变电站第五章第三讲

1、,变电站综合自动化系统的自动控制装置,变 电 站 综 合 自 动 化 原 理 及 应 用,20122013学年下,变电站综合自动化系统的自动控制装置,2,第三节 故障录波装置,第二节 备用电源和备用设备自动投入装置（AAT）,第一节 电压、无功综合自动控制装置（VQC）,2020/10/5,变电站综合自动化原理及应用陈珍姗,第二节 备用电源和备用设备自动投入装置（AAT）,2.1 备用电源的配置方式,备用电源自动投入装置是电力系统故障或其他原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源、备用设备或其他正常工作的电源自动投入工作，使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置，简称AAT装

2、置。 备用电源自动投入是保证电力系统连续可靠供电的重要措施。,2.1 备用电源的配置方式,采用AAT装置的优点：,（1）提高用户供电可靠性。 （2）简化继电保护。采用AAT装置后，环形电网可以开环运行，变压器可以解列运行，继电保护的方向性等问题可不考虑。 （3）限制短路电流。,&2.1 备用电源的配置方式,2020/10/5,变电站综合自动化原理及应用陈珍姗,第二节 备用电源和备用设备自动投入装置（AAT）,2.2 对备用电源和备用设备自动投入装置的基本要求,（1）工作电源确实断开后，备用电源才投入。,（2）手动跳开工作电源时，备自投装置不应动作。 （3）备用电源自动投入装置只允许动作一次。,

3、（4）工作母线上的电压不论因任何原因消失时，AAT均应动作。,工作变压器T1故障；,工作母线上发生短路故障；,工作母线的出线上发生短路故障，而故障没有被该 出线断路器断开；,QF1或QF2因控制回路、保护回路或操作机构等 问题发生误跳闸；,运行人员误操作导致QF1或QF2跳闸；,电力系统内的故障使母线失电。,为防止TV断线造成假失压误起动 AAT，工作母线失压时还必须检查工作电源无流，才能启动备用电源自动投入 。,（5）AAT的动作时间以尽可能短为原则。 对电动机造成过大的冲击电流和冲击力矩， 对电动机十分不利； 可能导致备用变压器电流速断保护的误动作。 （6）备用电源不满足有压条件，备用电源

4、自动投入装置不应动作。 （7）应具有闭锁备用电源自动投入装置的功能。,2.2 对备用电源和备用设备自动投入装置的基本要求,2.3.1 典型硬件结构 2.3.2 微机型备用电源自动投入装置软件原理,2.3 备用电源自动投入装置的工作原理,2020/10/5,变电站综合自动化原理及应用陈珍姗,&2.3 备用电源自动投入装置的工作原理,&2.3.1 典型硬件结构,1.备用电源自动投入装置的硬件结构的工作原理,外部电流和电压输入经变换器隔离变换后，由低通滤波器输入至A/D模数转化器，经过CPU采样和数据处理后，有逻辑程序完成各种预定功能。,2.ATT的主要输入和输出,（1）由电压互感器判断母线有无电压

5、，这里测量的是三相电压，而不是单相电压。 （2）采用用电流互感器是防止TV断线误判断工作母线失压导致误启动AAT。,(3)断路器的跳位与合位的信息有跳闸位置继电器和合闸位置继电器的触点提供，来识别系统运行方式及选择自动投入方式 (4)断路器合闸后的触点，作为手跳断路器后闭锁自动投入和外部自动投入输入点,&2.3.2 微机型备用电源自动投入装置软件原理,微机型备用电源自动投入装置软件逻辑框图如图所示。下面以图暗备用方式进行分析。正常时母线 、 分列运行，断开。,&2.3 备用电源自动投入装置的工作原理,1暗备用方式的AAT软件原理,&2.3.2 微机型备用电源自动投入装置软件原理,(1)AAT装

6、置的启动方式,方式一：由图（c）分析可知，当QF2在跳闸状态，并满足母线无进线电流，母线有电压的条件，Y9动作，H4动作，在Y11满足另一输入条件时合QF5，此时QF2处于跳闸位置，而其控制开关仍处于合闸位置，即当二者不对应就启动备用电源自动投入装置，这种方式为装置的主要启动方式。 方式二：当电力系统侧各种故障导致工作母线失去电压，此时分析图（b）可知，在满足母线进线无电流，备用母线有电压的条件，Y2动作，经过延时，跳开QF2，再由方式一启动备用电源自动投入装置，使QF5合闸。这种方式可看作是对方式一的辅助。,&2.3.2 微机型备用电源自动投入装置软件原理,1暗备用方式的AAT软件原理,以上

7、两种方式保证无论任何原因导致工作母线 失去电压均能启动备用电源自动投入装置，并且保证QF2跳闸后QF5才合闸的顺序，并且从图的逻辑框图中可知，工作母线与备用母线同时失去电压时，装置不会动作；备用母线无电压，装置同样不会动作。,(1)AAT装置的启动方式,&2.3.2 微机型备用电源自动投入装置软件原理,1暗备用方式的AAT软件原理,(2)AAT“充电”功能,从图 (c)中看到，当满足QF2、QF4在合闸状态，QF5在跳闸状态，工作母线有电压，备用母线也有电压，并且无装置的“放电”信号，则Y5动作，使t3“充电”，经过1015S的充电过程，为Y11的动作做好了准备，一旦Y11的另一输入信号满足条

8、件，装置即动作，合上QF5。,&2.3.2 微机型备用电源自动投入装置软件原理,1暗备用方式的AAT软件原理,AAT装置的充电条件,变压器T1和T2分列运行，即QF2处于合闸位置QF4处合闸位置，QF5处跳闸位置，所以与门Y1动作 母线和母均有三相电压，与门Y6动作。,(2)AAT“充电”功能,&2.3.2 微机型备用电源自动投入装置软件原理,1暗备用方式的AAT软件原理,当满足QF5在合闸状态或者工作母线及备用母线无电压，则t3瞬时“放电”，Y11不能动作，即闭锁装置,（3）ATT装置的“放电功能”,&2.3.2 微机型备用电源自动投入装置软件原理,1暗备用方式的AAT软件原理,QF5处于合

9、闸位置 母线和母线均三项无三相电压 备用方式一和备用方式二闭锁投入,t3的放电条件,若工作变压器T1故障，T1保护动作信号经H1使QF2跳闸。 工作母线发生短路故障，T1后备保护动作信号经H1使QF2跳闸。 工作母线出线上发生短路故障而没有被该出线断路器断开时，同样由T1后备保护动作经H1使QF2跳闸。 电力系统内故障使母线失压，在母 进线无流母线有压情况下经时间t1使QF2跳闸,（4）AAT装置的动作过程,&2.3.2 微机型备用电源自动投入装置软件原理,1暗备用方式的AAT软件原理,QFI误跳闸时，母线失压，母线进线无流，母线有压情况下经时间t1使QF2跳闸，或是QFI跳闸时联跳QF2.

10、QF2跳闸后，在确认已跳开备用母线有电压情况下，Y11动作，QF5合闸。当合与故障时，QF5保护加速动作，QF5跳开，AAT不再动作。,（4）AAT装置的动作过程,&2.3.2 微机型备用电源自动投入装置软件原理,1暗备用方式的AAT软件原理,2.明备用方式的AAT软件原理,&2.3.3 AAT 参数整定,1、低电压元件动作值 低电压元件动作值一般取额定电压的25。 2、过电压元件动作值 过电压元件动作值不应低于额定电压的70。 3、AAT充电时间 取1015s 4、AAT动作时间 5、低电流元件动作值 低电流元件动作值一般取TA二次额定电流的8%,变电站综合自动化系统的自动控制装置,31,第

11、三节 故障录波装置,第二节 备用电源和备用设备自动投入装置（AAT）,第一节 电压、无功综合自动控制装置（VQC）,&3.1 故障录波器的主要作用,当电力系统发生故障时，能迅速直接记录下与故障有关的运行参数的一种自动记录装置，记录的参数：U、I、开关量，元件的有功、无功、非周期分量的初值电流及其衰减时间常数、系统频率变化及各种参数变化的准确时间进行记录。 一、故障录波装置的作用 （一）找出事故原因，制定反事故措施； （事故复杂、保护装置动作不正常、现场人员忙） （二）为查找故障点提供依据； （三）积累运行经验，提高运行水平,（1）正确分析事故原因，为及时处理事故提供重要依据； （2）根据录波的

12、波形图和数据，可以准确评价继电保护和自动装置工作的正确性； （3）根据录波的波形图和数据，结合短路电流计算结果，可以较准确地判断故障地点范围，便于寻找故障点； （4）分析研究震荡规律； （5）分析波形图，可以发现继电保护和自动装置的缺陷及一次设备的缺陷，可及时消除事故隐患； （6）根据波形和数据，不仅可反映用于核对系统参数和短路计算值，可实测系统参数，对理论上计算的系统参数做必要的修正。,Digital Fault Recording,故障录波器工作的4个环节,故障 逻辑启动,传送数据 RS232,调制解调器 以太网，传真，打印机,分析 电压，电流 电源频率 谐波，相位 dx/dt,记录 故障

13、前/故障/故障后 内存，硬盘,装置的故障录波启动,(一)内部启动,(二)外部启动,&3.2 故障录波器的启动判据,启动判据的设置关系到故障时刻录波装置能否可靠启动以及能否对故障状态进行全面可靠的记录。,（一)内部启动,(一)内部启动,1.各相相电压和零序电压突变量启动,规定相电压突变量为UK5%UN 规定零序电压突变量为 U2%UN,2.过压和欠压启动,3.主变压器中性点电流越限启动,规定变压器中性点电流越限启动值为3I010%IN,4.频率越限与变化率启动,频率越限启动值为50.5Hzf49.5Hz； 频率变化率启动值为df/dt0.1Hz/s,5.系统振荡启动,(二)外部启动,(二)外部启

14、动,1.断路器的保护跳闸信号启动,由继电保护装置跳闸命令启动故障动态记录时，应当选用与发出断路器跳闸命令同步的触点信号（最好是跳闸出口继电器的触点），以准确记录启动时刻。为了避免干扰，以空触点经双绞线输出到故障录波器是必要的。,2.手动和遥控启动,可以由变电所就地和上级调度来远方命令启动。,（一）分时段记录方式,故障记录可分为A、B、C、D、E共5个时段,对于这5个 时段不仅故障量记录的时间长短不同，而且故障量的 采样频率也不一样。,&3.3 录波数据的记录方式和存储格式,(二)不定长录波,以上启动方式的录波的结束条件为：所有启动量全部复归，并且记录时间大于3S。,1.非振荡故障启动,在某一时

15、刻，启动量满足任一启动条件，装置启动录波。如果在录波的过程中有且仅有这一次故障启动时，装置将按A-B-C-D时段顺序进行录波。如果装置在已启动的录波过程中，有突变量输出或断路器跳合闸信号时，若在B、C时段，则由t=0时刻开始沿B、C、D、E时段重复执行；否则应沿A、B、C、D、E时段重复执行。,2.特殊启动方式,如果系统故障后引起振荡，而记录已进入E时段后，则立即转入按D时段记录，如果正在D时段则延长20S。,特殊启动方式,如果出现长期的电压或频率越限，可只记录电压值和频率值，每秒一点或作相应处理；,根据数据采集单元和分析管理单元在装置中的不同安排方式： （一）分散式结构的故障录波器,&3.4

16、 故障录波器结构模式,根据数据采集单元和分析管理单元在装置中的不同安排方式： （二）集中式结构的故障录波器,&3.4 故障录波器结构模式,&3.5 故障录波器的结构及工作原理,微机型故障录波装置的工作原理 （一）硬件结构 1、辅助变换器：用于变换电流、电压等模拟量，以适应单片机的A/D变换要求； 2、前置机部分：用于数据采集系统和判启动用，将故障信息快速准确传到后台机； 3、后台机部分：主要用于数据处理和管理，由一台PC机和一台显示器构成。 前置机部分：四个数采CPU插件、一个人机接口插件、开关量输入插件、逆变电源及告警插件组成，实际上是一个智能数采系统。,&3.4 故障录波器的结构及工作原理

17、,（二）录波装置的数据采集任务 （1）数据采集：周期20ms，采样f1000HZ，即1ms进行一次定时采样及计算，每周20点的采样值。每次定时采样均进入采样中断服务程序。 （2）保留故障前数据。正常运行时，不断采样计算并不断刷新10周正常运行采样计算数据； 发生故障，装置启动，立即保留3周正常运行的最新数据作为首段数据记录。 （3）划分记录段，顺序记录。,（三）前置机的数据通信任务 数采信息 人机接口插件 录波的数据信息传入后台机 存入软盘做永久保存,录波装置简介,220kV：南京银山电子有限公司的YS-88A型电力故障录波测距装置。,录波装置简介,220kV：武汉中元华电科技有限公司的ZH系列电力故障录波测距装置。,录波装置简介,110 kV故障录波采用深圳双合电脑系统公司的SH2000C型故障录波器装置。,故障录波文件的调取方法：,1.在“分析计算”选项中选择“波形分析” 2.在分析界面中，点击“文件”“打开”，然后选择文件：,点击“波形分析”,在这里选择需要打印的录波报文,3.点击“打印”图标可打印出波形文件 4.点击“分析”选项中“故障报告分析”选项得