【《无人值班变电站综合自动化系统设计计算》3700字】

无人值班变电站综合自动化系统设计计算目录TOC\o"1-3"\h\u6802无人值班变电站综合自动化系统设计计算 1306631.1变电站综合自动化 1200441.2变电站综合自动化与无人值班 1302721.3变电站综合自动化系统结构形式 2230541.4变电站综合自动化的继电保护 4166611.1.1主变压器保护 493111.1.2输电线路保护 45951.1.3母线保护 577301.5变电站综合自动化的监控系统 54671.5.1监控系统的基本功能 5265981.5.2监控系统的基本结构 678651.5.3监控系统的软件 6110801.6变电站综合自动化的数据通信 71.1变电站综合自动化常规变电站的二次系统由继电保护，故障录波，本地监控和远程控制这四个部分组成。这四个部分因为技术和管理的原因条块割裂，已经越来越不适合变电站技术的发展。变电站综合自动化将变电站中的测量设备，监控设备，继电保护装置，智能装置，远动装置等二次设备的功能重新组合，利用信息网络将各个单元结合起来，实现了对电气设备的实时测量，监控，保护，调度等功能[9]。1.2变电站综合自动化与无人值班无人值班变电站，是指变电站无需固定的工作人员值班，对变电站中设备的监控和操作由调度端来完成。因此，无人值班变电站的模式要求对变电站的自动化水平提出了更高的要求。复杂的操作命令由远方调度端下达，简单的操作由站内的自动化装置来完成。可以说，无人值班变电站相比常规变电站是两种不同的管理模式，是选择“当地”还是“远方”。这就要求二次监控设备必须满足现场无人值班的要求。目前，主要有两种模式：（1）采用常规保护加RTU远动装置（2）采用综合自动化系统相比第一种模式，第二种模式实现了自动化，明显使变电站运行可靠性和技术水平更上一层楼。同时，采用常规保护加RTU远动装置对模拟量进行采集，一般通过变送器采样，所连接的电缆多，故信息量受到限制。采用综合自动化系统，由系统d对模拟量和开关量进行采集，由各微机保护单元，将动作信息通过网络送给通信管理单元，再送给调度端下达命令[10]。在本设计中二次部分将采用综合自动化技术设计一个无人值班变电站。1.3变电站综合自动化系统结构形式（1）集中式集中式系统指的是，由计算机扩展其扩展I/O接口，采集变电站的模拟、开关和数字信息，并进行计算和处理。完成对电气设备的监控、保护和控制功能。需要注意的是，完成这些功能的并不是一台计算机，而是不同的计算机，不同计算机承担的任务不同。所以，这种形式就有一定的局限性，每台计算机有要完成其相应的功能模块，如果其中一台出故障，影响将十分大，所以想要提高可靠性的话，需要采用双机并联的方式。同时，因为采用的是集中式保护，运行维护人员比较熟悉的还是一对一保护，不符合使用习惯。集中式结构如下图所示。图4-1集中式结构（2）分布式该系统将功能分布开来，用多个模块来实现，同时采用双CPU工作模式，各个模块的数据传输通过网络技术来完成。多CPU模式有效的解决了集中式系统独立CPU的问题，不会因为单一的故障进而影响到整个系统，提高了处理故障事故的能力，容易维护。图4-2分布式结构（3）分层分布式根据变电站的控制级别和对象设置，将变电站内的一次和二次设备分为三层，即站控层、间隔层和通信层。间隔层主要是通过智能设备采集各个模块的信息，之后通信层进行传输，由站控层进行数据的储存和处理，同时下达相应的命令。结构如下图所示。图4-3分层分布式结构根据以上不同系统的特点分析，结合本次课题，该变电站二次部分采用综合自动化系统，设备选用分层分布式结构。变电站以计算机控制系统为核心，通过调度端，实现对变电站中的一次设备进行监视、测量、控制、记录和报警功能。同时和保护设备和远方调度控制中心通信，实现变电站综合自动化系统[12]。1.4变电站综合自动化的继电保护继电保护是对保护整个电网安全运行的重要部分，他能反映设备在运行中的故障状态，并且能快速切除故障设备。在本次设计的无人值班变电站中，需要对电气设备的运行状况进行监视，测量和保护，下面将根据一些主要的电气设备的继电保护配置原则，为其配置测量保护装置。1.1.1主变压器保护变压器是非常重要的电气设备，是变电站的重要组成元件之一，它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行。因此，对变压器的继电保护进行正确配置就显得尤为重要。变压器故障主要分为内部故障和外部故障，发生内部故障故障是非常危险的，严重时可能引起变压器油箱的爆炸。本次设计变电站采用了两台主变，容量为10MVA的油浸式变压器，用于城市和工业用电，根据《GB14285-2016继电保护和安全自动装置技术规程》中变压器保护的配置主保护：差动保护，用作变压器的绕组发生相间短路等内部故障和外部故障。瓦斯保护，一般用于油浸式变压器，放映内部故障和变压器内因为漏油所造成的油面降低。后备保护：复合电压闭锁过电流保护，用作反应相间短路故障。零序方向保护，用作反应接地故障。配置为南瑞继保RCS-9671保护测控装置变压器差动保护；南瑞继保RCS-9681B和RCS-9682B用于高压侧和低压侧的后备保护；南瑞继保RCS9661保护测控装置用于非电量的保护)。1.1.2输电线路保护在输电线路中，特别容易发生故障，特别是各种类型的短路。若是输电线路发生短路，可能会发生以下的后果：电流过大产生电弧，故障将进一步扩大电气设备遭到损坏影响电力系统运行的稳定性危害人身安全除此之外，输电线路还有着不正常运行状态，出线过负荷、过电压、频率降低等，短时间内不会发生造成什么严重影响，但是如果不正常运行状态时间长，设备就肯遭到破坏。因此，一旦发生不正常运行状态，应该立即报警，及时清除。所以以下根据本次设计中输电线路有110kV和10kV两个电压等级，对其保护进行配置。（1）110kv侧：因为110KV是中性点直接接地系统，所以应该装设反映接地故障和相间故障的保护；同时要装设电流保护，用来反映相间短路故障，电流保护有带方向性的和不带方向性的，因为在本段线路中，不是双侧电源电路，不需要判断发生的方向，所以装设不带方向性的零序电流保护；装设距离保护，用来反映阻抗的变化。综上所述：110KV选用相间距离保护、零序电流保护、接地距离保护。配置为南瑞RCS-9611和RCS-9612型输电线路成套保护装置。（2）10kv侧：因为该段线路是单侧电源的，配置阶段式电流保护，即速断保护和过流保护，为了更好的满足安全性的要求，在本设计中装设三段式电流保护；同时考虑到10kV出线端与用户相连，为了避免用电高峰时用户数量过多，导致过负荷增加发生事故的风险，所以装设针对过负荷的继电保护装置。综上所述：10KV线路采用三段式电流保护、过负荷保护。配置为南瑞继保RCS-9611CS线路保护测控装置。1.1.3母线保护母线是在电力系统中发挥着汇集和分配电能的重要作用，因此当母线发生故障时，对电网的影响是非常大的。根据《电力装置继电保护和自动装置设计规范》(GB50062—92)可知，对于变电站10kV母线，下列两种情况下才需要装设专用母线保护：第一，需要快速切除母线上故障，才能保证供电的可靠性时；第二，线路断路器不允许切除线路电抗器前短路。其它的情况下，一般可由变压器的后备保护实现对母线的保护。综上所述：110KV侧不需要配置母线保护，因为其选用的是桥型接线，但是考虑到稳定性的要求，需要安装一种安全自动装置，一所以安装一个备用电源自投入装置。10KV侧母线保护可以由变压器的后备保护，即复合电压闭锁过电流保护，零序方向保护实现。所以，母线保护配置南瑞继保RCS-9652_050806备用电源自投装置。1.5变电站综合自动化的监控系统1.5.1监控系统的基本功能监控系统的基本功能有：进行电力设备运行中实时数据采集和处理，对变电站运行的状态进行自动监控，对断路器、隔离开关和变压器分接头等进行操作和控制，对数据进行处理和记录等。本设计中选用南瑞继保的RCS-9700后台监控系统。这个是南瑞继保公司研发的适用于于分层分布式变电所综合自动化系统后台监控软件，支持电力行业的标准DL/T667-1999规约，可以实现实时数据采集、数据统计和处理、极限监视和报警处理、操作控制、运行记录、保护信息和事故追忆等功能。1.5.2监控系统的基本结构在变电站综合自动化系统中，由监控机、网络管理单元、远动接口、测控单元、打印机这几个部分组成了监控系统。在无人值班变电站中，监控机主要发挥着与调度端通讯的作用，使得其具有RTU功能，完成“四遥”的任务。变电站监控系统可以分为信息收集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理子系统和人机交互系统[13]。1.5.3监控系统的软件监控系统在硬件条件下，监控功能是由其软件模块所决定的。监控系统一般包括操作系统、数据库、画面编辑和应用软件等部分。数据库用来存放现场实时数据和实时数据运算参数，需要对模拟量，开关量和状态量等进行采集。如下图所示：图4-4数据采集数据采集通过测控装置进行采集，即在站控层中，对本站110kV线路、10kV线路配置相应的测控装置，本设计中选用南瑞继保相应的产品进行数据库的配置：（1）RCS-9701A测控装置：主要用于对变电内的开关量进行采集和监控。（2）RCS-9702A测控装置：主要用于变电所内公共信号的监控，如所用电系统，各种装置直流失电系统，火灾报警系统。（3）RCS-9703A测控装置：主要用于所内主变压器本体测控（4）RCS-9702C测控装置：主要用于母线的测控1.6变电站综合自动化的数据通信在变电站