第7章電力工程基礎(chǔ)

電力工程基礎(chǔ)第七章變電所的監(jiān)控系統(tǒng)

和自動裝置河北科技大學(xué)電氣工程系2/3/20231河北科技大學(xué)電氣工程系第七章變電所的監(jiān)控系統(tǒng)和自動裝置7.1變電所的操作電源7.2變電所的控制回路7.3變電所的信號回路7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表7.5變電所常用自動裝置7.6變電站綜合自動化簡介2/3/20232河北科技大學(xué)電氣工程系7.1變電所的操作電源

操作電源是用來對斷路器的分、合閘回路，繼電保護裝置以及其它信號回路供電的電源。一、概述可分為直流操作電源和交流操作電源兩大類。二、直流操作電源1.由蓄電池供電的直流操作電源優(yōu)點：蓄電池的電壓與被保護的網(wǎng)絡(luò)電壓無關(guān)。缺點：需修建有特殊要求的蓄電池室，購置大量的充電設(shè)備和蓄電池組，輔助設(shè)備多，投資大，運行復(fù)雜，維護工作量大，可靠性低。2/3/20233河北科技大學(xué)電氣工程系7.1變電所的操作電源2.由硅整流器供電的操作電源硅整流電容儲能式直流操作電源（圖7-1）硅整流器U1：采用三相橋式整流。硅整流器U2：采用單相橋式整流。正常運行時由整流器供電，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，交流電源電壓大大降低，利用電容器C1和C2的儲能使斷路器跳閘。復(fù)式整流裝置（圖7-2）正常運行時由整流器供電，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，利用短路故障電流經(jīng)過整流作為操作電源。整流裝置既可由“電壓源”（所用變壓器或電壓互感器）供電，也可由“電流源”（電流互感器）供電。2/3/20234河北科技大學(xué)電氣工程系圖7-1硅整流電容儲能式直流系統(tǒng)接線2/3/20235河北科技大學(xué)電氣工程系7.1變電所的操作電源三、交流操作電源優(yōu)點：投資小、接線簡單可靠、運行維護方便。缺點：不適用于較復(fù)雜的繼電保護、自動裝置及其它二次回路等。圖7-2復(fù)式整流裝置接線示意圖直接動作式（見圖7-3）利用繼電器常閉觸點去分流跳閘線圈方式（圖7-4）利用速飽和變流器的接線方式（圖7-5）2/3/20236河北科技大學(xué)電氣工程系7.1變電所的操作電源圖7-3直接動作式的交流操作保護接線圖圖7-4去分流跳閘方式的交流操作保護接線圖圖7-5利用速飽和變流器的交流操作保護接線圖思考：速飽和變流器與電流互感器的區(qū)別是什么?電流互感器的二次側(cè)不允許開路；速飽和變流器可以在開路下使用。Why?采用速飽和變流器的目的：當(dāng)短路時限制流入跳閘線圈的電流；減小電流互感器的二次負(fù)荷阻抗。2/3/20237河北科技大學(xué)電氣工程系7.2變電所的控制回路一、概述控制回路是由控制開關(guān)和控制對象（斷路器、隔離開關(guān)）的傳送機構(gòu)及執(zhí)行（或操作）機構(gòu)組成的。其作用是對一次開關(guān)設(shè)備進行“跳”、“合”閘操作。集中控制（遠(yuǎn)方控制）：在控制室內(nèi)用控制開關(guān)對斷路器進行操作，用于35kV及以上的變電所中。就地控制：在各個斷路器安裝處就地操作，用于6～10kV的變電所中。斷路器的控制分為集中控制和就地控制兩類：2/3/20238河北科技大學(xué)電氣工程系7.2變電所的控制回路對斷路器控制回路的基本要求既可由控制開關(guān)進行手動跳、合閘，又可由繼電保護和自動裝置自動跳、合閘；斷路器跳閘或合閘完成后，應(yīng)能自動切斷跳閘或合閘回路，防止因通電時間過長而燒壞線圈；應(yīng)有指示斷路器狀態(tài)的位置信號，而且能夠區(qū)分自動跳、合閘與手動跳、合閘的位置信號；應(yīng)有防止斷路器多次連續(xù)跳、合閘的跳躍閉鎖裝置；應(yīng)有指示斷路器控制回路完好性的監(jiān)視信號；在滿足以上基本要求的前提下，應(yīng)力求簡單、可靠。2/3/20239河北科技大學(xué)電氣工程系7.2變電所的控制回路二、控制開關(guān)控制開關(guān)又稱為“萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)”，是電氣工作人員對斷路器進行分、合閘控制的操作元件。

目前變電所多采用LW2型控制開關(guān)，它共有六個位置：

預(yù)備操作位置：“預(yù)備合閘”和“預(yù)備跳閘”操作位置：“合閘”和“跳閘”固定位置：“合閘后”和“跳閘后”合閘操作順序：預(yù)備合閘→合閘→合閘后跳閘操作順序：預(yù)跳備閘→跳閘→跳閘后LW2型控制開關(guān)的觸點圖表:見表7-1。

2/3/202310河北科技大學(xué)電氣工程系7.2變電所的控制回路三、燈光監(jiān)視的斷路器控制回路和信號回路圖7-6為燈光監(jiān)視的斷路器控制回路和信號回路原理圖。1.合閘過程手動合閘：手動合閘前，斷路器QF處于跳閘狀態(tài)，控制開關(guān)手柄處于“跳閘后”位置，由表7-1知，SA10-11接通，則+WC→SA10-11→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC綠燈亮既表明斷路器正處于跳閘位置，也表明斷路器的合閘回路是完好的。綠燈HLG亮“預(yù)備合閘”：由表7-1知，觸點SA9-10與SA13-14接通，此時+WF→SA9-10→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC綠燈閃光綠燈閃光表明該斷路器準(zhǔn)備合閘，以提醒運行人員核對操作的對象是否正確。2/3/202311河北科技大學(xué)電氣工程系“合閘”（不松手）：由表7-1知，SA5-8、SA17-19和SA16-13接通，則7.2變電所的控制回路+WC→SA5-8→KLB2→QF1-2→KO→-WCQF合閘+WC→SA16-13→HLR→R2→KLB（I）→QF3-4→YR→-WC紅燈HLR亮紅燈亮既表明斷路器正處于合閘位置，也表明斷路器的跳閘回路是完好的。松開手柄，SA自動回到“合閘后”的位置，紅燈繼續(xù)發(fā)光。自動合閘：自動合閘時，QF在合閘位置，SA在“跳閘后”位置，二者不對應(yīng)，觸點SA14-15接通，則+WF→SA14-15→HLR→R2→KLB（I）→QF3-4→YR→-WC

紅燈閃光控制臺上，紅燈在閃光，表明斷路器是自動合閘的，只有將SA手柄轉(zhuǎn)到“合閘后”位置，紅燈才變?yōu)槠焦狻?/3/202312河北科技大學(xué)電氣工程系7.2變電所的控制回路2.跳閘過程手動跳閘：“預(yù)備跳閘”：由表7-1知，觸點SA13-14接通，此時+WF→SA13-14→HLR→R2→KLB（I）→QF3-4→YR→-WC

紅燈閃光紅燈閃光表明該斷路器準(zhǔn)備跳閘，以提醒運行人員核對操作的對象是否正確?！疤l”（不松手）：由表7-1知，SA6-7、SA10-11接通，則+WC→SA6-7→KLB（I）→QF3-4→YR→-WCQF跳閘+WC→SA10-11→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC

松開手柄，SA自動回到“跳閘后”的位置，綠燈繼續(xù)發(fā)光。綠燈亮2/3/202313河北科技大學(xué)電氣工程系7.2變電所的控制回路自動跳閘：自動跳閘時，QF在跳閘位置，SA在“合閘后”位置，二者不對應(yīng)，觸點SA9-10接通，則+WF→SA9-10→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC綠燈閃光+WS→HA→R3→SA1-3→SA19-17→QF5-6→-WS發(fā)出音響信號控制臺上，綠燈在閃光，事故信號裝置發(fā)出音響，表明斷路器是自動跳閘的。只有將SA手柄轉(zhuǎn)到“跳閘后”位置，綠燈才變?yōu)槠焦猓鹿室繇懶盘柌磐Ｖ埂?.防跳回路作用：防止運行人員手動合閘斷路器于故障線路上，斷路器又被繼電保護裝置動作于跳閘后，斷路器會出現(xiàn)多次連續(xù)跳、合閘的跳躍現(xiàn)象。2/3/202314河北科技大學(xué)電氣工程系圖中：SA：控制開關(guān)

HLG：綠燈HLR：紅燈KLB：防跳繼電器KM1：自動重合閘出口中間繼電器的常開觸點KM0：繼電保護出口中間繼電器的常開觸點HA：蜂鳴器右側(cè)“1”、“2”、“3”分別表示操作手柄在“預(yù)備合閘”、“合閘”和“合閘后”位置左側(cè)“1”、“2”、“3”分別表示操作手柄在“預(yù)備跳閘”、“跳閘”和“跳閘后”位置2/3/202315河北科技大學(xué)電氣工程系7.2變電所的控制回路四、閃光電源的構(gòu)成DX-3型閃光繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與接線如圖7-7所示。圖7-7由DX-3型閃光繼電器構(gòu)成的閃光電源圖中，KF為閃光繼電器，其觸點時開時閉，使閃光母線+WF上呈現(xiàn)斷續(xù)的正電壓；SB為試驗按鈕，按下時閃光裝置動作，白色信號燈HLW亮，表示本裝置工作正常。2/3/202316河北科技大學(xué)電氣工程系7.3變電所的信號回路一、概述1．信號裝置的分類斷路器位置信號：用來指示斷路器正常工作的位置狀態(tài)，一般用紅燈亮表示斷路器處于合閘位置；綠燈亮表示斷路器處于跳閘位置。事故信號：用來指示斷路器事故跳閘時的狀態(tài)，包括燈光信號（綠燈閃光）和音響信號（蜂鳴器）。預(yù)告信號：用來指示運行設(shè)備出現(xiàn)不正常運行時的報警信號包括音響信號（電鈴）和光字牌。其中，事故信號和預(yù)告信號是電氣設(shè)備各信號的中心部分，通常稱為中央信號，它們集中裝設(shè)在中央信號屏上。2/3/202317河北科技大學(xué)電氣工程系7.3變電所的信號回路2．對中央信號回路的基本要求所有有人值班的變電所，都應(yīng)在控制室內(nèi)裝設(shè)中央事故信號和預(yù)告信號裝置；斷路器事故跳閘時，能及時發(fā)出音響信號（蜂鳴器），并使相應(yīng)的位置指示燈閃光，亮“掉牌未復(fù)歸”光字牌。發(fā)生不正常工作狀態(tài)時，能及時發(fā)出區(qū)別于事故音響的另一種音響（警鈴），并使顯示故障性質(zhì)的光字牌點亮。中央事故信號與預(yù)告音響信號應(yīng)有區(qū)別，一般事故信號用蜂鳴器（電笛），預(yù)告信號用電鈴；音響信號應(yīng)能重復(fù)動作，并能手動或自動復(fù)歸，而故障性質(zhì)的指示燈仍保留。2/3/202318河北科技大學(xué)電氣工程系7.3變電所的信號回路二、事故信號裝置1．簡單的事故信號裝置就地復(fù)歸的事故音響信號裝置（圖7-8）缺點：在解除事故音響信號的同時，閃光信號也被解除了，不利于值班人員處理事故。任一臺斷路器自動跳閘后，蜂鳴器HA發(fā)出音響。將SA手柄將轉(zhuǎn)到“跳閘后”位置，即可解除事故音響信號。圖7-8就地復(fù)歸的事故音響信號裝置接線圖可見：就地復(fù)歸是通過解除斷路器不對應(yīng)起動回路來解除音響信號。2/3/202319河北科技大學(xué)電氣工程系7.3變電所的信號回路中央復(fù)歸不能重復(fù)動作的的事故音響信號裝置（圖7-9）任一臺斷路器自動跳閘時，即會發(fā)出事故音響信號。按一下SB2按鈕，便會解除音響信號，但控制屏上的閃光信號卻繼續(xù)保留。缺點：不能重復(fù)動作。即當(dāng)一斷路器啟動事故信號并中央復(fù)歸后，又一斷路器自動跳閘，音響不能再次啟動。圖7-9中央復(fù)歸不能重復(fù)動作的事故音響信號裝置接線圖2/3/202320河北科技大學(xué)電氣工程系7.3變電所的信號回路中央復(fù)歸能重復(fù)動作的的事故音響信號裝置（圖7-10）2/3/202321河北科技大學(xué)電氣工程系7.3變電所的信號回路工作原理：音響啟動過程：一臺斷路器事故跳閘時，TA的一次側(cè)電流突增，其二次側(cè)感應(yīng)電勢使KR動作→起動KM1→KM11-2閉合實現(xiàn)自保持→KM13-4閉合→起動蜂鳴器HA，發(fā)出音響。

復(fù)歸過程：觸點KM15-6閉合→起動KT→

經(jīng)KT整定的時間后自動解除事故音響信號，將整套信號裝置復(fù)歸。重復(fù)動作原理：第二臺斷路器跳閘時，由于在每一個并聯(lián)支路中都有串聯(lián)電阻R，每多并聯(lián)一個支路，都將引起TA一次繞組中的電流產(chǎn)生變化，在二次繞組中感應(yīng)電勢，使干簧繼電器KR再次動作并啟動音響信號裝置。

可見：中央復(fù)歸是在主控臺上通過按鈕或自動解除音響信號。2/3/202322河北科技大學(xué)電氣工程系7.3變電所的信號回路三、預(yù)告信號裝置圖7-11為中央復(fù)歸不能重復(fù)動作的預(yù)告音響信號裝置接線圖。發(fā)生不正常運行時，其相應(yīng)的繼電器K動作，音響信號HA（警鈴）和光字牌HL同時動作。按一下SB2，警鈴即被解除，同時黃色信號燈HLY發(fā)亮。

缺點：不能重復(fù)動作。圖7-11中央復(fù)歸不能重復(fù)動作的預(yù)告音響信號裝置接線圖2/3/202323河北科技大學(xué)電氣工程系7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表

一、絕緣監(jiān)察裝置1.直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置（圖7-12）

直流系統(tǒng)發(fā)生一點接地時，沒有短路電流流過，熔斷器不會熔斷，仍能繼續(xù)運行。直流系統(tǒng)為何設(shè)置絕緣監(jiān)察裝置？但是，這種接地故障必須及早發(fā)現(xiàn)并處理，否則當(dāng)出現(xiàn)兩點接地時可能引起信號回路、控制回路、繼電保護及自動裝置回路不正確動作。2/3/202324河北科技大學(xué)電氣工程系7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表

R1=R2=R3=

1000ΩSA1：母線電壓表轉(zhuǎn)換開關(guān)，有三個位置；SA2：絕緣監(jiān)察轉(zhuǎn)換開關(guān)，有三個位置；PV2：母線電壓表；PV1：用于測量系統(tǒng)總的絕緣電阻，表盤上有歐姆刻度。圖中：即“母線”、“正對地”和“負(fù)對地。平時，其手柄置于“母線”位置，觸點1-2、5-8、9-11接通，PV2可測量正、負(fù)母線電壓，指示為220V。即“信號”、“測量位置I”和“測量位置II”。平時，其手柄置于“信號”位置，觸點5-7和9-11接通，使電阻R3被短接。此時SA1的9-11也是接通的，信號繼電器KS投入工作。圖7-12直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置接線圖2/3/202325河北科技大學(xué)電氣工程系7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表

工作原理當(dāng)正極絕緣電阻降低時，先將SA2置于“測量位置I”，此時其觸點1-3和13-14接通，調(diào)節(jié)電位計R3，使電壓表PV1的指示為零；再將SA2置于“測量位置II

”，此時PV1的指示即為直流系統(tǒng)總的對地絕緣電阻值。當(dāng)負(fù)極絕緣電阻降低時，先將SA2置于“測量位置

II

”，此時其觸點2-4和15-14接通，調(diào)節(jié)電位計R3，使電壓表PV1的指示為零；再將SA2置于“測量位置I

”，此時PV1的指示即為直流系統(tǒng)總的對地絕緣電阻值。2/3/202326河北科技大學(xué)電氣工程系電壓表的歐姆刻度與電壓讀數(shù)的對應(yīng)關(guān)系為：7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表

式中，RV為電壓表的內(nèi)電阻；U為直流母線額定電壓；UV為電壓表的讀數(shù)。每極對地絕緣電阻的換算當(dāng)切換開關(guān)處于位置I時（正極絕緣電阻降低）：式中，x為電位器R3讀數(shù)的百分值。2/3/202327河北科技大學(xué)電氣工程系將代入上式得：7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表

；當(dāng)切換開關(guān)處于位置II時（負(fù)極絕緣電阻降低）：將代入上式得：；2/3/202328河北科技大學(xué)電氣工程系7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表

2.交流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置圖7-13為交流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置接線圖，是由三個單相三繞組電壓互感器或一個三相五柱式電壓互感器構(gòu)成。缺點：只能判明發(fā)生接地故障的相別，不能判明是哪條線路故障?？刹伞绊樞蚶l法”來尋找故障線路。必須注意：三相三柱式電壓互感器不能用來作絕緣監(jiān)察裝置。圖7-13交流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置接線圖Why?2/3/202329河北科技大學(xué)電氣工程系7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表

二、電氣測量儀表1.對電氣測量儀表的一般要求儀表的準(zhǔn)確度等級選擇：用于電氣設(shè)備和線路上的交流電流表、電壓表、功率表的準(zhǔn)確度不應(yīng)低于2.5級，直流電流、電壓表的準(zhǔn)確度不應(yīng)低于1.5級，頻率表一般選用0.5級；變電所內(nèi)用于計量的有功電度表一般選用1級，無功電度表一般選用2級。測量用互感器的準(zhǔn)確度等級選擇：與電度表連接的互感器準(zhǔn)確度應(yīng)為0.5級；僅作一般電流、電壓測量的互感器，準(zhǔn)確度可為1～3級。2/3/202330河北科技大學(xué)電氣工程系7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表

儀表的測量范圍和互感器變比的選擇：正常運行情況下儀表指針指示在滿標(biāo)度的2/3左右，并留有過負(fù)荷指示裕度。在高壓系統(tǒng)中，測量儀表和電度表應(yīng)與繼電保護裝置分別接電流互感器的不同準(zhǔn)確度的二次繞組，一般測量儀表和電度表用0.5級，繼電保護裝置用3級。對于有可能出現(xiàn)兩個方向電流的直流電路和兩個方向功率的交流電路，應(yīng)裝設(shè)雙向刻度的電流表和功率表。2.變配電裝置中各部分儀表的配置電源進線：為了解負(fù)荷情況，需裝設(shè)一只電流表。當(dāng)需要計量電能時，還應(yīng)裝設(shè)有功電能表和無功電能表各一只。2/3/202331河北科技大學(xué)電氣工程系7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表

母線：每條或每段母線上必須裝設(shè)一只電壓表，以檢查各個線電壓。在小電流接地系統(tǒng)中中，每條或每段母線上還需加裝三個絕緣監(jiān)視電壓表。圖7-14為6～10kV母線電壓測量和絕緣監(jiān)視的原理圖。降壓變壓器：對35～110kV/6～10kV的電力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流表、有功功率表、無功功率表、有功電能表和無功電能表各一只。高壓配電線路：應(yīng)裝設(shè)電流表、有功電能表和無功電能表各一只。圖7-15為6～10kV高壓線路電氣測量儀表的接線原理圖。2/3/202332河北科技大學(xué)電氣工程系7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表

圖7-146～10kV母線電壓測量和絕緣監(jiān)視的原理圖2/3/202333河北科技大學(xué)電氣工程系7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表

說明：圖中無功電度表為60°接線，其特點是在電壓線圈中人為地串聯(lián)了一個附加電阻，使電壓線圈的阻抗角由原來的90°減小為60°，即電壓線圈中的電流滯后電壓60°。圖7-156～10kV高壓線路電氣測量儀表的接線原理圖2/3/202334河北科技大學(xué)電氣工程系7.4絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表

低壓配電線路：靜電電容器：為了監(jiān)視三相負(fù)荷是否平衡，需裝設(shè)三只電流表。如需計量其無功電能，還應(yīng)加裝一只無功電能表。對三相負(fù)荷平衡的低壓動力線路，可只裝設(shè)一只電流表；對三相負(fù)荷長期不平衡的低壓照明線路及動力和照明混合電路，應(yīng)裝設(shè)三只電流表。如需計量電能，還應(yīng)加裝一只三相四線制的有功電能表；對三相負(fù)荷平衡的動力線路，可只裝設(shè)一只單相有功電能表（實際電能為其計度的3倍）。2/3/202335河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置一、三相自動重合閘裝置1．概述自動重合閘的概念：當(dāng)架空線路上發(fā)生故障時，由繼電保護裝置將其迅速斷開，延時（0.5）后重新將故障線路自動投入的裝置，簡稱ARD。裝設(shè)ARD的好處：對暫時性故障，合閘成功后可保證供電的可靠性，減少停電損失。對三相一次自動重合閘裝置的基本要求：除遙控變電所外，應(yīng)采用控制開關(guān)手柄位置與斷路器位置“不對應(yīng)原則”起動ARD；ARD的起動條件為：SA在“合閘后”位置，QF在“跳閘”位置。2/3/202336河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置手動跳閘時不應(yīng)重合；手動合閘于故障線路不重合；ARD只能動作一次；ARD動作后應(yīng)能自動復(fù)歸，準(zhǔn)備再次動作；ARD的動作時間應(yīng)盡可能短，一般為0.5～1.5s；ARD應(yīng)能實現(xiàn)重合閘“后加速”或“前加速”，以便與繼電保護配合。2．三相一次自動重合閘的基本工作原理（圖7-16）前加速：是指自動重合閘前加速保護動作，即當(dāng)線路上發(fā)生永久性故障時，第一次以瞬時加速跳閘，第二次則以定時限跳閘。后加速：是指自動重合閘后加速保護動作，即當(dāng)線路上發(fā)生永久性故障時，第一次帶時限跳閘，第二次以瞬時加速跳閘。2/3/202337河北科技大學(xué)電氣工程系圖中：KT：用于建立ARD的動作時間KM：執(zhí)行元件R4：充電電阻，可控制電容C的充電速度R5：KT的熱穩(wěn)定電阻R6

：電容C的放電電阻R7

：信號燈降壓電阻HL：信號燈KLB：防跳繼電器KM1：跳閘位置繼電器KAC：加速繼電器圖7-16三相一次自動重合閘原理接線圖2/3/202338河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置正常工作時：QF處于合閘位置，SA1處于“合閘后”位置，其觸點SA121-23接通，SA2處于合閘位置，電容C經(jīng)電阻R4而充滿電壓，電容C兩端電壓等于電源電壓，信號燈HL亮。線路短路，保護動作時：QF跳閘，QF3-4打開，QF1-2閉合→KM1起動→

KT線圈得電→其觸點KT延時閉合→電容C向KM線圈放電→

KM動作。

KM動作后KM1-2打開→信號燈HL滅；KM3-4、KM5-6閉合→KO得電→

QF合閘。若合閘成功，所有繼電器復(fù)位，電容C經(jīng)10～15s再次充滿電壓，準(zhǔn)備再次動作；若合閘不成功，保護再次跳閘，盡管KM1和KT又起動，但因電容C兩端電壓太低，不能使KM動作，保證只重合一次。2/3/202339河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置手動跳閘時：觸點SA16-7接通→YR得電→

QF跳開。此時由于觸點SA121-23打開，SA12-4接通，重合閘回路失去正電源，不可能動作；SA12-4接通后，電容C經(jīng)R6放電，電容C上的電壓迅速降低。手動合閘時：觸點SA15-8接通→

YO得電→

QF合閘，同時SA121-23與SA121-22接通，SA12-4斷開，重合閘回路獲得正電源，正電源經(jīng)電阻R4向電容C充電，但需經(jīng)電壓經(jīng)10～15s才能充到操作電源電壓。觸點SA121-22接通后，使加速繼電器KAC動作，若線路上有故障，則QF合閘后，繼電保護隨即動作，使QF瞬時動作。這時電容兩端的電壓還比較低，不能使KM動作，故QF不能重合。2/3/202340河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置防跳繼電器KLB的作用：防止觸點SA5-8被粘住或KM動作后其常開觸點KM3-4、KM5-6被粘住時，且線路上發(fā)生永久性故障，出現(xiàn)斷路器多次重合閘現(xiàn)象。3．自動重合閘與繼電保護的配合ARD前加速保護方式（圖7-17）優(yōu)點：只需裝設(shè)一套ARD裝置，設(shè)備投資少。缺點：合閘不成功會擴大事故范圍，主要用于35kV及以下線路。圖7-17重合閘前加速保護動作原理圖2/3/202341河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置ARD后加速保護方式（圖7-18）優(yōu)點：能快速切除永久性故障，不會擴大事故范圍。缺點：在每個斷路器處都裝有一套ARD裝置，投資大，主要用于35kV以上線路。4．ARD的參數(shù)整定ARD的動作時間：指從斷路器跳開到發(fā)出重合閘脈沖的間隔時間，也就是時間繼電器KT延時觸點的整定時限。圖7-18重合閘后加速保護動作原理圖2/3/202342河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置ARD的動作時間應(yīng)滿足以下三個條件：應(yīng)大于故障點電弧及周圍介質(zhì)的去游離時間；應(yīng)大于斷路器及操作機構(gòu)復(fù)歸原位、準(zhǔn)備重合閘的時間；應(yīng)大于線路對側(cè)斷路器切斷故障電流的時間。對于35kV及以下線路，重合閘時間可取0.8～1s；110kV線路可取1s或再長一些。ARD的返回時間：是指電容C經(jīng)電阻R4充電至中間繼電器KM動作電壓的時間，通常取15～25s。2/3/202343河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置當(dāng)工作電源電壓消失時，使備用電源自動而迅速地投入工作，以保證供電連續(xù)性的自動裝置，簡稱APD。備用電源自動投入裝置的基本形式（圖7-19）二、備用電源自動投入裝置

1．概述明備用接線方式：APD裝在備用進線斷路器上。暗備用接線方式：APD裝在母線分段斷路器上。對備用電源自動投入裝置的基本要求工作電源不論任何原因斷開，備用電源應(yīng)能自動投入；2/3/202344河北科技大學(xué)電氣工程系圖7-19備用電源自動投入的兩種基本接線方式a）明備用b）暗備用7.5變電所常用自動裝置2/3/202345河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置必須在工作電源確已斷開，而備用電源電壓也正常時，才允許投入備用電源。APD的動作時間應(yīng)盡可能短，以利于電動機的自起動和縮短停電時間；APD只能動作一次，以免將備用電源重復(fù)投入到永久性故障上；當(dāng)電壓互感器的二次回路斷線時，APD不應(yīng)誤動作；若備用電源容量不足，應(yīng)在APD動作的同時切除一部分次要負(fù)荷。2/3/202346河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置其常閉觸點閉合→KO3得電→

QF3自動合閘，完成了APD的任務(wù)。其常開觸點斷開→KB斷電→延時斷開QF3的合閘回路，保證APD只動作一次。QF1跳閘后自投成功，線路改為單母線運行；不成功，QF3立即跳閘。2．備用電源自動投入裝置原理接線圖（圖7-20）正常運行時：QF1、QF2在合閘位置，QF3在跳閘位置。閉鎖繼電器KB接通，低電壓繼電器KV1～KV4均處于吸合狀態(tài)，APD裝置處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。APD自動投入：若1號電源失壓→KV1、KV2斷電→

KT1接通→

YR1得電→

QF1跳閘。2/3/202347河北科技大學(xué)電氣工程系圖7-20母線分段斷路器APD裝置接線圖2/3/202348河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置3．APD的參數(shù)整定（見圖7-21）低電壓繼電器KV1（或KV3）的動作電壓因此，低電壓繼電器KV1（或KV3）的動作電壓應(yīng)低于此時母線I上的殘余電壓Urem

。當(dāng)在母線上引接的電抗器或變壓器后面短路時（如k1點或k2點），因母線I上的殘余電壓較大，APD應(yīng)不動作。圖7-21選擇APD裝置中繼電器參數(shù)的系統(tǒng)圖2/3/202349河北科技大學(xué)電氣工程系當(dāng)在母線的引出線上短路時（如k3或k4點），母線I上的殘余電壓很低，低電壓繼電器必然動作。保護將故障部分切除后，接在母線I上的電動機自起動，此時APD裝置不應(yīng)動作。7.5變電所常用自動裝置因此，低電壓繼電器KV1（或KV3）的動作電壓應(yīng)低于電動機自起動電壓Ust。通常，低電壓繼電器KV1（或KV3）的動作電壓整定為電網(wǎng)額定電壓的25%。低電壓繼電器KV1（或KV3）的動作電壓：應(yīng)大于備用電源的最低工作電壓。一般整定為電網(wǎng)額定電壓的70%。2/3/202350河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置時間繼電器KT1（或KT2）的動作時限：應(yīng)大于本級或上級變電所引出線保護的最大動作時限。閉鎖繼電器KB的動作延時：應(yīng)大于母線分段斷路器QF3的合閘時間。三、按頻率自動減負(fù)荷裝置1．概述頻率降低的危害頻率降低將引起電動機轉(zhuǎn)速下降，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。頻率降低會引起電子設(shè)備工作的準(zhǔn)確度下降，頻率過低將不能運行。2/3/202351河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置頻率降低會引起勵磁機、發(fā)電機等的轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低，當(dāng)勵磁電流一定時，發(fā)送的無功功率會隨著頻率的降低而減少，使系統(tǒng)的電壓水平將受到嚴(yán)重影響。頻率降低將使發(fā)電廠中的給水泵、循環(huán)水泵、風(fēng)機等的出力下降，造成水壓、風(fēng)力不足，降低發(fā)電機組的發(fā)電能力，進一步引起頻率下降，若不采取措施，將造成頻率崩潰。頻率降低會引起汽輪機葉片產(chǎn)生共振，使葉片壽命降低甚至斷裂，造成重大事故。規(guī)程規(guī)定：電力系統(tǒng)的頻率不能長期運行在49.5～49Hz以下，事故情況下不能較長時間停留在47Hz以下，頻率的瞬時值不能低于45Hz。2/3/202352河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置2．按頻率自動減負(fù)荷裝置的工作原理按頻率自動減負(fù)荷裝置的組成按頻率自動減負(fù)荷裝置的工作原理圖7-22按頻率自動減負(fù)荷裝置的原理框圖按頻率自動減負(fù)荷裝置由頻率測量元件f、延時元件和執(zhí)行元件CA三部分組成，如圖7-22所示。按頻率自動減負(fù)荷裝置的工作原理可用圖7-23來說明。

2/3/202353河北科技大學(xué)電氣工程系可見：按頻率自動減負(fù)荷裝置是采用逐次逼近的方法，迅速計算出系統(tǒng)的有功功率缺額，并斷開相應(yīng)的用戶，以達到系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定。圖7-23按頻率自動減負(fù)荷裝置的工作原理示意圖7.5變電所常用自動裝置2/3/202354河北科技大學(xué)電氣工程系7.5變電所常用自動裝置3．動作頻率的整定第一輪動作頻率：整定為47.5～48.5Hz。最后一輪動作頻率：整定為46～46.5Hz或45Hz。頻率選擇性級差的確定：頻率的選擇性級差取決于頻率繼電器本身的誤差和在時間內(nèi)頻率下降的數(shù)值。一般相鄰兩輪的整定頻率級差取0.5Hz，整定時限差取0.5s。特殊輪的動作頻率：動作頻率取47.5~48.5Hz，動作時限取15~25s，時限級差取5s左右。2/3/202355河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

一、變電站綜合自動化系統(tǒng)概述1．變電站綜合自動化的產(chǎn)生常規(guī)變電站的缺點：安全可靠性不高、電能質(zhì)量可控性不高、實時計算控制性不高、占地面積大、維護工作量大。微機化變電站（包括微機保護、微機監(jiān)控、微機遠(yuǎn)動和微機錄波裝置）的缺點：設(shè)備重復(fù)、數(shù)據(jù)不共享、通道不共用、模板種類多、電纜依舊錯綜復(fù)雜等。變電站綜合自動化：從技術(shù)管理的綜合自動化將微機化變電站的二次系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，合理共享、硬件資源。2/3/202356河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。2．變電站綜合自動化的基本概念或者說，變電站綜合自動化是自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。

2/3/202357河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

3．變電站實現(xiàn)綜合自動化的優(yōu)越性在線運行的可靠性高。供電質(zhì)量高。占地面積小。變電站運行管理的自動化水平高。二、變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本特征功能綜合化：綜合了變電站內(nèi)除一次設(shè)備和交、直流電源以外的全部二次設(shè)備。結(jié)構(gòu)分層、分布化：綜合自動化系統(tǒng)中微機保護、數(shù)據(jù)采集和控制以及其他智能設(shè)備等子系統(tǒng)都是按分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計的，而綜合自動化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)又按分層原則來組成。2/3/202358河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

操作監(jiān)視屏幕化：通過計算機上的顯示器，可以監(jiān)視全變電站的實時運行情況和對各開關(guān)設(shè)備進行操作控制。通信局域網(wǎng)絡(luò)化、光纜化：計算機局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和光纖通信技術(shù)在綜合自動化系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。運行管理智能自動化：除了可以實現(xiàn)常規(guī)變電站的自動報警、自動報表、電壓無功自動調(diào)節(jié)、小電流接地選線、故障錄波、事故判別與處理等自動化功能外，還可實現(xiàn)本身的在線故障自診斷、自閉鎖、自調(diào)節(jié)和自恢復(fù)等功能，大大提高了變電站的運行管理水平和安全可靠性。2/3/202359河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

三、變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能1．監(jiān)控系統(tǒng)功能監(jiān)控系統(tǒng)取代常規(guī)的控制盤、儀表盤、模擬盤、中央信號系統(tǒng)、電壓無功調(diào)節(jié)裝置等，具體包括以下內(nèi)容：實時數(shù)據(jù)采集與處理模擬量的采集：包括各段母線電壓；線路電流、電壓、和功率值；主變壓器電流和功率值；饋線電流、電壓和功率值；電容器的電流、無功功率及頻率、相位、功率因數(shù)等。此外，還有主變壓器的油溫、直流電源電壓、站用變壓器電壓等。2/3/202360河北科技大學(xué)電氣工程系狀態(tài)量的采集：包括斷路器的狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置、同期檢查狀態(tài)、繼電保護動作信號、運行告警信號等。電度量的采集：主要是脈沖電度表輸出的電能量。7.6變電站綜合自動化簡介

運行監(jiān)視和報警功能狀態(tài)量的變位監(jiān)視：包括變電站各種斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、變壓器分接頭的位置和動作情況、繼電保護和自動裝置的動作情況以及它們的動作順序等。模擬量的監(jiān)視：包括正常的測量和超過限定值的報警。2/3/202361河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

事件順序記錄（SOE）與事故追憶功能事件順序記錄：對變電站內(nèi)的繼電保護、自動裝置、斷路器等在事故時動作的先后順序自動記錄。事故追憶：對變電站內(nèi)的一些主要模擬量，如線路、主變壓器各側(cè)的電流、有功功率、主要母線電壓等，在事故前后一段時間內(nèi)作連續(xù)測量記錄。故障錄波和故障測距功能用微機保護裝置兼作故障記錄和測距，再將記錄和測距的結(jié)果送監(jiān)控機存儲及打印輸出或直接送調(diào)度主站。采用專用的微機故障錄波器，并且錄波器應(yīng)具有串行通信功能，可以與監(jiān)控系統(tǒng)通信。2/3/202362河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

控制和操作功能對斷路器、隔離開關(guān)進行分、合閘操作；對變壓器分接頭進行調(diào)節(jié)控制；對電容器組進行投、切控制，同時要能接受遙控操作命令進行遠(yuǎn)方操作。人機聯(lián)系功能人機聯(lián)系的橋梁，包括顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤。數(shù)據(jù)處理與記錄功能計算有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功和無功電能；計算出日、月、年最大、最小值及出現(xiàn)的時間；電能量的累計值和分時統(tǒng)計；2/3/202363河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

母線電壓運行參數(shù)不合格時間及合格率統(tǒng)計；功率總加；變電站送入、送出負(fù)荷及電量平衡率；主變壓器的負(fù)荷率及損耗統(tǒng)計；斷路器的正常及事故跳閘次數(shù)統(tǒng)計；主要設(shè)備運行小時數(shù)統(tǒng)計；變壓器、電容器、電抗器的停用時間及次數(shù)；所用電率計算統(tǒng)計；安全運行天數(shù)累計等。2/3/202364河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

制表打印功能定時打印報表和運行日志；開關(guān)操作記錄打??；事件順序記錄打??；越限打?。皇鹿首窇洿蛴?；設(shè)備運行狀態(tài)變位打印、召喚打印等。自診斷和自恢復(fù)功能自診斷：對監(jiān)控系統(tǒng)的全部硬件和軟件故障的自動診斷，并給出自診斷信息供維護人員及時檢修和更換。自恢復(fù)：當(dāng)系統(tǒng)停機時，能自動產(chǎn)生恢復(fù)信號，對外圍接口重新初始化，保留歷史數(shù)據(jù)，實現(xiàn)軟、硬件自恢復(fù)。2/3/202365河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

2．遠(yuǎn)動系統(tǒng)功能遠(yuǎn)動的概念：應(yīng)用遠(yuǎn)程通信技術(shù)，對遠(yuǎn)方的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程信號、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)等各項功能。將表征電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的各發(fā)電廠和變電所的有關(guān)實時信息采集到調(diào)度控制中心；把調(diào)度控制中心的命令發(fā)往發(fā)電廠和變電所，對設(shè)備進行控制和調(diào)節(jié)。遠(yuǎn)動的任務(wù)：2/3/202366河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

“四遙”功能遙測（YC）：即遠(yuǎn)程測量，將采集到的被監(jiān)控變電站的主要參數(shù)傳送給調(diào)度中心。遙信（YX）：即遠(yuǎn)程信號，將用采集到的被監(jiān)控變電站設(shè)備狀態(tài)信號傳送給調(diào)度中心。遙控（YK）：即遠(yuǎn)程命令，從調(diào)度中心發(fā)出改變運行設(shè)備狀況的命令。遙調(diào)（YT）：即遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，從調(diào)度中心發(fā)出命令實現(xiàn)遠(yuǎn)方調(diào)整變電站的運行參數(shù)。事件順序記錄功能：按順序記錄斷路器事故跳閘的時間。時鐘同步功能：遠(yuǎn)動系統(tǒng)應(yīng)具備對時功能。2/3/202367河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

自檢和自調(diào)功能：遠(yuǎn)動系統(tǒng)在受到某種干擾影響而使程序“跑飛”時，能夠自行恢復(fù)正常運行。3．微機保護系統(tǒng)功能通信功能；遠(yuǎn)方整定功能；遠(yuǎn)方投切保護功能；信號與復(fù)歸；界面顯示、存儲和打印功能；自動校時功能；自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能。2/3/202368河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

4.電壓、無功綜合控制系統(tǒng)功能維持供電電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)；保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和合適的無功平衡；保證在電壓合格的前提下使電能損耗最小。變電站的電壓、無功綜合控制是利用有載調(diào)壓變壓器和無功補償電容器的自動調(diào)節(jié)。電壓和無功綜合調(diào)控的目標(biāo)如下：小電流接地選線功能低頻減載功能備用電源自投功能2/3/202369河北科技大學(xué)電氣工程系四、變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)7.6變電站綜合自動化簡介

1．集中式綜合自動化系統(tǒng)集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進行計算與處理后，再分別完成微機監(jiān)控、微機保護和一些自動控制等功能，結(jié)構(gòu)框圖如圖7-24所示。特點：結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，占地面積小，造價低，但運行可靠性較差，組態(tài)不靈活。2．分層分布式綜合自動化系統(tǒng)分布式結(jié)構(gòu)：是在結(jié)構(gòu)上采用主從CPU協(xié)同工作方式，各功能模塊（通常是各個從CPU）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。2/3/202370河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

圖7-24集中式變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2/3/202371河北科技大學(xué)電氣工程系7.6變電站綜合自動化簡介

分層式結(jié)構(gòu)：是將變電站的一、二次設(shè)備分為三層，即變電站層、間隔層（或單元層）和設(shè)備層。圖7-25為分層分布式集中組屏綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。特點：軟件相對簡單、調(diào)試維修方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性高。3．分散與集中相結(jié)合的綜合自動化系統(tǒng)分散與集中相結(jié)合的綜合自動化系統(tǒng)是按“面向?qū)ο?/p>