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1、第三章 变电站综合自动化系统的间隔层装置,在分层分布式变电站综合自动化系统中，间隔层装置大致可分成以下几类：,1、保护测控综合装置：一般用于低压（110KV以下）系统中，主要用于完成相应的电气间隔中设备的保护、测量及断路器、隔离开关等的控制及其他与其对应的电气间隔相关的任务。 对于110KV及以上的高压等级的间隔层装置，为了保证保护工作的独立性及可靠性，保护装置和测控装置一般是相互独立的。 2、测控装置：是监控系统的必要组成部分。主要完成对某一间隔电气量的测量、控制及其他与其对应的电气间隔相关的任务，它面向的对象主要是断路器或变压器本体等。,3、保护装置：主要完成对某一间隔设备的保护任务。 4
2、、公用间隔层装置：对于这类装置，不同的厂家有着不同的配置，可以集中到一个或几个公共测控装置处理，也可分散到其他测控装置中完成。 5、自动装置：如备用电源自动投入装置、电压无功控制装置等。 6、操作切换装置以及其他的智能设备和附属设备。,第一节 输电线路间隔的保护与监控,在分层分布式变电站综合自动化系统中，对于不同的输电线路，因其电压等级不同，输电线路的重要程度不同，保护及监控的复杂程度也不相同，所以为它们配置的保护、测控装置也各不相同。 对于110KV以下电压等级的输电线路间隔，通常将输电线路保护、监控等功能用一个装置完成-保护测控装置。 对于110KV的终端变电站，有时只需配置一个综合测控装
3、置来完成对这种输电线路间隔的监控任务。 对于220KV及以上电压等级的输电线路，保护和测控装置时各自独立的。,一、保护测控装置,（一）装置的结构 我国厂商生产的间隔层装置一般采用模块化的结构，不同的产品由相同的功能组件按需要组合配置，这样可实现功能模块的标准化，实际应用中可以根据具体应用场合的需要增、减模块。 这里要介绍的保护测控装置就是由交流插件、CPU插件、逻辑插件、出口插件、电源插件、通信插件以及人机接口组件等模块构成。,装置各模块的作用：,1、CPU插件（CPU):是装置的核心模块，保护CPU系统、模拟量采集系统、开关量输入/输出系统、实时硬时钟系统和高速通信系统。 2、逻辑插件（LO
4、G）：提供保护跳合闸控制、遥控跳合闸控制、动作及告警信号输出等功能，并起到电气隔离的作用。该插件的主要构成部件是继电器。 其原理接线图如下，图中，保护跳闸、保护合闸是由该保护测控装置CPU发出的命令，遥控跳闸/合闸是由运行人员操作该装置面板小键盘、站控层监控设备或远动的调度端下发，再由该装置CPU执行输出的命令； 自检告警和运行告警是CPU检测到装置的硬件或软件出现异常时发出的闭锁命令和信号； 保护动作信号由CPU发出跳闸命令的同时发出。 其中，所有重要出口只能在启动继电器QDJ开放以后才能执行，以避免器件损坏造成的误动。,装置各模块的作用：,装置各模块的作用：,3、跳闸插件（TRIP）：提供
5、断路器位置监视、手动跳合闸、跳合闸保持及电气防跳功能。该插件的主要构成部件是继电器。 保护跳闸、手跳及合闸命令来自逻辑插件中相关继电器的输出，跳闸位置继电器TWJ和合闸位置继电器HWJ以及用于电气防跳的继电器TBJ等的接线及工作原理与传统的断路器控制回路相似；运行人员操作跳闸时启动手动跳闸继电器STJ，用于闭锁启动重合闸等；跳闸位置继电器TWJ和合闸位置继电器HWJ的触点作为断路器的跳、合状态量送CPU采集。,装置各模块的作用：,4、通信插件（COM):主要用于光纤通信及通信扩展，包含一对光纤收发接口、一个LonWorks接口、IRIG-B码对时接入。 5、人机接口（MMI)：采用内部通信方式
6、与CPU模块进行数据交换，为用户提供对装置的本地操作接口，包括LCD显示屏、LED指示灯、操作按键以及RS-232调试端口。 6、电源插件（POW):利用逆变原理将直流220/110V输入转换为装置工作所需的四组直流电压+24V、+12V、-12V、+5V，并为九路强电开关量提供输入通道。,（二）装置的接线,1、一次电气间隔的模拟量分别通过保护TA、零序TA、测量TA以及母线TV和线路侧TV送入该保护测控装置。 2、该保护测控装置的跳闸及合闸命令由跳闸插件的4、5端子输出到本输电线路出线断路器的操动机构，分别与断路器的跳闸线圈、合闸线圈以及断路器的辅助触点、闭锁触点连接。 3、外部开关量分别经
7、该装置的电源插件和CPU插件输入。强电开关量由电源插件输入，弱电开关量由CPU插件直接输入，分别输入CPU插件中不同开关量采集电路。 4、该装置可通过CPU插件的以太网接口和RS-485接口与变电站自动化系统的其他设备进行网络连接。,（三）装置的功能,1、保护功能 三段式定时限过流保护（可经低电压、方向闭锁），其中段可整定为反时限段。 三段式定时限零序过流保护（可经方向闭锁），其中段可整定为反时限段。 分散式小电流接地选线。 过负荷保护。 合闸加速保护（前加速、后加速和手合后加速）。 分散式低周减载（按频率自动减负荷）保护。 低压解列功能。 三相一次重合闸（可实现检同期、检无压或非同期重合闸）
8、。,（三）装置的功能,2、测量表计功能 包括设备的实时运行数据计算、运行累计值计算以及外部电能表脉冲输入计数。具体测量及监视的量如下： 电流Ia、Ib、Ic； 电压Ua、Ub、Uc； 有功功率P，无功功率Q，功率因数cos； 频率； 正向（或反向）有功电能，正向（或反向）无功电能； 电流、电压的平均值、最小值和最大值。 运行小时数统计。 极值监视。 计量电能表脉冲量采集。,（三）装置的功能,3、开关量的监视 可完成外部开关量，如断路器的位置、断路器弹簧储能微动开关位置、远动就地开入等开关量的采集。 4、断路器控制功能 包括断路器的正常分合操作。（可通过通信端口、保护屏柜上的操作手柄或装置操作界
9、面三种方式实现）。 5、事故记录和分析功能 装置能实时监视并记录运行设备、相关二次回路及装置自身的运行工况，包括故障记录、录波记录、事件顺序记录和装置操作记录。,（三）装置的功能,6、操作记录功能 装置记录最近40次对装置重要运行参数的修改操作和遥控跳合闸操作，记录装置操作的操作对象、发生的时间、数据的修改情况或操作原因，为事故追溯提供依据。 7、通信功能 （1）装置前面板配备一个RS-232调试端口用来连接PC，PC 借助工具软件可对装置进行参数设置、功能测试、下载软件和数据分析等访问操作。,（三）装置的功能,（2）为满足变电站综合自动化系统网络通信的需要，该装置提供如下通信端口供用户选择：
10、 光纤以太网接口； LonWorks（公用总线接口）； RS-485现场总线接口。 利用这些接口中的一个即可经通信网络与站控层设备通信。,（三）装置的功能,8、诊断功能 装置通过上电自诊断和运行自监视来实现装置的软、硬件自检和监视，以确保装置运行的高可靠性。 自检对象包括硬件关键部件（模拟量采集回路、开关量输出回路、RAM、ROM）、硬件辅助部件（后备电池、通信接口）和重要运行参数（如定值、软投退压板）。 此外，装置内置两级软件监视器用以监视软件的运行状况。当装置检测到任何异常状况时，将记录相应异常事件并驱动相关信号节点和LED指示灯，对于关键异常状况，装置将闭锁保护功能和重要开出回路，防止装
11、置误动作。 用户也可通过装置测试命令来检查装置的重要硬件回路，如交流回路、开入回路、开出回路等。,（三）装置的功能,8、诊断功能 为配合自动化系统工程实施，装置提供远动对点测试功能用以快速检验本地监控和远动主站信息库，免除了监控及远动人员手动对点的繁琐操作。 主要包括：遥信对点、遥测对点、告警事件对点和动作事件对点。 为检验装置的通信状况，发现装置或装置所在网络中可能存在的通信性能缺陷，装置提供相关通信端口的运行统计信息以提供部分网络诊断数据。,（三）装置的功能,9、TV回路断线监视 用来检测TV回路单相断线、两相断线或三相失压故障。,1）装置计算的3U08V且三相电压均8V，有电流 0.12
12、5A，判为三相失压。 2）装置计算的3U08V，最小线电压16V，判为两相TV断线。 3）装置计算的3U08V，最大线电压与最小线电压差16V，判为单相TV断线。,（三）装置的功能,10、控制回路断线检测 根据跳闸插件上的继电器KC和KT的触点位置判断控制回路的完好性。当监测到KC和KT的触点位置都为分位时，经过延时确认后，装置面板将显示“控母断线”告警信息，点亮面板告警指示灯，发出告警信号。 11、断路器操动机构弹簧未储能告警 当断路器操动机构弹簧未储能时（此时断路器不能合闸），监视弹簧储能的微动开关状态经电源插件输入CPU，经过延时确认后，装置将显示“弹簧未储能”，并点亮面板告警指示灯，发
13、出告警信号。,（四）装置参数的整定,1、保护功能的投、退。根据具体输电线路情况选择保护功能，将不用的保护功能退出。 2、保护定值的整定。根据制定好的保护定值对保护测控装置进行操作，整定其各保护的定值。 保护测控装置一般会提供主要保护的软压板投退、保护定值整定等功能，用户可利用站控层计算机通过通信端口或直接操作保护测控装置界面在线投退装置的部分保护功能或进行保护定值的整定，以满足设备的运行需要。,（四）装置参数的整定,保护测控装置的设置需要通过操作装置的软件修改其存储器中存储的二进制数值来实现。这些二进制数分别代表了各种保护的功能和定值，常用软压板、定值清单、控制字来描述。 软压板用于投、退常用
14、的部分保护，其余的保护设置及定值整定需经修改控制字和定值清单来完成。在保护测控装置界面上显示、修改时，用与常规连接片式硬压板相似的表示方法表示软压板，保护定值已经换算为十进制，控制字用十六进制表示。,（四）装置参数的整定,上表中，从序号4-40都是数值型定值，修改时只需将数值修改为确定的值即可；序号1-3分别为控制字1、控制字2、控制字3，它们是开关型定值，控制着各种保护功能的投、退或选择。 控制字1、控制字2、控制字3各由16位二进制数组成，所以可换算为4位十六进制数。当各控制字各位置“1”或置“0”后，将其换算为十六进制数，输入保护测控装置即可。,（四）装置参数的整定,（四）装置参数的整定
15、,（四）装置参数的整定,目前，我国多数厂商生产的保护测控装置已经将显示界面汉化，有的装置的界面已经非常直观，很容易理解。,二、输电线路测控装置,功能： 1、开关量信号采集：采集对应输电线路间隔的开关量，如断路器、隔离开关和接地开关的位置状态以及一次设备如断路器和隔离开关操动机构中的告警信号，断路器操作箱中的动作信号和告警信号。 2、模拟量信号采集：采集电压、电流瞬时值，并计算电流、电压、有功功率、无功功率及功率因数等测量值。 3、控制操作：遥控分合断路器、隔离开关、接地开关 4、脉冲量采集：接收脉冲电能表的输出进行脉冲累计、转换。,二、输电线路测控装置,5、同期功能：当断路器合闸操作时，对合闸
16、两侧的电压进行同期检测以确定是否满足合闸条件。当单侧无压时，可直接进行合闸操作，当双侧都有电压时，则要求对两侧电压的幅值、频率、相角进行检测比较，以决定是否可以合闸，当条件不满足时，装置会发出报警提示信号并闭锁出口。 6、防误联锁：通过测控装置中的可编程逻辑控制逻辑功能来实现。根据间隔的防误联锁条件，一方面通过本间隔的断路器、隔离开关、接地开关等信号，实现跟间隔自身的防误联锁要求，另一方面通过网络之间的信息互换，本间隔通过网络得到所需的其他间隔的防误联锁信息，再通过本间隔中的可编程逻辑控制功能来实现具有间隔之间防误联锁的要求。,二、输电线路测控装置,7、通信功能： 利用装置的RS-232串行通信接口实现装置的调试；利用RS-485、现场总线（如LonWorks、CAN、PROFIBUS等）、工业以太网等接口经通信网络与站控层设备通信。,三、输电线路保护装置,功能： 1、必要的输电线路保护功能。 2、向变电站层以及远方调度传送该保护装置的管理信息，并接受变电站层以及远方调度下发的各种命令。 3、故障记录功能： 当被保护输电线路发生故障时，保
