变配电所综自系统

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1、第四节变配电所综合自动化系统一、高铁变配电所二次设备的构成s誌鶴变电所控制室壽貓掘投影显示综合维修通信管理机故网上交环障电缆直隔离境头自动标化系流开关监定绝缘统屏屏控制控装在线|_屏屏监测1图2-53髙铁牵引变电所控制室的设备构成示意图1、综合自动化系统屏：主体设备。对变配电所的主要设备进行自动监测、控制和保 护。2、交直流屏:提供交直流电源。3、网上隔离开关控制屏：对接触网上隔离开关进行远方控制。4、环境监控屏：实时监测变配电所工作环境：温度、人员非法出入、电缆沟、烟雾、 明火、空调工作状况等。5、故障标定装置及电缆头绝缘在线监测。二、变电所综合自动化的基本概念1. 变电所综合自动化：应用自

2、动控制技术、计算机信息处理、通信与网络技术等, 完成对变电所主要设备和输配电线路的监视、控制、测量、继电保护、远动控制以 及调度通信等二次系统功能。2. 变电所综合自动化系统：利用多台微型计算机、接口电路、通信网络等组成的 自动化系统，通过收集所需的各种数据和信息，借助计算机的高速计算力和逻辑判 断能力，实现对变电所各种设备的监视、控制或调整的系统。3、变电所综合自动化系统的基本功能变电所综合自动化系统主要具有数据采集、人机接口、操作控制、继电保护、 自动控制、测量、监视、通信、系统的自诊断等功能。1 数据采集功能该功能完成状态数据、模拟数据和脉冲数据的采集。如电流、电压、有 功功率、无功功率

3、、 频率、温度、短路阻 抗等）如有越限，立即发出 告警信号，同时记录 和显示越限时间和 越限值；若出现控制 回路断线，则发出报 警信号。告警信号和 报警信号以灯光、声 音等形式发出。（1）状态量采集：需采集的状态量主要包括断路器和隔离开关的位置状态、一 次设备的工作状态、综合自动化系统或保护测控装置本身的工作状态等信息。（2）模拟量采集：需采集的模拟量主要包括110 kV线路及母线、牵引变压器、 27.5 kV母线、馈线、并联电容器组等一次设备的电流、电压。此外还对变压器油 温，变电所室温等非电量进行采集。（3）脉冲量采集：脉冲量主要是脉冲电度表的输出脉冲，一般采用光电隔离方 式输入系统，实现

4、电能测量。2 .人机联系功能人机联系功能是指操作人员或调度员通过CRT （阴极射线管）显示器了解全 所的运行工况和运行参数，通过鼠标、键盘等对全所的开关电器进行分、合闸操作。 人机联系的主要内容有各类显示（如实时主接线画面、运行数据、各类信号）、输入 数据、控制操作等。3 操作控制功能操作人员可利用鼠标或键盘在CRT显示器上对断路器、隔离开关进行分、合 闸控制操作，还能接受遥控操作命令，进行远方操作控制。4 .继电保护功能采用微机保护实现牵引变压器、牵引网、并联电容器组、自用电变压器等一次 设备短路故障的保护。微机保护是综合自动化系统的关键环节。加上摇视就成了“五 摇”5 自动控制功能馈线自动

5、重合闸、备用电源自投、备用变压器自投等即是保证牵引供电系统连 续可靠供电的重要措施。6 .测量与监视功能变电所综合自动化系统应能完成所内各电气设备运行量的数据采集，并能在 CRT显示屏或自动化装置面板上显示，也可在当地监控主机上查询。（包括控制、保护、 测量、信号、自动装 置和远动装置）变电所综合自动化系统应具有对运行状态的指示、告警、报警等监视功能。7 .通信功能综合自动化系统的通信功能包括系统内部的现场级间通信和自动化系统与上级 调度或远方控制中心之间的通信两部分。8 .系统的自诊断功能综合自动化系统具有自诊断功能，自诊断信息也像被采集的数据一样，周期性 地送往监控主机和远方调度中心。4、

6、变电所综合自动化系统的特点1 .功能综合化按变电所自动化系统的运行要求，将二次系统设备及功能进行综合考虑、优化 组合设计，以达到继电保护及监控系统的协调一致。2 系统构成的数字化及模块化保护、控制、测量装置的数字化（即采用微机实现，并具有数字化通信能力）, 有利于把各功能模块通过通信网络连接起来，也便于接口功能模块的扩充及信息的 共享。另外，系统构成的模块化，有利于实现系统结构的分层化和分布化，适应工 程的集中式、分布分散式、分布式集中组屏的需要。3 .运行管理智能化一是可实现无人值班；二是能实现自动报警、自动报表、对运行状态的自动调节、事故判别与记录等 自动化功能；三是能实现对事故的分析和恢

7、复操作以及自动化系统本身故障的自诊断、自闭 锁和自恢复等功能。4 .操作监视屏幕化无论变电所是否有人值班，操作人员均可在变电所或在调度室内，面对CRT屏 幕或显示器对变电所的实时运行情况进行全方位的监视，对所有的开关设备进行控 制。二、变电所综合自动化系统的结构形式变电所综合自动化系统普遍采用（结构）分层（功能）分布式形式，可分散安 装，也可集中安装。按每个设备（例如：一条馈出线或一台变压器或一组电容器等）为对象，集保 护、测量、控制为一体，设计在同一机箱中，构成一个保护测控装置。这就是分散 式的结构。至于高压线路保护装置和变压器保护装置，仍可采用集中组屏安装在控制室内。 这种将线路的保护和测

8、控单元分散安装在开关柜内，而高压线路保护和主变压器保 护装置等采用集中组屏的系统结构，称为分布和集中相结合的结构，这是当前综合 自动化系统的主要结构形式。不管是什么结构形式的系统，变电所的一、二次设备可大致分为3层结构。1站级管理层站级管理层协调间隔层设备完成所内自动化控制功能，并实现与远程控制中心 的“四摇功能”站级管理层设备主要包括：计算机设施、通信设备、音响报警等设备，在通信 设备上设置与控制中心的接口、管理维护计算机接口。2网络通信层所内通信网络采用现场总线或以太网方式，通过组网完成所内数字化信息传输。 3间隔设备层。采用保护测控一体化设备，这不仅减少了保护与监控之间的接口，减少了故障

9、 点，而且系统集成度高，可靠性也随之增强。同时保护测控一体化设备简化了与一 次设备之间的接口，实现了数据信息共享、减少硬件重复配置。间隔层设备通过与一次开关设备、CT/PT设备接口，完成对所内供电设备的控制、监视、测量及保护功能。间隔层设备由站级管理层设备管理，并通过所内通信网络实现所内集中监控、 数据集中处理及远程通信功能。高铁变电所综自种类：交大许继TA-21型、天津凯发DK3500型三、TA-21型牵引变电所安全监控及综合自动化系统（一）系统结构TA-21型牵引变电所安全监控及综合自动化系统的结构如图2-40所示，它由保 护测控单元、当地监控单元、现场总线、视频监控单元和通信单元等组成。

10、1间隔层设备，保护测控单元：保护测控单元由主变保护测控单元、馈线保护测控 单元、并补保护测控单元、动力变保护测控单元和通用测控单元等主要部分构成。 各保护测控单元可分散安装，也可集中组屏。2网络通信层，通信单元：在以太网和Lon网之间实现规约转换，同时为全所提供 时间基准（GPS）。LonWorks现场总线为双环光纤网，是实现综合自动化系统功能 的核心。调度中心通过通信单元与保护测控单元通信，实现四遥功能。3. 站级管理层，监控单元：包括当地监控单元和视频监控单元。当地监控单元可就 地完成调度中心的操作，不考虑双机备用。视频监控单元与自动灭火系统一起，组 成变电所安全监控系统，实现第五遥（遥视

11、）。为保证图象传输的实时性，要求为视 频提供单独的2M光纤口。在远动通道故障时，可临时征用视频通道，而视频主机 置于“转发”模式，先保证“四遥”功能。图2-40 TA-21型牵引变电所安全监控及综合自动化系统结构图局域网（LAN ）:是 种网络系统，它把 分布在数公里范围 内的不同物理位置 的计算机设备连在 起，实现相互通信 和资源共享。以太网（Ethernet ） 是当前应用最普遍 的一种计算机局域 网组网技术，也是目 前局域网采用的最 通用的通信协议标 准。所谓现场总线，是一 种应用在微机保护 测控设备之间实现 双向串行多节点数 字通信的网络系统， 实现多个微机保护 测控设备之间的数 据传

12、输与信息交换。 现场总线控制系统 既是一个开放的通 信网络，又是一种全 分布的控制系统。投影显示（二）系统功能1. 保护测控单元牵引主变压器是牵引变电所最重要的一次设备，为保证其正常运行，对每一台 主变设置一套保护测控单元，按主变主保护、主变后备保护、主变测控三套独立装 置设计，每套装置作为一个节点与LonWorks现场总线交换信息。完成一台牵引主 变压器的保护、测量、控制、应急选线控制、备用电源/主变自投等功能，适用于 Y/A、V/V、平衡、单相等各种接线型式的牵引主变压器。表2-4主变保护测控单元的功能装置名称WBH-892Z主变主保 护测控装 置保护功能1差动速断保护2二次谐波闭锁的三

13、段式比率差动保护测量功能1高压侧线电压 2高压侧三相电流3低压侧两相电流4高/低压侧差电流WBH-892H1低电压启动的高压1高压侧三相电压主变后备侧三相过流保护2高压侧三相电流保护测控2低电压启动的低压3高压侧有功功率装置侧单相过流保护4高压侧无功功率3低压侧过电压保护5高压侧功率因数4零序过电流保护6低压侧母线电压5零序过电压保护7低压侧各相电流6反时限过负荷保护8低压侧有功功率8.低压侧PT断线检测9低压侧无功功率9重瓦斯保护10.系统频率10轻瓦斯保护11.负荷录波11.温度（I、II段）保护12 .故障录波12 压力保护13 断路器分/合闸13.油位保护统计WBH-892C1高压侧三

14、相电压主变测控2高压侧三相电流装置3低压侧单相电压控制功能1高压侧断路器分/合 闸2低压侧断路器分/合 闸3进线电动隔离开关 分/合闸4跨条电动隔离开关分/合闸5变压器中性点电动 隔离开关分/合闸6装置信号复归7保护软压板投/退遥信功能.“当地/遥控”方式 开关位置信号控制回路断线3断路器位置信号 4隔离开关位置信号.低压侧断路器手车位置6电动隔离开关控制回路断线7机构故障信号8装置不良告警9保护动作信号4低压侧单相电流5. 地回流6. 轨回流7变压器绕组温度、 油温8.系统频率1备用电源/主变自投 功能2高、低压侧断路器和 电动隔离开关控制功1相关断路器、隔离开 关位置信号2. 监视断路器、主变工 作状态的信号3自投动作信号4装 置工作状态信号表2-5馈线保护测控装置功能设备名称WKH-892 馈线保护 测控装置保护功能1三段距离保护2电流速断保护3电流增量保护4. 过电流保护5反时限过负荷保护/ 接触网发热保护6. 自动重合闸测量功能1.27.5k V母线电压2.馈线电流控制功能1断路器分/合闸2电动隔离刀闸分/合闸3装置信号复归4保护软压板投/退5重合闸软压板投/退遥信功能1. 断路器、隔离开关 位置信号2：.断路器