河南理工大学毕业论文110kv变电站设计

'河南理工大学毕业设计（论文）说明书摘要本课题针对110kV变电站供电系统，结合国内外变电站综合自动化技术的发展现状，根据变电站的监控要求，对110kV变电站自动化系统进行了设计。在系统研究过程中，重点进行了以下工作：首先，讲述了国内外变电站综合自动化的发展情况，研究变电站自动化的目的和意义，提出本论文变电站自动化系统研究设计的内容。其次，根据变电站原始资料和监控要求，以及变电站自动化系统的设计原则，研究设计变电站自动化体系结构和功能。再次，根据所给出的原始数据，综合变电站设计的原则和国家法律法规、制度，以及变电站的监控要求，设计变电站的主回路接线；进行了变电站负荷的简要计算然后选择了基本设备。随后，简述PLC的工作原理和设计PLC自动控制系统的过程；阐述高压断路器控制的重要性和PLC控制断路器的优势，设计利用PLC控制高压断路器；综合变压器备用投切的重要性和操作过程，设计PLC控制的变压器备用自投系统。最后，总结了本论文的设计内容及设计过程，总结了设计存在的问题和缺陷，以及以后努力的方向。关键词：变电站；PLC；高压断路器；备用自动投切57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书ABSTRACTThistopicisfor110kVsubstationpowersupplysystem,combinedwiththedevelopmentofsubstationautomationtechnologyathomeandabroad.Accordingtotransformersubstationmonitoringrequirements,110kVsubstationautomationsystemisfordesign.Andthestudyissummarizedasthefollowsteps．Firstofall,coversdomesticandforeigndevelopmentofsubstationautomation,purposeandsignificanceoftheresearchonsubstationautomation,bringsoutthedesignofsubstationautomationsystem.Secondly,accordingtotheSourcebookofsubstationandmonitoringrequirements,andsubstationautomationsystemdesignprinciples,researchanddesigntheautomationsystem’sstructureandfunction.Third,accordingtotheoriginaldata,integratingprinciplesofsubstationdesignandnationallawsandregulations,systems,andthesubstationmonitoringrequirements,designthemaincircuitwiringofsubstation;simplecalculationstoselectthebasicequipmentofsubstationload.Fourth,outlinetheoperationprocessofPLCanddesignthePLCcontrolsystem;accordingtotheimportanceofhigh-voltagecircuitbreakercontrolandPLCcontrolcircuitbreaker’sadvantage,designusingPLCcontroltohighvoltagecircuitbreaker;basedontheimportanceofintegratedbuscouplingspareswitchingandoperationalprocesses,designthePLCcontrolsystemofautomaticbustransfersystem.Finally,drawaconclusionofthepaper"sdesignanddesignprocess,sumuptheproblemsanddefectsindesign,andwheretoworktoward.Keywords:Substation;PLC;High-voltageCircuitBreaker;AlternateDeviceAuto-switching57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书目录1绪论11.1变电站综合自动化概述11.2国内外变电站综合自动化现状及发展11.2.1国外变电站自动化技术的现状及发展11.2.2国内变电站自动化技术的现状及发展21.3变电站综合自动化研究目的与意义31.4课题研究的主要内容42变电站自动化系统总体设计52.1变电站自动化系统原始资料及分析52.2变电站自动化系统总体设计82.2.1变电站自动化系统总体结构82.2.2变电站自动化系统的功能122.3本章小结143变电站接线设计153.1变电站主回路接线153.1.1变电站主回路电气主接线153.1.2变电站设计数据计算193.2变电站设备选择263.3本章小结324变电站自动化系统设计334.1PLC控制系统334.2PLC控制高压断路器354.2.1控制基本要求354.2.2控制接线364.2.3控制过程分析384.2.4PLC控制程序394.2.5小结394.3PLC控制变压器备用自投3957 河南理工大学毕业设计（论文）说明书4.3.1变压器备用自投404.3.2控制接线424.3.3控制过程分析434.3.4PLC控制程序454.3.5小结464.4本章小结465总结与展望47致谢48参考文献49附录5157 河南理工大学毕业设计（论文）说明书1绪论1.1变电站综合自动化概述变电站综合自动化是20世纪70年代国际上兴起的，在计算机技术、自动控制技术和通信技术发展到一定程度的基础上，使变电站二次设备更合理、有效地运行的一种变电站自动化模式。变电站综合自动化系统是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术和信号处理技术，实现对变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度中心通信等综合自动化功能。变电站综合自动化系统除了实现对现场的监测、控制和保护之外，更重要的是能实现当地和远方对现场的监控、调节和保护，概括起来即为：遥测、遥信、遥控、遥调的“四遥”功能和对保护定值的远方整定。“四遥”即：接受监控调度计算机发出的控制信号的遥控；监控调度计算机对变电站现场设备的电压、电流、功率等的数据采集要求的遥测；接受识别被控主机所发出的一些报警信息的遥信；将监控调度计算机发出的修改参数信息应用于被控设备的遥调。1.2国内外变电站综合自动化现状及发展1.2.1国外变电站自动化技术的现状及发展国外变电站自动化技术始于20世纪70年代。英国、意大利、法国、西德、澳大利亚等国均于70年代末装设了微机型远动装置，个别还使用了16位小型计算机。1981年5月在英国召开的第6届国际供电会议上有文章指出，变电站监控系统的功能正以综合自动化为目标迅速发展，除了具有遥测、遥信、遥控、遥调功能，还要具备寻找处理单相接地故障功能、负荷管理功能、成组数据记录功能、自动重合闸等功能。90年代以后，研究变电站综合自动化技术的国家和公司越来越多，相应的技术也越来越先进。例如德国西门子公司、ABB公司、AEG公司，美国GE公司、西屋公司，法国阿尔斯通公司等都有自己的综合自动化系统的产品。德国西门子公司于1985年在德国汉诺威正式投运了第一套变电站自动化系统LSA-57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书678，此后陆续在德国以及欧洲投运了300多套该种型号的变电站自动化系统。该系统结构有两类，一类是全分散式的系统，另一类是集中与分散相结合的系统。日本也在20世纪90年代，将计算机监控系统运用到其新建和扩建的高压变电站的运行支援系统中。其主要特点是继电保护装置下放至开关现场，并设置微机控制终端，将采集到的测量值和开关接点信息，通过光缆传送到主控制室的后台计算机系统。主控制室的后台计算机系统将采集到的测量值和开关接点信息处理后，发出开关及隔离开关操作命令通过光缆下达至终端执行，主控制室计算机系统采用双以太网。美国投运的变电站自动化技术大体有三类：一类是以远动终端设备（RTU，RemoteTerminalUnit）为基础进行实时数据采集，并和上级调度中心通信；另一类以通用计算机为数据采集设备，不但采集实时数据而且建立历史数据库，并通过计算机网（以太网）与远程工作站联络；第三类采用MODBUSPLUS多主站网络系统，保护、监控等部件均通过规约转换器接入该网，并通过RTU与调度中心联系。目前国外产品以ABB公司的SCSl00/200和西门子公司的LSA-678为主流，在间隔层终端集保护、录波、计量、远动功能于一体，并使得信号采集完全分散分布和下放，简化了二次回路。通信网主要以具有很高的通信速率和非常好的抗干扰能力的光纤为介质。也有一部分变电站自动化系统的通信网采用了现场总线技术，现场总线具有很高的抗干扰性能，网络传输速度适中，成本低，施工方便。1.2.2国内变电站自动化技术的现状及发展国内变电站自动化技术起步较晚，在上世纪80年代后开始讨论、研制与开发，真正投入使用，则是在国内微机保护能够实现与监控系统交换数据之后。上世纪80年代及以前，是以RTU为基础的远动装置及当地监控为代表，功能主要是与远方调度进行通信以实现“四遥”(遥测、遥信、遥控、遥调)，与继电保护及自动安全装置的联接通信，此类系统称为集中RTU模式。目前在一些老站改造中仍有少量使用，这一阶段称为自动化的初级阶段。到了上世纪90年代初期，单元式微机保护按功能设计的分散式微机测控装置得到广泛应用，保护与测控装置相对独立，通过通信管理单元能够将各自信息送到后台或调度端计算机。从上世纪90年代中后期，随着计算机技术、网络及通信技术的飞速发展，采用分层分布式的系统结构，按间隔为对象设计保护测控单元，形成真正意义上的分层分布式自动化系统。目前国内主流厂家均采用了此类结构模式。进入21世纪后，数字保护技术的发展使得变电站综合自动化技术产生了一个飞跃，变电站综合自动化技术在我国进入了实质性发展阶段。10kV变电站综合自动化多采用分散分布式交流采集系统，通过串行口或网络与后台监控主站相连，将测控部分合并在57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书10kV保护装置内，根据模拟量对采样精度的不同要求，采用专用的电流输入口测量，监控单元多采用工业PC，但其性价比不及计算机工作站和计算机服务器。监控系统大都保留有RTU装置，由RTU进行电量采集，向各级调度中心传递数据，并通过它与监控系统交换信息。现场通信多采用RS串行通信总线，也有少数采用CAN现场总线。但是不同厂家设备的通信规约种类繁多，不仅浪费了大量开发软硬件的人力物力，也给用户的设备选型、运行维护等带来诸多不便，并且由于通信规约及调度中心功能不够完备，综合自动化系统用作无人值班分站时不能实现本应具有的丰富的变电站运行监控功能，浪费了用户的投资费用。这些都是亟需解决的问题。1.3变电站综合自动化研究目的与意义变电站是电力系统中不可缺少的重要组成部分，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。尤其是现在大容量发电机组的不断投运、超高压远距离输电和大电网的出现，使电力系统的安全控制更加复杂，如果仍依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，依靠原来变电站的旧设备操作控制，而不进行技术改造的话，必然没法满足安全、稳定运行的需要，更谈不上适应现代电力系统管理模式的需求。变电站自动监控系统作为变电站综合自动化的重要组成部分，对电力系统安全、稳定和经济、优化起着举足轻重的作用。（1）提高供电质量，提高电压合格率。变电站自动监控系统中的电压、无功自动控制，能大大提高电压合格率，保证电力系统主要设备和各种电器设备的安全，使无功潮流合理，降低网络损耗，节约电能。（2）提高变电站的安全、可靠运行水平。变电站自动监控系统是由微机组成的，具有故障诊断功能。除了微机保护能迅速发现被保护对象的故障并切除故障外，有的自控装置并兼有监视对象工作是否正常的功能，发现其工作不正常及时发出告警信息。更为重要的是，微机保护装置和微机型自动装置具有自诊断功能，这是当今的综合自动化系统比其常规的自动装置或“四遥”装置突出的特点，这使得采用自动监控系统的变电站一、二次设备的可靠性大大提高。（3）提高电力系统的运行、管理水平。变电站启用自动监控系统后，监视、测量、记录、抄表等工作都由计算机自动进行，既提高了测量精度，又避免了人为的主观干预，运行人员只要通过观看CRT57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书屏幕，就可对变电站主要设备和各输、配线电路的运行工况和参数便一目了然。自动控制系统具有与上级调度通信功能，可将检测的数据及时送往调度中心，使调度员能及时掌握各变电站的运行情况，也能对它进行必要的调节与控制，且各种操作都是有事件顺序记录可供查阅，大大提高运行管理水平。（4）缩小变电站占地面积，降低造价，减少总投资。由于变电站自动监控系统采用微计算机和通信技术，可以实现资源共享和信息共享，同时由于硬件电路多数采用大规模集成电路，结构紧凑、体积小、功能强，与常规的二次设备相比，可以大大缩小变电站的占地面积，而且随着微处理器和大规模集成电路的不断降价，微计算机性价比逐步上升，发展的趋势是自动控制系统的造价逐渐降低，而性能和功能会逐步提高，因而可以减少变电站的总投资。（5）减少维护工作量，减少值班员劳动，实现减人增效。由于自动监控系统中有故障自诊断功能，系统内部有故障时能自检出故障部位，缩短了维修时间。微机保护和自动装置的定值又可以在线读出检查，可节约定期核对定值的时间，而监控系统的抄表、记录自动化，值班员可不定时抄表、记录，可实现少人值班，如果配置了与上级调度的通信功能，能实现遥测、遥信、遥控、遥调，则完全可实现无人值守，达到减人增效的目的。1.4课题研究的主要内容本课题主要针对110kV变电站的供配电系统情况及有关要求，研究变电站综合自动化系统的建立。重点研究基于PLC的自动化体系结构和功能，由于能力有限，时间有限、主要设计利用PLC实现高压断路器控制、变压器备用自投系统。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书2变电站自动化系统总体设计2.1变电站自动化系统原始资料及分析1、拟建110kV变电站原始资料：（1）变电站类型：110kV降压综合自动化变电站；（2）主变台数：两台；（3）电压等级：110kV、35kV、10kV；（4）出线、回路及传输容量：表2-1110kV电压侧出线传输容量（kW）距离（km）回路数线路材质X地变1000061LGJ-150Y地变10000421LGJ-150系统30000722LGJ-150Z地变5000361LGJ-150备用回路2　　　表2-235kV电压侧出线传输容量（kW）距离（km）回路数线路材质A厂800062LGJ-120B厂1000082LGJ-120C厂5000151LGJ-90D厂10000122LGJ-120E厂5000101LGJ-90备用回路2　　　　表2-310kV电压侧出线传输容量（kW）距离（km）回路数线路材质a区250021LGJ-90b区150031LGJ-90c区150052LGJ-90d区200041LGJ-90e区250061LGJ-90f区250041LGJ-90备用回路3　　　57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书表2-4所用电负荷序号名称额定容量kW负荷类型1通信8经常、连续2#1、#2主变压器通风（备用）20经常、连续3110kV操动机构5断续、连续435kV操动机构3断续、连续510kV操动机构3断续、连续6充电整流器10经常、连续7监控电源3经常、连续8保护电源3经常、连续9动力电源30不经常、连续10预留暖通电源5经常、连续11二次设备室通风10经常、连续1235kV配电装置室照明5短时、连续1310kV配电装置室照明5短时、连续14屋外配电装置室照明10短时、连续15二次设备室照明2短时、连续16其他10经常、连续（5）需用系数、同时系数和功率因数：35kV电压侧各负荷需用系数，同时系数，功率因数；10kV电压侧各负荷需用系数，同时系数，功率因数；35kV负荷和10kV负荷同时系数；所用电功率因数。（6）环境条件：①当地年最高温度为40℃，年最低温度为-11℃，年平均温度28℃；②当地海拔高度为800米；③当地雷暴日数为25日/年；④本变电站处于“薄土层石灰岩”地区，土壤电阻率1000欧姆·米。（7）系统做无限大电源考虑。2、拟建110kV变电站原始资料分析（1）拟建变电站基本情况分析由原始资料可以看出，拟建变电站要求设计为综合自动化变电站，并且海拔较高，年气温偏高，平均雷暴日也相当高，根据《35～110kV变电所设计规范》规定，变电站站址应设计在高于本地50年一遇大水水位；在气温较高的地区，变压器的保护应高于正常状况；在平均雷暴日较高、土壤电阻率较高的地区应设置较高等级的防雷措施。（2）拟建变电站负荷计算57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书电力系统负荷的确定，对于选择变电站主变压器容量，电源布点以及电力网的接线方案设计等，都是非常重要的。电力负荷应在调查和计算的基础上进行，对于近期负荷，应力求准确、具体、切实可行；对于远景负荷，应在电力系统及工农业生产发展远景规划的基础之上，进行负荷预测，认真分析影响负荷发展水平的各种因素，反复测算与综合平衡，力求切合实际。本章主要讨论确定变电站综合自动化系统的总体设计方案，这里只对原始数据进行粗略计算，详尽负荷计算参照3.1.2节负荷计算。并且为了确定变电站综合自动化系统的总体设计方案，需对拟建变电站进行负荷预测。在配电干线上或车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，而各个用电设备组的最大负荷也不是同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应该计入一个同时系数。具体公式为：（2—1）（2—2）（2—3）（2—4）式子中、、—分别为配电干线或变电所低压母线的有功、无功、视在计算负荷；、、—分别对应于某用电设备组的需用系数、功率因数角正切值、所有设备总容量；—组间同时系数；—该配电干线或变电所低压母线上所接电设备组总数；—该配电干线或变电所低压母线上的计算电流，A；—该配电干线或变电所低压母线上的额定电压，V。因此，根据原始资料和以上各个公式可以计算得出：57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书考虑增长，按8年计算，由工程概率和数理统计得知，负荷在一定阶段内的自然增长率是按指数规律变化的，即：（2—5）式中—初期负荷；—年数，一般按5～10年规划考虑；—年负荷增长率，由概率统计确定。所以，考虑负荷增长及线损，年负荷增长率取10%，按8年计算，本变电站负荷为：综上负荷计算所述，该拟建变电站负荷为61479.85kVA，即为61.48MVA，属于中小型变电站规模，在未来8年负荷增长了一倍，在设计时应该注意考虑裕量。2.2变电站自动化系统总体设计2.2.1变电站自动化系统总体结构随着集成电路技术、微计算机技术、通信技术和网络技术的不断发展，变电站自动化系统的体系结构也不断发生变化，其性能和功能以及可靠性也不断提高。从国内外变电站自动监控系统的发展过程来看，其结构形式有集中式、分布式、分层分布式结构等。1、变电站自动化系统结构形式选择（1）集中式结构集中式一般采用智能控制器分别担负模拟量、开关量的采集和对断路器、备用电源自投、防误闭锁、无功补偿电容的操作控制，功能较强的计算机集中收集变电站的模拟量和数字量，集中进行计算和处理。如图2-1所示。集中式系统的主要特点有：①实时采集变电站各种模拟量、开关量，完成对变电站的数据采集和实时监控功能；②结构紧凑、体积小，可大大减少占地面积；③造价低，实用性好，尤其是对35kV或规模较小的变电站更为有利。集中式的缺点有：①每台处理器的功能较集中，若一台处理器出故障，影响面大;②软件复杂，修改工作量大，系统调试烦琐；③组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件的设计都不同，可移植性较差；57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书④集中式保护与长期以来采用一对一的常规保护相比，不直观，不符合运行和维护人员的习惯，调试和维护不方便，程序设计麻烦，只适合于保护逻辑比较简单的情况。图2-1集中式结构（2）分布式结构分布式结构，是以变压器、断路器、母线等一次主设备为安装单位，将保护、控制、输入/输出、闭锁等单元就地分散安装在一次主设备上，安装在主控制室内的主控单元通过现场总线与这些分散的单元进行通信，主控单元通过网络与监控主机联系。一般分布式结构按功能设计，按保护类型和监控等功能划分单元，分布实施。其结构采用主从CPU协同工作方式，各功能模块如智能电子设备之间采用网络技术或串行方式实现数据通信。较适合于中低压变电站。系统结构如图2-2所示。分布式结构的综合自动化系统的主要特点是：①系统部件完全依照主设备分散安装，它们之间一般互不影响，各自独立；②功能清晰明了；③节约控制室面积；④利用了现场总线的技术优势，省去了大量二次接线，控制设备之间仅通过双绞线或光纤连接，设计规范，设备布置整齐，调整扩建也很简单，成本低，运行维护方便；⑤系统装置及网络性强，不依赖于通信网和主机，主机设备损坏并不影响其它设备的正常工作，运行可靠性有保证。分布式缺点：功能模块分散，不利于综合控制，降低了设备的利用率，加重主设备负担。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书图2-2分布式结构（3）分层分布式结构在变电站自动监控系统中，通常把测量和控制功能综合在一起的装置称为间隔级单元。各间隔级单元与变电站的中央单元相结合，并利用间隔级单元收集到的状态量和测量值，通过软件来实现各种保护闭锁和远动功能，大大简化传统设计中为实现闭锁和远动功能所需要的二次回路，以组成变电站自动化系统。所谓分层式结构，是将变电站信息的采集和控制分为管理层、站控层和间隔层三级分层布置。所谓分布式结构，是在结构上采用主从控制芯片协同工作方式，各个从控制芯片之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，多控制芯片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独立控制芯片计算处理的瓶颈问题，方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块（部件）的正常运行。如图2-3所示。分层分布式结构具有集中式结构所没有的独特优点：间隔层按一次设备组织，一般按断路器的间隔划分，具有测量和控制部分，负责该单元的测量、监视、断路器的操作控制和连锁，有载调压分接头的控制、无功补偿电容的投切等。因此，间隔层本身是由各种不同的单元装置组成，这些独立的单元装置直接通过总线接到站控层。站控层的主要功能就是数据集中处理和控制管理，担负着上传下达的重要任务：对下，57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书它可以管理各种间隔单元装置，包括监视、控制装置等，收集各种数据并发出控制命令，起到数据集中作用，还可以通过现场总线完成对保护单元的自适应调整；对上则通过设立开放式结构的站级网络接口，与管理层建立联系。将数据传送给管理后台机算计或调度端，起到数据传送处理作用。管理层由一台或多台计算机组成，界面友好，操作简单方便，使运行值班人员极易掌握，具有数据集中处理、变电站运行状态显示、遥控操作等功能。图2-3分层分布式结构2、变电站自动化系统结构总体设计变电站自动化系统包含了变电运行、继电保护、测量监控、远动和通信等多个方面。为了达到系统的总体目标，在设计变电站自动化系统时，必须考虑的原则有：（1）系统运行的安全性。变电站微机保护的软件、硬件设置，既要与监控系统相对独立又要相互协调，保证自动化系统中任何其他环节故障只影响局部功能的实现，不影响保护子系统的正常工作。但保护与监控要保持紧密通信联系。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书（2）信息共享。只有实现数据共享，才能简化自动监控系统的结构，减少设备的重复，降低造价。（3）充分体现综合性。变电站综合自动化系统将变电站的继电保护、测量、监视、运行和通信应用于一体，形成了一个由监视控制、微机保护系统、测量系统、各种功能的控制系统、通信系统等组成的分层分布式的系统。（4）技术先进性。变电站综合自动化系统的功能和配置，应满足无人值班的总体要求。变电站综合自动化系统的功能设计，软硬件的配置必须具备RTU（远动单元）的全部功能，必须具备与上级调度通信的能力，以便满足工作需要和促进变电站无人值班的实施。（5）通信的可靠性。在变电站综合自动化系统工程内，各个功能模块、部件之间宜采用信息交换快速的总线网络方式，便于接口功能的扩充。系统应支持标准的通信协议，便于简化系统硬件系统。（6）具有很强的抗干扰能力。变电站安全运行是变电站综合自动化系统设计的基本要求。各子系统应具有独立的故障自诊断和自恢复功能，任一部分发生故障时，应及时通知监控主机并发出警告指示，迅速将自诊断信息送往控制中心。（7）标准化和开放性。设计的变电站综合自动化系统应尽量符合国家和部颁标准，使系统开放性能好，便于维护和升级。综合以上所介绍总体结构优缺点介绍，设计原则和变电站的系统功能要求，变电站综合自动化系统总体设计如附录1变电站自动化系统结构图所示。2.2.2变电站自动化系统的功能如附录1变电站自动化系统结构图所示，以中央数据处理器为基础，实现了对传统变电站的继电保护、控制方式、测量手段、通信和管理模式的改造，完成了在主控端和被控端之间的“四遥”控制，对变电站电气设备的检测、控制及远动信息的传送等功能。可以认为，变电站自动化系统中的微型计算机是整个控制系统的基石，微计算机性能的优良直接影响该系统的控制程度。1、间隔层变电站内的变压器和断路器、隔离开关及其辅助触点，电流、电压互感器等一次设备在间隔层紧密相连，完成实时运行电气量的检测、运行设备状态的监测、操作控制命令的执行。该变电站系统间隔层设备智能测控终端按站内一次设备的分布式配置，就地加装在主变、断路器和互感器处，采集运行信息数字化后，采用点对点的高速光纤通信与数据服务器通信，单台数据服务器满足下行45个智能测控终端的数据处理要求，集成全站数据信息后通过工业以太网，实现就地运行信息到站控层57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书保护装置到中央数据处理器的通讯传输。为了提高过程层通信的可靠性，间隔层设备智能测控终端通过光纤A、B双网和数据服务器A、B进行数据交换，数据服务器A、B则由完全独立的工业以太网络和站控层设备通信，光纤网络A和B发送的间隔信息完全相同，接收的控制命令则来源于站控层不同的保护装置。变电站系统的间隔层是承担全站数字化采集、接收和执行控制指令，将一次设备接入间隔层总线的底层部件设备。2、站控层站控层主要作用是是测量、控制元件负责该间隔的测量、监视、断路器的操作控制和电气联锁，以及时间顺序记录等，保护元件负责该间隔线路、变压器等设备的保护、故障记录等。常规变电站自动化系统中测控单元、保护装置、故障录波器的信息采集和处理一般是在同一装置的CPU控制下进行，信息的采样同步、A/D转换、运算、输出控制命令的完成在装置内部实现；而数字化变电站系统中信息的采集、处理、传输主要依托网络实现。因此，信息流量控制、信息同步性十分关键。该变电站系统配置一个全局同步装置——时间服务器，时间服务器按照12800次/S要求等间隔地产生同步信号，并传递给一个或多个数据服务器，数据服务器根据链路长度产生新的同步信号启动智能测控终端的数据采集。正常运行时，数据服务器A和B分别接收来自时间服务器的同步信号，保证与GPS信号的同步；当GPS同步信号故障时，数据服务器之间通过同步光纤控制，保证数据服务器A和数据服务器B的同步。因此，连接在光纤双网的所有智能测控终端采集到的运行数据采样时刻完全一致。间隔层设备与站控层设备之间、站控层设备之间取消常规变电站硬接点信号交互的方式，变为基于IEC61850标准的对等通信模式，也就是，站控层保护装置通过各自的以太网络从间隔层获取模拟量和开关量信息，经逻辑判断和相关电气联锁判断后，发出各自的控制命令。正常运行时，保护装置A采集光纤A网的实时数据，保护装置B则采集光纤B网的实时数据，多台保护装置之间经既定的逻辑控制出口；任一台保护装置故障时，及时告警，退出运行，不影响整个系统。站控层同时可选配电能计量功能，利用过程层传输的实时数据，采用插值法（1024点）进行时域积分，实现全站各间隔的电能计量，其精度达到0.5级。3、管理层管理层采用工业以太网通信，完成站内间隔层设备、一次设备、站控层设备的控制57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书及与远方控制中心、工程师站及人机界面通信的功能，也可经过协议转换设备与第三方装置进行数据交换。2.3本章小结在这一章节中，首先列出拟建变电站的一些原始数据，进行简要分析后，根据变电站自动化系统结构类型：集中式、分布式和分层分布式结构的优缺点，依照其设计的原则，对变电站的总体结构进行了选择，即采用分层分布式结构；然后针对变电站的监控要求，对该系统的功能作了概括。由于能力有限，时间有限，在下面的章节中，会对变电站的主接线设计、断路器控制和变压器备用自动投切功能设计进行阐述。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书3变电站接线设计3.1变电站主回路接线3.1.1变电站主回路电气主接线以设计任务书为基本原则，国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，结合工程实际情况，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则，设计如下：（1）接线方式：根据《35～110kV变电所设计规范》规定，35～110kV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。35～63kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV线路为6回其以上时，宜采用双母线接线。在采用单母线、分段单母线或双母线的35～110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。①本变电站110kV线路有7回，可选择双母线带旁路接线或单母线分段带旁路接线，如图3-1方案一和方案二所示。方案一供电可靠、运行方式灵活；缺点：倒闸操作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，投资大。方案二优点：简单清晰，操作方便；缺点：供电可靠性、运行方式灵活性不强。设置旁路的目的是为了减少在断路器检修时对用户供电的影响，保证了供电的可靠性。方案一双母线带旁路方案二单母分段带旁路图3-1110kV电压侧接线方案本变电站为地区性变电站，由原始资料可以看出，电网特点是110kV电压侧出线容量较大，变电站自动控制复杂。为提高系统经济效益及系统稳定性，57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书采用方案一能够满足本变电站110kV侧对供电可靠性的要求，故选用投资小、节省占地面积、满足供电可靠性要求的方案一。②本变电站35kV线路有10回，可选择双母线接线或单母线分段接线两种方案，如图3-2方案一和方案二。方案一优点：供电可靠、调度灵活；缺点：倒闸操作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，配电装置复杂，投资大。方案二优点：简单清晰，倒闸操作简单，配电装置简单；缺点：供电可靠性不如方案一。旁路断路器可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要回路特别是电源回路不停电。方案一双母线接线方案二单母分段接线图3-235kV电压侧接线方案根据本地区电网特点，本变电站负荷主要集中在35kV侧，且大多是一级负荷，不允许停电检修断路器，需设置旁路设施。故选择供电可靠性高，调度灵活的方案一。③根据《35～110kV变电所设计规范》规定，当变电所装有两台主变压器时，6～10kV电压侧宜采用分段单母线接线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。本变电站10kV侧线路为10回，可采用单母线分段接线或单母线接线方案，如图3-3方案一和方案二。方案一优点：用于出线较多场合，输送功率和穿越功率较大，供电可靠性和灵活性要求较高的场合；缺点：设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂，易误操作。方案二优点：简单清晰，调度灵活，不会造成全站停电，能保证对重要用户的供电，设备少，投资和占地小；缺点：供电可靠性、运行方式灵活性不强，主要用于出现较少场合。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书方案一单母分段接线方案二单母线接线图3-310kV电压侧接线方案根据原始资料分析，选择供电可靠性高、运行方式灵活的方案一。④站用变压器低压侧接线：站用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力与照明合用一个电源，站用变压器低压侧接线采用单母线分段接线方式，平时分裂运行，以限制故障范围，提高供电可靠性。380V站用电母线可采用低压断路器或闸刀进行分段，并以低压成套配电装置供电。站用变压器低压侧接线如图3-4所示。图3-4站用变压器低压侧接线综上所述，将110kV电压段、35kV电压段和10kV电压段的接线形式进行综合连接后，本变电站主接线如图3-5所示。其中具体变电站一次系统设计如附录2变电站主回路设计图所示。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书图3-5变电站主接线图（2）主变压器选择①主变压器台数：对于大型枢纽变电站，根据工程具体情况，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。②主变压器容量：主变压器容量应根据5～10年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。对装设两台变压器的变电站，每台变压器额定容量一般按下式选择：（3—1）为变电站最大负荷。这样，当一台变压器停用时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力40%，则可保证对84%负荷的供电。根据第2章原始资料简要分析计算可得变电站最大负荷为：；；。考虑负荷增长以及线损，年负荷增长率取10%，8年后，变电站负荷变为：。所以每台变压器额定容量为：57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书③主变压器的型式：具有三种电压的变电站，通过主变压器各电压侧绕组的功率均达到15%以上时，或主网电压为110～220kV，而中压网络为35kV时，由于中性点具有不同的接地形式，应采用普通的三绕组变压器。综上所述，选择主变压器型号为：三相三绕组油冷却强迫风冷有载调压变压器SSFPZ9—120000/110，额定电压为110kV/35kV/10kV，其技术参数如表3-1。表3-1主变压器技术参数变压器型号额定容量kVA额定电压kV空载电流%空载损耗kW负载损耗kW短路阻抗%联结组标号高压中压低压高—中高—低中—低SSFPZ9—120000/11012000011538.510.50.36562888—1028—3418—24YN，yn0，d113.1.2变电站设计数据计算根据第2章原始资料，整理数据汇总如表3-2所示。表3-2变电站数据汇集电压kV出线传输容量（kW）距离（km）回路数线路材质阻抗Ω/km110X地变10000610.384Y地变10000421系统30000722Z地变5000361回路数7总容量（kW）85000备用2回35A厂8000620.392B厂1000082D厂10000122C厂50001510.413E厂5000101回路数10总容量（kW）66000备用2回10a区2500210.413b区150031c区150052d区200041e区250061f区250041回路数10总容量（kW）11500备用3回57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书表3-3站用电数据汇总序号名称额定容量负荷类型1通信8经常、连续2#1、#2主变压器通风（备用）20经常、连续3110kV操动机构5断续、连续435kV操动机构3断续、连续510kV操动机构3断续、连续6充电整流器10经常、连续7监控电源3经常、连续8保护电源3经常、连续9动力电源30不经常、连续10预留暖通电源5经常、连续11二次设备室通风10经常、连续1235kV配电装置室照明5短时、连续1310kV配电装置室照明5短时、连续14屋外配电装置室照明10短时、连续15二次设备室照明2短时、连续16其他10经常、连续在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。短路电流计算的目的主要有以下几方面：（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离，接地装置的设计，也需用短路电流。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。1、三相短路电流计算在最大运行方式下对三相短路的情况进行计算。（1）画出计算电路图，如图3-6（a）所示。其等值阻抗电路图如图3-6（b）所示。各短路点阻抗电路图如3-7所示。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书（a）计算电路图（b）等值阻抗电路图图3-6系统电路图（a）f1点短路（b）f2点短路（c）f3点短路图3-7各短路点阻抗图（2）参数计算过程如下：选取=100MVA，=115kV，=38.5kV，=10.5kV。电力网各个元件的标幺值参数计算公式如下：线路：（3—2）变压器：（3—3）电抗器：（3—4）电源：（3—5）将表3-2中数据分别带入式3—2、式3—3、式3—4和式3—557 河南理工大学毕业设计（论文）说明书中，得出结果填入图3-6（b）中，等到系统等值阻抗图。（3）计算各短路点短路电流①当短路发生在点时，计算电源对短路点的转移电抗和计算电抗，如图3-7（a）所示。短路电流周期分量标幺值：（3—6）有名值：（3—7）短路电流全电流最大有效值：（3—8）短路电流全电流冲击值：（3—9）短路容量：（3—10）则，根据以上公式，短路点计算电抗为：；短路周期电流标幺值为：短路电流全电流最大有效值：短路电流全电流最大有效值：短路电流全电流冲击值：短路容量：将计算电抗带入式3—6、式3—7、式3—8、式3—9、式3—10中，得到当短路点为时的短路数据，填入表3-4短路电流计算结果中。②当短路发生在点时，计算电源对短路点的转移电抗和计算电抗，如图3-7（b）57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书所示。同当短路点为时的计算过程，将计算电抗带入式3—6、式3—7、式3—8、式3—9、式3—10中，得到短路点的短路数据，填入表3-4短路电流计算结果中。③当短路发生在点时，分两种情况进行短路电流计算。第一种情况，变压器低压侧并列运行，计算电源对短路点的转移电抗和计算电抗，如图3-7（c）所示。同当短路点为时的计算过程，将计算电抗带入式3—6、式3—7、式3—8、式3—9、式3—10中，得到短路点的短路数据，填入表3-4短路电流计算结果中。第二种情况，变压器低压侧分列运行，计算电路图及其等值网络如图3-8（a）和网络变换如图3-8（b）所示。（a）f3点短路计算电路图（b）f3点短路等值阻抗图图3-8f3点短路电路图同当短路点为时的计算过程，将计算电抗带入式3—6、式3—7、式3—8、式3—9、式3—10中，得到短路点的短路数据，填入表3-4短路电流计算结果中。如表3-4短路电流计算结果所示，是变电站各电压侧及变压器出线侧三相短路时的数据。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书表3-4短路电流计算结果短路点短路类型短路计算电抗短路电流周期分量标幺值短路电流周期分量有名值短路电流冲击值短路全电流最大有效值短路容量三相短路0.109.568.3221.2212.571657.47三相短路0.175.7815.0038.2522.651000.26三相短路0.323.1429.9576.3645.23544.66三相短路0.531.8817.9245.6927.06325.88注：为短路发生在点时，主变压器低压侧并列运行。为短路发生在点时，主变压器低压侧分列运行。2、站用变压器低压侧短路电流计算根据原始资料表2-4，代入公式2—1，进行简单计算如下：；；；则根据以上计算数据，可以得出所用变压器，选择S9—200/10，基本参数为：联结组标号Yyn0，空载损耗0.48kW，负载损耗2.73kW，空载电流1.5%，短路阻抗4.0%。如表3-5所示。表3-5所用变压器技术参数变压器型号额定容量（kVA）额定电压空载电流（%）空载损耗（kW）负载损耗（kW）短路阻抗（%）联结组标号高压低压S9—200/10200100.41.50.482.734Yyn0站用变压器低压侧短路电流计算比较简单，查资料填入表3-6中。表3-6站用变压器低压侧短路电流计算结果变压器容量（kVA）200变压器高压侧短路容量（MVA）150　三相正序单相短路电流（kA）3.561.0457 河南理工大学毕业设计（论文）说明书3、线路最大长期工作电流计算在选择电气设备时，虽然电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要能正常可靠地工作，必须按正常的工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。（1）额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，故所选电气设备允许的最高电压不得低于所接电网的最高运行电压。通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1~1.5倍。（2）额定电流电气设备的额定电流是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。额定电流不应小于该回路在各种运行方式下的最大持续工作电流，一般取最大长期工作电流为设备额定电流的1.05倍。变电站的最大长期工作电流：（3—11）由变电站主接线图3-5可以计算出系统110kV电压侧、35kC电压侧和10kV电压侧出线最大长期工作电流电流，如表3-7所示。表3-7系统最大长期工作电流10kV电压侧计算结果单位：A电压内容最大长期工作电流10kV出线侧a区178.29b区106.98c区71.32d区142.64e区178.29f区178.29主变进线侧855835kV出线侧A厂570.56B厂712.2C厂356.6D厂713.2E厂356.6主变进线侧244557 河南理工大学毕业设计（论文）说明书续表3-710kV电压侧电压内容最大长期工作电流110kV出线侧X地变713.2Y地变713.2Z地变356.6系统2139.6主变进线侧7783.2变电站设备选择1、断路器、隔离开关选择电器选择是变电站电气设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，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，并注意节省投资，选择合适的电器。高压断路器的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。隔离开关也是变电站中常用的电器，它需与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。其主要用途：（1）隔离电压。在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离以确保检修的安全；（2）倒闸操作。投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成；（3）分、合小电流。隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。（1）按正常工作条件选择电器①额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化而变化57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书，故所选电气设备允许的最高电压不得低于所接电网的最高运行电压。通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1~1.5倍。②额定电流电气设备的额定电流是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。额定电流不应小于该回路在各种运行方式下的最大持续工作电流，一般取最大长期工作电流为设备额定电流的1.05倍。③按当地环境条件校核在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境（尤其是小环境）条件。当气温、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和结冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取相应措施。（2）按短路情况校验①短路热稳定校验短路电流通过电器时，电器各部件温度应不超过允许值。满足热稳定的条件为：（3—12）式中——短路电流产生的热效应；、——电器允许通过的热稳定电流和时间。②电动力稳定校验电动力稳定是电器承受短路电流机械效应能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为：（3—13）或（3—14）式中、——短路冲击电流幅值及其有效值；、——电器允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。综上所述，结合上一节的相关计算，一些断路器、隔离开关选择如下：（1）110kV线路侧及变压器侧：选择LW11-110型SF6户外断路器。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书表3-8LW11—110型断路器计算数据LW11—110型断路器110110213925008.3231.512.578021.22801657.473969选择GW5-110/1000-80型隔离开关。表3-9GW5—110/1000—80隔离开关计算数据GW5—110/1000—80隔离开关11011021398021.22801657.473969（2）35kV线路侧及变压器侧ZW7-40.5型断路器，线路侧和变压器侧GW4-35D/2500-83型隔离开关，它们的参数分别如表3-10和表3-11所示。（3）10kV线路侧：选择KYN28A-12(Z)/1250-31.5型高压开关柜，其参数如表3-12所示。（4）10kV变压器侧：选择KYN28A-12(Z)/2000-31.5型高压开关柜，其参数如表3-13所示。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书表3-10ZW7-40.5型真空户外断路器计算数据ZW7-40.5型断路器3540.5244525001531.522.658038.25801000.263969表3-11GW4-35D/2500-83型隔离开关计算数据GW4—35D/2500—83隔离开关35402445250021.22831657.471657.47表3-12KYN28A-12(Z)/1250-31.5型高压开关柜计算数据KYN28A-12(Z)/1250-31.5开关柜1012855.825001531.545.238076.3680544.66396957 河南理工大学毕业设计（论文）说明书表3-13KYN28A-12(Z)/2000-31.5型高压开关柜计算数据KYN28A-12(Z)/2000-31.5开关柜1012855820001531.545.238076.36801657.473969注：由上表3-12可以看出线路最大电流超过了开关柜的额定电流。在大容量变电站中，为了限制6～10kV出线上的短路电流，一般可采用下列措施：①变压器分列运行；②在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器；③采用低压侧为分裂绕组的变压器；④出线上装设电抗器。2、互感器的选择互感器（包括电流互感器TA和电压互感器TV）是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。互感器的作用是：将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压（100V）和小电流（5A或1A），使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构小巧、价格便宜和便于安装。使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。电流互感器选择：110kV线路侧及变压器侧选用LCWB6-110型瓷绝缘户外电流互感器，校验合格；35kV线路侧选用LZZB8-35型支柱式、LRD-35或LR-35型装入式电流互感器，校验合格；35kV变压器侧选用LRD-35或LR-35型装入式电流互感器，校验合格；10kV线路侧及变压器侧选用LA-10型穿墙式电流互感器，校验合格。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书电压互感器的选择110kV出线选用TYD110/3型成套电容式电压互感器，校验合格。110kV母线选用JDCF-110型单相瓷绝缘电压互感器，校验合格。35kV母线选用JDZXW-35型单相环氧浇注绝缘电压互感器，校验合格。10kV母线选用JSZX1-10F型三相环氧浇注绝缘电压互感器，校验合格。3、高压熔断器选择熔断器是简单的保护电器，用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。35kV母线电压互感器选用RXW-35/0.5型户外高压熔断器保护，校验合格。10kV母线电压互感器选用RN2-10/0.5型户内高压熔断器保护，校验合格。4、母线的选择（1）母线的选择及校验一般规定：①汇流母线按正常工作最大电流选择界面，即按长期发热允许电流选择，要求导体所在电路中最大持续工作电流应不大于导体长期发热允许电流，即（3—15）②按短路热稳定校验：（3—16）式中——散热系数；——电流热效应（）；——集肤效应系数。③按电晕电压校验（35kV及以上电压级母线）：使晴天工作电压小于临界电晕电压，即（3—17）式中——临界点云电压（kV），其值按下式计算：（3—18）式中——三相导体等边三角形布置取1，水平布置取0.96；——导线表面粗糙系数,管型母线及单股导线取0.98～0.93，多股绞线0.87～0.83；——空气相对密度；——导线半径，矩形母线为四角的曲率半径；57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书——相间距离。④硬母线校验动稳定，即（3—19）式中——允许应力。（2）变电站母线选择110kV电压侧汇流母线采用管型母线选择LGJ—185，载流量为510A，校验合格；35kV电压侧汇流母线采用管型母线选择LGJ—185，载流量为510A，校验合格；10kV电压侧汇流母线采用单条矩形铝母线LMY—110×10，其载流量1663A，校验合格。3.3本章小结在这一章节中，主要对拟建变电站的主接线进行选择设计，并对变电站负荷进行简要计算，简单选择合适的传输、测量和保护设备。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书4变电站自动化系统设计4.1PLC控制系统在工业生产过程中，有大量的以开关量顺序控制的设备，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30～40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力方面得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括中央处理器（CPU）、输入/输出（I/O）接口、存储器、电源等。如图4-1所示。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书图4-1可编程控制器的基本组成PLC工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。（1）输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映像寄存器中的相应的单元内，在此后的一个周期内，I/O映像寄存器中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。（2）用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新I/O映像寄存器中相应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。使用I/O指令的话，输入过程映像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程映像寄存器会被立即更新，这和立即输入有些区别。（3）输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映像寄存器内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。综合PLC原理，PLC控制系统设计过程如下：57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书（1）工艺分析深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。（2）选择合适的PLC类型在选择PLC机型时，主要考虑下面几点：①功能的选择。对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能（如中断、PID等）。②I/O点数的确定。统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数，并考虑以后的扩充（一般加上10%～20%的备用量），从而选择PLC的I/O点数和输出规格。③内存的估算。用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。一般可按下式估算：存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。（3）分配I/O点。分配PLC的输入/输出点，编写输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图，接着就可以进行PLC程序设计，同时进行控制柜或操作台的设计和现场施工。（4）程序设计。对于较复杂的控制系统，根据生产工艺要求，画出控制流程图或功能流程图，然后设计出梯形图，再根据梯形图编写语句表程序清单，对程序进行模拟调试和修改，直到满足控制要求为止。（5）控制柜或操作台的设计和现场施工。设计控制柜及操作台的电器布置图及安装接线图；设计控制系统各部分的电气互锁图；根据图纸进行现场接线，并检查。（6）应用系统整体调试。如果控制系统由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后连接起来总调。（7）编制技术文件。技术文件应包括：可编程控制器的外部接线图等电气图纸，电器布置图，电器元件明细表，顺序功能图，带注释的梯形图和说明。4.2PLC控制高压断路器4.2.1控制基本要求57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书在传统的变电所中，高压断路器控制及信号电路采用电磁型继电器为主要元件。为实现各种逻辑电路，采用了大量的电磁元件，其种类繁多，众多电磁元件的机械触点降低了可靠性，同时接线复杂、检修困难，并占用较大空间。目前，可编程逻辑控制器（PLC）的应用，解决了存在的诸多问题，处理各种逻辑关系正是PLC的强项。PLC内部大量的软继电器可以替代众多的实物元件，可在实现原有控制电路功能的途径上有更好的选择。PLC本身的可靠性很高，用来控制断路器也具有高可靠性。为保证变电所设备的安全运行和方便运行人员监视，高压断路器控制电路通常需满足可进行正常的手动分、合闸操作，操作正常分、合闸完毕，给出相应指示信号，不能正常操作时应给出相应指示信号，正常分、合闸完毕应自动切断分、合闸回路；事故时可自动分闸，并给出事故的音响和闪光信号；具备必要的闭锁措施，防止断路器“跳跃”。4.2.2控制接线对于该变电站，现就设备选择的35kV电压侧ZW7-40.5型真空户外断路器为控制对象，其操动机构控制电路见图4-2操动机构图所示，操动机构控制元件参数见表4-1。图4-2控制机构电路图注：图4-2中S1为辅助接点，S2到S6为行程开关；Y1为合闸线圈，Y2为分闸线圈；1～24为机构端子顺序图；871、874为回路编号。该断路器原采用110VDC控制电源，使用LW2—2—1a、4、6a、40、20、20/F8万能转换开关控制。按照前述控制电路的基本要求，采用电磁型元件接线,接线复杂，而且还需要配备专门的闪光电源。表4-1操动机构控制元件参数名称电压（V）电流（A）电阻（）交流直流分合闸电磁铁1101101.957.52202201.13194现选用三菱FX2N系列FX2N—32MR—001型PLC实现上述控制要求：其输入/输出各16点，PLC的外部接线及断路器操动机构箱的端子排接线如图4-3所示。图4-57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书3中机构箱的端子排编号为原有编号。7~8端子（辅助接点S1常开接点）接入PLC的X12输入端；23~24端子为操动机构行程开关S6常闭接点。PLC的I/O分配及内部元件安排见表4-2。图4-3PLC外部接线及操动机构箱端子排接线图FX2N系列PLC的继电器输出每点电流值为2A，和操动机构需求电流相近，为了保证PLC长期工作的安全性和可靠性，分、合闸输出执行元件采用接触器KM2和KM1，由其常开触头分别控制操动机构的分、合闸线圈。表4-2PLC的I/O分配及内部元件说明输入输入端说明输出输出端说明SB1X000音响复位HL1Y001绿灯（合闸）SB2X001音响试验HL2Y002红灯（分闸）SB3X010合闸按钮HAY003蜂鸣器SB4X011分闸按钮KM1Y010合闸输出S1X012断路器辅助接点KM2Y011分闸输出附表4-2内部元件说明内部元件说明M1自动跳闸状态M10合闸命令M11分闸命令T1音响延时自动复位T2、T3闪光继电器（绿灯）T4合闸回路自动切断T5分闸回路自动切断T6、T7闪光继电器（红灯）57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书4.2.3控制过程分析1、手动（自动）合闸按下合闸按钮SB3，X10常开接点闭合，M10受电动作并保持。同时M10常开接点在电平上升沿使Y10线圈受电动作，其常开接点闭合，则合闸接触器KM1动作，其常开触头接通断路器操作机构箱合闸线圈，断路器合闸。合闸成功后断路器辅助接点S1闭合，其常开接点X12接通，Y2线圈受电动作,红灯HL2亮平光。若断路器没有合闸动作，则M10常开接点与X12常闭接点接通闪光回路，Y1线圈周期性受电动作，绿灯HL1闪光，按下分闸按钮SB4（X11常开接通）即可复归。2、手动（自动）分闸按下分闸按钮SB4，X11常开接通，M11受电动作，M11常开接点在电平上升沿使Y11线圈受电动作，其常开接点使分闸接触器KM2动作，KM2常开触头接通断路器操动机构箱的分闸线圈，断路器分闸。同时S1断开，X12常闭接点接通，Y1线圈受电动作，绿灯HL1亮平光。若断路器不能分闸，则M11常开接点与，X12常闭接点接通闪光回路，Y2线圈周期性受电动作，红灯HL2闪光。3、自动跳闸若断路器在运行过程中，线路发生故障，保护装置动作后使断路器跳闸，S1断开。则X12常开接点断开，X12电平下降沿使M1线圈动作，M1常开接点接通，其电平上升沿使Y3动作，蜂鸣器发出事故音响。同时M1常开接点接通闪光回路，Y1周期性得电，绿灯闪光，发出事故指示信号。事故音响15s后自动复归，也可在此之前按下按钮SB1（X0常开接通）集中复归。闪光信号则保持，只有按下分闸按钮SB4，X11常开接通，才能复归，使绿灯亮平光。4、闭锁措施传统控制电路的防跳闭锁，是通过接入具有双线圈的跳跃闭锁继电器实现。防止由于控制开关接点粘住或重合闸出口回路粘住，线路又有永久性故障而导致断路器“跳跃”。本程序中设置了闭锁措施，由于合闸回路只有在M10常开接点的上升沿才有输出，所以即使合闸按钮长时间接通也不会有多次的合闸输出。如设置重合闸，则其启动也可考虑采取上升沿时输出合闸命令的方式。尽管程序中设置了闭锁措施，为防止各种原因导致操动机构的合闸回路一直处于接通状态而使断路器“跳跃”，在PLC的外部仍要采取闭锁措施。此处采用接触器KM3的常闭触头串接在操动机构的合闸回路中。断路器合闸后，其行程开关S6接通，只要KM1常开触头仍然闭合而且有电压（合闸命令无法解除），则KM357 河南理工大学毕业设计（论文）说明书线圈动作并保持，其常闭触头断开断路器的合闸回路。电机储能结束后S6断开，不影响KM3线圈动作状态。此时断路器由于其他原因而分闸，也不能再合闸。只有KM1常开触头回路断开，KM3接点才复归，达到了防跳的目的。由图4-3可知操动机构中有多对常开、常闭辅助接点，用于接入控制电路实现不同闭锁功能。由于PLC的软元件可重复使用，实际接入PLC只需1对实物接点（此处S1常开接点），就可不受限制地使用常开、常闭接点的数量，无需像传统控制电路那样接入多对常开、常闭实物接点，省掉了许多连接导线。为了防止M10和M11出现同时受电动作的情况，采取了在M10和M11线圈回路中分别串接X11常闭接点和X10常闭接点的闭锁措施。由于分、合闸输出采取了脉冲上升沿时动作的方式，而且分、合闸命令使用软元件记忆，所以分、合闸控制不再需要采用控制开关来切换“分闸”、“分后”、“合闸”、“合后”位置，在此控制开关的各种位置均由按钮和程序实现。本接线直接采用不带自锁的2个按钮直接实现分、合闸控制。事故信号采用X12常开接点电平下降沿动作的方式，很方便地实现了传统中央信号装置中的冲击继电器的功能。4.2.4PLC控制程序根据以上控制过程的分析和闭锁的设计，断路器控制的程序如附录3断路器的PLC控制程序。4.2.5小结高压断路器采用PLC控制后，简化了二次接线。因为PLC的输入、输出的接线很有规律，输入、输出均各有公共端，所有元件的另一端接入相应的输入端或输出端，接线不易出错。原有繁琐的二次接线及逻辑电路现被PLC的内部元件取代，无需再配备专门的闪光电源，原有硬件参数的调整（如动作时间等）也改由程序参数设定，只要编制符合要求的控制程序，通过简单的接线即可达到要求。对于断路器的操动机构而言，其辅助开关数目也可简化。同时由于修改程序方便，只需对选择合适型号的PLC修改控制程序，便能实现变电所中多台断路器的控制及信号显示功能。由于二次接线的简化，变电所的维护和检修工作量也相应减少。4.3PLC控制变压器备用自投57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书随着社会经济的高速发展,现代化高精度的工业生产都需要电网提供高质量的电能。连续供电是优质电能的充分条件，电网运行应该尽量缩短设备检修或故障时对外停电时间，提高供电可靠性。备用电源自动投入是保证配电系统连续可靠供电的重要措施.因此，备用电源自投已成为变电站综合自动化系统的基本功能之一。备用电源自投装置，是因电力系统故障或其他原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源或备用设备或其他正常的电源自动投入工作，使原来的动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。传统的备用电源自动投入装置采用各种继电器、接触器、开关及触点，根据不同的运行方式构成相应的备用自投回路，开关动作慢，功能较少，接线复杂，触点容易损坏，灵活性较差。近几年普遍采用的是微机备用电源自投装置，具有完善的故障逻辑判别，和可靠的故障响应，维护方便。随着现代电力工业的发展和电网建设的改造，电力系统的规模越来越大，结构越来越复杂，备用电源自动投入装置的逻辑关系越来越复杂。由PLC构成的备用电源投入装置相对灵活多变，可根据电力系统的运行方式，通过编程完成各种复杂的逻辑运算和功能，最大限度的满足不同的现场需要。而基于PLC控制的备用自投控制系统，可以集成常用的明备用和暗备用双电源控制方案，其可靠性高，操作方便，动作迅速，外部接线简单，不同的方案只需通过转换开关就能方便的选择相应的控制程序。不但能提高供电的可靠性，还可以进行故障判断和闭锁自投功能，从而提高设备的安全运行水平。4.3.1变压器备用自投以本变电站的10kV侧母线为例，简述变压器备用自投的原理。如3.1.1节设计的10kV电压侧接线图所示，即如下图4-4所示。图4-4变电站10kV侧接线图57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书暗备用变压器备用自投原理如下：（1）如图4-4，两台变压器互为备投的暗备用方案：正常运行时两台变压器分别带1、2段母线运行，QF1、QF2在合闸位置，QF3在分闸位置。当某一台变压器失电或有故障时，相应的进线断路器跳闸，母联断路器QF3合闸，另一台变压器带1、2段母线运行。（2）两台变压器暗备用切换要求：①两台变压器供电正常，QF1、QF2应在合闸位置，QF3在分闸位置，两台变压器分别带1、2段母线运行。②当某台变压器，无论因为什么原因失电时，应首先分开本侧进线断路器，再合上母联断路器QF3，由另一台变压器带1、2段母线运行；当该台变压器恢复供电后，应首先分开母联断路器QF3，再合上该侧进线断路器，1、2段母线分列运行。③当两台变压器都失电时，三台断路器都应分闸；当变压器恢复来电后，进线断路器应自动投入，带上相应的母线运行。④任一台断路器故障跳闸，应闭锁自投断路器；任何情况下应保证最多两台断路器合闸。⑤电压检测到任意一相断线时，PLC不应误动作；人工手动操作断路器时，PLC不应动作。图4-5明备用母联备自投原理明备用变压器备自投原理如下：（1）如图4-5所示，当QF3投入电路运行，正常运行情况下主用变压器（如#1变压器）带母线运行，QF1在合闸位置，QF2在分闸位置。当主用变压器失电或有故障时，主用变压器QF1分闸，备用断路器QF2合闸，备用变压器（如#2变压器）带母线运行。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书（2）两台变压器明备用切换条件①主用变压器和备用变压器都正常有电，QF1和QF3应在合闸位置，QF2在分闸位置，主用变压器带母线运行。②当主用变压器无论什么原因失电时，应首先分开主用变压器QF1，再合上备用断路器QF2，由备用变压器带母线运行；当主用变压器恢复来电时，应首先分开备用断路器QF2，在合上主用变压器QF1，由主用变压器带母线运行。③当两台变压器都失电时，两台断路器都分闸；当变压器恢复来电时，断路器应自动投入，带上母线运行。④任一台断路器故障跳闸，应闭锁另一台断路器自动投入；任何情况下应保证只能有QF1或QF2中一台合闸。⑤电压检测任意一相断线时，PLC不应误动作；人工手动操作断路器时，PLC不应动作。4.3.2控制接线根据上述要求，选用三菱公司的FX2N—32MR—001型PLC，输入输出各16个点，电源为AC220V，取自站用电，其I/O分配表如表4-3所示，接线图如附录4所示。表4-3PLC的I/O分配表输入输入端说明KA1、KA2X000#1变压器电压检测KA3、KA4X001#2变压器电压检测QF1X002QF1断路器状态QF2X003QF2断路器状态QF3X004QF3断路器状态SDE1X005QF1断路器故障跳闸SDE2X006QF2断路器故障跳闸SDE3X007QF3断路器故障跳闸SA1X0010QF1断路器操作SA2X0011QF2断路器操作SA3X0012QF3断路器操作1WTX0013#1变压器超温跳闸2WTX0014#2变压器超温跳闸SA4X0015切换暗备用和明备用X001657 河南理工大学毕业设计（论文）说明书附表4-3输出分配输出输出端说明K0Y000QF1断路器合闸K4Y004QF2断路器合闸K5Y005QF2断路器分闸K10Y010QF3断路器合闸K11Y011QF3断路器分闸L1Y014暗备用PLC控制指示L2Y015明备用PLC控制指示L3Y016自投闭锁指示L4Y017故障指示4.3.3控制过程分析根据4.3.1所讲述的原理，用PLC实现控制功能的逻辑框图，如图4-6所示。（a）暗备用方式来电自投自恢复逻辑框图57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书（b）暗备用方式备用自投逻辑图（c）明备用方式来电自投自恢复逻辑框图57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书（d）明备用方式备用自投逻辑图图4-6备用自投控制逻辑图4.3.4PLC控制程序根据逻辑图，PLC控制备用自投的程序过程如下：（具体程序参见附录5）（1）来电自投：PLC在自动控制位置，断路器无闭锁，且在分闸位置，两台变压器都失电又来电后，PLC根据两台变压器有电情况提供工作电源，自行启动，开始电压检测，X000（X001）转换，启动T0（T1），延时0.5s，启动Y0（Y4），接通QF1(QF2)合闸回路自动投入电源。（2）备用自投：PLC在暗备用位置，如#1变压器失电或超温故障，QF1跳闸，#2变压器有电，QF2在合闸位置，且QF3无闭锁，启动T2，延时0.5s，启动Y0，从而接通QF3合闸回路。明备用位置，主用变压器失电或超温故障，QF1跳闸，备用变压器有电，QF2无闭锁，启动T1，延时0.5s，启动Y4，从而接通QF2合闸回路。（3）自恢复：接（2）暗备用，QF3合闸后，如#1变压器恢复正常，QF1无闭锁，QF1在分闸位置，启动T3，延时0.5s，启动Y11，从而接通QF3分闸回路；确认QF3分闸后，启动T0，延时0.5s，启动Y0，从而接通QF1合闸回路，恢复#1变压器供电。接（2）57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书明备用，QF2合闸后，如主用变压器恢复正常后，QF1无闭锁，QF1在分闸位置，QF2在自动位置，启动T2，延时0.5s，启动Y5，从而接通QF2分闸回路；确认QF2分闸后，启动T0，延时0.5s，启动Y0，从而接通QF1合闸回路，恢复主用变压器供电。（4）如果断路器故障跳闸，SDE故障信号使X5（X6、X7）触点转换，闭锁PLC自投备用断路器，防止自投到故障上，扩大停电范围或损坏设备；如果变压器超温跳闸，1WT（2WT）超温信号使X13（X14）触点转换，闭锁PLC自投该侧断路器，防止该断路器来回投切。必须待故障排除或温度降低后，PLC自动解除闭锁，这样更能保证设备安全运行。（5）当需人工操作断路器时，SA1（SA2、SA3）必须打到“手动”位置，使X10（X11、X12）触点转换，闭锁PLC自投；正常运行情况下，SA1、SA2、SA3在自动位置，SA4在暗备用或明备用位置。4.3.5小结该控制系统接线简单，结构紧凑，造价低，兼容性强，控制可靠，动作迅速方便。不仅可以应用在两台变压器的双电源方案中，还可以应用到其它形式的双电源方案中，如双线路、市电与自备发电的双电源供电系统。4.4本章小结在这一章节中，首先简要介绍了PLC工作原理和设计PLC控制系统的过程；然后注意到变电站的断路器控制的重要性，设计了PLC控制断路器的方法；最后强调了备用自投的重要性，以10kV侧为例，设计了PLC控制变压器备用自投系统。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书5总结与展望1、全文总结经过这几个月的不懈努力，通过学习、研究、沟通、设计，本课题已经设计完成。本课题结合国内外的变电站综合自动化技术的发展现状，通过分析拟建变电站的原始资料和监控需求，对110kV变电站自动化系统进行了研究和设计。本设计主要进行了以下工作：（1）根据系统供电实际情况及监控要求，根据变电站自动化系统设计原则，设计了由间隔层、站控层、管理层组成的分层分布式监控系统结构。这种结构组态灵活，调试简单，功能分散，局部故障不会导致整个系统的瘫痪，并且每层之间又有联系，使监控主机能统筹全局，进行整体调节。（2）根据所给出的变电站的原始资料，设计了变电站的主回路接线；通过对变电站的数据计算，简单的选择了变电站所需的设备。（3）根据PLC的原理和设计PLC控制系统的过程，综合断路器控制和变压器备用自投控制的原理，分别设计了PLC控制断路器和PLC控制变压器备用自动投切系通硬件接线和软件编程。在系统研究过程中，由于条件所限和个人水平的原因，仍有有待改进的地方；（1）自动控制系统中的通信系统没有进行具体分析设计；（2）由于时间紧迫，变电站其他控制系统没有研究，还有许多问题没有全面考虑；（3）该变电站的系统设计还不够完善，有待进一步设计并调试。总之，本课题虽然对变电站自动化系统进行了认真的研究和有益的尝试，但很多地方还不尽如人意，恳请各位专家、学者多提宝贵意见。2、变电站综合自动化系统的展望变电站综合自动化系统是一门综合多专业、多学科的综合技术，它给我们带来了技术应用上质的飞跃，给电力系统的高质量运行提供了便宜和技术保证。伴随着电网规模日新月异的发展，电子技术、网络通信技术、信号采集和信号处理技术及新的分析计算技术的发展、成熟和应用，自动化设备性能的完善和提高，变电站综合自动化必然会是变电站今后发展、应用的主要模式，变电站自动化的发展将进入了一个新的阶段，数字化变电站和数字化电网逐步被提了出来，并在不断地应用实践中得到认可和推广应用。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书致谢本论文工作的开展是在张涛工程师的悉心指导下完成的。老师在论文开题期间不厌其烦的给予了我无数建议，针对论文中的课题也积极帮助我查阅资料。老师学识渊博、诲人不倦、治学严谨、工作踏实，这一切无不令我深深折服，使我受益匪浅。在老师身上，我不仅看到的是一位教师教学风格，更看到了老师至高无上的师德．经过漫长的辛苦奋斗，老师与我同苦同乐，我要衷心对老师说一声：老师，谢谢您!此外，特别感谢给予我帮助的各位同学和老师，在论文完成期间他们不断鼓励我，在繁忙工作和学习之余，为我提供便利的条件和有用的学习资料。最后，向审阅本文的各位专家、教授们表示深深地敬意和谢意。57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书参考文献[1]张惠刚.变电站综合自动化原理与系统.北京:中国电力出版社，2004[2]黄益庄.变电站综合自动化技术.北京:中国电力出版社，2000[3]张永健.电网监控与调度自动化（第三版）.北京:中国电力出版社，2007：1-108，160-219[4]熊信银.发电厂电气部分.北京:中国电力出版社，2009,4：100-132，170-213[5]何仰赞，温增银.电力系统分析（第三版）.武汉:华中科技大学出版社，2002（上）：11-42，95-131，133-162，166-199[6]王汝文，宋政湘，张国钢.电器智能化（第二版）.北京:电子工业出版社，2009，21-38，39-81[7]钟肇新，范建东.可编程控制器原理及应用（第三版）.广州:华南理工出版社，2004.10[8]南京中德保护控制系统有限公司.变电站自动化工程图集.北京:中国电力出版社，2003[9]江苏省电力设计院.35～110kV无人值班变电站所典型方案设计.北京:中国电力出版社，2001[10]徐华军，严石.PLC与计算机的串行通信程序设计.2006.3，[11]董爱华.可编程控制器原理及应用.北京：中国电力出版社，2009[12]MitsubishiElectricCorporation.FX2N系列微型控制器使用手册.1999.11[13]潘志群.基于PLC变电站自动化系统设计.地下工程与隧道，2006[14]肖华.基于PLC中低压配电网自动化的RTU功能实现.大众用电，2006（8）[15]饶正科．变电站防误闭锁．广西水利水电．2006（2）[16]巴金祥，王建立，李宝国．PLC在断路器控制中的应用．辽宁工学院学报．2002(1)：27-31[17]王光．变电站网络型防误闭锁系统的设计：[硕士学位论文]．吉林：东北电力大学电气工程，2008[18]邱春民.基于PLC的变电站监控系统研究：[硕士学位论文].江苏:江南大学控制工程，2009[19]刘子英.基于PLC的变电站监控系统研究：[硕士学位论文].四川:西南交通大学电力系统及其自动化，200057 河南理工大学毕业设计（论文）说明书[20]聂士广.220kV传统变电站综合自动化应用研究：[硕士学位论文].安徽:合肥工业大学电气工程，2007[21]中华人民共和国国家标准化管理委员会.GB/T6451-2008.油浸式电力变压器技术参数和要求.北京:中国标准出版社，2008-01-22[22]中华人民共和国国家标准化管理委员会.GB/T23755-2009.三相组合式电力变压器.北京:中国标准出版社，2009-05-06[23]中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T5216-2005.35kV～220kV城市地下变电站设计规定.北京:中国标准出版社，2005-02-14[24]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB1984-2003.高压交流断路器.北京:中国标准出版社，2003-06-05[25]中华人民共和国国家标准化管理委员会.GB1985-2004.高压交流隔离开关和接地开关.北京:中国标准出版社，2004-05-14[26]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T18494.1-2001.交流变压器第一部分：工业用交流变压器.北京:中国标准出版社，2001-11-02[27]中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T995-2006.继电保护和电网安全自动装置检验规程.北京:中国标准出版社，2006-05-06.57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书附录附录1变电站综合自动化系统结构图57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书附录2变电站主回路接线设计图附录1变电站主接线图注：变电站主接线、设备及出线见110kV变电站综合自动化系统研究A1图纸57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书附录3PLC控制断路器动作具体程序表A-1PLC控制断路器程序序号程序意义0LDM8002初始化1ANDX0122ORX0103ORM104ANIX0115LDX0106ANDX0117ANDX0128ORB9OUTM10断路器合闸10LDM800211ANIX01212ORX01113ORM1114ANIX01015LDX01016ANDX01117ANIX01218ORB19OUTM11断路器分闸20LDPM1021ORY01022ANIX01223ANIT424OUTY01025OUTT4K10断路器合闸延时1s26LDPM1127ORY01128ANDX01229ANIT530OUTY01131OUTT5K10断路器分闸延时1s32LDPX01233ORM134ANDM1035OUTM136LDPM137ORX00138ORY00357 河南理工大学毕业设计（论文）说明书序号程序意义序号39ANIX01140ANIX00041ANIT142OUTY00343OUTT1K150断路器正常运行，保护等使其跳开，绿灯闪烁，同时蜂鸣器鸣响15s44LDM1045ANIX01246ORM1047MPS48ANIT349OUTT2K1050MPP51ANDT252OUTT3K1053LDM1154ANIX01255ORT256OUTY001若断路器无合闸动作，绿灯间隔1s闪烁57LDM1158ANDX01259MPS60ANIT761OUTT6K1062MPP63ANDT664OUTT7K1065LDM1066ANDX01267ORT668OUTY002若断路器不分闸，红灯间隔1s闪烁57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书附录4PLC控制变压器备用自投I/O接线图57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书附录5PLC控制变压器备用自投的程序57 河南理工大学毕业设计（论文）说明书附录5变压器备用自投控制程序梯形图57'