变电压综合自动化系统相关问题研究与应用

变电压综合自动化系统相关问题研究与应用目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 I第一章、绪论 1第二章、始资料分析 2一、变电站的初步预想 21.待建变电站的电压等级 22.待建变电站设备预想设计图的分布情况 2二、初步预想的分析 2第三章、主变压器的选择 2一、选择主变压器的基本原则 2二、主变台数的确定 3三、待建变电站变压器容量的计算 3第四章、电气主接线 3一、对电气主接线的要求 3二、电气主接线的原则 4三、待建变电站的主接线形式 41.110kV侧 42.35kV侧 43.10kV侧 4第五章、短路电流计算 4第六章、电气设备的配置与选择 6一、电气设备选择的条件 6二、设备的选择 71.断路器的选择 72.选择变电站的隔离开关 83.选择导线 9三、变电站高压配电装置的设计方案 111.高压配电装置的设计原则 112.高压配电装置的配置 113.设计屋内配电装置的原则 11第七章、继电保护装置的设计 11一、变压器保护装置的设计铺设的基本原则 11二、三绕组变压器的设计铺设的基本原则 12第八章、防雷保护 12一、变电站避雷针的保护 12二、变电站避雷器的保护 12三、变电站进线段保护 12第九章、结束语 13参考文献 14致谢…………………………15II 摘要在供电系统中，变电站的发展起着至关重要的作用，它关系着供电系统当中的控制、运输以及电压等级的转换等一系列重要的功能，可以说是整个供电系统当中的神经中枢系统一点也不为过。变电站需要改变之前所落后不能满足社会生产需求的管理控制方法和电气设备的设计结构，需要对当下的整个变电站进行更新换代。本次变电站的设计初衷就是为了满足社会生产需求以及人民生活日益增加的用电量，进以来缓解高用电量区域的变电站压力，防止了季节性用电量增大的供电不足的社会生活问题。变电站综合自动化系统的呈现是电力系统中的全新革命。它实现了变电站的小型化和智能化，为变电站的安全运行提供了数据采集和监控功能，同时也为实现变电站的全面管理工作打下了整实的基础。除此之外，变电站综合自动化是实现电力调度自动化的基础性工作，通过厂站自动化装置和系统向自动化调度系统提供更加准确的信息，调度控制中也才可以更好地了解电力系统的运行状态和变电站设备的具体的运行情况，才可以对其进行的调整与控制工作做出相应的决策；同样，也只有借助于变电站的自动化控制装置，才可完成调度控制中也发出的操作任务，达到协调其指令的作用。关键词：变电站；高压网络；供电系统；配电装置PAGE1PAGE1第一张绪论用电用户对电力的需求在日常生活当中日益增长，持续增加的用电量对供电系统的压力不断增大，本次变电站设计为了满足日益生活当中增长的需要，对以往的变电站进行了改进，采用更加先进的设备以及新兴的技术来满足当下多供电量的需求。由于在供电系统当中变电站的存在显得尤为重要，本次设计参考了大量的相关资料文献，为了达到预期效果，设计当中进行了大量的数据计算以及实际情况的分析比较来进行最佳的设备选择使用。本次设计的变电站设备新、技术新进、情况复杂，所以将会采取更加专业的人士在变电站进行值班看守，这样才能在日常当中安全可靠的保证人民生活用电以及工业用电的需求，为社会安全可靠稳定的发展支应了有力的后盾。变电站综合自动化系统的呈现是电力系统中的全新革命。它实现了变电站的小型化和智能化，为变电站的安全运行提供了数据采集和监控功能，同时也为实现变电站的全面管理工作打下了整实的基础。除此之外，变电站综合自动化是实现电力调度自动化的基础性工作，通过厂站自动化装置和系统向自动化调度系统提供更加准确的信息，调度控制中也才可以更好地了解电力系统的运行状态和变电站设备的具体的运行情况，才可以对其进行的调整与控制工作做出相应的决策；同样，也只有借助于变电站的自动化控制装置，才可完成调度控制中也发出的操作任务，达到协调其指令的作用。因此，只有一个完整的、先进的、可靠的变电站综合自动化，才可以建立起一个先进的、高水平的电网调度自动化。在变电站综合自动化系统中，变电站运行参数、运行状态、事件记录等数据信息都存放在数据库中，数据库是变电站实现遥测、遥控、远动、管理自动化的基础。所以，优质的数据库体系，可以提髙变电站自动化系统的工作效率，保证系统的稳定运行。该系统中的数据库结构是由实时数据库和历史数据库两部分组成，如今出现的内存数据库在存储速度上有十分显著的优势，逐渐被应用到电力自动化系统的数据存储体中，与实时数据库和历史数据库配合使用。随着变电站自动化的运行模式将会由以前的有人值守变为当前的无人值守。因此遥视警戒技术也就在这样的环境下产生，而且还会得到快速发展。随着计算机和网络技术的全面发展，站内RTU可以直接与互联网相联，经过网络与后台机可以完成通信功能，去除以往的前置处理环节。第二章始资料分析一、变电站的初步预想1.待建变电站的电压等级本次设计的待建变电站电压等级可分成三种是110千伏、35千伏、10千伏这三种。2.待建变电站设备预想设计图的分布情况图2-1待建变电站设备预想设计图二、初步预想的分析通过相关文献资料以及实际参考，本次的设计的变电站将会采取110kV、35kV以及10kV三种电压等级在变电站之中进行电压之间的转换。转换电压等级的变压器通过查阅相关的文献资料可以知道如果只投入使用一台变压器的话，当发生突发事件是变电所瘫痪后果不堪设想，电能用户会受到巨大的影响损失不可预计，变电站将失去原有的供电功能，所以要考虑到这种问题的发生，解决方法那就再添加一台备用变压器来防止这中事件的突发从而保证对用户供电质量的万无一失。第三章主变压器的选择（一）选择主变压器的基本原则1）通过上述方案的预计，该变电站将会拥有两台变压器假设突发事件引起其中一台变压器的爆炸损坏无法正常工作，这个是时候另一台变压器要承担自己的职责为用户提供优质不竭的电力。当发生突发事件时主变压器无法正常运行另外一台变压器可以及时的满足供电的要求。2）电压等级小于330kV的变电站当达到一定条件时全部都装设三相变压器。3）备用变压器的参数容量应该要达到本次待建变电站总容量的百分之六十，如果突发事件主变压器故障无法正常运行需要进行维修时备用变压器可以达到备用供电的需求。4）变电站综合自动化的基础是由数据采集与控制系统、继电保护系统和站用电源系统单元组成的。通信控制管理是桥梁，他将变电站内部各系统之间、变电站与调度控制中也联系起来，使之数据间可以相互交换。该变电站汁算机监控系统，做好了全变电站系统的协调与管理、操作人员提供变电站运行中的各种数据、接线團及表格等画面，使操作员能够控制遥控断路器，同时也提供了操作和维护人员在监控、控制自动化系统装置技术措施：过去由操作人员完繁琐的工作取代；按照操作人员的操作命令或者预先设计好的程序执行各种复杂的工作。（二）主变台数的确定由于本次设计的变电站供电量较大，而且用户的对于用电量的需求受到了季节性的影响，工厂持续用电的高耗电将会对变电站的供电量有很大的压力，所以装设两台大型变压器。当突然发生特殊情况主变压器出现故障损坏时无法正常供电，此时就需要备用的变压器达到本次所设计的变电站供电量的总负荷百分之六十以上，可以完全可靠的保障短时间内用户正常的用电量需求，又同时能够保障一、二级负荷用户的用电质量不受变电站故障的影响。（三）待建变电站变压器容量的计算当变电站的主变压器因突发事件造成故障没有办法正常运行供电的时候，就需要备用的变压器在此时能够及时的运转供电并且能够达到整个变电站的供电量总负荷的百分之六十及以上，因此可以计算出变压器的容量是： （公式3-1）变压器的在正常运转时必须要时刻不能影响到一级负荷用户和二级负荷用户对用电量的需求和保障。通过查阅相关的文献资料可以知道，设计变电站位置的一级和二级负荷用户用电量为：28MVA。第四章电气主接线（一）对电气主接线的要求变电站的电气主接线要能够做到可靠、灵活、经济、可扩展这四个方面。为了变电站的供电达到可靠与灵活的要求,电网规划及设计工作人员在实施相关的设计工作的时候,经常会出现电气主接线图复杂化现象。这样虽然符合这两点要求,但复杂的主接线形式存在着较多缺点,例如:会造成运行操作工作变得繁琐,同时加大了检修维护的工作量,占地面积与财政投资也相应变大。这些缺点会导致运行工作人员在进行相应工作时将大量精力消耗在不必要的麻烦上。所以,对系统中不同等级的110kV变电站电气主接线的设计工作,相关人员要从负荷性质、损耗、运行方法、负载率、设备的特点、占地、操作、调度、方便性及投资、等各个方面进行考虑,以确定变电站的一次主接线，主要有可靠性、灵活性和经济性三点。（二）电气主接线的原则运行安全可靠、日常维护方便；电气设备元件要具有一定的先进性与可靠性的标准；以施工设计图为依据，能够达到各种技术要求。（三）待建变电站的主接线形式1.110kV侧单母线分段带旁路接线。2.35kV侧单母线分段。35kV及其以下的电压线路称为配电线路。将额定1kV以上电压称为“高电压”，额定电压在1kV以下电压称为“低电压”。3.10kV侧单母线分段。第五章短路电流计算首先计算各个回路的电抗图5-1回路的电抗图根据相关的资料文献所提供的参数来进行下边的计算过程：（公式5-1）（公式5-2）（公式5-3）（公式5-4）由于本次所设计的变电站的两台变压器的型号相同，所以可以将上边的电路图进行简化图5-2电路图简化图（公式5-5）（公式5-6）（公式5-7）（公式5-8）（1）当K1点短路时（公式5-9）（公式5-10）短路侧次暂态的电流为：全电流最大的有效值为：短路冲击电流：kAISH.S=10短路的电流容量为：（2）当K2点短路时（公式5-11）（公式5-12）短路的次暂态电流为：短路的冲击电流为：全电流最大的有效值为：短路的电流容量为：（3）K3点短路时（公式5-13）（公式5-14）短路的次暂态电流为:短路的冲击电流为：全电流最大的有效值为：短路的电流容量为：通过上边的数据实验计算所得的结果以及通过查阅相关的文献资料的对比可以看出当三相短路时的瞬时电流是最大的，所以在设计本次待建的变电站的电气设备时首先要考虑到与三相短路电流所相关的实际情况。第六章电气设备的配置与选择（一）电气设备选择的条件保证安全按照最严格的突发情况来考虑怎样设置，短路最为严重，设置短路实验变电站的电气设备。（二）设备的选择1.断路器的选择（1）选择电压等级是110kV侧的断路器1）在110kV电压等级侧装设六氟化硫断路器投入使用。2）由于断路器将不会安装在室内而是安装到了户外，所以会选择使用户外式断路器投入使用。3）进行校算实验的计算=1\*GB3①通过计算可以知道三相短路的电流比着两相短路的电流更大，所以将会选用前者短路电流的数据来进行下边的校验实验。因为本次所设计的先进的变电站预计将会投入建设所选的断路器的开断电流，即本次所选择的断路器能够完全达到了正常条件下安全可靠稳定的运行要求。=2\*GB3②如果在断路器闭合之前，断路故障就已经在实验当中的电路发生了，那么将会在断路器的闭合当程中将会产生巨大的瞬时短路电流，并且如果当静触点和动触点之间不会接触的话，接触损坏和电力伤害会更容易造成触头的损伤和引起电动力所造成巨大的破坏。=3\*GB3③如果此次选择的断路器的后备保护动作的时间是1.9s查阅相关数据可以知道所选择投入使用的断路器的熄弧的间隔是0.04秒钟分闸间隔是0.06秒钟，通过计算可以知道该断路器发生短路时的持续时间是两秒钟。通过上边的计算实验所得的数据以及相关的文献资料可以知道以上计算此次所选择的断路器实验所得的各个参数经过校验试验全部都达到了设计的要求。（2）给电压等级为35kV侧选择断路器1）通过相关的文献资料和专业人士的咨询可知为电压等级是35kV侧回路的断路器选择投入使用六氟化硫断路器2）由于断路器将不会安装在室外而是安装到了户内，通过相关的文献资料和专业人士的咨询可知该侧将会选择使用室内式断路器投入使用。3）因为该回路侧的电压等级是35kV，通过相关的文献资料和专业人士的咨询可知该回路侧的断路器应该选择使用额定电压大于等于35kV的断路器投入使用，并且穿越它固定的电流一定会大于通过该侧的最大连续电流，就是2.选择变电站的隔离开关（1）选择电压等级是110kV侧的隔离开关1）因为要保证本次所设计的先进的变电站的电气设备的运行和日常当中维修安全可靠的保障，通过查阅相关的资料文献和各种型号隔离开关的对比，得出带接地刀闸方式的隔离开关是最佳的选择。2）因为该电压等级侧的隔离开关不会装设在室内，通过查阅相关的资料文献和各种型号隔离开关的对比所以该侧要选择户外式的隔离开关来投入使用。3）因为该侧回路所设定的额定电压等级是110kV，通过查阅相关的资料文献可以知道该侧的隔离开关的额定电流一定要比流过该侧断路器的最大电流大，就是，并且投入使用的110kV侧隔离开关的额定电压必须大于110kV。（2）对所选的隔离开关进行校验实验1）动稳态数据的校验实验动稳态电流的极限电流峰值是55kA流过该电压等级侧隔离开关的短路冲击电流是11kA.s所以动稳态电流的极限电流峰值大于流过该电压等级侧隔离开关的短路冲击电流，因此动稳态的实验达到了设计标准安全运行的要求。2）热稳定数据额的校验实验通过查阅相关的数据可以知道因为这次设计的先进的变电站在该电压等级侧所选择使用的该型号的隔离开关的所允许的最大热效应是400kA2.s通过计算可知短路热效应是35kA2.s所以该电压等级侧所选择使用的该型号的隔离开关的所允许的最大热效应大于该电压等级侧隔离开关的短路热效应，因此通过实验数据额的对比可以知道热稳定数据达到了设计标准安全运行的要求。因此可以从上边数据的校验实验可以看出，该电压等级侧所选择使用的隔离开关能够完全达到了设计标准安全可靠运行条件的要求。（3）选择电压等级35kV侧的隔离开关1）为了防止本次所设计的变电站先进的电气设备和复杂的母线铺设条件因突发状况所造成的事故维修，所以本次所设计的变电站的将会选择隔离开关带接地刀闸的方式的隔离开关进行使用防止跳闸事故所带来的停电影响。2）因本次所设计的变电站的隔离开关会装设到户内使用，所以变电站将会选用户内式的隔离开关来进行投入使用防止跳闸事故所带来的停电影响。3）由于本次所设计的先进变电站在该侧回路所设计的固定的电压等级是35kV，Imax＝1.5kA,而且本次所设计的先进变电站所选择投入使用的隔离开关回路在电压等级为35kV的那边的隔离开关的额定电压必须大于等于35KV。3.选择导线由于本次所设计的先进的变电站的配电设备是屋外配电装置，通过查阅相关的文献资料和相关人士的咨询得知母线导线的设计最佳的选择就是使用软母线型中的钢芯铝绞线LGJ型，同时得知在电压等级10kV和35kV侧会选择投入使用屋内配电装置，所以导线的设计选择将会是矩型硬母线。（1）选择与校验电压等级侧110KV的母线：1）母线截面积按照本次所设计的先进的变电站的在最大负荷运行时的电流进行参考选择使用。通过查阅相关的文献资料本次所设计的先进的变电站地区的全年夏季平均气温是三十一摄氏度，所选择的相关导线提供的数据说明在长期运行的条件先允许平均气温是八十摄氏度，所以要进行温度修正系数的数据实验计算：所以在本次所设计的先进的变电站的母线型号是LGJ—185的母线将会在电压等级是110KV的一边投入使用通过实验数据查阅相关的文献资料可以知道所以该电压等级侧所选择的母线完全达到了本次所设计的先进的变电站安全可靠的运行要求。2）进行热稳态的数据校验实验通过进行的各种实验所得到的数据与相关的文献资料所对比该侧所选择的母线在正常运行的条件下完全满足热稳定的要求。（2）选择与校验电压等级35KV侧母线1）本次所设计的先进的变电站的母线选择的截面积参考值按照在变电站在最大负荷运行时的电流进行实验数据所选择使用。所以在电压等级为35kV侧选择使用母线型号为h100×b10的母线投入变电站的建设使用，通过查阅相关的文献资料可以知道IY=60A。Imax＜kθIY所以本次所设计的先进的变电站电压等级35kV侧选择的母线完全达到了变电站正常运行条件的安全可靠的要求2）进行热稳态的数据校验实验：所以本次所设计的先进的变电站电压等级为35kV侧所选择的母线的实验数据完全达到了热稳态的设计标准要求。3）进行动稳态数据的校验实验所以本次所设计的先进的变电站电压等级为35kV侧所选择的母线完全达到了动稳定的要求。（3）选择与校验实验电压等级是10kV侧的母线因为本次所设计的先进的变电站电压等级为10kV侧的母线要装设到屋里边，所以母线将会选择投入使用的母线为硬母线1）按照本次所设计的先进的变电站在高负荷的持续工作运行条件下的电流来选择该电压等级为10kV侧的母线截面为:所以本次所设计的先进的变电站在电压等级是10kV侧的母线选择h63×b10的型号来进行建设投入使用。通过查阅相关的文献资料的数据和实验计算所得到的数据进行对比，本次所选择投入的母线完全达到在正常运行条件下的设计标准。2）进行动稳态的数据校验实验因此通过查阅相关的文献资料的数据和上述的校验实验所得到的数据进行对比，本次所设计的先进的变电站在电压等级是35kV侧所选择的母线完全达到了动稳态条件下安全可靠运行的设计标准。（三）变电站高压配电装置的设计方案1.高压配电装置的设计原则1）节约用地2）运行安全和操作巡视方便。3）便于检修和安装。2.高压配电装置的配置通过查阅相关的文献资料和询问相关的专业人士可以知道本次所设计的先进的变电站的配电装置在电压等级为110kV侧的配电装置确定将会选择室外普通中型配电装置。3.设计屋内配电装置的原则1）在配电装置同一侧回路的电气设备应该要装设到同一个间隔的里边，这样就可以确保日后因为突发事件而导致故障的发生跳闸事故，对设备的缺陷范围进行缩小以便进行检修和故障进一步破坏配电装置设备的范围。2）对于大重量的配电设备要装设到底层，以防止楼层隔板因设备的负荷过大造成压塌事故所带来的安全隐患，并且方便装设维护。3）应该要充分的利用各个配电装置设备之间间隔位置4）配电装置一定要设备对应设计图纸，以方便日后作业的操作第七章继电保护装置的设计（一）变压器保护装置的设计铺设的基本原则1）要对各个分相之间发生的短路进行有效的保护2）能够及时的应对变压器变压油油箱里边所发生的故障和变压器里边的绝缘油层因消耗减少而带来的影响进行瓦斯保护3）对变压器进行的后备保护4）过负荷保护（二）三绕组变压器的设计铺设的基本原则1）因为本次所建造的先进的变电站三绕组型装设比较多，所以要在将会建设的变压器每一面都要设置备用的防护装置。2）对于变电站单侧电源的三绕组变压器，通过查阅相关的资料文献可以知道应该要设计的后备保护装置装设两套，应该分别安装到负荷侧和电源侧以此来保护变压器在正常条件下的安全可靠的运行。第八章防雷保护一、变电站避雷针的保护避雷针对于变电站至关重要，雷电来临时避雷针发挥作用牺牲自我吸引闪电保护了整个变电站的安全。二、变电站避雷器的保护避雷器要发挥巨大作用万无一失保护最大面积的设备使供电可靠安全。三、变电站进线段保护为了减少因雷击所造成的侵入波对变电站的影响，当发生雷击时，避雷器此时开始自动发生运作，这样以来变电站就可以减少被雷击和绕击的概率。第九章结束语在这次的毕业变电站设计当中，将我在整个大学课堂当中所学习的电力知识完完全全的进行了一此输出，在这次的110kV变电站的初步设计期间，到图书馆进行了大量的相关资料文献以及询问了指导老师相关的专业性知识，自己在电气设备的布置和变电站的设计方面能力有了从碎片化知识到系统化组成的质变；本次的110kV变电站初步设