毕业设计--变电所综合自动化系统设计.doc

xx毕业设计开题报告姓 名专 业电气工程及其自动化 班 级xxx学 号xxx指导教师xxx题目类型工程设计题目变电所综合自动化系统设计 一 选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，如实说明选题目的、意义，列出主要参考文献） 技术背景：变电站及配电所在配电网中具有十分重要的地位。它既是变压器侧配电网中的负荷，又是下一级配电网的电源，其自动化程度的高低直接反映了配电自动化的水平。1995年，国家调度中心要求现有10kv110kv变电站在条件具备时逐步实现无人值班变电站，新建变电站可根据调度和管理需要以及规划要求，按无人值班设计。欲实现无人值班变电站，其中变电站的综合自动化程度很重要。变电站自动化系统作为电网调度自动化的一个子系统，应服从电网调度自动化的总体设计，其配置、功能包括设备的布置应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。因此本次设计我们将以此作为设计指导原则展开设计工作。按我国的实际情况，目前变电站还不大可能完全实现无人值班，即使是无人值班，也有一个现场维护、调试和应急处理的问题，因此设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。同样，保护单元亦应具有远方、就地投切和在线修改整定值的功能，以远方为主，就地为铺，并应从设计、制造上保证同一时间只允许其中一种控制方式有效。要积极而慎重地推行保护、测量、控制一体化设计，确保保护功能的相对独立性和动作可靠性。保护、测量、控制原则上可合用电压互感器，对电量计费、功率总加等有精度要求的量可接量测电流互感器，供监测用的量可合用保护电流互感器。变电站自动化系统设计中应优先采用交流采样技术，减轻电流互感器和电压互感器的负载，提高测量精度。同时可取消以前经常采用的光字牌屏和中央信号屏，简化控制屏，由计算机承担信号监视功能，使任一信息做到一次采集、多次使用，提高信息的实时性、可靠性，节约占地空间，减少屏柜，二次电缆和设计、安装、维护工作量。变电站内存在强大的电磁场干扰。从抗电磁干扰角度考虑，在选择通信介质时可优先采用光纤通信方式，这一点对分散式变电站自动化系统尤为适用。例lsa678，disa2，disa3型等均采用了光纤通信方式。但鉴于光纤安装、维护复杂及费用相对较高，因此本次设计的变配电站宜以电缆为通信介质。由上面的设计指导思想可以看到我们这里无人值班变电所的设计应尽量使一些现实问题参考文献：1.电力工程电气设计手册（电气一次部分，电气二次部分），水利电力出版社，1990 2.王锡凡，电力工程基础，西安交通大学出版社，1998 3. 范锡普，发电厂电气部分，水利电力出版社，19954. 电力工程设计手册（1，2，3），上海人名出版社，19725. c.f.henville,digital relay reports verify power system modles,ieee computer applications in power.vol.22,no.1,20006. bt-2000变电站综合自动化系统说明书，西安博泰，20017. epsynall电力组态软件使用手册，太力公司，20028. j.duncan glover,power system analysis and design,china machine press.20049. 丁书文等，变电站综合自动化原理及应用，中国电力出版社，200310.黄益庄，变电站综合自动化，中国电力出版社，2000二主要设计内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案、设计（研究）工作步骤设计的内容：a) 完成开题报告（不少于3000字）；b) 研究变电站综合自动化系统的组成和主要功能，完成能达到要求的变电站综合自动化系统的一次系统设计，二次系统设计；c) 完成电源进线方案设计；d) 完成线路微机保护系统设计，配电变压器微机保护系统设计，微机备用电源互投装置设计，监控软件的设计及图形界面的设计e) 整理软件清单，整理元器件清单；f) 绘制电气原理图、硬件配置图，（二号图纸4张，一号图纸1张）；g) 完成毕业设计论文（不少于80页，约3万字左右）；h) 完成论文简介；i) 完成英文论文翻译（约5000汉字）；j) 答辩。设计实现的主要功能与主要技术指标1 实时显示变电站综合自动化系统的运行参数和运行趋势图，故障报警显示，建立实时和历史数据库，实现scada功能。实现无人值守变电站综合自动化功能。2. 主要技术指标：功率因数不低于0.9，可靠性和经济型满足变电站综合自动化要求。设计的思想：10kv变电所综合自动化系统主要为无人值班形式，其设计应服从电网调度自动化的总体设计，其配置、功能包括设备的布置应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。因此,本次设计我们将以此作为设计指导原则展开设计工作。整个设计过程包括总降压变电所电气设计、10kv中性点接地设计与所用电设计、微机保护及综合自动化系统设计。我们将从各种相关方案中比较确定出最佳设计方案。其中总降压变电所采用内桥式的接线方式，10kv中性点采用经过小电阻接地，所用电采用接地变压器兼所用变压器的形式。本设计提供一整套可用于指导施工的工程设计图纸。 设计框图从上图可以看出单母线分段虽然也能供给一级负荷，并且由于采用分段形式，变压器一用一备，较之单母线确实也在一定程度上大大提高了供电的可靠性和灵活性，与我们的设计似乎有些相投，但我们也可以看到母线分段后带来的问题，比如母线分段后，我们需要在母线分段部位采用联络柜，这样就增加了投资经费，而且也会增加选择时的计算，并且还要考虑到和母线之间的匹配问题。因此我们再将其它几种接线方式做一翻讨论，看看有没有那一种接线方式能比单母线分段更出色，既能提高供电的可靠性和灵活性又能使投资建设经费降到最低，使变电所的接线方式尽量在最大程度上满足设计要求。1.负荷分级及供电要求根据负荷资料可知：由用户确定主要为一、二级负荷，根据工业与民用配电设计手册一书我们可以很清楚地看到一级负荷应由两个电源供电，这样当一个电源发生故障时，另一个电源不致同时受到损坏，以维持继续供电。一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。常用的应急电源有发电机组、干电池、蓄电池或供电网络中有效地独立于正常电源的专用馈电线路。同样，我们也可以看到二级负荷也需要有两个电源供电。做到当发生电力变压器故障或电力线路常见故障时不致中断供电或中断后能迅速恢复。2.供电电源取得根据所给的资料可知，当地供电部门可提供两个35kv供电电源，分别来自距离用户4km外的220/35kv地区变电所和5.5km外的110/35kv地区变电所。3. 电压选择从用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、当地电网现状等多方面的因素考虑，对于该用户的变电所设计，我们拟订35/10kv降压变电所一座，供电给8个35/10kv车间变电所，这样我们就可以兼顾到一、二级负荷的要求了。采用这中做法还有一个好处就是：使高压电源深入负荷中心，减小配电半径，降低电缆投资，提高供电质量。410kv变配电所主接线方案确定通过阅读各类相关资料可知，为了降低电能损耗，应选用低损耗节能变压器。在电压偏差不能满足要求时，10kv降压变电所的主变压器应首先采用有载调压变压器。10kv变电所主接线应根据变电所在电力网中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。变电所主接线要满足安全、可靠、灵活、经济的基本要求。其中，安全包括设备安全及人身安全；可靠应满足一次接线应符合一、二级负荷对供电可靠性的要求；灵活即用最少的切换来适应各种不同的运行方式，检修时操作简便，另外，还应能适应负荷的发展，便于扩建。；经济尽量做到接线简化、投资省、占地少、运行费用低。在我们这组设计中10kv变电所主接线一般有单母线、单母线分段、双母线接线、单元接线、内桥式、外桥式方式可以考虑其可行性。具体分析如下：单母线优点是简单、清晰、设备少，但可靠性与灵活性不高。（见下图1、2）一般供三级负荷，两路电源进线的单母线可供二级负荷。 由于在该设计中用户不仅有二级负荷而且还有一级负荷，并且这里我们要考虑到无人值班变电所的因素，可靠性和灵活性显得尤为重要，鉴于这些方面的原因，单母线的优点显然不足以使用户满意，也有背于我们设计无人值班变电所的基本思想和初衷，因此我们这里不考虑单母线的方式。单母线分段，母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。两路电源一用一备时，分段断路器接通运行。任一段母线故障，分段断路器可在继电保护装置作用下自动断开。两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开运行。任一电源故障，分段断路器可自动投入。5.主变压器选择：电力变压器型式选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组型式、绝缘及冷却方式、联结组别等，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品。 联结组别： 35110/6.310.5kv总降压变压器y,d11 10/0.4kv配电变压器 y,yno、d,yn11从用户所给资料可知，由于本次设计的负荷均为一、二级负荷，根据建筑电气设计规范，我们可以取同时系数为k=0.9，cos_=0.9，根据需要系数法计算出该用户总的计算负荷（详细计算经过及结果见附录部分），可以知道sc=23489.977kva，经过计算补偿电容容量可知，补偿之后的容量sc=24376.17kva。根据规范我们可以得到下列结论：对两台变压器（一般为等容量，互为备用）满足条件： snt0.7sc且sntsc+ sc 经过计算我们可以得出变压器的容量为额定容量为snt=17063.32kva。为了降低电能损耗，应选用低损耗节能变压器。在电压偏差不能满足要求时，35kv降压变电所的主变压器应首先采用有载调压变压器。由于我们这里设计的是无人值班变电所，因此为便于变电所无人值班管理，同时兼顾到经济性，主变压器选用35kv低损耗双绕组户外自冷型油浸式变压器。根据电网运行情况，为保证供电电压质量，35kv侧采用有载调压开关。主变压器容量根据业主需要在1250020000kva选用。结合最近的样本以及各方面的因素考虑，我们这里选用型号为sz9-20000/35，接线组别为y，d11，电压比为3532.5%/10.5，阻抗电压为uk=8%。结合现实情况考虑我们决定选用江苏常州变压器厂生产的此类产品，这种产品中溶入了东芝技术，变压器质量相对高一些。6.无功补偿我们也知道，供电部门对一些新建企业一般要求其月平均功率因数达到0.9以上。当企业的自然总功率因数较低，单靠提高用电设备的自然功率因数达不到要求时，应装设必要的无功功率补偿设备，以进一步提高企业的功率因数。无功补偿的方式有很多中，结合实际情况我们这里采用并联电力电容器补偿的方式根据无功管理及供用电规则，我们可以得出，并联电容器装置的容量和分组按就地补偿、便于调整电压及不发生谐振的原则进行配置。设两组并联电容器装置分别接在两段10kv母线上，每组电容器容量按2400kvar配置，也可以根据实际无功补偿需要配置。补偿装置为户内式成套装置，选用难燃介质的干式银锌复合镀膜电容器，包括放电线圈、避雷器等由制造厂成套供货。考虑到10kv每段母线仅设单组电容器和较少有谐波污染，故不装设限制涌流和谐波分量的串联电抗器。为了减小涌流，电容器组宜在10kv母线分段情况下关合。参考各种相关的样本，结合现实情况我们这里选用由江苏宝应开关电器集团生产的grj-z系列的高压电容自动补偿柜。 这种产品的特点是：每路电容器组设二相式电流保护，一次回路设熔断器、氧化锌避管器及电抗器保护电容组。同时设事故灯光、音响。及时进行报警。电容器组的投切采用性能优越的真空接触器。电源侧主控柜采用三相式电流保护及过电压。三、毕业设计（论文）工作进度安排设