7 供電系統(tǒng)變電所的自動(dòng)化

1、內(nèi)容提要：本章介紹了供電系統(tǒng)的基本功能以及變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，還介紹了備用電源投入裝置、自動(dòng)重合閘裝置、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地自動(dòng)選線裝置，最后介紹了電力負(fù)荷管理和控制。第7章供電系統(tǒng)變電所的自動(dòng)化第7章 供電系統(tǒng)變電所的自動(dòng)化第一節(jié) 概述第二節(jié) 變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能第三節(jié) 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第四節(jié) 備用電源自動(dòng)投入裝置第五節(jié) 自動(dòng)重合閘裝置第六節(jié) 變電所的電壓、無(wú)功綜合控制第七節(jié) 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地自動(dòng)選線裝置第八節(jié) 電力負(fù)荷管理與控制第一節(jié) 概述 在傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)變電所中，大都采用機(jī)電式的繼電保護(hù)裝置。用儀表屏、操作屏及中央信號(hào)系統(tǒng)等二次設(shè)備對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控

2、。 缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，信息采樣重復(fù)，資源不能共享，維護(hù)工作量大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，這種配置對(duì)供電系統(tǒng)中的正常操作，故障判斷和事故處理等主要工作，由于不具備數(shù)據(jù)處理功能，對(duì)運(yùn)行設(shè)備出現(xiàn)的異常狀態(tài)難以早期發(fā)現(xiàn)，也不便于和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)、通信。因此，整個(gè)變電所的自動(dòng)化程度受到限制。 變電所的自動(dòng)化系統(tǒng)就是將變電所的二次設(shè)備（包括：繼電保護(hù)裝置、控制裝置、測(cè)量裝置、信號(hào)裝置）通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代通信技術(shù)綜合集成為一體，實(shí)現(xiàn)變電所運(yùn)行管理自動(dòng)化的系統(tǒng)。 變電所的自動(dòng)化系統(tǒng)的定義 變電所的自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能 具有微機(jī)保護(hù)，數(shù)據(jù)、信號(hào)采集與測(cè)量，自動(dòng)控制，運(yùn)行監(jiān)視，打印記錄，故障錄波與測(cè)距，信息

3、儲(chǔ)存與分析，自診斷，與調(diào)度所通信以及接受、處理和傳送來(lái)自線路需經(jīng)變電所傳送的信號(hào)等功能。 變電所的自動(dòng)化系統(tǒng)的分類 1）在中、低壓變電所中采用自動(dòng)化系統(tǒng)，取消常規(guī)的保護(hù)、監(jiān)視、測(cè)量、控制屏，以全面提高變電所的技術(shù)水平和運(yùn)行管理水平，并逐步實(shí)行無(wú)人值班，達(dá)到減員增效的目的。 2）對(duì)于高壓大型樞紐變電所的建設(shè)和設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，采用自動(dòng)化系統(tǒng)，解決了各專業(yè)在技術(shù)上保持相對(duì)獨(dú)立而造成的互相脫節(jié)、重復(fù)投資，甚至影響運(yùn)行可靠性的弊端。達(dá)到提高自動(dòng)化水平和運(yùn)行管理水平的目的。 第四節(jié) 備用電源自動(dòng)投入裝置 備用電源自動(dòng)投入裝置 在具有工作電源及備用電源供電的變(配)電所中，設(shè)置備用電源自動(dòng)投入裝置APD。 目的：

4、當(dāng)工作電源因故障被斷開后，能自動(dòng)而迅速地將備用電源投入，保證用電負(fù)荷的正常供電。 工作電源和備用電源的接線方式分為兩類：明備用接線方式和暗備用接線方式。 明備用方式：在正常工作時(shí)，備用電源不投入工作，只有在工作電源發(fā)生故障時(shí)才投入工作。 暗備用的接線方式：在正常時(shí)，兩電源都投入工作，互為備用。 右圖是明備用電源的接線方式，APD裝設(shè)在備用電源進(jìn)線斷路器QF2處。在正常情況下，由工作電源A供電，備用電源斷開。當(dāng)工作電源A故障時(shí)，APD動(dòng)作，將斷路器QF1斷開，切除故障的工作電源，然后將斷路器QF2閉合，使備用電源投入工作，恢復(fù)供電。下圖是暗備用電源的接線方式，APD裝設(shè)在母聯(lián)斷路器QF3處。正常

5、時(shí)，兩路電源同時(shí)工作，母線上的分段斷路器QF3處于斷開狀態(tài)，段母線和段母線分別由電源A 和電源 B 供電，通過(guò)斷路器QF3相互備用。 當(dāng)電源A發(fā)生故障時(shí)，APD動(dòng)作，將故障失壓電源的斷路器QF1斷開，隨即將母聯(lián)斷路器QF3自動(dòng)投入，此時(shí)母線I的負(fù)荷改由電源B供電。 對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求： （1）當(dāng)常用電源失壓或電壓很低時(shí)，APD 應(yīng)將此路電源切除，將備用電源投入，以保證不間斷地向用戶供電。 （2）常用電源因負(fù)荷側(cè)故障被繼電保護(hù)裝置切除或備用電源無(wú)電時(shí)，APD 均不應(yīng)動(dòng)作。 （3）APD 只應(yīng)動(dòng)作一次。以避免將備用電源合閘到永久性故障上去。 （4）APD 的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)盡量縮短。 （5

6、）電壓互感器的熔絲熔斷或其刀開關(guān)拉開時(shí)，APD 不應(yīng)誤動(dòng)作。 （6）常用電源正常的停電操作時(shí)APD不能動(dòng)作，以防止備用電源投入。第五節(jié) 自動(dòng)重合閘裝置 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，電力系統(tǒng)的故障特別是架空線路上的故障大多是暫時(shí)性的，多數(shù)能很快地自行消除。因此，采用自動(dòng)重合閘裝置（ARD），迅速恢復(fù)供電，從而大大提高供電可靠性。 自動(dòng)重合閘裝置分類： 三相一次重合閘、二次重合閘和三次重合閘自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)滿足的基本要求： （1）線路正常運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)重合閘裝置ARD應(yīng)投入，當(dāng) 值班人員利用控制開關(guān)或遙控裝置將斷路器斷開時(shí)，ARD不應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)值班人員手動(dòng)合閘，由于線路上有永久性故障而隨即由保護(hù)裝置將斷路器斷開時(shí)，

7、ARD亦不應(yīng)動(dòng)作。 （2）除上述情況外，當(dāng)斷路器因繼電保護(hù)裝置或其它原因跳閘時(shí)，ARD均應(yīng)動(dòng)作。（3） ARD可采用控制開關(guān)位置與斷路器位置不對(duì)應(yīng)原則 啟動(dòng)重合閘裝置，即當(dāng)控制開關(guān)處在合閘位置而斷 路器實(shí)際上處于斷開位置的情況下，使ARD啟動(dòng)動(dòng)作。（4） ARD的動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定（如一次重合閘 只應(yīng)動(dòng)作一次）。無(wú)特殊要求時(shí)對(duì)架空線路只重合 一次，而對(duì)電纜線路一般不采用ARD，因其瞬時(shí)性故 障極少發(fā)生。（5）ARD 的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)大于故障點(diǎn)滅弧并使周圍介質(zhì)恢復(fù)絕緣強(qiáng)度所需時(shí)間和斷路器及操作機(jī)構(gòu)恢復(fù)原狀，準(zhǔn)備好再次動(dòng)作的時(shí)間，一般采用0.51s。 （6）ARD 動(dòng)作后，應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸，為下一次

8、動(dòng)作做好準(zhǔn)備。（7）應(yīng)能和保護(hù)裝置配合，使保護(hù)裝置在ARD 前加速動(dòng)作或ARD 后保護(hù)加速動(dòng)作。 圖示為單電源線路三相一次重合閘的工作原理框圖，其主要由重合閘啟動(dòng)、重合閘時(shí)間、一次合閘脈沖、手動(dòng)跳閘后閉鎖、手動(dòng)合閘于故障時(shí)保護(hù)加速跳閘等元件組成。 在供電系統(tǒng)中，重合閘與繼電保護(hù)的關(guān)系極為密切。利用自動(dòng)重合閘所提供的條件以加速切除故障，繼電保護(hù)與之配合時(shí)，一般采用兩種方式。 （1）自動(dòng)重合閘前加速保護(hù) 前加速保護(hù)方式的構(gòu)成原理 假設(shè)線路 上均裝設(shè)有定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)限按階梯型原則配合。前加速保護(hù)就是在系統(tǒng)首端保護(hù)3 處采用自動(dòng)重合閘前加速保護(hù)動(dòng)作方式，則不管系統(tǒng)中哪一段線路發(fā)生故障（如圖

9、中的k1點(diǎn)），均由裝設(shè)于首端的保護(hù)裝置3動(dòng)作，瞬時(shí)切斷全部供電線路后，ARD 動(dòng)作使首端斷路器立即重合。若此時(shí)故障是瞬時(shí)性的，則系統(tǒng)在重合閘以后就恢復(fù)了供電；如屬永久性故障，則由各級(jí)線路按其相應(yīng)的保護(hù)裝置整定的動(dòng)作時(shí)限有選擇地動(dòng)作. 特點(diǎn)： 兩次切斷故障線路，第一次瞬時(shí)切斷，第二次帶時(shí)限切斷。 優(yōu)點(diǎn)： 采用自動(dòng)重合閘前加速保護(hù)具有使用設(shè)備少，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，能快速切除瞬時(shí)性故障，使瞬時(shí)性故障來(lái)不及發(fā)展成為永久性故障，從而提高重合閘的成功率等。缺點(diǎn)： 但會(huì)增加首端斷路器的動(dòng)作次數(shù)且重合于永久性故障時(shí)再次切除故障的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)。特別是若重合閘裝置拒動(dòng)，則將擴(kuò)大停電范圍。因此“前加速”方式主要用于35kV變電站引出的直配線路上，以便快速切除故障。（2）自動(dòng)重合閘后加速保護(hù) 下圖為后加速保護(hù)方式，構(gòu)成原理：每段線路相應(yīng)均裝設(shè)重合閘裝置，當(dāng)線路出現(xiàn)故障時(shí)，線路上設(shè)置的保護(hù)裝置按照整定的動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作。然后相應(yīng)的 ARD 動(dòng)作，使斷路器重合一次。如為瞬時(shí)性故障，則可能重合