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1、供配电技术供配电技术第8章 变电所的监控系统 和自动装置第八章第八章 变电所的监控系统和自动装置变电所的监控系统和自动装置n8.1 变电所的操作电源n8.2 变电所的控制回路n8.3 变电所的信号回路 n8.4 绝缘监察装置和测量仪表n8.5 变电所常用自动装置n8.6 变电站综合自动化简介12/17/202228.1 变电所的操作电源变电所的操作电源 操作电源操作电源是用来对断路器的分、合闸回路，继电保护装是用来对断路器的分、合闸回路，继电保护装置以及其它信号回路供电的电源。置以及其它信号回路供电的电源。一、概述一、概述可分为直流操作电源和交流操作电源两大类。可分为直流操作电源和交流操作电源
2、两大类。二、直流操作电源二、直流操作电源1.由蓄电池供电的直流操作电源由蓄电池供电的直流操作电源F优点：优点：蓄电池的电压与被保护的网络电压无关。蓄电池的电压与被保护的网络电压无关。F缺点：缺点：需修建有特殊要求的蓄电池室，购置大量的充电需修建有特殊要求的蓄电池室，购置大量的充电设备和蓄电池组，辅助设备多，投资大，运行复杂，维护设备和蓄电池组，辅助设备多，投资大，运行复杂，维护工作量大，可靠性低。工作量大，可靠性低。12/17/202238.1 变电所的操作电源变电所的操作电源2.由硅整流器供电的操作电源由硅整流器供电的操作电源n硅整流电容储能式直流操作电源（硅整流电容储能式直流操作电源（图图
3、7-1）硅整流器硅整流器U1：采用三相桥式整流。：采用三相桥式整流。硅整流器硅整流器U2：采用单相桥式整流。：采用单相桥式整流。正常运行时由整流器供电，当系统发生故障时，交流电源电正常运行时由整流器供电，当系统发生故障时，交流电源电压大大降低，利用电容器压大大降低，利用电容器C1和和C2的储能使断路器跳闸。的储能使断路器跳闸。n复式整流装置（复式整流装置（图图7-2）正常运行时由整流器供电，当系统发生故障时，利用短路故正常运行时由整流器供电，当系统发生故障时，利用短路故障电流经过整流作为操作电源。障电流经过整流作为操作电源。整流装置既可由整流装置既可由“电压源电压源”（所用变压器或电压互感器）
4、（所用变压器或电压互感器）供电，也可由供电，也可由“电流源电流源”（电流互感器（电流互感器）供电。）供电。12/17/20224图图7-1 硅整流电容储能式直流系统接线硅整流电容储能式直流系统接线12/17/202258.1 变电所的操作电源变电所的操作电源三、交流操作电源三、交流操作电源F优点：优点：投资小、接线简单可靠、投资小、接线简单可靠、运行维护方便。运行维护方便。F缺点：缺点：不适用于较复杂的继电保不适用于较复杂的继电保护、自动装置及其它二次回路等。护、自动装置及其它二次回路等。图图7-2 复式整流装置接线示意图复式整流装置接线示意图直接动作式（见直接动作式（见图图7-3）利用继电器
5、常闭触点去分流跳闸利用继电器常闭触点去分流跳闸线圈方式（线圈方式（图图7-4）利用速饱和变流器的接线方式利用速饱和变流器的接线方式（图图7-5）12/17/202268.1 变电所的操作电源变电所的操作电源图图7-3 直接动作式的交直接动作式的交流操作保护接线图流操作保护接线图图图7-4 去分流跳闸方式的去分流跳闸方式的交流操作保护接线图交流操作保护接线图图图7-5 利用速饱和变流器的利用速饱和变流器的交流操作保护接线图交流操作保护接线图v思考：思考：速饱和变流器与电流互感器的区别是什么速饱和变流器与电流互感器的区别是什么?电流互感器的二次侧不允许开路；速饱和变流器可以在电流互感器的二次侧不允
6、许开路；速饱和变流器可以在开路开路下使用。下使用。v采用速饱和变流器的目的：采用速饱和变流器的目的：当短路时限制流入跳闸线圈的电流；当短路时限制流入跳闸线圈的电流；减小电流互感器的二次负荷阻抗。减小电流互感器的二次负荷阻抗。12/17/202278.2 变电所的控制回路变电所的控制回路一、概述一、概述u控制回路是由控制开关和控制对象（断路器、隔离开关）控制回路是由控制开关和控制对象（断路器、隔离开关）的传送机构及执行（或操作）机构组成的。其作用是对一次的传送机构及执行（或操作）机构组成的。其作用是对一次开关设备进行开关设备进行“跳跳”、“合合”闸操作。闸操作。集中控制（远方控制）：集中控制（远
7、方控制）：在控制室内用控制开关对断路器在控制室内用控制开关对断路器进行操作，用于进行操作，用于35kV及以上的变电所中及以上的变电所中。就地控制：就地控制：在各个断路器安装处就地操作，用于在各个断路器安装处就地操作，用于610kV的变电所中。的变电所中。u断路器的控制分为集中控制和就地控制两类：断路器的控制分为集中控制和就地控制两类：12/17/202288.2 变电所的控制回路变电所的控制回路u对断路器控制回路的基本要求对断路器控制回路的基本要求既可由控制开关进行手动跳、合闸，又可由继电保护和自动既可由控制开关进行手动跳、合闸，又可由继电保护和自动装置自动跳、合闸；装置自动跳、合闸；断路器跳
8、闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回路，断路器跳闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回路，防止因通电时间过长而烧坏线圈；防止因通电时间过长而烧坏线圈；应有指示断路器状态的位置信号，而且能够区分自动跳、合应有指示断路器状态的位置信号，而且能够区分自动跳、合闸与手动跳、合闸的位置信号；闸与手动跳、合闸的位置信号；应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置；应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置；应有指示断路器控制回路完好性的监视信号；应有指示断路器控制回路完好性的监视信号；在满足以上基本要求的前提下，应力求简单、可靠。在满足以上基本要求的前提下，应力求简单、可靠。12/17/2022
9、98.2 变电所的控制回路变电所的控制回路二、控制开关二、控制开关u控制开关又称为控制开关又称为“万能转换开关万能转换开关”，是电气工作人员对，是电气工作人员对断路器进行分、合闸控制的操作元件。断路器进行分、合闸控制的操作元件。u目前变电所多采用目前变电所多采用LW2型控制开关，它共有六个位置：型控制开关，它共有六个位置：预备操作位置：预备操作位置：“预备合闸预备合闸”和和“预备跳闸预备跳闸”操作位置：操作位置：“合闸合闸”和和“跳闸跳闸”固定位置：固定位置：“合闸后合闸后”和和“跳闸后跳闸后”合闸操作顺序：预备合闸合闸操作顺序：预备合闸合闸合闸合闸后合闸后跳闸操作顺序：预跳备闸跳闸操作顺序：
10、预跳备闸跳闸跳闸跳闸后跳闸后uLW2型控制开关的触点图表型控制开关的触点图表:见见表表7-1。12/17/2022108.2 变电所的控制回路变电所的控制回路四、闪光电源的构成四、闪光电源的构成DX-3型闪光继电器的内部结构与接线如图型闪光继电器的内部结构与接线如图7-7所示。所示。图图7-7 由由DX-3型闪光继电器构成的闪光电源型闪光继电器构成的闪光电源 图中，图中，KF为闪光继电器，其触点时开时闭，使闪光母为闪光继电器，其触点时开时闭，使闪光母线线+WF上呈现断续的正电压；上呈现断续的正电压；SB为试验按钮，按下时闪光为试验按钮，按下时闪光装置动作，白色信号灯装置动作，白色信号灯HLW亮
11、，表示本装置工作正常。亮，表示本装置工作正常。12/17/2022118.3 变电所的信号回路变电所的信号回路一、概述一、概述1信号装置的分类信号装置的分类断路器位置信号：断路器位置信号：用来指示断路器正常工作的位置状态，用来指示断路器正常工作的位置状态，一般用红灯亮表示断路器处于合闸位置；绿灯亮表示断路器一般用红灯亮表示断路器处于合闸位置；绿灯亮表示断路器处于跳闸位置。处于跳闸位置。事故信号：事故信号：用来指示断路器事故跳闸时的状态，包括灯光用来指示断路器事故跳闸时的状态，包括灯光信号（绿灯闪光）和音响信号（蜂鸣器）。信号（绿灯闪光）和音响信号（蜂鸣器）。预告信号：预告信号：用来指示运行设备
12、出现不正常运行时的报警信用来指示运行设备出现不正常运行时的报警信号包括音响信号（电铃）和光字牌。号包括音响信号（电铃）和光字牌。其中，事故信号和预告信号是电气设备各信号的中心部其中，事故信号和预告信号是电气设备各信号的中心部分，通常称为中央信号，它们集中装设在中央信号屏上。分，通常称为中央信号，它们集中装设在中央信号屏上。12/17/2022128.3 变电所的信号回路变电所的信号回路2对中央信号回路的基本要求对中央信号回路的基本要求所有有人值班的变电所，都应在控制室内装设中央事故信号所有有人值班的变电所，都应在控制室内装设中央事故信号和预告信号装置；和预告信号装置；断路器事故跳闸时，能及时发
13、出音响信号（蜂鸣器），并使断路器事故跳闸时，能及时发出音响信号（蜂鸣器），并使相应的位置指示灯闪光，亮相应的位置指示灯闪光，亮“掉牌未复归掉牌未复归”光字牌。光字牌。发生不正常工作状态时，能及时发出区别于事故音响的另一发生不正常工作状态时，能及时发出区别于事故音响的另一种音响（警铃），并使显示故障性质的光字牌点亮。种音响（警铃），并使显示故障性质的光字牌点亮。中央事故信号与预告音响信号应有区别，一般事故信号用蜂中央事故信号与预告音响信号应有区别，一般事故信号用蜂鸣器（电笛），预告信号用电铃；鸣器（电笛），预告信号用电铃；音响信号应能重复动作，并能手动或自动复归，而故障性质音响信号应能重复动作，
14、并能手动或自动复归，而故障性质的指示灯仍保留。的指示灯仍保留。12/17/2022138.3 变电所的信号回路变电所的信号回路二、事故信号装置二、事故信号装置1简单的事故信号装置简单的事故信号装置r就地复归的事故音响信号装置（图就地复归的事故音响信号装置（图7-8）缺点：缺点：在解除事故在解除事故音响信号的同时，音响信号的同时，闪光信号也被解除闪光信号也被解除了，不利于值班人了，不利于值班人员处理事故。员处理事故。任一台断路器自动跳闸后，蜂鸣器任一台断路器自动跳闸后，蜂鸣器HA发出音响。将发出音响。将SA手手柄将转到柄将转到“跳闸后跳闸后”位置，即可解除事故音响信号。位置，即可解除事故音响信号
15、。图图7-8 就地复归的事故音响信号装置接线图就地复归的事故音响信号装置接线图可见：就地复归是通过解除断路器不对应起动回路来解除音响信号。可见：就地复归是通过解除断路器不对应起动回路来解除音响信号。12/17/2022148.4 绝缘监察装置和测量仪表绝缘监察装置和测量仪表 一、绝缘监察装置一、绝缘监察装置1.直流系统的绝缘监察装置（直流系统的绝缘监察装置（图图7-12）直流系统发生一点接地时，没有短路电流流过，熔断直流系统发生一点接地时，没有短路电流流过，熔断器不会熔断，仍能继续运行。器不会熔断，仍能继续运行。u直流系统为何设置绝缘监察装置？直流系统为何设置绝缘监察装置？但是，这种接地故但是
16、，这种接地故障必须及早发现并处理，障必须及早发现并处理，否则当出现两点接地时可否则当出现两点接地时可能引起信号回路、控制回能引起信号回路、控制回路、继电保护及自动装置路、继电保护及自动装置回路不正确动作。回路不正确动作。12/17/2022158.4 绝缘监察装置和测量仪表绝缘监察装置和测量仪表 lR1=R2=R3=1000lSA1：母线电压表转：母线电压表转换开关，有三个位置；换开关，有三个位置；lSA2：绝缘监察转换：绝缘监察转换开关，有三个位置；开关，有三个位置；lPV2：母线电压表；：母线电压表；lPV1：用于测量系统：用于测量系统总的绝缘电阻，表盘上总的绝缘电阻，表盘上有欧姆刻度。有
17、欧姆刻度。图中：图中：即即“母线母线”、“正对地正对地”和和“负对地。平时，负对地。平时，其手柄置于其手柄置于“母线母线”位位置，触点置，触点1-2、5-8、9-11接通，接通，PV2可测量正、可测量正、负母线电压，指示为负母线电压，指示为220V。即即“信号信号”、“测量位置测量位置I”和和“测量位置测量位置II”。平。平时，其手柄置于时，其手柄置于“信号信号”位置，触点位置，触点5-7和和9-11接通，接通，使电阻使电阻R3被短接。此时被短接。此时SA1的的9-11也是接通的，也是接通的，信号继电器信号继电器KS投入工作。投入工作。图图7-12 直流系统绝缘监察装置接线图直流系统绝缘监察装
18、置接线图12/17/2022168.4 绝缘监察装置和测量仪表绝缘监察装置和测量仪表 二、电气测量仪表二、电气测量仪表1.对电气测量仪表的一般要求对电气测量仪表的一般要求仪表的准确度等级选择：仪表的准确度等级选择：用于电气设备和线路上的交流电流表、电压表、功率表的用于电气设备和线路上的交流电流表、电压表、功率表的准确度不应低于准确度不应低于2.5级，直流电流、电压表的准确度不应低级，直流电流、电压表的准确度不应低于于1.5级，频率表一般选用级，频率表一般选用0.5级；级；变电所内用于计量的有功电度表一般选用变电所内用于计量的有功电度表一般选用1级，无功电度级，无功电度表一般选用表一般选用2级。
19、级。测量用互感器的准确度等级选择：与电度表连接的互感器测量用互感器的准确度等级选择：与电度表连接的互感器准确度应为准确度应为0.5级；仅作一般电流、电压测量的互感器，准级；仅作一般电流、电压测量的互感器，准确度可为确度可为13级。级。12/17/2022178.4 绝缘监察装置和测量仪表绝缘监察装置和测量仪表 仪表的测量范围和互感器变比的选择：正常运行情况下仪仪表的测量范围和互感器变比的选择：正常运行情况下仪表指针指示在满标度的表指针指示在满标度的2/3左右，并留有过负荷指示裕度。左右，并留有过负荷指示裕度。在高压系统中，测量仪表和电度表应与继电保护装置分别在高压系统中，测量仪表和电度表应与继
20、电保护装置分别接电流互感器的不同准确度的二次绕组，一般测量仪表和电接电流互感器的不同准确度的二次绕组，一般测量仪表和电度表用度表用0.5级，继电保护装置用级，继电保护装置用3级。级。对于有可能出现两个方向电流的直流电路和两个方向功率对于有可能出现两个方向电流的直流电路和两个方向功率的交流电路，应装设双向刻度的电流表和功率表。的交流电路，应装设双向刻度的电流表和功率表。2.变配电装置中各部分仪表的配置变配电装置中各部分仪表的配置电源进线：电源进线：为了解负荷情况，需装设一只电流表。当需要为了解负荷情况，需装设一只电流表。当需要计量电能时，还应装设有功电能表和无功电能表各一只。计量电能时，还应装设
21、有功电能表和无功电能表各一只。12/17/2022188.4 绝缘监察装置和测量仪表绝缘监察装置和测量仪表 母线：母线：每条或每段母线上必须装设一只电压表，以检查各每条或每段母线上必须装设一只电压表，以检查各个线电压。在小电流接地系统中中，每条或每段母线上还需个线电压。在小电流接地系统中中，每条或每段母线上还需加装三个绝缘监视电压表。加装三个绝缘监视电压表。图图7-14为为610kV母线电压测量和绝缘监视的原理图。母线电压测量和绝缘监视的原理图。降压变压器：降压变压器：对对35110kV/610kV的电力变压器，应装的电力变压器，应装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电能表和无功电设电流表
22、、有功功率表、无功功率表、有功电能表和无功电能表各一只。能表各一只。高压配电线路：高压配电线路：应装设电流表、有功电能表和无功电能表应装设电流表、有功电能表和无功电能表各一只。各一只。图图7-15为为 610kV高压线路电气测量仪表的接线原理图。高压线路电气测量仪表的接线原理图。12/17/2022198.4 绝缘监察装置和测量仪表绝缘监察装置和测量仪表 图图7-14 610kV母线电压测量和绝缘监视的原理图母线电压测量和绝缘监视的原理图12/17/2022208.4 绝缘监察装置和测量仪表绝缘监察装置和测量仪表 说明：说明：图中图中无功电度无功电度表为表为60接线，其特接线，其特点是在电压线
23、圈中人点是在电压线圈中人为地串联了一个附加为地串联了一个附加电阻，使电压线圈的电阻，使电压线圈的阻抗角由原来的阻抗角由原来的90减小为减小为60，即电压，即电压线圈中的电流滞后电线圈中的电流滞后电压压60。图图7-15 610kV高压线路电气测量仪表的接线原理图高压线路电气测量仪表的接线原理图12/17/2022218.4 绝缘监察装置和测量仪表绝缘监察装置和测量仪表 低压配电线路：低压配电线路：静电电容器：静电电容器：为了监视三相负荷是否平衡，需装设三只电为了监视三相负荷是否平衡，需装设三只电流表。如需计量其无功电能，还应加装一只无功电能表流表。如需计量其无功电能，还应加装一只无功电能表。对
24、三相负荷平衡的低压动力线路，可只装设一只电流表；对三相负荷平衡的低压动力线路，可只装设一只电流表；对三相负荷长期不平衡的低压照明线路及动力和照明混合对三相负荷长期不平衡的低压照明线路及动力和照明混合电路，应装设三只电流表。如需计量电能，还应加装一只三电路，应装设三只电流表。如需计量电能，还应加装一只三相四线制的有功电能表；相四线制的有功电能表；对三相负荷平衡的动力线路，可只装设一只单相有功电能对三相负荷平衡的动力线路，可只装设一只单相有功电能表（实际电能为其计度的表（实际电能为其计度的3倍）。倍）。12/17/2022228.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置一、三相自动重合闸装置一、三
25、相自动重合闸装置1概述概述u自动重合闸的概念：当架空线路上发生故障时，由继电自动重合闸的概念：当架空线路上发生故障时，由继电保护装置将其迅速断开，延时（保护装置将其迅速断开，延时（0.5）后重新将故障线路自）后重新将故障线路自动投入的装置，简称动投入的装置，简称ARD。u装设装设ARD的好处：对暂时性故障，合闸成功后可保证供的好处：对暂时性故障，合闸成功后可保证供电的可靠性，减少停电损失。电的可靠性，减少停电损失。u对三相一次自动重合闸装置的基本要求：对三相一次自动重合闸装置的基本要求：除遥控变电所外，应采用控制开关手柄位置与断路器位置除遥控变电所外，应采用控制开关手柄位置与断路器位置“不对应
26、原则不对应原则”起动起动ARD；ARD的起动条件为：的起动条件为：SA在在“合闸后合闸后”位置，位置，QF在在“跳闸跳闸”位位置。置。12/17/2022238.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置u防跳继电器防跳继电器KLB的作用：防止触点的作用：防止触点SA5-8被粘住或被粘住或KM动动作后其常开触点作后其常开触点KM3-4、KM5-6被粘住时，且线路上发生永被粘住时，且线路上发生永久性故障，出现断路器多次重合闸现象。久性故障，出现断路器多次重合闸现象。3自动重合闸与继电保护的配合自动重合闸与继电保护的配合ARD前加速保护方式（图前加速保护方式（图7-17）优点：优点：只需装设一套只需
27、装设一套ARD装置，设备投资少。装置，设备投资少。缺点：缺点：合闸不成功会扩大事故范围，主要用于合闸不成功会扩大事故范围，主要用于35kV及以及以下线路。下线路。图图7-17 重合闸前加速保护动作原理图重合闸前加速保护动作原理图12/17/2022248.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置uARD后加速保护方式（图后加速保护方式（图7-18）优点：优点：能快速切除永久性故障，不会扩大事故范围。能快速切除永久性故障，不会扩大事故范围。缺点：缺点：在每个断路器处都装有一套在每个断路器处都装有一套ARD装置，投资大，装置，投资大，主要用于主要用于35kV以上线路。以上线路。4ARD的参数整定的
28、参数整定ARD的动作时间：的动作时间：指从断路器跳开到发出重合闸脉冲的指从断路器跳开到发出重合闸脉冲的间隔时间，也就是时间继电器间隔时间，也就是时间继电器KT延时触点的整定时限。延时触点的整定时限。图图7-18 重合闸后加速保护动作原理图重合闸后加速保护动作原理图12/17/2022258.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置ARD的动作时间应满足以下三个条件：的动作时间应满足以下三个条件：应大于故障点电弧及周围介质的去游离时间；应大于故障点电弧及周围介质的去游离时间；应大于断路器及操作机构复归原位、准备重合闸的时间；应大于断路器及操作机构复归原位、准备重合闸的时间；应大于线路对侧断路器切
29、断故障电流的时间。应大于线路对侧断路器切断故障电流的时间。对于对于35kV及以下线路，重合闸时间可取及以下线路，重合闸时间可取0.81s；110 kV线路可取线路可取1s或再长一些。或再长一些。ARD的返回时间：的返回时间：是指电容是指电容C经电阻经电阻R4充电至中间继电器充电至中间继电器KM动作电压的时间，通常取动作电压的时间，通常取1525s。12/17/2022268.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置u当工作电源电压消失时，使备用电源自动而迅速地投入当工作电源电压消失时，使备用电源自动而迅速地投入工作，以保证供电连续性的自动装置，简称工作，以保证供电连续性的自动装置，简称APD。
30、u备用电源自动投入装置的基本形式（备用电源自动投入装置的基本形式（图图7-19）二、备用电源自动投入装置二、备用电源自动投入装置 1概述概述明备用接线方式：明备用接线方式：APD装在备用进线断路器上。装在备用进线断路器上。暗备用接线方式：暗备用接线方式：APD装在母线分段断路器上。装在母线分段断路器上。u对备用电源自动投入装置的基本要求对备用电源自动投入装置的基本要求工作电源不论任何原因断开，备用电源应能自动投入；工作电源不论任何原因断开，备用电源应能自动投入；12/17/202227图图7-19 备用电源自动投入的两种基本接线方式备用电源自动投入的两种基本接线方式a）明备用）明备用 b）暗备
31、用）暗备用8.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置12/17/2022288.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置必须在工作电源确已断开，而备用电源电压也正常时，必须在工作电源确已断开，而备用电源电压也正常时，才允许投入备用电源。才允许投入备用电源。APD的动作时间应尽可能短，以利于电动机的自起动和的动作时间应尽可能短，以利于电动机的自起动和缩短停电时间；缩短停电时间；APD只能动作一次，以免将备用电源重复投入到永久性只能动作一次，以免将备用电源重复投入到永久性故障上；故障上；当电压互感器的二次回路断线时，当电压互感器的二次回路断线时，APD 不应误动作；不应误动作；若备用电源容量不足
32、，应在若备用电源容量不足，应在APD 动作的同时切除一部分动作的同时切除一部分次要负荷。次要负荷。12/17/2022298.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置u时间继电器时间继电器KT1（或（或KT2）的动作时限：应大于本级或上）的动作时限：应大于本级或上级变电所引出线保护的最大动作时限。级变电所引出线保护的最大动作时限。u闭锁继电器闭锁继电器KB的动作延时：应大于母线分段断路器的动作延时：应大于母线分段断路器QF3的的合闸时间。合闸时间。三、按频率自动减负荷装置三、按频率自动减负荷装置1概述概述u频率降低的危害频率降低的危害频率降低将引起电动机转速下降，从而影响产品质量。频率降低将引
33、起电动机转速下降，从而影响产品质量。频率降低会引起电子设备工作的准确度下降，频率过低将频率降低会引起电子设备工作的准确度下降，频率过低将不能运行。不能运行。12/17/2022308.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置频率降低会引起励磁机、发电机等的转速相应降低，当励频率降低会引起励磁机、发电机等的转速相应降低，当励磁电流一定时，发送的无功功率会随着频率的降低而减少，磁电流一定时，发送的无功功率会随着频率的降低而减少，使系统的电压水平将受到严重影响。使系统的电压水平将受到严重影响。频率降低将使发电厂中的给水泵、循环水泵、风机等的出频率降低将使发电厂中的给水泵、循环水泵、风机等的出力下降，
34、造成水压、风力不足，降低发电机组的发电能力，力下降，造成水压、风力不足，降低发电机组的发电能力，进一步引起频率下降，若不采取措施，将造成频率崩溃。进一步引起频率下降，若不采取措施，将造成频率崩溃。频率降低会引起汽轮机叶片产生共振，使叶片寿命降低甚频率降低会引起汽轮机叶片产生共振，使叶片寿命降低甚至断裂，造成重大事故。至断裂，造成重大事故。规程规定：电力系统的频率不能长期运行在规程规定：电力系统的频率不能长期运行在49.549Hz以下，事故情以下，事故情况下不能较长时间停留在况下不能较长时间停留在47Hz以下，频率的瞬时值不能低于以下，频率的瞬时值不能低于45Hz。12/17/2022318.5
35、 变电所常用自动装置变电所常用自动装置2按频率自动减负荷装置的工作原理按频率自动减负荷装置的工作原理u按频率自动减负荷装置的组成按频率自动减负荷装置的组成u按频率自动减负荷装置的工作原理按频率自动减负荷装置的工作原理图图7-22 按频率自动减负荷装置的原理框图按频率自动减负荷装置的原理框图 按频率自动减负荷装置由频率测量元件按频率自动减负荷装置由频率测量元件f、延时元件、延时元件 和和执行元件执行元件CA三部分组成，如图三部分组成，如图7-22所示。所示。按频率自动减负荷装置的工作原理可用按频率自动减负荷装置的工作原理可用图图7-23来说明。来说明。12/17/202232可见：按频率自动减负
36、荷装置是采用逐次逼近的方法，迅速计算可见：按频率自动减负荷装置是采用逐次逼近的方法，迅速计算出系统的有功功率缺额，并断开相应的用户，以达到系统频率的出系统的有功功率缺额，并断开相应的用户，以达到系统频率的稳定。稳定。图图7-23 按频率自动减负荷装置的工作原理示意图按频率自动减负荷装置的工作原理示意图8.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置12/17/2022338.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置3动作频率的整定动作频率的整定第一轮动作频率：整定为第一轮动作频率：整定为47.548.5Hz。最后一轮动作频率：整定为最后一轮动作频率：整定为4646.5 Hz或或45 Hz。频率选择
37、性级差的确定：频率的选择性级差取决于频率继频率选择性级差的确定：频率的选择性级差取决于频率继电器本身的误差和在时间内频率下降的数值。一般相邻两轮电器本身的误差和在时间内频率下降的数值。一般相邻两轮的整定频率级差取的整定频率级差取0.5Hz，整定时限差取，整定时限差取0.5s。特殊轮的动作频率：动作频率取特殊轮的动作频率：动作频率取47.548.5Hz，动作时限取，动作时限取1525s，时限级差取，时限级差取5s左右。左右。12/17/2022348.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 一、变电站综合自动化系统概述一、变电站综合自动化系统概述1变电站综合自动化的产生变电站综合自动化的产
38、生常规变电站的缺点：安全可靠性不高、电能质量可控性不常规变电站的缺点：安全可靠性不高、电能质量可控性不高、实时计算控制性不高、占地面积大、维护工作量大。高、实时计算控制性不高、占地面积大、维护工作量大。微机化变电站（包括微机保护、微机监控、微机远动和微微机化变电站（包括微机保护、微机监控、微机远动和微机录波装置）的缺点：设备重复、数据不共享、通道不共用、机录波装置）的缺点：设备重复、数据不共享、通道不共用、模板种类多、电缆依旧错综复杂等。模板种类多、电缆依旧错综复杂等。变电站综合自动化：从技术管理的综合自动化将微机化变变电站综合自动化：从技术管理的综合自动化将微机化变电站的二次系统进行优化设计
39、，合理共享、硬件资源。电站的二次系统进行优化设计，合理共享、硬件资源。12/17/2022358.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、变电站综合自动化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）经过功能的信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、通信技术和信号处理技术，实现对全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
40、微机保护，以及与配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。调度通信等综合性的自动化功能。2变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化的基本概念 或者说，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术或者说，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。12/17/2022368.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 3变电站实现综合自动化的优越性变电站实现综合自动化的优越性在线运行的可靠性高。在线运行的可靠性高。供电质量高。供电质量高。占地面积小。占地面积小。变电站运行管理的
41、自动化水平高。变电站运行管理的自动化水平高。二、变电站综合自动化系统的基本特征二、变电站综合自动化系统的基本特征功能综合化：功能综合化：综合了变电站内除一次设备和交、直流电源综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备。以外的全部二次设备。结构分层、分布化：结构分层、分布化：综合自动化系统中微机保护、数据采综合自动化系统中微机保护、数据采集和控制以及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计集和控制以及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计的，而综合自动化系统的总体结构又按分层原则来组成。的，而综合自动化系统的总体结构又按分层原则来组成。12/17/2022378.6 变电站综合自
42、动化简介变电站综合自动化简介 操作监视屏幕化：操作监视屏幕化：通过计算机上的显示器，可以监视全变通过计算机上的显示器，可以监视全变电站的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。电站的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。通信局域网络化、光缆化：通信局域网络化、光缆化：计算机局域网络技术和光纤通计算机局域网络技术和光纤通信技术在综合自动化系统中得到普遍应用。信技术在综合自动化系统中得到普遍应用。运行管理智能自动化：运行管理智能自动化：除了可以实现常规变电站的自动报除了可以实现常规变电站的自动报警、自动报表、电压无功自动调节、小电流接地选线、故障警、自动报表、电压无功自动调节、小电流接地选线、故
43、障录波、事故判别与处理等自动化功能外，还可实现本身的在录波、事故判别与处理等自动化功能外，还可实现本身的在线故障自诊断、自闭锁、自调节和自恢复等功能，大大提高线故障自诊断、自闭锁、自调节和自恢复等功能，大大提高了变电站的运行管理水平和安全可靠性。了变电站的运行管理水平和安全可靠性。12/17/2022388.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 三、变电站综合自动化系统的基本功能三、变电站综合自动化系统的基本功能1监控系统功能监控系统功能 监控系统取代常规的控制盘、仪表盘、模拟盘、中央监控系统取代常规的控制盘、仪表盘、模拟盘、中央信号系统、电压无功调节装置等，具体包括以下内容：信号系统
44、、电压无功调节装置等，具体包括以下内容：u实时数据采集与处理实时数据采集与处理模拟量的采集：包括各段母线电压；线路电流、电压、和模拟量的采集：包括各段母线电压；线路电流、电压、和功率值；主变压器电流和功率值；馈线电流、电压和功率功率值；主变压器电流和功率值；馈线电流、电压和功率值；电容器的电流、无功功率及频率、相位、功率因数等。值；电容器的电流、无功功率及频率、相位、功率因数等。此外，还有主变压器的油温、直流电源电压、站用变压器此外，还有主变压器的油温、直流电源电压、站用变压器电压等。电压等。12/17/202239状态量的采集：包括断路器的状态、隔离开关状态、有载状态量的采集：包括断路器的状
45、态、隔离开关状态、有载调压变压器分接头的位置、同期检查状态、继电保护动作调压变压器分接头的位置、同期检查状态、继电保护动作信号、运行告警信号等。信号、运行告警信号等。电度量的采集：主要是脉冲电度表输出的电能量。电度量的采集：主要是脉冲电度表输出的电能量。8.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 u运行监视和报警功能运行监视和报警功能状态量的变位监视：包括变电站各种断路器、隔离开关、状态量的变位监视：包括变电站各种断路器、隔离开关、接地开关、变压器分接头的位置和动作情况、继电保护和接地开关、变压器分接头的位置和动作情况、继电保护和自动装置的动作情况以及它们的动作顺序等。自动装置的动作情况
46、以及它们的动作顺序等。模拟量的监视：包括正常的测量和超过限定值的报警。模拟量的监视：包括正常的测量和超过限定值的报警。12/17/2022408.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 u事件顺序记录（事件顺序记录（SOE）与事故追忆功能）与事故追忆功能事件顺序记录：对变电站内的继电保护、自动装置、断路事件顺序记录：对变电站内的继电保护、自动装置、断路器等在事故时动作的先后顺序自动记录。器等在事故时动作的先后顺序自动记录。事故追忆：对变电站内的一些主要模拟量，如线路、主变事故追忆：对变电站内的一些主要模拟量，如线路、主变压器各侧的电流、有功功率、主要母线电压等，在事故前后压器各侧的电流、
47、有功功率、主要母线电压等，在事故前后一段时间内作连续测量记录。一段时间内作连续测量记录。u故障录波和故障测距功能故障录波和故障测距功能用微机保护装置兼作故障记录和测距，再将记录和测距的用微机保护装置兼作故障记录和测距，再将记录和测距的结果送监控机存储及打印输出或直接送调度主站。结果送监控机存储及打印输出或直接送调度主站。采用专用的微机故障录波器，并且录波器应具有串行通信采用专用的微机故障录波器，并且录波器应具有串行通信功能，可以与监控系统通信。功能，可以与监控系统通信。12/17/2022418.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 u控制和操作功能控制和操作功能 对断路器、隔离开关进
48、行分、合闸操作；对断路器、隔离开关进行分、合闸操作；对变压器分接头进行调节控制；对变压器分接头进行调节控制；对电容器组进行投、切控制，同时要能接受遥控操作命令对电容器组进行投、切控制，同时要能接受遥控操作命令进行远方操作。进行远方操作。u人机联系功能人机联系功能人机联系的桥梁，包括显示器、鼠标和键盘。人机联系的桥梁，包括显示器、鼠标和键盘。u数据处理与记录功能数据处理与记录功能计算有功功率、无功功率、功率因数、有功和无功电能；计算有功功率、无功功率、功率因数、有功和无功电能；计算出日、月、年最大、最小值及出现的时间计算出日、月、年最大、最小值及出现的时间；电能量的累计值和分时统计；电能量的累计
49、值和分时统计；12/17/2022428.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 母线电压运行参数不合格时间及合格率统计；母线电压运行参数不合格时间及合格率统计；功率总加；功率总加；变电站送入、送出负荷及电量平衡率；变电站送入、送出负荷及电量平衡率；主变压器的负荷率及损耗统计；主变压器的负荷率及损耗统计；断路器的正常及事故跳闸次数统计；断路器的正常及事故跳闸次数统计；主要设备运行小时数统计；主要设备运行小时数统计；变压器、电容器、电抗器的停用时间及次数；变压器、电容器、电抗器的停用时间及次数；所用电率计算统计；所用电率计算统计；安全运行天数累计等。安全运行天数累计等。12/17/2022
50、438.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 u制表打印功能制表打印功能 定时打印报表和运行日志；定时打印报表和运行日志；开关操作记录打印；开关操作记录打印；事件顺序记录打印；事件顺序记录打印；越限打印；越限打印；事故追忆打印；事故追忆打印；设备运行状态变位打印、召唤打印等。设备运行状态变位打印、召唤打印等。u自诊断和自恢复功能自诊断和自恢复功能自诊断：对监控系统的全部硬件和软件故障的自动诊断，自诊断：对监控系统的全部硬件和软件故障的自动诊断，并给出自诊断信息供维护人员及时检修和更换。并给出自诊断信息供维护人员及时检修和更换。自恢复：当系统停机时，能自动产生恢复信号，对外围接自恢复：当