35kv无人值守变电站设计 毕业论文

'摘要随着我国工业的发展，各行业对电力系统的供电可靠性和稳定性的要求日益提高。变电站是连接电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电能。变电站的安全运行对电力系统至关重要。本文主要进行35KV/10KV无人值班降压变电站的设计。35kV变电所综合自动化系统主要为无人值班形式，其设计应服从电网调度自动化的总体设计，其配置、功能包括设备的布置应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。因此,本次设计我们将以此作为设计指导原则展开设计工作。整个设计过程包括变电站电气主接线的设计和选择、短路电流的计算、主变压器和电器设备的选择。其中电器设备的选择主要包括：断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线导体、避雷器、高压熔断器等。本设计简单介绍了采用综合自动化设备实现变电站无人值班。关键词：降压变电站，电气部分设计，无人值班，综合自动化IV 河南城建学院本科毕业设计（论文）AbstractAbstract Withthedevelopmentofourindustry,allindustriesincreasingdemandforpowersystemreliabilityandstability.Thesubstationisconnectedtotheintermediatelinksofthepowersystemtobringtogetherthepower,liftvoltageanddistributionofelectricenergy.Thesafeoperationofthesubstationpowersystemiscritical.Inthispaper,thedesignofthestep-downsubstation35KV/10KVunattended.The35kVsubstationintegratedautomationsystemforunattended,itsdesignshouldbesubjecttotheoveralldesignofthepowergriddispatchautomation,configuration,featuresincludelayoutoftheequipmentshallmeetthepowergridsafety,quality,economyofoperationandinformationlayeredtransmission,sharingofresourcesprinciple.Therefore,thedesignwewillusethisasthedesignguidelinestoexpandthedesignwork.Theentiredesignprocessincludingthechoiceofdesignandselectionofthemainwiringoftheelectricalsubstation,short-circuitcurrentcalculation,themaintransformerandelectricalequipment.Whichthechoiceoftheelectricalequipmentincluding:circuitbreakers,isolatingswitches,currenttransformers,voltagetransformers,busconductors,surgearresters,highvoltagefuses,etc..Thesimpledesignofintegratedautomationequipmentunattendedsubstation.Keywords:step-downsubstations，electricalpartofthedesign，unattended，integratedautomationIV 河南城建学院本科毕业设计（论文）目录目录摘要IAbstractII1绪论11.1原始资料11.2课题的目的和意义11.2.1提高了运行可靠21.2.2加快了事故处理的速度21.2.3提高了劳动生产率21.2.4降低了建设成本21.3国内外无人变电站综述31.4无人值班变电站设计应注意的问题31.4.1变电站自动化系统的设计原则31.4.2主接线和平面布置41.4.3一次设备选型41.4.4直流系统41.4.5系统的抗干扰能力和自诊断功能41.4.6继电保护的配置4235KV总降压变电所设计62.1设计指导思想62.2主接线的选择72.2.1电气主接线的含义和满足的要求72.2.2本设计所选择的主接线方案及其选择理由72.3主变压器的选择82.3.1主变压器台数的选择82.3.2主变容量的确定92.3.3主变压器接线形式的选择102.3.4结论112.4所用变压器的选择和所用电的设计112.5短路电流的计算122.5.1概述122.5.2短路计算的目的132.5.3短路电流实用计算的基本假设132.5.4短路电流实用计算步骤142.6主要电气设备的选择及校验172.6.1高压电气选择的一般原则182.6.2按正常工作条件选择导体和电器182.6.3按短路情况校验192.7高压开关柜中断路器及隔离开关选择及校验202.7.1额定电流的计算202.7.2高压断路器及隔离开关的选择结果及校验202.8高压开关柜电压互感器、电流互感器及高压熔断器的选择252.8.1电流互感器的选择和校验25IV 河南城建学院本科毕业设计（论文）目录2.8.2电压互感器的选择272.8.3高压熔断器的选择282.9母线的选择及校验292.10本设计所选择的配电装置及选择理由312.11变电所的防雷保护规划332.1210kV中性点接地设计342.13无功补偿363变电站综合自动化系统及微机监控系统设计383.1变电站综合自动化技术介绍383.1.1变电站综合自动化概述383.1.2变电站综合自动化的优越性393.1.3变电站综合自动化的基本功能393.2变电站综合自动化系统的发展及结构形式403.2.1变电站综自系统发展的基本趋势403.2.2变电站综合自动化系统结构形式403.3SC-2000型分散式变电站综合自动化系统423.3.1概述423.3.2SC-2000系统组成：433.3.3SC-2000系统结构配置453.3.4SC-2000系统技术特点：463.3.5SC-2000系列数字保护监控装置功能介绍543.3.6主要设备清单553.4遥视警戒系统553.4.1系统设计原则563.4.2系统构成563.5烟、温报警系统及自动消防系统573.5.1变电站的火灾探测、报警系统583.5.2变电站的灭火系统583.5.3防火封堵装置60参考文献62致谢63附录A35KV无人值班变电所主要电气设备清单64附录B35KV无人值班变电所电气主接线图附录CSC-2000型分散式变电站综合自动化系统结构配置图附录D电气总平面布置图IV 河南城建学院本科毕业设计（论文）绪论1绪论1.1原始资料本工程为满足某区域对电力的需求，经系统规划设计，论证新建一座35kV终端变电站。变电站安装两台3150kVA变压器。电压分为35kV、10kV两个电压等级。35kV侧进线一回，10kV出线六回，最大负荷4500kVA，最大一回负荷为1000KVA，各侧功率因数COSφ及最大负荷小时数为：35KV侧Tmax=4200小时／年COSφ=0.85。查表损耗小时数T=2800小时10KV侧Tmax＝4500小时／年COSφ=0.8。查表损耗小时数T=3150小时35KV侧电源近似为无限大电源系统，以100MVA为基准容量，归算到本所35KV侧母线阻抗标幺值为0.2。本所环境要求：本所所在地地势平坦，交通便利、空气无污染。该地区最热月平均气温为28℃，年平均气温16℃，绝对最高气温40℃，土壤最热平均月气温18℃，风速为25m／s。微风风速小于5m／s。该所位于生荒土地，便于进出线等诸多方面的考虑。且考虑有视野较宽阔，有足够的间隔。1.2课题的目的和意义随着国民经济的迅速发展，电力工业的腾飞，人们对能源的利用的认识越来越来越重视，电力系统在整个行业中所占的比例逐渐增大，现代电力系统是一个巨大的，严密的整体，电力系统是国民经济的重要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。变电站是电力系统的重要组成部分,它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，建国以来，我国的成像供电事业得到了迅速发展，同时也经历了一个不断认识、提高、完善的过程。随着综合自动化技术的出现与实用,微机保护技术的成熟,数字通信技术与光纤的广泛应用,计算机网络的发展及调度自动化系统的完善,为变电站的综合自动化控制提供了坚实的技术基础,它克服了传统变电站二次系统的固有缺点,适应了现代电力系统发展的需要。人们开始感觉到变电站无人值班已经有了可能,再无必要配置固定值班人员。加上我国社会主义市场经济的发展,65 河南城建学院本科毕业设计（论文）绪论追求高效益已是企业的必要行为,况且市场诸多价格因素的变化(征地费、土建费、人员福利、工资开支与设备价格的相对关系),变电站无人值班在经济上的优越性(减少人员,降低建设成本),便必然成为电力企业追求的目标。另一方面,近年来国内市场上一系列高性能、长寿命,免维护的一、二次设备(包括直流电源)的涌现,也有助于促使变电站无人值班的实现。它是电力系统发展的必然趋势,是高新技术应用的必然产物,更是企业自身谋求高效益所必需的有效手段。变电站综合自动化是电力网及计算机技术发展到一定程度的产物,是整个电力系统自动化工程中的重要一环。随着经济的发展及人民生活质量的提高,对供电可靠性及供电质量不断提出更高要求:减少发、变、送、配电损失,降低运行维护成本,提高经济效益的要求,电力部门自身发展提出减人增效提高劳动生产力的要求,改善运行人员生活条件,减轻运行人员劳动强度(昼夜值班)等等的要求,都是促使电力系统自动化发展的重要因素。而变电站综合自动化的发展则为电力系统自动化的实现迈出了关键的一步。由于变电站综合自动化相对电厂综合自动化来说要容易实现,因此变电站综合自动化首先在电力系统运行中得到发展和应用。可以预见随着科学技术的进步,随着电力生产技术的进步,电厂的生产运行也将由目前的局部自动化走向全面综合自动化,同样将实现无人或少人值班。到那时实现整个电力系统运行自动化的理想将不是遥远的梦想。因此我们可以说变电站的综合自动化在电力系统自动化实践中有着重要意义。作为变电站运行管理一种新的模式,变电站无人值班还有着非常明显的技术经济效益,这在众多的文献中都有过肯定的阐述。概括起来,变电站无人值班主要有以下优点：1.2.1提高了运行可靠首先,基于微机监控的遥控操作,其实际统计误操作率比就地人工操作低得多;其次,由于了解全局,对操作意图最为明确的调度员直接操作,其操作正确率将肯定高于变电站值班人员的现场操作。据文献介绍,某供电局将有人值班改为无人值班后,误操作率降低了60%,遥控的误动作率低于万分之一。1.2.2加快了事故处理的速度调度员直接操作,可大大加快事故处理或正常负荷转移的速度,据资料报道,平均每次操作可节省时间10min。1.2.3提高了劳动生产率变电站无人值班,减少了现场值班人员,因而提高了劳动生产率。减人的直接效果是减少了人员的工资奖金和福利开支,此外,还相应减少了生活设施建设,减少了企业各种后勤保障负担。1.2.4降低了建设成本65 河南城建学院本科毕业设计（论文）绪论无人值班变电站布局紧凑,监控室小,不建生活设施,降低了建筑装饰标准,因而占地少,建筑面积小,装饰费用低,施工周期短,从而有效地降低了建筑成本。1.2国内外无人变电站综述在西欧、北美的发达国家及东亚的日本，不仅中低压的变电站，而且有些高电压等级的变电站(380kV和500kV等级的变电站)也都采用了无人值班的运行方式，有的电力公司已实现100%变电站无人值班。据介绍，这些国家在20世纪60年代就已开始了无人值班变电站建设，到20世纪70年代已完成了变电站无人值班的改造。我国的无人值班变电站起步也比较早，早在20世纪50年代开展有接点遥信和频率式遥测远动技术的研究时，就以郑州和沈阳等供电局作为试点，并于1958年在全国掀起了变电站无人值班的高潮，许多供电局的35--110kv变电站都撤了人。后来，由于技术、经济及管理体制上的原因，除郑州电业局等少数供电部门还在部分变电站坚持无人值班外，大都停止了这一尝试。随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，我国在电网调度自动化及远载技术的研究及产品开发方面取得了比较大的发展，特别是基于微机及工作站的SCADA/EMS系统、分布式微机远动装置和交流采样远动装置的开发成功奠定了变电站实现无人值班的基础。1994年全国地调调度自动化专业工作组会议讨论通过并向国调中心提交的专题文件“关于扩展遥控和变电站无人值班的意见”，以及1995年2月28日召开的全国变电所无人值班研讨会，进一步促进了我国的无人变电站建设的进程。1996年，全国电力系统第一座110kV综合自动化变电站—福益站在邢台电网投入运行。1.3无人值班变电站设计应注意的问题无人值班变电站除了应配置分层分布式微机监控系统、遥视警戒系统和完善的烟、温报警及自动消防系统外,在设计中还需要重视和解决好如下问题。1.4.1变电站自动化系统的设计原则实施变电站无人值班是一项系统工程，它与电网规划、域网和农网改造，调度通信自动化有着密切的联系，必须因地制宜，基本设计原则就是在满足安全生产、经济运行的前提下，尽量减少工作量，新建变电站可尽量做到一步到位，老变电站根据需要作适当改。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）绪论1.4.2主接线和平面布置在满足安全可靠运行的前提下，尽量简化电气一次接线。110kV可采用单母线分段，桥型接线，10--35kV可采用单母线接线、单母分段接线。设备布置方式：35KV屋内配电装置：使用GBC-35型手车式高压开关柜，屋内单列布置。此高压开关柜系三相交流50HZ单母线系统的户内屋内配电装置，作为接受和分配35KV及以下的网络电能之用，可选少油断路器和真空断路器，本设计选用真空断路器。10KV的配电装置：10KV配电装置因为电压较低，电气设备的体积，及最小安全净值A、B、C均较小，因而其显着特点是广泛采用屋内成套配电装置。1.4.3一次设备选型应尽可能选择技术先进，安全可靠，免维护或少维护设备，并满足下列要求：主变压器应装有遥信、遥控接口的有载调压开关。10--35kV断路器可选用SF6断路器或真空断路器，因电磁操动机构合闸电流较大，增加直流设备负担，最好采用弹簧储能机构。隔离开关应配有能满足遥信，闭锁要求的辅助开关，主变中性点地刀闸应配有电动操作机构。10--35kV电压互感器也应配有性能可靠的消谐装置。各电压等级的电流互感器应选用带有0．2准确级的二次线圈。以满足计量要求。避雷器采用氧化锌避雷器。配有在线监测装置。计数器应具有遥信接口。站用电源系统应具有两路电源。互为备用，自动切换。1.4.4直流系统直流系统的接线方式要求安全可靠，要选择免维护无铅酸蓄电池或镉镍蓄电池，配置直流电压自动调整装置和浮充电自动调整装置，一定要具有遥信接口。RTU、通讯、控制、保护使用UPS电源。1.4.5系统的抗干扰能力和自诊断功能变电站内一次设备很集中,而开关、隔离刀闸的操作,雷电波侵入等都是不可避免的干扰源。我们在总体设计时,为了节约电缆、减少弱电信号的衰减、提高抗干扰能力,尽量使控制、保护单元靠近被控设备。但从另一方面看,同时也就把现地控制单元推向恶劣的工作环境。这就要求系统和设备本身对大电流、强磁场、振动等强干扰源有很好的抑制措施。后台操作系统本身还应具有较完善的自诊断功能,对计算机、人机接口、通信接口、过程接口等设备的状况进行在线或离线诊断,当出现故障时要及时登录报警,对于冗余的设备还要能完成自动切换。1.4.6继电保护的配置继电保护是变电站安全运行的重要保证。变电站无人值班设计后,宜仍保持继电保护单元的可靠性应仅与保护装置本身有关,尽可能与其他装置(如通信口、网络、监控单元等)无关,因此,保护单元应相对独立。保护装置(65 河南城建学院本科毕业设计（论文）绪论包括元件保护、线路保护等)独立配置。实际工程中可在中低压部分尝试使用监控、保护一体化的装置。35kV或10kV采用监控、保护一体化装置,减少设备配置,降低造价。对于向特别重要的中、低压用户供电的线路的监控、保护合一装置可采用多CPU配置,以保证监控和保护的相对独立。本次设计采用了SC-2000型分散式变电站综合自动化系统。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计235KV总降压变电所设计2.1设计指导思想变电站及配电所在配电网中具有十分重要的地位。它既是变压器侧配电网中的负荷，又是下一级配电网的电源，其自动化程度的高低直接反映了配电自动化的水平。1995年，国家调度中心要求现有35kV-110kV变电站在条件具备时逐步实现无人值班变电站，新建变电站可根据调度和管理需要以及规划要求，按无人值班设计。欲实现无人值班变电站，其中变电站的综合自动化程度很重要。变电站自动化系统作为电网调度自动化的一个子系统，应服从电网调度自动化的总体设计，其配置、功能包括设备的布置应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。因此本次设计我们将以此作为设计指导原则展开设计工作。按我国的实际情况，目前变电站还不大可能完全实现无人值班，即使是无人值班，也有一个现场维护、调试和应急处理的问题，因此设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。同样，保护单元亦应具有远方、就地投切和在线修改整定值的功能，以远方为主，就地为铺，并应从设计、制造上保证同一时间只允许其中一种控制方式有效。要积极而慎重地推行保护、测量、控制一体化设计，确保保护功能的相对独立性和动作可靠性。保护、测量、控制原则上可合用电压互感器，对电量计费等有精度要求的量可接量测电流互感器，供监测用的量可合用保护电流互感器。变电站自动化系统设计中应优先采用交流采样技术，减轻电流互感器和电压互感器的负载，提高测量精度。同时可取消以前经常采用的光字牌屏和中央信号屏，简化控制屏，由计算机承担信号监视功能，使任一信息做到一次采集、多次使用，提高信息的实时性、可靠性，节约占地空间，减少屏柜，二次电缆和设计、安装、维护工作量。光纤通信以光波作为信息载体，以光导纤维作为传输介质，先进通信方式。组成结构包括：多路转换器（多路复用等）、光端机（光电转换）、光缆（传输介质）、光中继电装置（放大整形转换）。特点：抗电磁干扰、频带宽。主要作为电网骨干通信网，重要信息的传输。变电站内存在强大的电磁场干扰，从抗电磁干扰角度考虑，在选择通信介质时可优先采用光纤通信方式，65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计对于本次35KV小型变电站的设计，变电站与控制室的距离并不遥远干扰较小，用光纤就已经很快速可靠的完成信息的传输，而且用起来方便经济，故本次设计中的通信统一用光纤通信。由上面的设计指导思想可以看到我们这里无人值班变电所的设计应尽量使一些现实问题得以解决，使供配电质量能进一步提高。2.2主接线的选择2.2.1电气主接线的含义和满足的要求电气主接线主要是指在发电厂变电所的电力系统中,为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路、电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等，它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。一般在研究主接线方案和运行方式时,为了清晰和方便,通常将三相电路图描绘成单线图，在绘制主接线全图时,将互感器、避雷器、电容器中性点设备以及载波通信用的通道加工元件(也称高频阻波器)等也表示出来：电气主接线应满足以下几点要求:　　①运行的可靠性:主接线系统应保证对用户供电的可靠性,特别是保证对重要负荷的供电。　　②运行的灵活性:主接线系统应能灵活地适应各种工作情况,特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时,能够通过倒换开关的运行方式,做到调度灵活,不中断向用户的供电，在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。　　③主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下,做到经济合理,尽量减少占地面积,节省投资。2.2.2本设计所选择的主接线方案及其选择理由根据实际情况，拟定不分段单母线接线和单母分段两种备选主接线方案。35KV侧：不分段单母线接线：由线路、变压器回路和一组（汇流）母线所组成的电气主接线。单母线接线的每一回路都通过一台断路器和一组母线隔离开关接到这组母线上。如图2.1优点：①简单清晰、设备少、投资小。②运行操作简便、有利于扩建。图2.165 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计③隔离开关仅在检修电气设备是作隔离电源作用，不作为倒闸操作电器。从而避免了因用隔离开关进行大量倒闸操作而引起的误操作事故。缺点：可靠性、灵活性差。适用范围：这种接线适用于小容量和用户对供电要求不高的发电厂或变电所中。6—10kV配电装置，出线回路不超过5回；35—63kV配电装置，出线回路数不超过3回。单母线分段接线：以分段断路器将单母线分成两段，将线路和变压器分别连接到两段母线上的电气主接线。如图2.2优点：单母线分段接线可以减少母线故障的影响范围，提高供电的可靠性。当一段母线有故障时，分段断路器在继电保护的配合下自动跳闸，切除故障段，使非故障母线保持正常供电。对于重要用户，可以从不同的分段上取得电源，保证不中断供电。缺点：①增加了分段开关设备的投资和占地面积。②某段母线或母线隔离开关故障或检修时，仍有停电问题。图2.2适用范围：单母线分段接线应用在6—10kV，出线在6回及以上，每段所接容量不宜超过25MW,用于35—66kV时，出线回路不宜超过8回。本次设计35kV侧进线一回出线两回，考虑到无人值班尽量安装方便，防止误动作，35kV侧选用不分段单母线接线。10KV侧：参照35KV侧单母线不分段，单母线分段的优缺点及适用范围，由于本次设计10KV侧出线6回，最大一回负荷1000KVA,采用单母线分段可以有效提高供电可靠性,所以10kV侧采用单母线分段的接线方式。2.3主变压器的选择电力变压器（powertransformation文字符号T或TM），是变电所中最关键的一次设备，其功能是将电力系统中的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送，分配和和适用。2.3.1主变压器台数的选择65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计正确选择变压器的台数，对实现系统安全经济和合理供电具有重要意义。选择主变压器台数时应考虑原则是：①应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源，或另有自备电源。②对季节性负荷或负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，可以考虑采用两台变压器。③除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可采用两台或多台变压器。④在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。2.3.2主变容量的确定①主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。②装有两台主变压器的变电站，每台主变压器容量S应同时满足以下两个条件：1）任意一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷S的60%～70%的需要，即S=(0.6～0.7)S2）任意一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷S的需要即S≥S③根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷供电，保证供电可靠性。④同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。由于本次设计要求10kV最大负荷4500kVA最大一回负荷为1000KVA，每台变压器的容量按计算负荷的70%选择。（KVA）经查表选择变压器的型号为SZL--3150/35。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计含义：S:三相Z:有载调压L:绕组主材为铝线，额定视在容量为3150，一次侧额定电压为35KV,因为，选择变压器的容量满足要求。2.3.3主变压器接线形式的选择①变压器绕组的连接方式变压器绕组的连接方式必须和系统电压相一致，否则不能并列运行。该变电所有二个电压等级，所以选用双绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星形三角形，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用星形连接，35KV亦采用星形连接，其中性点多通过消弧线圈接地，35KV以下电压，变压器绕组都采用三角形连接。由于35KV采用星形连接方式与220KV、110KV系统的线电压相位角为零度（相位12点），这样当电压为22011035KV，高、中压为自耦连接时，变压器的第三绕组加接线方式就不能三角形连接，否则就不能与现有35KV系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星形连接的变压器。变压器采用绕组连接方式有D和Y，我国35KV采用Y连接，35KV以下电压的变压器有国标Y/d11、Y/Y0等，变电所选用主变的连接组别为Y/d11连接方式。故本次设计的变电所选用主变的连接组别为YN/d11型。②冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。本次设计选择的是小容量变压器，故采用自然风冷却。③调压方式的选择变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现的。切换方式有两种：无激励调压，调整范围通常在±5%以内；另一种是有载调压，调整范围可达30%，设置有载调压的原则如下：1）对于220KV及以上的降压变压器，凡在电网电压可能有较大变化的情况下，有载调压方式一般不宜采用。当电力系统运行确有需要时，在降压变电所亦可装设单独的调压变压器或串联变压器。2）对于110KV及以上的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式。3）65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计接于出力变化大的发电厂的主变压器，或接于时而为送端，时而为受端母线上的发电厂联络变压器，一般采用有载调压方式。普通型的变压器调压范围小，仅为±5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。故本次设计选用主变的调压方式为有载调压。2.3.4结论综上得该变电所的主变型号及相关参数如下表2-1所示：表2-1主变型号及参数变压器型号额定容量（KVA）额定电压（KV）连接组标号损耗（KW）阻抗电压（％）空载电流（％）台数高压低压空载负载SZL-3150/3531503510Ynd115.03371.122.4所用变压器的选择和所用电的设计变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电所安全，经济的运行。所用变台数的确定：一般变电所装设一台所用变压器，对于枢纽变电所、装有两台以上主变压器的变电所中应装设两台容量相等的所用变压器，互为备用，如果能从变电所外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台所用变压器。根据如上规定，本变电所选用两台容量相等的所用变压器。所用变压器的容量应按所用负荷选择。计算负荷可按照下列公式近似计算：S＝照明负荷+其余负荷×0.85(kVA)所用变压器的容量：Se≥S＝0.85∑P十P照明(kVA)65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计表2-2所用电主要负荷表：序号名称额定容量(KW)功率因数安装台数工作台数备注1充电机300.8811周期性2浮充电机6.50.8511经常性3主变通风0.150.733232经常性4蓄电池及装置通风2.70.8233周期性5交流焊机10.50.511周期性6检修间实验130.811经常性7载波远动0.960.6911经常性8照明20经常性9生活水泵8经常性10采暖及其他16周期性根据上表给出的所用负荷计算：S＝0.85(30+6.5+0.15×32+2.7×3+10.5+l3+0.96+8)+20+l6＝105.58l(kVA)根据容量选择所用电变压器如下：型号：SL7—125／l0。含义：S:三相L:线圈导线材质为铝7：产品序号视在容量为：125KVA一次侧额定电压为10KV。连接组别号：YNyn0,调压范围为：高压：±5％，阻抗电压为(%)：4所用电接线方式：一般有重要负荷的大型变电所，380／220V系统采用单母线分段接线，两台所用变压器各接一段母线，正常运行情况下可分列运行，分段开关设有自动投入装置。每台所用变压器应能担负本段负荷的正常供电，在另一台所用变压器故障或检修停电时，工作着的所用变压器还能担负另一段母线上的重要负荷，以保证变电所正常运行。2.5短路电流的计算2.5.1概述短路（shortcircuit）是电力系统中的严重故障，所谓短路，是指一切属于不正常运行的相与相间或相与地间发生通路的情况。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计在35KV的电力系统中，可能发生短路有三相、两相、两相接地和单相接地的故障，其中三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样，仍属对称状态，其他类型的短路是不对称短路。电力系统中常发生的单相短路占大多数，二相短路较少，三相短路就更少了。三相短路虽然很少发生，但其后果最为严重，应引起足够的重视。因此本次采用三相短路来计算短路电流，并检测电气设备的稳定性。2.5.2短路计算的目的①选择电气设备。电气设备，如开关电气、母线、绝缘子、电缆等，必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性，而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的效验是以短路电流计算结果为依据的。②继电保护的配置和整定。系统中影配置哪些继电保护以及继电保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分布，并要作多种运行方式的短路计算。③电气主接线方案的比较和选择。在发电厂和变电所的主接线设计中，往往遇到这样的情况：有的接线方案由于短路电流太大以致要选用贵重的电气设备，使该方案的投资太高而不合理，但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得到即可靠又经济的方案，因此，在比较和评价方案时，短路电流计算是必不可少的内容。④通信干扰。在设计110KV及以上电压等级的架空输电线时，要计算短路电流，以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。⑤确定分裂导线间隔棒的间距。在500KV配电装置中，普遍采用分裂导线做软导线。当发生短路故障时，分裂导线在巨大的短路电流作用下，同相次导线间的电磁力很大，使导线产生很大的张力和偏移，在严重情况下，该张力值可达故障前初始张力的几倍甚至几十倍，对导线、绝缘子、架构等的受力影响很大。因此，为了合理的限制架构受力，工程上要按最大可能出现的短路电流确定分裂导线间隔的安装距离。⑥短路电流计算还有很多其他目的，如确定中性点的接地方式，验算接地装置的接触电压和跨步电压，计算软导线的短路摇摆，输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等。2.5.3短路电流实用计算的基本假设65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计考虑到现代电力系统的实际情况，要进行准确的短路计算是相当复杂的，同时对解决大部分实际问题，并不要求十分精确的计算结果。例如，选择效验电气设备时，一般只需近似计算通过该设备的最大可能的三相短路电流值。为简化计算，实用中多采用近似计算方法。这种近似计算法在电力工程中被称为短路电流实用计算。它是建立在一系列的假设基础上的，其计算结果稍偏大。短路电流实用计算的基本假设如下：①短路发生前，电力系统是对称的三相系统。②电力系统中所有发电机电势的相角在短路过程中都相同，频率与正常工作时相同。③变压器的励磁电流和电阻、架空线的电阻和相对地电容均略去，都用纯电抗表示。次假设将复数运算简化为代数运算。④电力系统中各元件的磁路不饱和。即各元件的参数不随电流而变化，计算可应用叠加原理。⑤对负荷只作近似估计，由于负荷电流一般比短路电流小得多，近似计算中，对离短路点较远的负荷忽略不计，只考虑在短路点附近的大容量电动机对短路电流的影响。2.5.4短路电流实用计算步骤①按通过电气设备的短路电流最大地点为短路计算点的原则，分别选出两个短路计算点，如图2-3：即：K1：变电站主变一次侧K2：变电站主变10KV母线：=35kv：=10kVK1K2图2-3电力系统35KV侧架空线路变压器0.2②求各元件的电抗标么值，取=100MVA，一回线路：65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计变压器：③当在K1处发生三相短路时，作出等值电路图，如图2-4所示最小运行方式下电源至短路点的总电抗为：无限大容量电源K1短路电流周期分量的标么值S图2-4有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量最大运行方式下电源至短路点的总电抗为：无限大容量电源短路电流周期分量的标么值有名值冲击电流65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计短路全电流最大有效值短路容量④当在K2处发生三相短路时，作出等值电路图如下2-5所示0.22.22K2S0.22.22图2-5最大运行方式下电源至短路点的总电抗为无限大容量电源=1短路电流周期分量的标么值有名值冲击电流短路全电流最大有效值65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计短路容量最小运行方式下电源至短路点的总电抗为无限大容量电源=1短路电流周期分量的标么值有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量表2--3短路电流计算结果表短路点运行方式电源至短路点电抗标么值短路电流周期分量有名值（KA）冲击电流（KA）全电流（KA）短路容量S（MVA）K1最大0.115.639.7223.551000最小0.27.819.8511.78500K2最大1.214.5411.566.8582.6最小2.422.275.783.4341.32.6主要电气设备的选择及校验65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计电气设备的选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全运行的重要条件，在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术并注意节约，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。2.6.1高压电气选择的一般原则导体和电器的选择设计、必须执行国家的有关技术、经济的政策，并应做到技术先进、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需求：①应满足正常运行，检修，短路和过电压情况下的需求，并考虑到远景发展需要。②按当地环境条件校核。③应力求技术先进和经济合理。④选择导体时应尽量减少品种。⑤扩建工程应尽量使新老电器型号一致。⑥选用新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。有关规定：验算110kV以下电缆和导体短路稳电时，所选用的计算时间，一般采用主保护运作时间加相应的断路器全分闸时间。如果主保护有死区时，则应采用能对该死区起作用的后备保护的运作时间，并采用相应处的短路电流值。电器和10kV及以上充油电缆的短路电流计算时间一般采用后备保护动时间加相应的断路器全分闸时间。断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。2.6.2按正常工作条件选择导体和电器①额定电流导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度下，导体和电器的长期允许电流（或额定电流）应不小于该回路的最大持续工作电流，即：（或）由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的=1.05（为电机的额定电流）；母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的；母线分段电抗器的应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流；出线回路的除考虑线路正常负荷电流（包括线路损耗）外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。此外，还应按电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对导体和电器进行种类（屋内或屋外）和型式的选择。②额定电压和最高工作电压65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计导体和电器所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电器和电缆允许最高运行电压不得低于所接电网的最高工作电压，即：一般电缆和电器允许的最高工作电压：当额定电压在220KV及以下时为1.15；额定电压为330~500KV时为1.1。而实际电网运行的一般不超过1.1，因此在选择设备时，一般可按照电器和电缆的额定电压，不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即：2.6.3按短路情况校验①短路热稳定校验短路电流通过时，导体和电器各部件温度（或发热效应）应不超过允许值，既满足热稳定的条件为：或式中——短路电流产生的热效应；——短路时导体和电器设备允许的热效应；——时间t内允许通过的短时热稳定电流（或短时耐受电流）。——短路电流计算时间（继电保护动作时间与断路器全分闸时间之和）——导体或电器热稳定时间——短路全电流②电动力稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件是：或式中、——短路冲击电流幅值及其有效值；、——允许通过稳定电流的幅值和有效值。下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：1）用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。2）采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定；电缆印有足够的强度，亦可不校动稳定。3）装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计2.7高压开关柜中断路器及隔离开关选择及校验2.7.1额定电流的计算变压器一次侧额定电流：变压器二次侧额定电流：当按运行负荷计算时：考虑10母线上的最大出线负荷：考虑今后便于安装、调试和检修，同电压等级侧均选用同一型号的断路器和隔离开关。与相差不大，以下均已为基准选设备。2.7.2高压断路器及隔离开关的选择结果及校验①根据设备的额定电压、电流值，得65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计主变一次侧的断路器选择参数如下图所示：（35侧断路器）型号额定电压最高工作电压额定电流额定开断电流额定短时耐受电流额定峰值耐受电流额定关合电流额定合闸时间全开断时间ZN8-40.5/160035KV40.5KV1600KA25KA25KA(4S)63KA63KA0.1s0.06s1）热稳定的校验s=0.13+0.050.18s＞即合格2）动稳定的校验又＞即合格3）开断能力＜即合格4）短路容量＜3150即合格②根据设备的额定电压、电流值经查表，得65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计主变二次侧的断路器选择参数如下图所示：（10侧断路器）型号额定电压最高工作电压额定电流额定开断电流额定短时耐受电流额定峰值耐受电流额定关合电流额定合闸时间全开断时间ZN-10/63010KV12KV630KA20KA20KA(4S)50KA50KA0.06s0.03s1）热稳定的校验s=0.13+0.050.18s又1600＞即合格2）动稳定的校验又＞即合格3）开断能力＜即合格4）短路容量＜6300即合格65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计③主变一次侧隔离开关选择参数如下图所示：（35侧隔离开关）型号额定电压最高工作电压额定电流动稳定电流热稳定电流GN4-35G35KV40.5KV600KA48KA20KA（4s）1）热稳定的校验设=0.18s又1600＞即合格2）动稳定的校验又＞即合格④主变二次侧隔离开关选择参数如下图所示:（10侧隔离开关）型号额定电压最高工作电压额定电流动稳定电流热稳定电流GN1-10/40010KV11.5KV400KA52KA20KA（4s）1）热稳定的校验设0.18s又1600＞即合格65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计2）动稳定的校验又＞即合格⑤选择校验结果列表主变一次侧的断路器序号计算参数选择ZN8-40.5/1600型校验结果项目参数项目参数1工作电压35kVU35kV合格2工作电流54.55AI1600kA合格3断流容量1000S56000合格4动稳定校验合格5热稳定校验2500合格6开断能力15.6kA额定开断能力25kA合格主变二次侧的断路器序号计算参数选择ZN-10/630型校验结果项目参数项目参数1工作电压10kVU10kV合格2工作电流190.95AI630kA合格3断流容量82.6S6300合格4动稳定校验合格5热稳定校验1600合格6开断能力9.8kA额定开断能力20kA合格65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计高压断路器的型号表示如下：ABC-DE/F-G，其中：A位表示产品名称（D——多油断路器；S——少油断路器；Z——真空断路器；Q——产气断路器；K——空气断路器；C——磁吹断路器；L——六氟化硫断路器）B位表示使用环境（W——户外；N——户内）C位表示设计序号D位表示额定电压（kV)E位表示系列标识（如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……表示同型系列中不同规格或派生品种；G——改进型；C——手车型；D——带有电动操动机构）F位表示额定电流(A)G位表示额定开断电流(kA)主变一次侧隔离开关序号计算参数选择GN4-35G型校验结果项目参数项目参数1工作电压35kVU35kV合格2工作电流54.55AI600kA合格3动稳定校验合格4热稳定校验1600合格主变二次侧隔离开关序号计算参数选择GN1-10/400型校验结果项目参数项目参数1工作电压10kVU10kV合格2工作电流190.95AI400kA合格3动稳定校验合格4热稳定校验1600合格隔离开关的型号及含义标示格式是□□□－□□/□□，解释如下：第一个字符：G隔离开关第二个字符：N户内用W户外用第三个字符：设计序号第四个字符：额定电压（KV）第五个字符：T统一设计，G改造型第六个字符：额定电流（A）2.8高压开关柜电压互感器、电流互感器及高压熔断器的选择2.8.1电流互感器的选择和校验65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计电流互感器的选择应满足变电所中电气设备的继电保护、自动装置、测量仪表及电能计量的要求。选择的电流互感器一次回路允许最高工作电压Umax应大于或等于该回路的最高工作电压，即式中—电流互感器最高电压，单位为kV；—回路工作电压，即系统标称电压，单位kV。电流互感器的一次额定电流有：5、10、15、20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、12000、15000、2000、3000、4000、5000、6000、8000、10000、15000、20000、25000A。其一次侧额定电流应尽量选择得比回路正常工作电流大1/3以上，以保证测量仪表的最佳工作，并在过负荷时使仪表有适当的指示。二次额定电流有5A和1A两种，强电系统一般选5A，弱电系统一般选用1A。电流互在变电站中，电流互感器用于三种回路：微机保护，测量和计量。而这三种回路对电流互感器的准确级要求是不同的。用于测量和计量的绕组着重于精度，用于保护的绕组着重于容量。测量用电流互感器有一般用途和特殊用途（S类）两类，对于工作电流变化范围较大的线路及高压、超高压电网中，推荐采用带有S类测量级二次绕组的电流互感器。工程中，测量用电流互感器常选的准确等级为0.5。，计量用的电流互感器的准确等级常选择0.2S（或0.2），这在本设计中同样适用。保护用的电流互感器可分为稳态保护用（P）和暂态保护用(TP)，通常220KV及其以下系统宜选用稳态保护用电流互感器（P类），P类包括P、PR两类，其中PR类常用于220KV变压器差动保护和100～200MW发电机变压器组及大容量电动机差动保护用的电流互感器。因此本设计中保护用的电流互感器选择P类是合理可行的。保护用电流互感器常用的有5P10、5P20、10P10、10P20准确级，以10P20，变比200/1电流互感器为例，它表示测量一次电流为互感器额定一次电流的20倍时，复合误差不超过10%，也就是说4000A的时候，互感器误差不超过10%，不难看出当准确限值系数数值越大，互感器准确的范围就越大，5P和10P相比，很明显5P的误差低，精度高，但价格也贵，因此在精度要求高的回路才用例如差动保护。电流互感器动稳定可按来下式校验式中—为电流互感器允许通过的最大动稳定电流，单位kA；—系统短路冲击电流，单位kA。电流互感器短时热稳定应大于或等于系统短路时的短时热稳定电流。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计电流互感器的热稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行。电流互感器热稳定能力常以1秒允许通过的一次额定电流的倍数来表示，故热稳定应按下式校验式中—、由生产厂给出的电流互感器的热稳定倍数及一次侧额定电流，或者直接给出两者的乘积即短时耐受电流。35kV侧电流互感器的选择：35kV级电流互感器分为户外型和户内型两类。本次设计选用LCN—35型户外绝缘加强型电流互感器，作为保护、测量、计算之用。第1位：L—电流互感器第2或3位：A—穿墙式；M—母线型；B—支柱式；C—瓷绝缘；S—塑料注射绝缘；D—单匝贯穿式；W—户外式；F—复匝式；G—改进型；Y—低压式；Z—浇注绝缘式支柱式；Q—母线型；K—塑料外壳；J—浇注绝缘或加大容量第4或5位：B—保护级；C—差动保护；D—D级；J—加大容量；Q—加强型校验：电流互感器额定电压为42kV，大于系统标称电压35kV。额定二次电流5A。0.2级25VA为计量，0.5级40VA为测量，10P15级50VA为保护。主变进线电流为51.96A，额定一次电流选用100A，大于主变电流。动稳定校验：电流互感器动稳定电流为120kA,大于短路冲击电流33.65kA,满足要求。热稳定性校验：电气设备：=满足要求。10kV侧电流互感器的选择及校验：10kV进线选用LZN-10型电流互感器。额定电压10kV，最高工作电压10.5kV，大于系统标称电压10kV，额定一次电流300A，大于10kV侧负荷电流259.8kA，满足要求。额定二次电流为5A。电流互感器额定动稳定电流140A,大于10kV侧三相短路冲击电流11.56kA。热稳定性校验，，电气设备，=满足要求。故选择的电流互感器满足要求。2.8.2电压互感器的选择电压互感器的选择，除应满足一次回路的额定电压外，其容量与准确度等级应满足测量仪表、保护装置和自动装置的要求。电压互感器的选择不需要进行动稳定、热稳定校验。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计电压互感器的接线方式是根据二次侧的具体要求决定的。设计中的电压互感器为单相电压互感器，可根据需要组成单相接线、两相不完全星形接线和YNynd11（或YNyd11）三种不同的接线形式。单相接线一般不用；两相不完全星形接线是将两个单相电压互感器的一二次绕组接成V-V接线，广泛用于35KV及其以下中性点不接地的电网中，用来测量三个相间电压，节省一台电压互感器；YNynd11（或YNyd11）是由三台单相三绕组电压互感器构成的接线。二次侧yn接法用于测量线电压或单相对地电压，而剩余绕组三相首尾串联组成开口三角接线，在中性点不接地系统中用于交流电网的绝缘监视仪表与信号装置用，在中性点直接接地系统中供接地保护用。本次设计电压互感器应配置在10KV母线处，10KV侧的电压互感器是用来实现绝缘检测的功能，宜选择三个单相电压互感器构成YNynd11接线。选用JSZN-10型电压互感器，适用于交流50HZ、10KV电力系统中。作为电压电能计量及单相接地保护用，本产品为户内干式电压互感器，是电力系统建设无油化电网的优选产品。本产品为全密封，全绝缘浇注型结构，铁芯为3个独立的铁芯原件，采用优质的导磁材料支撑，该产品计量、监控保护、分开，互不干扰，使用更为安全可靠。JSZN-10主要参数型号JSZN-10用途测量用额定电压10000/100（V）变换原理电磁式电压互感器、电容式电压互感器额定电流50（A）品牌任丘长城测量范围0.2/0.5/3P（V）额定容量960（W）型号含义：J:电压互感器S:三相Z：浇注绝缘N:户内式2.8.3高压熔断器的选择高压熔断器主要用于高压输电线路、电压变压器、电压互感器等电器设备的过载和短路保护。其结构一般包括熔丝管、接触导电部分、支持绝缘子和底座等部分，熔丝管中填充用于灭弧的石英砂细粒。熔件是利用熔点较低的金属材料制成的金属丝或金属片，串联在被保护电路中，当电路或电路中的设备过载或发生故障时，熔件发热而熔化，从而切断电路，达到保护电路或设备的目的。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计高压熔断器的型号含义高压熔断器的型号含义：□□□□□—□□/□—□第一位：设备形式（X-限流式，无-非限流式）第二位：产品字母代号（R-熔断器）第三位：使用环境（N-户内，W-户外）第四位:用途（M-母线保护用，T-变压器保护用）第五位：设计序号（1，2，3……）第六位：额定电压（KV）第七位：结构特点（H-带有限流电阻，Z-带重合闸，T-带热脱扣器）第八位：额定电流（A）35KV侧：选择RN—35/100型熔断器，额定电压35kV，满足要求，断流容量1600MVA，大于短路容量1000MVA。最大开断电流100kA，大于短路冲击电流39.72kA。10KV侧：选择RN3—10/85型户内外熔断器，额定电压10kV，满足要求，断流容量1000MVA，，大于短路容量82.6MVA，满足要求。最大开断电流85kA，大于短路冲击电流11.56kA，满足校验。高压熔断器选择结果表型号额定电压(kV)额定电流(kA)断流容量S(MVA)备注RN5-35/10035100160035KV户内电压互感器RN1-10/1001085100010KV户内电压互感器2.9母线的选择及校验常用导体材料在铜、铝等。载流导体一般采用铝质材料。硬母线截面有矩形、槽形、管形等。矩形母线用于35KV及以下，电流在4000A及以下配电装置。导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择，变电所的汇流母线均按长期发热允许电流进行选择。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计除配电装置的汇流母线及较短导体按长期发热允许电流选择外，其余导体截面一般按经济电流密度选择。按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低。年计算费用包括电流通过导体所产生的年电能损耗费、导体投资和折旧费以及利息等，对应不同种类的导体的最大负荷年利用小时数将有一个年计算费用最低的电流密度—经济电流密度（）。部分导体的经济电流密度，见下表导体的经济电流密度载流导体名称最大负荷年利用小时数3000以内3000-50005000以上铜导体和母线3.02.251.75铝导体和母线1.651.150.9铜芯3.02.52.0铝芯1.61.41.2橡皮绝缘铜芯电缆3.53.12.7导体的经济截面可由下式决定：式中—正常工作时的最大持续工作电流。35KV母线的选择最大工作电流＝0.546×2＝0.1092(KA)(S要按2台计＝3.15×2)方法1：按最大持续工作电流来选择异体截面积S即，知=1.05所选导线型号为LGJ-35型。方法2：按经济电流密度来选择，知所选导线型号为LGJ-50。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计经过比较方法1和方法2，而且钢芯铝铰线允许截流量为Iy=210A，最后确定导线型号为：LGJ-50。10KV母线的选择小于4000A采用矩形母线，其散热条件较好，有一定的机械强度，便于固定和连接。所选矩形母线的规格为50×5，矩形铝异线其长期允许载流量为平放为637A；竖放为1741A。2.10本设计所选择的配电装置及选择理由配电装置按电器装设地点的不同，可分为屋内和屋外两种。按其组装方式可分为装配式和成套式。特点介绍屋内配电装置的特点是：①由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小。②维护、巡视和操作在室内进行，不受气候影响。③外界污秽空气对电话影响较小，可减少维护量。④房屋建筑投资较大。屋外配电装置的特点①工建工作量和费用较小，建设周期短。②扩建比较方便。③相邻设备距离较大，便于带电作业。④占地面积大。⑤受外界影响，设备运行条件较差，须加强绝缘。⑥不良气候对设备维修和操作有影响。成套配电装置的特点：①电器布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相问和对地距离可以减少结构紧凑占地面积小。②65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计所有电器元件已在工厂组装成一体，大大减小现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁。③运行可靠性高，维护方便。④耗用钢材较多，造价较高。本次设计所选配电装置35KV屋内配电装置：使用GBC-35型手车式高压开关柜，屋内单列布置。此高压开关柜系三相交流50HZ单母线系统的户内屋内配电装置，作为接受和分配35KV及以下的网络电能之用，可选少油断路器和真空断路器，本设计选用真空断路器。型号含义：G——高压开关设备；B——保护型；C——手车式；35为额定电压单位KV。使用环境条件：①海拔高度不超过1000米②环境温度：上限+40度，下限-25度。③相对湿度不超过90%（+25度时）④地震烈度不超过8级⑤无火灾，爆炸危险，严重污秽，化学腐蚀及剧烈震动场所。⑥当开关柜使用在特殊环境场所时，由用户和制造厂协商。产品结构本高压开关柜系手车式，空气绝缘，保护型。开关柜由柜体和手车两部分组成。柜体由角钢、钢板焊接而成，一般包括手车室，隔离触头室，电缆头室，继电器室，端子室，仪表板室和柜顶等七部分。手车按功用可分为断路器手车，避雷器手车，电压互感器手车，隔离手车，所用变压器手车。开关柜规格开关柜设置有一套完善的联锁装置，可保证正确的操作和人员安全，另外开关柜亦可根据用户的要求装设加热器。10KV的配电装置：10KV配电装置因为电压较低，电气设备的体积，及最小安全净值A、B、C均较小，因而其显着特点是广泛采用屋内成套配电装置。采用JYN—10型金属封闭移开式开关设备，屋内双列布置。此设备为三相交流50HZ，3—10KV单母线分段系统户内成套设备（以下简称手车柜）作为接受和分配网络电能之用。正常使用环境条件①海拔高度不超过1000米65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计②环境温度：上限+40度，下限-5度。注:允许在-30度时贮运。③相对湿度不超过90%（+25度时）④地震烈度不超过8级⑤无火灾、爆炸危险、严重污秽、化学腐蚀及剧烈震动场所。型号含义JYN—10：J---金属封闭移开式开关设备;Y---移开式(手车式)；2---设计序号；10---额定电压；2.11变电所的防雷保护规划避雷针、避雷器是变电所屋外配电装置和所区电工建筑物防护直击雷过电压的主要措施。变电所借助屋外配电装置架构上的避雷针和独立避雷针共同组成的保护网来实现，主控制室和屋内配电要采用屋顶上的避雷带。①直击雷的过电压保护：装设独立避雷针，为防止雷直击变电设备及其架构、电工建筑物，其冲击接地电阻不宜超过10欧，为防止避雷针落雷引起的反击事故，独立避雷针与配电装置架构之间的空气中的距离SK不宜小于5m，独立避雷针的接地装置与接地网之间的地中距离Sd应大于3m。35kV、ll0kV配电装置：在架构上装设独立避雷针，将架构支柱主钢筋作引下线接地。主变压器装设独立避雷针，各电压等级母线应装设独立避雷针，主控制楼：屋内配电装置钢筋焊接组成接地网，并可靠接地。②雷电侵入波的过电压保护对入侵波防护的主要措施：变电所内必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的过电压，在35kV靠近变电所l-2kM的进线上架设避雷线，其耐雷水平分别不应低于30kA和75kA保护角在25°和30°范围内，冲击接地电阻在l0Ω左右，以保证大多数雷电波只在此线段外出现，即设置进线段保护。③避雷器的配置：1)进出线设备外侧；2)所有母线上；3)变压器高压侧，尽量靠近变压器；4)主变压器中性点，按其绝缘水平等级选设；④避雷线的配置：1)35kV雷电日较高应全长架设避雷线；2)10-35kV，一般设1-2kM的进线段保护，以降低雷电波的陡度。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计金属氧化物避雷器型号说明：避雷器选择一览表型号安装地点参数陡度冲击电流下残压≤kV雷电冲击电流下残压≤kV操作冲击电流下残压≤kV直流1mA参考电压≥kVY5HWZ—42/13435kV母线15413411473Y5HWSl—17/5010kV母线5024.0Y5WZ—12.7/4510kV出线51.84538.3242.1210kV中性点接地设计低压配电系统的中性点接地形式通常有两种：中性点接地和中性点不接地两种接地形式，其中中性点接地分为中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经电阻接地两种，通常我们将中性点直接接地归为大电流接地系统，而将另外两种接地方式归为小电流接地系统，在我们这里选用小电流接地系统，具体分析如下：根据文献《交流电气安装的过电压保护和绝缘配合》中规定：“6kV-35kV65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计主要由电缆线路构成的送、配电系统，单相接地故障电容电流较大时，可采用低电阻接地方式，但应考虑供电可靠性要求，故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响、对通信的影响和继电保护技术要求以及本地的运行经验等。”通过查阅各类资料可知，在我国城市配电系统中，全电缆出线变电站的单相接地故障电容电流超过30A时采用中性点经电阻接地；全架空线路出线变电站的单相接地故障电容电流超过10A时采用中性点经消弧线圈接地，一般来说确定配电系统中性点的接地方式，应从供电可靠性、内过电压、对通信线的干扰、继电保护以及确保人身安全诸方面综合考虑。下面我们就这几个方面展开讨论。①供电可靠性单相接地故障可分为永久性故障和非永久性故障，若在电缆与架空线混合线路电缆上发生永久性故障，一般是电缆本体或终端、中间接头击穿；若发生在架空线上，一般为绝缘子碎裂、绝缘导线断线或外物碰及裸导线等。对于永久性接地故障，都应停电排除故障后恢复供电。在中性点经消弧线圈接地时可短时（不超过2h）带故障运行，但是小接地电流系统中确定单相接地线路的“自动选线装置”在消弧线圈补偿后往往不准，只能试拉线路确定故障线路，试拉时实际上已对很多用户（往往是数条线路上的用户）短时停电。确定某条线路为接地故障后后仍旧要停电，只是可在停电前转移负荷或通知用户，但也仅限于重要用户。在发生单相接地时，另外两相电压升高，可能会发生其他电缆的另一相接地故障。发生非永久性接地故障，只会在架空线路的裸导线处，一般是雷击时绝缘子对地闪络或刮风时树枝碰线；在中性点经电阻接地时，线路将跳闸。但从各项统计资料显示，发生非永久性接地故障在日常生活中是很少出现的。②内过电压中性点经电阻接地可降低单相接地工频过电压，而且能迅速切除故障线路，工频电压升高持续时间很短，这对于有累积效应的电缆绝缘有利，也为氧化锌避雷器的安全运行创造了良好条件。弧光接地过电压影响范围大、持续时间长，对设备绝缘有很大的威胁。在中性点不接地或经消弧线圈接地系统中，弧光点燃和熄灭过程中会产生严重的弧光接地电压。其最大可达最高工作相电压峰值的4.76倍中性点经电阻接地后，电弧点燃和熄灭过程中积聚的多余电荷可通过电阻泄漏入地，中性点电位很快衰减，所以重燃产生的过电压幅值明显降低，区庄变在接地电阻为10Ω时弧光接地过电压只有最高工作相电压峰值的1.52-1.89倍。③对通信线的干扰65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计配电网接地故障电流以及正常运行时的零序电流，都会对通信线产生影响，具体表现为对通信线的干扰和电磁危险影响。配电线路对通信线路均的杂音干扰与两线路间的距离有关。④继电保护中性点经消弧线圈接地的配电系统，发生单相接地时继电保护装置只发预告音响，靠试拉线路确定故障线路，在发生2条线路同处2处接地时极易产生错觉，使调度和运行人员难确定线路。对中性点经电阻接地时，应加装零序电流互感器并增加零序电流保护。为保证继电保护的选择性，零序电流速断保护动作电流应躲过被保护线路的单相接地电容电流。⑤确保人身安全采用中性点经电阻接地，在发生高压线断线的情况下，可以立即跳闸，避免发生高压触电事故。经过以上的比较，我们可以得出选用中性点经电阻接地的接地方式，查资料可知，采用阻值为10Ω的电阻接地，以将大的阻性电流叠加在故障点上。其优点是：1）能快速切除故障，过电压水平低，无谐振过电压，可采用绝缘水平较低的电缆和设备3）减少绝缘老化效应，延长设备使用寿命4）能把异相故障率衰减到最低限度5）为采用简单、有选择性、有足够灵敏度保护提供可能性。2.13无功补偿供电部门对一些新建企业一般要求其月平均功率因数达到0.9以上。当企业的自然总功率因数较低，单靠提高用电设备的自然功率因数达不到要求时，应装设必要的无功功率补偿设备，以进一步提高企业的功率因数。待设计变电所采用的是两台主变压器，且变电站无功补偿的主要目的是平衡电网的无功功率，改善电网的功率因数，提高系统终端变电所的母线电压，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗，因此本设计应该采取变电站补偿的方式，即补偿装置一般集中接在变电站10kV母线上，且需要两套。结合现实情况本站选用GRJ-Z系列的高压电容自动补偿柜。如右图所示，特点是：每路电容器组设二相式电流保护，一次回路设熔断器、氧化锌避雷器及电抗器保护电容组。同时设事故灯光、音响。及时进行报警。电容器组的投切采用性能优越的真空接触器。电源侧主控柜采用三相式电流保护及过电压。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计由于采用变电站补偿方式，补偿装置一般集中接在10KV母线上，而设计中的变电站10KV母线为单母分段接线，因此应用两套这样的无功补偿装置。确定无功补偿容量时，应注意以下两点：①在轻负荷要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。②功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿。一般以有功计算负荷发生时所需的无功补偿容量作为自动补偿时补偿容量的计算依据。即：式中——补偿前的有功计算负荷，单位为KW；、——补偿前后的功率因数角。由负荷计算可知，cos=0.8，cos=0.95，则，=0.328取正常工作时的计算负荷，即=3600KW，所以无功补偿容量为：由于设计中采用两套无功补偿装置，所以单个无功补偿装置的容量应为:。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计3变电站综合自动化系统及微机监控系统设计3.1变电站综合自动化技术介绍3.1.1变电站综合自动化概述变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备（包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线，是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。国外变电站综合自动化公司主要有：德国：西门子、ABB、AEG美国：GE、西屋瑞士：BBC法国：阿尔斯通日本：三菱电气、关西1975年，日本关西、三菱公司开始研究，1979年12月SDCS-1在那须其竹克里变电站投运。1985年德国西门子公司的LSA678在德国汉诺威投运。国内主要有：北京四方：CSC2000南京南瑞集团：BSJ-2200南瑞继保：RCS-9000国电南自：PS6000许继集团：CBZ-8000烟台东方电子：DF3000上海惠安：PowerComm2000北京德威特：DVPS-60065 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计1987年由清华大学电机工程系研制的我国第一套变电站综合自动化系统在山东威海的望岛变电站（35KV城市变）投运。90年代我国的变电站综合自动化蓬勃发展。目前技术已比较成熟。3.1.2变电站综合自动化的优越性①提高变电站的安全、可靠运行水平。②提高供电质量，提高电压合格率。③提高电力系统运行、管理水平。④缩小占地面积，减少总投资。⑤减少维护工作量，减少值班人员劳动量3.1.3变电站综合自动化的基本功能①监视和控制功能1）数据采集（模拟量、状态量、脉冲量采集。在厂站端的遥测信息按重要程度分别在3--20s内在调度中心实现更新）。2）事件顺序记录（SOE，断路器及保护动作顺序记录）。3）故障记录（35KV以下配电）、故障录波和测距（110KV以上输电）。4）操作控制（操作防误、操作权限控制。五防：①防带负荷拉、合隔离开关；②防误入带电间隔；③防误分、合断路器；④防带电挂接地线；⑤防带地线合隔离开关）。5）安全监视（测量越限告警、越限记录，装置异常监视）。6）人机联系（显示数据及画面、输入数据、人控操作、诊断与维护）。7)打印功能。8)数据处理与记录。9)谐波分析与监视。②微机保护功能微机保护功能是变电站综合自动化系统最基本、最重要的功能。高压输电线主保护、后备保护；主变压器主保护、后备保护；母线保护、配电线路保护、无功补偿电容器组保护、小电流接地系统单相接地选线。③其他安全自动装置控制功能1)电压、无功综合控制（有载调压变分接头调整，无功补偿装置）。2)低频减载控制。3)备用电源自动投入控制（明备用，暗备用）。4)时钟对时功能5)各种装置的自诊断功能④通信功能1)现场级通信：系统内部的现场级通信。解决监控主机与各子系统及各子系统之间的数据通信、信息交换问题。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计2)与上级调度通信：综合自动化系统兼有RTU（远程终端单元）全部功能，可将采集的模拟量、开关量等信息及事件记录等上传至调度中心，同时接受调度中心下达的各种操作、控制、定值修改等命令。3.2变电站综合自动化系统的发展及结构形式3.2.1变电站综自系统发展的基本趋势①保护监控一体化这种方式在35kV及以下的电压等级中已普遍采用，今后在llOkV及以上的线路间隔和主变三侧中采用此方式也已是大势所趋，它的好处是功能按一次单元集中化，利于稳定的进行信息采集以及对设备状态进行控制，极大地提高了性能效率比。其目前的缺点也是显而易见的：此种装置的运行可靠性要求极高，否则任何形式的检修维护都将迫使一次设备的停役。可靠性、稳定性要求高，这也是目前11O千伏及以上电压等级还采用保护和监控分离设置的原因之一。随着技术的发展，冗余性、在线维护性设计的出现，将使保护监控一体化成为必然。②人机操作界面接口统一化、运行操作无线化无人无建筑小室的变电站，变电运行人员如果在就地查看设备和控制操作，将通过一个手持式可视无线终端，边监视一次设备边进行操作控制，所有相关的量化数据将显示在可视无线终端上。③就地通讯网络协议标准化强大的通讯接口能力，主要通讯部件双备份冗余设计(双CPU、双电源等)，采用光纤总线等等，使现代化的综合自动化变电站的各种智能设备通过网络组成一个统一的、互相协调工作的整体。④数据采集和一次设备一体化除了常规的电流电压、有功无功、开关状态等信息采集外，对一些设备的在线状态检测量化值，如主变的油位、开关的气体压力等等，都将紧密结合一次设备的传感器，直接采集到监控系统的实时数据库中。高技术的智能化开关、光电式电流电压互感器的应用，必将给数据采集控制系统带来全新的模式。3.2.2变电站综合自动化系统结构形式由前面变电站综合自动化技术的发展历程可以知道其发展形成的结构形式，根据综合自动化系统的设计思想和安装的物理位置的不同，其硬件结构可以分为很多种类。但从国内外变电站综合自动化系统发展的过程来看，其结构形式可以分为集中式结构形式、分层分布式结构形式，分层分布式结构形式又分为集中组屏、分散安装、分散安装与集中组屏相结合等几种。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计集中式结构形式可以及时采集变电站中各种模拟量、开关量，完成对变电站的数据采集、实时监控、制表、打印、时间顺序记录等功能；能完成对变电站主要设备和进、出线的保护任务；系统还有自诊断和自恢复功能，结构紧凑，体积小，可大大节省占地面积；造价低，实用性强，适合小型变电站的新建和对老站的改造。但是存在好多不足:每台计算机的功能较集中，如果一台计算机出现故障，影响面大，可靠性降低；所用的软件复杂，修改工作量大，系统调试麻烦；组态不灵活，对不同主接线会有不同规模的变电站，软硬件都必须另行设计，工作量大，不利于批量生产；集中式与传统式相比不直观，调试和维护不方便，程序设计麻烦，只适合于保护算法比较简单的情况。所以不选择集中式的结构形式。分层分布式结构形式，所谓分布式是指在结构上采用主、从CPU协同工作方式，各功能模块之间采用网络技术或串行方式实现数据通信。多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了集中式结构中计算机处理的瓶颈问题，方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块的正常运行。整个变电站的一、二次设备可分为三层，即变电站层，单元层（或间隔层）和设备层，如下图（3-1）所示，每一层完成不同的功能，每一层由不同的设备或子系统组成。变电站称为2层，单元层为1层，设备层为0层。设备层主要指变电站内的变压器、断路器、隔离开关、电压互感器和电流互感器等一次设备。变电站综合自动化系统主要位于单元层和变电站层。单元层一般按断路器的间隔划分，具有测量、控制部件和继电保护部件。测量、控制部件负责该单元的测量、监视、断路器的操作控制和连锁及事件顺序记录等；继电保护部件负责该线路或变压器或电容器的保护、故障录波等。因此单元层本身是由各种不同的单元装置组成，通常把继电保护、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能组合在一起的装置称为保护单元，而把测量和控制功能组合在一起的装置称为控制单元。两者统称为间隔级单元。这些独立的单元装置直接通过局域网络或串行总线与变电层联系；也可设有数采管理机或保护管理机，分别管理各测量、监视单元和保护单元，然后集中由管理机与变电层通信。因此，单元层本身实际上就是两级系统的结构。管理机承担者上传下达的重要任务，对下它可以管理各种间隔单元装置，对上则通过设立开放式结构的站级网络接口，将数据传送给监控主机或调度端。变电层包括全站性的监控主机、工程师机、远动控制机等。该层设现场总线或局域网，供各主机之间与间隔层之间交换信息。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计由于分层分布式结构分散安装形式的配置在功能上采用可以下放尽量下放的原则，凡是可以就地完成的功能绝不依赖通信网，任一部分设备出现故障只影响局部，因此大大提高了系统的整体可靠性，软件相对简单，可扩展性和灵活性强，节约投资，减少维护工作量。继电保护相对独立；具有与系统控制中心通信的功能；工作环境良好，管理维护方便。对于35KV变电站，一次设备都比较集中，有不少是组合式设备，分布面不广，所以信号电缆不太长，采用该结构较为适合。图3-1变电站的一、二次设备分层结构示意图分散与集中式相结合的结构就是将配电线路的保护和测控单元分散安装在开关柜内，而高压线路保护和主变压器保护装置等仍采用集中组屏的系统结构；全分布分散式的结构形式虽然可以提高综合自动化系统的可靠性，但对本次设计来说投资较大，不适合中、低型变电站的设计。综上所述，本次设计采用分层分布式分散安装的系统结构形式。3.3SC-2000型分散式变电站综合自动化系统本次35KV无人值班变电所设计采用SC-2000型分散式变电站综合自动化系统。3.3.1概述65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计SC-2000型分散式变电站(发电厂)综合自动化系统是北京东仁思创科技发展有限公司为适应电力系统变电站(发电厂)综合自动化系统和无人值班变电站自动化需要，在总结从事变电站(发电厂)综合自动化系统开发、生产使用经验的基础上，应用最新的计算机网络技术和计算机通讯技术，使在电力系统得到广泛应用的SC-2000系列分散式数字监控保护装置和DRTU-2000系列分散式数字RTU装置与SC-COMM微机通讯处理器有机结合而推出的新一代集保护、监控和远方数据传输功能于一体的综合自动化系统。该系统适用于220KV以下电压等级的变电站、发电厂、水电站、开关站的自动控制和保护，以实现其测量、监视、控制、保护、记录、远动等功能，可实现变电站的无人值守和远方控制。3.3.2SC-2000系统组成：SC-2000系统从整体上，由三部分组成：第一部分：间隔层的全分散式保护、测控及自动控制装置SC-2000系列分散式数字监控保护装置集保护和测控于一体，能完成对线路、电容器、变压器、电动机、发电机等对象的各种数字保护以及对电流、电压、频率、功率、电度量、各种谐波的分析和遥测、对断路器状态和各种隔刀状态的遥信、对断路器远方遥控、对变压器档位遥调。DRTU-2000系列全分散式数字RTU装置，它主要实现四遥功能，同SC-2000不同之处在于它只具四遥的功能，没有数字保护功能，因而其在遥测的精度方面优于SC-2000，精度优于＜0．5％。另外它具有直流接口，可方便接入各种变送器(如变压器的档位，温度，压力)。一个DRTU-2000装置可灵活地配置成对一条线路、一组电容器、一个变压器的监测控制，也可以对同一段母线上三条出线的监测与控制。SC-2000系列装置与DRTU-2000装置有机的结合，实现了间隔层各种对象的保护和测控功能。集保护、测控功能于一体的SC-2000装置或只具有四遥功能的DRTU-2000装置由于全分散式设计，装置既可以集中组屏安装，也可以就地安装在开关柜上，减少大量的二次接线，装置仅通过通讯电缆或光纤与上层系统联系，取消了大量信号、测量、控制、保护电缆接入主控室，节省了投资，提高系统的可靠性。第二部分：通信层通信层主要收集测控单元、保护设备以及综合设备的上传信息，并下达控制及定值参数的修正命令，同时起到规约转换作用。通信层在整个综合自动化系统中极为重要，它是电站内信息流动的动脉和枢纽。SC-2000系列的通信层主要由SC-COMM通讯处理器来实现。SC-COMM由于采用了多CPU和双口RAM、专用校时GPS、等技术使它具有实时性好、可靠性高、适应能力强、容量大等特点，加之精确的时间修正，从真正意义上做到1ms以内的SOE时间同步。SC-COMM可以转发多种通讯协议的四遥信息，并支持用于打印事件报告的串行打印机，可同时为多达三个主站提供各自的通道，每个通道都可以外接MODEM，利用不同的通讯规约同时进行远距离传输通讯。在系统网络方面，SC—2000系统利用SC-65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计COMM作为整个通讯系统的集线器，它同时也完成对下挂装置规约转换和SOE校时功能，其具有的16个设备通讯口，每个口支持多种网络方式，根据用户的要求和设备的接口方式，利用SC-COMM通讯适配器，可灵活构成RS232点对点通讯、RS422主从网(每口最大允许容纳8台设备)、CANBUS现场总线、Lonworks现场总线或光纤接口。由于通讯处理器具有16个设备通讯口，每个通讯口都可以组成不同网络方式，因而比国内其它厂家整个系统采用单一网络结构方式组网显得更为合理和灵活，特别是在综合自动化系统中，所选设备通讯方式种类繁多，通讯规约不同，要各种设备照一种通讯方式联结在一起，显然是不可能的。故国内很多厂家只好利用后台或通讯前置机扩充的Rs232通讯口接入其它厂家的产品，使综合自动化系统通讯的可靠性完全依赖于基于windows操作系统(或DOS系统)下的计算机，当操作系统出现死机情况，系统的通讯便完全瘫痪。而SC-COMM成功地解决了上述问题。一个SC-2000系列网络配置如下：可选一台SC-COMM或选二台SC-COMM可方便组成双网(因SC-2000系列数字保护监控单元都具备双通讯口)。SC-COMM16个通讯口中二个口可用于远传调度，一个通讯口连接当地监控后台(也可以用于参数设置)，7个设备口可组成RS422主从网络或利用适配器构成CANBUS现场总线网络，一般可以带56台或更多的设备(达128台)，4个设备口可利用光纤适配器连接主变或110Kv以上的线路保护监控设备实现点对点通讯(也可按其它厂家设备，如美国SEL公司的SEL321、SEL221、SEL387、SEL587)。另外2个设备通讯口，采用RS485接口(主从网)，方便地与直流屏和智能电度表相连。SC-COMM通讯处理器支持多达十种以上的通讯规约。第三部分：变电站层的监控与管理系统它的任务是收集全站的信息并实时存储数据，通过通讯处理器同间隔层的装置实时通讯。它实现了：①数据采集：遥测：变电站运行的各种实时数据，如母线电压、线路电流、主变温度、功率、频率等；遥信：断路器、刀闸位置、分接头位置、各种设备状态、瓦斯、气压信号；②数据统计和处理：　　限值监视和报警处理：多种限值、多种报警级别、多种告警方式(声响语言)和告警闭锁和解除；遥信信号监视和处理：透信变位次数的统计、变位告警；运行数据计算和统计：电量累加、分时统计、运行日报、日报最大值、最小值、负荷率、电压合格率统计；③操作控制：断路器及刀闸的分合；变压器分接头调节；④65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计运行记录：遥测越限记录、遥信变位记录、SOE事件记录、设备投停记录、遥控操作和遥调操作记录、保护定值修改记录。⑤报表和历史数据：变电站运行日报、月报、历史数据显示和保存；⑥人机界面：电气主接线图、实时数据画面显示、实时数据曲线显示画面调用方式有菜单和导航图、各种参数在线设置和修改、画面拷贝和报表打印、各种记录保护、画面和表格生成工具、语音告警选配。⑦保护信息和保护定值显示及修改、保护运行状态监视、保护动作信息、自检信息、保护故障录波波形及事件记录。⑧支持电力行业标淮DL／T667-1999(1EC60870。5-103)规约。⑨操作票：操作票的生成、预演和打印。⑩事故追忆：追忆再现事故。3.3.3SC-2000系统结构配置①系统采用SC-COMM通讯处理器为通讯层，前台装置分别根据对象采用：主变保护可分别用SC-2900配SC-2800系列变压器后备保护；35KV的线路选用SC-2000系列；自动装置选用SC-2500系列，SC-2700系列；可直接智能电度表和直流屏；通讯接口采用单网。通讯层和前台装置之间可以采用多种传输模式，选用了SC-COMM适配器可方便实现RS232、RS422、CANBUS、光纤方式。②后台系统配置：IPC-610研华PetiumII工控计算机(可选配其它品牌)19”-21”大屏幕显示(NECPhilips)(可选配其它品牌)LQ-1600KIII打印机或HP-6L激光打印机WindowsNT操作系统TTG-SC-SCADA后台软件注：SC-COMM通讯处理器配备3个上传通讯口：一个通讯口接当地后台，另外两个通讯口可接MODEM直接同调度通讯。当只用一个通讯口上调度时，另一个通讯口支持当地串行打印事件信息，内置GPS只需外接一个天线，便可实现校时任务。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计3.3.4SC-2000系统技术特点：①SC-2000系列变电站综合自动化系统特点：1）间隔层(SC-2000)全分散数字继电保护及监控装置：a.全分散式设计，采用申请专利的大板式结构，充分保证装置抗强电磁，抗强震动，抗雷击干扰，并具有极小温度变化影响。b.装置采用了超小型的披模合金的变送器，产品具有线性度好和过载倍数高的特点。c.装置的电源和采样通道采用了滤波器件及滤波电路防止因雷击引起干扰而误动。d.装置的采样分辨率达到了14位，充分保证保护精度达到＜1％。e.装置通讯采用双通讯口，互为热备用。选用SC-COMM通讯适配器，可以实现RS232、RS422、RS485、CANBUS以及光纤通讯方式的相互转换。f.装置采用了Windows风格的人机界面。做到每一步操作带有图标提示、完全汉化、操作方式新颖以及安全的四级密码实现了操作无需使用说明书，保证产品在现场使用的方便和安全。g.装置在算法上采用了具有超强谐波过滤功能的改进付氏算法，充分保证测量的精度和保护动作的准确度。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计h.装置在运行过程中不断进行在线自检，一旦程序运行出错，装置将发出异常告警信号，同时装置设有硬件看门狗，并为用户设计模拟量、开入量、开出量的自测试界面及通讯自检功能。2）通讯层：a.采用多CPU方式支持16种通讯规约同时运行。b.内置校时GPS，校时精度＜1ms。c.16个设备通讯口支持多种网络方式。d.点对点RS232接口和光纤接口。e.主从网：RS422、RS485。f.CANBUS现场总线。g.LonWorks现场总线。h.双网设计：所有设备可提供独立的双网接线，通讯互不干扰，可组成双通讯网络。3）变电站层：a.采用WindowsNT操作系统开放式系统设计，组态完成监控功能，提供保护信息功能。b.保护录波分析。系统结构合理，灵活多样，既能满足用户对技术功能的要求，又易于扩充和升级换代。②数据通讯：数据采集系统采用SC-2000装置送来的模拟量(电压、电流、有功、无功功率、温度等)、状态量(开关、刀闸、事故总信号、变压器分接头位置、保护信号等)、数字量(频率、电能量等)、脉冲量等。1）支持8／16／32／64／128路串行全双工多规约通道。每个通道可分别设置通讯速率，可以300、600、1200、9600Bps的速率与SC-2000、模拟屏及其它智能设备、系统通讯。通讯接口技术指标符合RS232C标准，可与SC-2000通过直接数字通道(RS232C)进行通讯，也可通过接入MODEM通讯以及多种通讯方式选择。系统提供通讯隔离、防雷技术措施、减少于扰和防止雷击。2）具备多种常用CDT、P011ing(scl801)、114F、DNP3.0、TCP／IP、MODEM通信规约，能与现有厂站RTU通信，并能方便地增加其他通信规约。3）系统接收和转发的数据容量可根据需要进行。4）系统接收GPS标准时钟信息，以此基准统一全系统时间，并对SC-2000进行时间校准．5）系统对厂站远动设备通讯数据进行实时接收处理。对SC-65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计2000各主、备通道连接情况和运行情况进行监视，实现主备通道自动切换，统计通道误码率、运行率、停运时间等。通道出现故障时有音响报警，并能打印报警信息、统计信息等。可以在线关闭、打开指定厂站通道。6）具有向上、下级调度自动化系统转发和接收遥测、遥信、电度等远动信息数据的功能。7）间隔层子系统实现无扰动主辅切换，不丢失原始数据。8）系统支持与模拟屏的数据通信，实时数据上屏，并可扩展与大屏幕投影设备的接口。③数据库功能：1）包括实时数据库、历史数据库。实时数据库保存的是从各个装置采集上来的实时数据，其数据在每次系统扫描周期之后被刷新一次，在实时数据库中可保存模拟量、数字量、脉冲累计量、控制量、计算量、设定点控制输出等多种类型的量。a.对运行数据和开关状态进行实时监视和记录保存。b.数据库生成：系统管理人员可以方便地在工作站和服务器在线生成实时库和历史库。c.数据库查询：利用数据库查询程序，对实时数据分类检索，通过人机联系系统及相应的图表直观地反映，并具有统计开关动作次数的功能。d.实时数据的备份：实时数据库具有备份，一旦有实时数据库被破坏，可及时恢复运行(各机间的备份)。e.实时数据的人工编辑：允许任意增加、减少(删除)或修改数据库中数据。举例：当SC-2000或通道故障造成数据错误或丢失，根据需要可人工输入数据，系统自动将数据加入实时数据库中。f.对每个遥信、遥测均人工屏蔽或设置功能，一旦经屏蔽设置后，不能接收实时信息，直到解除屏蔽或设置，设置的类型可用颜色来区分。2）数据库方便检索和查询。3）在双主机运行时，实时数据库能保持一致。4）历史数据库的采样周期可任意定义和修改。数据归档和修改可通过界面在线进行，不影响系统的运行。5）历史数据能方便地转移到磁盘、光盘等其他存贮介质上。6）历史数据库至少可保存二年。④处理功能：1）遥测处理：a.工程量变换：每个遥测量都有一个可在线修改的工程转换系数和偏移量，用于将原始数值转换成工程数值。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计b.越限报警：每个遥测量都有可以在线修改的值上下限，合格值上下限、报警值上上限、上限、下下限、下限和报警死区，用于检查数据的合理性，给出报警，避免限值附近振荡报警，越限时间按时段记入历史数据库，并可取出统计表。c.模拟量人工置数。d.极值的计算：对遥测值(功率、电压、电流等)在定义的时间段内出现的最大值、最小值及其出现的时间和日期，同时存入数据库。时间段可定义。e.零漂处理：可在线设定遥测量的残差值范围，在此范围内用零代替。f.数据滤波：规定数据的最大最小合法值，当数据超出范围时，视为不合格数据被滤掉。g.遥测在开关分时归零处理：当线路开关断开时，系统可自判断线路遥测值合理性，将其归零。h.完成连续模拟量输出记录：遥测类曲线可设定采样密度。2）状态量的处理：a.状态量定义，可在状态量定义窗口中在线定义其取反、变位报警、复位报警、报警类型、变位打印输出、变位记录存档、变位统计等。b.事故判断：根据事故总信号是否动作等判据，区分事故跳闸或人工拉闸，并给出相应的报警提示。c.统计功能:自动累计断路器跳合闸次数、事故跳闸次数，当到达设定次数时给出各告警信息。d.人工置值：对于非实时采集的状态量，由人工处理，在MMI界面用不同的区分表示，系统自动记录操作事件。e.旁路转代：旁路开关替代运行时，所有与旁路开关有关的量次对应到位。系统自动记录旁路替代操作事件。f.保护信号：保护信号动作时，系统按设定自动推出光字牌报警画面，同时给出语音告警。g.屏蔽功能：对于检修和不可用状态的开关可进行按单元或按站屏蔽。3）电量处理：a.接收并处理SC-2000发送的实测脉冲计数值。b.对有关有功、无功功率进行积分生成电度量，包括送电、受电累计。c.调度员人工设置电度值。d.能按峰、谷、平时段处理电度量，峰谷时可定义选择。e.日总供电量、网供电量和网损计算。f.对累计的各种时段的电量进行日、月、年统计计算。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计g.对累计的各种时段的电量按不同费率进行电费的计算。4）计算及统计功能a.系统及各厂站有功功率总加、无功功率总加、电度量总加。b.电压合格率、频率越限时间累计计算。c.采用触发机制、完成日、月、年负荷峰谷值、平均值和负荷率计算。d.利用实测值算出用户需要的各种值，如功率因数、发电出力、用电负荷、交换功率等。e.能实时计算总加负荷的超欠情况，并计算超欠值占计划值的百分比，用电负荷指标可任意f.安全天数自动计算功能(仅输入安全天数起始日期，即可显示当前安全天数)。g.能正确统计SC—2000的停运时间、停运次数及动作率。h.能正确统计遥控、遥调次数和动作率。i.计算包括加、减、乘、除、乘方、开方等算术运算和大于、小于、与或等逻辑运算。用户可灵活定义各种计算表达式，完成对应功能。j.根据计算公式实现对电容器的日、月、年的投切率。⑤电网远方控制：远方控制输出(遥控)主要有：1）对断路器分、合的远方操作；2）对补偿电容器投、切的远方操作；3）对有载调压变压器分接头的远方调节操作；4）部分保护的远方启动、闭锁及信号复归；遥控操作在操作对象画面上进行，系统具有多种校核功能，保证遥控操作的安全正确性。权限限制：操作者输入口令，以确认是否具备操作权限，操作权限时间可人工设置。选点：操作者选择操作对象，程序校核对象是否可控，并弹出遥控对话窗口，显示启示对象的属性描述，供操作员再确认。内部校验：检验数据库中相应开关状态，确认对该开关操作是否合法。返校：选择对象命令发送到SC—2000后，系统接收装置发回的返校信息，并显示于正在操作的MMI机屏幕上，操作人员根据校核结果，确认执行或者撤消命令。遥控超时、无校验返回将自动撤消本次操作，超时时间范围可以灵活设置。执行结果返回：SC—2000执行遥控命令，引起开关变位及事件发生，执行结果显示与后台，并打印记录。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计操作记录：操作人员姓名、操作时间、操作内容结果(状态量改变)等记录下来，存档于遥控遥调操作记录中，可分类检索显示、打印等。统计：具有遥控、拒动、正确比统计；系统管理员有权对统计进行人工设置。⑥事件记录处理：包括遥测类事项、遥信事项、遥控类事项、周波类事项、通道类事项、操作类事项等。1）电网运行变化和调度操作等事件连同时标信息被系统记录下来，保存到历史数据库中(一年以上)。记录信息可以按日、月、厂站等检索显示、打印。事件发生时，系统及时显示、报警并跟踪打印。2）遥测类事项：遥测越限、恢复。时标由系统提供(系统由GPS统一对时)。3）遥信类事项：当状态量发生状态改变时，系统根据遥信属性生成变化事项，如开关的合、分、刀闸的合、分，保护的动作、复归等。时标由系统提供。系统还能接收由装置送来的带时标的SOE信息。4）遥控类事项：对象的选择、命令的返校信息、操作执行，事项中包含有操作人员的姓名等信息。时标由系统提供。5）周波类事项：周波的越限、恢复。周波限值应可灵活调整，并可设定两重限值(如±0.1越限、±0.2越限)。时标由系统提供。6）通道类事项：通道数据中断、误码、仅有同步字、发送错误以及其状态的恢复等事项。时标由系统提供。7）操作类事项：人工置值、解除；旁母替代、解除。时标由系统提供。⑦事故追忆处理(PDR)：系统具有事故追忆能力：启动信号可以是实时采集的模拟量或状态量，也可以是计算模拟量或计算状态量。1）全网时钟统一对时，以毫秒精度记录主要断路器和保护信号的动作顺序及动作时间,形成动作顺序显示于CRT上,并可打印存入存贮介质中长期保存,帮助调度员判明事故的起因和断路器跳闸顺序。2）对重要的遥测量记录事故前后若干周期的量值,形成事故追忆表及显示画面,供分析事故时使用。3）可对追忆数据进行事故重演,即在事故开关对应的一次接线图上将追忆数据按一定的时间间隔或人工参与的方式显示出来,便于调度员观察事故过程中相关设备的运行情况.录事故前后若干周期的量值。⑧报警处理：65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计报警包含声音报警、语音报警、打印报警、推画面报警等几种方式，可单独使用，也可组合使用，可在调度工作站实现，也可在其他工作站实现，并可根据工作站的职责范围有选择性地报警。1）事故时可自动调图、事项打印、声光或语音报警等。2）可根据装置发送的事故总信号、保护信号、相应模拟量或线路有关刀闸状态，区别事故信息与正常变位存档。3）具有预告信号，无人值守变电站各类信号（如油温、UPS失电、保护信号等）的处理功能，能对这类信号的异常状态进行监视、告警、调图、事项打印、声光或语音报警等。4）报警在专门开辟的窗口位置，且能实时打印事件顺序记录。当越限告警时，可通过报警窗口显示，并可根据需要打印记录。报警类型：a.变位告警(SOE)：系统发生遥信正常变位时，给出变位画面和文字提示，根据设定进行语音告警或打印记录。b.越限告警：数据量越限时，数据变色，根据设定给出语音提示或打印记录。c.事故告警：系统发生事故时，给出强烈告警，推出光字牌或相关画面，给出文字提示，变位闪烁，语音提示，打印事故信息，启动事故追忆。d.工况告警：站内间隔级设备、数据通道、系统中服务器或工作站故障时，系统给出告警信息。e.事故追忆：当系统出现事故变位时，自动记录与其有关的遥测事故前后的值。根据设定值。⑨人机会话功能：1）具有图形无级缩放、画面导航、漫游和热点选择功能，画面调出时间及动态数据刷新时间符合电力部部颁标准。2）既有全景又有细节显示，在对图形放大、缩小时，自动按比例选择合适的平面显示。3）可用鼠标或键盘选择厂站名、索引表、热点、热键等调图。4）曲线可局部放大、可用鼠标选中曲线族上的任意曲线，要拉开并使其上下移动。5）支持画面硬拷贝。6）画面的更新周期可由用户自己定义。7）画面显示类型：各种类型的中文表格包括：索引目录表、电力系统实时数据表、越限工况显示表、事故帧序记录表、报警一览表、常用数据表、厂站设备参数表、静态信息表、备忘录等。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计各种类型的图形画面包括：地理图、接线图、曲线图、棒形图、混合图等；可显示地理接线图、电网结构图、厂站主接线图、负荷曲线图、秒级(1秒以上)趋势图、系统运行状态提示、系统提示菜单等。不同电压等级的元件用不同颜色区别。接线图、曲线图、捧形图与图形可在一个画面中混合编排。8）系统支持1280×1024分辨率和256色显示，全图形方式。9）显示内容：实时采集、计算、系统估计和人工置入的各种电网动态及静态运行参数。如P、Q、L、V、电度量、开关和刀间位置、变压器档位、继电保护信息、时间、周波、模拟时钟、设备编号和汉字提示、控制和操作提示、异常和事故报警提示等。10）显示直观，操作方便。可一键调出主要画面，通过键盘或鼠标操作可调出任何画面。潮流方向用活动箭头或流水线表示。允许在线设置和修改画面。11）曲线图有人工置入的计划值曲线、当日的实时曲线、趋势曲线和历史曲线。任何遥测量和计算数值量都可以曲线的方式显示。电压、周波、负荷等常用曲线可方便地调出，同一画面中可以显示多幅曲线。能显示实时用电负荷、计划用负荷及超负值。可选择任意数据的历史曲线显示。12）能以捧力的方式显示实时遥测量。显示坐标可采用实际坐标或标么值，监视点站名、遥测值和上下限值可灵活设置显示方式，图形方式有多种填充方式的平面图和三维立体图。13）遥信变位可以自动推出相应的画面，变位的遥信闪烁，越限量值用醒目的颜色表示。14）汉字提示与说明使用国标两级汉字库，汉字字型、大小均可选择。15）系统提供在线图表编辑工具，可对全部图表进行离线或在线编辑维护。编辑工具使用方便、界面友好、提供有丰富的电力系统专用符号，并可根据需要添加定义复杂符号。字符的字体、大小、位置可随意设定。具备块删除、复制、对齐等操作功能。⑩报表功能：1）系统提供Excel格式的报表制作工具包，可在CRT上设计制作各种格式报表框架，其中的单元格式、字形字体可灵活设定，数据库定义采用交互方式编辑。生成的数据可以修正。2）报表的生成：两种方式，一是自动定时生成，时间可人工设定；一是人工召唤生成。3）报表的内容：包含各种历史数据、计算数据、统计数据，还可插入棒图、曲线图、趋势图等。4）报表类型：有运行日报、旬报、月报、季报、各类考核、调度部门统计月报表、通道统计报表等。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计5）系统具有制作特殊报表的能力。3.3.5SC-2000系列数字保护监控装置功能介绍①SC-2000线路保护监控装置：1）低电压闭锁可选择的瞬时电流速断保护2）低电压闭锁可选择的限时电流速断及其后加速保护3）低电压闭锁可选择的定时限过电流及其后加速保护4）过负荷保护5）小电流接地选线6）三相一次重合闸7）低频减载8）控制回路断线告警9）实时监测电流、电压、有功功率、无功功率、系统频率并远传。10）实时监视断路器及其储能状态、隔离刀闸、接地刀闸、手车试验位置、手车运行位置等状态量。11）控制断路器分、合闸。12）实时采集有无功电度脉冲并远传。②SC-2800微机变压器后备保护I型装置：1）可选方向带复合电压闭锁的I段过流保护2）可选方向带复合电压闭锁的II段过流保护3）可选方向带复合电压闭锁的III段过流保护4）可选方向带复合电压闭锁的IV段过流保护5）可选方向I段零序过流保护6）可选方向II段零序过流保护7）可选方向III段零序过流保护8）两段零序无流闭锁零序过压保护③SC-2900微机变压器主保护装置：1）差动速断保护2）带二次谐波制动的双斜率比率制动3）CT断线报警及闭锁4）高压侧后备保护④SC-2500微机电压无功自动调节装置：1）手动升档、降档2）自动升、降档3）电容自动投切65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计4）滑档保护实时监测变压器的电流、电压、有功功率、无功功率、档位及油温并远传。⑤SC-COMM通讯处理器：SC-COMM采用多CPU、双口RAM、专用校时CPS、高速NV—SRAM和MOV保护等实用技术，使得它具有实时性好、可靠性高、适应能力强、容量大等特点，加之精确的时间修正处理，从真正意义上做到了lms以内的时间偏差精度。SC-COMM可以转发多种通讯协议的四遥信息，支持重庆泰格电气有限公司的SC-2000、DRTU两大系列和美国SEL公司的SEL-22lF、SEL-32l-l、SEL-387、SEL-587等电力系统保护、检测装置单元，并支持用于打印事件报告的串口打印机。由于SC-COMM采用针对每种装置单元在物理上分离的模块化接口程序结构，使之具有良好的协议扩展性。除以上支持的装置单元外，其它任何接口设备的模块程序都可以预订制作。SC-C0MM可同时为多达三个主站提供各自的物理通道，每个通道都可以外接MODEM，进行远距离传输，极大地满足了系统的不同需要。目前SC—COMM的主站接口支持Modbus、180l、CDT、SV、DNP3．0通讯协议，其它协议也可预订制作。作为电力调度自动化系统，SC—COMM真正起到了桥梁纽带作用，它融不同协议的各种前端设备于一体，共同转换为主站需要的通讯协议，利用一条通道就可实现与一个主站的联接，大大方便了主站的通讯接口工作，简化了工程维护。3.3.6主要设备清单SC-2000线路保护监控装置SC-2500微机电压无功自动调节装置SC-2800微机变压器后备保护I型装置SC-2900微机变压器主保护装置SC-COMM通讯处理器智能电能表IPC-610研华PetiumII工控计算机NECPhilips19寸大屏幕显示器HP-6L激光打印机TTG-SC-SCADA后台软件3.4遥视警戒系统目前，国内电力系统在建设无人值守变电站时，基本以遥测、遥信、遥控、遥调，“四遥”65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计技术为基础。由于现场的环境情况无法及时直观反映，致使调度无法及时解决现场防火、防盗、防爆、防渍等问题，以此，在“四遥”的基础上增加的第五遥——“遥视”，对于实现变电“无人值守”具有十分重要的意义。3.4.1系统设计原则①变电站内部、集控站管理人员将第一时间掌握现场的具体情况。 ②图像资源共享,加强各级部门之间协调。 ③充分利用现有的网络资源,体现电力网络的建设价值。 ④实现减员增效,现代化的管理要求。3.4.2系统构成变电站遥视系统由变电站摄像监控设备、通信设备和遥视主站设备构成。摄像监控设备位于变电站现场，采集视频和报警信号及控制摄像机。遥视主站位于调度监控中心等运行管理部门，对视频信号解压、播放及遥控摄像点的灯光等，并显示存贮图像、管理系统设备以及与其他系统的接口。①主站设备及功能主站系统设置在调度监控中心，在主站可实时监视各站端的所有图像信息，完成远程站端图像的实时显示、摄像监控、存储等功能。主站操作员能选择远方任何变电站并对任一摄像机进行远方遥控监控，包括摄像机切换画面、视角、方位、预点、焦距、光圈、景深等的调整，接收和处理报警信息和报警控制。“主站”系统一般由遥视系统中心服务器、流媒体服务器、以太网交换机、图像监控工作站及视频服务器软件、网络客户端监控软件等组成。还可以在主站系统中设置预置点，当预置点触发时监控中心将自动切换到预置点画面，以便更加及时的了解变电站的现场情况。②遥视子站系统结构站端系统即遥视子站：负责站内的各路视频图像信号采集、数字化压缩编码、录像存储及报警信息的采集，将变电站图像信息上传到调度监控中心并接收响应执行监控中心的各种遥控命令。“子站”系统一般由以下几个部分组成：1）监视摄像摄像头用于监视全站重要电气设备和环境现场的真实面貌。35KV变电站一般在主控室、10KV开关室、电容器室、主变室等安装摄像头。为了扩大监视范围和监视效果，摄像机一般采用彩色一体化带高倍电动可控变焦镜头并配中高速万向云台。这样，可进行摄像机的上下左右转动和镜头近变焦。2）安防报警在变电站人员可翻越的墙周界各安装红外对射探测器和双键报警。即在围墙周界防护域形成一道看不见的光栅墙，实现变电站周边防范，一旦变电站周边有非法进入，报警探测器即可发出报警信号。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计3）信号采集和编码在变电站，需要将每台摄像机的图像信号、报警探头报警信号进行采集和接收，视频编码器可以完成信号采集处理工作。4）信号传输将变电站的现场的图像(经过压缩编码)及探测器报警信号传输到调度监控中心主站系统。③通信设备通信层可用光纤和微波等通道。但是，不同的通道所传送的图像质量会有很大的差别。目前，变电站与电力调度中心多数已经建立了光纤通信网络，容量均有富裕，可以直接利用，图像的质量也能够达到用户的满意。电站智能遥视系统的应用范围主要是无人值守的变电站，可有效替代人工完成变电站高压变电设备的遥视和巡检作业。不仅可以减少因人员疏忽、漏检等带来的损失，提高电网的运行质量，而且可以减少供电系统的人员投入，降低人员成本。由以上分析可知，变电站智能遥视系统具有一定的现实意义和价值。3.5烟、温报警系统及自动消防系统65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计传统意义上的变电站消防系统，灭火设备仍然是人工手动式灭火器，在无人值守状态下，这些灭火器就形同虚设。为了提高无人值守变电站防火能力，从自动探测报警、联动灭火、封堵等3个方面制定变电站消防系统方案，力求使该消防系统能够在第一时间发现、自动扑灭早期火灾，确保整个供电系统的正常运行。3.5.1变电站的火灾探测、报警系统变电站的火灾探测、报警系统由探测系统和联动控制系统组成。其主要功能是及早发现事故隐患，发出报警信号，以提示远方监控中心值班人员采取相应措施或自动启动联动控制系统扑灭初期火灾或抑制火灾扩大。①探测系统变电站传统意义上的火灾报警系统其感烟、感温火灾探测技术，在电气控制屏柜内部发生早期火灾时，基本无法探测到早期极其微弱的烟雾信号。等到浓烟从屏柜内部蔓延出来，感烟探测器探测到火灾的发生时，火势己经很难得到控制，最佳灭火时机己过。采用空气采样式感烟探测器来监测电缆夹层及主控制室。在电缆沟、夹层、竖井等电缆密集处还要铺设感温电缆以更直接、准确地探测到可能发生的危险信号。通过多种监测仪器组合，构成一个完整的变电站火灾报警系统，使之能够在第一时间准确探测到危险信号，即时通知监控中心或自动采取相应措施控制险情的发生。空气采样式烟雾探测系统是一种主动式的探测系统。系统使用抽气泵通过延伸至保护区域的空气采样管路及采样孔，不断抽取空气样品进入探测腔进行检测，以监视保护区域中是否具有火灾的生成物烟雾颗粒。②报警系统高灵敏度的空气采样式烟雾探测器可以在火灾的萌芽—可见烟雾阶段，即检测出异常的迹象，同时发出分阶段的预警信号，通知人们注意，争取最早时效，采取适当措施，消灭未酿成之火灾因子，将隐患消饵于无形，避免灾难的发生。它可以探测到很微弱的烟雾，使火情报警时间大为提前，使值班人员有较充足的时间寻找火源，采取适当的措施，制止火灾的发生。3.5.2变电站的灭火系统手动式灭火器，在有人及时发现的早期火灾情况下，或许有一定作用，但在无人值守状态或火势己经燃烧猛烈的情况下，这些手动式灭火器就无用武之地了。即使有人发现，使用这些灭火器去面对大火及大量的有毒烟雾，对有关人员的生命安全也是极其危险的。因此，采用在灭火技术及灭火效率方面都较先进的超细干粉自动灭火器来装备各个消防分区，以使各消防分区在得到火灾报警信号之后，自动控制灭火器材扑灭火势，能使电气设施及变电站其他则产得到有效保护。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计①超细干粉灭火剂它是一种平均粒径不大于5的白色固体粉末灭火剂，经加压、喷射后以气溶胶的形态弥散于保护空间。在物理性质上表现为一种干燥的、易流动的并具有很好防潮、防结块性能的固体粉末。这种灭火剂采用了化学灭火与物理灭火2种灭火机理相结合，吸取了目前在用灭火剂的优点，克服了固有的缺陷。其环保性能、灭火性能、使用性能各项指标均处于国内领先水平，其灭火性能甚至处于世界先进水平。超细干粉灭火组分中的微细颗粒是燃烧反应的不活性物质，当它们进入燃烧区与火焰混合时，可以同时捕获燃烧自由基。火焰中的燃烧自由基在超细干粉灭火组分的作用下，结合成不活泼的水蒸气及其它不活性体，结果使火焰燃烧自由基被消耗的速度大于产生的速度，燃烧自由基很快被耗尽，链式反应的历程被终止，火焰迅即熄灭。超细干粉灭火剂不仅可有效扑灭有焰燃烧，还可有效扑灭一般固体物质的表面燃烧。超细干粉品体粉粒与灼热的燃烧物表面接触时，发生一系列的化学反应，部分反应物质在固体燃烧物的表面被溶化并形成一个玻璃状覆盖层。这层玻璃状覆盖层将固体的表面与周围空气中的氧隔开，使燃烧窒息。②工作方式该自动灭火器安装使用方便，安装时不受建筑物或保护物结构的影响，无需大量管道及附属设施，只需将装置悬挂固定于保护区或保护物上方即可，并且可以随变电站内部设备的变动而随意自由搬迁，极大地提高了设备的重复使用性。灭火装置采用更符合科学扑救火灾的3种启动方式，实现火灾早期发现，早期灭火，有效地减少火灾损失。1)定温启动:当火灾发生，环境温度上升到灭火装置设定值时，灭火装置上的阀门自动打开，释放超细十粉灭火剂灭火。2)超导启动:火灾发生时，安装在保护区上方或铺设在保护物上的超导感应线将火灾信号快速传导给灭火装置，使装置启动，释放灭火剂灭火。3)电控启动:装置可以与火灾报警控制器联接，当火灾探测器探测到火灾信号时，控制器确认发生火情，启动灭火装置自动释放灭火剂灭火。③具体设置1)各防火分区均采用悬挂式超细十粉灭火器。2)主控制室控制屏柜采用小型悬挂式灭火器安装于屏柜内部，在独立空间起到最佳灭火效果。3)电缆夹层、竖井采用中型悬挂式自动灭火器，在整个夹层组成一个灭火分区。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计4)电缆沟采用小型自动灭火器，在防火墙分区内组成独立灭火分区。通过对变电站进行防火分区的划分及分别设置灭火系统，使整个变电站组成一个完整的消防系统。该系统自动探测、报警、控制联动系统灭火，有效解决了无人值守变电站的安全隐患，保证了供电系统的安全运行。3.5.3防火封堵装置变电站大量的电缆密集敷设在各个部位，尤其是电缆隧道、夹层、电缆沟等部位，一旦发生火灾，火势将顺着电缆延燃而蔓延到其他部位和其他楼层，从而造成重大的经济损失。同时由于电线电缆的燃烧散发出大量的烟和有毒有害气体，严重威胁着人们的生命安全。封堵系统是预防电缆火灾的发生及阻止火焰延燃、阻止有毒气体及烟雾打一散的有效举措，是变电站消防系统中不可或缺的组成部分。①组成及功能防火封堵系统由防火门、防火阀、防火包、防火板、有机和无机防火堵料、防火涂料等组成。1)防火门:用于变压器室、开关室、电容器室、电缆夹层等防火分区的人员进出日。2)防火阀:用于变压器室的通风窗日，一旦确认火灾，它在灭火系统释放前关闭。3)防火板:用于电缆夹层中的电缆桥架，将上、下层电缆进行防火分隔。4)防火包、有机和无机防火堵料和防火涂料:用于电缆分隔、设备的进出线端日、电缆穿越建筑物的洞日封堵。②防火封堵材料的分类防火封堵材料用于各种贯穿和未保护开日，以限制热、火、气体和烟的蔓延传播。防火封堵材料按组份和性能特点分为无机防火堵料，有机防火堵料和阻火包等。1）有机防火堵料以合成树脂作粘接剂，配以防火剂、填料等经碾压而成的材料，具有可塑性和柔韧性，长久不固化，可以切割、搓揉，封堵各种形状的孔洞，施工、维修比较方便。为保证如电缆类贯穿物的散热性，可以使用膨胀型堵料，不必封堵严密。当火灾发生时，堵料膨胀，将缝隙或较小的孔封堵严密，有效地阻止火灾蔓延和烟气的传播。2）无机防火堵料65 河南城建学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统及微机监控系统设计也称速固防火堵料，是以快十水泥为基料，配以防火剂、耐火材料等经研磨、混合均匀而成。该防火堵料无毒、无气味，有较好的耐水、耐油性能，施工方法简单。其氧指数为100，系不燃材料。耐火时间可达3h以上。产品对管道或电线、电缆贯穿孔洞，尤其是较大的孔洞、楼层间孔洞的封堵效较好。它不仅具有所需的耐火极限，而目还具有较高的机械械强度。无机防火堵料在封堵时，管道、电缆表皮需要堵一层有机堵料配合，以便贯穿物的检修和更换。3）阻火包阻火包形状如枕头，也叫阻火枕、耐火包。是用不燃或阻燃性布料把耐火材料约束成各种规格的包状体，在施工时可堆砌成各种形态的墙体，对大的孔洞封堵最为适用。它在高温下膨胀和凝固，形成一种隔热、隔烟的密封层，耐火极限可达3h以上，起到隔热阻火作用。阻火包主要应用于电缆隧道和竖井的防火隔墙和隔离层，以及贯穿大孔洞的封堵，制作或撤换均十分方便，施工时应注意管道或电线电缆表皮处需要和有机防火堵料配合使用。变电所的消防系统是一个立体的综合性系统设计时应对整个电气系统进行全面的分析，最终达到可靠，安全，经济的目的，确保无人值班变电站的安全运行。65 河南城建学院本科毕业设计（论文）参考文献参考文献[1]西北电力设计院，东北电力设计院编《电力工程设计手册》第一册，第三册[M].上海:上海人民出版社，1980.12.[2]中华人民共和国能源部.35-110KV变电所设计规范[M].北京:中国计划出版社.1993.4[3]李仕凤、段传宗.35KV-110KV小型化无人值班变电站标准工程图集[M].北京:中国水利水电出版社.2000.9[4]段传宗.无人值班变电所及农网综合自动化[M].北京：中国电力出版社.1998.7[5]路文梅.变电站综合自动化技术[M].北京:中国电力出版社.2007.3[6]于永源、杨绮雯.电力系统分析[M].北京:中国电力出版社.2007.8[7]熊信银.发电厂电气部分[M].北京:中国电力出版社.2009.7[8]朱雪凌.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社.2009.9[9]于书文.变电站综合自动化原理及应用[M].北京:中国电力出版社.2003.3[10]国家电网公司人力资源.《变电站综合自动化》[M].中国电力出版社，2011年[11]刘增长.《电气工程CAD》[M].中国水利水电出版社，2004年[12]芮静康.《供配电系统图集》[M].北京：中国电力出版社，2005年[13]PrabhaKundur.OverviewonDefinitionandClassificationofPowerSystemStability.IEEE:ProceedingsoftheIEEE.2003.07[14]JointTaskForce.IntegratedSubstationAutomationTechnologyandItsApplication.IEEE：PowerSystem.2004.7[15]M.Rammamoorty,Applicationofdigitalcomputertopowersystemprotection.No.10197265 河南城建学院本科毕业设计（论文）致谢致谢通过这次毕业设计，收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，通过查找大量资料，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手制作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在毕业设计过程中，我学会了很多学习的方法，知道了理论和实践的巨大差别。而这是以后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，积累足够的经验。同时在与老师和同学的交流过程中，互动学习，将知识融会贯通。本设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。主接线的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、配电装置及电气总平面布置设计，二次设备的选择及通信系统的设计等，最终确定了35KV无人值班变电站的主要电器设备、主接线图以及通信系统的选择。务求使我们更加熟悉电气主接线，电力系统的潮流及短路计算以及各种电力手册及其电力专业工具书的使用，掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法，使我对变电站综合自动化系统自学并理解达到运用，并在设计中增新、拓宽。提高专业知识，完善知识结构，补充自己的不足，开发创造型思维，提高专业技术水平和管理，增强计算机应用能力，成为适合现代社会发展的高新技术人才。但本次设计存在以下不足：由于时间的紧迫和本人知识水平有限，综合自动化系统部分的设计不太完整，只有一些理论上的设计，但在相对应的硬件选择上尚有欠缺，没有实践，真正实践起来很困难。在做设计的开始，程坦老师就谆谆教导我们要严格要求自己，要勤于思考，勤于动手，勤于询问。经过这三个月的毕业设计生活，我学到了许多东西。提高了自己的独立思考的能力，提高了自己发现问题、解决问题的能力，锻炼了自己吃苦耐劳的品质，培养了自己严格依照国家相关规范、规定做工程设计的良好习惯。尽管自己还存在着这样或那样的不足，在今后的学习和工作中，我会努力改进和提高。在此向程坦老师和在设计过程中所有提供帮助的老师致谢！由于时间仓促，设计者能力有限，难免存在这样或那样的问题，恳请老师和专家批评指正！65 河南城建学院本科毕业设计（论文）附录A附录A35KV无人变电所主要电气设备清单电气设备产品型号规格及主要参数主变压器SZL--3150/35连接组别号：Ynd11、所用变压器SL7—125／l0连接组别号：Ynyn0、35KV侧GBC-35型手车式高压开关柜真空断路器ZN8-40.5/1600额定开断电流25KA、额定关合电流63KA隔离开关GN4-35G额定电压35KV、额定电流600KA电流互感器LCN—35额定电压为42KV、额定一次电流100A、额定二次电流5A。熔断器RN5—35/100最大开断电流100kA、断流容量1600MVA避雷器（母线侧）Y5HWZ—42/134额定电压42KV、标称放电残压134KV10KV侧JYN—10型金属封闭移开式开关设备真空断路器ZN-10/630额定开断电流20KA、额定关合电流50KA隔离开关GN1-10/400额定电压10KV、额定电流400KA电流互感器LZN-10额定电压10KV、额定一次电流300A、额定二次电流为5A。电压互感器JSZN-10W3额定电压10000/100（V）、 额定电流 50（A）熔断器RN3—10/85最大开断电流85kA、断流容量1000MVA无功补偿柜RRJ-ZGRJ-Z系列的高压电容自动补偿柜避雷器（母线侧）Y5HWSl—17/50额定电压17KV、标称放电残压50KV避雷器（出线侧）Y5WZ—12.7/45额定电压12.7KV、标称放电残压45KV65 河南城建学院本科毕业设计（论文）附录A65'