不允许空气中的气体进入电池内。阀控电池可分为单体式（2V），200Ah及以下容量的电池可以组合成6V（3个2V单体电池组成）。和12V（6个2V单体电池组成）。本站选取的即为阀控密封式铅酸蓄电池。3.2铅酸蓄电池的电气特性铅酸蓄电池的容量特性。电池的容量是表示蓄电池的蓄电能力。充足电的蓄电池放电到规定中止电压（低于该电压放电将影响电池的寿命）时，其所放出的总电量，称为电池的容量。若蓄电池以恒定放电电流I(A)放电，放电到容许的终止电压的时间为t（h），则对应容量C(Ah)为C=It（3-1）反应蓄电池放电到规定的终止电压的快慢称为放电率放电率可用时率（h率）和电流率（I率）表示。蓄电池的实际容量并不是一个固定不变的常数，它受许多因素的影主要有放电率、电解液密度和电解液温度。电解液温度高，容量就大；电解液密度大，容量就也大；放电率对容量的影响更大，例如，某一铅酸蓄电池，当以10A率（10h）进行放电时，到达终止电压1.8V所放出的容量为100Ah；当以25A率（3h率）进行放电时，到达终止电压1.8V所放出的容量为75Ah；当以55率（1h率）进行放电时，到达终止电压1.75V所放出的容量为55Ah。可见,放电电流大,放电时间短,放出电量少,故电池容量少,故电池容量减小.这是因为放电电流过大时,极板的有效物质很快就形成了硫酸铅,它堵塞了极板的细孔,不能有效地进行化学反应,内阻很快增大,端电压很快降低到终止电压。我国电力系统用温度在25C,10h率放出的容量C10作为铅酸蓄电池的额定容量,那么,上述那一铅酸蓄电池的额定容量就是100Ah。按规定蓄电池额定容量有10，20，40，80，100，150，200，300，400，500，600，800，1000，2000，3000(Ah)。蓄电池容量的这种特性用容量系数表示(3-2)式中C-任意时率放电的允许放电容量；C10-蓄电池的额定容量。3.3放电特性3.3.1持续放电特性为了分析电池长期使用之后的损坏程度或充电装置的交流电源中断不对电池浮充时,为核对电池的容量,需要对电池进行放电。阀控电池不同倍率的放电特性曲线如图3-1所示。图3-1从图3-1看出,蓄电池放电初期1h内的端压降低缓慢,放电到2h之后端电压降低速率明显增快,之后端压陡降。端电压的改变由于电池电动势的变化和极化作用等因素造成的。一般以放出80%左右的额定容量为宜,目的使正极活性物质中保留较多的粒子,便于恢复充电过程中作为生长新粒子的结晶中心,以提高充电电流的效率。图3-1中为10h率放电容量,可见0.5I10-1I10放电曲线比0.1I10-0.4I10放电初期端压和中期端压变化速率变化大,其原因是电池极化作用随电流增加而变大。3.3.2冲击放电特性冲击放电特性表示在某一放电终止电压下,蓄电池放电初期或1h放电末期允许的冲击放电电流。冲击电流一般用冲击系数表示,冲击系数表示式为(3-3)式中-冲击系数；-冲击放电电流；I10-10h率放电电流。图3-2中浮充曲线是指电池与充电装置并联运行时,承受短时间冲击放电电流时蓄电池的端电压,其中实线为电池未脱离浮充系统的端电压,虚线为电池刚脱离浮充系统的电压。图3-2图3-2中持续放电曲线是指不同放电电流时,立即承受短时间冲击的电压变化曲线,冲击放电曲线的冲击时间为10-15s。曲线中“0”从图3-2中可以看出,浮充电状态下放电电压变化较慢,断开浮充电源立即放电端电压变化较快,而以1I10电流持续放电下冲击放电电压变化更快,大放电率冲击放电端电压变化最快。3.4阀控铅酸蓄电池的充电方式阀控铅酸蓄电池一般有初充电,浮充电,和均衡充电三种充电方式。初充电：新安装的蓄电池组进行第一次充电,称为初充电.初充电通常采用定电流,定电压两阶段充电方式。10Ah。在配有监控模块的直流系统中,监控模块对电池可进行智能化管理。在正常充电状态时,监控模块自动记录均充和浮充的开始时刻,在上电(或复位)初始,如果监控模块发现均充过程尚未结束,则会继续进行限流均充;如果是处于恒压均充状态,则继续进行恒压均充。在限流均充时,当充电电压达到恒压均充电压值的时候,会自动转入恒压均充。在浮充情况下,若浮充电流大于设定值(转均充参考电流),或电池组剩余容量小于设定值(转均充容量比),则监控模块会自动控制模块进行均充.对电池进行均充时,充电电流应该是监控模块设置的限流值,此阶段为电流恒流充电阶段,电池的电压是随着时间增加而增大,当电池电压增大到一定值时,充电进入恒压阶段。在恒压阶段,充电电流不断减小,以充电电流减小,以充电电流减小到0.01C10如果没有准确的电池监测装置时，可选则采用定时均充方式，对定时均充的时间间隔及每次均充的时间进行设定。一旦设定电池电池管理程序就可自动机算电池定时均充的时间，以便确定在何时启动定时均充，何时停止定时均充，所有这些操作都是自动进行的，运行维护人员可在现场通过监控模块上的显示来明确这一过程。一般电池每隔30天均充一次，特殊情况必须根据电池说明书的实际情况设置。3.5蓄电池组数根据《火力发电厂和变电所直流系统设计技术规定》，500kV变电所宜装设2组蓄电池，220～330kV变电所应装设1组蓄电池。本站宜选取1组蓄电池。第四章直流系统的接线方式4.1对直流系统接线方式的基本要求对直流系统接线方式的要求是安全可靠，接线简单，供电范围明确，操作方便。4.2直流系统接线方式的分类直流系统接线方式有单母接线和单母分段接线两种。按照蓄电池是否带端电池，又可分为无端电池接线和带端电池接线。对于无端电池接线，又可分为不带降压装置和带降压装置接线。根据端电池的投入方式又可分为带端电池调节器接线和带端电池自投装置接线。目前应用最广的是不带任何调压装置的无端电池接线。对于小型镉镍蓄电池直流系统，往往采用带有降压装置的无端电池接线。带端电池调节器接线或带端电池自投装置接线，目前已很少采用。常用的直流系统基本接线方式简介如下：1）特点：接线简单，可靠。由于浮充电器接在直流母线上，所以当蓄电池回路刀开关被误断开时，直流母线不致失电。在设计上，也可将浮充电电器经双投开关接到直流母线和蓄电池组上。充电器经双投开关可接至蓄电池组。2）适用范围：适用于设有一组蓄电池、两套充电装置的变电所和小型发电厂。1）特点：充电器和浮充电器分别接到两段母线上，蓄电池组接在一段母线上。直流负荷双回电源分别接在不同的分段上，以提高供电可靠性。接线较单母线复杂，但灵活性很好。2）适用范围:适用于设有一组蓄电池和两套充电装置的大型变电所或机组较多的小型发电厂。本站即选取单母分段接线方式。示意图如下：直流系统由1组蓄电池、1组整流器组成。正常运行时，充电装置经充电直流母线对蓄电池充电，同时向两段直流母线提供经常负荷电流。蓄电池的浮充或均充电压即为直流母线正常的输出电压。该系统方案的任一段直流母线故障时，均可将环形供电的负载切换到正常母线段。这种接线用于两组蓄电池的直流系统。其接线特点如下：1）单母分段接线，每段接一组蓄电池、一套浮充电装置。正常时两端母线解列运行。2）两组蓄电池设一套公用充电装置，该充电装置可兼作任一套浮充电装置的备用。3）两段母线之间设联络开关。为防止两套直流系统误并列，应设置闭锁装置。4）对于分期装设二组蓄电池的直流系统和两套直流系统不在一起布置的大型变电站或大中型发电厂，使用上比较方便。5）上图是互联母线的一种基本接线方式。图中Ⅰ、Ⅱ段母线间，经两把刀开关实现联络，这样可以防止误并列。因为，一般情况下误合上一把刀开关可能容易发生，但在同一时间内误合两把打开关的可能性则很小。虽然用了两把刀开关，但整个系统接线简单。根据《火力发电厂和变电所直流系统设计技术规定》发电厂和变电站的直流系统采用单母分段接线，单母接线用于110kV以下变电站，单母分段接线可靠性较高，任一段出现故障或检修都不影响供电。建议110kV，220kV和500kV变电站采用单母分段接线。本站为110kV变电站，故采用单母分段接线方式。第五章系统工作电压强电直流采用110V的优点：1）蓄电池个数少，降低了蓄电池组本身的造价，减少蓄电池室的建筑面积，减少蓄电池组平时的维护量。2）对地绝缘的裕度大，减少直流系统接地故障的机率，在一定程度上提高直流系统的可靠性。3）直流回路中触点的断开时，对连接回路产生干扰电压，直流用110V时，能降低干扰电压幅值。4）对人员较安全，减少中间继电器的断线故障。强电直流采用110V的缺点：1）变电站占地面积大，电缆截面大，给施工带来困难。2）一般线路的高频保护的收发信机输出功率大小与直流电压有关，对长线路的保护不利。3）交流的220V照明电源和110V的直流电源无法直接切换，需增加变压器和逆变电源，增加事故照明回路的复杂性。4）在站内有大容量直流电动机的情况下，增大电缆截面，增加投资。基于技术和经济上的考虑，当变电站规模较小或全户内的220kV变电所情况下，控制电缆长度较小时，强电直流系统的工作电压宜选用220V。本站选用系统工作电压为220V。第六章计算并选择蓄电池容量6.1直流负荷统计（系统工作电压220V）序号负荷名称装置容量(kW)负荷系数计算电流(A)经常电流(A)事故放电时间电流（A）随机或事故末期(A)初期0－1min1－60min60－120min1经常负荷8√√2事故照明21.09.099.09√√3通信DC/DC转换器0.84848√√4断路器合闸1.0445断路器跳闸0.64.5√6UPS140.638.238.2√√6.2阀控铅酸蓄电池的选择阀控铅酸蓄电池组电池个数的选择。蓄电池个数按以下条件选择。蓄电池正常按浮充电方式运行，为保证直流负荷供电质量，考虑供电电缆压降等因素，将直流母线电压提高5％Un，蓄电池个数N为(6-1)式中N－蓄电池个数；－直流系统的额定电压；－单体蓄电池的浮充电电压，阀控蓄电池浮充电电压为2.23－2.27V，一般取2.25。蓄电池放电终止电压校验。在确定蓄电池的个数以后，还应验算蓄电池在事故放电末期允许的最低端口电压值不应低于蓄电池放电终止电压（1.75－1.8V）。根据有关规定，动力负荷母线允许的最低电压值不低于87.5％。考虑直流母线到蓄电池间电缆压降在事故放电时按1％计算，因此，对于动力负荷专用蓄电池组，事故放电末期允许的最低端口电压值（6-2）对于控制负荷与动力负荷合并供电的蓄电池组，事故放电末期允许的最低端口电压（6-3）6.3蓄电池容量的选择用电压控制法计算蓄电池容量：根据变电站的直流负荷特点，计算出事故停电时所需的蓄电池持续放电容量。根据事故放电时间以及要求的蓄电池最低放电电压，将事故放电容量换算成蓄电池的额定容量，即是铅酸蓄电池10h率的放电容量（6-4）式中－蓄电池10h放电率计算容量，Ah；－可靠系数，取1.4；－事故全停状态下持续放电时间x（h）的放电容量；－容量系数。容量系数是以额定容量C10为基准的放电容量的标么值。持续放电时间和电池最低电压端电压值由图3－1可查得。选择于计算容量相近并大于计算容量得制造厂标准蓄电池容量作为选择容量。在蓄电池可能出现得各种运行状态下，校验直流母线电压是否满足要求。首先校验事故放电初期(1min)承受冲击放电电流时蓄电池所能保持的电压（6-5）式中－事故放电初期（1min）冲击放电电流值A；－事故放电初期（1min）冲击放电系数；－蓄电池10h放电率标称电流，A。计算出的在图3-2中的“0”曲线查出的单体电池放电电压值，计算蓄电池组出口端电压为(6-6)式中－蓄电池组的单体电池个数；－承受冲击放电时的单体电池的放电电压，V。然后校验任意事故放电阶段末期，承受冲击放电电流时，蓄电池所能保持的电压。由（6-7）（6-8）式中－任意事故放电阶段，10h放电率电流倍数，即放电系数；-x事故放电容量；x－任意事故放电阶段时间，h；t－事故放电时间，h；－x事故放电末期冲击放电系数；－x事故放电末期冲击放电电流值，A；计算出的放电系数和冲击放电系数，在图3-2中可根据值查出相应的曲线，在该曲线上再用值（图3-2中）查出单体蓄电池放电电压值，计算蓄电池组出口端电压为（6-9）式中－在任意事故放电阶段的蓄电池组出口端电压，V；－在任意事故放电阶段的单体电池放电电压，V。由式（6-6）和式（6-9）计算出的端电压值应不小于负荷允许的要求值。如不能满足要求，将蓄电池的容量加大一级，继续校验，直到母线电压满足为止。6.4蓄电池参数选择参考数值表如下：表6-1铅酸蓄电池组的单体2V电池参数参考表系统标称电压（V）系统电压220V(V)浮充电压均充电压蓄电池个数浮充时母线电压均充时母线电压放电终止电压母线最低电压﹪eq\o\ac(○,1)2.252.35103231.751101.8787.55注：①表示对系统标称电压的百分比。表6-2阀控式密封铅酸蓄电池(贫液)(单体2V)的容量选择系数表放电终止电压1.87V(放电时间1h)容量系数和容量换算系数0.5200.520容量计算（1）个数：按浮充电运行时，根据式（6-1）计算==102.67取整数103（2）均衡充电电压：对于控制负荷与动力负荷合并供电（3）根据式（6-3）计算蓄电池放电最低端电压满足大于蓄电池的要求。（4）持续事故放电容量由事故持续1h及放电到最低电压1.87V查表6-2得＝0.52所以选择蓄电池的额定容量＝300Ah。电压校验1）校验事故初期（1min）承受冲击放电电流时蓄电池所能保持得电压，根据查图3-2的“0”曲线得到单体电池电压值＝2.05V即＝103×2.05＝211.15（V），为额定电压的96%。2）校验事故放电末期（1h）承受冲击放电电流时蓄电池所能保持的电压，根据查图3-2中，由＝3.8和＝0.15查得单体电池电压值＝1.83V，即V，为额定电压的85.7％，不符合要求。因此，将容量加大一级继续校验。选择蓄电池的额定容量为400Ah。1）校验事故初期（1min）承受冲击放电电流时蓄电池所能保持得电压，根据查图3-2的“0”曲线得到单体电池电压值＝2.01V即＝103×2.01＝207.03（V），为额定电压的94%。2）校验事故放电末期（1h）承受冲击放电电流时蓄电池所能保持的电压，根据查图3-2中，由＝2.85和＝0.11查得单体电池电压值＝1.95V，即V，为额定电压的91％。满足要求，故选取蓄电池容量为400Ah。第七章直流充电模块的选择7.1高频开关充电模块工作原理高频开关充电模块由交流输入滤波、整流单元、高频逆变单元（DC/AC）、直流输出滤波、PWM脉宽调制单元和监控单元等组成。交流电输入到模块后首先进入输入滤波电路，去除交流电上的干扰，然后经过全波整流电路交换成高压直流电（500V左右），再由DC/AC高频逆变电路变换成20kHz可调脉宽的高频脉冲电，经过主功率变压器的降压，再由高频整流电路整流成直流电，最后经过滤波处理输出稳定的直流电。PWM脉宽调制电路根据输入交流电、输出直流电和负载的变化情况，自动调节高频开关的脉冲宽度，使输出电压稳定在允许的范围内。同时PWM脉宽调制电路执行监控单元的控制信号。交流检测电路检测输入交流电的情况，如果交流电异常，它立即送出控制信号关闭脉宽调制电路，同时将异常信息送监控单元处理和显示。前馈信号试试跟踪交流电的变化，并将变化信息送PWM脉宽调制电路，使它能及时根据输入交流电调整输出电压，提高模块的响应速度。直流检测电路检测输出直流电的变化，将电压和电流信息反馈到监控单元和脉宽调制电路。如果直流电出现异常，它立即送出控制信号给脉宽调制电路，并将异常信息送监控单元处理和显示。监控单元一方面采集充电模块工作状态和参数，将这些信息通过串口上送SCADA/DCS,同时在面板上显示输出电压和电流；另一方面接受SCADA/DCS或面板控制开关的指令，对充电模块进行控制：开、关机、均、浮充转换，限流点设置，输出电压调整。模块面板上有控制开关、状态指示灯和数码管显示，它们是充电模块与人交流的窗口，显示充电模块的输出电压或电流值，指示均、浮充状态和各种保护告警状态。通过控制开关来设置、控制充电模块的工作方式和地址，调整其输出电压。充电模块的外部发生短路时，充电模块能自动降低输出电压和电流，使输出电流限制在4A左右。该特性可以有限防止外部事故损坏充电模块和事故的进一步扩大。充电模块的输出电压一旦超过充电模块内部设置的过压保护点，充电模块便自动关机，锁死输出，只有重新开机才能启动输出。因为过电压可能会损坏用电设备，所以一旦发生过电压，应该检查过压的原因并排除故障后，才能重新开机。7.2充电装置的选择充电装置额定电流选择（铅酸蓄电池）eq\o\ac(○,1)满足浮充电要求：Aeq\o\ac(○,2)满足初充电要求：eq\o\ac(○,3)满足均衡充电要求：注：为直流系统经常负荷电流；为铅酸蓄电池10h放电率电流；为充电装置额定电流。故选定充电装置的额定电流为50A。为充电装置的额定电压；为充电末期单体蓄电池电压。表7-1每组蓄电池配备一组高频开关电源模块，其模块选择方法如下：基本模块数量：附加模块的数量：式中为铅酸蓄电池10h放电率电流，A；为经常负荷电流，A；为单个模块额定电流，A；为高频开关电源模块选择的数量，当模块数量不为整数时，可取临近值，但模块数量宜3。，取整数4n=4+1=5故选取单个模块额定电流为15A的充电装置，一共需要5个模块。第八章UPS不间断电源的选择8.1变电站设交流不断电电源的必要性交流不间断电源系统的英文缩写为UPS(Uninterruptedpowersupply)，以下简称为UPS系统。在现代变电所二次系统中越来越多的采用由静态电路构成的设备。如变电站的计算机监控装置、远动装置装置、微机保护、各种变送器、脉冲电度表等等。这些设备对交流工作电源的质量和供电联系性要求都很高。例如，标准计算机要求电源在下列范围内变化：电压在±2%，频率在±1%，波形失真不大于5min。目前变电站的所用电系统提供的380/220交流电源，不能满足这一要求。因此，在现代大中型变电站中应设有不间断电源系统（UPS），供计算机及其他静态电路构成的设备之用。8.2对UPS系统的基本要求(1)保证在变电所正常运行和事故停电状态下为电子计算机,自动化仪表,继电保护等设备,提供不间断的交流电源.(2)在变电所全停电的情况下,UPS满负荷,连续供电的时间不得少于一小时.(3)UPS的负荷侧与其交流电源间应设有抗干扰的隔离措施,防止所用电系统的暂态干扰进入负荷侧.(4)在输入到UPS的变电所交流电压为380V、频率为50Hz2Hz的条件下，输出的各项技术指标满足以下要求：a)电压稳定度：输出电压为单相、双线、220V，稳态时不大于2%；暂态过程中不大于10%；b)频率稳定度：输出额定频率为50Hz，稳定度要求，稳态时不大于1%；暂态过程中不大于2%；c)波形失真度：输出电压为正弦波，总的波形失真度不大于5%；d)备用电源切换时间不大于5ms。8.3UPS的配置方式配置方式有两种：分散式配置与集中式配置。分散配置就是根据需要，变电站的计算机监控装置，远动装置，自动化仪表，继电保护等分别设置小容量的UPS系统。各种装置的UPS系统之间无联系。集中配置就是全站设一套公用的UPS系统，为所有的设备提供交流电源。分散配置的优点：eq\o\ac(○,1)接线简单，有时随主设置配套供货，不需实际上选型；eq\o\ac(○,2)UPS系统的故障影响面小。其缺点：eq\o\ac(○,1)供电可靠性不高；eq\o\ac(○,2)小容量（2kW以下）的UPS系统往往内部自备蓄电池，事故时一般只能保证15min全负荷供电，不能满足事故供电1h要求。集中配置UPS系统的容量较大，直流电源可由变电站直流系统供电。UPS系统可采用可靠性较高的接线方式。对UPS系统的各项技术要求易满足，整体可靠性较高，但其接线复杂、投资大。本站选取集中式配置，接线方式为二路交流、一路直流的输入方式。接线如下图：第九章通信电源设计9.1变电站通信电源变电所必须装设可靠地通信直流电源系统，以确保通信设备的不间断供电，尤其要保证变电所发生事故时的不间断通信供电。设置通信专用的蓄电池组或由交流不停电电源供电。相同直流供电电压的通信设备宜由同一组蓄电池供电。通信直流电源，宜采用整流器向蓄电池组浮充电方式供电。9.2通信直流变换器的作用通信直流变换器可将直流（220VDC、110VDC、48VDC、24VDC）转换为所需的直流电力，主要应用于邮电通信、电力通信、铁路通信等场合。9.3对通信电源的特殊要求（1）由于通信电源是正极接地系统，因此要求专用DC-DC变换器与电力专用的UPS和逆变器一样，其直流输入与输出电气绝缘隔离，负载侧的任何故障均不能影响到直流母线，更不能造成直流控制母线接地。（2）通信专用DC-DC变换器不但要实现直流输入与输出的电气绝缘隔离，而且要有足够的输出短路容量，保证在负载短路时能可靠地分断回路的断路器，避免造成通信电源输出电压跌落的事故。（3）要求通信专用的DC-DC变换器具备通信接口，并通过RS485总线与集中监控器连接，实现对通信电源的全参数在线监控。（4）为提高供电的可靠性，通信专用DC-DC直流变换器要求N+1并联的冗余模式，并且与高频开关整流模块一样，采用硬件自主均流技术，在可靠性要求高的变电站，可配置两组全容量的直流变换器的模块热备份运行。9.4DC/DC通信电源技术指标型号规格：ZBG21-2048/220。标称直流输入220V；额定直流输出48V/20A。本站通信计算电流为48A，选取以上型号的DC/DC通信变换器基本数量3个，再另选1个为备用。一共需要4个，两个一组分别装在分电屏输出的两条回路上。第十章各自动开关额定容量的选择10.1控制、保护、信号回路断路器选择（经常负荷、UPS等均分两段母线）式中为直流断路器额定电流；为同时系数，0.8；为控制负荷计算电流；为保护负荷计算电流；为信号负荷计算电流。1）经常负荷：≥0.5×8.18=4.1A无延时选取额定电流为6A的GM5-63.2）事故照明：≥0.5×9.09=4.5A无延时选取额定电流为6A的GM5-63.3）通信负荷：≥0.5×20=10A无延时选取额定电流为10A的GM5-63.4）UPS负荷:≥0.5×38.2=19.1A无延时选取额定电流为20A的GM5-63.分电屏母线控制回路：经常负荷、事故照明、通信负荷需要的断路器额定电流为16A。UPS负荷需要的断路器额定电流为20A。因此，需要额定电流为16A和20A的GMB32型断路器。延时时间为10ms。10.2直流分电柜电源回路eq\o\ac(○,1)额定电流按照直流分柜上全部用电回路的计算电流之和选择。式中为直流断路器额定电流；为同时系数，0.8；为控制负荷计算电流；为保护负荷计算电流；为信号负荷计算电流。eq\o\ac(○,2)为保证动作选择性要求，断路器额定电流还应大于直流分电柜馈线断路器的额定电流，它们之间的电流极差不易小于4级。0.8×（8.18+9.09+48+38.2）=82.8A断路器：GMB型（GMB100.额定电流为100A.延时时间30ms）GM型（GM100.额定电流为100A.无延时）隔离开关：GMG型（GMG125.额定电流为100A）10.3充电装置输出回路断路器额定电流应按充电装置额定输出电流选择，即式中：-直流断路器额定电流，A；-充电装置额定输出电流，A；-可靠系数，取1.2。得。故选用额定电流为63A的GMB100型断路器，延时时间为60ms。10.4蓄电池组出口回路(1)断路器额定电流按蓄电池的1h放电率电流选择，即式中：-蓄电池1h放电率电流，A；铅酸蓄电池可取5.5。(2)按保护动作选择性条件，即额定电流应大于直流馈线中断路器额定电流最大的一台来选择，即式中：-直流馈线中直流断路器最大的额定电流，A；-配合系数，一般可取2.0，必要时取3.0。取以上两种情况中电流最大者为断路器额定电流，并应满足蓄电池出口回路短路时灵敏系数的要求。据以上综合分析，由（1）得=5.5×40=220A由（2）得故选取额定电流为250A的GMB400型断路器，延时时间为60ms。10.5直流母线联络电器（隔离开关）直流隔离开关，额定电流按以下原则计算：按较大电流的母线上供电的负载工作电流选择，即式中：-较大电流的母线段上全部负载的工作电流之和；-同时系数，取0.5-0.6。得=0.5×103.47A=51.7A故选取额定电流为63A的GMG125型隔离开关。10.6蓄电池放电回路的断路器按照蓄电池的放电装置的额定电流选择，一般情况，放电装置的额定电流按照蓄电池的进行选择。=1.2×=1.2×40=48A故选取额定电流为50A的GM100型断路器。10.7电气接线图见下页图片。第十一章结论本次设计题目是为110KV变电站设计直流系统。设计方案为：蓄电池采用一组阀控型密封式铅酸蓄电池，浮充电方式运行，浮充电电压为2.35V；采用单母分段的接线方式，以提高供电可靠性；系统电压采用220V；蓄电池容量选择400Ah，N=103个，电压校验结果满足要求。蓄电池充电装置选取一组，充电模块为5个，额定工作电流15A，充电装置出口电流为50A。交流不停电电源简称UPS为二次系统中的交流负荷提供电源，一般由站用变和蓄电池为其供电。本设计采用集中式配置。通信直流变换器由专用蓄电池组对其供电。开关容量的选择方面，蓄电池出口断路器的额定电流按蓄电池的1h放电率电流和保护动作性进行计算，选择其中数值较大者作为断路器额定电流。断路器型号器为：额定电流为250A的GMB400。充电装置输出回路断路器额定电流按充电装置的额定输出电流来选择。断路器型号为额定电流为63A的GMB100。结束语两个多月的时间很快就过完了，在这段时间里，我通过对所选论文题目《变电站直流系统分析与设计》的学习与探索，更好地认识了变电站，对变电站输配电方面有了更深的理解，接触到了以前未曾注意到的知识，相信这对即将走向电力系统工作岗位的我们来说是一个巨大的收获。独立作业更让我分析、解决问题的能力，思考和学习的能力有了进一步的提高。也让我明白了严谨认真的态度对电力行业至关重要。最后，感谢在论文设计过程中给予我很大帮助的老师和同学，感谢他们在资料收集、疑难问题等方面对我的帮助和支持。参考资料1、 宋继成主编《220-500kV电气接线设计》中国电力出版社20042、白忠敏主编《电力系统直流系统设计手册（第二版）》中国电力出版社20213、《变电站交直流控制电源一体化方案技术说明》产品资料4、《JZKY高频开关电源》产品资料5、《电力系统电源设备》产品资料6、《电力专用不间断电源系统选型手册》产品资料7、《电力工程直流电源系统G系列直流断路器设计选型手册》产品资料8、 《电力工程直流系统设计技术规程》9、 《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》等目录：一.系统的总体设计…………31.1系统概述…………31.2系统功及模块……………………31.3系统实现方案……………………4二.数据库设计………………42.1数据库需求分析……………………42.2数据库设计…………4三.详细设计…………………53.1系统基本框架…………53.2系统各功能模块设计与实现…………6公共模块设计…………………6新闻浏览界面…………………6管理员登陆系统………………7系统管理界面…………………7发布新闻模块…………………8修改新闻模块…………………8删除新闻模块…………………8四.运行效果发布……………84.1登陆界面………………84.2登陆后界面……………94.3发布新闻界面…………94.4发布后界面……………94.5修改新闻模块…………104.6删除新闻模块…………104.7新闻浏览主界面………114.8新闻浏览最终界面……………………11五.参考文献……………………121、系统总体设计系统概述本系统为是应用JSP和SQL2000开发的网站新闻管理系统，用户可以通过浏览器访问本系统,查看新闻，管理员可以登录本系统进行新闻的添加,删除和修改。对于本系统的管理也是通过浏览器来完成的，它具有操作方便快捷等有点。系统功能及模块浏览新闻：用户通过浏览器查看新闻，如果是多条新闻，可以分页显示。新闻录入：通过浏览器来完成，可以改变格式。新闻修改：通过浏览器来完成。删除新闻：根据需要可以删除新闻。系统管理员验证：在对系统管理之前，必须通过登录系统验证。用户不必登陆即可查看所有新闻，管理员必须进行身份验证才能管理系统。新闻管理系统新闻管理系统新闻浏览主界面新闻浏览最终页面系统管理主界面发布新闻模块修改新闻模块删除新闻模块图1系统功能模块系统实现方案本系统采用B/S结构，使用jsp技术，jsp服务器采用Tomcat5.0后台数据库管理系统采用SQLServer2000，开发环境为eclipse3.2+myeclipse5.0。2、数据库设计2.1数据库需求分析根据本系统功能要求，新闻管理系统需要以下数据项。新闻资料新闻标题、新闻内容、发布日期、发布人。用户密码资料用户名、密码、是否为管理员、姓名。2.2数据库表设计根据需求分析，共设计两个表，分别为新闻文章表和用户表。列名数据类型是否可为空说明IDint否纪录编号，标识属性，主键TITLEvarchar(100)否文章标题BODYvarchar(8000)否文章内容ADDDATEvarchar(30)否发布日期ADDUSERvarchar(10)是发布人表1新闻文章表列名数据类型是否可为空说明IDint否纪录编号，标识属性，主键USER-IDvarchar(15)否用户名USER-PASSWORDvarchar(15)否用户密码ISMASTERvarchar(1)否是否为管理员USER-NAMEvarchar(10)是用户姓名表2用户表3．详细设计3.1系统基本框架公共模块公共模块common.jspconnectdb.jspcodefiler.jspcheck.jsp新闻浏览最终页面article.jsp新闻浏览主界面index.jsp管理员登录系统login.jspchklogin.jsp系统管理主界面main.jsp发布新闻模块addarticle.jspsavearticle.jsp修改新闻模块editarticle.jspeditarticleove.jsp删除新闻模块delarticle.jsp图2系统基本结构图公共模块中一共有４个JSP文件和一个CSS文件：“common.jsp”包含其他JSP文件中需要导入的Java类和包，这样其他ＪＳＰ文件就可以只需要将“common.jsp”文件包含进来，而不必逐一包含Java类和包。“connectdb.jsp”文件主要用来连接数据库，由于这段代码在大部分页面中会出现，属于重复代码所以可以将他作为一个单独的JSP文件“codefilter.jsp”文件用于对新闻文章的内容进行转换，将一般格式于ＨＴＭＬ格式之间转换，如一般格式的回车换行，在HTML格式中就是一个<br>标记等。“check.jsp”文件用来判断是否可以系统管理员的身份登陆了系统，防止非法用户直接进入系统管理后太对系统进行破坏。一般用户不需要登陆就可以打开新闻浏览最终页面“index.jsp”查看新闻列表，单击其中某一条新闻的标题，就可以打开新闻浏览最终页面“article.jsp”。查看新闻。由于新闻的标题和内容都存放在数据库中，所以最终的新闻页面是根据数据库中的记录动态生成的。只有管理员才能输入正确的用户名和密码，通过登陆系统“login.jsp”和“chklogin.jsp”,才能登陆到系统管理主页面“mian.jsp”。在这个主页面中，管理员可以发布新闻、修改新闻以及删除新闻。

3.2各功能模块的设计与实现公共模块设计公共模块中一共有４个JSP文件和一个CSS文件：common.jsp：包含其他JSP文件中需要导入的JAVA类和包。connectdb.jsp：用来连接数据库以及声明相关变量，连接数据库时首先装载驱动，然后建立Connection对象与指定的数据库进行连接。代码中声明了ResultSet的实例rs用来返回查询结构。还定义全局变量Title供以后的文件使用。check.jsp：用来判断是否以系统管理员的身份登陆系统，防止非法用户登陆到系统管理后台对系统进行破坏，程序中使用了会话（session）对象。会话对象类似与普遍应用程序中的全局变量。在一个WEB应用程序中，当一个用户访问该应用程序时，这个会话对象使这个用户在该WEB应用的所有页面共享数据。可以使用

putValue()和getValue()方法来保存和读取会话对象中的数据。上段代码中通过读取会话对象中的数据Enter是否为True来判断系统管理员是否登陆。系统管理员在成功登陆后会将Enter数据保存为True。codefilter.jsp：用于对新闻文章的内容进行格式转换，即在一般格式与HTML格式之间的转换，如一般格式的回车换行，在HTML格式中就是一个<br>标记等。程序中定义了3个方法，其中的Replace()方法是内部方法，是供其他两个方法调用的。其他程序中只调用toHtml()和unHtml()方法。新闻浏览界面index.jsp：用户浏览新闻的主页面，该页面的作用是将所有的新闻标题以列表形式显出来，article.jsp：读者在新闻浏览主页面“index,jsp”中单击感兴趣的新闻标题时，就会打开新闻浏览最终页面“artcle.jsp”，查看新闻内容。“artcle.jsp”的任务就是接受主页面传入的新闻ID，然后以此ID在数据库新闻文章表article中查找符合条件的记录，然后取出新闻标题、新闻内容等信息，并显示在“artcle.jsp”页面上。管理员登录系统新闻管理系统的后台管理用来发布、修改、删除新闻。拥有相应权限的管理员才能管理系统，所以新闻管理系统需要管理员登陆系统。登陆系统主要包括两个JSP文件：“login.jsp”和“chklogin.jsp”。login.jsp：主要用来让管理员输入用户名和密码程序开头使用语句将“common.jsp”和“connectdb.jsp”包含进来。使用Javascript编写函数checkdata()用来判断管理员是否输入了用户名和密码，如果没有输入，则给出提示。当用户单击登陆按钮，提交表单时，就会执行这个函数。程序中设置Steing类型的变量errmsg，它一共有两个值：“error1”和“error2”，如果取“error1”，表示输入的用户名和密码不正确，如果为“error2”，表示用户没有登陆而企图直接进入管理页面。用户输入用户名和密码，或者没有登陆，直接在浏览器地址栏中输入地址，企图进入管理页面时，他们都会由相应的JSP文件重定向到本页面，并传入变量errmsg的值。出现错误时，程序首先取出变量errmsg的值，并设置session对象，将session判断是哪种错误，并打印出来。代码中定义了一个表单，action问“chklogin.jsp”用户单击登陆按钮，提交表单，打开“chklogin.jsp”页面，判断用户名和密码是否正确。chklogin.jsp：在数据库的表中查询，验证用户名和密码的正确性。系统管理主界面当管理员输入正确的用户名和密码后就进入到了main.jsp，在该页面可以发布，修改，删除新闻。发布新闻模块如果想发布新闻。单击发布新闻，就进入了发布新闻模块。发布新闻模块有两个文件组成：“addarticle.jsp”和“saveatricle.jsp”。addarticle.jsp：负责在页面中添加新闻，然后提出表单。saveatricle.jsp：页面将添加的新闻保存到数据库news的数据表article中。修改新闻模块新闻发布后，如果发现输入的标题或者内容出现错误，可以使用修改新闻模块，对新闻进行修改。就修改新闻模块共有两个JSP文件：“editarticle.jsp”和“editarticleover.jsp”。editarticle.jsp：将待修改的新闻和内容显示出来，供管理员修改。editarticleover.jsp：将修改后的新闻保存到数据库中。删除新闻模块根据需要还可以删除新闻，delarticle.jsp文件就负责这种功能。4．运行效果发布4.1登陆界面4.2登陆后的界面4.3发布新闻界面4.4发布后的界面4.5修改新闻模块4.6删除新闻模块4.7新闻浏览主界面4.8新闻浏览最终界面1．2．5．参考文献【1】张琴张千帆.从零开始—JSP动态网页制作基础培训教程人民邮电出版社2005【2】孙卫琴李洪成.Tomcat与Java.Web开发技术详解电子工业出版社2004【3】史济民等.软件工程——原理.方法与应用（第二版）高等教育出版社2002：10-293.【4】王诚梅等.JSP案例开发集锦电子工业出版社2004附：文件名称位置说明common.jspnews\incoming公共包含文件connectdb.jspnews\incoming用来连接数据库的JSP文件check.jspnews\incoming用来判断是否以管理员登录系统的JSP文件codefilter.jspnews\incoming用来将新闻文章格式进行转换的JSP文件style.cssnews\incoming样式表文件index.jspnews新闻浏览的主界面文件article.jspnews新闻浏览的最终界面文件login.jspnews\admin管理员登录页面文件chklogin.jspnews\admin判断该用户是否为管理员的JSP文件main.jspnews\admin系统管理主页面文件addarticle.jspnews\admin添加新闻页面文件savearticle.jspnews\admin将添加新闻保存的JSP文件editarticle.jspnews\admin修改新闻页面文件editarticleover.jspnews\admin将修改新闻保存的JSP文件delarticle.jspnews\admin将新闻删除的JSP文件index_new.jspnews完善美化后的主页面文件web.xmlnews\WEB-INF程序应用的描述文件msbasenews\WEB-INF\libSQLServer2000JDBC驱动程序包mssqlservernews\WEB-INF\libSQLServer2000JDBC驱动程序包msutilnews\WEB-INF\libSQLServer2000JDBC驱动程序包上海电力学院成教院本科毕业设计（论文）题目：变电站综合自动化系统的研究专业：电气工程及其自动化年级：2021上电学生姓名：万勇学号：指导教师：张永健2021年10月1日变电站综合自动化系统的研究摘要随着全国农村电网的改造建设，变电站的投运越来越多，一些老旧的常规变电站需要进行自动化改造升级，升级到无人值守综合自动化变电站。南昌县供电公司全县共有15座变电站，其中还有六座是老旧的常规综自设备变电站，他们的主变、保护设备基本都使用超过20年。由于许多变电站中地处偏远、负荷很小的，进行无人值守改造意义重大。所以如何在现有设备上，在保证合理使用资金的情况下，对这些常规变电站进行无人值守改造，使其能够接入到南昌县调度自动化系统（EMS系统中），将是一个急要解决的问题。本文以南昌县徐罗变电站为例，在分析国内外调度自动化发展现状和南昌县电网实际情况的前提下，对如何对徐罗变电站进行无人值守改造进行了研究，并对各系统的性能、功能实现提出了设计要求和解决方案，同时也简单介绍调度主站如何接入其信号和相关人机交互功能。关键词南昌县徐罗变无人值守改造设计目录第一章：引言 11.1概述 11.2常见自动化系统结构 11.3本文所要做的主要工作 3第二章：徐罗变电站无人值守设计综合自动化改造原则及功能要求 42.1南昌县调度自动化简介 42.2设计原则 52.3功能要求 62.4无人值守变电站基本要求 7第三章：徐罗变无人值守综合自动化改造方案 83.1系统结构 83.2通信规约方式 103.3遥信功能实现 133.4遥测功能实现 163.5遥控功能实现 193.6其他功能 213.7防雷 21结论 23参考文献 24第一章：引言电力系统运行的可靠性及其电能的质量与电力系统的自动化水平有密切的联系。为了使电力系统安全经济运行，各种继电保护和自动装置组成了信息就地处理的自动化系统。1.1概述县级电网是整个供电网的末端，其所属变电站一般存在电压等级低、容量相对小、供电范围大、出线较少、设备相对落后等问题,随着调度自动化系统的建立,要求我们逐步实现各站自动化改造,以便接入调度系统,但在自动化改造方面,面临着各种各样的困难。以南昌县为例，影响变电站自动化改造的主要问题有：一，由于县域范围大，变电所分散，变电所设备陈旧。全县很多变电所都是七、八十年代投运的，不少设备早已归属淘汰之列，没有自动化相应的接口,无法实行无人值守。第二，专业技术人员匮乏。专业技术人员数量不够,培训力度还不够，影响正常的运行维护管理工作。第三，县级企业技术改造资金有限，在自动化系统工程改造必须因地制宜，应根据具体情况，采用不同步骤和方式，在保证设计具备安全性、可靠性、稳定性的同时要充分考虑到经济性。1.2常见自动化系统结构自动化系统一般由远动子系统、计算机子系统和人机联系子系统组成，如图：图1－1调度自动化系统结构图变电所的各种信息，通过远动子系统将其传送到调度中心，并完成对信息的预处理，同时也可将调度中心的控制命令传送到变电所。计算机子系统是以计算机为基础的信息处理系统，它对远动子系统收集到的基础数据作进一步加工处理、分析、计算，为调度人员监视、分析系统运行状态以及对系统运行进行控制提供依据。人机联系子系统包括屏幕显示器、打印机、键盘。鼠标、调度模拟屏等设备，用于向调度人员显示和输出信息，也可以输入调度人员的控制命令。从原理上将自动化系统按其功能又可以分成如下四个子系统。图1－2自动化系统原理图1．信息采集和命令执行子系统信息采集和命令执行子系统是指设置在变电站中的运动终端（综自设备）。运动终端与主站配合可以实现四遥功能。2．信息传输子系统信息传输子系统也就是通信系统，它为自动化系统提供传输通道，满足信息的上下传递的需要。通信系统按信道的制式不同，可分为模拟传输系统和数字传输系统两类，其具体的设备组成各不同。3．信息的采集处理和控制子系统信息的采集处理和控制子系统是指主站调度自动化系统，它实现对整个电网的监视和控制，收集分散在变电站的实时信息，对这些信息进行分析和处理，并将结果显示给调度员或产生输出命令对系统进行控制。4．人机联系子系统从自动化系统收集到的信息，经过计算机加工处理后，通过各种显示装置反馈给运行人员。运行人员收到这些信息作出决策后，再通过键盘、鼠标、显示屏触摸等操作手段，对电力系统进行控制，这就是人机联系。1.3本文所要做的主要工作本文是在阅读了大量国内外有关文献资料的基础上，依据省、市公司文件精神，根据南昌县电网具体情况，以徐罗变电站为列，主要完成以下工作：1、根据应用需要，提出徐罗变无人值守综合自动化改造设计原则和功能要求。2、从经济、实用、安全、可靠的原则出发，按照“三遥”功能的要求，提出徐罗变无人值守综合自动化改造方案。3、简单介绍徐罗变如何接入主站调度自动化系统（EMS系统）。第二章：徐罗变电站无人值守设计综合自动化改造原则及功能要求2.1南昌县调度自动化简介南昌县县调自动化主站系统是按省公司确定的大型县模式建设，其主站系统硬件配置、设备选型和主站系统软件功能要求严格按照省公司招标确定的配置方案和设备选型。考虑到县级调度的规模及应用，南昌县调工程使用的是EMS系统。南昌县变电站分布示意图：图2－1南昌县变电站分布图全县共有35KV变电站15座（滁搓、太殿、幽兰、北山、红旗泵、新联、武阳、徐罗、黄湖、南新、蒋巷、富山、岗上、广福、东新），其中蒋巷、富山、黄湖、徐罗、北山、太殿6座为常规综自设备变电站。这6座常规站站内设备一般都已使用20年以上，大部分主变都不具备有载调压功能，无法实施无人值守，急需对他们进行无人值守综合自动化改造，以便接入调度自动化系统。在六座常规综自设备站中，徐罗变处于电网末端，该站建于1988年，具备常规的差动，过流，速断保护，无安全自动装置，共有6条10kV出线，负责着南昌县三江镇、黄马乡供电，在全县各站中属于供电范围最大的几座变电站之一，2021年最大负荷达到11MW，且该站一次设备都是户外式，老化最为严重，故本文以徐罗变研究无人值守设计综合自动化改造。图2－2徐罗变电站一次接线图2.2设计原则由于徐罗变电站设备陈旧，要将变电站的继电保护、测量、监视、控制和通信都集中于自动化系统中，应至少能满足以下设计原则。1、安全可靠性必须保证变电站自动化系统具有高的可靠性和安全性，能在强的干扰情况下、电磁环境下工作，尽可能保证自动化设备的独立性，避免其干扰站内继保等设备，优先选择性价比高的、技术成熟先进且通过国家质量检测机构检测的。2、规范性变电站自动化系统的设计应执行国家、行业的有关标准、规范及规程、规定。符合《35kV～110kV无人值班变电所设计规程》（DT/T5103-2021）要求，应选择通过ISO9000质量体系认证的企业生产的变电站自动化设备。变电站自动化系统的各种接口规约应采用国家或行业标准，特殊的通信规约应具备详尽规约文本，能够接入现有EMS系统（支持104规约）。3、分层分布式优先选用分层分布式变电站自动化结构。充分应用现场总线或局域网等先进通信技术解决变电站内数据交换问题。4、开放性自动化系统必须具备灵活的平台结构，扩展方便，以便今后扩充或升级。5、经济性在满足以上要求的同时，充分考虑改造的经济性，尽量选择性价比高的设备。2.3功能要求根据现有工作实际，我们对变电站自动化系统功能的主要要求是数据采集、安全监视，并与主站保持实时信息通信。具体功能要求如下：1.数据采集·主变有功功率、无功功率、电流、·母线电压·线路有功功率、无功功率、电流·直流母线电压·电气设备运行状态·主保护运行状态2.运行记录·事件顺序记录与存档·控制操作记录3.远动功能·与主站通信·当地人机接口·远方控制操作·远方／当地自动化控制系统操作切换2.4无人值守变电站基本要求无人值守变电站的技术和设备选择应遵循“安全、高效、环保”原则，力求标准化、无人化、小型化、最优化，优先采用技术成熟先进、结构简单、自动化程度高、少维护、运行运行业绩优异的高可靠性产品。变电站设备的选型应满足节能、低噪音等环保要求。对于老旧设备以及事故频发、影响运行的设备，必须更换。在设备、规约方面宜考虑数字化变电站的技术要求，适应变电站发展趋势。在保证供电网络可靠运行的基础上，应适当简化接线方式。同一单位在同一电压等级上宜采用统一的接线方式和设备配置原则。一、二次设备的选型应规范统一，避免设备繁杂。无人值守变电站的继电保护及安全自动装置应选用性能稳定、质量可靠的微机型产品，并应具备信息远传功能。无人值守变电站的自动化系统，应采用变电站计算机监控系统。变电站的信息采集应满足无人值守的运行要求。无人值守变电站的通信配置应能支撑无人值守站各分系统对通信的需要。无人值守变电站、调度、监控中心之间的通信配置应稳定可靠。无人值守变电站的交直流电源设备应根据无人值守站的实际地理和交通条件考虑适当提高配置，应具备远方监控和控制功能。无人值守变电站条件许可下建议配置相应的视频安防、消防、环境监测等系统，并应能够实现远方监视和控制。第三章：徐罗变无人值守综合自动化改造方案3.1系统结构变电站自动化系统的基本结构及特点

1、集中式系统结构集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I／O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。此类结构对监控主机的性能要求较高，且系统处理能力有限，开发手段少，系统在开放性、扩展性和可维护性等方面较差，抗干扰能力不强，该结构在早期自动化系统中应用较多，目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式。

2、分布式系统结构按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。其结构的最大特点是采用主、从CPU协同工作方式，各功能模块如智能电子设备（IntelligentElectronicDevice，IED）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。各功能模块(通常是多个CPU)之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。

其结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。分布式变电站综合自动化系统自问世以来，显示出强大的生命力。但目前，还存在在抗