（水利水电工程专业论文）开关站多媒体计算机仿真监控系统的实现.pdf

摘要 本文以映秀湾水电厂二台山开关站为研究对象， 用组态王6 0 1 开发了二台山开关站电力系统的主系 统监控平台，实现了电力系统的正常运行、检修运行、 故障运行的监控，能对数据实时动态地处理，历史数 据的查询，并模拟电力系统现场故障的产生，以及故 障的自动检测、自动报警等功能。 关键词：开关站双母线倒闸监控 系统仿真故障检测故障报警 a b s t r a c t t h ep a p e rm a k e s y i n gx i u w a nh y d r o e l e c t r i c p l a n t s e rt a i s h a n s w i t c h y a r da sar e s e a r c ho b j e c t ，a n dd e s i g nt h em a i nm o n i t o r i n gp l a t f o r m o fp o w e rs y s t e mo fe rt a i s h a ns w i t c h y a r db yk i n g v i e w 6 0 1s o f t w a r e i t c a nm o n i t o ro p t i m u mm sc o n d i t i o n 、o v e r h a u lp a nc o n d i t i o n 、f a u l tm n c o n d i t i o n ，m a n a g er e a l - t i m ed y n a m i cd a t a ，i n q u i r eh i s t o r i cd a t a t h e m o n i t o r i n gs y s t e mc a ns i m u l a t es p o t - f a u l to c c u r r i n g , a n da u t o m a t i c a l l y d e t e c tf a u l to f p o w e rs y s t e ma n dg i v ea na l a r mt i m e l y k e y w o r d s ：s w i t c h y a r d d o u b l eb u sb a ri n v e r s eb r a k e m o n i t o r s y s t e ms i m u l a t i o n f a u l t d e t e c tf a u l t a l a r m 西华大学硕士研究生学位论文 绪论 o 一1 课题来源及技术背景“1 随川1 6 川1 8 现代仿真技术已广泛应用于国民经济的各个领域，如航空、航天、船 舶与医疗等。在电力仿真方面，从8 0 年代起，我国研制开发的水电、火 电、核电仿真机先后投入运行。使用仿真机对运行人员进行严格的模拟培 训，已经成为保证电力工业安全、优质和经济运行的一项主要技术措施。 进入9 0 年代以来，水电技术有了很大发展，尤其是计算机技术在水 电系统的广泛应用，使我国传统的水电厂经过改造成为现代意义上的水电 企业，高度的自动化水平是划分传统水电厂与现代水电企业的主要标志， 并由此引起了水电企业生产和管理的巨大变革：高度的信息化、数字化、 集中化控制，操作计算机系统代替了繁琐的盘台操作，鼠标代替了按钮。 运行人员的设备管理范围也增加了：由单纯的机组操作扩大到包括坝工机 械、水库调度等水电厂全范围设备操作；知识全面的机电运行人员代替了 传统的继机械、电气、水工分班组值班；梯级电站梯调中心的建立对运行 人员提出了更高的要求，电力生产将由梯调运行人员在远离电站的梯调中 心完成：传统的值班管理方式将由“无人值班、少人值守”管理方式代替。 现代水电企业的发展客观上要求运行人员应具有更高的素质，而传统意义 上的仿真机不仅在仿真范围上无法满足培训需要，而且在仿真程度上也不 能适应现代培训需要，现代水电技术的巨大进步迫切要求现代意义上的水 电仿真系统出现，以满足人员培训的新要求。 四川省境内河流众多、水量充沛、落差集中、水能蕴藏十分丰富，在 水电开发方面，可开发水力资源总装机容量达1 0 3 亿千瓦，占全国总容 量的2 7 5 ，年可发电量5 5 6 8 6 4 亿千瓦时，占全国总发电量的2 6 9 ， 均居全国首位。目前，四川省内己建成二滩、龚嘴、宝珠市、映秀湾等电 厂其装机容量己近7 0 0 万千瓦，占全省电网容量的5 0 以上。随着西部大 第1 页麸7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 开发和国家能源结构战略调整的需要，四川省的水力发电资源将进一步得 以快速有效地开发。为适应四川发电发展形势，尽快研制一套用于全省水 电机组运行及运行管理人员技术培训及机组运行方式研究的水电仿真培 训研究系统已势在必行，追在眉睫。 本论文的课题正是在这样的背景下，顺应时代发展和市场要求而研制 的一个教学演示系统软件。 0 - 2 本课题研究的目的和意义 水电站在国民经济中占据着重要的地位，因此水电站、牙关站及输配 电系统的安全高效运行受到高度重视。而计算机技术、数据信息技术、网 络技术的飞速发展也给水电站的输配电系统提供了广阔的开发领域。开关 站则是水电站输配电系统的核心部分，其运行状况直接影响到电站输配电 系统的经济效益和安全性。开关站结构庞大而复杂，处于高压发变电与 输配电系统之间的中间环节，因此其实时监控和故障检i 9 1 8 、报警都比较困 难，课题以映秀湾水电厂的二台山开关站为研究对象，建立它们的模拟监 控平台，实时操作、故障检测、报警的计算机仿真多媒体系统，给人以如 临现场的感觉。 同时，本课题的开发和研究将有助于开关站的实时操作、监控和故障 检测、故障检修人员的培训及相关专业的教学，使运行人员得到更全面、 实时的培训，缩短培训周期，降低培训成本，让教与学更直观、更容易、 有更好的可参与性，为水电站输配电系统的检修、运行队伍及相关专业的 教学，改善科研条件，提高科研水平开辟了一个新的探索研究方向。 0 - 3 国内外研究现状及发展趋势 水电站自动化系统由i o 设备( 传感器、p l c 等执行器) 、控制硬件、 第2 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 控制软件、人机接口及信息系统的连接组成。随着计算机技术、网络技术、 数据采集处理技术的发展，越来越多的应用软件和以太网技术在水电系统 中得到大力的开发和应用，并逐步形成了一系列的开放系统标准：t c p i p 、 s o l 、o d b c 、j d b c 、o p c 、p o s i x 等。同时，基于开放系统特点的分布式计 算机监控系统具有通用性和可移植性，因而监控系统的开发软件可以安装 在任何具有开放系统特点的计算机上。在国内亚控公司的组态王 k i n g v i e w 6 0 l 系列、南瑞公司的s s j - 3 0 0 0 型和水科院的h 9 0 0 0 型等计算 机监控系统都是比较典型的开放系统。 目前，监控系统基本上以面向网络为基础，设备大多采用以太网 e t h e r n e t 或光纤环网f d d i 等通用网络设备连接高性能的微机、工作站、 服务器，在被控设备现场则较多地采用p l c 或智能控制单元，再通过现场 总线与基础层的智能i 0 设备、智能仪器、远程i 0 等相连接构成现场控 制子系统，与厂级系统结合形成整个控制系统。同时，为了适应开放化、 标准化、网络化、高速化和易用性的技术发展要求，计算机监控系统中的 软件支持平台和应用软件包应更通用化、规范化和开放化。本课题就是在 w i n d o w s 基础上基于k i n g v i e w 6 0 1 进行水电站开关站电力系统的监控系 统、检修系统、故障检测、故障报警系统的计算机仿真系统开发。 0 - 4 课题的主要研究内容、途径和技术路线 本课题主要是利用组态王( k i n g v i e w 6 叭) 软件为课题软件设计的工 具，开发了二台山开关站电力系统的主系统监控平台，实现了电力系统的 正常运行、检修运行、故障运行、数据实时采集与处理等功能的仿真系统； 并能够实现相关的倒闸操作演示，模拟电力系统现场故障的发生及计算机 的自动检测、报警演示：同时，监控系统上的相关线路的参数数据能够通 过组态王软件的内部仿真p l c 建立数据库与数据变量的动态连接，并在监 控系统中实现了数据参数的动态的变化显示和动态棒图的演示，以及历史 数据的记录和查询等功能。 第3 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 第一章仿真系统组件 卜1 仿真系统研究对象n 们n 副4 】。4 】n 6 本仿真系统是以映秀弯水电站的二台山开关站为系统的仿真对象。二 台山开关站是岷江上游映秀湾发电总厂四个梯级水电站( 映秀湾电站、渔 子溪电站、耿达电站以及太平驿电站和黑土破电站) 的电力汇集中心。 它坐落在映秀地区二台山上，地面海拔高度为9 2 3 3 5 米，开关站长 1 1 1 米，宽7 4 米。电压等级2 2 0 千伏，设计为双层结构，配电装置属于 高型布置。 主接线为双母线带旁母线，i 母线布置在第一层，i l 母线布置在第二 层。主母线的两侧是旁母线( 迸、出线路除黑山线2 0 1 d l 固定连接于i 母 线外均与旁母相连，两侧旁母通过渔山东线与渔山西线间隔在第二层上面 连通) 。 目前接线有七回进线、三回出线。该开关站是为完善西南主网的网架 保证供电可靠性，提高运行灵活性所设，是川西北电网的一个熏耍组成部 分，目前主要向成都地区输送电力。 卜2 仿真系统设备的技术规范。 1 1 油断路器 项目单位规范 型号 s w 2 _ 一2 2 0i 额定电压k v2 2 0 额定电流 a1 5 0 0 第4 甄共7 0 寅 西华大学硕士研究生学位论文 最高工作电压 k v2 5 2 额定开断容量 m 、a1 2 0 0 0 固有分闸时间秒 o 0 4 5 合闸时间秒 0 2 1 2 隔离刀闸 名额定电额定电 型号操作机构操作方式 称压流 c j 5 电动c j 5 三相 g w 4 2 2 0i i 2 2 0 k v1 0 0 0 a( 交流)联动 d ，1 0 0 0 c s l 4 手动双侧接地 隔 c a 5 电动c j 5 三相 离0 w 4 _ 一2 2 0i 2 2 0 k v1 0 0 0 a( 交流)联动 刀d l o o o c s l 4 手动单侧接地 闸 a 5 三相 6 弭一 2 2 0 k v1 0 0 0 a联动 2 2 0 d 1 0 0 0 不带地刀 1 3 电压互感器 型号额定电压变比接线用途 j c c 5 2 2 0 k v 2 2 0 拈1 0 0 拈1 0 0 1 1 1 1 2 1 2测量、保护 2 2 0 u h c2 4 5 k v 第5 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 i - 3 仿真系统应用软件的选取【2 6 今天，随着对工业自动化的要求越来越高，以及大量控制设备和过程 监控装置之间的通讯的需要，“监控和数据采集系统”越来越受到用户的 重视，组态软件也得到了大量使用。 组态王软件是运行在w i n d o w s 9 8 n t 2 0 0 0 x p 上的一种组态软件。使 用组态王软件，用户可以方便地构造适应自己需要的“数据采集系统”， 在任何需要的时候把生产现场的信息实时地传送到控制室，保证信息在全 厂范围内的畅通。 组态王的网络功能使企业的基层和其它部门建立起联系，现场操作人 员和工厂管理人员都可以看到各种数据。管理人员不需要深入生产现场， 就可以获得实时和历史数据，优化控制现场作业，提高生产率和产品质量。 组态王电力版是北京亚控公司为电力系统用户推出的第一个专用版， 该产品紧密把握电力系统用户的需求，采用组态王6 0 1 的成熟技术，同 时遵循电力系统的标准规范，组态王电力版为电力系统用户开发了专用的 驱动程序、专用的数据库、图库控件和报警机制等。该系统具有专业性强、 自动化程度高、易使用、高性能、高可靠等特点。系统可广泛适用于变电 站管理系统、各级电力调度系统等电力自动化系统。 组态王电力版可对变电站系统、供电系统、电力调度系统、电力负荷 等实现远距离测量、监视与控制。它可以随时发现与处理事故，减少停电 时间，各种遥测数据，合、分闸操作，开关检修及系统事故均可存盘保存， 并可打印记录，从而减轻了值班人员的劳动强度。通过遥测和遥控可以合 理调配负荷，实现优化运行，有效节约电能，并有高峰与低谷用电记录， 从而为能源管理提供了必要条件。 组态王电力版在组态王6 0 1 的基础上为用户提供了大量的电力专用 控件、电力图库、电力通信规约驱动等等以实现电力客户特有的数据库显 示、负荷曲线、开关控制、漫游、缩放等需求。 1 i 组态王软件的结构 第6 页共7 0 页 嚣每大学硕圭磺究生学位论文 组态王6 0 1 是运行于m i c r o s o f tw i n d o w s9 8 2 0 0 0 n t x p 中文平台 戆孛文要嚣均入援雾嚣教传，采廷了多线程、c o m 缌馋等囊鼓拳，实现了 实时多任务，软件运行稳定可靠。 组态王6 0 l 软件包由工程浏览器( t o u c h e x d l o r e r ) 、工程管理器 ( p r o j 醚a n a g e r ) 和画蕊运行系统( t o u c h v e w ) 三辩分组成。谯工程浏览 器串您爵黻焱着工程静备个组成部分，也可醣完成数据痒的梭逡、定义辨 部设备等工作：工程管骡器内嵌画面臀理系统，用于新工程的创建和已有 工程的管理。画面的开发和运行由工稔测览器调用藏面制作系统t o u c h m a k 粒王翟运露系统t o u c h v e w 来完成款。 t o u c h m a k 是应用工程的开发环境。您需要在这个环境中完成画面设 计、动画谶接等工作。t o u c h m a k 具谢先进完善的图形生成功能；数据库 提供多种数攥类型，能会理地提取控制对象盼特挫；瓣变量报警、趋势盐 线、过程记漾、安全藤范等重要功琵都有簿洁的撩佟方法。 p r o j m a n a g e r 是应用程序的管理系统。p r o j m a n a g e r 具有根强的管理 功能，可用于新工程的创建及删除，并能对已有工程进行搜索、备份及有 效恢复，蜜堍数器词典瓣等入秘导爨。 t o u c h v e w 是“组态王6 o l ”软件的实时运行环境，在应用工程的开 发环境中建立的图形画麟只有在t o u c h v e w 中才能遗行。t o u c h v e w 从控制 设备中采集数握，著存巍予实时数攥艨中，它还受赛恕数据静变化强动西 的方式形象鲍表示出来，同时可戳完成交量报警、搽作记录、麓势曲线等 监视功能，并按实际需求记录在历史数据库中。 l 。组态王怎样和下俄机通讯 组态歪把每一台与之遭讯的设备番作是外部设铸，为实现缀态王和外 部设备的通讯，组态王内麓了大量设铸的驱动作为组态王和外部设备的通 讯接口，如图1 1 。在弹发过程中您必需根据工稷测煞器提供的“设备配 釜两导”一步步完成连较遂程静可蜜凌缰态王帮糖应舞部设蘩辍动静连 接。在运彳亍期间，组态王就可通过驱幼接口和外部设备交换数据，包括采 集数据和旋送数据指令。每一个驱渤都是一个c o m 对象，这种方式使驱 第7 袋共7 0 贾 西华大学硕士研究生学位论文 动和组态王构成一个完整的系统，既保证了运行系统的高效率，也使系统 有很强的扩展性。 1 - 4 仿真监控系统的构成及特点”6 2 6 映秀二台山开关站多媒体计算机仿真监控系统主要由硬件系统和软 件系统两部分组成。 硬件系统包括：2 台工作站、2 个功能键盘、2 个鼠标、2 台打印机和 语音报警音响装置构成。两台工作站均可进行操作，且分为主机和辅机， 主、辅机可以互相切换，主机可进行操作，辅机则不能进行操作，但可以 进行监视，正在进行操作的计算机故障时，控制将继续进行，但监控人员 将无法与此控制进行对话；功能键盘和鼠标用于对监控系统进行操作和控 制命令的发出和执行；打印机主要是用于打印实时动态数据报表和历史数 据记录报表，打印一些监控画面图等；语音报警音响装置则在系统发生故 障后及时启动，以提醒操作人员和工程人员发生事故，急需处理。 软件系统主要包括：正常运行系统、检修运行系统、故障运行系统、 实时动态数据系统和演示过程。软件系统主要由组态王k i n g v i e w 6 0 1 制 作的界面、动画文件和静态图片文件、动画连接等组成。完成对二台山开 第8 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 关站的多媒体监控、实时控制和故障的检测、报警等功能。 1 监控系统的基本功能 实时数据的采集 实时数据的控制、处理 历史数据的处理 正常运行的实时监控、倒母切换 检修运行的倒闸切换 计算机故障实时自检，闪烁报警、语音报警 2 运行设备颜色设置 分类设备状态颜色 合闸状态红色 断路器分闸状态绿色 检修状态红绿闪烁 合闸状态红色 隔离开关 分闸状态绿色 正常运行状态红色 母线备用状态绿色 故障运行状态紫色 正常运行状态红色 进、出线备用状态绿色 故障运行状态紫色 表1 1 第9 页燕7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 3 用户的登记及退出的管理 3 1 用户登记 ( 1 ) 每一班工程人员( 或操作人员) 为一个用户，对于每一个用户都 要先登录才能操作，此后该用户的一切控制操作计算机都将自动记录； ( 2 ) 登录窗口由“用户”矩形框和“口令”矩形框组成； ( 3 ) 将鼠标移进“用户”矩形框按下左键，用键盘输入用户名，矩形 框中有指示，输完后按e n t e r 键确认； ( 4 ) 将鼠标移进“口令”矩形框按下左键，用键盘输入用户口令，输 口令时矩形框中无显示，输完后按e n t e r 键确认，如果不出现红色报警窗 口即为登录成功，如果不成功则必须重新登录。 3 2 用户退出 ( 1 ) 所有已经激活的操作均已经完成，退出所有登录了的画面操作窗 口： ( 2 ) 新窗口； ( 3 ) 消”键。 找到应用管理窗口，用鼠标左键激活右下脚的“退出”，将推出 用鼠标左键选中新窗口的“确认”键，如果不想退出，则选择“取 3 3 特殊情况处理： 加入新用户和删除用户均应由上一级主管人员处理，操作人员无此权 限。操作人员忘记自己的口令后应该通知上一级主管人员处理。 另外，整个开关站的各种实时运行数据和事件信息，经现地控制单元 实时采集和处理后，上送上位机。上位机根据从各现地控制单元采集的实 时数据刷新数据库；在上位机上可以通过功能键盘、鼠标、图形终端和打 印机等人机接口设备，方便的了解整个开关站运行设备的运行情况，并进 行各种控甫4 操作。 第l o 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 第二章监控系统的运行状态分析 映秀湾水电厂的= 台山开关站的主绩线为双母线带旁母的接线方式， 分菊崮七条迸线( 歌由南线、欹由j t 线、平蠢线、瀣出话线、渔由衷线、 软出线、罴出线) 、三条嫩线( 太出摩线、太山j e 线、黄山线) 构成个 完整的开关站接线。 1 双母线接线方式的优点 双母线可以提高运彳亍的可靠性和灵活性，即； ( 1 ) 可以轮流检修母线，而不中断对出线负荷的供电： ( 2 ) 裣修任回貉的母线隔离开关时，只需断开该霞路鞫与诧隔离开 关褪连豹鸯线，其稳茨鸯器跨均哥翻母戮另缀母线主继续运露。 ( 3 ) 。工 乍母线发生故障时，自l 利用备用母线使无故障电路迅速地恢复 芷常工作。 2 双母线接线的主要缺点如下： ( 1 ) 隔离开关作为“操作电器”容易导致误操作，引起羹大事故。 ( 2 ) 工作母线故障时或外部故障而出现断路器讴绝动作时，按在该母线 上的所有装置簧短孵停奄。 ( 3 ) 接线爨搦设餐较多( 特别是隔褒舞关) ，配电装置较为复杂。 3 在实际工 乍中采用如下措施可消除双母线接线的上述缺点： 1 ) 为了防止误操终，要求运行a 员涂严揍执行操俘援穗丹，在隔离开 关和相应的断路器之间装设连锁装置，以保证正确操作。 ( 2 ) 在正常工作时，双母线采用固定的连接运行方式，此时两套母线通 过母联并联工作，可阻傈证主要用户的供电。 鹭为了捡掺进出线辑路器霹重，避受该强路短瓣箨魄，可装竣旁路姆线。 为了保证运镗安全，在制定倒闻操 乍程序时必须严格遵守聪离开关不 能接通和切断电流的原则，并考虑在万一出现误操作的情况下损失最小。 第l l 页菸7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 同时，电力系统实行“操作票”制度，即将操作程序写于操作票中， 操作人员必须严格按照“操作票”进行操作。检修工作同样应填写“工作 票”，然后进行操作。统称两票制度，必须严格遵守。 2 - 1 正常运行状态“2 町哺】 1 1 h 7 1 n ”瞳4 25 1 在二台山开关站多媒体计算机仿真监控演示系统中，当整个监控主系 统处于正常运行状态时，其母线的运行方式有三种，即：双母并联运行、 i 母单独运行( 也称i i 母备用) 、i i 母单独运行( 也称i 母备用) 。因此， 在制作本多媒体教学演示系统时就制作了三种母联的运行方式，既；双母 并联、i i 母备用、i 母备用。图2 1 为二台山开关站的电力网络监控图。 图2 1 他们三种运行方式在演示系统中可以实现互相之间的任意切换，并且 在考虑教学目的情况下还制作了自动操作和手动操作两种倒母过程，使操 作人员特别是初学者能够清楚明白的知道每一步的操作过程、目的以及到 第1 页共1 页 西华太学硕士研究生学位论文 达什么样的效果。还可以及时地再一次确定其操作是否符合电力系统的操 作规程。 由于双母线有三种运行方式，所以其相互间的切换就有六种切换过程。 1 正常运行倒母切换过程的分类 全部的切换过程有六个切换，分别为： 双母并联 i i 母备用 双母并联 i 母备用 i i 母备用 双母并联 i 母备用 双母并联 i i 母备用 i 母备用 i 母备用 i i 母备用 2 正常运行时双母线的三种运行方式 双母线三种具体的运行方式及其各元件的运行状态为： 当双母线运行在双母并联的方式下时，其整个监控系统的各个电 器元件及线路的工作情况为：七路进线中的耿山北线、渔山西线、映山线、 黑山线接于i 母线，与此同时各进线与i 母线相连接的隔离开关中2 6 1 1 g 、 2 6 3 1 g 、2 6 5 1 g 处于合闸状态，2 6 1 2 g 、2 6 3 2 g 、2 6 5 2 g 处于分闸状态，黑山 进线线路上的断路器2 0 1 d l 处于合闸状态，隔离开关2 0 11 g 处于合闸状态； 而耿山南线、平山线、渔山东线接于i i 母线，与此同时各进线与i i 母线相 连接的隔离开关中2 6 2 2 g 、2 6 4 2 g 、2 6 6 2 g 处于合闸状态，2 6 2 1 g 、2 6 4 1 g 、 2 6 6 1 g 处于分闸状态；三路出线中，太山南线、青山线接于i 母线，与此 同时各出线与i 母线相连接的隔离开关中2 6 7 1 g 、2 6 9 1 g 处于合闸状态， 2 6 7 2 g 、2 6 9 2 g 处于分闸状态，而太由北线1 1 母线，与此同时与i i 母线相 连接的隔离开关中2 6 8 2 g 处于合闸状态，2 6 8 1 g 处于分闸状态；母联断路 器2 6 0 d l 和母联隔离开关2 6 0 1 g 、2 6 0 2 g 均处于合闸状态：旁母断路器2 9 0 d l 处于分闸状态，旁母隔离开关2 9 0 1 g 、2 9 0 2 g 、2 9 0 5 g 处于分闸状态；由进 线上旁母的隔离开关2 6 1 5 g 、2 6 2 5 g 、2 6 3 5 g 、2 6 4 5 g 、2 6 5 5 g 、2 6 6 5 g 和由 第1 3 页麸7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 出线上旁母的隔离开关2 6 7 5 g 、2 6 8 5 6 、2 6 9 5 6 均处于分闸状态。 当双母线运行在i l 母备用的方式下时，其整个监控系统的各个电 器元件及线路的工作情况为：七路进线中的耿山南线、耿山北线、平山线、 渔山西线、渔山东线、映山线均接于i 母线，与此同时各进线与i 母线相 连接的隔离开关中2 6 11 g 、2 6 2 1 g 、2 6 3 1 g 、2 6 4 1 6 、2 6 5 1 g 、2 6 6 1 6 均处于 合闸状态，而与i i 母线相连接的隔离开关2 6 1 2 g 、2 6 2 2 6 、2 6 3 2 g 、2 6 4 2 g 、 2 6 5 2 6 、2 6 6 2 6 均处于分闸状态，黑山进线线路上的断路器2 0 1 d l 处于合 闸状态，隔离开关2 0 1 1 6 处于合闸状态，三路出线中，太山南线、太山北 线、青山线均接于i 母线，与此同时各出线与i 母线相连接的隔离开关中 2 6 7 1 g 、2 6 8 1 g 、2 6 9 1 g 处于合闸状态，而与i i 母线相连接的隔离开关2 6 7 2 g 、 2 6 8 2 g 、2 6 9 2 6 均处于分闸状态；母联断路器2 6 0 d l 处于分闸状态，母联 隔离开关2 6 0 1 6 、2 6 0 2 6 则处于合闸状态；旁母断路器2 9 0 d l 处于分闸状 态，旁母隔离开关2 9 0 l g 、2 9 0 2 g 、2 9 0 5 6 处于分闸状态：由进线上旁母的 隔离开关2 6 1 5 6 、2 6 2 5 g 、2 6 3 5 g 、2 6 4 5 6 、2 6 5 5 g 、2 6 6 5 g 和由出线上旁母 的隔离开关2 6 7 5 g 、2 6 8 5 g 、2 6 9 5 6 均处于分闸状态。 当双母线运行在i 母备用的方式下时，其整个监控系统的各个电 器元件及线路的工作情况为：七路进线中的耿山南线、耿山北线、平山线、 渔山西线、渔山东线、映山线均接于i i 母线，与此同时各进线与i 母线相 连接的隔离开关中2 6 11 g 、2 6 2 1 g 、2 6 3 1 g 、2 6 4 1 g 、2 6 5 1 g 、2 6 6 l g 均处于 分闸状态，而与i i 母线相连接的隔离开关2 6 1 2 g 、2 6 2 2 g 、2 6 3 2 g 、2 6 4 2 g 、 2 6 5 2 6 、2 6 6 2 g 均处于合闸状态，黑山进线线路上的断路器2 0 1 d l 处于分 闸状态，隔离开关2 0 1 1 g 处于分闸状态；三路出线中，太山南线、太山北 线、青山线均接于i i 母线，与此同时各出线与i 母线相连接的隔离开关中 2 6 7 1 g 、2 6 8 1 g 、2 6 9 1 6 处于分闸状态，而与i l 母线相连接的隔离开关2 6 7 2 6 、 2 6 8 2 6 、2 6 9 2 6 均处于合闸状态：母联断路器2 6 0 d l 处于分闸状态和母联 隔离开关2 6 0 1 g 、2 6 0 2 6 处于合闸状态；旁母断路器2 9 0 d l 处于分闸状态， 旁母隔离开关2 9 0 1 g 、2 9 0 2 g 、2 9 0 5 g 处于分闸状态；由进线上旁母的隔离 开关2 6 1 5 6 、2 6 2 5 6 、2 6 3 5 6 、2 6 4 5 g 、2 6 5 5 g 、2 6 6 5 6 和由出线上旁母的隔 离开关2 6 7 5 6 、2 6 8 5 6 、2 6 9 5 g 均处于分闸状态。 第1 4 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 3 六种切换过程的流程图 ( 1 ) 双母并联 u 母备用的倒母流程如下： 隔离开关2 6 2 1 g 、2 6 4 1 g 、 2 6 6 1 g 、2 6 8 1 g 合闸 上 断路器2 6 0 d l 分闸 j ， 隔离开关2 6 2 2 g 、2 6 4 2 g 、 2 6 6 2 g 、2 6 8 2 ( ；分闸 图2 2 在进行倒母前，由于双母线处于并联运行，因此两组母线同名相的电 位相等，因此，各路进、出线上母线侧断开的隔离开关两触头间的电位在 触头合上前后均相等，所以隔离开关2 6 2 1 6 、2 6 4 l g 、2 6 6 1 g 、2 6 8 1 g 可以 安全合闸，此时i i 母线还没有退出工作，因此与i i 母线相连接的隔离开关 2 6 2 2 g 、2 6 4 2 ( ；、2 6 6 2 ( ；、2 6 8 2 ( ；在其断开前后两端电位均相等的情况下也 可以实现安全分闸；最后，断开母联断路器2 8 0 d l 。于是i i 母线上的负荷 便倒到i 母线上，从而在不停电的条件下实现了安全的倒母过程。 第1 5 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 ( 2 ) 双母并联 i 母备用的倒母流程如下： 断路器2 0 1 d l 分闸 上 隔离开关2 6 11 g 、2 6 3 1 g 、 上 隔离开关2 6 1 2 g 、2 6 3 2 g 、 1 2 6 5 2 g 、2 6 7 2 g 、2 0 9 2 g 分择 上 母联断路器2 6 0 d l 分闸 图2 3 由于进线中的黑山线仅接于i 母线上，因此在进行本倒母操作中：首 先，就要切除黑山线对i 母线的供电，即断路器2 0 1 d l 分闸：其次，由于 双母线仍处于并联运行，两条母线上同名相的电位相等，因此，各路进、 出线上母线侧断开的隔离开关两触头间的电位在触头合上前后均相等，隔 离开关2 6 1 1 g 、1 6 3 1 g 、2 6 5 1 g 。2 6 7 1 g 、2 6 9 1 g 就可以安全合闸：此时i 母 线还没有退出工作，因此与i 母线相连接的隔离开关2 6 1 2 g 、1 6 3 2 g 、2 6 5 2 g 、 2 6 7 2 g 、2 6 9 2 g 在其断开前后两端电位均相等的情况下也可以实现安全分 闸；最后，断开母联断路器2 6 0 d l 。于是i 母线上的负荷便倒到i i 母线上， 从而在不停电的条件下实现了安全的倒母过程。 第1 6 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 ( 3 ) 1 i 母备用 双母并联的倒母流程为： 图2 4 在进行倒母前，由于双母线的运行方式处于i i 母备用即i 母单独运行 状态，i i 母线上此时无负荷，合母联断路器2 6 0 d l ，对l l 母线进行充电， 将自动检测i i 母线上是否有故障，如果有故障则2 6 0 1 ) l 分闸，并及时发出 i i 母线有故障的报警，此次倒母不成功，如果无故障则充电成功，两组母 线将转入并联运行方式，各路进、出线上与i i 母直接相连接隔离开关 2 6 2 2 g 、2 6 4 2 g 、2 6 6 2 6 、2 6 8 2 g 两端的电位相等而可以安全合闸；同样由 于两组母线上的电位相等，而使与i 母线相连接的隔离开关2 6 2 1 g 、2 6 4 1 g 、 2 6 6 1 6 、2 6 8 1 g 两端电位在分闸前后分别相等，故可实现安全分闸，而且， 由于i 母线上的负荷已经部分倒到1 1 母线上，也就在不停电的条件下实现 了安全的倒母全过程。 第1 7 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 ( 4 ) i 母备用 双母并联的倒母流程为 图2 5 在进行倒母前，由于双母线的运行方式处于l 母备用即l l 母单独运行 状态，i 母线上此时无负荷，可合母联断路器2 6 0 d l ，对i 母线进行充电， 将自动检测i 母线上是否有故障，如果有故障则2 6 0 d l 分闸，并及时发出 i 母线有故障的报警，此次倒母不成功，如果无故障则充电成功，两组母 线将转入并联运行方式，各路进、出线上与i 母直接相连接隔离开关 2 6 1 l g 、2 6 3 1 g 、2 6 5 1 g 、2 6 7 1 g 、2 6 9 1 g 两端的电位相等而可以安全合闸； 同样由于两组母线上的电位相等，而使与i l 母线相连接的隔离开关2 6 1 2 g 、 2 6 3 2 g 、2 6 5 2 g 、2 6 7 2 g 、2 6 9 2 g 两端电位在分闸前后分别相等，故可实现 安全分闸，由于i i 母线上的负荷己经部分倒到i 母线上，也就在不停电的 条件下实现了安全的倒母全过程。 第1 8 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 ( 5 ) i i 母备用 i 母备用的倒母流程为： 图2 6 在本次倒母操作流程中主要应注意母联断路器2 6 0 d l 的两次操作，第 一次是为了向i i 母充电，并进行自检；第二次操作，主要是切除i 母线的 运行状态；其他操作与前面的都很类似。 第1 9 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 ( 6 ) i 母备用 i i 母备用的倒母流程为： 图2 7 本次倒母的流程与前面的倒母操作流程类似。 旃2 0 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 说明：在制作本多媒体监控仿真演示系统中的倒母运行流程时，由于 本课题设计中使用的组态王软件的设置变量、标志位的点数有限，而在制 作手动倒闸时需要设定一大批内存变量、标志位、i o 接口，所以在演示 过程中，六种切换过程都作了完整的自动倒母过程，而手动倒母只作了双 母并联 i i 母备用、双母并联 i 母备用两组切换，作为代表， 其他的手动倒母过程与此类似或雷同，就没有必要重复，但是每一组切换 的手动倒母都作得详尽、简洁、完善。而且自动倒母过程的速度更快，每 一阶段的停留时间更短，对运行系统的冲击和震荡更小，系统线路更不容 易出现故障，系统运行更加稳定。 2 - 2 检修运行状态m 川7 2 4 当需要对投入运行中的元器件( 主要包括断路器、隔离开关、工作母 线、进出线路) 进行例行的检修时，为了达到既方便工程人员检修又不影 响或尽可能少地影响对负荷的的正常供电而设计了检修运行状态。 1 检修运行状态的分类 按检修元器件所在的线路位置，可以把检修运行的状态分为三大类， 即： 线路( 进、出线) 的检修运行 母联的检修运行 旁母的检修运行。 ( 1 ) 线路的检修运行即经过一系列的倒闸后，以旁母及旁母断路器、 旁母隔离开关代替线路( 进、出线) 中的某一路线路及其相应的线路断路 器和隔离开关供电而进行的例行检修，当系统切换到线路检修运行状态 时，线路有关元器件将切除运行状态，就可以对其每一个元器件进行例行 第2 l 页共7 0 贾 西华大学硕士研究生学位论文 检修，而不影响该线路的正常供电。 说明一：在制作本多媒体仿真监控演示系统中的线路检修运行时，由 于本课题设计所使用的组态王软件的设置变量、标志位的点数有限，而且 检修其他元器件时相应的倒闸操作流程都与本转换流程相同或相似，因此 就以耿山南线的线路断路器2 6 6 d l 为代表做了一个完整的检修倒闸过程、 检修状态运行、检修后恢复过程的全流程，本线路的其他元器件和其他进、 出线线路的各个元器件只需按照相同或相类似的倒闸操作便可以。 ( 2 ) 母联检修运行在此主要是讨论母联断路器2 6 0 d l 的检修，要在不 影响系统母线的正常供电情况下，实现对母联断路器2 6 0 d l 进行例行检 修，其情况比较复杂，后面有比较详细的论述。 说明二：在制作本多媒体监控仿真演示系统中的母联检修运行时，由 于本课题设计中使用的组态王软件的设置变量、标志位的点数有限，而且 如检修母联支路中的其他元器件时相应的倒闸操作流程都与本转换流程 相同或相似，因此就以母联的母联断路器2 6 0 d l 为代表做了一个完整的检 修倒闸过程、检修状态运行、检修后恢复过程的流程。另外，如果要检修 工作母线，当需要被检修的母线处于备用状态时，则可随时进行例行检修； 如当需要被检修的母线处于工作状态而另一母线处于备用状态时，则可以 先把其负荷倒母到另一母线上后，再对其进行检修。上述倒母流程和在正 常运行状态下的倒母操作流程相类似，所以在此也不再讨论。 ( 3 ) 旁母检修运行由于旁母及旁母断路器、旁母隔离开关在平时基本 上处于备用的工作状态，因此对旁母的检修可以在旁母备用时随时进行检 修，而不必进行专门的倒闸操作来检修。 2 检修运行的倒闸流程图 在设计检修运行流程时，都是要预先设定设计对象，其中：线路检修 运行以耿山南线的线路断路器2 6 6 d l 为对象，母联检修运行以母联断路器 2 6 0 d l 为对象。所有具体的流程如下： ( 1 ) 线路断路器2 6 6 d l 检修运行的倒闸全流程为： 第2 2 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 图2 8 第2 3 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 在检修后，需要恢复系统的正常运行状态，其恢复全流程为 i 母单独工作 恢复正常运行启动 隔离开关2 6 6 3 g 合闸 母线的运行方式判断 隔离开关2 6 6 1 g 合闸 i i 母单独工作 或双母均工作 隔离开关2 6 6 2 g 合闸 断路器2 6 6 d l 合闸 断路器2 9 0 d l 分闸 1 母单独壬笪4 葛荔磊五i 舌赢 隔离开关2 9 0 1 g 分闸 i i 母单独工作 或双母均工作 隔离开关2 9 0 2 g 分闸 隔离开关2 9 0 5 g 分闸 隔离开关2 6 6 5 g 分闸 正常运行 图2 9 第2 4 页共7 0 页 西华大学硕士研究生学位论文 对( 1 ) 线路断路器2 6 6 d l 检修运行的倒闸全流程的说明： 进入检修运行状态后，必须先接通旁母回路，使之与被检修元器件所 在回路的并联运行，然后再断开后述回路。为此，首先进行的操作就是旁 母隔离开关2 9 0 1 6 ( 或2 9 0 2 g ) 合闸，2 9 0 5 6 合闸，旁母平时处于备用状 态而不带负荷，所以此时上述隔离开关可以可靠安全的合闸；然后台旁母 断路器2 9 0 d l 对旁母进行充电，同时检查旁母是否有故障存在，如果旁母 有故障，则2 9 0 d l 立即分闸，并发出旁母有故障的报警，此次倒闸操作不 成功，必须在排除旁母故障后再重新倒闸，如果旁母无故障，则旁母充电 成功，此时线路断路器和旁母断路器两支路暂时并联供电，为下一步操作 作好准备；由于旁母带电后其电位和工作母线的电位相同，于是耿山南线 上旁母的隔离开关2 6 6 5 6 两端电位相等，可以安全合闸；这样旁母代替进 线的线路全部打通，就可断开线路断路器2 6 6 d l ，再切除其两端的隔离开 关2 6 6 1 6 ( 或2 6 6 2 g ) 和2 6 6 5 g ，这样便可以检修线路断路器2 6 6 d l 。在本 课题的设计中，处于检修中的元器件将一直按照：1 次1 0 毫秒的频率红 绿两色交替不停地闪烁，非常直观。 检修后，恢复系统的正常运行状态，其恢复全流程的说明如下： 需要检修的元器件被检修完成后，必须恢复系统线路的原始供电状 态，因此，还要经过一系列的倒闸操作。检修完后，首先应该切除被检修 元器件一直闪烁的标志：然后合线路隔离开关2 6 6 3 g 、2 6 6 1 g ( 或2 6 6 2 g ) ， 再合线路断路器2 6 6 d l ；此时线路断路器和旁母断路器两支路暂时并联供 电，接下来断开旁母断路器2 9 0 d l ；最后断开隔离丌关2 9 0 1 g ( 或2 9 0 2 g ) 、 2 9 0 5 6 以及2 6 6 5 6 。 这样系统就完整的恢复到了最初的正常运行状态，整个过程在不经过 任何停电的情况下实现了线路断路器的例行检修，并且不影响电力系统的 正常供电。 ( 2 ) 母联断路器2 6 0 d l 检修运行的倒闸全流程为： 母联断路器的检修可以按照系统双母线不同的运行方式而采用不同 的检修方法。首先，当系统工作在单母线( i 母线或i i 母线) 运行方式下 时，此时，由于母联断路器2 6 0 d l 并没有投入使用，可以随时进行检修。 第2 5 页共7 0 页 莲华大学颈士轿究生学经论文 其次，当系统工作在澈母并联方式下时，就必须进行倒闸操作，而且，此 时的倒闸操作又有两种方法实现：可以先把i 母( 或i i 母) 上的全部 受蕊先剜母到l l 母( 1 母) 上，霉断开母黻叛路器2 6 0 d l ，然露躲开两铡 隔蕊开关2 6 0 1 g 、2 6 0 2 6 ，便可猃修2 6 0 d l ：可数旁霉隔蘧开关2 9 0 1 g 、 2 9 0 2 g 短时的合闸投入工作代替母联断路嚣支路的工作而与i 母、i i 母组 成弗联运行方式，母联断路器2 6 0 d l 退出工作，进行例行检修，第一种检 修方法的可靠性更离，假需要的倒闸操作b e 较复杂：第二种方法的侧闸操 擘少褥楚涪，但是嚣母线壹接通过旁母隔鼹开关连接后必须严格防止臻离 嚣荚误操 睾，否翔系绞将密琨重大母线攀敬。嗣霹，由予第一秘方法实舔 上就是进行一次倒母操作，这在第一节中已经避行过详细准确的分析和介 缁，在此，仅就以第二种方法的倒闸操作来代表母联断路器2 6 0 d l 检修运 彳亍的倒闸全流程。 嶷体流程如下( 发必检修前的倒闸全流獠，右为恢复正常送行的倒阐全 浚稳) ： 母联断路器检修运行启动 山 隔离开关2 9 0 1 g 合闸 毒 隔离开关2 9 0 2 g 合阐 v 母联断路器2 6 0 d l 分闸 毒 k 联隔离开关2 6 0 1 g 分瓶 占 障联隔离开关2 6 0 2 g 分睁 恢复2 6 0 d l 正常运行 士 隔离开关2 6 0 1 g 台闸毒 隔离开关2 6 0 2 g 合闸上 断路器2 6 0 d l 合闸毒 隔离开关2 9 0 1 g 分闸上 隔饔嚣关2 9 0 2 g 分阕 蚕2 l 第页共w 贾 西华大学硕士研究生学位论文 2 3 系统动态数据的处理“”6 ”“们“5 2 ”训。5 在电力网进行规划、设计和运行时，都必须计算电力系统在各种运行 方式下各个节点的电压和通过网络各元件的功率，即电力系统的潮流分布 计算，计算的主要目的是：在电力系统规划、设计中用于选择系统接 线方式，选择电气设备以及输电导线的截面；在电力系统运行中，用 于确定运行方式，制定电力系统经济运行方式，确定调压措施，研究电力 系统的稳定性；提供继电保护、自动装置的设计与整定要求的数据。 根据电力网结构的特点，潮流计算可分为开式电力网( 又称无备用接线电 力网) 和闭式电力网( 又称有备用电力网) 。