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1、风电场电气系统风电场电气系统第第5 5章章 风电场电气二次系统风电场电气二次系统朱永强朱永强风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统第第5 5章章 风电场电气二次系统风电场电气二次系统关注的问题关注的问题电气二次系统的概念和功能是什么？主要设备的种类有哪些？电气二次系统的概念和功能是什么？主要设备的种类有哪些？主要的电气二次回路，电气二次系统的图形表示方法主要的电气二次回路，电气二次系统的图形表示方法风电场和升压变电站电气二次系统的构成风电场和升压变电站电气二次系统的构成变电站综合自动化技术变电站综合自动化技术教学目标教学目标了解电气二次部分的含义和功能，其主要设备及
2、其原理和功能，了解电气二次部分的含义和功能，其主要设备及其原理和功能，驾驭电气二次系统的图形表示方法，驾驭电气二次系统的图形表示方法，了解风电场和升压变电站电气二次系统的构成，了解风电场和升压变电站电气二次系统的构成，对我国目前普遍接受的变电站综合自动化技术有确定认知。对我国目前普遍接受的变电站综合自动化技术有确定认知。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统第第5 5章章 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 对对一一次次设设备备的的工工作作进进行行监监测测、限限制制、调调整整、爱爱护护以以及及为为运运行行、维维护护人人员员供供应应运运行行工工况况或或生生产产指指挥
3、挥信信号号所所需需的的低低压压电电气气设设备备，称为二次设备，如熔断器、限制开关、继电器、限制电缆等。称为二次设备，如熔断器、限制开关、继电器、限制电缆等。由由二二次次设设备备相相互互连连接接，构构成成对对一一次次设设备备进进行行监监测测、限限制制、调调整和爱护的电气回路称为二次回路或二次接线系统。整和爱护的电气回路称为二次回路或二次接线系统。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统5.1 继电器继电器 5.1.1 5.1.1继电器的结构和原理继电器的结构和原理 在电路中，继电器限制逻辑的实现依靠于其自身在电路中，继电器限制逻辑的实现依靠于其自身结构，即线圈和触点的基
4、本设计。结构，即线圈和触点的基本设计。传统的电磁型继电器由线圈、触点以及它们的接传统的电磁型继电器由线圈、触点以及它们的接线端子和可动铁片、复位弹簧组成。线端子和可动铁片、复位弹簧组成。触点端子触点端子线圈端子 线圈端子触点线圈部分可动铁片当继电器线圈带电后，继电器触点在当继电器线圈带电后，继电器触点在可动铁片的带动下位置发生变更，这可动铁片的带动下位置发生变更，这是线圈中流过电流所产生的电磁力吸是线圈中流过电流所产生的电磁力吸引可动铁片的结果。引可动铁片的结果。i风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.1.1 5.1.1继电器的结构和原理继电器的结构和原理 继
5、电器的线圈和触点可以分别接入不同的电路中，继电器的线圈和触点可以分别接入不同的电路中，从而实现由线圈至触点的依次限制。从而实现由线圈至触点的依次限制。线圈可以反映不同的电气量，进而用于实现触点线圈可以反映不同的电气量，进而用于实现触点位置的变换。通常所要反映的电气量有若干种，例位置的变换。通常所要反映的电气量有若干种，例如某一特定电压如某一特定电压/电流（可以是沟通也可以是直流）电流（可以是沟通也可以是直流）的有或无、大或小，等等，以此来实现对应的各种的有或无、大或小，等等，以此来实现对应的各种逻辑。逻辑。继电器的触点也可以有不同的逻辑。继电器的触点也可以有不同的逻辑。依靠不同类型的线圈和不同
6、类型的触点，继电器依靠不同类型的线圈和不同类型的触点，继电器可以实现二次回路中比较困难的逻辑。可以实现二次回路中比较困难的逻辑。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统继电器的结构和原理继电器的结构和原理BSHD电路电路1电路电路2+5V+220V按钮按钮BS的触点处于打开位置，电路的触点处于打开位置，电路1开路，继电器线圈不带电，连接于电开路，继电器线圈不带电，连接于电路路2中的继电器触点处于打开位置。中的继电器触点处于打开位置。当按钮按下时，电路当按钮按下时，电路1接通，继电接通，继电器线圈中有电流流过，产生磁场，器线圈中有电流流过，产生磁场，形成线圈对可动铁片的
7、吸附，连接形成线圈对可动铁片的吸附，连接于电路于电路2中的继电器触点闭合，接中的继电器触点闭合，接于电路于电路2中的灯泡会亮起来。中的灯泡会亮起来。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.1.2 5.1.2 继电器表示符号继电器表示符号 在专业探讨和工程实践中，往往接受类似于电气主在专业探讨和工程实践中，往往接受类似于电气主接线（一次系统）的处理方式，以简化的符号来表示接线（一次系统）的处理方式，以简化的符号来表示继电器和二次电路。继电器和二次电路。395786421继电器内部示意继电器内部示意+220V-220V+220V-220V-220V+220V+220
8、V-220VHDLDHAKCSB电路电路1电路电路2电路电路4电路电路3图中的继电器有图中的继电器有8 8个接线端子，其线圈通过个接线端子，其线圈通过7-87-8端子与外部电端子与外部电路连接、路连接、1-21-2端子间为常开触点、端子间为常开触点、4-64-6端子间接有延时闭合的常端子间接有延时闭合的常闭触点、闭触点、5-95-9端子间为常闭触点、端子间为常闭触点、5-35-3端子间为常开触点，而端端子间为常开触点，而端子子5 5是端子是端子3 3和和9 9的公共端子。的公共端子。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.1.2 5.1.2 继电器表示符号继电器
9、表示符号 除电磁型继电器外还有晶体管继电器、静态继电除电磁型继电器外还有晶体管继电器、静态继电器及微机继电器等，分别接受二极管、集成电路和器及微机继电器等，分别接受二极管、集成电路和微处理器等元件来实现相同的逻辑。微处理器等元件来实现相同的逻辑。对于困难的电气二次系统，须要接受各种不同种对于困难的电气二次系统，须要接受各种不同种类的继电器来构建二次电路，实现其限制、监视和类的继电器来构建二次电路，实现其限制、监视和爱护等功能。爱护等功能。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.1.3 5.1.3 常用的继电器类型常用的继电器类型 在电气二次系统中常见的继电器有：
10、电流继电器、在电气二次系统中常见的继电器有：电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、功率方向继电压继电器、时间继电器、中间继电器、功率方向继电器、差动继电器、冲击继电器、信号继电器，等等。电器、差动继电器、冲击继电器、信号继电器，等等。这些继电器的主要区分在于其限制电路的不同。这些继电器的主要区分在于其限制电路的不同。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.1.3.1 5.1.3.1电流继电器电流继电器 电流继电器反映一次回路中的电流越限，常用于二次系统的电流继电器反映一次回路中的电流越限，常用于二次系统的爱护回路，例如用于电机、变压器和输电线路等设备的
11、过负荷爱护回路，例如用于电机、变压器和输电线路等设备的过负荷及短路爱护。及短路爱护。它的继电器线圈接入它的继电器线圈接入CTCT的二次侧沟通电流回路，触点则引出的二次侧沟通电流回路，触点则引出至直流限制回路，用以启动时间继电器的动作或干脆触发断路至直流限制回路，用以启动时间继电器的动作或干脆触发断路器分闸。器分闸。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统5.1.3.1 电流继电器电流继电器21436587启动时间继电器或直接接于控制回路触发断路器QF跳闸ICICQFXX线线继电器端子接线图继电器接线端子继电器接线端子2和和8之间的两个线圈串联，之间的两个线圈串联，2和
12、和8端子和继电器端子和继电器外部的外部的CT沟通电路相连，用于判别某线路中沟通电路相连，用于判别某线路中C相电流是否超过相电流是否超过继电器的整定值。当电流越限时，继电器接线端子继电器的整定值。当电流越限时，继电器接线端子1和和3之间的之间的常开触点闭合，触发爱护回路中的时间继电器动作，或干脆用常开触点闭合，触发爱护回路中的时间继电器动作，或干脆用于限制回路中的断路器跳闸。于限制回路中的断路器跳闸。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.1.3.2 5.1.3.2 电压继电器电压继电器 电压继电器用于继电爱护装置中的过电压爱护或欠电压闭电压继电器用于继电爱护装置
13、中的过电压爱护或欠电压闭锁锁 其线圈接入其线圈接入PTPT二次侧的沟通电压小母线上，触点用于启动二次侧的沟通电压小母线上，触点用于启动限制回路跳闸或与其它爱护继电器组成相关爱护逻辑。限制回路跳闸或与其它爱护继电器组成相关爱护逻辑。21436587继电器端子接线图A BCNPT二次交流电压小母线至其它保护装置至其它保护装置闭锁其它回路电压继电器引入电压继电器引入PT二次沟通电压二次沟通电压小母线的小母线的A、C相之间的线电压，相之间的线电压，用于闭锁其它爱护元件。用于闭锁其它爱护元件。系统正常运行时，接线端子系统正常运行时，接线端子2和和8串联的线圈带有串联的线圈带有100V左右的左右的电压，其
14、常闭触点此时打开，实现对其它电路的闭锁；当电压，其常闭触点此时打开，实现对其它电路的闭锁；当AC之间的线电压降低到整定值时，触点闭合，将外部电路开放。之间的线电压降低到整定值时，触点闭合，将外部电路开放。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.1.3.3 功率继电器：功率继电器：功率继电器判别某支路上功率继电器判别某支路上流过的功率的方向流过的功率的方向，动作限值是一个，动作限值是一个角度区间。角度区间。当当电流和电压的相角差处于某一设定的区间电流和电压的相角差处于某一设定的区间内时，继电器动作。内时，继电器动作。A BCN至其它保护装置至其它保护装置21436
15、5继电器端子接线图I*U*IaIaQFPTCT常用的接受常用的接受90接线的接线的功率继电器如图所示，功率继电器如图所示，其接线端子其接线端子5和和6之间的之间的电压线圈接电压线圈接BC相电压，相电压，而接线端子而接线端子2和和4之间的之间的电流线圈接入电流线圈接入A相电流。相电流。当电压和电流的相角差落于整定区间内时，继电器接线端子当电压和电流的相角差落于整定区间内时，继电器接线端子1和和3之间的常开触点闭合。之间的常开触点闭合。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统5.1.3.4 差动继电器：差动继电器：图中继电器的节点端子图中继电器的节点端子2、5、3及及1接
16、受星型接法，分别与变压接受星型接法，分别与变压器高、中、低三侧的器高、中、低三侧的C相相CT相接，在继电器内部经过变流器汇相接，在继电器内部经过变流器汇流形成差流；差流再变换到二次绕组上，接于二次绕组的电流流形成差流；差流再变换到二次绕组上，接于二次绕组的电流继电器感应差流的大小，确定是否动作；当差流越限（时，继继电器感应差流的大小，确定是否动作；当差流越限（时，继电器接线端子电器接线端子10和和12之间的常开触点闭合。之间的常开触点闭合。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.1.3.5 5.1.3.5 时间继电器时间继电器 常由其它继电器或限制元件启动，用以
17、判别某一状态的持续常由其它继电器或限制元件启动，用以判别某一状态的持续时间，使被控设备或电路依据预定的时间动作。时间，使被控设备或电路依据预定的时间动作。436521送去断路器操作机构87KM+KM-继电器端子接线图KA图为由图为由电流继电器和时间继电器电流继电器和时间继电器组成的带时限过电流逻辑电路组成的带时限过电流逻辑电路当电流继电器当电流继电器KA触点闭合后，时间继电器的线圈带电，但接线触点闭合后，时间继电器的线圈带电，但接线端子端子4和和6之间的延时闭合常开触点并不闭合，只有当之间的延时闭合常开触点并不闭合，只有当KA触点持触点持续闭合，时间继电器线圈持续带电超过时间继电器整定的时间续
18、闭合，时间继电器线圈持续带电超过时间继电器整定的时间后，后，4和和6之间的延时闭合常开触点才闭合，给断路器操作机构之间的延时闭合常开触点才闭合，给断路器操作机构发出跳闸吩咐。发出跳闸吩咐。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.1.3.6 5.1.3.6 中间继电器中间继电器 中间继电器常用于二次系统中增加某一限制电路触点数量和容中间继电器常用于二次系统中增加某一限制电路触点数量和容量量43652187BM+BM-继电器端子接线图KAKM1+KM2+KM3+断路器断路器1操作机构操作机构断路器断路器2操作机构操作机构断路器断路器3操作机构操作机构KM1-KM2-
19、KM3-当电流继电器当电流继电器KA触点闭合后，中间继电器的线圈带电，其三触点闭合后，中间继电器的线圈带电，其三个常开触点闭合，闭合的触点用于触发多个断路器操作机构的个常开触点闭合，闭合的触点用于触发多个断路器操作机构的跳闸。通过本例可以看出，运用中间继电器可以便利地实现将跳闸。通过本例可以看出，运用中间继电器可以便利地实现将某一限制吩咐下发到多个限制回路中。某一限制吩咐下发到多个限制回路中。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.1.4 5.1.4 继电爱护的接线图继电爱护的接线图 5.1.4.1 5.1.4.1 原理接线图原理接线图 在二次系统的应用中常接受
20、原理接线图来描述某在二次系统的应用中常接受原理接线图来描述某一设备的继电爱护动作原理。一设备的继电爱护动作原理。CAKA1KA2KA1KA2XBKSKSQFQFYT至信号+-KA1、KA2交流电流继电器KS 信号继电器QF 断路器YT 断路器跳闸线圈XB 连接片（压板）上图为上图为10kV及及35kV线路中常用的接受两相线路中常用的接受两相CT作为相间爱护的作为相间爱护的电流速断爱护原理图。电流速断爱护原理图。原理接线图只描述继电爱护回路搭建的基本原理原理接线图只描述继电爱护回路搭建的基本原理风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.1.4.2 5.1.4.2 绽
21、开接线图绽开接线图 绽开图对于二次回路的描述是绽开图对于二次回路的描述是依据回路表示的，由于不同的回依据回路表示的，由于不同的回路实现不同的功能，因此它其实路实现不同的功能，因此它其实是以功能来描述二次回路的。是以功能来描述二次回路的。KA2KA1TAaTAcA411C411N411KA1KA2KSXBQFYTKS至信号+-交流回路速断保护直流回路电源跳闸回路信号整个回路的布置接受从上往下、从左往右的方式来描述逻辑功整个回路的布置接受从上往下、从左往右的方式来描述逻辑功能的实现。为了便于理解，图形描述的右侧一般须要加入对回路能的实现。为了便于理解，图形描述的右侧一般须要加入对回路的文字描述。的
22、文字描述。相间电流速断爱护的绽开接线图相间电流速断爱护的绽开接线图风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统5.2 二次部分的其它元件二次部分的其它元件 5.2.1 接触器接触器 接触器的原理和继电器类似，电力系统中常用的电磁型的接触接触器的原理和继电器类似，电力系统中常用的电磁型的接触器，也是器，也是依靠线圈带电来吸附触点的分合依靠线圈带电来吸附触点的分合。在电气二次部分，接触器常用于在电气二次部分，接触器常用于断路器的合闸断路器的合闸，其，其线圈接于断线圈接于断路器的操作回路，触点接入合闸回路路器的操作回路，触点接入合闸回路，用以分合较大的合闸电，用以分合较大的合闸
23、电流。流。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.2.1 5.2.1 接触器接触器 断路器协助触点不同于继电器触点，它是位置触点，断路器协助触点不同于继电器触点，它是位置触点，联动于断路器位置的变更，当断路器处于分位时，常联动于断路器位置的变更，当断路器处于分位时，常开触点为分、常闭触点为合，断路器分闸时则刚好相开触点为分、常闭触点为合，断路器分闸时则刚好相反。反。为了显示断路器的当前状态，在电动合闸回路和电为了显示断路器的当前状态，在电动合闸回路和电动分闸回路中并联有红绿灯指示回路。动分闸回路中并联有红绿灯指示回路。在电力系统中常用红灯表示断路器处于合闸位置，
24、在电力系统中常用红灯表示断路器处于合闸位置，绿灯表示断路器处于分闸位置；绿灯表示断路器处于分闸位置；但电路连接中，却是绿灯串联高电阻接入合闸回路，但电路连接中，却是绿灯串联高电阻接入合闸回路，而红灯串联高电阻接入分闸回路。而红灯串联高电阻接入分闸回路。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统5.2.1 接触器接触器SB1SB2LDRHDYTKMQFQFRFU1FU2FU3FU4KMKMYC+-控制小母线熔断器电动合闸回路绿灯指示回路电动跳闸回路红灯指示回路合闸回路+-QF1234SB1和断路器和断路器QF常闭协助触点（常闭协助触点（1、2之间）、合闸接触器之间）、合闸
25、接触器KM的线圈形成合闸回路；的线圈形成合闸回路；SB2和断路器和断路器QF常开协助触点（常开协助触点（3、4之间）、跳闸线圈之间）、跳闸线圈YT形成跳闸回路。形成跳闸回路。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.2.1 5.2.1 接触器接触器 当断路器当断路器QFQF为分闸状态时，其常开协助触点为分位为分闸状态时，其常开协助触点为分位（3 3、4 4之间），常闭协助触点为合位（之间），常闭协助触点为合位（1 1、2 2之间）。之间）。绿灯由于带有电压发出平光，指示断路器当前处于分绿灯由于带有电压发出平光，指示断路器当前处于分闸位置。闸位置。当合闸按钮当合闸按
26、钮SB1SB1按下时，接触器流过较大电流，其按下时，接触器流过较大电流，其触点闭合，合闸线圈触点闭合，合闸线圈YCYC带电，将断路器带电，将断路器QFQF闭合。常开闭合。常开触点闭合（触点闭合（3 3、4 4之间），而常闭触点（之间），而常闭触点（1 1、2 2之间）打之间）打开。触器开。触器KMKM的线圈都不再带电，其触点打开，合闸线的线圈都不再带电，其触点打开，合闸线圈也不再带电。红灯则发出平光，指示断路器处于合圈也不再带电。红灯则发出平光，指示断路器处于合闸位置。闸位置。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.2.2 5.2.2 限制开关限制开关 除了一些
27、简洁限制回路以外，常用限制开关来实除了一些简洁限制回路以外，常用限制开关来实现电路的困难逻辑限制。现电路的困难逻辑限制。手柄接线端子所示为所示为LW15型限制开关，其正面有用于人工型限制开关，其正面有用于人工限制的手柄，手柄有三个位置，中间位置可限制的手柄，手柄有三个位置，中间位置可以顺时针和逆时针旋转以顺时针和逆时针旋转45。其后部为接线端。其后部为接线端子，用来连接电路，最终实现对于电路的限子，用来连接电路，最终实现对于电路的限制。制。手柄位置触 点 450分闸后分闸后分闸后分闸后 合闸后合闸后合闸后合闸后 451 23 45 67 8 9 10风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次
28、系统风电场电气二次系统5.2.2 5.2.2 限制开关限制开关LDRHDYTKMQFQFRFU1FU2FU4KM+-控制小母线熔断器电动合闸回路绿灯指示回路电动跳闸回路红灯指示回路合闸回路WC+WC-123412345678WL+故障跳闸闪光指示KMQFM708+-700910SAFU3YCSA事故音响回路KA保护跳闸56 应用了限制开关的断路器限制回路简化示意图风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.2.2 5.2.2 限制开关限制开关 上图中限制开关的引入不仅实现了断路器的合闸上图中限制开关的引入不仅实现了断路器的合闸和分闸，还引入闪光指示回路及事故音响回路
29、作为和分闸，还引入闪光指示回路及事故音响回路作为故障后的灯光和音响信号指示。故障后的灯光和音响信号指示。图中还引入了外部爱护电路中爱护继电器的触点图中还引入了外部爱护电路中爱护继电器的触点KAKA，它接入断路器限制回路中，当电气设备发生故，它接入断路器限制回路中，当电气设备发生故障时，其对应爱护继电器动作触发故障电气设备相障时，其对应爱护继电器动作触发故障电气设备相关断路器跳闸，将故障设备从电力系统中切除出去。关断路器跳闸，将故障设备从电力系统中切除出去。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.2.2 5.2.2 限制开关限制开关 断路器合闸过程：断路器合闸过程
30、：手柄一般处于手柄一般处于00位置，位置，5 5、6 6间的触点闭合，间的触点闭合，此时断路器此时断路器QFQF常开协助触点在合位，因此常开协助触点在合位，因此WL+WL+、SA5SA5、SA6SA6、LDLD、R R、QF1QF1、QF2QF2、KMKM、WC-WC-形成回形成回路。路。LDLD会发出闪光。会发出闪光。手柄顺时针旋转手柄顺时针旋转4545，SA1SA1和和SA2SA2将接通，其将接通，其它触点断开。它触点断开。KMKM触点闭合，导通合闸回路，使触点闭合，导通合闸回路，使得断路器合闸。得断路器合闸。合闸后，手柄将自动返回到合闸后，手柄将自动返回到00位置。此时位置。此时断路器断
31、路器QFQF常开协助触点闭合、常闭协助触点打常开协助触点闭合、常闭协助触点打开。红灯指示回路中开。红灯指示回路中WC+WC+、HDHD、R R、QF3QF3、QF4QF4、YTYT、WC-WC-形成回路，红灯平光。形成回路，红灯平光。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统5.2.2 5.2.2 限制开关限制开关 故障跳闸过程：故障跳闸过程：KA KA的闭合将干脆导致：的闭合将干脆导致：WC+WC+、KAKA、QF3QF3、QF4QF4、YTYT和和WC-WC-之间形成回路，最终之间形成回路，最终WC+WC+和和WC-WC-上的电压完全作用于跳闸线圈上的电压完全作用于
32、跳闸线圈YTYT上，断路器上，断路器跳闸。跳闸。断路器跳闸后其协助触点的位置发生变更，断路器跳闸后其协助触点的位置发生变更，将导致结果：将导致结果：1 1）事故音响回路中的）事故音响回路中的M708+M708+、SA9SA9、SA10SA10（此时手柄位置未发生变更）、（此时手柄位置未发生变更）、QF5QF5、QF6QF6、-700-700导通，导通，M708+M708+接入中心信号回路接入中心信号回路（上图中未显示）（上图中未显示）,发出事故音响。发出事故音响。2 2）WL+WL+、SA5SA5、SA6SA6、LDLD、R R、QF1QF1、QF2QF2、KMKM、WC-WC-形成回路，绿灯
33、闪光指示当前断路器形成回路，绿灯闪光指示当前断路器位置异样。位置异样。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.2.3 5.2.3 小母线小母线 在二次系统中，除了直流电源小母线用于给不同的在二次系统中，除了直流电源小母线用于给不同的设备安排电能，沟通电压小母线和协助小母线主要用设备安排电能，沟通电压小母线和协助小母线主要用于集中和安排信号。于集中和安排信号。直流电源小母线用于实现直流屏柜向不同的爱护装直流电源小母线用于实现直流屏柜向不同的爱护装置、测控装置等设备供电。置、测控装置等设备供电。沟通电压小母线用于沟通电压小母线用于PTPT二次侧电压信号向不同爱护二次
34、侧电压信号向不同爱护测量装置的安排。测量装置的安排。在发电厂及变电站中，依据限制、信号、继电爱护、在发电厂及变电站中，依据限制、信号、继电爱护、自动装置等的须要，可设置协助小母线，这些小母线自动装置等的须要，可设置协助小母线，这些小母线分别布置在限制室的屏上和配电装置内。分别布置在限制室的屏上和配电装置内。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.2.4 5.2.4 接线端子、电缆和绝缘导线接线端子、电缆和绝缘导线 继电器、接触器、限制开关、指示灯、各类爱护继电器、接触器、限制开关、指示灯、各类爱护和自动装置等基本元件，须要连接成可以实现二次和自动装置等基本元件，
35、须要连接成可以实现二次系统测量、限制、监视和爱护功能的电路。这些设系统测量、限制、监视和爱护功能的电路。这些设备的连接须要依靠导体和接线端子来实现。备的连接须要依靠导体和接线端子来实现。常用的导体为绝缘导线和电缆，绝缘导线主要用常用的导体为绝缘导线和电缆，绝缘导线主要用于屏内或装置内配线，而电缆用于连接距离较远的于屏内或装置内配线，而电缆用于连接距离较远的设备。设备。屏柜或装置内部的连线一般以绝缘导线来实现。屏柜或装置内部的连线一般以绝缘导线来实现。屏柜之间、室内外之间的二次设备的连接则须要屏柜之间、室内外之间的二次设备的连接则须要接受限制电缆来实现。接受限制电缆来实现。接线端子是二次系统中用
36、于连接屏柜内部和外部接线端子是二次系统中用于连接屏柜内部和外部的连接元件的连接元件风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.2.5 5.2.5 成套爱护装置和测控装置成套爱护装置和测控装置 成套式的爱护装置，即将爱护元件、限制元件等成套式的爱护装置，即将爱护元件、限制元件等集中于单一装置中，装设于爱护、测控屏柜中供应集中于单一装置中，装设于爱护、测控屏柜中供应应用户运用。应用户运用。用户只须要运用电缆将爱护、测控屏柜和其他屏用户只须要运用电缆将爱护、测控屏柜和其他屏柜及断路器等设备连接起来就完成了二次回路的构柜及断路器等设备连接起来就完成了二次回路的构建。建。风电
37、场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统5.2.5 5.2.5 成套爱护装置和测控装置成套爱护装置和测控装置所示为国外常见所示为国外常见的元件组屏方式，的元件组屏方式，微机继电器、电微机继电器、电磁型继电器、限磁型继电器、限制把手等元件都制把手等元件都布置于屏柜表面，布置于屏柜表面，一些连接须要运一些连接须要运行人员自行完成。行人员自行完成。图为我国普遍接受的成套爱护和测控装置，图为我国普遍接受的成套爱护和测控装置，实现爱护、测控功能的具体元件集成在单一实现爱护、测控功能的具体元件集成在单一的装置之中，不须要运行人员关注如何连接。的装置之中，不须要运行人员关注如何连接。风
38、电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统5.3 二次回路二次回路 电气二次部分的测量、监视、限制和爱护功能的实现，须要由各类继电器、限制开关、指示灯等元件搭建相应的电路，这些功能不同的电路统称为二次回路。依据所实现的功能，二次回路可以分为：爱护回路，限制回路，测量和监视回路，信号回路，为其供应电源的直流电源系统。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.3.1 5.3.1 爱护回路爱护回路 继电爱护回路用于实现对一次设备和电力系统的继电爱护回路用于实现对一次设备和电力系统的爱护功能，它引入爱护功能，它引入CTCT和和PTPT采集的电流和电压
39、并进行采集的电流和电压并进行分析，最终通过跳闸或合闸继电器的触点将相关的分析，最终通过跳闸或合闸继电器的触点将相关的跳闸跳闸/合闸逻辑传递给对应的断路器限制回路。合闸逻辑传递给对应的断路器限制回路。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.3.2 5.3.2 限制回路限制回路 限制回路的限制对象主要是断路器、隔离开关。限制回路的限制对象主要是断路器、隔离开关。限制回路不仅要求可以人工对被控对象进行操作，限制回路不仅要求可以人工对被控对象进行操作，还要可以引入继电器等设备的触点实现自动限制。还要可以引入继电器等设备的触点实现自动限制。对于断路器和隔离开关的限制可以接
40、受远方限制对于断路器和隔离开关的限制可以接受远方限制或就地限制方式。或就地限制方式。在限制回路中须要有直流电源，这是因为限制回在限制回路中须要有直流电源，这是因为限制回路中设备的运行须要电能，同时限制回路功能的实路中设备的运行须要电能，同时限制回路功能的实现还依靠于可以传递逻辑的电信号。现还依靠于可以传递逻辑的电信号。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.3.3 5.3.3 测量回路测量回路 测量回路是由各种测量仪表及其相关回路组成的，测量回路是由各种测量仪表及其相关回路组成的，其作用是指示和记录一次设备的运行参数，以便运其作用是指示和记录一次设备的运行参数，
41、以便运行人员驾驭一次设备运行状况。行人员驾驭一次设备运行状况。它是分析电能质量、计算经济指标、了解系统潮它是分析电能质量、计算经济指标、了解系统潮流和主设备运行工况的主要依据。流和主设备运行工况的主要依据。测量回路分为电流回路与电压回路。测量回路分为电流回路与电压回路。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.3.4 5.3.4 信号回路信号回路 信号系统由信号发送机构、接收显示元件及其传递信号系统由信号发送机构、接收显示元件及其传递网络构成，其作用是精确、刚好地显示出相应的一次网络构成，其作用是精确、刚好地显示出相应的一次设备的工作状态，为运行人员供应操作、调整
42、和处理设备的工作状态，为运行人员供应操作、调整和处理故障的牢靠依据。故障的牢靠依据。信号回路按其电源可分为强电信号回路和弱电信号信号回路按其电源可分为强电信号回路和弱电信号回路。按其用途可分为位置信号、事故信号、预报信回路。按其用途可分为位置信号、事故信号、预报信号、指挥信号和联系信号。号、指挥信号和联系信号。事故信号和预报信号都须要在主控室或集中限制室事故信号和预报信号都须要在主控室或集中限制室中反映出来，他们是电气设备各信号的中心部分，通中反映出来，他们是电气设备各信号的中心部分，通常称为中心信号常称为中心信号 将事故信号、预报信号回路及其他一些公共信号回将事故信号、预报信号回路及其他一些
43、公共信号回路集中在一起成为一套装置，称为中心信号装置路集中在一起成为一套装置，称为中心信号装置风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.3.5 5.3.5 操作电源系统操作电源系统 在变电站中，继电爱护和自动装置、限制回路、信在变电站中，继电爱护和自动装置、限制回路、信号回路及其他二次回路的工作电源，称为操作电源。号回路及其他二次回路的工作电源，称为操作电源。操作电源系统，由电源设备和供电网络构成。操作电源系统，由电源设备和供电网络构成。变电站的操作电源有直流操作电源和沟通操作电源变电站的操作电源有直流操作电源和沟通操作电源两种。两种。风电场电气系统风电场电气系统
44、 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.3.5 5.3.5 操作电源系统操作电源系统 直流操作电源又可分为独立式直流电源和非独立直流操作电源又可分为独立式直流电源和非独立式直流电源。独立式直流电源有蓄电池直流电源和式直流电源。独立式直流电源有蓄电池直流电源和电源变换式直流电源；非独立式直流电源有硅整流电源变换式直流电源；非独立式直流电源有硅整流电容储能直流电源和复式整流直流电源。电容储能直流电源和复式整流直流电源。沟通操作电源系统就是干脆运用沟通电源，正常沟通操作电源系统就是干脆运用沟通电源，正常运行时一般由运行时一般由PTPT或站用变压器作为断路器的限制和或站用变压器作为断路器的限制和信
45、号电源，故障时由信号电源，故障时由CTCT供应断路器的跳闸电源。供应断路器的跳闸电源。还有一种沟通不间断电源系统还有一种沟通不间断电源系统(UPS)(UPS)，可向须要沟，可向须要沟通电源的负荷供应不间断的沟通电源。它的基本原通电源的负荷供应不间断的沟通电源。它的基本原理是将来自蓄电池的直流变换成正弦沟通电。理是将来自蓄电池的直流变换成正弦沟通电。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统5.4 相对编号法与安装接线图相对编号法与安装接线图 实际工程应用中要接受安装接线图来实现电路的连接，安装接线图的完成要依靠于相对编号法则来实现。+BM-BM1D281D52 图为一个
46、爱护测控屏图为一个爱护测控屏柜的屏柜布置图，描柜的屏柜布置图，描述的是爱护测控屏柜述的是爱护测控屏柜上装置的实际布设，上装置的实际布设，并赐予每个元件以唯并赐予每个元件以唯一的编号。一的编号。每个元件的接线端子每个元件的接线端子也进行编号，从而实也进行编号，从而实现了连接部分的编号现了连接部分的编号唯一。唯一。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统5.4 相对编号法与安装接线图相对编号法与安装接线图主控制室至隔离开关至隔离开关CT断路器电缆沟1324二次系统连接示意图二次系统连接示意图1、继电爱护屏柜、继电爱护屏柜2、室外端子箱、室外端子箱 3、断路器机构箱、断路器
47、机构箱 4、CT二次接线盒二次接线盒风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统5.4 相对编号法与安装接线图相对编号法与安装接线图 屏柜和外部设备的连接则往往接受回路号标注的方式。屏柜和外部设备的连接则往往接受回路号标注的方式。至室外XX线端子箱至室外XX线端子箱42.5mm281.5mm281.5mm242.5mm281.5mm241.5mm241.5mm242.5mm242.5mm242.5mm2至主控室XX线保护屏至主控室XX线保护屏至A相CT至B相CT至C相CT至母线侧刀闸至线路侧刀闸至断路器机构箱图分别为继电爱护接线端子图分别为继电爱护接线端子与端子箱的接线。
48、与端子箱的接线。可以看出，继电爱护、端子可以看出，继电爱护、端子箱、断路器机构箱和箱、断路器机构箱和CT接线接线盒等设备之间由电缆连接，盒等设备之间由电缆连接，用于传输信号的电缆芯被以用于传输信号的电缆芯被以唯一的回路号所标注，使得唯一的回路号所标注，使得我们可以很清晰这一电缆及我们可以很清晰这一电缆及其芯线所在二次回路及其功其芯线所在二次回路及其功能。能。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统5.5 风电厂的二次部分风电厂的二次部分 5.5.1 5.5.1 风电机组的爱护、限制、测量、信号风电机组的爱护、限制、测量、信号 风力发电厂的监控系统分为现地单机限制、爱护
49、、风力发电厂的监控系统分为现地单机限制、爱护、测量和信号以及中控室对各台风力发电机组进行集测量和信号以及中控室对各台风力发电机组进行集中监控，也可在远方（业主营地或调度机构）对风中监控，也可在远方（业主营地或调度机构）对风力发电机组进行监视。力发电机组进行监视。风力发电机组的限制器系统包括二部分：第一部风力发电机组的限制器系统包括二部分：第一部分为计算机单元，主要功能是限制风力发电机组；分为计算机单元，主要功能是限制风力发电机组；其次部分为电源单元，主要功能是使风力发电机组其次部分为电源单元，主要功能是使风力发电机组与电网同期。与电网同期。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场
50、电气二次系统 5.5.2 5.5.2 箱式变电站中变压器的爱护、限制、测量、信箱式变电站中变压器的爱护、限制、测量、信号号 变压器配置高压熔断器爱护、避雷器爱护和负荷开关，变压器配置高压熔断器爱护、避雷器爱护和负荷开关，接受高压熔断器做为短路爱护，避雷器用于防卫过电压，接受高压熔断器做为短路爱护，避雷器用于防卫过电压，负荷开关用于正常分合电路，不装设专用的继电爱护装负荷开关用于正常分合电路，不装设专用的继电爱护装置。置。风电场电气系统风电场电气系统 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 5.5.3 5.5.3 风电厂限制室的限制、测量、信号风电厂限制室的限制、测量、信号 风电厂限制室布置在风电