發(fā)電廠一次設(shè)計(jì)及發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)二次設(shè)計(jì)

摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文以河灣水電站為例，分別進(jìn)行發(fā)電廠一次設(shè)計(jì)及發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)二次設(shè)計(jì)。發(fā)電廠尤其是大型發(fā)電廠的安全生產(chǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著關(guān)鍵性的作用。因此，合理的設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電廠是一項(xiàng)非常重要的工作。只有這樣才能夠保證電力系統(tǒng)供電可靠和電能質(zhì)量。設(shè)計(jì)工作是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。做好設(shè)計(jì)工作，對(duì)工程建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費(fèi)用和工程建成投產(chǎn)后的安全運(yùn)行可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，起著決定性的作用。在設(shè)計(jì)中，首先，通過對(duì)發(fā)電廠原始資料的分析，了解設(shè)計(jì)電站基本概況，并初次擬定若干一次主接線圖方案，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合比較，選擇一個(gè)最優(yōu)方案；其次，對(duì)最優(yōu)方案進(jìn)行短路電流計(jì)算，過程是選擇短路點(diǎn)，并分別對(duì)每個(gè)短路點(diǎn)畫出等值電路圖，進(jìn)行短路電流計(jì)算；第三，以短路電流計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，分別對(duì)各支路進(jìn)行主要電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)；第四，畫出發(fā)電廠電氣一次布置圖（平面圖和斷面圖）和一次主接線圖；第五，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)并整定計(jì)算；第六，畫出發(fā)電機(jī)各保護(hù)的接線原理圖和展開圖。關(guān)鍵詞：電氣主接線，短路電流，發(fā)電機(jī)，保護(hù)配置ABSTRACTThedesignpaperisbasedontheexampleofHewanhydropowerstations,aseparatepowerplantdesignandthesecondgeneratorrelaydesign,PowerPlantinparticular,thearge-scalepowerplantsafetyinproductionofthesafeoperationofthesystemplaysacrucialrole.Therefore,designningareasonableapowerplantisaveryimportantjob.Onlyinthiswaycanweensurereliablepowersupplysystemsandpowerquality.Engineeringdesignworkisthekeytothebuilding.Dodesignworkontheconstructionperiod,quality,costandinvestmentprojectscompletedandputintoproductionafterthesafeoperationreliabilityandcost-effectiveproductionofintegrated,playadecisiverole.Inthedesign,mainlyinthefollowingsteps:First,thepowerplantsthroughtherawdataanalysis,tounderstandthebasicdesignofpowerstationprofileandinitialdevelopmentofanumberofmainwiringdiagramprogramme;thetechnical,economiccomparison,theoptimalchoiceofaprogrammefollowedbyThebestshort-circuitcurrentprogramme,theprocessistochooseshort-circuitpoints,respectively,anddrawoneachpointequivalentcircuitshort-circuit,shortcircuitcalculation;third,toshort-circuitcurrentcalculationbasedontheresults,respectively,onthesliproadtothemainElectricalequipmentselectionandvalidation;fourth,todrawalayoutofelectricalpowerplants(thatoverlooksthemapandprofiles)andamainwiringdiagram;Fifth,generatingasecondrelaydesignandsettingcalculation;thelast，todrawtheprotectionwiringschematicsofthegeneratorandlaunchedplans.KEYWORDS：Themainelectricalwiring,short-circuitcurrent,generators,dynamicstability,thermalstability,protectionconfiguration目錄前言 1第一章緒論 21.1畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題來源、類型 21.2選題的目的及意義 21.3本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 21.3.1水電廠自動(dòng)化系統(tǒng) 31.3.2繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展 81.4本課題主要研究?jī)?nèi)容 101.4.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 101.4.2設(shè)計(jì)要求 101.5完成論文的條件和擬定采用的研究手段（途徑） 10第二章河灣水電站電氣主接線設(shè)計(jì) 122.1原始資料分析 122.1.1河灣水電站原始材料 122.2電氣主接線技術(shù)基礎(chǔ) 132.2.1電氣主接線的類型【7】 132.2.2電氣主接線的設(shè)計(jì)的基本要求 132.2.3電氣主接線的設(shè)計(jì)的基本原則 142.3主接線方案的擬定 142.4主接線方案的比較 182.5主接線方案的確定 21第三章短路電流計(jì)算 223.1計(jì)算說明 223.2基本假定【9】【10】 223.3基本資料 223.4電抗圖及電抗計(jì)算 243.4.1電抗標(biāo)幺值和有名值的變換公式【11】 243.4.2計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值 243.4.3短路點(diǎn)的選擇 253.5對(duì)短路點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)和短路電流計(jì)算 263.5.1d1點(diǎn)短路 263.5.2d2點(diǎn)短路 313.5.3d3點(diǎn)短路 363.5.4d4點(diǎn)短路 42第四章河川水電站電氣一次設(shè)備的選擇 494.1選擇電氣一次設(shè)備遵循的條件 494.1.1按正常工作條件選擇 494.1.2按短路條件進(jìn)行校驗(yàn) 504.2電氣設(shè)備的選擇 514.2.1系統(tǒng)各回路的最大工作電流 514.2.2高壓斷路器選擇 524.2.3高壓隔離開關(guān)選擇 554.2.4電流互感器選擇 594.2.5電壓互感器選擇 624.2.6絕緣子選擇 644.2.7避雷器選擇 664.2.8母線的選擇 68第五章發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 725.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本原理 725.2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的要求 725.3發(fā)電機(jī)可能發(fā)生的故障和異常運(yùn)行狀態(tài) 735.4發(fā)電機(jī)保護(hù)裝設(shè)的原則 745.51#、2#、3#發(fā)電機(jī)保護(hù)配置 755.6發(fā)電機(jī)F1的繼電保護(hù) 755.6.1發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù) 765.6.2發(fā)電機(jī)橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 785.6.3發(fā)電機(jī)定子單相接地保護(hù) 805.6.4發(fā)電機(jī)負(fù)序電流及低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù) 805.6.5發(fā)電機(jī)定子繞組過負(fù)荷保護(hù) 825.6.6發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù) 825.6.7轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù) 835.6.8失磁保護(hù) 83總結(jié) 85致謝 86附錄 87參考文獻(xiàn) 88前言現(xiàn)代電網(wǎng)已進(jìn)入超高壓、長(zhǎng)距離、大容量和高度自動(dòng)化的時(shí)代。隨著全球工業(yè)的迅速發(fā)展，電力正在成為必不可少的一種能源，電能的使用需求量越來越大。我國(guó)的電力工業(yè)發(fā)展迅速，到目前為止我國(guó)的年發(fā)電量位居世界第二，在全國(guó)范圍內(nèi)形成了：華北、華東、華中、東北、西北和南方六大電力系統(tǒng)。發(fā)電廠尤其是大型發(fā)電廠的安全生產(chǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著關(guān)鍵性的作用。因此，合理的設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電廠是一項(xiàng)非常重要的工作。只有這樣才能夠保證電力系統(tǒng)供電可靠和電能質(zhì)量。設(shè)計(jì)工作是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。做好設(shè)計(jì)工作，對(duì)工程建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費(fèi)用和工程建成投產(chǎn)后的安全運(yùn)行可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，起著決定性的作用。電氣一次主接線代表了發(fā)電廠電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性并對(duì)電氣選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計(jì)，必須綜合處理各個(gè)方面的的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比較后方可確定。繼電保護(hù)裝置，就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于短路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種裝置。繼電保護(hù)技術(shù)未來趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。本畢業(yè)論文是河灣水電站的電氣一次設(shè)計(jì)和發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)。內(nèi)容包括電氣主接線的擬定，短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇及發(fā)電機(jī)保護(hù)的設(shè)計(jì)等幾個(gè)部分。并制定出電氣一次主接線圖，布置圖，發(fā)電機(jī)保護(hù)的接線原理圖和展開圖。第一章緒論1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題來源、類型本課題是河灣水電站一次及發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)，來源于生產(chǎn)實(shí)際，屬于工程設(shè)計(jì)類論文。1.2選題的目的及意義中國(guó)經(jīng)濟(jì)已進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)、工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程加快的同時(shí)，資源和環(huán)境制約趨緊，能源供應(yīng)出現(xiàn)緊張局面，生態(tài)環(huán)境壓力持續(xù)增大，能源的不足與需求之間的矛盾在近幾年不斷惡化，國(guó)家急需電力事業(yè)的發(fā)展，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供保障。大力發(fā)展水電事業(yè)將有利于縮小城鄉(xiāng)差距、改善農(nóng)村生產(chǎn)生活條件，對(duì)于推進(jìn)地方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、提高農(nóng)民收入，加快脫貧步伐、促進(jìn)民族團(tuán)結(jié)、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，具有不可替代的作用。作為電力專業(yè)學(xué)生，我選擇了河灣水電站一次及發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)這個(gè)課題，通過從原始資料分析，到主接線方案的選定，再到最后設(shè)備的選擇，我相信這個(gè)過程能夠幫助我鞏固所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)，并提高我們利用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力，從而為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。水電站一次及發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)是電氣工程專業(yè)的學(xué)生在本科畢業(yè)之前進(jìn)行的一次較為全面、系統(tǒng)的綜合性訓(xùn)練，有助于鞏固和增強(qiáng)對(duì)本專業(yè)主干課程的理解和應(yīng)用，樹立工程觀念，培養(yǎng)電力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)劃的能力。通過此次設(shè)計(jì)，可以熟悉國(guó)家能源開發(fā)策略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)程、規(guī)定、導(dǎo)則等，樹立安全、可靠、經(jīng)濟(jì)供電的觀點(diǎn)；掌握電力網(wǎng)初步設(shè)計(jì)的基本方法和主要內(nèi)容；提高自己使用AutoCAD，word等軟件的能力，培養(yǎng)出自己工程設(shè)計(jì)的觀念，是對(duì)四年所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐的融合。通過本次設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)形成一個(gè)較為專業(yè)的認(rèn)識(shí)。1.3本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)隨著水電廠“無(wú)人值班”【1】（少人值守）和狀態(tài)檢修工作的不斷深入開展，對(duì)水電廠的生產(chǎn)運(yùn)行和管理提出了更高的要求；以“廠網(wǎng)分開、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”為基礎(chǔ)的電力體制的改革也對(duì)水電廠自動(dòng)化技術(shù)提出了新的要求。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，給水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)論在結(jié)構(gòu)上還是在功能上，都提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展舞臺(tái)。水電廠自動(dòng)化也必須適應(yīng)新的形勢(shì)需要，發(fā)展成為一個(gè)集計(jì)算機(jī)、控制、通信、網(wǎng)絡(luò)、電力電子為一體的綜合系統(tǒng)，具備完備的硬件結(jié)構(gòu)，開放的軟件平臺(tái)和強(qiáng)大的應(yīng)用系統(tǒng)。1.3.1水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)由I/O設(shè)備(傳感器和執(zhí)行器)、控制硬件、控制軟件、人機(jī)接口及與信息系統(tǒng)的連接等組成。而水電廠的自動(dòng)化是從80年代初單個(gè)功能裝置研制開始的，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展過程可分為四個(gè)階段：（1）功能分布式的星型分層監(jiān)控系統(tǒng)

以單功能微機(jī)裝置集成系統(tǒng)，每個(gè)微機(jī)裝置具有特定的功能，但每個(gè)微機(jī)裝置都具有不同功能，如有的微機(jī)裝置專門采集開關(guān)量，有的微機(jī)裝置專采集模擬量，有的微機(jī)裝置專門進(jìn)行控制操作。該系統(tǒng)在分布的方式上進(jìn)行了一些有益的嘗試，但從模式上看不算是很成熟的系統(tǒng)。

（2）以設(shè)備單元分布的星型分層監(jiān)控系統(tǒng)

為了檢修維護(hù)的方便，以發(fā)電機(jī)組為單元，將數(shù)據(jù)采集與控制集成到一臺(tái)微機(jī)或PLC裝置中，構(gòu)成了現(xiàn)地控制單元LCU。LCU無(wú)法直接接入以太網(wǎng)，而計(jì)算機(jī)非常昂貴，不能使每臺(tái)LCU都配備CPU（中央處理器）接入以太網(wǎng)，只能將微機(jī)作為前置機(jī)。這時(shí)的系統(tǒng)采用專門的計(jì)算機(jī)，在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)上已跨出了一大步，但相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還不完善，尚不能形成理想的開放系統(tǒng)環(huán)境。

（3）基于開放系統(tǒng)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件越來越復(fù)雜和龐大，軟件開發(fā)的投入也越來越大，如何使這些巨大的資源不僅在這一家公司制造的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，而且也能在另一家公司制造的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，這就形成了一系列的開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：TCP/IP、POSIX、SQL、ODBC、JDBC、OPC等?；陂_放系統(tǒng)的分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有通用性和可移植性，監(jiān)控系統(tǒng)的軟件可以安裝在任何具有開放系統(tǒng)特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)上。開放系統(tǒng)為水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的歷史舞臺(tái)。

（4）基于對(duì)象技術(shù)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)【2】

計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展迅速，給軟件開發(fā)提供了廣闊的平臺(tái)。軟件技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在除了遵循開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)以外，還應(yīng)遵循面向?qū)ο蠹夹g(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，如：SUN公司的JavaRMI、Microsoft公司的COM/DCOM。水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由于面向?qū)ο蟮膹?fù)雜性和多樣性，基于面向?qū)ο蟮募夹g(shù)應(yīng)用將水電廠運(yùn)行設(shè)備如發(fā)電機(jī)組、主變、開關(guān)等抽象為對(duì)象。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程語(yǔ)言選擇到用戶界面等一系列過程都依據(jù)面向?qū)ο蟮睦砟?、原則和技術(shù)，這樣工作的結(jié)果將給用戶帶來使用和維護(hù)上的極大方便。水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)措施水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)必須具備完備的硬件結(jié)構(gòu)，開放的軟件平臺(tái)和強(qiáng)大的應(yīng)用系統(tǒng)。

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本上以面向網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)級(jí)設(shè)備大多采用Ethernet或FDDI等通用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接高性能的微機(jī)、工作站和服務(wù)器，在被控設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)則較多地采用PLC或智能現(xiàn)地控制單元，再通過現(xiàn)場(chǎng)總線與基礎(chǔ)層的智能I/O設(shè)備、智能儀表、遠(yuǎn)程I/O等相聯(lián)接，構(gòu)成現(xiàn)地控制子系統(tǒng)，與廠級(jí)系統(tǒng)結(jié)合形成整個(gè)控制系統(tǒng)。（2）軟件系統(tǒng)平臺(tái)1、支持軟件平臺(tái)和應(yīng)用軟件包向通用化、規(guī)范化發(fā)展

為適應(yīng)開放化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、高速化和易用化的發(fā)展技術(shù)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的軟件支持平臺(tái)和應(yīng)用軟件包應(yīng)更趨向于通用化、開放化和規(guī)范化。從電力行業(yè)高可靠性的要求出發(fā)，在大中型水電廠監(jiān)控系統(tǒng)中的UNIX操作系統(tǒng)等得到廣泛的應(yīng)用，中小型水電廠因較多采用PC構(gòu)架的計(jì)算機(jī)，所以較多地采用Windows操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)方面由于商用數(shù)據(jù)庫(kù)在電力生產(chǎn)控制的實(shí)時(shí)性上還難以充分滿足要求，專有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)＋商用的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)形式，這是目前較為普遍的結(jié)合方式。由于部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的專用性帶來了數(shù)據(jù)變換的不便，在現(xiàn)今電力行業(yè)推進(jìn)信息化和數(shù)字化建設(shè)的大背景下它的不適應(yīng)性就凸現(xiàn)出來，較好的辦法是遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范，使大家可在統(tǒng)一的"數(shù)字總線"上便捷地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2、Web、Java等新技術(shù)的應(yīng)用

Web及面向?qū)ο蟮腏ava等新技術(shù)將越來越多地引入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。了解到南瑞自控新近開發(fā)的NC-2000監(jiān)控系統(tǒng)采用了面向?qū)ο蟮拈_發(fā)技術(shù)，人機(jī)界面采用跨平臺(tái)的Java來實(shí)現(xiàn)，它不僅給用戶提供了更加方便地進(jìn)行可編程二次開發(fā)的功能豐富多彩的界面，而且由于Web、Java等技術(shù)的采用，前臺(tái)操作員站的應(yīng)用支撐軟件大大減少，可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的"瘦客戶機(jī)"。如在大中型電廠用高性能的UNIX工作站或服務(wù)器作為全系統(tǒng)的主控機(jī)和數(shù)據(jù)服務(wù)器，而用PC機(jī)作為操作員站，由Java一次編譯，多處運(yùn)行的特性，不僅可輕松地在操作員站和主處理器等監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)獲得同樣的人機(jī)界面，加上Internet/Intranet和Web技術(shù)的支持，更可在廠領(lǐng)導(dǎo)辦公室、總工辦公室和生產(chǎn)等部門任何聯(lián)網(wǎng)的地方直接瀏覽到同樣的界面，甚至于在任何地點(diǎn)經(jīng)電話接入后的微機(jī)也可以瀏覽到同樣的界面（為保證安全需增加必要的安全措施）。

3、功能強(qiáng)大的組態(tài)工具

用戶無(wú)需對(duì)操作系統(tǒng)命令深入了解，也不需要復(fù)雜的編程技巧，不論是在UNIX系統(tǒng)上還是在Windows系統(tǒng)上，都可通過組態(tài)界面十分方便地完成：

＃數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)點(diǎn)定義；

＃對(duì)象定義；

?，F(xiàn)地控制單元的各種模件定義；

＃處理算法定義；

＃通信端口；

＃通信協(xié)義的定義。（3）強(qiáng)大的應(yīng)用系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到今天，其性能越來越高，其應(yīng)用也就越來越廣泛。隨著無(wú)人值班工作向縱深發(fā)展，也向計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)論是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，還是功能上都提出了更高的要求，現(xiàn)就幾個(gè)方面說明如下：

1、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)際上是監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，只是將原來監(jiān)控系統(tǒng)中需要?dú)v史保存的數(shù)據(jù)、事件和相關(guān)信息進(jìn)行分門別類的存放在商用數(shù)據(jù)庫(kù)中，供需要時(shí)進(jìn)行查詢、打印或備份。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)以單獨(dú)的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，具有美觀的人機(jī)界面，方便的操作方式和豐富多彩的顯示形式。這樣的配置既減輕了監(jiān)控系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，減化了監(jiān)控系統(tǒng)的軟件復(fù)雜性，增加了監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，還能通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)接口SQL、ODBC、JDBC等與其他系統(tǒng)互連，如MIS系統(tǒng)。

2、電能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

水電廠中每臺(tái)發(fā)電機(jī)、每條線路甚至每臺(tái)主變都安裝了電度量表，傳統(tǒng)的電度量采集一般采用由電度量表輸出電度量脈沖到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的方式來實(shí)現(xiàn)的，由于監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備環(huán)節(jié)比較多，在監(jiān)控系統(tǒng)中必須設(shè)定電度量初值，一旦有設(shè)備退出工作或工作不正常，電度量測(cè)量就有誤差或以前的測(cè)量值丟失，需要重新設(shè)定其初值，這種方法實(shí)際上無(wú)法保證電度量監(jiān)測(cè)的結(jié)果正確性，而且維護(hù)的工作量也很大。

目前，市場(chǎng)上有一種智能電度量表，它具有智能通信接口。這種電度量表能完整地保存電度量數(shù)據(jù)，并隨時(shí)可以通過通信接口取得電度量數(shù)據(jù)。因此，以這種電度量表為基礎(chǔ)，通過電度量表的通信接口，回聚在一起，配備歷史數(shù)據(jù)管理功能的計(jì)算機(jī)就可以形成電度量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)既可以相對(duì)獨(dú)立，也可以與監(jiān)控系統(tǒng)互相通信，實(shí)現(xiàn)信息共享，為水電廠運(yùn)行管理提供可靠依據(jù)。

3、狀態(tài)檢修系統(tǒng)

這是水電廠熱門的課題，設(shè)備狀態(tài)檢修和設(shè)備運(yùn)行壽命評(píng)估，既是設(shè)備檢修工作發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。狀態(tài)檢測(cè)主要利用現(xiàn)代化先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備和分析技術(shù)對(duì)水電廠主設(shè)備的某些關(guān)鍵部位的參量，如：機(jī)組的振動(dòng)和擺度，發(fā)電機(jī)絕緣，定子局部放電，變壓器絕緣等數(shù)據(jù)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)采集和監(jiān)視，經(jīng)過集合了現(xiàn)場(chǎng)積累的運(yùn)行、檢修、試驗(yàn)資料和專家經(jīng)驗(yàn)的智能（專家）系統(tǒng)綜合分析，從而對(duì)設(shè)備可能存在的機(jī)械、水力、電氣等問題作出一個(gè)貼近實(shí)際的評(píng)估。要作出一個(gè)較準(zhǔn)確的評(píng)估目前尚有很大的難度，國(guó)內(nèi)外都已做了大量的嘗試性工作，取得了一定的經(jīng)驗(yàn)。在實(shí)施中，它也作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，但目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)水電廠都有了較完善的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，集聚了大量監(jiān)測(cè)設(shè)備，從節(jié)省投資與實(shí)際應(yīng)用的角度來看，狀態(tài)檢修系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)之間有大量的數(shù)據(jù)需要共享，在考慮狀態(tài)檢修系統(tǒng)時(shí)應(yīng)與已建成的監(jiān)控系統(tǒng)作統(tǒng)籌考慮，使兩者有機(jī)地結(jié)合起來，既可省去一些重復(fù)部件的投資，又可以使運(yùn)行管理人員在執(zhí)行實(shí)時(shí)生產(chǎn)控制時(shí)，隨時(shí)監(jiān)視到生產(chǎn)設(shè)備的健康狀態(tài)，讓健康狀態(tài)良好的設(shè)備充分發(fā)揮潛力，讓處于亞健康狀態(tài)的設(shè)備減荷承擔(dān)適當(dāng)?shù)墓ぷ髫?fù)荷，而讓健康狀態(tài)有問題或趨于出問題的設(shè)備及時(shí)得到維修。

4、生產(chǎn)管理系統(tǒng)

目前，雖然許多電廠都有了功能較完善的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，但因種種原因還有部分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)信號(hào)無(wú)法輸入到監(jiān)控系統(tǒng)中完成自動(dòng)監(jiān)視。所以設(shè)備的巡檢工作是必不可少的。為了加強(qiáng)巡檢工作的管理和提高巡檢工作的質(zhì)量，可通過生產(chǎn)管理信息子系統(tǒng)，在當(dāng)班巡檢人員出發(fā)前開列出巡檢路線，查看設(shè)備運(yùn)行情況，記錄設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，巡檢工作完成后,輸入相關(guān)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等信息傳輸至生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，進(jìn)行分析對(duì)比，并記入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)備查。

按照技術(shù)規(guī)程要求，電廠在執(zhí)行設(shè)備操作或維護(hù)時(shí)必須辦理相應(yīng)的一次、二次工作票。這些工作也可以借助生產(chǎn)管理信息子系統(tǒng)來完成。各相關(guān)部門計(jì)算機(jī)連入該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)后，就不必拿著工作票來回去簽票、消票了。它完全成了數(shù)字化傳輸，省時(shí)省力，并可隨時(shí)對(duì)簽票、消票的詳情進(jìn)行實(shí)時(shí)和歷史的查詢。

生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)完成的工作還包括：運(yùn)行值長(zhǎng)日志，智能操作票（可由生產(chǎn)管理信息子系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，并經(jīng)過安全閉鎖條件檢查），設(shè)備缺陷管理，運(yùn)行臺(tái)帳等。

5、智能電話報(bào)警服務(wù)系統(tǒng)

根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)，按照告警信號(hào)的優(yōu)先級(jí)別和被通知者的處理優(yōu)先級(jí)，提供實(shí)時(shí)智能報(bào)警通知，把生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的事件經(jīng)過智能化的處理，通過內(nèi)部通信系統(tǒng)、電話、尋呼、移動(dòng)通信等多種通信手段，以最快的速度把報(bào)警信息傳遞給相關(guān)的人員，以便他們及時(shí)作出對(duì)事件的響應(yīng)。它不僅是一個(gè)智能的可通過各種通訊工具報(bào)警的系統(tǒng)，而且還是一個(gè)功能強(qiáng)大的交互式語(yǔ)音信息服務(wù)中心，無(wú)論何時(shí)何地通過電話撥入系統(tǒng)可以了解到他所關(guān)心的生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還提供豐富靈活的組態(tài)界面，讓維護(hù)人員或操作人員通過組態(tài)界面方便地進(jìn)行各種用戶要求的定義，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的功能。

上面提及的系統(tǒng)都是同現(xiàn)有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)密切相關(guān)的系統(tǒng)，根據(jù)具體情況，可配置成相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，通過高速網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。也可配置成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)。它提供了水電廠從最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制直到面向電力市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行決策的一整套完善服務(wù)功能，支持發(fā)電廠生產(chǎn)的現(xiàn)代管理更上一個(gè)新臺(tái)階。1.3.2繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展

繼電保護(hù)發(fā)展概況隨著科技的進(jìn)步和電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)的要求也不斷提出新課題,加之電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通訊技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷注入新的活力,因此,新時(shí)期的繼電保護(hù)技術(shù)也要與時(shí)俱進(jìn),也在逐步的走向成熟和完善。

在建國(guó)初,我國(guó)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍還沒有,可以說是百?gòu)U待興。到50年代,我國(guó)工程技術(shù)人員開始創(chuàng)造性的吸收、消化、掌握了國(guó)外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)【3】,建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍,對(duì)推動(dòng)全國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展起了指導(dǎo)作用。到了六十年代便成了機(jī)電式繼電保護(hù)的繁榮時(shí)代,為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

從六十年代中期到八十年代中期,是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時(shí)代,其中最具代表的是南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠及南京電力自動(dòng)化研究所研制的500KV晶體管方向高頻保護(hù)和晶體管高頻閉所距離保護(hù),運(yùn)行于葛洲壩500

kV線路上，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的空白,結(jié)束了我國(guó)500KV線路繼電保護(hù)完全依靠國(guó)外進(jìn)口的時(shí)代。

九十年代初,是集成電路的繼電保護(hù)時(shí)代。在這時(shí)期,集成電路繼電保護(hù)逐漸取代晶體管繼電保護(hù),它的研制、生產(chǎn)、調(diào)試、應(yīng)用逐漸處于主導(dǎo)地位,具有代表性的是南京電力自動(dòng)化研究所研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護(hù),在這時(shí)期起了積極的推進(jìn)作用,同時(shí)也宣告我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已跨入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。

繼電保護(hù)的未來發(fā)展【4】【5】

繼電保護(hù)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)是向微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化,保護(hù)、控制、測(cè)量、計(jì)量、數(shù)據(jù)通訊一體和人機(jī)智能化方向發(fā)展。

（1）微機(jī)化。隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展,微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷的發(fā)展。目前,隨著電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)要求不斷的提高,除了保護(hù)的基本功能外,還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間,快速的數(shù)據(jù)處理功能,強(qiáng)大的通訊能力,與其他保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力,高級(jí)語(yǔ)言編程能力等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)的功能,在計(jì)算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期,曾設(shè)想過用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)做成繼電保護(hù)裝置,由于當(dāng)時(shí)小型機(jī)體積大、成本高、可靠性差,而沒能實(shí)現(xiàn)。用微機(jī)保護(hù)裝置替代繼電保護(hù)是電氣自動(dòng)化發(fā)展的必然方向。(2)網(wǎng)絡(luò)化。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通訊工具已成為信息時(shí)代的核心技術(shù),它深刻影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域,同時(shí),也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通訊手段。到目前為止除了差動(dòng)和縱聯(lián)保護(hù)外,所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于快速、準(zhǔn)確的切除故障元件,盡量縮小事故范圍,其主要原因是缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)上傳的聯(lián)網(wǎng)手段。實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,將每一點(diǎn)的保護(hù)裝置都串聯(lián)起來,統(tǒng)一由主站協(xié)調(diào)管理,既實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。

(3)保護(hù)、控制、測(cè)量、計(jì)量、通訊一體化。在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化的條件下,保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī),是整個(gè)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端。它可從網(wǎng)絡(luò)上獲取電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和發(fā)生故障條件下的任何信息和數(shù)據(jù)(如電流、電壓、功率因數(shù)、有功、無(wú)功等),同時(shí)將保護(hù)裝置的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給控制總站,因此,每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可以完成繼電保護(hù)功能,同時(shí)還可以完成測(cè)量、計(jì)量、控制、數(shù)據(jù)傳送,實(shí)現(xiàn)集中控制和管理。

目前,這種微機(jī)綜合保護(hù)裝置因其體積小、靈活性強(qiáng)、保護(hù)綜合性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),深受廣大用戶的歡迎,應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣,不只局限在變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)變組的控制、保護(hù)、線路上,也應(yīng)用在高、低壓開關(guān)柜及箱式變電站里,通過網(wǎng)絡(luò)傳輸,實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)檢測(cè)、監(jiān)視和控制。

(4)人機(jī)智能化近年來，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開始。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜的非線性問題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動(dòng)或拒動(dòng)；如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別。其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快。天津大學(xué)從1996年起進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式繼電保護(hù)的研究，已取得初步成果【6】?？梢灶A(yù)見，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。1.4本課題主要研究?jī)?nèi)容1.4.1設(shè)計(jì)內(nèi)容1、擬定河灣水電站一次主接線方案，進(jìn)行技術(shù)，經(jīng)濟(jì)等方面比較擇優(yōu)。2、根據(jù)最終確定的河灣水電站主接線方案，進(jìn)行短路電流計(jì)算，并對(duì)一次設(shè)備選型。3、發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)定值計(jì)算并整理成表格。

4、選擇繼電保護(hù)元件。

5、完成下列圖。

（1）主接線及布置圖。（2）繼電保護(hù)原理圖、展開圖及接線圖。1.4.2設(shè)計(jì)要求：1、設(shè)計(jì)方案要進(jìn)行論證、比較，綜合擇優(yōu)。2、設(shè)計(jì)計(jì)算原理、公式、圖表、引用資料來源要詳細(xì)完整。3、文字要簡(jiǎn)練明確。4、選型、計(jì)算結(jié)果要表格化。5、圖紙制作規(guī)范，計(jì)算機(jī)繪圖，圖形、標(biāo)號(hào)要符合標(biāo)準(zhǔn)。6、裝訂、打印、頁(yè)碼等要規(guī)范、完整，文字大約60頁(yè)左右。1.5完成論文的條件和擬定采用的研究手段（途徑）通過對(duì)河川水電廠原始資料的系統(tǒng)、全面分析，結(jié)合所學(xué)發(fā)電廠電氣部分、繼電保護(hù)等相關(guān)專業(yè)理論知識(shí)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面的因素，擬定電氣主接線方案。再通過查閱《水電站電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》對(duì)電氣主接線進(jìn)行短路電流計(jì)算和設(shè)備選擇。利用網(wǎng)絡(luò)等資源了解發(fā)電機(jī)保護(hù)的最新方法，設(shè)計(jì)出合理、有效的發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)方案。在設(shè)計(jì)過程中，充分考慮各種情況，并以已有的類似水電廠電氣一、二次接線方案為參考，經(jīng)教師指導(dǎo)，最終力求使該廠的電氣一次、發(fā)電機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在滿足可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性的前提下，確保該廠能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。第二章河灣水電站電氣主接線設(shè)計(jì)2.1原始資料分析2.1.1河灣水電站原始材料1、水電站饋線：兩回110KV經(jīng)15公里架空線與系統(tǒng)連接，系統(tǒng)容量400MVA；兩回330KV經(jīng)20公里架空線與系統(tǒng)連接，系統(tǒng)容量600MVA。2、主變：（自選）3、發(fā)電機(jī)：一臺(tái)容量100MVA，電壓10.5KV,cosφN=0.875(超前),=0.18,=107.1r/m.,YY接法。兩臺(tái)容量50MVA，電壓10.5KV，cosφN=0.85(超前)，=0.24，=107.1r/m.，YY接法。4、電廠負(fù)荷：①、機(jī)組自用負(fù)荷：5×315KVA，1×500KVA。②、公用負(fù)荷：2×1000KVA。③、壩頂負(fù)荷:2×800KVA。其它：氣象條件一般，年平均溫度25℃，海拔800米，年利用小時(shí)4000h/a.分析設(shè)計(jì)電站為一中型水電站；其裝機(jī)總?cè)萘繛?00+2×50=200MW，占電力系統(tǒng)總?cè)萘康?16.6%,超過了電力系統(tǒng)的檢修備用容量的8%-15%和事故備用容量10%的限額，說明該水電站在電力系統(tǒng)中的作用和地位很重要；年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax=4000h,因3000h＜4000h＜5000h，是承擔(dān)腰荷的水電廠，其主接線應(yīng)以保證供可靠性為主進(jìn)行選擇。電站共三個(gè)電壓等級(jí)10.5KV，三個(gè)發(fā)電機(jī)的出口電壓等級(jí)；110KV，此電壓等級(jí)出線回路為2條；330KV，此電壓等級(jí)出現(xiàn)回路為2條。負(fù)荷情況廠用總負(fù)荷為：2.075+2+1.6=5.675MW（機(jī)組負(fù)荷：5×315KW+1×500KW=2.075MW；公用負(fù)荷：2MW；壩頂負(fù)荷：1.6MW）110KV接于400MW容量的系統(tǒng)；220KV接于600MW容量的系統(tǒng)。環(huán)境條件分析氣象條件一般，年平均溫度25℃，海拔800米2.2電氣主接線技術(shù)基礎(chǔ)2.2.1電氣主接線的類型【7】具有母線的電氣主接線a)

單母線接線b)

單母分段接線c)

單母分段帶旁母d)

雙母接線和雙母分段接線e)

雙母帶旁路母線接線f)

3/2接線無(wú)母線的電氣主接線a)

橋形接線：當(dāng)具有兩臺(tái)變壓器和兩條線路時(shí)，在變壓器線路接線的基礎(chǔ)上，在其中間架一連接橋，則稱為橋形接線，有內(nèi)橋和外橋兩種b)

單元接線：發(fā)電機(jī)與變壓器直接連接成一個(gè)單元，組成發(fā)電機(jī)組2.2.2電氣主接線的設(shè)計(jì)的基本要求對(duì)電氣主接線的基本要求，概括地說應(yīng)包括可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面?？煽啃园踩煽渴请娏ιa(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。安全包括設(shè)備安全及人身安全。要滿足這一點(diǎn)，必須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，正確選擇電氣設(shè)備及正常情況下的監(jiān)視系統(tǒng)和故障情況下的保護(hù)系統(tǒng)，考慮各種人身安全的技術(shù)措施?？煽烤褪侵鹘泳€應(yīng)滿足對(duì)不同負(fù)荷的不中斷供電，且保護(hù)裝置在正常運(yùn)行時(shí)不誤動(dòng)、發(fā)生事故時(shí)不拒動(dòng)，能盡可能的縮小停電范圍。為了滿足可靠性要求，主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單清晰。電器是電力系統(tǒng)中最薄弱的元件，所以不應(yīng)當(dāng)不適當(dāng)?shù)卦黾与娖鞯臄?shù)目，以免發(fā)生事故。靈活性所謂的靈活性總體包括以下幾方面：（1）

操作的方便性、（2）調(diào)度的方便性、（3）擴(kuò)建的方便性在保證可靠性的前提下，電氣主接線應(yīng)滿足接線簡(jiǎn)單，操作方便，保證運(yùn)行、調(diào)度、維護(hù)和檢修的安全及方便，并且對(duì)將來要擴(kuò)建的發(fā)電廠和變電站，其主接線必須具有擴(kuò)建的方便性。經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)是指在滿足上述基本要求的基礎(chǔ)上，盡量保證設(shè)計(jì)投資最少。2.2.3電氣主接線的設(shè)計(jì)的基本原則電氣主接線的設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為基本依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針，政策，技術(shù)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和可靠性，堅(jiān)持可靠，先進(jìn)，適用，經(jīng)濟(jì)，美觀的原則?！?】2.3主接線方案的擬定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源和出線回路數(shù)，電壓等級(jí)，變壓器臺(tái)數(shù)，容量及母線結(jié)構(gòu)等不同的考慮。依據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)論證并淘汰一些明顯不合理的方案?，F(xiàn)將各電壓等級(jí)可能采用的較佳方案列出，進(jìn)而進(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最終確定出在技術(shù)上合理，經(jīng)濟(jì)上可行的最終方案?，F(xiàn)將各電壓等級(jí)可能采用的較佳方案列出，進(jìn)而，以優(yōu)化組合方式，組成最佳可比方案。1、10.5KV電壓等級(jí)發(fā)電機(jī)單機(jī)容量為50MW及100MW，遠(yuǎn)大于有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程對(duì)選用單母線分段接線不得超過24MW的規(guī)定，并鑒于10.5KV出現(xiàn)回路不多，應(yīng)確定為發(fā)電機(jī)-雙繞組變壓器單元接線。發(fā)電機(jī)出口不裝斷路器，為調(diào)試發(fā)電機(jī)方便可裝隔離開關(guān)?；虿捎脭U(kuò)大單元接線，可減少變壓器臺(tái)數(shù)和高壓側(cè)斷路器數(shù)目，并節(jié)省配電裝置占地面積。通常，將50MW機(jī)組接入110KV系統(tǒng)，可采用擴(kuò)大單元接線。2、110KV電壓級(jí)僅有兩回出線與系統(tǒng)相連，但由于此水電站在電力系統(tǒng)中的作用和地位很重要，為滿足可靠性和靈活性的要求，故可采用單母分段接線形式、單母帶旁路母接線形式或雙母線接線形式，使其可靠供電。3、330KV電壓級(jí)330KV電壓等級(jí)有兩回出線和系統(tǒng)相連，為滿足供電可靠、調(diào)度靈活等要求，以及故障情況下出現(xiàn)斷路器的檢修時(shí)不致使該回路停電，可以采用的主接線形式有雙母線接線形式、雙母線帶旁路母線接線形式或3/2接線形式。依據(jù)各電壓等級(jí)最優(yōu)方式組合，可列出以下幾種方案，分別進(jìn)行分析比較如下：方案Ⅰ:發(fā)電機(jī)F1采用單元接線形式，與330KV電壓等級(jí)相連；發(fā)電機(jī)F2、F3采用擴(kuò)大單元接線形式，與110KV電壓等級(jí)相連；110KV電壓等級(jí)采用單母線帶旁母接線形式；330KV電壓等級(jí)采用雙母線接線形式。主接線如圖2－1所示：圖2－1主接線方案一發(fā)電機(jī)采用擴(kuò)大單元接線具有接線簡(jiǎn)單，開關(guān)設(shè)備少，操作簡(jiǎn)便；故障可能性小，可靠性高；由于沒有發(fā)電機(jī)電壓母線，無(wú)多臺(tái)機(jī)并列，發(fā)電機(jī)出口短路電流有所減??；配電裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地少，投資少等優(yōu)點(diǎn)，但單元任意元件故障或檢修都會(huì)影響整個(gè)單元的工作。110KV電壓等級(jí)采用單母線帶旁母線的接線形式，設(shè)置旁路母線斷路器，可使檢修與它相連的任意回路的斷路器時(shí)，該回路便可以不停電，提高了供電的可靠性，相應(yīng)設(shè)置專用的斷路器，增加了投資。330KV采用雙母線接線，供電可靠；運(yùn)行方式靈活；擴(kuò)建方便；可完成一些特殊功能，可利用母聯(lián)斷路器與系統(tǒng)并列或解列等，但所用設(shè)備多，配電裝置復(fù)雜；檢修任一回路斷路器，該回路仍停電。110kv母線和330kv母線之間用聯(lián)絡(luò)變壓器連接，有利于系統(tǒng)之間交換功率。方案Ⅱ:發(fā)電機(jī)F3采用單元接線形式，與330KV電壓等級(jí)相連，發(fā)電機(jī)F1、F2采用擴(kuò)大單元接線形式，與110KV電壓等級(jí)相連；110KV、330KV兩個(gè)電壓等級(jí)均采用雙母線接線形式。其主接線圖如圖2－2所示：圖2－2主接線方案二與方案Ⅰ類似，不同的是110KV采用雙母接線，110KV、330KV之間沒有通過聯(lián)絡(luò)變壓器連接。方案Ⅲ:發(fā)電機(jī)采用單元接線形式，110KV電壓等級(jí)采用單母分段接線形式，330KV采用雙母線接線形式。主接線如圖2－3所示：圖2－3主接線方案三110KV采用單母線分段接線，由于單母線用分段斷路器進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性和靈活性，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常母線不間斷供電。330KV與發(fā)電機(jī)接線與上述兩種情況相同，故不一一說明。此外，上述三種方案330KV電壓等級(jí)可采用3/2接線，雖然可靠性、靈活性較雙母接線高，但是3/2接線所用斷路器多、接線復(fù)雜，且雙母接線完全可以滿足系統(tǒng)對(duì)可靠性、靈活性的要求，因此，3/2接線不予考慮。由于330KV側(cè)均采用雙母線接線形式，故重點(diǎn)比較發(fā)電機(jī)及110KV側(cè)的接線形式。2.4主接線方案的比較經(jīng)過對(duì)原始資料的初步分析，并查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)，有如上三種可能的方案，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行分析：方案Ⅰ：330KV采用雙母線接線形式，110KV采用單母帶旁路母線接線、10.5KV采用擴(kuò)大單元接線。110KV采用單母帶旁路母線接線(1)優(yōu)點(diǎn)1)供電可靠性較單母線提高。2)運(yùn)行方式靈活3)擴(kuò)建方便，可向母線的任一端擴(kuò)建4)可完成一些特殊功能5)用旁路斷路器代替檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。(2)缺點(diǎn)1)單母線帶旁路母線接線增加了電氣設(shè)備的投資和占地面積。2）可靠性較差。330KV采用雙母線接線(1)優(yōu)點(diǎn)1）供電可靠性：通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不至使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時(shí)，只需斷開此隔離開關(guān)所屬的一條電路和與此隔離開關(guān)相連的該組母線，其他電路均可通過另一組母線繼續(xù)運(yùn)行，但其操作步驟必須正確。2）調(diào)度靈活性：各個(gè)電源和各回負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要；通過倒換操作可以組成各種運(yùn)行方式。3）擴(kuò)建方便：向雙母線左右任意方向擴(kuò)建，均不會(huì)影響兩組母線的電源和負(fù)荷自由組合分配，在施工中也不會(huì)造成原有回路停電。4）便于試驗(yàn)：當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可將該回路分開，單獨(dú)接至一組母線上。(2)缺點(diǎn)：1）增加電氣設(shè)備的投資。2）當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開關(guān)作為倒閘操作器，容易誤操作。為了避免誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)閉鎖裝置。3）當(dāng)饋出線斷路器或線路側(cè)隔離開關(guān)故障時(shí)停止對(duì)用戶供電。10.5KV采用擴(kuò)大單元接線(1)優(yōu)點(diǎn)發(fā)電機(jī)采用擴(kuò)大單元接線可減少變壓器臺(tái)數(shù)和高壓斷路器數(shù)目，并節(jié)省配電裝置占地面積。(2)、缺點(diǎn)相對(duì)于單元接線來說，擴(kuò)大單元接線可靠性和靈活性較差。方案Ⅱ：主接線部分采用330KV、110KV采用雙母線接線形式、10.5KV采用擴(kuò)大單元接線形式。330KV、110KV采用雙母線接線：優(yōu)、缺點(diǎn)如方案Ⅰ中所述。10KV采用擴(kuò)大單元接線：優(yōu)、缺點(diǎn)如方案Ⅰ中所述。方案Ⅲ：330KV采用雙母線接線形式，110KV采用單母線分段接線形式，10.5KV采用單元接線形式。330KV采用雙母線接線：優(yōu)、缺點(diǎn)如方案Ⅰ中所述。110KV采用單母線分段接線(1)、優(yōu)點(diǎn)1)兩母線可并列運(yùn)行，也可分裂運(yùn)行；2)重要用戶可用雙回路接于不同母線段，保證不間斷供電；3)任一段母線或母線隔離開關(guān)檢修，只停該段，其他段可繼續(xù)供電，從而減小了停電范圍；(2)缺點(diǎn)可靠性以及靈活性差；1)分段的單母接線增加了分段設(shè)備的投資和占地面積；2)某段母線故障或檢修時(shí)有停電問題；3)擴(kuò)建時(shí)，需向兩端均衡改造。10.5KV采用單元接線發(fā)電機(jī)－雙繞組變壓器單元接線，是大型機(jī)組廣為采用的接線形式。(1)優(yōu)點(diǎn)單元接線簡(jiǎn)單，開關(guān)設(shè)備少，操作簡(jiǎn)便，以及因不設(shè)發(fā)電機(jī)電壓級(jí)母線，而在發(fā)電機(jī)和變壓器之間采用封閉母線，使得在發(fā)電機(jī)和變壓器低壓側(cè)短路的幾率和短路電流相對(duì)于具有發(fā)電機(jī)電壓級(jí)母線時(shí)，有所減小。(2)缺點(diǎn)1)發(fā)電機(jī)定子繞組本身故障時(shí)，若變壓器高壓側(cè)出口斷路器失靈拒跳，則只能通過失靈保護(hù)出口啟動(dòng)母差保護(hù)或發(fā)遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)使得線路對(duì)側(cè)斷路器跳閘；若故障切除時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)造成發(fā)電機(jī)及變壓器嚴(yán)重?fù)p壞；2)發(fā)電機(jī)故障跳閘時(shí)，將失去廠用工作電源，而這種情況下備用電源的快速切換有可能不成功，因而機(jī)組面臨廠用電中斷的威脅。根據(jù)上述比較，330KV均采用雙母線接線形式，10.5KV也只有單元接線和擴(kuò)大單元接線兩種情況，其優(yōu)缺性相差不大，則方案的最終確定主要在于110KV電壓等級(jí)。見下表：表2-1各方案綜合比較表可靠性靈活性經(jīng)濟(jì)性綜合方案Ⅰ110KV側(cè)選用單母線帶旁路母線接線，足以保證其可靠性110KV側(cè)選用單母線帶旁路母線接線，足以保證其靈性經(jīng)濟(jì)性較好/方案Ⅱ110KV側(cè)選用雙母線接線，保證了該電壓等級(jí)輸電的可靠性同時(shí)若其他電壓等級(jí)出現(xiàn)短路，該側(cè)可從系統(tǒng)輸電至短路其余側(cè)負(fù)荷110KV側(cè)選用了雙母線接線，各個(gè)電源和各回負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要；通過倒換操作可以組成各種運(yùn)行方式。靈活性高經(jīng)濟(jì)性較好最優(yōu)方案方案Ⅲ110KV側(cè)選用單母線分段接線，保證其有相當(dāng)?shù)目煽啃?10KV側(cè)選用單母線分段接線靈活性足以保證。經(jīng)濟(jì)性較好/2.5主接線方案的確定方案Ⅰ可靠性和靈活性較高，但其所用斷路器較多，接線相對(duì)方案Ⅱ比較復(fù)雜，占地面積較大，故排除方案Ⅰ。方案二可靠性和靈活性高，接線簡(jiǎn)單，操作方便，同時(shí)其投資也相對(duì)合理。方案Ⅲ接線簡(jiǎn)單，設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性好，但110KV、330KV系統(tǒng)之間不利于交換功率，可靠性靈活性相對(duì)方案Ⅰ低，故排除方案Ⅲ。綜合以上采用方案Ⅱ最符合要求。

第三章短路電流計(jì)算3.1計(jì)算說明本計(jì)算書為河川水電站工程初步設(shè)計(jì)階段電氣主接線短路電流計(jì)算書，用以校驗(yàn)所選電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及承受機(jī)械應(yīng)力的強(qiáng)度等相關(guān)參數(shù)。其中參考了《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)電氣一次》中的有關(guān)短路電流部分的相應(yīng)公式及方法。3.2基本假定【9】【10】（1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；（2）系統(tǒng)按無(wú)限大考慮、出線阻抗不考慮；（3）系統(tǒng)中的電機(jī)均為理想電機(jī)，不考慮電磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體肌膚效應(yīng)等影響;轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱；（4）短路發(fā)生在短路電流為最大的瞬間。3.3基本資料基準(zhǔn)容量：Sj=100MVA基準(zhǔn)電壓：取各級(jí)的平均電壓，即1.05倍的額定電壓。系統(tǒng)：按無(wú)窮大考慮1、主變壓器的選擇電力變壓器按每相的繞組數(shù)分為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。最大機(jī)組容量為125MW及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，但三繞組變壓器的每個(gè)繞組的通過容量應(yīng)達(dá)到該變壓器容量的15％及以上，否則繞組未能充分利用，反而不如選用2臺(tái)雙繞組變壓器在經(jīng)濟(jì)上合理，選OSFPS-150000/330型三繞組變壓器2臺(tái)。主變壓器T1～T2：表3-1OSFPS-150000/330參數(shù)型號(hào)OSFPS-150000/330額定容量(MVA)150空載損耗(KW)141聯(lián)結(jié)組YN，yn0,d11高-中高-低中-低額定電壓(KV)3302×2.5%12111阻抗電壓10%25.1%13.2%負(fù)載損耗(KW)573841062、線路型號(hào)選擇根據(jù)最大利用小時(shí)數(shù)=4000h，查經(jīng)濟(jì)電流密度表可得經(jīng)濟(jì)電流密度J=1.27（A/mm2）330KV：出線回路中最大持續(xù)工作電流：(3.1)式中—導(dǎo)體所在回路中最大持續(xù)工作電流，A；—在額定環(huán)境溫度℃時(shí)導(dǎo)體允許電流，A；—與實(shí)際環(huán)境溫度和海拔有關(guān)的綜合校正系數(shù)。查裸導(dǎo)體載流在不同海拔高度及環(huán)境溫度下的綜合校正系數(shù)表得：當(dāng)有兩回輸電線時(shí)，其中一回停運(yùn)則另一回線路承擔(dān)該站所需輸電總?cè)萘康?0％。公式：=70%(3.2)式中——最大負(fù)荷電流，kA；——輸電容量，MVA；——輸電線路平均電壓，kV；＝所選的架空線的最佳經(jīng)濟(jì)截面為故選用單根型號(hào)為L(zhǎng)GJ-240/40型架空線路，其單位電抗標(biāo)么值110KV：出線回路中最大持續(xù)工作電流：所選的架空線的最佳經(jīng)濟(jì)截面為故選用單根型號(hào)為L(zhǎng)GJ-400/50型架空線路，其單位電抗標(biāo)么值。3.4電抗圖及電抗計(jì)算3.4.1電抗標(biāo)幺值和有名值的變換公式【11】水輪發(fā)電機(jī)：(3.3)變壓器：(3.4)線路：(3.5)3.4.2計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值發(fā)電機(jī)G1：=0.18×＝0.18發(fā)電機(jī)G2～G3：=0.24×=0.48主變壓器T1～T2:=（高-中%+中-低%－高