电力自动化书学习资料

1 目目 录录 第一部分 发电厂 变电所及电力系统概述第一部分 发电厂 变电所及电力系统概述 1 第一节 电力系统概述 1 第二节 发电厂变电所电气设备概述 1 第三节 电力系统的中性点接线方式 2 第四节 常见的电气故障 4 第五节 继电保护的概念 任务及电力系统对继电保护的要求 5 第六节 继电保护的组成和分类 5 第七节 继电保护的发展概况 7 第二部分 发电厂变电所的二次回路第二部分 发电厂变电所的二次回路 8 第一节 绪论 8 第二节 二次回路设计包括的图纸及需方资料 9 第三节 二次回路标号 10 第四节 互感器 二次回路 11 第五节 操作电源和直流系统供电回路 13 第六节 断路器的控制和信号系统 13 第七节 中央信号及其它信号系统 15 第八节 测量回路 16 第九节 继电保护的设置 18 第三部分 电力自动化系统综述第三部分 电力自动化系统综述 32 一 前言 32 二 电力自动化 33 三 综合自动化 34 四 智能电子装置 37 五 变电站综合自动化 44 六 通讯 47 七 建议 48 第四部分 微机保护第四部分 微机保护 49 一 基本概念 49 二 微机保护的优点 49 2 三 微机保护的组成 49 四 微机保护的设置原则 50 第五部分第五部分 综合自动化系统综合自动化系统 52 一 基本概念 52 二 显著特征 52 三 综合自动化的优越性 52 四 综合自动化的基本功能 52 五 综合自动化的结构形式 53 六 数据通讯 57 第六部分第六部分 电网调度自动化系统电网调度自动化系统 58 第一节 电网调度自动化系统概述 58 第二节 远动终端装置 RTU 介绍 64 第三节 调度自动化主站系统 71 第四节 电力系统通信 76 第五节 系统性能指标及运行条件 78 附录 1 83 第七部分 产品介绍 85 第八部分第八部分 电力用直流操作电源系统电力用直流操作电源系统 1 综述 86 2 电力系统用蓄电池 87 3 充电装置 91 3 第一部分 发电厂 变电所及电力系统概述第一部分 发电厂 变电所及电力系统概述 第一节 第一节 电力系统概述电力系统概述 1 电力系统 动力系统 电力网 电力系统 由发电机 变压器 输电线路以及负荷组成的整体称为电力系 统 2 动力系统 电力系统加上热能动力装置 水能动力装置及其它能源动 力装置称为动力系统 3 电力网 电力系统中各级电压电力线路及联系的变电所叫做电力网 简 称电网 电网按电压等级划分 6KV 电网 35KV 电网 110KV 电网等 电网按地区称呼 东北电网 华北电网 华东电网等 我国的电力网额定电压等级 KV 0 22 0 38 3 6 10 35 60 110 220 330 500 习惯上称 10KV 以下线路为配电线路 35KV 60KV 线路为输电线路 110KV 220KV 线路为高压线路 330KV 以上线路称为超高压线路 把 60KV 以下电网称为地域电网 110KV 220KV 电网称为区域电网 330KV 以上电 网称为超高压电网 把电力用户从系统所取用的功率称为负荷 另外 通 常把 1KV 以下的电力设备及装置称为低压设备 1KV 以上的设备称为高压设 备 4 由电力系统原理性电路图描述发 变 输 配电过程 第二节 第二节 发电厂变电所电气设备概述发电厂变电所电气设备概述 2 主要电气设备 发电厂和变电所的主要工作是生产 输送和分配电能 根据负荷变化 的要求启动 调整和停止机组 对电路进行必要地切换 不断的监视主要 设备的工作 周期性的检查和维护主要设备 定期检修设备以及迅速消除 发生的故障 一次设备 直接生产和输配电能的设备称为一次设备 包括发电机 变压器 断路器 隔离开关 自动空气开关 接触器 闸刀开关 母线 电力电缆 电抗器 避雷器 熔断器 互感器等等 4 二次设备 对一次设备的工作进行监察测量和控制保护的辅助设备成 为二次设备 包括仪表 继电器 自动控制设备 信号设备及保护 电源 等等 3 电气主接线 一次设备连成的电路称为电气主接线或一次电路 主电路 二次设备连成的电路成为二次电路 副电路 电路图是用一定的图形符号描绘成三线图或单线图 主接线图通常画 成单线图 几种典型的主接线 单母线 双母线 桥式接线 单元接线 4 以图例说明主要电气设备的连接情况 母线 汇总接受和分配电能的装置 断路器 隔离开关 为了正常运行和发生故障时进行操作 装有断路器和 隔离开关 断路器是用来接通和断开电路 隔离开关不能用于接通或断开 有负荷电流的电路 因其无灭弧装置 作用是使需要停电设备与带电部分 可靠地隔开 互感器 把一次电路的高电压和大电流变换为二次设备所需要的低电压和 小电流 同时实现了一次与二次的隔离 电容器 补充系统无功功率缺额的电气设备 第三节电力系统的中性点接线方式第三节电力系统的中性点接线方式 5 中性点运行方式 是指系统中星形连接的发电机 变压器中性点对地的连 接方式 分为大接地电流系统和小接地电流系统 大接地电流系统 中性点直接接地或经过低阻抗接地系统 如 110KV 380V 220V 小接地电流系统 中性点不接地或经消弧线圈及其他高阻抗而接地的系统 如 6KV 10KV 35KV 在 6 10KV 电网中接地点电容电流超过 20 30A 35KV 66KV 电网中接地点电容电流超过 10A 需加装消弧线圈 当发生 单相接地时一般故障电流较小 特别是经消弧线圈补偿后 约为 20 30A 小 接地电流系统由此而来 我国普遍采用过补偿方式 用来判断接地点并发出告 警的自动装置为小电流接地选线仪 小接地电流系统接地电流的特点 非故障线路 3I0 大小为本线路的接地电容电流 并且超前零序电压 90 故障线路 3I0 大小等于所有非故障线路的接地电容电流之和 并滞后零序电压 90 与非故障线路 3I0 相差 180 接地故障处的电流大小等于全部线路 故障 与非故障 接地电容电流之和 公司小接地电流选线判据 SIEMENS 判据 装置通过零序电压和零序电流互感器直接采集 U0和 I0 然后计算零序有功 功率 零序无功功率及零序电流的无功分量 用以判断主变中性点不接地或经 消弧线圈接地的小电流接地系统中的单相接地情况 判据如下 无消弧线圈 对于接地线路 a U0 U0zd U0为零序电压 U0zd为零序电压整定值 b 三线电压对称 c Q0 0 Q0为零序无功功率 d I0q I0qzd I0q为零序电流的无功分量 I0qzd为零序电流无 功分量的整定值 对于未接地线路 Q0U0zd U0为零序电压 U0zd为零序电压整定值 b 三线电压对称 c P0 0 5P0zd P0为零序有功功率 P0zd为消弧线圈的消弧功率 对于未接地线路 P0 0 P0为零序有功功率 第四节 常见的电气故障第四节 常见的电气故障 电力系统中常见的电气故障是短路 接地 低电压 过负荷和超温 当电力系统因某种原因发生短路时形成电流增大 电压降低 电流和电压 间的向量发生变化 人们依照这种正常何不正常的特点区分保护范围内外的故 障 采用不同的继电保护措施 各种电气故障中最严重的是短路 常见的短路故障有三相短路 两相短路 两相接地短路 不同地点的两相接地短路 单相接地短路以及变压器电动机绕 组的匝间短路等 其中单相接地故障频率最高 发生概率约为 65 第五节 继电保护的概念 任务及电力系统对继电保护的要求第五节 继电保护的概念 任务及电力系统对继电保护的要求 当故障发生时 应尽快切除故障 确保无故障部分继续运行 缩小事故范 围 保证系统稳定运行 为了完成这个任务 只有借助自动装置 继电保护装 置 继电保护装置 当电力系统中心元件 发电机 变压器 线路 或电力系 统本身发生了故障或危及安全运行的事件时需要有向运行值班人员及时发出警 告信号或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自 动化措施和设备 实现这种自动化措施用于保护电力元件的成套硬件设备 一 般统称为继电保护装置 用于保护电力系统的则成为电力系统安全自动装置 继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备 任何电力元件不能无保护 7 运行 电力系统安全自动装置用以快速恢复电力系统的完整性 防止发生和 终止以开始发生的足以引起电力系统长期大面积停电的重大事故 如失去电力 系统稳定 频率崩溃或电压崩溃等 任务 发生故障时迅速快速切除故障 反映设备的不正常状态 发信号或 自动调整 要求 可靠性 选择性 快速性 灵敏性 可靠性 指继电保护装置经常处于完善的准备动作状态 不应由于本身的 缺陷而误动或拒动 即该动时动 不动时不动 选择性 指能选择出故障发生的区段和故障类型 可靠地把出故障的设备 切除 保证非故障设备继续运行 使停电范围尽量缩小 快速性 由于故障延续的时间越长 造成的损失越大 必须尽快使保护动 作 现在单个继电器的动作时间是几个毫秒 成套动作时间与电压等级有关 电压等级 KV 110220 330500 750 时间 S 0 1 0 50 04 0 10 02 0 06 灵敏性 对被保护的设备中发生的故障或不正常状态 应灵敏的反应和正 确的动作 具体产品有明确要求 第六节 继电保护的组成和分类第六节 继电保护的组成和分类 1 组成 成套保护装置要包括一些基本功能元件才能完成继电保护的任务 这些功 能元件可以是一种继电器 一块电路板 也可以是其他电子部件 但都要完成 一些基本功能 1 1 信号采集或信号转换功能 它要把电力系统的运行状态及时和真实地反映给保护装置 因为电力系统 的一次侧的电压很高在完成信号转换时要把电压降到保护装置能接受的电压 额定电压定为 100V 也要把一次侧的电流降下来 额定电流为 5A 或 1A 这种 降下来的电压和电流称为二次电压和二次电流 完成这种功能的元件是电压互 感器和电流互感器 PT CT 2 2 启动测量元件 它的功能是对电力系统运行状态的测定直接接在 PT CT 的次级 只有在 8 故障和不正常状态时才启动 一般是电流值突然增大或电压值突然下降 这种 电流增大电压降低在事先定好一个水平或叫阀值 超过这个阀值才启动 这里 讲的事先定好术语叫整定 按照电流电压值变化而启动的元件用的很普遍 较 复杂的保护有用功率 相角 阻抗 相序变化 包括正序 负序 零序电流和 电压变化 而启动的 也有用高频信号远方启动的 1 3 判断逻辑元件 它的功能是把启动测量元件送来的信号经过逻辑判断以检出是否故障或异 常运行状态 得出是否行使保护职责的结论 完成逻辑判断功能的元件在机电 式和整流式保护中可以由一些中间继电器 电码继电器和时间继电器按照一定 的接线方案组成 在晶体管和集成电路保护中则是由一些电子线路组成的功能 插板完成 在微处理机保护中则是用软件系统的智能程序来完成 1 4 出口元件 它接受逻辑判断元件信号 发出出口指令 指令可以是声光显示信号叫值 班人员前来处理 也可以是跳闸信号使断路器切除故障 使断路器跳闸的电流 必须足够大 1 5 断路器 这是接在电力线上的一次设备 它动作了就把电力线切断 从而完成了对 故障的切除 断路器的跳闸线圈是由继电保护装置控制着 断路器还有一个合 闸线圈 除可以手动合闸外 还可以由重合闸装置进行重合闸 前面讲的 PT CT 由互感器厂或变压器厂生产 断路器由高压开关厂生产 中间部分才是继电保护装置 2 保护装置的分类 从发电机开始的整个电力系统可以分成几个区段 它们的技术特性和运行 规程是不一样的 为了适应它的特性 我们把继电保护也分成相应的几个部分 2 1 元件保护 它是保护发电机 包括定子 转子和励磁 和变压器的保护装置 2 2 母线保护 保护母线 母线是很多进出线的公共连接点 起着汇总和分配电能的作用 300 500KV 母线需设专用母线保护 9 2 3 线路保护 保护输电线路的保护装置 2 4 配电保护 根据用电设备的不同采用各种不同的保护 第七节 继电保护的发展概况第七节 继电保护的发展概况 1 电磁式继电保护 2 晶体管式继电保护 3 集成电路式继电保护 4 微机保护系统及综合自动化 5 继电器分类 略 继电器 当输入量 或激励量 满足某些规定条件时 能在一个或多个电气输 出电路中产生预定跃变的一种器件 10 第二部分 发电厂变电所的二次回路第二部分 发电厂变电所的二次回路 第一节 绪论 1 二次回路的作用及地位 发电厂和变电所的电气设备分为一次设备和二次设备 一次设备是构成电 力系统的主体 它是直接生产输送分配电能的电气设备 包括发电机 变压器 断路器 隔离开关 电力母线 电力电缆和输电线路等 二次设备是对一次设 备进行监测 控制 调节和保护的电气设备 包括测量仪表 控制及信号器具 继电保护和自动装置等 二次设备是通过 CT PT 同一次设备取得电的联系 二次设备及其相互连接 的回路称为二次回路 二次回路是电力系统安全生产 经济运行可靠供电的重 要保障 它是发电厂和变电站中不可缺少的重要组成部分 二次回路的重要性 略 2 二次回路的内容 二次回路的内容包括发电厂和变电站的一次设备的控制 测量 信号 调 节 继电保护和自动装置等回路 以及操作电源系统 具体的讲 2 1 从电流互感器电压互感器二次端子开始到有关继电保护装置的二次回 路 对于多油断路器或变压器等套管互感器自端子箱开始 2 2 从保护装置到控制屏和中央信号屏间的直流回路 2 3 从继电保护直流分路熔丝开始到有关保护装置的二次回路 2 4 继电保护装置出口端子排到断路器操作箱端子排的跳合闸回路 控制回路 是由控制元件 控制开关 选控按钮 鼠标 和控制对象 断路器 隔离开关 的传送机构及执行 操作 机构组成 完成对一次开关设备进行 跳 合 闸操作 信号回路 发送信号 传送信号 信号器具组成 反映一 二次设备的工 作状态态 11 测量回路 由各种测量仪表及其相关回路组成 其作用是指示或记录一次 设备的运行参数 以便运行人员掌握一次设备运行情况 调节回路 调节性自动装置 继电保护回路 前面已经提到 这里不在描述 操作电源系统 由电源设备和供电网络组成 包括直流电源和交流电源 供给上述回路工作电源 3 监测 控制技术的发展 随着自动化水平的提高以及计算机和微机技术的应用 发电厂和变电站控 制技术日新月异 经过了一个从分散到集中 单元到综合 低级到高级 的发 展过程 大体分为四个阶段 3 1 就地分散控制 是在被控制对象所在地 运行人员就地对被控制对象进行监视和控制 3 2 电气集中控制 在主控室或网络控制室 运行人员对全厂 站 的主要电气设备集中进行 监视和控制 3 3 单元控制 单元控制是在单元控制室 运行人员对本单元的机 电 炉主要设备进行 监视和控制 3 4 综合控制 以电子计算机为核心 同时实现全厂 站 的监视 控制 测量 调节 保护 分析判断和计划决策等功能 第二节 二次回路设计包括的图纸及需方资料第二节 二次回路设计包括的图纸及需方资料 1 需方资料 1 1 电气主接线 变电站规模 1 2 技术协议 1 3 供货范围 屏柜型号 结构 色卡 1 4 合同 1 5 联系方式 2 图纸 12 2 1 表示位置关系 屏体排列图 开孔图 布置图 2 2 表示功能关系 逻辑电路图 二次回路原理图 2 3 表示连接关系 屏内接线图 电缆联系图 电缆清册 2 4 元件型号 开关板元件明细表 2 5 信息地址 I O 量表 第三节 第三节 二次回路标号二次回路标号 1 常见的图形标号 2 常见的文字标号 LH CT CURRENT TRANSFORMER 电流互感器 YH PT POTERTIAL TRANSFORMER 电压互感器 HC 合闸接触器 HQ 合闸线圈 TQ 跳闸线圈 LJ 电流继电器 YJ 电压继电器 SJ 时间继电器 XJ 信号继电器 TJJ 同步检查继电器 WSJ 瓦斯继电器 HWJ 合闸位置继电器 TWJ 跳闸位置继电器 ZCH 重合闸继电器 XMJ 冲击继电器 BCJ 保护出口继电器 TBJ 跳跃闭锁继电器 JJ 监察继电器 RJ 热继电器 SGJ 闪光继电器 A 电流表 V 电压表 W 功率表 WH 有功功率表 VARH 无功功率表 S 整步表 HZ 频率表 COS 功率因数表 KK 控制开关 ZK 转换开关 TK 同期开关 STK 手动同期开关 HA 合闸按钮 FA 复归按钮 YA 试验按钮 QA 启动按钮 XD 信号灯 BD 白色信号灯 LD 绿色信号灯 HD 红色信号灯 线号编制 标号一般采用数字或数字与文字组合 它表明了回路的性质和 用途 通称回路号 2 1 标号方法 2 1 1 用三位或三位以下数字组成 要标明相别或某些主要特征时 可在数 字前 后 增加文字 2 1 2 按等电位原则 连于一点的所有导线 为同一标号 2 1 3 电气设备的触点线圈电阻 电容等元件所间隔线段视为不同线段 给予不同标号 对于接线图中不经端子屏内接线的同路可不给标号 13 2 2 标号原则 2 2 1 不同用途不同范围 00 099 100 599 控制和保护用 601 699 励磁回路用 控制和保护回路用数字标号 以熔断器分组 101 199 201 299 正奇负隅 301 399 2 2 2 对于某些特定回路给予专用标号 101 102 105 135 A411 A630 第四节第四节 互感器 二次回路互感器 二次回路 电压互感器 PT potential transformer 和电流互感器 CT current transformer 是电力系统一次回路与二次回路之间的中间设备 它们分别将一 次回路的高电压和大电流变换为二次回路所需的低电压和小电流 传送给测量 仪表 远动装置 继电保护和自动装置 以便检测电力系统电压和电流的变化 情况 同时实现了一次回路与二次回路的电气隔离 以保证二次设备和人身安 全 1 电压互感器 1 1 电压互感器的结构与普通变压器相似 都是由铁芯线圈组成 一次侧接高压 二次侧接表计及继电器 简称 PT potential transformer PT 的作用是隔离高压 用比例的办法将电压变低 通过低压表计和继电器 来测量和监视高压 电压互感器一次侧是 6kv 35kv 110kv 但二次侧统一是 100v 或 100 31 2v 电压比近似等于匝数比 位移为电压互感器变化 例如 6kvPT 的变比是 60 14 电压表刻度在 105v 位置 指示就是 6700v 相当于把刻度盘上的电压值放 大 60 倍 表盘修改 电压互感器正常运行时 二次绕组接近于空载状态 从电压互感器二次自 一次回路看内阻抗很少 若二次回路短路时 则会出现危险的过电流 将损坏 二次绕组和危及人身安全 所以 即使一次侧装设熔断器 也必须在二次侧装设熔断器或自动开关作 为二次侧的短路保护 电压互感器二次回路和外壳必须接地 1 2 PT 断线 信号装置 由于电压互感器二次输出端装有短路保护 故当短路保护动作或二次回路 断线时 与其相连的距离保护可能误动作 虽然距离保护本身的振荡回路可兼 作电压回路断线闭锁之用 但为了避免 PT 断线时 又发生外部故障造成距离保 护无选择动作 或者使其他继保和自动装置不正确动作 一般还需要装设 PT 断 线信号装置 当熔断器或自动开关断开或二次回路断线时 发信号以便运行人员处理正 常时 N 与 N 等电位 辅助回路也无电压 故 K 不动作 当发生一相或二相断 线时 N 与 N 之间有零序电压 而辅助回路仍无电压 K 动作发信号 当三相 断线时 在自动开关或熔断器任一相并个电容 C 使 N 与 N 有电压 发信号 当一次发生单相接地时 N 与 N 有零序电压 辅助绕组也有 不动作 构成零 序电压滤过器 PT 二次绕组额定电压 一次绕组接于线压时为 100v 中性点直接接地 二次接于相压时为 100 3 不接地 1 3 切换 1 3 1 对于双母线的连接 各电气元件 其测量仪表远动装置 继电保护 及自动装置二次回路应随同一次回路一起进行切换 否则当母线联络打开 两组母线分开运行时 可能出现一次回路与二次回 路不对应情况 所以双母线的电气元件应具有二次电压切换回路 1 3 2 互为备用 2 电流互感器的二次回路 电流互感器 也近似于变压器 由铁芯和线圈组成 一次侧匝数少 串在 电流回路中 二次侧匝数多 接表记及继电器 简称 CT 15 电流互感器在电力系统中的主要作用是在高压中隔离电压 同时用比例的 办法将电流变小 通过一般低电压表记和继电器采样测量和监视电流 电流互感器一次侧有 3000A 2000A 100A 75A 等 二次电流统一变为 5A 或 1A 电流比近似等于匝数的反比 统称为 CT 的 变比 例如 600 5 即 次侧为 600A 二次侧为 A 相等于放大 120 倍 二次回路禁止开路 电流互感器都是干式的 按结构分为单匝 多匝 多铁芯三种 接线方式有星形 不完全星形 三角形与星形 两相差接 准确度等级 CT 0 5 1 0 3 0 10p 5p PT 0 5 1 0 3 0 第七节第七节 操作电源和直流系统供电回路操作电源和直流系统供电回路 1 操作电源的作用 操作电源为控制 信号 测量回路及继电保护装置 自动装置和断路器的 操作提供可靠的工作电源 在发电厂和变电所主要应用直流操作电源 2 分类 交流操作电源 直流操作电源 独立 蓄电池 电源变换器 非独立 复式整流 硅整流电容储能 等级分为 直流系统绝缘监视 直流一点接地时 由于没构成回路 熔断器不会熔断 仍能继续运行 但仍应早解决 否则另一点接地可能引起继续误动 3 直流系统供电回路 直流供电系统很重要的 运行中无直流 造成保护拒动 例 变配电所 直流一般用于四个方面 3 1 给断路器合闸机构用 3 2 供给二次回路控制 保护及自动装置用 3 3 供给信号回路用 3 4 供给事故照明用 比较重要 变电所有蓄电池 16 由直流屏上电源电线经直流屏上的开关及熔断器送到直流电源母线 4 直流系统电压监视 直流绝缘监视 闪光装置 第八节第八节 断路器的控制和信号系统断路器的控制和信号系统 断路器的控制回路由控制开关 控制对象的传送机构及执行机构组成的 其作用是对一次开关设备进行 跳 合 闸操作 1 分类 按自动化程度 手动 自动 按控制距离 就地 距离控制 远方 控制方式 分散控制 一对一 按对象分别操作 集中控制 一对一或一对 选线 选线操作 操作性质 直流 交流 发电厂 变电所的断路器大部分采用在控制室内集中进行操作 远方操作 即远离断路器操作 为实现远方操作断路器必须具有执行投入和断开命令点的 执行机构 操作机构 在控制室内必须具有用来接通电路的发出 电流脉冲的 控制机构 控制开关 按钮 遥控 控制机构与操作机构之间的电气联络电路 作为操作回路 发电厂 变电所 有人值班 控制回路一般采用控制开关具有固定位置 不对应接线 2 四个固定位置 个操作位置 予合 合后 予跳 跳后 合 跳 不对应指开关位置与断路器位置不对应 2 常用的操作机构 电磁型 液压储能型 弹簧型 电动型 气动型 操作机构的跳闸线圈通常取用不大电流 跳闸时可直接发出指 令 对跳闸线圈 17 合闸机构所取电流不尽相同 比如电磁操作机构较大 一般通过合闸接触器发合闸脉冲 3 防误操作的措施 3 1 高压柜上五防 防止误拉 误合 防止带负荷误拉隔离开关 防 止带电关合接地开关 防止接地开关闭合时接通电源 防止误入带电间隔 3 2 模拟 3 3 防误操作系统及打印操作票 合同签订时 应给出 1 断路器的跳合闸电流 2 机构形式 液压 弹簧 要信号及闭锁 3 操作形式 强 几个安培 弱 集中 4 防跳跃 电气 跳跃 当断路器手动或自动合闸在故障线路上保护动作跳闸 若合闸回路 有粘连 断路器又合闸 保护又动作 从而出现多次合跳 称为跳跃 一般机构本身有机械防跳闭锁装置 运行实践表明机械防跳闭锁装置不可 靠应加装电气防跳装置 防跳元件 TBJ 跳跃闭锁继电器 一种中间继电器 电流启动 电压保持 型号 DZB 15B 5 以草图讲述控制回路 信号 音响 防跳 控制回路断线 第十节第十节 中央信号及其它信号系统中央信号及其它信号系统 在发电厂变电站中 为了及时发现及分析故障 迅速消除和处理事故 统 一调度和协调生产 除了测量表计来监视外还应有音响及灯光来反映设备的正 常和非正常情况 信号回路的类型 按电源 强电信号回路 弱电信号回路 18 按用途 事故信号 当 DL 事故跳闸时 继保动 蜂鸣器响 闪光 指明对象及性质 预告信号 当不正常运行时 继保动 电铃响 光字牌亮 位置信号 断路器及隔离刀位置 指挥信号和联系信号 用于主控制室向各控制室发出操作命令 如 主控制室向汽机房发 注意 减负荷 发电机已合闸 中央信号 事故信号和预告信号是电气设备各信号的中央部分统称中央信 号 按复归办法 音响复归 分 就地复归和中央复归 可重复动作 不能重复动做 以某图讲中央信号 瞬时预告 延时预告 发生故障时 可能也伴随预告信号 如过负荷 电压互感器二次回路短线 交流电网接地等应延时发出 其延时应大于外部短路的最大切除时限 这样 这些信号会自动消失 而不让它发报警以免干扰运行人员 但延时信号较少 又使二次线复杂 故新规程 SDJ1 84 取消瞬时及延时预告之分 只加冲击继 电器带 0 2 0 3S 的短延时 直流系统电压监视 低电压继电器 过电压继电器 现在无人职守 用送变器或直流输入 变配电及各种典型故障方框图 3 1 典型故障方框图 3 2 典型预告信号方框图 3 3 典型闪光信号方框图 4 变电所各种信号的作用 5 综合自动化后的信号回路 第十一节第十一节 测量回路 测量回路 电气设备和线路运行参数主要有 电流 电压 频率 电能 温度 绝缘 19 电阻等 相应的仪表有 电流表 A 电压表 V 频率表 HZ 同步表 S 有 功功率表 W 无功功率表 VAR 有功电度表 WH 无功电度表 VARH 1 准确度等级选择 电气测量仪表的数量及其测量电路必须满足电压互感器和电流互感器误差 的要求 即仪表的电压线圈并入电压互感器二次后 电压互感器的负载总容量 不能超过相应准确度下的容量 仪表的电流线圈串入电流互感器二次后 电流 互感器的负载阻抗不能超过允许阻抗值 否则测量误差增大 1 1 对仪表的准确度等级要求 发电机调相机上的交流仪表不应低于 1 5 级 用于其他设备和馈线上的交 流仪表不能低于 2 5 级 直流仪表不能低于 1 5 级 有功电度表准确度等级为 1 0 2 0 级 无功电度表准确度等级为 2 0 3 0 级 与仪表连接的互感器的准确度等级仅用测量电流或电压时 1 5 级或 2 5 级的仪表选用 1 0 级的互感器 2 5 级的电流表选用 3 0 级电流互感器 与仪表连接的分流器 附加电阻的准确度等级不应低于 0 5 级 1 2 范围选择 在正常运行时 仪表指示在量限的 2 3 以上 并应考虑过负荷运行时 能 有适当的指示 可能出现双方向的电路 应装设双方向表 两个标度 测量频率的仪表 一般在 45 55HZ 误差 0 25HZ 并在 49 51HZ 内 误差 0 15HZ 2 安装地点 2 1 电气测量仪表与电能表应与继电保护装置分开接电流互感器的不 同次级 以防影响继电保护装置的可靠性 2 2 测量仪表与计量仪表的安装位置应便于维护 监视 和读表 其安 装高度建议为 一般开关板 1 2 2 2m 准确度高 刻度小的仪表 1 7m 记录 型仪表 到中心线 0 6 2 0m 电能表 到中心线 0 7 2 0m 当采用集控 台监控时 高度为 1 2 1 4m 3 配置 应符合 电气测量仪表装置设计技术规程 的规定 4 某站技术协议要求测量及计算量 综自站 4 1 直流电压 V 20 4 2 交流电压 Ua Ub Uc Uab Ubc Uca 110KV 母线 35KV 母线 10KV 母线 所变低压 精度 0 5 4 3 交流电流 Ia Ib Ic 110KV 线路 主变高 主变中 低压 侧 35KV 线路 10KV 线路 10KV 分段 精度 0 5 4 4 有功功率 P 无功功率 Q 精度 0 5 4 5 频率 F 精度 0 04 4 6 电度量 Wh Varh 包括 110KV 线路 主变高 主变中 低压侧 35KV 线路 10KV 线路 所变 精度 0 5 4 7 主变温度 4 8 显示变压器调压开关档位 保护控制屏上装挡位显示器 4 9 环境温度 主控制室 10KV 配电室 GIS 室 4 10 火灾报警接点共 5 个 10KV 室 中控室 1 2 主变 GIS 室 4 11 门锁接点 4 个 变电站大门后门 中控室大门后门 4 12 湿度传感器 电阻型 2 个 4 13 温度传感器 电阻型 2 个 第十二节第十二节继电保护的设置继电保护的设置 电力系统继电保护设置是否合理 直接影响电力系统输电线运行的可靠性 继电保护选用的不合理 被保护线路有故障时保护该动不动 不该动时误动 影响了送电的可靠性 故选用合适的继电保护是十分重要的 选择是根据电力 系统电网结构 电压等级 接线方式 线路长度 用户性质以及继电保护的性 能和特点进行的 电力系统按继电保护的作用可分为主保护 后备保护 辅助保护 异常运 行保护 1 主保护 当被保护元件出故障时能以最快速度有选择地切除故障 保 证无故障元件安全运行 如主变压器的差动保护 线路的电流 速断保护 2 后备保护 当被保护元件主保护拒动时 能以较长的时间 相对于主 保护 切除故障称后备保护 线路保护中的过流保护可做本线路和相邻线路的 后备保护 后备保护可分近后备和远后备 21 远后备 是当主保护或断路器拒动时 由相邻电力设备或线路的保护来实 现切除故障 近后备 是当主保护拒动时由本设备或线路的另一套保护来切除故障 当 断路器拒动时由断路器失灵保护实现后备 3 辅助保护 为了补充主保护和后备保护的性能或主 后保护退出运 行而增加的简单保护 如断线闭锁 启动保护 4 异常运行保护 是反映被保护设备异常运行状态的保护 作用于发信 号或跳闸 如低励失磁 过负荷 名词解释名词解释 1 线路保护中的几个名词 在电力系统中 输电线路发生短路故障的特征是线路中的电流增大 电压 降低 电流与电压之间相角增大 利用正常运行和故障时电流 电压及它们之 间相角的变化 可以构成电流 电压和方向保护 即反映故障时电流增大而动 作的保护 称为过电流保护 反映故障时电压降低而动作的保护 称为低电压 保护 反映电流 电压之间相位差的变化而动作的保护称为方向保护 他们都 安装在线路的始端 即电源端 这些保护的优点是保护范围可以延伸到相邻线 路中去 因而可以作为相邻线路的后备保护 缺点是不能严格区分保护范围内 部和保护范围外部的短路 为了保证选择性 则将影响了它的速动性或灵敏性 比较被保护线路两端电气量大小或相位变化的保护称为纵联差动保护 其优点 是可以严格区分保护范围内部和外部的短路 可以实现全线范围内保护的快速 动作 而且保证了保护的选择性和速动性 其缺点是要有交换两侧信号的通道 和不能对相邻线路实现后备保护 当输电线路发生不对称接地短路时 利用对 称分量法 可以将不对称短路电流分解为正序电流 负序电流和零序电流 也 可以分解出各序电压分量 通过负序电流 零序电流滤过器和负序电压 零序 电压滤过器将它们取出来 构成抚恤 零序电流保护和负序 零序电压保护 利用序分量构成的保护的主要优点是灵敏性较好 例如 利用零序分量构成的 保护 正常运行时 三相是对称的 不会零序分量 因此保护的整定值可以不 必躲开正常运行的情况 故整定值较小 灵敏度较高 其缺点是不反应对称短 路 22 反映输电线路相间短路的电流保护 通常采用三段式 即第一段为电流速 断保护 第二段为限时电流速断保护 第三段为过电流保护 其中 一二段联 合作用构成线路的主保护 三段作为后备保护 当一二段灵敏系数不够时 可 采用电流 电压联锁速断保护 三段的区别主要在于启动电流的选择原则不同 其中速断和限时速断保护 是按照躲开某一点的最大短路电流来整定的 而过电流保护是按照躲开最大负 荷电流来整定的 由于电流速断不能保护线路全长 限时电流速断又不能作为 相邻元件的后备 过电流保护的动作时限又较长 因此输电线路并不一定都要 装设三段式电流保护 定时限 输电线路中多采用定时限过电流保护 也就是过电流保护的动作 时间与电流的大小无关 只要达到动作电流值 称此为定时限过电流保护 反时限 反时限过电流保护则是保护的动作时限与短路电流成反比 即电 流大时 动作时间短 电流小时 动作时间长 由于反时限过电流保护动作时 限的整定配合比较复杂 故很少应用于网络保护中 但在电动机上应用深广 相序 各相依次达到最大值的次序 正序 A B C 负序 A C B 方向 当采用双电源供电时 为了有选择性加装方向元件 一般把电流从 母线流向线路为正向 线路流向母线为反相 只有流入方向元件的电流为保护 动作区 保护才动作 从而减少了停电面积 提高了供电可靠性 功率方向的接线方式指方向继电器的电压线圈所加电压和电流线圈通过电 流的方式 为消除电压死区 提高灵敏度 广采用 90 接线 IA UBC IB UCA IC UAB 按相启动 同名相电流元件和方向元件接点串联 23 3 重合闸 高压输电线路 尤其是架空线 故障大多是瞬时短路 使电网 暂时失去绝缘性能 跳闸后故障点绝缘自行恢复 若重新合闸继续供电 重合 闸的成功率在 70 90 重合闸装置装于架空线及架空线与电缆混合线路 电 缆线路发生的多为持续性故障 一般不加重合闸 自动重合闸装置 是将因故跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装 置 后加速 当断路器重合于永久故障时 无时限加速跳开 前加速 这种配合方式一般用在有几段串联的辐射式线路中 重合闸装置 仅装在靠近电源的线路上 故障时 不论发生在何处 均由该线路保护无选择 瞬动跳开 然后用重合闸纠正这种非选择性动作 若合于持续性故障 则各处 保护再次启动 按选择性使相应的断路器跳开 重合闸分类 略 4 备用电源自动投入装置 就是当工作电源因故障断开以后 自动而迅速 地将备用电源投入工作或将用户切换到备用电源上去 使用户不至于被停电的 一种装置 备用电源自动投入装置必须有判断工作侧及备用侧有无电压的元件 并应 在工作电源确实断开后 投入备用电源 装置应只动作一次 PT 断线装置不动 装置应保证停电时间最短 且备用电源无压时不动 装置必须在具有的备用电 源工作母线因任何原因失去电压时动作 合闸回路应有连锁机构 5 同期 在电力系统运行过程中 经常需要把同步发电机投入到电力 系统上去进行并联运行 把同步发电机投入到电力系统上去进行并联运行的操 作称为同期操作 并列操作 进行同期操作所需要的装置称为同期装置 同期的方法 准同期 自同期 24 准同期 将已励磁的发电机在达到一定的条件后投入电力系统 自同期 将未被励磁的发电机达到额定转速时投入电力系统 随既加以励 磁 接着转子就被拉入同步 采用准同期时 投入电力系统的发电机必须满足以下条件 发电机的电压 相位 频率应与电网的电压 相位 频率在允许范围内才可并 列 6 低周减载 当电力系统内发电机发出的总功率等于用户消耗的 包括传 输损失 总功率时 频率维持额定值 等于 50HZ 如果用户消耗的功率大于发 电机发出的功率则频率就要下降 使之在新的教低的频率之下达到功率平衡 频率下降将影响生产效率 严重的会破坏系统稳定运行 当电力系统由于事故突然断开一台或几台机组或重要的输电线路事故断开 等出现功率缺额引起频率下降时 采用自动按频率减负荷装置快速地切断一些 次要负荷 制止频率下降 保证重要用户生产的正常运行 这种自动根据系统 可能发生的不同的功率缺额决定应断开的相应用户的装置称为低周减载装置 7 系统的有功功率反映在频率上 有功缺额调节发电机主气门进气量 无 功功率反映在电压上 应调节励磁电流 或投电容器 或有载调压 附 某站技术协议继电保护的技术要求 1 总的要求 继电保护装置必须是数字式微机型 整套装置应具有独立性 完整性 成 套性 在一套装置内应含有必须的能反映被保护设备发生的各种故障的保护功 能 一般地 整套微机保护装置应有主保护 后备保护模块组成 各种原理的 保护性能都应满足相应的国家标准或行业标准 微机保护装置应具有在线自动检测的功能 装置中任一元件损坏时 不应 造成保护误动作 且能发出装置异常信号 微机保护装置设有自复位电路 在 25 因干扰而造成程序走死时应能通过自复位电路自动恢复正常工作 微机保护装置应设有硬件闭锁回路 只有在电力系统发生故障 保护装置 起动时 才允许开放跳闸回路 微机保护装置还应具有测量故障点距离的功能 微机保护装置应设有当地 信息输出接口 通过辅助设备 如打印机 输出电流 电压的采样值及保护动 作顺序和时间 故障类型和故障点距离 在失去电源时 不能丢失待输出的数 据 辅助设备可以用交流市电供电 微机保护装置还应设有通信接口 以便向远动设备或上位机传递保护动作 顺序和时间 故障类型和故障点距离 故障前后备输入模拟量的采样数据 微 机保护装置应具有自动对时或通过接口与监控系统校正时钟的功能 微机保护装置的所有引出端子不允许同装置弱电系统 指 CPU 的电源系 统 有电的联系 针对不同回路 可以分别采用光电耦合 继电器转接 带屏 蔽层的变压器磁耦合等隔离措施 微机保护装置的实时时钟信号及其他主要动作信号在失去直流电源的情况 下不能丢失 在电源恢复正常后应能正确显示并输出 1 1 保护装置的额定值 以合同签订时所附技术协议为准 额定交流电流 5A 额定交流电压 相电压V 线电压 100V3100 额定频率 50Hz 额定直流电压 220V 1 2 保护装置的功率功耗 要求 每个保护装置每相交流电流回路功耗 1VA 每个保护装置每相交流电压回路功耗 3VA 每个保护装置的直流功耗正常工作时不大于 50W 保护动作时不大于 80W 1 3 耐受过电压的能力 保护装置应具有根据 IEC 标准所确定的耐受过电 压能力 1 4 互感器的二次回路故障 如果继电保护用的交流电压回路断线或短路 电流互感器的二次回路开路 保护应闭锁出口并发出告警信号 不应不正确动 作 26 1 5 保护定值的整定 应能从柜 屏 的正面 如通过拔论开关或小键盘 方便而又可靠地改变继电保护的定值 1 6 暂态电流的影响 保护装置不应受由输电线路的分布电容 高压直流 谐电流设备 变压器涌流产生的影响而发生误动 1 7 直流电源的影响 1 7 1 除非规范书中另有说明 在 220V 直流电源下 其电压变化范围在 80 115 时 保护装置应能正确动作 1 7 2 直流电源的波纹系数 5 时 装置应能正确动作 1 7 3 当直流电源 包括直流 直流变换器在投入或切除时 保护不应有不 正确动作 1 7 4 在直流电源切换期间或直流回路断线或接地故障期间 分布电容和附 加电容值为 0 5 F 到 1 0 F 保护不应误动作 1 7 5 保护屏 柜 应有带有逻辑回路的直流 直流交换器和对直流电源的 监视装置 在失去电源时 应由一对输出接点报警 1 7 6 当直流电源失压的一段时间内 系统所有的在失压前已动作的信号应 能保持 1 7 7 每套装置应具有自己的直流双极刀闸及熔断器或快速小开关安装在同 一柜上 1 8 元件质量 应保证保护装置的元件和部件的质量 装置中任一元件 损坏时 在正常运行期间 装置不应发生误跳闸 1 9 有关设备之间的信号传递 1 9 1 各保护装置之间或保护与其他设备之间的联系 应由继电器的无压接 点 或光电耦合器 来连接 继电器接点的绝缘强度试验为交流 2000V 历时 1 分钟 1 9 2 计算机通信传递 各保护装置应为微机型保护 各保护装置通过网络 或接口与监控计算机系统连接 并应具备相同通讯规约 保护装置的所有信息 包括动作信息 装置故障信号 保护定值 电流 电压参数和故障时记录的 波形等 均应能传送给监控系统 1 9 3 跳闸显示 如果保护动作时短路器跳闸 则所有使短路器跳闸的保护 动作信号应显示出来或记录在保护装置中 并应自保持 直到手动复归 27 1 10 时间元件的刻度误差 各保护装置中的时间元件的刻度误差 在规范 书中所列的工作条件下应 3 1 11 各种保护功能动作及装置异常 直流电源消失等情况均应设 如发光 二极管 监视回路 并应有信号接点输出 2 3 副接点 1 12 连续监视 装置的主要电路 如 PT CT 跳合闸回路 应有经常的 监视 回路不正常时 应能发出告警信号 1 13 抗干扰 在雷击过电压 一次或二次回路的操作干扰 开关场的故障 及其他强干扰作用下 装置不应误动和拒动 装置的高频干扰试验和冲击试验 应符合 IEC 标准 1 14 为便于运行和检修的要求 1 14 1 对具有相同的尺寸和相同特性的插件应具有完全的互换性 1 14 2 装置应具有试验部件 以便于在运行中由操作人员断开跳闸出口回 路和合闸出口回路 1 14 3 装置应具有标准的试验插件或试验插头 以便通入电流 电压进行 试验 1 14 4 各套装置之间相互起动跳闸及起动重合闸等的连接回路中应有试验 部件或连接片以便在运行中能分别断开 防止引起误动 2 10KV 电压级的保护 2 1 10KV 分段保护配置 充电式三相过流 速断保护 还应兼有遥测 遥脉 遥信 遥控功能 2 210KV 线路保护配置 设二相或三相二段式过电流及反时限过电流 保护 三相一次重合闸及后加速 低频减载 保护装置应兼有小电流接地选线 的功能并能配备断路器操作部分的继电器 还兼有遥测 遥脉 遥信 遥控功 能 2 2 1 装置的参数要求 直流 220V 交流 100V 5A 电流的精确测量和整定范围 0 4 100A 级差 0 1A 电压的精确测量和整定范围 4 100V 级差 1V 时间整定范围 0 100S 级差 0 1S 2 3 10KV 电容器保护 28 2 3 1 保护配置 设三相式二段定时限过流保护 过电保护压 低电压保 护 差电压保护 零序电压保护 差电流保护 零序电流保护装置 应配置断路器 操作部分继电器 2 3 2 装置参数要求 直流 220V 交流 100V 5A 电流精确度和整定范围 0 4 50A 级差 0 1A 电压精确测定合整定范围 1 150V 级差 0 1A 时间整定范围 0 80S 级差 0 1A 2 4 配合断路器的操作继电器 操作继电器应有跳合闸回路 防跳回路 跳闸和合闸位置继电器等 除装置内部需要的接点外 位置继电器还 应引出两副以上接点 此项不满足者 应书面说明情况 2 5 保护装置应设通讯接口 接人站内通讯网络 向变电站层提供报告 2 6 如无特别说明 装置机箱装于高压开关柜上 有说明组柜的 装置机 箱应按多回出线组柜安装 3 主变压器保护 3 1 保护功能要求 设差动保护 后备保护 非电量保护各一套 二次谐波制动差动保护 比例制动特性 差动速断保护 故障录波功能 具有监控网 录波网的总线网络通讯接口 3 1 1 差动保护 设能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流的差动 保护一套 出口动作于瞬时跳主变各侧断路器 3 1 2 三绕组主变后