变电站一二次系统及其运行

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1、单元二单元二 变电站一二次系统及其运行变电站一二次系统及其运行新员工培训新员工培训课题一 变电站主要电气设备一、变电站电气设备概述一、变电站电气设备概述（一）一次设备（一）一次设备开关电器：开关电器：如断路器、隔离开关、自动空气开关、接触器、熔断器、闸刀开关等。它们的作用是在正常运行或事故时，将电路闭合或断开，以满足生产运行和操作的要求。限制故障电流和防御过电压的电器：限制故障电流和防御过电压的电器：如限制短路电流的电抗器相防御过电压的避雷器等。接地装置：接地装置：无论是电力系统中性点的工作接地或是各种安全保护接地，在变电所中，均采用金属接地体埋入地中或连接成接地网组成接地装置。载流导体：载流

2、导体：如母线、电力电缆等。它们按设计要求，将有关电器设备连接起来。（二）二次设备（二）二次设备仪用互感器：仪用互感器：如电压互感器和电流互感器，它们将一次电路中的电压和电流降至较低的值，供给仪表和保护装置使用。测量仪表：测量仪表：如电压表、电流表、功率表、功率因数表等，它们用于测量一次电路中的运行参数值。继电保护及自动装置：继电保护及自动装置：它们用以迅速反应电气故障或不正常运行情况，并根据要求进行切除故障或作相应的调节。直流设备：直流设备：如直流发电机组、蓄电池、整流装置等，它们供给保护、操作、信号以及事故照明等。信号设备及控制电缆等：信号设备及控制电缆等：信号设备给出信号或显示运行状态标志

3、，控制电缆用于连接二次设备。二、变压器二、变压器（一）铁芯（一）铁芯 铁芯是导磁部件，为减少励磁电流、涡流、滋滞损失和节约材料，采用高导磁硅钢片制成，钢片厚0.350.5mm，两面涂硅钢片漆烘干后，用叠装的方法，即将所钢片分层交错叠置，使每一层的接缝都被邻层的钢片盖上，以构成断面为阶梯形的三柱式铁芯。铁芯柱为环氧玻璃粘带绑扎，铁轭用包有绝绕的铁轭螺杆夹紧。（二）绕组（二）绕组 变压器绕组用电解铜线或铝线统制，导线外面包几层高强度绝缘纸，也有用漆包、纱包或丝包线统制的。 按照高低压绕组之间的相对位置不同，绕组可分为同心式或交叠式。我国多采用同心式，即低压绕组放在里面，高压绕组套在低压绕组外面，同

4、心地套在铁芯柱上。 （三）绝缘套管（三）绝缘套管 套管是将变压器绕组的高、低压引线引到油箱外部的部件。它除了起固定引线的作用外。主要作为引线对地的绝缘。所以，套管必须有规定的电气强度和足够的机械强度及良好的热稳定性。 （四）绝缘（四）绝缘 绝缘用以承受正常、雷电的过电压，例如，断开空载变压器，过电压可达额定电压的34倍。 1、内绝缘、内绝缘 内绝缘指变压器油箱内的绝缘。内绝缘又可分主绝缘和纵绝缘。 2、外绝缘、外绝缘 外绝缘指变压器油箱外的绝缘。 （五）冷却部件（五）冷却部件 运行中变压器铁芯和绕组产生的热量，是通过绝缘油经过铁芯和绕组中的油道带出并传至散热器和油箱散发冷却的。带风扇加强散热的

5、称为油浸风冷式；若还有油泵加强油的循环的称为强迫油循环风冷式。变压器油箱上部的热油，由潜油泵抽入上集油器，经风扇吹冷的冷却管道，由下集油器回流入油箱中。串联的冷却管道之间，可安装净油器。（六）调压装置（六）调压装置 变压器的调压装置有两类，无载调压器和有载调压器。为了防止调压开关切换负荷电流而引起的劣化油渗入变压器本体油中，一般有载调压装置的切换开关装在自身的绝缘简中。 1高压套管；2分接开关；3低压套管； 4气体继电器；5防爆管；6储油柜；7油表；8吸湿器；9散热器；10铭牌； 11接地螺栓；12油样活门；13放油阀门；14活门；15绕组；16温度传感器；17铁芯；18净油器；19油箱；20

6、变压器油二、断路器二、断路器（一）作用 高压断路器是一种担负着控制与保护双重任务的高压电器。 高压断路器在高压电路中是一种很重要的开关设备。它在各种规定的使用条件下可以分、合正常的负载电路；在继电保护装置的作用下，可以切断故障电路；有的高压断路器在自动装置的控制下，还可以实现自动重合闸。（二）结构（二）结构 高压断路器的结构主要由操动机构、传动机构、绝缘部分、导电部分和灭弧室等组成。（三）分类（三）分类1、油断路器 油只作为灭弧介质和触头间隙的绝缘介质，而带电部分对地之间采用瓷介质或有机绝缘材料作为绝缘介质，这种断路器称少油断路器。用油量很少、体积小、质量小、节省材料、价格也较低等优点；但由于

7、存在检修时间短、并且有着火和爆炸的危险，所以电力系统实际使用中逐渐被淘汰。2、六氟化硫断路器、六氟化硫断路器（1）特点）特点开断容量大，六氟化硫断路器的额定开断电流己达到4063kA，最大电流达到80kA；开断性能好，六氯化硫断路器不仅开断短路电流性能好，而且具有开断空载长线路和空载变压器不重燃、过电压低等性能；电气寿命长，检修周期长，六氟化硫断路器目前已能达到额定电流开断1025次，检修周期已达1020年；断路器灭弧室耐压高，目前已达到单断口耐压245kV、50kA的水平，单断口耐压和开断电流参数均比油或空气断路器为高；较为安全、无火灾危险，六氟化硫是一种惰性化学气体，无色、无臭、无毒、不燃

8、，比空气重5倍；它具内很强的负电性，可以吸附电子形成情性离子的性能。六氟化硫具有良好的高温导热性及吸附电子的能力，所以其灭弧性能要比中气高100倍。 因此，六氟化硫气体是制造高压断路器和组合电器的良好介质。（2）自能式六氟化硫断路器灭弧原理）自能式六氟化硫断路器灭弧原理 以LW30126型SF6断路器灭弧室结构来说明自能式断路器灭弧过程。断路器的灭弧室采用了“热膨胀热膨胀+助吹助吹”的自能式灭弧原理：当开断较大的短路电流时，利用电弧自身的热能加热膨胀室内的SF6气体，从而利用被加热气体的强烈气吹开断电弧；当开断小电感电流、电容电流或额定电流时，因电弧的能量较小，产生的气吹不能够熄灭电弧，所以此

9、时利用辅助压气室压缩SF6气体产生气吹来熄灭电弧。 （3）LW30126六氟化硫断路器结构六氟化硫断路器结构1灭弧室 2基座 3密度继电器 4支架 5操动机构 6铭牌 7分合闸指示3、真空断路器、真空断路器（ 1 ）真空断路器结构 真空断路器主要由真空灭弧室、操动机构、相间隔板、传动机构、底架等组成。 真空灭弧室由静触头、动触头、屏蔽罩、外壳、波纹管、保护帽、动导电杆、静导电杆、静端盖扳、动端盖板等组成，如图所示。1动触杆 2波纹管 3外壳 4动触杆 5屏蔽罩 6静触头（ 2 ）真空断路器的特点）真空断路器的特点开断能力强，可达50kA；开断后断口间介质恢复速度快，介质不需要更换；触头开距小，

10、10kV级真空断路器的触头开距只有10mm左右，所需的操作功率小，动作快，操作机构可以简化，寿命延长，一般可达20年左右不必检修；熄弧时间短，弧压低，电弧能量小，触头损耗小，开断次数多；动导杆的惯性小，适用于频繁操作；开关操作时，动作噪音小，适用于城区使用；灭弧介质或绝缘介质不用油，没有火灾和爆炸的危险；触头部分为完全密封结构，不会因潮气、灰尘、有害气体等影响而降低其性能。工作可靠，通断性能稳定；灭弧室作为独立的元件，安装调试简单方便。在真空断路器的使用年限内，触头部分不需要维修、检查，即使维修检查，所需时间也很短；在密封的容器中熄弧，电弧和炽热气体不外露。具有多次重合闸功能，适合配电网中应用

11、要求。三、隔离开关三、隔离开关（一）隔离开关作用 隔离开关没有灭弧装置，不允许开断负荷电流和短路电流，但使用隔离开关可进行下列操作：隔离电源，用隔离开关把检修的设备与电源可靠地断开，接通或切断电压互感器和避雷器；接通或切断母线和直接与母线相连设备的电容电流；接通或切断变压器中性点的接地线，但当中性点上接有消弧线圈时，只有在系统没有接地故障时才可进行；接通或切断与断路器并联的旁路电流；接通或切断励磁电流不超过2A的空载变压器和电容电流不超过5A的空载线路；用屋外三联隔离开关接通或切断电压10kV及以下、电流15A以下的负荷。（二）隔离开关类型（二）隔离开关类型 隔离开关种类很多，根据开关闸刀的运

12、动方式可分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式；根据装设地点可分为户内式和户外式；根据绝缘支柱数目可分为单柱式、双柱式和三柱式等等。 四、互感器四、互感器（一）电流互感器1、电流互感器的工作原理铁芯、一次绕组、二次绕组、引出线，绝缘结构等构成。电流互感器一、二次绕组串在回路中；电流互感器的一次绕组匝数很少，只有几匝，二次绕组的匝数比一次绕组多，十几匝至几百匝不等。一次绕组中通过的电流是被测电路的电流，其大小不决定于电流互感器及其二次负载，只决定于被测电路的负荷状态。电流互感器的二次侧与测量仪表和继电器等的电流线圈串联使用，二次负载的阻抗很小。接近于短路状态，相当于一个短路运行的变压器。电流

13、互感器不能开路，开路将导致铁芯过热而烧毁，并在二次侧产生高电压造成人员触电。（二）CT接线（二）电磁式电压互感器（二）电磁式电压互感器1、工作原理、工作原理结构由一次和二次绕组、铁芯、引出线、以及绝缘结构等构成，二次额定电压100V。电压互感器并联在主回路中。电压互感器一次绕组匝数多，二次绕组匝数少。电压互感器和电流互感器不同，在运行时二次侧不允许短路，如果出现短路，会产生短路电流，将电压互感器烧坏。为了安全起见，电压互感器一、二次侧允许装设熔断器。当出现过载或短路故障时，熔丝迅速熔断，以保证电压互感器不致烧坏。2、电压互感器的接线方式五、避雷器五、避雷器 氧化锌避雷器是目前国际最先进的过电压

14、保护器。由于其核心元件电阻片主要采用氧化锌配方制作，与传统碳化硅避雷器相比，大大改善了电阻片的伏安特性，提高了过电压通流能力，从而带来避雷器特征的根本变化。 当避雷器在正常工作电压下，流过避雷器的电流仅有微安级，当遭受过压时，避雷器优异的非线性伏安特性发挥作用，流过避雷器的电流瞬间增大到数千安培以下，避雷器处于导通状态，释放过电压能量，从而有效地限制了过压对输变电设备的侵害。ZnO避雷器具有许多优点：可以做成无间隙。在正常工作电压下，流过氧化锌片的电流只有几十微安，不会烧坏阀片，所以无需串联间隙来隔离工作电压SiC阀片在工作电压下要流过几十安或几百安电流，不得不串联间隙。由于无间隙，解决了Si

15、C避雷器因串联间隙所带来的一系列问题，如污秽、内部气压变化使间隙放电电压不稳定。无续流。由于在正常工作电压下流过ZnO的电流极小，相当于绝缘体，所以不存在工频续流。而SiC阀片却不同，它不仅要吸收过电压的能量，还要吸收工频续流的能量。ZnO避雷器因无续流只需吸收过电压的能量，动作负载轻，所以在大电流长时间重复冲击后持性稳定。保护性能优越。虽然10kA下加避雷器的残压值与SiC避雷器的相差不多。但ZnO阀片具有优异非线性伏安持性，还有进一步降低残压的潜力。SiC避雷器只在间隙放电后才开始泄放雷电流的能量，而ZnO避雷器在过电压的全部过程中都流过电流，吸收过电压能量，抑制过电压的发展。由于没有间隙

16、，ZnO避雷器没有间隙的放电时延，而且在陡波下伏秒特性的上翘又比SiC的低得多，因而陡波响应特性得到显著改善，特别适合像SF6组合电器那样伏秒特性十分平坦的设备的保护。在伏安特性的非线性区，加阀片具有很小的正温度系数，可忽略温度变化对其保护特性的影响。通流容量大。ZnO阀片单位而积通流容量要比SiC阀片的大44.5倍，又无串联间隙烧伤的制约，因此可用来限制操作过电压。由于无间隙且通流容量大，ZnO避雷器体积小，重量轻，结构简单，运行维护方便，使用寿命长。由于无续流，故也可以使用于直流输电系统。 氧化锌避雷器具有一系列的优点，发展潜力很大，是避雷器发展的主要方向，正逐步取代传统的带间隙的SiC避

17、雷器，也是未来特高压系统关键的过电压保护装置。课题二课题二 变电站典型接线及布置变电站典型接线及布置一、一、500kV变电站典型接线及布置变电站典型接线及布置 500kV变电所一般采用自耦变压器，高压侧为500kV，中压侧为220kV。低压侧35kV接成三角形，以消除三次谐波，主要用于无功补偿及所用电，不与电网联系，电压一般为35kV、20kV或其它电压。二、二、220kV变电站典型接线及布置变电站典型接线及布置 220kV变电所一般位于地区网络的枢纽点上，高压侧以交换或接受功率为主，供电给地区的中压侧和附近的低压侧负荷。全所停电后，将可能引起地区电网瓦解，影响整个地区供电。（一）高压配电装置

18、的接线（一）高压配电装置的接线 单母线；双母线；分段的单、双母线；附加旁路母线的单、双母线等。三、三、110kV变电站典型接线及布置变电站典型接线及布置 110kV变电所高压侧一般以接受功率为主，其供电可靠性不如220kV变电站要求高。（一）高压配电装置的接线单母线、双母线；带旁路母线的单、双母线；采用桥形接线、多角形接线；双T型接线。课题三：微机型继电保护课题三：微机型继电保护一、概述一、概述（一）微机保护特点1、改善和提高继电保护的动作特性和性能用数学方程的数字方法构成保护的测量元件，其动作特性可以得到很大的改进，或得到常规保护(模拟式)不易获得的特性。用它的很强的记忆功能更好地实现故障分

19、量保护。可引进自动控制、新的数学理论和技术，如自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等智能分析功能。2、可以方便地扩充其他辅助功能打印故障前后电量波形故障录波、波形分析。打印故障报告：日期、时间、保护动作元件、时间先后、故障类型。随时打印运行中的保护定值。利用线路故障记录数据进行测距(故障定位)。通过计算机网络、通信系统实现与厂站监控交换信息。远方改变定值或工作模式。3、工艺结构条件优越硬件比较通用，制造容易统一标准。装置体积小，减少盘位数量。功耗低。4、可靠性容易提高数字元件的特性不易受温度变化、电源被动、使用年限的影响，不易受元件更换的影响。自检能力强，可月软件方法检测主要元件、部件工况

20、以及功能软件本身。5、使用方便维护调试方便，缩短维修时间。依据运行经验，在现场可通过软件方法改变特性、结构。（二）微机保护硬件系统 微型机继电保护装置硬件电路出五个功能单元构成，即数据采集系统、微型机系统、开关量输入输出电路、工作电源和人机对话微型机系统。（三）微机保护软件系统（三）微机保护软件系统1、接口软件、接口软件接口软件是指人机接口部分的软件，其程序可分为监控程序和运行程序。调试方式下执行监控程序，运行方式下执行运行程序。监控程序主要就是键盘命令处理程序，是为接口插件（或电路）及各CPU保护插件（或采样电路）进行调试和整定而设置的程序。接口的运行程序由主程序和定时中断服务程序构成。主程

21、序主要完成巡检（各CPU保护插件）、键盘扫描和处理及故障信息的排列和打印。定时中断服务程序包括了以下几个部分：软件时钟程序；以硬件时钟控制并同步各CPU插件的软时钟程序；检测各CPU插件启动元件是否动作的检测启动程序。2、保护软件、保护软件各保护CPU插件的保护软件配置为主程序和2个中断服务程序。主程序通常都有三个基本模块：初始化和自检循环模块、保护逻辑判断模块利跳闸（及后加速）处理模块。通常把保护逻辑判断和跳闸（及后加速）处理总称为故障处理模块。一般来说前后2个模块，在不同的保护装置中基本上是相同的，而保护逻辑判断模块就随不同的保护装置而相差甚远。例如距离保护中保护逻辑就含有振荡闭锁程序部分

22、，而零序电流保护就没有振荡闭锁程序部分。中断服务程序有定时采样中断服务程序和串行口通信中断服务程序。在不同的保护装置中，采样算法是不相同的。例如采样算法上有些不同或者因保护装置有些特殊要求，使得采样中断服务程序部分也不尽相同。不同保护的通信规约不同，也会造成程序的很大差异。 二、微机型线路保护二、微机型线路保护（一）原理（一）原理1、启动元件、启动元件 距离保护的启动元件要求在正常负荷状态下不启动，但在故障时则要求具有较高的灵敏度。微机保护则通常采用相电流突变量启动元件，或者将负序电流突变量和相电流突变量组成与门后输出，以保证纯振荡时不会启动。 2、故障型式和相别判定（1）接地/相间故障判别

23、通常用进行判别，当时，判为接地故障，由于正常运行中存在着不平衡电流（即有零序电流），而发生三相故障后，零序电流反而消失，超过定值而误选用。 （2）单相接地相别判别 在我国通常采用相电流差突变量选相， 一般采用如下判据，大多数电力系统结构情况下，（3）两相接地短路相别判别 当已判明为接地短路，但3个单相接地判据都不符合时即可判断为两相接地短路。三相短路判别当不是接地短路时，可先判断是否三相短路。先用短数据窗计算 当3项都大于整定值时，即可判断为三相短路。（4）两相短路相别判别 当判明不是三相短路时，便可判别为两相短路。此时可用下面判据判别是否相短路，即3、阻抗与故障距离测量 实用中，线、线、线常

24、被阻抗I、段公用，只有线根据I、段电抗定值Xset1、Xset2、Xset3的不同而上下移动。（二）装置介绍 RCS-900系列线路保护装置是由南瑞继保电气有限公司开发的用于高压输电线路的微机数字式成套快速保护装置。 主要特点：动作速度快，线路近处故障跳闸时间小于10ms，线路中间故障跳闸时间小于15ms，线路远处故障跳闸时间小于25ms。主保护采用积分算法，计算速度快；后备保护强调准确性，采用傅氏算法，滤波效果好，计算精度高。反应工频变化量的测量元件采用了具有自适应能力的浮动门槛，对系统不平衡和干扰具有极强的预防能力，因而测量元件能在保证安全性的基础上达到特高速，起动元件有很高的灵敏度而不会

25、频繁起动。先进可靠的振荡闭锁功能，保证距离保护在系统振荡加区外故障时能可靠闭锁，而在振荡加区内故障时能可靠切除故障。灵活的自动重合闸方式。装置采用整体面板、全封闭机箱，强弱电严格分开，取消传统背板配线方式，同时在软件设计上也采取相应的抗干扰措施，装置的抗干扰能力大大提高，对外的电磁辐射也满足相关标准。完善的事件报文处理，可保存最新128次动作报告，24次故障录波报告。友好的人机界面、汉字显示、中文报告打印。灵活的后台通信方式，配有RS485通信接口(可选双绞线、光纤)或以太网。支持电力行业标准DLT6671999(IEC608705103标准)的通信规约。与COMTRADE兼容的故障录波。三、

26、微机型变压器保护三、微机型变压器保护（一）微机变压器保护的特点信号处理方式更为灵活 信号的输入 信号的补偿利用微机的计算、存储功能使用新算法 故障分量电流实现差动保护、采样值差动保护、波形对称性原理、虚拟波形原理，以及根据变压器磁通变化特征来判断励磁涌流等。 （二）变压器差动保护原理变压器相电流比例差动保护 二次谐波制动判断励磁涌流 励磁涌流中包含大量的二次谐波分量。 基波和二次谐波电流幅值； 二次谐波制动比（可整定）。，（三）装置介绍 RCS978系列变压器成套保护装置是由南瑞继保电气有限公司开发的用于大型电力变压器的微机数字式成套快速保护装置 特点：特点：高性能的硬件，实时计算：采用32位

27、微处理器和双DSP的硬件结构，三个处理器并行工作，32位微处理器负责出口逻辑，两个DSP负责保护运算。高性能的硬件保证了装置在每一个采样间隔对所有继电器进行实时计算。独立的起动元件：启动和保护动作出口跳闸方式，杜绝保护装置硬什故障引起的误动强电磁兼容性：整体面板、全封闭机箱，强弱电严格分开，取消传统背板配线方式，同时在软件设计上也采取相应的抗干扰措施，装置的抗干扰能力大大提高。对外的电磁辐射也满足相关标准。双主、双后备保护的配置原则：真正实现一台装置完成所有的主保护、后备保护功能。程序模块化：模块化的程序使保护配置灵活，功能调整方便。独特的差动二次电流相位调整方法：采用Y变换调整变压器各侧TA

28、一次电流相位，因此故障相、非故障相具有相同的误差特性。可选择的励磁涌流判别原理：提供了二次谐波原理和波形识别原理两种方法识别励磁涌流可经整定选择使用任一种原理，或同时使用两种原理。高灵敏度的工频变化量差动保护：利用工频故障分量构成的工频变化量比率差动保护，不受负荷电流影响，灵敏度高，抗TA饱和能力强。可靠的比例差动保护：采用初始带制动的比例差动特性，升有TA饱和判据。实用的零序比率差动保护：各侧零序电流由装置经分析得到，TA二次零序电流由软件调整平衡，TA极性易校验。采用正序电流制动来避免TA三相不平衡和TA饱和对零序比率差动的影响。可靠的差动回路TA异常判断功能：结合电压量对差回路的异常情况

29、进行判别，可以判断出TA多相断线，多侧断线短路等复杂情况。灵活、完善的后备保护配置：后备保护的配置满足变压器的最大要求，配置方便灵活， 跳闸出口采用跳闸矩阵整定，留有可以配置的备用接点，方便特殊应用。汉化界面：显示、报告、定值等相应的内容均为简体汉字调试维护方便：装置易调试，利用厂家配套的HELP90A测试仪更进一步减少现场工作量。强大的通讯功能：四个与内部其它部分电气隔离的RS485通信口（两个可复用为光纤接口），一个同步时钟接口，另外有一个调试通信口和打印口。可共享网络打印机。通信规约采用电力行业标准DL/T667-1999。完善的事件记录功能：可记录32次故障及动作时序，8次故障波形，3

30、2次开关量变位及32次自检结果主变录波器功能：与保护录波相独立的主变录波器，录波格式为COMTRADE格式。故障录波与保护在硬件上完全独立，功能互不影响。丰富的PC机辅助软件：基于Windows 9XMe，2000NT的PC机软件，使装置更易于应用。 四、光纤保护四、光纤保护 光纤纵联电流差动保护是近年来发展相当快的输电线路保护之一，它借助光纤通道传送输电线路两端的信息，以基尔霍夫电流定律为依据，能简单、可靠地判断出区内、区外故障。光纤电流差动保护简单、可靠，不受线路运行方式的影响，在城网和短输电线路中大量采用。 （一）差动纵联保护 差动纵联保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送

31、到对侧,每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。 光纤差动保护的电流差动继电器由变化变化量相差动继电器量相差动继电器、稳态相差动继电器等组成稳态相差动继电器等组成。1、变化量相差动继电器、变化量相差动继电器 动作方程动作方程其中， 为工频变化量差动电流； 两侧电流变化量矢量和的幅值； 工频变化量制动电流； 两侧电流变化量的标量和； 差动电流高定值 ；4倍实测电容电流和 大值 2、稳态相差动继电器、稳态相差动继电器 动作方程：动作方程：其中： 差动电流， 两侧电流矢量和的幅值； 制动电流； 两侧电流矢量差的幅值； 差动电流高定值 （整定值）、4（1.5）倍实测电容电流

32、和 的大值 3、光纤差动保护装置、光纤差动保护装置 RCS-931A为超高压微机线路成套快速保护装置，可用作220kV及以上电压等级输电线路的主保护及后备保护。（1）装置结构 装置由电源插件、交流插件、低通滤波器，CPU 插件、通信插件、24V 光耦插件、信号插件、跳闸出口插件、扩展跳闸出口、显示面板等插件组成。 （2）保护配置）保护配置 RCS-931A（B、D）包括以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护，由工频变化量距离元件构成的快速段保护，RCS-931A 由三段式相间和接地距离及二个延时段零序方向过流构成的全套后备保护，RCS-931B 由三段式相间和接地距离及四个延时段零序方

33、向过流构成全套后备保护，RCS-931D 以RCS-931A 为基础，仅将零序段方向过流保护改为零序反时限方向过流保护。 RCS-931A/B/D 保护有分相出口，配有自动重合闸功能, 对单或双母线接线的开关实现单相重合、三相重合和综合重合闸。（3）差动保护的工作方式）差动保护的工作方式差动保护采用两侧差动继电器交换允许信号的方式，安全性高。装置异常或TA断线，本侧的起动元件和差动继电器可能动作，但对侧不会向本侧发允许信号，从而保证差动保护不会误动。变化量差动继电器，由于只反映故障分量，不反映负荷电流，因此灵敏度高，动作速度快。零差保护引入了低制动系数、经电容电流补偿的稳态相差动选相元件，灵敏

34、度高，在长线经高阻接地时也能选相跳闸。所有差动继电器的制动系数均为0.75，并采用了浮动的制动门槛，抗TA饱和能力强。装置能实时监测通道工作情况，当通道发生故障或通道网络拓扑发生变化时，装置能起动新的同步过程，直至两侧采样重新同步，同时记录同步次数及通道误码总数等；两侧采样没有同步时，差动保护自动退出。 （4）装置特点）装置特点设有分相电流差动和零序电流差动继电器全线速跳功能。64Kb/s 高速数据通信接口，线路两侧数据同步采样，两侧电流互感器变比可以不一致。利用双端数据进行测距。通道自动监测，通信误码率在线显示，通道故障自动闭锁差动保护。动作速度快，线路近处故障跳闸时间小于10ms，线路中间

35、故障跳闸时间小于15ms，线路远处故障跳闸时间小于25ms。反应工频变化量的测量元件采用了具有自适应能力的浮动门槛，对系统不平衡和干扰具有极强的预防能力，因而测量元件能在保证安全性的基础上达到特高速，起动元件 有很高的灵敏度而不会频繁起动。先进可靠的振荡闭锁功能，保证距离保护在系统振荡区外故障时能可靠闭锁，在振荡区内故障时能可靠切除故障。灵活的自动重合闸方式。装置采用整体面板、全封闭机箱，强弱电严格分开，取消传统背板配线方式，同时在软件设计上也采取相应的抗干扰措施，装置的抗干扰能力大大提高，对外的电磁辐射也满足相关标准。完善的事件报文处理，可保存最新128 次动作报告，24 次故障录波报告。友

36、好的人机界面、汉字显示、中文报告打印。后台通信方式灵活，配有RS-485 通信接口(可选双绞线、光纤)或以太网。支持电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103 标准）的通信规约。与COMTRADE 兼容的故障录波。课题四课题四 变电站综合自动化变电站综合自动化一、概述一、概述（一）综合自动化系统特点（一）综合自动化系统特点功能综合化（综合的程度可以因不同的技术而异）结构微机化；操作监视屏幕化；运行管理智能化。在微机监控系统的基础上，介入微机保护和自动装置（含远动RTU），承担整个变电站信息处理、与上层调度通信以及全部监控、中央信号和保护自动化的功能。（二）变电站实现综合

37、自动化的优越性（二）变电站实现综合自动化的优越性提高供电质量，提高电压合格率。提高变电站的安全、可靠运行水平。提高电力系统的运行、管理水平。缩小变电站占地面积，降低造价，减少总投资。减少维护工作量，减少值班员劳动，实现减员增效。二、变电站综合自动化系统二、变电站综合自动化系统（一）综合自动化系统基本构成集中测控的集中式方案，将所有二次设备以遥测、遥信、遥控、遥调及保护功能划分为不同的子系统；分层分布式结构，将测控单元就地下放，安装于一次设备旁边或上面的分散安装方案。以间隔为划分，每一个间隔的测量、信号、脉冲、控制、保护综合在一个测控单元上，对35kV及以下间隔，可以直接安装在开关柜上，高压和主

38、变压器部分集中组屏于控制室内。 目前国内主要电力自动化研究生产单位的系统均属于分布式产品。微机综合自动化系统的主要部分是分层、分布式设置的各种微型机和微处理器。变电站综合自动化集中式结构框图变电站综合自动化集中式结构框图分层分布式变电站综合自动化系统框区分层分布式变电站综合自动化系统框区（二）变电站综合自动化系统基本功能（二）变电站综合自动化系统基本功能1、微机保护子系统、微机保护子系统 微机保护应包括全变电站主要设备和输电线路的全套保护，具体有：高压输电线路的主保护和后备保护；主变压器的主保护和后备保护；无功补偿电容器组的保护；母线保护；配电线路的保护。2、安全自动控制子系统、安全自动控制子

39、系统 变电站综合自动化系统中根据不同情况设置有相应安全自动控制子系统，主要包括以下功能：电压无功自动综合控制；低周减载；备用电源自投；小电流接地选线；故障录波和测距；同期操作；五防操作和闭锁；声音图象远程监控。3、电压无功自动综合控制、电压无功自动综合控制 电力系统长期运行的经验和研究、计算的结果表明，对电压和无功进行合理的调节，可以提高电能质量、提高电压合格率、降低网损，保证实现包括电力部门和用户在内的总体运行技术指标和经济指标最佳，具体的调控目标如下：维持供电电压在规定的范围内。保持电力系统稳定和合适的无功平衡。保证在电压合格的前提下使电能损耗为最小。4、低周减载、低周减载 电力系统正常运

40、行时，必须维持频率在50（0.10.2）Hz的范围内。系统频率偏移过大时，发电设备和用电设备都会受到不良的影响。 假定变电站馈电母线上有多条配电线路，根据这些线路所供负荷的重要程度，分为基本级和特殊级两大类。把一般负荷的馈电线路放在基本级里，供给重要负荷的线路划在特殊级里，一般低频减载装置基本级可以设定5轮或8轮，随用户选用。 当系统发生功率严重缺额造成频率下降至第1轮的启动值，且延时时限已到时，低频减载装置动作出口，切除第1轮的线路，此时如果频率恢复，则动作便成功。但若频率还不能恢复，说明功率仍缺额。当频率低于第2轮的整定值，且第2轮的动作延时己到，则低频减载装置再次启动，切除第2轮的负荷。

41、如此反复对频率进行采样、计算和判断，直至频率恢复正常或基本级的18轮（多数变电站只分为3轮或5轮）的负荷全部切完。5、备用电源自投 备用电源自投装置是因电力系统故障或其他原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源或备用设备或其他正常工作的电源自动投入工作，使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置。6、小电流接地选线、小电流接地选线 为了小接地系统单相接地发展成两相接地故障，必须在故障运行时间内识别出单相接地线路即小电流接地选线，然后由运行人员采取措施查找故障点并切除故障。常用的有：拉路选线；零序电流和零序功率方向；五次谐波判别法；反应暂态分量首半波; 注入法。7、故障记录、故障

42、录波和测距、故障记录、故障录波和测距 变电站的故障录波和测距可采用两种方法实现：微机保护装置兼作故障记录和测距，再将记录和测距的结果送监控机存储及打印输出或直接送调度主站，这种方法可节约投资，减少硬件设备，但故障记录的量有限，一般为保护启动前24个周波（即发现故障前24个周波）和保护启动后约10个周波的数据，并适当地考虑了保护动作和重合闸等全过程的情况，在保护装置中最好能保存连续3次的故障记录。110kV及以下变电站一般采用此种方式。专用微机故障录波屏，另外配置相应的硬件采集相应模拟量、信号量，并根据一定启动条件进行录波。故障录波屏均带有相应的显示器及配套显示分析软件，但也应具有与上级通信的功

43、能，由于故障录波屏的录波数据量大（一般为保护启动前到重合闸动作后全过程约10s甚至几分钟的数据），数据上传最好采用专用局域网。8、同期操作、同期操作 随着电网发电容量的不短增大、发电机组的不短增多，特别是一些自备电厂或小水电站的不断增加，在变电站实现同期操作的要求也越来越多。变电站的同期操作主要有：检同期重合闸、检同期并列合闸、自备电厂电站或小水电站的准同期合闸。9、声音图象远程监控、声音图象远程监控 近两年，声音图象远程监控也逐步成为变电站综合自动化系统的一部分，它具有以下优越性：声音图象异常自动识别功能，当变电站发生异常情况时能够及时发出报警信息。声音图象信息存储存储功能，便于事后对异常情

44、况的了解分析处理。真正的全天候24小时监控，在夜晚、雨天等情况下均可实现有效监控和告警。部分系统具有门禁控制功能，有效管理记录人员进入情况。10、远动监控子系统、远动监控子系统 远动监控子系统应取代常规的测量系统，具有以下主要功能。数据采集变电站的数据采集事件顺序记录SOE操作控制功能 人机联系功能、数据处理与记录功能、打印功能 11、通信管理子系统、通信管理子系统 综合自动化系统的通信管理功能包括三方面内容： 一是各子系统内部产品的信息管理；二是主通讯控制器（管理机）对其它公司产品的信息管理；三是主通讯控制器（管理机）与上级调度的通信。12、与上级调度的通信、与上级调度的通信 变电站综合自动

45、化系统应具有与电力调度中心通信的功能，而且每套综自系统应仅有一个主通讯控制器完成此功能。对110kV及以下中低压变电站，综自厂家的通讯控制器即作为主通讯控制器；对220KV及以上高压变电站，目前采用保护、远动监控独立的系统模式且大多属于两个厂家产品，此时一般远动监控厂家的通讯控制器即作为主通讯控制器。13、子系统内部产品的信息管理、子系统内部产品的信息管理 综合自动化系统的现场级通信，主要解决各子系统内部各装置之间及其与通讯控制器（管理机）间的数据通信和信息交换问题，它们的通信范围是变电站内部。 现行变电站综合自动化的现场通讯网主要有：RS485、CANBUS、LONWORKS、以太网等。其中CANBUS网络由于具有载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）、多优先级、多主节点、通讯距离远（5KBPS/10KM）、速率高（1MBPS/40M）等特点，同其它通讯网相比具有较大优势。站内通信网一般采用电缆作为通信介质，CANBUS网络推荐采用铠装屏蔽电缆作为通信介质，材料方便获取、连接可靠性高，可满足应用要求。以太网技术进一步发展成熟，为变电站综合自动化系统提供了实现现场通讯网的新途径。 课题五课题五 变电运行变电运行