电力工程基础 变电所监控系统和自动装置 第一版

1、电力工程基础电力工程基础 第七章第七章 变电所监控系统和自动装置变电所监控系统和自动装置 22021-6-23 第七章第七章 变电所的监控系统和自动装置变电所的监控系统和自动装置 v 7.1 变电所的操作电源 v 7.2 变电所的控制回路 v 7.3 变电所的信号回路 v 7.4 绝缘监察装置和测量仪表 v 7.5 变电所常用自动装置 v 7.6 变电站综合自动化简介 32021-6-23 7.1 变电所的操作电源变电所的操作电源 操作电源是用来对断路器的分、合闸回路，继电保护装操作电源是用来对断路器的分、合闸回路，继电保护装 置以及其它信号回路供电的电源。置以及其它信号回路供电的电源。 一、

2、概述一、概述 可分为直流操作电源和交流操作电源两大类。可分为直流操作电源和交流操作电源两大类。 二、直流操作电源二、直流操作电源 1. 由蓄电池供电的直流操作电源由蓄电池供电的直流操作电源 F优点：蓄电池的电压与被保护的网络电压无关。优点：蓄电池的电压与被保护的网络电压无关。 F缺点：需购置大量的充电设备和蓄电池组，辅助设备多，缺点：需购置大量的充电设备和蓄电池组，辅助设备多， 投资大，运行复杂，维护工作量大，可靠性低。投资大，运行复杂，维护工作量大，可靠性低。 42021-6-23 7.1 变电所的操作电源变电所的操作电源 2. 由硅整流器供电的操由硅整流器供电的操 作电源作电源 u硅整流电

3、容储能式直硅整流电容储能式直 流操作电源（图流操作电源（图7-1） C21 220V 硅整流电容储能式直流系统接线图7-1 保护21 回路 信号 容器组 补偿电 - + (+) V2V1 V4 A KV R0FU 220V U2U1 T2T1 CR 380/220V N C B A R C FU A V3 1 R 保护 操作 回路 10kV 合闸 35kV 合闸 视装置 绝缘监 闪光装置 C 容器组 补偿电 合闸 110kV F硅整流器硅整流器U1：采用三：采用三 相桥式整流。相桥式整流。 F硅整流器硅整流器U2：采用单：采用单 相桥式整流。相桥式整流。 正常运行时由整流器供电，正常运行时由整

4、流器供电， 当系统发生故障时，利用当系统发生故障时，利用 电容器电容器C1和和C2的储能使断路的储能使断路 器跳闸。器跳闸。 52021-6-23 7.1 变电所的操作电源变电所的操作电源 u复式整流装置（图复式整流装置（图7-2） 635kV 二次回路 QS FU TV QF 图7-2复式整流装置接线示意图 稳压器 铁磁谐振 稳压器 铁磁谐振 QS TA 正常运行时由整流器供电，当系统发生故障时，正常运行时由整流器供电，当系统发生故障时， 利用短路故障电流经过整流作为操作电源。利用短路故障电流经过整流作为操作电源。 整流装置既可由整流装置既可由“电压源电压源”（所用变压器或电压互感器）（所用

5、变压器或电压互感器） 供电，也可由供电，也可由 “电流源电流源”（电流互感器（电流互感器 ）供电。）供电。 三、交流操作电源三、交流操作电源 优点：投资小、接线简单可靠、运优点：投资小、接线简单可靠、运 行维护方便。行维护方便。 缺点：不适用于较复杂的继电保护、缺点：不适用于较复杂的继电保护、 自动装置及其它二次回路等。自动装置及其它二次回路等。 62021-6-23 7.1 变电所的操作电源变电所的操作电源 操 作 保 护 接 线 图 直 接 动 作 式 的 交 流图7-3 TA YR (KA) QF I 2. 利用继电器常闭触点去分流跳闸线圈方式（图利用继电器常闭触点去分流跳闸线圈方式（图

6、7-4） 交 流 操 作 保 护 接 线 图 去 分 闸 跳 闸 方 式 的图7-4 TA KA YR I QF 3. 利用速饱和变流器的接线方式（图利用速饱和变流器的接线方式（图7-5） 正常运行时，电流继电器正常运行时，电流继电器KA的常闭触点将跳闸线圈的常闭触点将跳闸线圈YR短接，断路器短接，断路器 不会跳闸。当一次电路发生短路时，继电器动作，其常闭触点断开，不会跳闸。当一次电路发生短路时，继电器动作，其常闭触点断开， 电流互感器的二次侧短路电流流入跳闸线圈而使断路器跳闸。电流互感器的二次侧短路电流流入跳闸线圈而使断路器跳闸。 正常运行时电流继电器正常运行时电流继电器KA不动作，其常开触

7、点是断开的，速饱和变不动作，其常开触点是断开的，速饱和变 流器流器TAM的二次侧处于开路状态，断路器不会跳闸。当一次电路发生的二次侧处于开路状态，断路器不会跳闸。当一次电路发生 短路时，电流继电器动作，其常开触点闭合，使断路器跳闸。短路时，电流继电器动作，其常开触点闭合，使断路器跳闸。 交 流 操 作 保 护 接 线 图 7-5利 用 速 饱 和 变 流 器 的图 TA M Y R I Q F TA K A 利用操作机构内的跳闸线圈利用操作机构内的跳闸线圈YR直接动作于跳闸，不需另外装设继电直接动作于跳闸，不需另外装设继电 器，设备少，接线简单。器，设备少，接线简单。 1. 直接动作式（见图直

8、接动作式（见图7-3） 72021-6-23 7.1 变电所的操作电源变电所的操作电源 v采用速饱和变流器的目的：采用速饱和变流器的目的： F 当短路时限制流入跳闸线圈的电流；当短路时限制流入跳闸线圈的电流； F 减小电流互感器的二次负荷阻抗。减小电流互感器的二次负荷阻抗。 v缺点：接线较复杂，所用的电器较多。一般只有当继电缺点：接线较复杂，所用的电器较多。一般只有当继电 器容量不够时才采用。器容量不够时才采用。 v速饱和变流器与电流互感器的区别：速饱和变流器与电流互感器的区别： F 电流互感器的二次侧不允许开路；电流互感器的二次侧不允许开路； F 速饱和变流器可以在开路下使用。速饱和变流器可

9、以在开路下使用。 速饱和变流器二速饱和变流器二 次线圈匝数较少，次线圈匝数较少， 不会感应出很高不会感应出很高 的感应电压。的感应电压。 82021-6-23 7.2 变电所的控制回路变电所的控制回路 一、概述一、概述 u控制回路是由控制开关和控制对象（断路器、隔离开关）控制回路是由控制开关和控制对象（断路器、隔离开关） 的操作机构组成的。其作用是对一次开关设备进行的操作机构组成的。其作用是对一次开关设备进行“跳跳”、 “合合”闸操作。闸操作。 集中控制（远方控制）：在控制室内用控制开关对断路器集中控制（远方控制）：在控制室内用控制开关对断路器 进行操作，用于进行操作，用于35kV及以上的变电

10、所中及以上的变电所中 。 就地控制：在各个断路器安装处就地操作，用于就地控制：在各个断路器安装处就地操作，用于610kV 的变电所中。的变电所中。 u断路器的控制分为集中控制和就地控制两类：断路器的控制分为集中控制和就地控制两类： 92021-6-23 7.2 变电所的控制回路变电所的控制回路 u对断路器控制回路的基本要求对断路器控制回路的基本要求 F既可由控制开关进行手动跳、合闸，又可由继电保护和既可由控制开关进行手动跳、合闸，又可由继电保护和 自动装置自动跳、合闸；自动装置自动跳、合闸； F断路器跳闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回断路器跳闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回 路

11、，防止因通电时间过长而烧坏线圈；路，防止因通电时间过长而烧坏线圈； F应有指示断路器状态的位置信号，而且能够区分自动跳、应有指示断路器状态的位置信号，而且能够区分自动跳、 合闸与手动跳、合闸的位置信号；合闸与手动跳、合闸的位置信号； F应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置；应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置； F应有指示断路器控制回路完好性的监视信号；应有指示断路器控制回路完好性的监视信号； 102021-6-23 7.2 变电所的控制回路变电所的控制回路 二、控制开关二、控制开关 u控制开关又称为控制开关又称为“万能转换开关万能转换开关”，是对断路器进行分、，是对断路器进行

12、分、 合闸控制的操作元件。合闸控制的操作元件。 u目前变电所多采用目前变电所多采用LW2型控制开关，它共有六个位置：型控制开关，它共有六个位置： 预备操作位置：预备操作位置：“预备合闸预备合闸”和和“预备跳闸预备跳闸” 操作位置：操作位置：“合闸合闸”和和“跳闸跳闸” 固定位置：固定位置：“合闸后合闸后”和和“跳闸后跳闸后” 合闸操作顺序：预备合闸合闸操作顺序：预备合闸合闸合闸合闸后合闸后 跳闸操作顺序：预备跳闸跳闸操作顺序：预备跳闸跳闸跳闸跳闸后跳闸后 uLW2型控制开关的触点图表型控制开关的触点图表:见见表表7-1。 112021-6-23 7.2 变电所的控制回路变电所的控制回路 三、灯

13、光监视的断路器控制回路和信号回路三、灯光监视的断路器控制回路和信号回路 图图7-6为灯光监视的断路器控制回路和信号回路原理图。为灯光监视的断路器控制回路和信号回路原理图。 1. 合闸过程合闸过程 u手动合闸手动合闸：手动合闸前，断路器：手动合闸前，断路器QF处于跳闸状态，控制开处于跳闸状态，控制开 关手柄处于关手柄处于“跳闸后跳闸后”位置，由位置，由表表7-1知，知，SA10-11接通，则接通，则 +WCSA10-11HLGR1QF1-2KO-WC 绿灯亮既表明断路器处于跳闸位置，也表明断路器合闸回路是完好的。绿灯亮既表明断路器处于跳闸位置，也表明断路器合闸回路是完好的。 绿灯绿灯HLG亮亮

14、F“预备合闸预备合闸”：由：由表表7-1知，触点知，触点SA9-10与与SA13-14接通，此接通，此 时时+WFSA9-10HLGR1QF1-2KO-WC 绿灯闪光绿灯闪光 绿灯闪光表明断路器准备合闸，以提醒运行人员核对操作是否正确。绿灯闪光表明断路器准备合闸，以提醒运行人员核对操作是否正确。 122021-6-23 F“合闸合闸”（不松手）：由（不松手）：由表表7-1知，知，SA5-8、SA17-19和和SA16-13接接 通，则通，则 7.2 变电所的控制回路变电所的控制回路 +WCSA5-8 KLB2 QF1-2KO- WCQF合闸合闸 +WCSA16-13HLRR2KLB（I）QF3

15、-4YR-WC 红灯红灯HLR亮亮 红灯亮既表明断路器处于合闸位置，也表明断路器跳闸回路是完好的。红灯亮既表明断路器处于合闸位置，也表明断路器跳闸回路是完好的。 F松开手柄，松开手柄，SA自动回到自动回到“合闸后合闸后”的位置，红灯继续发光。的位置，红灯继续发光。 u自动合闸自动合闸：自动合闸时，：自动合闸时，QF在合闸位置，在合闸位置，SA在在 “跳闸后跳闸后” 位置，二者不对应，触点位置，二者不对应，触点SA14-15接通，则接通，则 +WFSA14-15HLRR2KLB（I）QF3-4YR-WC 红灯闪光红灯闪光 控制台上，红灯在闪光，表明断路器是自动合闸的，控制台上，红灯在闪光，表明断

16、路器是自动合闸的， 只有将只有将SA手柄转到手柄转到“合闸后合闸后”位置，红灯才变为平光。位置，红灯才变为平光。 132021-6-23 7.2 变电所的控制回路变电所的控制回路 2. 跳闸过程跳闸过程 u手动跳闸：手动跳闸： F“预备跳闸预备跳闸”：由：由表表7-1知，触点知，触点SA13-14接通，此时接通，此时 +WFSA13-14HLRR2KLB（I）QF3-4YR-WC 红灯闪光红灯闪光 红灯闪光表明断路器准备跳闸，以提醒运行人员核对操作是否正确。红灯闪光表明断路器准备跳闸，以提醒运行人员核对操作是否正确。 F“跳闸跳闸”（不松手）：由（不松手）：由表表7-1知，知，SA6-7、SA

17、10-11接通，则接通，则 +WCSA6-7KLB（I）QF3-4YR-WC QF跳闸跳闸 +WCSA10-11HLGR1QF1-2KO-WC F松开手柄，松开手柄，SA自动回到自动回到“跳闸后跳闸后”的位置，绿灯继续发光。的位置，绿灯继续发光。 绿灯亮绿灯亮 142021-6-23 7.2 变电所的控制回路变电所的控制回路 u自动跳闸自动跳闸：自动跳闸时，：自动跳闸时，QF在跳闸位置，在跳闸位置，SA在在 “合闸后合闸后” 位置，二者不对应，触点位置，二者不对应，触点SA9-10接通，则接通，则 +WFSA9-10HLGR1QF1-2KO-WC 绿灯闪光绿灯闪光 +WSHAR3SA1-3SA

18、19-17QF5-6-WS 发出音发出音 响信号响信号 绿灯闪光，事故信号装置发出音响，表明断路器是自动跳闸的。只有将绿灯闪光，事故信号装置发出音响，表明断路器是自动跳闸的。只有将SA 手柄转到手柄转到“跳闸后跳闸后”位置，绿灯才变为平光，事故音响信号才停止。位置，绿灯才变为平光，事故音响信号才停止。 3. 防跳回路防跳回路 作用：防止运行人员手动合闸断路器于故障线路上，断路器作用：防止运行人员手动合闸断路器于故障线路上，断路器 又被继电保护装置动作于跳闸后，断路器会出现多次连续跳、又被继电保护装置动作于跳闸后，断路器会出现多次连续跳、 合闸的跳跃现象。合闸的跳跃现象。 152021-6-23

19、 1243 5 3 12 6 34 7-6灯光监视的断路器控制回路和信号回路原理图图 - - - QF 6 KO KM0 QF 4 HLR HLG QF KLB 2 KLBFU2FU1 3 R R2 1R 4R SASA 132231132 1719 132 31 HA +WSWSWAS KO WO YO +WO KS KLB 5 YR WC U KLB 1 KM1 7 6 13 16 14 15 12 9 10 11 +WC KO +WF I 231132 8 5 SA KLB 图中：图中： lSA：控制开关：控制开关 lHLG：绿灯：绿灯 lHLR：红灯：红灯 lKLB：防跳继电器：防跳继

20、电器 lKM1：自动重合闸：自动重合闸 出口中间继电器的常出口中间继电器的常 开触点开触点 lKM0：继电保护出：继电保护出 口中间继电器的常开口中间继电器的常开 触点触点 lHA：蜂鸣器：蜂鸣器 右侧右侧“1”、 “2”、 “3” 表示操作手柄在表示操作手柄在“预备合预备合 闸闸”、“合闸合闸”和和“合闸合闸 后后”位置位置 左侧左侧“1”、 “2”、 “3” 表表 示操作手柄在示操作手柄在“预备跳预备跳 闸闸”、“跳闸跳闸”和和“跳闸跳闸 后后”位置位置 162021-6-23 7.2 变电所的控制回路变电所的控制回路 四、闪光电源的构成四、闪光电源的构成 DX-3型闪光继电器的内部结构与

21、接线如图型闪光继电器的内部结构与接线如图7-7所示。所示。 34 7-7图DX-3由 型闪光继电器构成的闪光电源 KF C QF 2 HLW 3R YR SB R2 HLR 1415 109 4R WC-+WF+WC KO 1 SAKF HLG R1 QF FU1FU2 KF为闪光继电器，其触点时开时闭，使闪光母线为闪光继电器，其触点时开时闭，使闪光母线+WF 上呈现断续的正电压；上呈现断续的正电压；SB为试验按钮，按下时闪光装置动为试验按钮，按下时闪光装置动 作，白色信号灯作，白色信号灯HLW亮，表示本装置工作正常。亮，表示本装置工作正常。 自动跳闸、自动合自动跳闸、自动合 闸、闸、“预备合

22、闸预备合闸”和和 “预备跳闸预备跳闸”时，都时，都 能起动闪光继电器，能起动闪光继电器， 使相应指示灯发出闪使相应指示灯发出闪 光。光。 172021-6-23 7.3 变电所的信号回路变电所的信号回路 一、概述一、概述 信号装置的分类：信号装置的分类： 断路器位置信号：用来指示断路器正常工作的位置状态，断路器位置信号：用来指示断路器正常工作的位置状态， 一般用一般用红灯红灯亮表示断路器处于合闸位置；亮表示断路器处于合闸位置；绿灯绿灯亮表示断路器亮表示断路器 处于跳闸位置。处于跳闸位置。 事故信号：用来指示断路器事故跳闸时的状态，包括灯光事故信号：用来指示断路器事故跳闸时的状态，包括灯光 信号

23、（绿灯闪光）和音响信号（蜂鸣器）。信号（绿灯闪光）和音响信号（蜂鸣器）。 预告信号：用来指示运行设备出现不正常运行时的报警信预告信号：用来指示运行设备出现不正常运行时的报警信 号包括音响信号（电铃）和光字牌。号包括音响信号（电铃）和光字牌。 其中，事故信号和预告信号通常称为中央信号，它们集其中，事故信号和预告信号通常称为中央信号，它们集 中装设在中央信号屏上。中装设在中央信号屏上。 182021-6-23 7.3 变电所的信号回路变电所的信号回路 二、事故信号装置二、事故信号装置 1简单的事故信号装置简单的事故信号装置 就地复归的事故音响信号装置（图就地复归的事故音响信号装置（图7-8） 图7

24、-8就地复归的事故音响信号装置接线图 QF2 1319 SA2SA2 17 QF1 - WS 1 SA1 3 SA1 1719 HA +WSWAS 缺点：在解除事故缺点：在解除事故 音响信号的同时，音响信号的同时， 闪光信号也被解除闪光信号也被解除 了，不利于值班人了，不利于值班人 员处理事故。员处理事故。 任一台断路器自动跳闸后，蜂鸣器（电笛）任一台断路器自动跳闸后，蜂鸣器（电笛）HA发出音响。发出音响。 将将SA手柄将转到手柄将转到“跳闸后跳闸后”位置，即可解除事故音响信号。位置，即可解除事故音响信号。 就地复归是通过解除断路器不对应起动回路来解除音响信号。就地复归是通过解除断路器不对应起

25、动回路来解除音响信号。 192021-6-23 7.3 变电所的信号回路变电所的信号回路 中央复归不能重复动作的的事故音响信号装置（图中央复归不能重复动作的的事故音响信号装置（图7-9） 43 21 图7-9中央复归不能重复动作的事故音响信号装置接线图 SB2 SB1 KM KM KM QF1 QF2 WS- 1319 SA1SA1 HA WAS+WS 17 193117 SA2SA2 lSB1：试验按钮：试验按钮 lSB2：解除按钮：解除按钮 任一台断路器自动跳闸时，即会发出事故音响信号。任一台断路器自动跳闸时，即会发出事故音响信号。 按一下按一下SB2按钮，便会解除音响信号，但控制屏上的闪

26、按钮，便会解除音响信号，但控制屏上的闪 光信号却继续保留。光信号却继续保留。 缺点：不能重复动作。缺点：不能重复动作。 即当一断路器启动事故即当一断路器启动事故 信号并中央复归后，又信号并中央复归后，又 一断路器自动跳闸，音一断路器自动跳闸，音 响不能再次启动。响不能再次启动。 202021-6-23 7.3 变电所的信号回路变电所的信号回路 中央复归能重复动作的的事故音响信号装置（图中央复归能重复动作的的事故音响信号装置（图7-10） 65 43 21 图7-10中央复归能重复动作的事故音响信号装置接线图 - R R QF2 17 17 QF1 SA1 SA2 31 1319 19 SA2

27、SA1 KM1 KM1 KM1 KT KM2 KT HA SB2KM2 1RSB1 WS KM1 KR KR TA I V2 V1 C WAS+WS lTA：脉冲变流器：脉冲变流器 lKR：干簧继电器：干簧继电器 lSB1：试验按钮：试验按钮 lSB2：解除按钮：解除按钮 lV1和和C的作用：的作用： 抗干扰作用抗干扰作用 lV2的作用：单向的作用：单向 旁路作用旁路作用 212021-6-23 7.3 变电所的信号回路变电所的信号回路 工作原理：工作原理： u音响起动过程音响起动过程：一台断路器事故跳闸时，：一台断路器事故跳闸时，TA的一次侧电流的一次侧电流 突增，其二次侧感应电势使突增，其

28、二次侧感应电势使KR动作动作起动起动KM1 KM11-2闭合闭合 实现自保持实现自保持KM13-4闭合闭合起动蜂鸣器起动蜂鸣器HA，发出音响。，发出音响。 u复归过程复归过程：触点：触点KM15-6闭合闭合起动起动KT 经经KT整定的时间整定的时间 后后自动自动解除事故音响信号，将整套信号装置复归。解除事故音响信号，将整套信号装置复归。 u重复动作原理重复动作原理：第二台断路器跳闸时，由于在每一个并联：第二台断路器跳闸时，由于在每一个并联 支路中都有串联电阻支路中都有串联电阻R，每多并联一个支路，都将引起，每多并联一个支路，都将引起TA一一 次绕组中的电流产生变化，在二次绕组中感应电势，使干簧

29、次绕组中的电流产生变化，在二次绕组中感应电势，使干簧 继电器继电器KR再次动作并启动音响信号装置。再次动作并启动音响信号装置。 中央复归是在主控台上通过按钮或自动解除音响信号。中央复归是在主控台上通过按钮或自动解除音响信号。 222021-6-23 7.3 变电所的信号回路变电所的信号回路 三、预告信号装置三、预告信号装置 图图7-11为中央复归不能重复动作的预告音响信号装置接线图。为中央复归不能重复动作的预告音响信号装置接线图。 HL 21 65 34 HA 图7-11中央复归不能重复动作的预告信号装置接线图 K SB1 KM SB2 KM -WS+WSWFS KM KM HLY 发生不正常

30、运行时，其发生不正常运行时，其 相应的继电器相应的继电器K动作，音响动作，音响 信号信号HA（警铃）和光字牌（警铃）和光字牌 HL同时动作。同时动作。 按一下按一下SB2，警铃即被解，警铃即被解 除，同时黄色信号灯除，同时黄色信号灯HLY发发 亮。亮。 缺点：不能重复动作。缺点：不能重复动作。 232021-6-23 7.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置 一、三相自动重合闸装置一、三相自动重合闸装置 1概述概述 u自动重合闸的概念：当架空线路上发生故障时，由继电自动重合闸的概念：当架空线路上发生故障时，由继电 保护装置将其迅速断开，延时（保护装置将其迅速断开，延时（0.51.5s）后重

31、新将故障线）后重新将故障线 路自动投入的装置，简称路自动投入的装置，简称ARD。 u装设装设ARD的好处：对暂时性故障，合闸成功后可保证供的好处：对暂时性故障，合闸成功后可保证供 电的可靠性，减少停电损失。电的可靠性，减少停电损失。 u对三相一次自动重合闸装置的基本要求：对三相一次自动重合闸装置的基本要求： F除遥控变电所外，应采用控制开关手柄位置与断路器位置除遥控变电所外，应采用控制开关手柄位置与断路器位置 “不对应原则不对应原则”起动起动ARD； ARD的起动条件为：的起动条件为：SA在在“合闸后合闸后”位置，位置，QF在在“跳闸跳闸”位位 置。置。 242021-6-23 7.5 变电所

32、常用自动装置变电所常用自动装置 F手动跳闸时不应重合；手动跳闸时不应重合； F手动合闸于故障线路不重合；手动合闸于故障线路不重合； FARD只能动作一次；只能动作一次； FARD动作后应能自动复归，准备再次动作；动作后应能自动复归，准备再次动作； 2三相一次自动重合闸的基本工作原理（三相一次自动重合闸的基本工作原理（图图7-16 ） 252021-6-23 34 12 43 21 78 65 34 21 图7-16自动重合闸原理接线图 - KAC 保护回路 67 58 R2 QF KLB I QF KLB R1 KM KM KM C 24 R4 6 R R7 5 HL KT ARD 13 SA

33、2 2122 SA1 2321 SA1 YR KM1 KO U KLB KLB KAC 231132 KS XB KM I U WC+WC SB KT KM 231132 132132 KM KT KM1 R 图中：图中： lKT：用于建立：用于建立ARD的的 动作时间动作时间 lKM：执行元件：执行元件 lR4 ：充电电阻，可控制：充电电阻，可控制 电容电容C的充电速度的充电速度 lR5：KT的热稳定电阻的热稳定电阻 lR6 ：电容：电容C的放电电阻的放电电阻 lR7 ：信号灯降压电阻：信号灯降压电阻 lHL：信号灯：信号灯 lKLB：防跳继电器：防跳继电器 lKM1：跳闸位置继电器：跳闸位

34、置继电器 lKAC：加速继电器：加速继电器 262021-6-23 7.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置 u正常工作时正常工作时：QF处于合闸位置，处于合闸位置，SA1处于处于“合闸后合闸后”位置，位置， 其触点其触点SA121-23接通，接通，SA2处于合闸位置，电容处于合闸位置，电容C经电阻经电阻R4而而 充满电压，电容充满电压，电容C两端电压等于电源电压，信号灯两端电压等于电源电压，信号灯HL亮。亮。 u线路短路，保护动作时线路短路，保护动作时：QF跳闸，跳闸，QF3-4打开，打开，QF1-2闭合闭合 KM1起动起动 KT线圈得电线圈得电 其触点其触点KT延时闭合延时闭合 电容电

35、容C向向 KM线圈放电线圈放电 KM动作。动作。 KM动作后动作后KM1-2打开打开信号灯信号灯HL 灭；灭；KM3-4、KM5-6闭合闭合KO得电得电 QF合闸。合闸。 若合闸成功，所有继电器复位，电容若合闸成功，所有继电器复位，电容C经经1015s再次充满再次充满 电压，准备再次动作；电压，准备再次动作； 若合闸不成功，保护再次跳闸，尽管若合闸不成功，保护再次跳闸，尽管KM1和和KT又起动，但又起动，但 因电容因电容C两端电压太低，不能使两端电压太低，不能使KM动作，保证只重合一次。动作，保证只重合一次。 272021-6-23 7.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置 u手动跳闸时手

36、动跳闸时：触点：触点SA16-7接通接通YR得电得电 QF跳开。此时由跳开。此时由 于触点于触点SA121-23打开，打开，SA12-4接通，重合闸回路失去正电源，接通，重合闸回路失去正电源， 不可能动作；不可能动作； SA12-4接通后，电容接通后，电容C经经R6放电，电容放电，电容C上的电上的电 压迅速降低。压迅速降低。 u手动合闸时手动合闸时：触点：触点SA15-8接通接通 YO得电得电 QF合闸，同时合闸，同时 SA121-23与与SA121-22接通，接通，SA12-4断开，重合闸回路获得正电源，断开，重合闸回路获得正电源， 正电源经电阻正电源经电阻R4向电容向电容C充电，但需经电压

37、经充电，但需经电压经1015s才能充才能充 到操作电源电压。到操作电源电压。 触点触点SA121-22接通后，使加速继电器接通后，使加速继电器 KAC动作，若线路上有故障，则动作，若线路上有故障，则QF合闸后，继电保护随即合闸后，继电保护随即 动作，使动作，使QF瞬时动作。这时电容两端的电压还比较低，不瞬时动作。这时电容两端的电压还比较低，不 能使能使KM动作，故动作，故QF不能重合。不能重合。 282021-6-23 7.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置 u防跳继电器防跳继电器KLB的作用：防止触点的作用：防止触点SA5-8被粘住或被粘住或KM动动 作后其常开触点作后其常开触点KM3

38、-4、KM5-6被粘住时，且线路上发生永被粘住时，且线路上发生永 久性故障，出现断路器多次重合闸现象。久性故障，出现断路器多次重合闸现象。 292021-6-23 7.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置 二、备用电源自动投入装置二、备用电源自动投入装置 u当工作电源电压消失时，使备用电源自动而迅速地投入当工作电源电压消失时，使备用电源自动而迅速地投入 工作，以保证供电连续性的自动装置，简称工作，以保证供电连续性的自动装置，简称APD。 1概述概述 u备用电源自动投入装置的基本形式（图备用电源自动投入装置的基本形式（图7-19） 明备用接线方式：明备用接线方式： 备用电源自动投入的两种基本

39、接线方式图7-19 QF2QF1 b)a) TV 2# # 1 TVQF (APD) 备用 (APD) QF2QF1 TV 工作 TV 暗备用接线方式：暗备用接线方式： APD装在备用进装在备用进 线断路器上。线断路器上。 APD装在母线分装在母线分 段断路器上。段断路器上。 302021-6-23 7.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置 u对备用电源自动投入装置的基本要求对备用电源自动投入装置的基本要求 工作电源不论任何原因断开，备用电源应能自动投入；工作电源不论任何原因断开，备用电源应能自动投入； 必须在工作电源确已断开，而备用电源电压也正常时，才必须在工作电源确已断开，而备用电源电

40、压也正常时，才 允许投入备用电源。允许投入备用电源。 APD的动作时间应尽可能短，以利于电动机的自起动和缩的动作时间应尽可能短，以利于电动机的自起动和缩 短停电时间；短停电时间； APD只能动作一次，以免将备用电源重复投入到永久性故只能动作一次，以免将备用电源重复投入到永久性故 障上；障上； 当电压互感器的二次回路断线时，当电压互感器的二次回路断线时，APD 不应误动作；不应误动作； 若备用电源容量不足，应在若备用电源容量不足，应在APD 动作的同时切除一部分动作的同时切除一部分 次要负荷。次要负荷。 312021-6-23 7.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置 2备用电源自动投入装置

41、原理接线图（备用电源自动投入装置原理接线图（图图7-20） u正常运行时正常运行时：QF1、QF2在合闸位置，在合闸位置，QF3在跳闸位置。在跳闸位置。 闭锁继电器闭锁继电器KB接通，低电压继电器接通，低电压继电器KV1KV4均处于吸合均处于吸合 状态，状态，APD装置处于准备工作状态。装置处于准备工作状态。 uAPD自动投入自动投入：若：若1号电源失压号电源失压KV1、KV2断电断电 KT1接接 通通 YR1 得电得电 QF1跳闸。跳闸。 A其常闭触点闭合其常闭触点闭合KO3得电得电 QF3自动合闸，自动合闸， 完成了完成了APD的任务。的任务。 A其常开触点断开其常开触点断开KB断电断电延

42、时断开延时断开QF3的合的合 闸回路，保证闸回路，保证APD只动作一次只动作一次 。 QF1跳闸后跳闸后 自投成功，线路改为单母线运行；不成功，自投成功，线路改为单母线运行；不成功，QF3立即跳闸。立即跳闸。 322021-6-23 8 SA3 5 10 13 7 12 6 16 9 11 8 SA2 5 13 7 12 6 16 11 9 10 # # 12 SA1 11 12 9 5 8 10 7 6 16 13 控制小母线 WC- QF2 合 闸 制YR2 指示灯 路 回 控 器 路 断 指示灯 跳 闸 合 闸 QF2 KS2 QF2HLG2 HLR2 合闸线圈 合闸小母线 WO- AP

43、D 电压起动 低KT2 KO2 SA KO2 YO2 KV4KV3 KV2 KT2 XB跳 闸 及熔断器 KO2 电 QF3 +WF a3TAKA1 流 c 压 继电器 路 回 1TV 回 路 流保护 电 TV1 低电压 a QF3 KV1 QF1 1TV QF2 b 1TV 3TAc KV2 KA2 继电器 控制小母线 路 回 c 2TV 压 电 TV2 低电压 -WC V KV3 TV2 V a 2TV b 2TV +WC KV4 V V +WF TV1 瞬时过电 +WO +WC -WC 控制小母线 及熔断器 KO3 断 路 APD 自动投入 SA QF1QF2 KB QF1 QF2 KS

44、3 KB 跳 闸 QF3 YR3 指示灯 指示灯 跳 闸 合 闸 控 回 路 制 KM 瞬时过 电流保护 护 保 HLR3 HLG3 QF3 QF3 KA1 KA2 器 合 闸 合闸线圈 放电电阻 解除保护 合闸小母线 动作后 -WO 路 KO3KO3 R YO3 APDKM KB KS4XB 回 指示灯 合 闸 跳 闸 及熔断器 YR1 器 控 断 路 制 回 QF1 指示灯 合 闸 +WF HLR1 HLG1 QF1 QF1 合闸小母线 电压起动 低APD 跳 闸 -WO KT1 SA KT1 XB KV4 KV1KV2 KS1路 +WO 放电电阻 合闸线圈 7-20图APD KO1 R

45、KO1 YO1 +WO +WC 母线分段断路器 装置接线图 KO1 R 放电电阻 332021-6-23 7.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置 三、按频率自动减负荷装置三、按频率自动减负荷装置 1概述概述 u频率降低的危害频率降低的危害 频率降低将引起电动机转速下降，从而影响产品质量。频率降低将引起电动机转速下降，从而影响产品质量。 频率降低会引起电子设备工作的准确度下降，频率过低将频率降低会引起电子设备工作的准确度下降，频率过低将 不能运行。不能运行。 3APD的参数整定（不作要求）的参数整定（不作要求） 342021-6-23 7.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置 频率降低

46、会引起励磁机、发电机等的转速相应降低，当励频率降低会引起励磁机、发电机等的转速相应降低，当励 磁电流一定时，发送的无功功率会随着频率的降低而减少，磁电流一定时，发送的无功功率会随着频率的降低而减少， 使系统的电压水平将受到严重影响。使系统的电压水平将受到严重影响。 频率降低将使发电厂中的给水泵、循环水泵、风机等的出频率降低将使发电厂中的给水泵、循环水泵、风机等的出 力下降，造成水压、风力不足，降低发电机组的发电能力，力下降，造成水压、风力不足，降低发电机组的发电能力， 进一步引起频率下降，若不采取措施，将造成频率崩溃。进一步引起频率下降，若不采取措施，将造成频率崩溃。 频率降低会引起汽轮机叶片

47、产生共振，使叶片寿命降低甚频率降低会引起汽轮机叶片产生共振，使叶片寿命降低甚 至断裂，造成重大事故。至断裂，造成重大事故。 规程规定：电力系统的频率不能长期运行在规程规定：电力系统的频率不能长期运行在49.549Hz以下，事故情以下，事故情 况下不能较长时间停留在况下不能较长时间停留在47Hz以下，频率的瞬时值不能低于以下，频率的瞬时值不能低于45Hz。 352021-6-23 图7-22按频率自动减负荷装置的原理框图 tCAf 切除负荷 系统频率 整定值 执行元件延时元件频率测量元件 7.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置 2按频率自动减负荷装置的工作原理按频率自动减负荷装置的工作原理

48、 u按频率自动减负荷装置的组成（图按频率自动减负荷装置的组成（图7-22） u按频率自动减负荷装置的工按频率自动减负荷装置的工 作原理（图作原理（图7-23） 图7-23按频率自动减负荷装置的工作原理示意图 0 f （0） 2 f（1） f （2） f 1f N f 3 5 6 5 4 3 2 0 f t21 t 1 f t 频率测量元件频率测量元件 延时元件延时元件 执行元件执行元件 可见：按频率自动减负荷装置是采可见：按频率自动减负荷装置是采 用逐次逼近的方法，迅速计算出系用逐次逼近的方法，迅速计算出系 统的有功功率缺额，并断开相应的统的有功功率缺额，并断开相应的 用户，以达到系统频率的稳

49、定。用户，以达到系统频率的稳定。 362021-6-23 7.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置 3动作频率的整定动作频率的整定 u第一轮动作频率：整定为第一轮动作频率：整定为47.548.5Hz。 u最后一轮动作频率：整定为最后一轮动作频率：整定为4646.5 Hz或或45 Hz。 u频率选择性级差的确定：频率的选择性级差取决于频率继频率选择性级差的确定：频率的选择性级差取决于频率继 电器本身的误差和在时间内频率下降的数值。一般相邻两电器本身的误差和在时间内频率下降的数值。一般相邻两 轮的整定频率级差取轮的整定频率级差取0.5Hz，整定时限差取，整定时限差取0.5s。 u特殊轮的动作频

50、率：动作频率取特殊轮的动作频率：动作频率取47.548.5Hz，动作时限，动作时限 取取1525s，时限级差取，时限级差取5s左右。左右。 372021-6-23 7.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 一、变电站综合自动化系统概述一、变电站综合自动化系统概述 1变电站综合自动化的产生变电站综合自动化的产生 u常规变电站的缺点：安全可靠性不高、电能质量可控性不常规变电站的缺点：安全可靠性不高、电能质量可控性不 高、实时计算控制性不高、占地面积大、维护工作量大。高、实时计算控制性不高、占地面积大、维护工作量大。 u微机化变电站（包括微机保护、微机监控、微机远动和微微机化变电站（包括微机

51、保护、微机监控、微机远动和微 机录波装置）的缺点：设备重复、数据不共享、通道不共用、机录波装置）的缺点：设备重复、数据不共享、通道不共用、 模板种类多、电缆依旧错综复杂等。模板种类多、电缆依旧错综复杂等。 u变电站综合自动化：从技术管理的综合自动化将微机化变变电站综合自动化：从技术管理的综合自动化将微机化变 电站的二次系统进行优化设计，合理共享、硬件资源。电站的二次系统进行优化设计，合理共享、硬件资源。 382021-6-23 7.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪 表、信号系统、继电保

52、护、自动装置和远动装置等）经过功表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功 能的组合和优化设计，实现对全变电站的主要设备和输、配能的组合和优化设计，实现对全变电站的主要设备和输、配 电线路的自动监视、测量、控制和微机保护，以及与调度通电线路的自动监视、测量、控制和微机保护，以及与调度通 信等综合性的自动化功能。信等综合性的自动化功能。 2变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化的基本概念 或者说，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术或者说，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术 和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。 392021

53、-6-23 7.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 3变电站实现综合自动化的优越性变电站实现综合自动化的优越性 u在线运行的可靠性高。在线运行的可靠性高。 u供电质量高。供电质量高。 u占地面积小。占地面积小。 u变电站运行管理的自动化水平高。变电站运行管理的自动化水平高。 二、变电站综合自动化系统的基本特征二、变电站综合自动化系统的基本特征 u功能综合化：综合了变电站内除一次设备和交、直流电源功能综合化：综合了变电站内除一次设备和交、直流电源 以外的全部二次设备。以外的全部二次设备。 u结构分层、分布化：综合自动化系统中微机保护、数据采结构分层、分布化：综合自动化系统中微机保护、数

54、据采 集和控制以及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计集和控制以及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计 的，而综合自动化系统的总体结构又按分层原则来组成。的，而综合自动化系统的总体结构又按分层原则来组成。 402021-6-23 7.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 u操作监视屏幕化：通过计算机上的显示器，可以监视全变操作监视屏幕化：通过计算机上的显示器，可以监视全变 电站的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。电站的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。 u通信局域网络化、光缆化：计算机局域网络技术和光纤通通信局域网络化、光缆化：计算机局域网络技术和光纤通 信技术在综

55、合自动化系统中得到普遍应用。信技术在综合自动化系统中得到普遍应用。 u运行管理智能自动化：除了可以实现常规变电站的自动报运行管理智能自动化：除了可以实现常规变电站的自动报 警、自动报表、电压无功自动调节、小电流接地选线、故障警、自动报表、电压无功自动调节、小电流接地选线、故障 录波、事故判别与处理等自动化功能外，还可实现本身的在录波、事故判别与处理等自动化功能外，还可实现本身的在 线故障自诊断、自闭锁、自调节和自恢复等功能，大大提高线故障自诊断、自闭锁、自调节和自恢复等功能，大大提高 了变电站的运行管理水平和安全可靠性。了变电站的运行管理水平和安全可靠性。 412021-6-23 7.6 变电

56、站综合自动化简介变电站综合自动化简介 三、变电站综合自动化系统的基本功能三、变电站综合自动化系统的基本功能 1监控系统功能监控系统功能 监控系统取代常规的控制盘、仪表盘、模拟盘、中央监控系统取代常规的控制盘、仪表盘、模拟盘、中央 信号系统、电压无功调节装置等，具体包括以下内容：信号系统、电压无功调节装置等，具体包括以下内容： u实时数据采集与处理实时数据采集与处理 模拟量的采集：包括各段母线电压；线路电流、电压、模拟量的采集：包括各段母线电压；线路电流、电压、 和功率值；主变压器电流和功率值；馈线电流、电压和功和功率值；主变压器电流和功率值；馈线电流、电压和功 率值；电容器的电流、无功功率及频

57、率、相位、功率因数率值；电容器的电流、无功功率及频率、相位、功率因数 等。此外，还有主变压器的油温、直流电源电压、站用变等。此外，还有主变压器的油温、直流电源电压、站用变 压器电压等。压器电压等。 422021-6-23 状态量的采集：包括断路器的状态、隔离开关状态、有状态量的采集：包括断路器的状态、隔离开关状态、有 载调压变压器分接头的位置、同期检查状态、继电保护动载调压变压器分接头的位置、同期检查状态、继电保护动 作信号、运行告警信号等。作信号、运行告警信号等。 电度量的采集：主要是脉冲电度表输出的电能量。电度量的采集：主要是脉冲电度表输出的电能量。 7.6 变电站综合自动化简介变电站综合

58、自动化简介 u运行监视和报警功能运行监视和报警功能 状态量的变位监视：包括变电站各种断路器、隔离开关、状态量的变位监视：包括变电站各种断路器、隔离开关、 接地开关、变压器分接头的位置和动作情况、继电保护和接地开关、变压器分接头的位置和动作情况、继电保护和 自动装置的动作情况以及它们的动作顺序等。自动装置的动作情况以及它们的动作顺序等。 模拟量的监视：包括正常的测量和超过限定值的报警。模拟量的监视：包括正常的测量和超过限定值的报警。 432021-6-23 7.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 u事件顺序记录（事件顺序记录（SOE）与事故追忆功能）与事故追忆功能 事件顺序记录：对变电

59、站内的继电保护、自动装置、断路事件顺序记录：对变电站内的继电保护、自动装置、断路 器等在事故时动作的先后顺序自动记录。器等在事故时动作的先后顺序自动记录。 事故追忆：对变电站内的一些主要模拟量，如线路、主变事故追忆：对变电站内的一些主要模拟量，如线路、主变 压器各侧的电流、有功功率、主要母线电压等，在事故前后压器各侧的电流、有功功率、主要母线电压等，在事故前后 一段时间内作连续测量记录。一段时间内作连续测量记录。 u故障录波和故障测距功能故障录波和故障测距功能 用微机保护装置兼作故障记录和测距，再将记录和测距的用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

60、送调度主站。结果送监控机存储及打印输出或直接送调度主站。 采用专用的微机故障录波器，并且录波器应具有串行通信采用专用的微机故障录波器，并且录波器应具有串行通信 功能，可以与监控系统通信。功能，可以与监控系统通信。 442021-6-23 7.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 u控制和操作功能控制和操作功能 对断路器、隔离开关进行分、合闸操作；对断路器、隔离开关进行分、合闸操作； 对变压器分接头进行调节控制；对变压器分接头进行调节控制； 对电容器组进行投、切控制，同时要能接受遥控操作命令对电容器组进行投、切控制，同时要能接受遥控操作命令 进行远方操作。进行远方操作。 u人机联系功能人