110kV數(shù)字化變電站變壓器測控保護(hù)電氣工程專業(yè)

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1、II 110kV數(shù)字化變電站變壓器測控保護(hù) 摘要 在數(shù)字化技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，電力系統(tǒng)中變電站的發(fā)展也越來越趨向于數(shù)字化，自動化水平越來越高。數(shù)字化變電站把傳統(tǒng)變電站中的模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，相較傳統(tǒng)變電站具有很大的優(yōu)勢。因此對數(shù)字化變電站原理、設(shè)計(jì)流程的學(xué)習(xí)，對以后可能參與相關(guān)工作，進(jìn)行更進(jìn)一步的研究等都具有重要作用。 本文首先介紹了數(shù)字化變電站的意義、發(fā)展趨勢等內(nèi)容，然后對數(shù)字化變電站具體設(shè)計(jì)的內(nèi)容和原則進(jìn)行敘述和總結(jié)。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：學(xué)習(xí)數(shù)字化變電站的相關(guān)理論；熟知數(shù)字化變電站設(shè)計(jì)的流程；重點(diǎn)學(xué)習(xí)數(shù)字化變電站二次部分設(shè)計(jì)；按照相關(guān)規(guī)程原則對二次設(shè)備進(jìn)行選型

2、；進(jìn)行設(shè)計(jì)圖紙識讀，分析斷路器回路邏輯，端子排走向等；對數(shù)字化變電站的結(jié)構(gòu)和組成有了清晰的認(rèn)識；對整個數(shù)字化變電站二次部分的設(shè)計(jì)流程和內(nèi)容有了很詳細(xì)的了解，包括保護(hù)測控、計(jì)量、組屏、遠(yuǎn)動通信裝置等部分；并進(jìn)行了二次設(shè)備的選型，相關(guān)原理的學(xué)習(xí)。 關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站、110kV數(shù)字化變電站變壓器測控保護(hù)、電氣二次設(shè)計(jì) VI 第 頁 110kV digital transformer test and control protection Abstract Today, with the rapid development of di

3、gital technology, the development of substation is becoming more and more digital and the level of automation is becoming higher and higher. Digital substation converts analog information into digital information in traditional substation, and builds on IEC61850 communication standard, which overcom

4、es many shortcomings of automatic substation. Therefore, the digital substation principle, design process learning, the future may participate in related work, further research and so on have an important role. This paper first introduces the significance and development trend of digital substati

5、on, and then describes and summarizes the content and principles of the specific design of digital substation. The main contents of this design are: related theoretical study of digital substation; familiar with digital substation design process; the two part design of digital substation according t

6、o the two key learning; equipment selection of principle; design drawing recognition, analysis of circuit breaker circuit logic, terminal to have a clear understanding of the structure; and the composition of digital substation; have a very detailed understanding of the digital substation two part o

7、f the design process and content, including protection and control, measurement, group screen, telecontrol communication device and other parts; and for the selection of the two device, the related principle of learning. Keywords:Transformer substation, 110kV digital substation transformer, measure

8、ment and control protection, electrical two times design 第一章 緒論 1 1.1本次設(shè)計(jì)的目的及意義 1 1.2數(shù)字化變電站的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1 1.3數(shù)字化變電站的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 2 1.4數(shù)字化變電站相較傳統(tǒng)變電站的優(yōu)勢 4 1.5本次變電站原始資料 5 1.6本次設(shè)計(jì)主要工作 6 第二章 數(shù)字化變電站電氣設(shè)計(jì) 7 2.1數(shù)字化變電站電氣設(shè)計(jì)總原則 7 2.2數(shù)字化變電站電氣一次設(shè)計(jì)內(nèi)容、原則及方案 7 2.3數(shù)字化變電站電氣二次設(shè)計(jì)內(nèi)容、原則及方案 11 2.3.1繼電保護(hù)裝置 11

9、 2.3.2測控裝置 14 2.3.3同期 14 2.3.4調(diào)度系統(tǒng) 14 2.3.5遠(yuǎn)動通信裝置 15 2.3.6五防系統(tǒng) 16 2.3.7同步對時系統(tǒng) 16 2.3.8計(jì)量裝置 18 2.3.9直流電源系統(tǒng) 19 2.4二次設(shè)備組屏及布置 19 第三章 110kV數(shù)字化變電站變壓器測控保護(hù)設(shè)計(jì) 23 3.1保護(hù)配置原則 23 3.2保護(hù)選型 23 3.3保護(hù)原理 24 3.3.1差動保護(hù) 24 3.3.2瓦斯保護(hù) 25 3.3.3過電流保護(hù) 26 3.3.4零序保護(hù) 26 3.3.5復(fù)合電壓閉鎖（方向）過流保護(hù) 26 3.3.6間隙保護(hù) 28

10、 3.3.7過負(fù)荷保護(hù) 28 第四章 設(shè)計(jì)圖紙 30 4.1識圖方法 30 4.2 110kV變壓器測控保護(hù)原理接線圖 30 4.2.1開關(guān)柜交、直流回路圖 30 4.2.2開關(guān)柜斷路器控制回路 31 4.2.3開關(guān)柜網(wǎng)絡(luò)及對時回路圖 34 4.3斷路器邏輯功能分析 34 第五章 總結(jié) 36 致謝 36 參考文獻(xiàn) 37 44 第 頁 第一章 緒論 1.1本次設(shè)計(jì)的目的及意義 目前，變電站自動化系統(tǒng)設(shè)備之間仍然存在，彼此之間缺乏可操作性，無法實(shí)現(xiàn)集成的問題，變電站自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和計(jì)算化僅僅實(shí)現(xiàn)了很小一部分。傳統(tǒng)

11、的綜合自動化技術(shù)不能滿足現(xiàn)在電網(wǎng)的需求，電網(wǎng)的快速發(fā)展給系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了許多問題，對于數(shù)字化變電站的研究及發(fā)展可以說是迫在眉睫。由于智能開關(guān)、光電式互感器等新興技術(shù)漸漸成熟，不久，變電站的自動化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)完全的數(shù)字化。 在變電站實(shí)現(xiàn)數(shù)字化功能的過程中，變電站會創(chuàng)建一個基于IEC61850的信息化平臺以及網(wǎng)絡(luò)通信平臺，設(shè)備與設(shè)備之間的信息將得到更多的共享。數(shù)字化變電站的智能設(shè)備具有可靠性高、環(huán)保低碳、集成度高等特點(diǎn)，不但具有完成普通功能的能力，而且能進(jìn)行一些更加智能的功能，如順序控制，智能報警和分析，變電站區(qū)域控制等。在與傳統(tǒng)的變電站相比較之中，數(shù)字化變電站采用更先進(jìn)的智能化設(shè)備

12、；具有更高的自動化；二次系統(tǒng)更簡潔；具有更高的經(jīng)濟(jì)效益。因此將來需要更加投入的發(fā)展數(shù)字化變電站技術(shù)，提高智能變電站技術(shù)水平，以滿足日益增高的電能需求，力求達(dá)到電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)。 此次設(shè)計(jì)的目的在于檢驗(yàn)我們是否靈活掌握大學(xué)四年學(xué)習(xí)的專業(yè)知識，在完成設(shè)計(jì)的過程中，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)、資料、規(guī)程規(guī)范，重點(diǎn)學(xué)習(xí)變電站相關(guān)知識點(diǎn)，更是溫習(xí)了四年間課堂上所學(xué)的專業(yè)知識。這次的設(shè)計(jì)因?yàn)槭且粋€工程設(shè)計(jì)，更加偏向于實(shí)際運(yùn)用，對于我課本理論的實(shí)際運(yùn)用有著大大的提升。 1.2數(shù)字化變電站的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，工業(yè)水平大大提高，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，變電站的發(fā)展越來越迅速。然而人

13、們對于電能需求越來越大，為了高效率輸送電能，電壓等級也越來越高，可利用的土地資源越來越少，傳統(tǒng)變電站可靠性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占地面積大的問題已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不滿足人們對于電網(wǎng)的需求，由于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用、光電式互感器的研發(fā)使用，在我國已經(jīng)建立起相當(dāng)數(shù)量的數(shù)字化變電站。 除此之外，在計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的今天，人們在各方各面都會運(yùn)用到計(jì)算機(jī)技術(shù)，電網(wǎng)當(dāng)然也不可避免，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)通過計(jì)算機(jī)操控變電站得以實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)變電站的由于二次系統(tǒng)相當(dāng)繁雜，已漸漸被綜合自動化系統(tǒng)所取代，成為目前電力系統(tǒng)的主要發(fā)展方向?，F(xiàn)在的綜合自動化系統(tǒng)相比較傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)，更加簡單，可靠性更高，對以后二次系統(tǒng)的擴(kuò)建

14、也更加方便。 1.3數(shù)字化變電站的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) （1）數(shù)字化變電站的結(jié)構(gòu) 數(shù)字化變電站對系統(tǒng)中一、二次設(shè)備進(jìn)行了數(shù)字化，建立在基于ICE61850標(biāo)準(zhǔn)的高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺的基礎(chǔ)上，將整個變電站數(shù)字化信息統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，使得各個設(shè)備間的信息能夠共享及互操作，通過采集大量的實(shí)時信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行模軌蛲瑫r實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)量監(jiān)控，控制保護(hù)，信息集成管理等功能。數(shù)字化變電站由站控層、間隔層、過程層、站控層網(wǎng)絡(luò)、間隔層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。 數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示 圖2.2 站控層、間隔層、過程層設(shè)備如圖2.3、圖2.4、圖2.5 主機(jī)、操作員臺 五防主機(jī) 站控層設(shè)備

15、 遠(yuǎn)動裝置 同步對時系統(tǒng) 保信子站 圖2.3 測控裝置 間隔層設(shè)備 繼電保護(hù)裝置 計(jì)量裝置 故障及錄波裝置 圖2.4 電子式互感器 過程層設(shè)備 智能終端 合并單元 圖2.5 站控層的主要功能是負(fù)責(zé)匯集實(shí)時數(shù)據(jù)并記錄；按需調(diào)度，接收調(diào)度或控制中心命令下發(fā)到間隔層，過程層；通過全站通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的功能閉鎖控制；具有監(jiān)視系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)聯(lián)系；對過程層、間隔層進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)等。 間隔層的主要功能是負(fù)責(zé)間隔層與過程層間實(shí)時數(shù)據(jù)的匯總與傳輸；包含各種繼電保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)保護(hù)，各種邏

16、輯功能的判別及發(fā)令；完成自動控制，數(shù)據(jù)的封鎖和同步操作，實(shí)現(xiàn)三層之間的互操作，并實(shí)現(xiàn)連接功能。 過程層的主要功能是采集相關(guān)的數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)化、合并。 （2） 數(shù)字化變電站的特點(diǎn) 數(shù)字化變電站具有以下特點(diǎn) l 數(shù)據(jù)采集數(shù)字化 l 系統(tǒng)分層分布化 l 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊化 l 系統(tǒng)建模標(biāo)準(zhǔn)化 l 信息交互網(wǎng)絡(luò)化 l 設(shè)備檢修狀態(tài)化 l 設(shè)備操作智能化 1.4數(shù)字化變電站相較傳統(tǒng)變電站的優(yōu)勢 （1）電子式互感器的優(yōu)勢 電子式互感器相較傳統(tǒng)互感器具有無鐵芯，絕緣簡單，可靠性高、體積小、重量小、動態(tài)范圍大、運(yùn)行安靜等優(yōu)點(diǎn)。 （2）二次系統(tǒng)的改進(jìn) 二次接線的簡化

17、,常規(guī)變電站所需要的一次、二 次設(shè)備之間連接的大量電纜,而且保護(hù)裝置間的一些功能啟動及閉鎖均需要通過硬接點(diǎn)來實(shí)現(xiàn),使接線變得復(fù)雜。這樣不僅增加了投資成本,也使得人為接線出錯的概率增加。光纜替代了復(fù)雜大量的二次電纜，這使得布線更容易，并減少由于手動布線錯誤事故的概率。 （3）良好的經(jīng)濟(jì)效益 數(shù)字化變電站相較傳統(tǒng)變電站，具有更加簡單的結(jié)構(gòu)，例如上面提到二次系統(tǒng)的差別，占地面積更下小，具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。基于緊湊的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，特別是集中式面板屏幕后，每個前間隔需要相應(yīng)的IED，現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)IED的多個間隔的組合，從而減少了足跡；再次,由于設(shè)備和接線的精簡,以前大量復(fù)雜的運(yùn)行及維護(hù)工作也得到

18、精簡,降低了運(yùn)行維護(hù)的成本。 1.5本次變電站原始資料 （1）出線電壓等級、出線回路、出線方向 本變電站出110kV，35kV及10kV三種電壓等級。 110kV出線4回。 35kV出線8回， 10kV出線24回 （2）主變壓器規(guī)模及參數(shù) 最終容量240MVA，本期140MVA。 主變壓器規(guī)范： 主變型式：三相三繞組降壓變 調(diào)壓方式：有載調(diào)壓 電壓：11081.25%/38.542.5%/10.5kV 容量：40MVA 容量比：100/100/100 連接組別：YN，yn0，d11 阻抗電壓百分比： U1-2=10.5%；U1-3=17.5% ；U2-3

19、=6.5% （3）主接線形式 110kV采用單母線分段接線，本期建設(shè)單母線接線； 35kV采用單母線分段接線，本期建設(shè)單母線接線。 10kV采用單母線分段接線，本期建設(shè)單母線接線。 1.6本次設(shè)計(jì)主要工作 （1）查閱相關(guān)文獻(xiàn)，整理總結(jié)數(shù)字化變電站相關(guān)理論知識，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢等。查閱變電站設(shè)計(jì)原則，做好前期知識點(diǎn)梳理為之后的設(shè)計(jì)部分打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 （2）根據(jù)之前查閱的資料，設(shè)計(jì)原則等知識，學(xué)習(xí)、熟悉數(shù)字化變電站的電氣設(shè)計(jì)流程及內(nèi)容。 （3）總結(jié)細(xì)化二次設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括保護(hù)，測控，計(jì)量，三層兩網(wǎng)的構(gòu)建，通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，開展數(shù)字化變電站電氣二次設(shè)計(jì) （4）進(jìn)行二次部分設(shè)

20、備選型、保護(hù)配置選型，確定配屏方案等 （5）進(jìn)行110kV數(shù)字化變電站變壓器測控保護(hù)設(shè)計(jì) （6）實(shí)讀二次端子設(shè)計(jì)，元器件接線等圖紙，弄懂其邏輯圖及端子排的走向。 第2章 數(shù)字化變電站電氣設(shè)計(jì) 2.1數(shù)字化變電站電氣設(shè)計(jì)總原則 數(shù)字化變電站的設(shè)計(jì)包括一次部分的設(shè)計(jì)和二次部分的設(shè)計(jì)，貴州電網(wǎng)數(shù)字化變電站建設(shè)應(yīng)符合南方電網(wǎng)公司的總體發(fā)展思路，技術(shù)上不低于Q/CSG11006《數(shù)字化變電站技術(shù)規(guī)范》的要求。數(shù)字化變電站建設(shè)應(yīng)兼顧可用產(chǎn)品的技術(shù)水平和未來發(fā)展趨勢，以確保貴州電網(wǎng)的安全可靠為基礎(chǔ)，降低變電站故障率，考慮運(yùn)行和檢修的便利性，實(shí)現(xiàn)變

21、電站整個生命周期內(nèi)的綜合成本優(yōu)化。數(shù)字化變電站的設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下幾條原則： （1）滿足系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的原則 （2）一致性和互操作原則 （3）繼承與發(fā)展相結(jié)合原則 （4）保持合理冗余原則 （5）逐步推進(jìn)原則 （6）應(yīng)用非傳統(tǒng)互感器原則 （7）通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時性和穩(wěn)定性并重原則 （8）實(shí)用性和合理發(fā)展的原則 2.2數(shù)字化變電站電氣一次設(shè)計(jì)內(nèi)容、原則及方案 一次部分設(shè)計(jì)主要包括以下部分： （1）電氣主接線設(shè)計(jì) 主接線代表了變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分。本110kV數(shù)字化變電站電氣主接線圖見附圖1。 （

22、2） 變壓器的選擇 在變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。 （3） 短路電流的計(jì)算 短路計(jì)算在電氣主接線設(shè)計(jì)，保護(hù)設(shè)備選型，接地裝置設(shè)計(jì)等地方都需要用到，是電氣一次設(shè)計(jì)的重要組成部分 （4）直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在發(fā)電廠和變電站，需要可靠的直流電源提供電源控制、保護(hù)、自動化和應(yīng)急照明，在變電站完全停電的情況下也不能例外。 設(shè)計(jì)原則： l 額定電壓：220V、110V、48V。 l 允許偏差：-20%～+15%。 l 紋波系數(shù)：不大于5%。 l 開入電壓：弱電開入24V，強(qiáng)電開入220V或110V。 （5）高壓電氣設(shè)備的選擇 電

23、器選擇是發(fā)電廠和變電站電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。 分為： 1）按正常工作條件選擇電器（如額定電壓和最高工作電壓、按短路情況校驗(yàn)） 2）按短路情況校驗(yàn)（熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定等） （6） 防雷設(shè)置 變電站大部分設(shè)備價格昂貴，在防雷方面應(yīng)做到內(nèi)部外部都有良好的防雷措施。為了充分發(fā)揮防雷設(shè)備的保護(hù)作用，變電站應(yīng)有良好的接地系統(tǒng)。 （7） 絕緣接地 通常把電氣設(shè)備的中性點(diǎn)和裝置外導(dǎo)電部分與大地相連稱為接地 接地的作用是保證電氣設(shè)備安全運(yùn)行和保護(hù)電力工作人員安全，通常是由金屬導(dǎo)線與接地裝置連接來實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計(jì)原則： l 為防止點(diǎn)擊傷害，保護(hù)裝置的金屬外殼、屏（柜、箱）應(yīng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)

24、電性互連，其金屬框架及底座應(yīng)可靠接地。裝置的外露可導(dǎo)部分與保護(hù)接地端子或屏柜接地銅排之間的電阻不應(yīng)超過0.1?。 l 新裝置絕緣電阻在施加直流500V時不應(yīng)小于100M?。 l 接地端子應(yīng)能可靠連接截面不小于4mm2多股銅線。 l 保護(hù)屏（柜）應(yīng)裝有接地銅排、總接地端子，匯接屏（柜、箱）接地線、保護(hù)線、等電位連接線、安全接地線、功能接地線等各種接地線，搭接屏（柜）間專用接地銅排、控制室屏蔽接地網(wǎng)。 l 在正常工作大氣條件下，裝置內(nèi)部應(yīng)既無凝露，也不應(yīng)結(jié)冰。 （8）一次設(shè)備的配置 電氣一次部分主要設(shè)備包含了電子式互感器、智能開關(guān)、合并單元等。 1） 電子式互感器：由連接到傳

25、輸系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換器的一個或多個電流、電壓傳感器組成，目前多采用光電子器件傳輸正比于被測量的量，供給設(shè)備。 配置原則： l 110kV 及以上電壓等級宜采用常規(guī)互感器，當(dāng)條件具備時可采用電子式互感器。 l 主變中性點(diǎn)（或公共繞組）及主變間隙電流互感器宜采用傳統(tǒng)電流互感器。 l 10kV/35kV 應(yīng)采用常規(guī)互感器。 根據(jù)設(shè)計(jì)原則，本次設(shè)計(jì)的110kV數(shù)字化變電站的35/10kV側(cè)采用常規(guī)式互感器，其余110kV主變、線路、母線均采用電子式互感器。 2） 智能終端：與傳統(tǒng)一次設(shè)備就近安裝，實(shí)現(xiàn)信息采集、傳輸、處理、控制的智能化電子裝置。 配置原則： l 主變壓器、高壓斷

26、路器和母線設(shè)備（PT 間隔、母線地刀）均宜配置智能終端，電抗器、電容器組、避雷器等可根據(jù)需要配置。 l 110kV 電壓等級智能終端應(yīng)單套配置（除主變除各側(cè)）。 l 主變各側(cè)智能終端應(yīng)雙重化配置。 l 主變本體智能終端與主變非電量保護(hù)宜一體化配置，宜單套配置。 l 35/10kV 采用戶內(nèi)開關(guān)柜布置時，智能終端功能由“四合一”一體化裝置完成。 l 在沒有關(guān)口計(jì)量點(diǎn)的間隔，智能終端和合并單元可以一體化配置。 根據(jù)設(shè)計(jì)原則，本次設(shè)計(jì)的110kV數(shù)字化變電站的35/10kV側(cè)并不采用智能終端，而是由“四合一”一體化裝置完成相關(guān)功能。其中110kV主變各側(cè)智能終端雙重化配置，110

27、kV線路智能終端單套配置。 3）合并單元：將多個轉(zhuǎn)換器的電流和電壓數(shù)據(jù)結(jié)合在一起的一個物理單元。 配置原則： l 110kV 及以下電壓等級各間隔合并單元宜單套配置（除主變各側(cè)）。 l 主變各側(cè)合并單元應(yīng)雙重化配置。 l 中性點(diǎn)（或公共繞組）、間隙合并單元宜雙套配置。 l 35/10kV 采用戶內(nèi)開關(guān)柜布置時，間隔合并單元功能由“四合一”一體化裝置完成。 l 10kV/35kV 應(yīng)配置母線合并單元。 l 母線合并單元按雙重化配置。 l 在沒有關(guān)口計(jì)量點(diǎn)的間隔，合并單元和智能終端可一體化配置。 根據(jù)設(shè)計(jì)原則，本次設(shè)計(jì)的110kV數(shù)字化變電站的35/10kV側(cè)并不采

28、用合并單元，而是靠“四合一”一體化裝置完成相關(guān)功能。其中110kV主變合并單元采用雙重化配置，110kV母線合并單元采用雙重化配置，而110kV線路側(cè)間隔合并單元采用單套配置。 2.3數(shù)字化變電站電氣二次設(shè)計(jì)內(nèi)容、原則及方案 數(shù)字化變電站電氣二次設(shè)計(jì)包含以下部分： 2.3.1繼電保護(hù)裝置 當(dāng)電力設(shè)備或線路發(fā)生故障時，發(fā)出警報信息或控制斷路器斷開進(jìn)行保護(hù)的裝置。繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足四性，即可靠性、選擇性、靈敏性和速動性。其中又包含了：變壓器保護(hù)、線路保護(hù)、母線保護(hù)、35kV/10kV“四合一”一體化裝置等。 （1）繼電保護(hù)設(shè)計(jì)總原則： l 110kV 變電站主變保護(hù)雙重化配

29、置，其余保護(hù)單套配置。 l 110kV 主變保護(hù)宜采用保護(hù)、測控分開獨(dú)立配置。 l 110kV 線路、分段保護(hù)宜采用保護(hù)、測控一體化配置。 l 主變主保護(hù)、各側(cè)后備保護(hù)宜一體化配置。 l 主變非電量保護(hù)、主變本體智能終端應(yīng)一體化配置，宜單套配置。 l 雙重化配置的保護(hù)，對應(yīng)的合并單元、智能終端應(yīng)雙重化配置。 （2）變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)原則 l 110kV 主變保護(hù)采樣采用網(wǎng)絡(luò)化模式，保護(hù)啟動、保護(hù)跳閘和位置開入信息通過 GOOSE 網(wǎng)絡(luò)傳輸。 l 主變保護(hù)應(yīng)能夠滿足采用常規(guī)互感器接合并單元和電子式互感器接合并單元的混合模式。 l 主變保護(hù)應(yīng)具有間隔采樣值投退功能。 l 1

30、10kV 及以下主變保護(hù)功能配置應(yīng)滿足 Q/CSG-2011 《南方電網(wǎng) 10kV~110kV 元件保護(hù)技術(shù)規(guī)范》要求。 （3）線路保護(hù)設(shè)計(jì)原則 l 110kV 線路保護(hù)功能配置應(yīng)滿足南方電網(wǎng) Q/CSG-2011《南方電網(wǎng) 10kV~110kV 線路保護(hù)技術(shù)規(guī)范》要求。 l 每套保護(hù)包含完整的主、后備保護(hù)功能；線路過電壓及就地判別功能可集成于線路保護(hù)裝置中。 l 110kV 線路保護(hù)采樣宜采用點(diǎn)對點(diǎn)模式，保護(hù)跳閘和位置開入等信息通過 GOOSE 網(wǎng)絡(luò)傳輸。 （4）母線保護(hù)設(shè)計(jì)原則 l 110kV 母線保護(hù)宜單重化配置，110kV 變電站宜采用 GOOSE 和 SV 統(tǒng)一組

31、網(wǎng)。 l 在組網(wǎng)模式下，母線保護(hù)具備 2 個獨(dú)立的站控層 MMS 以太網(wǎng)接口，具備 2 個獨(dú)立的過程層 GOOSE 以太網(wǎng)接口，具備多個過程層 DL/T860.92 以太網(wǎng)采樣值接口接入母線相關(guān)間隔合并單元采樣數(shù)據(jù)。 l 失靈保護(hù)包含在母差保護(hù)中，不再單獨(dú)設(shè)失靈保護(hù)裝置及相應(yīng)的失靈啟動裝置。若 GOOSE 網(wǎng)絡(luò)接收啟動失靈中斷，應(yīng)閉鎖相應(yīng)的斷路器的失靈功能。 l 母差保護(hù)應(yīng)具有間隔采樣值投退功能。 l 當(dāng)采用網(wǎng)絡(luò)采樣時，母線保護(hù)應(yīng)增加不同合并單元相同計(jì)數(shù)器采樣到達(dá)時刻的判斷，當(dāng)相同計(jì)數(shù)器采樣到達(dá)時刻的時間差T1 比正常情況到達(dá)的時間差T2大于2ms 時（即 T1- T2>2ms），則認(rèn)

32、為是失步，閉鎖差動保護(hù)并告警。 l 母線保護(hù)應(yīng)能夠滿足采用常規(guī)互感器接合并單元和電子式互感器接合并單元的混合模式。 l 在組網(wǎng)模式下，母線保護(hù)采樣宜采用單網(wǎng)接入方式。 （5）35kV/10kV“四合一”一體化裝置設(shè)計(jì)原則 l 35kV 電壓等級采用開關(guān)柜安裝，應(yīng)采用“四合一”一體化裝置（除主變 35kV側(cè)外）。 l 10kV 及以下電壓等級開關(guān)柜安裝時應(yīng)采用“四合一”一體化裝置（除主變 10kV側(cè)外）。 l 主變 35kV/10kV 側(cè)進(jìn)線配置智能終端和合并單元，其保護(hù)功能由主變保護(hù)完成。 根據(jù)設(shè)計(jì)原則，本次數(shù)字化變電站電氣設(shè)計(jì)，主變采用保護(hù)、測控分開獨(dú)立配置的雙重化

33、配置，對應(yīng)的合并單元、智能終端也雙重化配置；其余保護(hù)采用保護(hù)、測控一體化配置的單套配置。 各部分選擇保護(hù)具體如下： 110kV變壓器保護(hù) n 主保護(hù)：主變縱差保護(hù)、瓦斯保護(hù) n 高壓側(cè)后備保護(hù)：復(fù)合電壓閉鎖（方向）過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、零序電流電壓保護(hù)、間隙保護(hù) n 中壓側(cè)后備保護(hù)：復(fù)合電壓閉鎖（方向）過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、零序電壓保護(hù)、間隙保護(hù) n 低壓側(cè)后備保護(hù)：復(fù)合電壓閉鎖（方向）過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、零序電壓保護(hù)、間隙保護(hù) 線路保護(hù) n 110kV線路：線路電流差動保護(hù)、階段式零序電流保護(hù)、復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù) n 35kV線路：三段式電流保護(hù)

34、 n 10kV線路：三段式電流保護(hù) 母線保護(hù) n 110kv母線：電流母線差動保護(hù)、過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù) n 35kV母線：電流母線差動保護(hù) n 10kV母線：電流母線差動保護(hù) 10kv電容器保護(hù)：電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、電容器不平衡電壓保護(hù)、低電壓保護(hù) 站用變保護(hù)：電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù) 全站保護(hù)配置圖詳見附圖2 2.3.2測控裝置 測量和監(jiān)測全站線的電量，并在線路出現(xiàn)故障時保護(hù)；監(jiān)控車站設(shè)備的信號，如開關(guān)、刀閘位置、報警信號等，開關(guān)閘刀開關(guān)遙控功能。 設(shè)計(jì)原則： l 110kV 電壓等級測控裝置宜單套獨(dú)立配置。 l

35、 110kV 電壓等級測控裝置宜采用測保一體化裝置（主變除外）。 l 主變測控宜采用測控、保護(hù)獨(dú)立分開配置。 l 一臺主變宜采用僅配置一個測控裝置。 根據(jù)設(shè)計(jì)原則，本次設(shè)計(jì)的110kV數(shù)字化變電站的110kV主變及線路采用保護(hù)、測控分開獨(dú)立配置的雙重化配置，對應(yīng)的合并單元、智能終端也雙重化配置；其余35/10kV線路測控保護(hù)采用保護(hù)、測控一體化配置的單套配置。 2.3.3同期 變電站自動化系統(tǒng)應(yīng)具有同期功能，應(yīng)能檢測和比較斷路器兩側(cè)PT二次電壓的幅值、相角和頻率，自動捕捉同期點(diǎn)，發(fā)出合閘命令，以滿足斷路器的同期合閘和重合閘同期閉鎖要求。 2.3.4調(diào)度系統(tǒng)

36、 主要功能： （1）采集站內(nèi)各表征運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時信息。 （2）負(fù)責(zé)接收和執(zhí)行上級調(diào)度中心發(fā)出的執(zhí)行和控制命令。 （3）實(shí)現(xiàn)站內(nèi)不同層直接數(shù)據(jù)互通。 （4）實(shí)現(xiàn)人機(jī)聯(lián)系，為調(diào)度人員提供完整實(shí)用的系統(tǒng)實(shí)時信息。 設(shè)計(jì)原則： l 110kV 變電站宜采用主機(jī)兼操作員工作站，雙套配置。 l 主機(jī)具有主處理器及服務(wù)器的功能，是站控層數(shù)據(jù)收集、處理、存儲及發(fā)送的中心，管理和顯示有關(guān)的運(yùn)行信息，供運(yùn)行人員對變電站的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視和控制，間隔層設(shè)備工作方式的選擇，實(shí)現(xiàn)各種工況下的操作閉鎖邏輯等。 根據(jù)設(shè)計(jì)原則，本站采用主機(jī)兼操作員工作站，雙套配置。 2.3.5遠(yuǎn)動通信裝置

37、 站內(nèi)數(shù)據(jù)的采集，并向調(diào)度端發(fā)送；根據(jù)調(diào)度命令，完成對指定對象的遙控操作；以信息共享方式與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過遠(yuǎn)程指令實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作。 設(shè)計(jì)原則： l 應(yīng)能實(shí)現(xiàn)DL/T 5002-2005 和DL/T 5003-2005 中規(guī)定的與變電站自動化系統(tǒng)有關(guān)的全部功能，以滿足電網(wǎng)調(diào)度實(shí)時性、安全性和可靠性要求。 l 遠(yuǎn)動裝置必須具備同時與多個相關(guān)調(diào)度通信中心/集控站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的能力，并且與不同調(diào)度通信中心/集控站通信的實(shí)時數(shù)據(jù)庫具有相對獨(dú)立性，不相互影響數(shù)據(jù)的刷新。 l 遠(yuǎn)動裝置應(yīng)直接從間隔層測控單元獲取調(diào)度所需的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動信息的直采直送，遠(yuǎn)動裝置和站控層主機(jī)的運(yùn)行互不影響

38、。 l 遠(yuǎn)動裝置能同時支持網(wǎng)絡(luò)通道和專線通道兩種方式與各級調(diào)度連接，并可根據(jù)實(shí)際需要靈活配置。 l 必須能適應(yīng)各級調(diào)度的通信規(guī)約及相應(yīng)的實(shí)施細(xì)則，應(yīng)能同時支持DL/T634.5101－2002 和DL/T634.5104－2002 規(guī)約。 l 遠(yuǎn)動裝置宜設(shè)置遠(yuǎn)方診斷接口，以便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方組態(tài)和遠(yuǎn)方診斷功能，并進(jìn)行遠(yuǎn)方組態(tài)、診斷和數(shù)據(jù)備份時不能影響遠(yuǎn)動系統(tǒng)正常工作。 l 具備SOE、遙控操作事件記錄功能，各記錄數(shù)不小于999 條。 l 遠(yuǎn)動裝置采用雙機(jī)配置，應(yīng)具備遠(yuǎn)動裝置故障、雙機(jī)切換、主備狀態(tài)等信號上傳調(diào)度的功能。 根據(jù)設(shè)計(jì)原則，本次設(shè)計(jì)的110kV數(shù)字化變電站的35/10kV

39、側(cè)和110kV側(cè)遠(yuǎn)動裝置采用雙重化配置，分別連接不同的直流母線，并與對時系統(tǒng)相連。 2.3.6五防系統(tǒng) 通過對站內(nèi)信息的檢測，實(shí)現(xiàn)“五防”，即防止誤分、合斷路器；防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)；防止帶電掛接地線；防止帶地線送電；防止誤入帶電隔間。 設(shè)計(jì)原則： l 五防子系統(tǒng)宜與后臺軟件一體化配置，五防工作站與其中一臺操作員站宜能實(shí)現(xiàn)互為備用的功能。 l 五防子系統(tǒng)主要包含五防工作站、電腦鑰匙、充電通信控制器、編碼鎖具等，實(shí)現(xiàn)面向全站設(shè)備的綜合操作閉鎖功能。 l 五防子系統(tǒng)應(yīng)具備緊急情況的五防解鎖功能。 根據(jù)設(shè)計(jì)原則，本站采用五防系統(tǒng)應(yīng)與后臺軟件一體化配置，并與一臺操

40、作員站互為備用。 2.3.7同步對時系統(tǒng) 為變電站內(nèi)各二次設(shè)備統(tǒng)一時間基準(zhǔn)；為某些設(shè)備，如電能表提供數(shù)據(jù)同步；使保護(hù)裝置同步。 設(shè)計(jì)原則： l 一個變電站應(yīng)配置一套同步對時系統(tǒng)，每套同步對時系統(tǒng)包括主、從時鐘源、擴(kuò)展設(shè)備。 l 每套系統(tǒng)的雙時鐘源，一臺采用北斗衛(wèi)星作為標(biāo)準(zhǔn)時鐘源，另一臺采用 GPS衛(wèi)星作為標(biāo)準(zhǔn)時鐘源,優(yōu)先采用北斗衛(wèi)星作為對時源，同步對時系統(tǒng)宜采用銣原子鐘作為裝置守時時鐘源。 l GPS 源與北斗源的切換應(yīng)實(shí)現(xiàn)無縫切換，且無跳變。在任何情況下，都盡量避免飛點(diǎn)或亂碼的產(chǎn)生。 l 同步對時系統(tǒng)電源應(yīng)支持直流雙電源，支持熱拔插。 l 同步對時系統(tǒng)異常應(yīng)提供相

41、應(yīng)的告警信號給后臺，宜采用 MMS 報文方式接入。 l GPS 源與北斗源運(yùn)行方式要求： 1）GPS 源與北斗源都鎖定各自衛(wèi)星信號時，默認(rèn)北斗源為同步基準(zhǔn)源，且考慮GPS 源與北斗源的初始狀態(tài)到此狀態(tài)的切換，有時差時采用步進(jìn)方式實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出(例如初始狀態(tài)為 GPS 衛(wèi)星帶著運(yùn)行，輸出與天上衛(wèi)星時間有較大偏差)。 2）GPS 源鎖定衛(wèi)星信號，北斗源沒有鎖定衛(wèi)星信號時，以 GPS 源為同步基準(zhǔn)源，且考慮 GPS 源與北斗源的初始狀態(tài)到此狀態(tài)的切換，有時間差時采用步進(jìn)方式實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出。 3）GPS 源沒有鎖定衛(wèi)星信號，北斗源鎖定衛(wèi)星信號時，以北斗源為同步基準(zhǔn)源，且考慮 GPS 源與北斗源的初

42、始狀態(tài)到此狀態(tài)的切換，有時間差時采用步進(jìn)方式實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出。 4）GPS 源與北斗源都沒有鎖定衛(wèi)星信號時，默認(rèn)以北斗源所在守時時鐘源為同步基準(zhǔn)源，且考慮 GPS 源與北斗源的初始狀態(tài)到此狀態(tài)的切換，有時間差時采用步進(jìn)方式實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出。 l 在組網(wǎng)模式下，采用如下配置： 1）在 SV 組網(wǎng)模式下，雙重化配置的主變保護(hù)所對應(yīng)的合并單元，A、B 套不能同時用同一個時鐘擴(kuò)展裝置。 2）在 SV 組網(wǎng)模式下，如有母線差動保護(hù)，各間隔合并單元應(yīng)采用同一個源的時鐘擴(kuò)展板對時。 根據(jù)設(shè)計(jì)原則，本站站內(nèi)采用一套對時系統(tǒng)，每套系統(tǒng)的雙時鐘源，一臺采用北斗衛(wèi)星作為標(biāo)準(zhǔn)時鐘源，另一臺采用 GPS衛(wèi)星作

43、為標(biāo)準(zhǔn)時鐘源；組網(wǎng)運(yùn)行時，A、B套分別接在不同的對時系統(tǒng)。 2.3.8計(jì)量裝置 數(shù)字化電能表能計(jì)量各個方向的有功無功電量，具有電能計(jì)量、信息儲存及處理、實(shí)時監(jiān)測等功能。 設(shè)計(jì)原則： l 數(shù)字化電能表宜按間隔配置。 l 新建和改造數(shù)字化變電站中直接用于貿(mào)易結(jié)算的電能計(jì)量裝置必須按照相關(guān)電能計(jì)量裝置典型設(shè)計(jì)的要求配置電能計(jì)量裝置，宜增加一塊數(shù)字化電能表作為副表使用。 l 技術(shù)要求： 1）關(guān)口電能表采用常規(guī)表計(jì)，應(yīng)就地安裝于開關(guān)柜內(nèi)。每一線路的主副電能表應(yīng)垂直排列或水平排列，副表應(yīng)在主表下方或右方。 2）準(zhǔn)確度等級：滿足有功 0.2S 級（無功 2.0）或 0.5S 級（

44、無功 2.0）。 3）測量制式：三相三線或三相四線裝置。 4）通信接口: 數(shù)字化電能表提供至少 1 個光纖以太網(wǎng)口、1 個電以太網(wǎng)口和 2 組獨(dú)立的 485 通信串口。 5）數(shù)字化電能表應(yīng)支持 DL/T860.92 協(xié)議與過程層通信；應(yīng)支持通過 MMS 把告警信息及電能量上送站控層；應(yīng)支持 485 通訊串口和電能計(jì)量系統(tǒng)采集終端裝置的通訊功能及本地通訊功能，支持 DL/T645—2007 多功能電能表通信規(guī)約，串行碼輸出應(yīng)有可靠的防干擾措施。 6）數(shù)字化電能表應(yīng)有抵御采樣值接口通信異常的能力：在參比電壓/電流、參比頻率、cosφ =1.0 時，采樣值報文以 0.01%的概率丟失采樣值，

45、被試電能表的電能量誤差應(yīng)滿足相關(guān)基本誤差要求。在采樣值網(wǎng)絡(luò)發(fā)生報文丟幀、錯幀等異常工況時，電能表應(yīng)能正常工作，并發(fā)出警告，記錄相關(guān)事件。 根據(jù)設(shè)計(jì)原則，本站采用計(jì)量裝置應(yīng)選用準(zhǔn)確度等級0.2S，三相四線制。 2.3.9直流電源系統(tǒng) 為站內(nèi)各裝置提供電源。 設(shè)計(jì)原則： l 直流網(wǎng)絡(luò)宜采用輻射供電方式。直流負(fù)荷統(tǒng)計(jì)應(yīng)充分考慮數(shù)字化變電站新增的智能終端、合并單元，二次安防、遙視系統(tǒng)、保信子站以及有源式電子式互感器采集器等的直流負(fù)荷。 l 雙配置繼電保護(hù)、傳感模塊、采樣單元和電子式互感器合并單元應(yīng)冗余配置，和他們的直流電源應(yīng)取自不同段直流母線分別。 l 對雙套配置的智

46、能終端，其直流電源應(yīng)分別取自不同段直流母線。 l 直流分配器與現(xiàn)場智能終端之間的直流電源線應(yīng)充分考慮電壓降和有效的抗干擾能力。 根據(jù)設(shè)計(jì)原則，本站采用直流網(wǎng)絡(luò)采用輻射方式向各個部分供電，雙重化配置連接兩條不同直流母線。 2.4二次設(shè)備組屏及布置 （1）站控層組屏 l 遠(yuǎn)動工作站，組屏1面 l 站控層交換機(jī)柜 1面 l 同步對時屏 1面 l 二次安全防護(hù)屏 1面 l 網(wǎng)絡(luò)分析屏 1面 l 故障錄波屏 1面 l 電度表屏 1面 l 備用 3面 l 直流充電屏 1面 l 直流饋線屏 2面 l 通信電源屏 1面 l UPS逆變電源屏 1面 l 備用屏位

47、 2面 l 站用電源屏 2面 （2）間隔層組屏 l 110kV電壓等級 l 110kV電壓等級線路采用保護(hù)測控裝置一起組屏，采用電子式互感器的合并單元宜與保護(hù)屏共屏安裝 2面 l 110kV備自投屏 1面 l 110kV線路智能終端柜 1面 l 35kV/10kV 保護(hù)測控一體化裝置就地布置于開關(guān)柜內(nèi) 0面 l 110kV變電站每臺變壓器的保護(hù)、測控采用電子式互感器的合并單元1面 l 母線、公用測控屏：每個電壓等級宜配置1臺公共測控裝置，按每段母線宜配置1臺測控裝置，每個電壓等級可組成1面測控屏 110kV 1面 l AB兩網(wǎng)交換機(jī)不同屏 （3）過

48、程層組屏 l 采用電子式互感器的合并單元宜安裝在繼電器室，宜與保護(hù)裝置合并組柜。 0面 l 采取模擬量接入的合并單元應(yīng)該和智能終端裝在就地匯控柜。 0面 l 過程層交換機(jī)應(yīng)該按照網(wǎng)絡(luò)分別組柜，每面柜組不超過6臺交換機(jī)。 1面 l 智能終端應(yīng)該安裝在所在間隔的智能匯控柜內(nèi)或者智能就地柜里，智能匯控柜或者智能就地柜應(yīng)該布置于配電裝置現(xiàn)場。 0面 表2.4組屏表 屏的名稱 數(shù)量 屏號 遠(yuǎn)動通信控制屏 1 1B 站控層交換機(jī)柜 1 2B 同步對時屏 1 3B 主變保護(hù)測控屏Ⅰ 1 4B 主變保護(hù)測控屏Ⅱ 1 5B 主變本體智能

49、終端柜 1 6B 110kV備自投屏 1 7B 110kV線路保護(hù)測控屏Ⅰ 1 8B 110kV線路保護(hù)測控屏Ⅱ 1 9B 二次安全防護(hù)屏 1 10B 110kV母線及公用測控屏 1 11B 110kV線路智能終端柜 1 12B 過程層交換機(jī)屏 1 13B 網(wǎng)絡(luò)分析屏 1 14B 故障錄波屏 1 15B 電度表屏 1 16B 備用 3 17B~18B 直流充電屏 1 19B 直流饋線屏 1 20B 通信電源屏 2 21B UPS逆變電源屏 1 22B 站用電源屏 2 23B~24B 備用屏位

50、 2 25B~26B 屏位布置圖見附圖3 第三章 110kV數(shù)字化變電站變壓器測控保護(hù)設(shè)計(jì) 3.1保護(hù)配置原則 （1） 對外部相間短路引起的變壓器過電流，變壓器應(yīng)裝設(shè)相間短路后備保護(hù)。保護(hù)帶延時跳開相應(yīng)的斷路器。相間短路后備保護(hù)宜選用過電流保護(hù)、復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)或復(fù)合電流保護(hù) （2） 110kV～500kV降壓變壓器、升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，相間短路后備保護(hù)用過電流保護(hù)不能滿足靈敏性要求時，宜采用復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)或復(fù)合電流保護(hù)。 （3） 在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，如變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，對單相接地引起的變

51、壓器過電流，應(yīng)裝設(shè)零序過電流保護(hù)。如中性點(diǎn)不接地，應(yīng)裝設(shè)零序電壓保護(hù)。 （4） 對于容量為800kVA以上的油浸式變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù) （5） 對400kVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)太并列運(yùn)行，或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況，裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。 （6） 對于容量為6300kVA及以上變壓器應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù) 3.2保護(hù)選型 根據(jù)配置原則及電氣主接線圖，所選保護(hù)配置如下： （1）主保護(hù)：差動速斷保護(hù)、瓦斯保護(hù) （2）高壓側(cè)后備：復(fù)合電壓閉鎖（方向）過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、零序過流過壓保護(hù)、間隙保護(hù) （3）中壓側(cè)后備：復(fù)合電壓閉鎖（方向）過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、零序電

52、壓保護(hù)、間隙保護(hù) （4）低壓側(cè)后備：復(fù)合電壓閉鎖（方向）過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、零序電壓保護(hù)、間隙保護(hù) 3.3保護(hù)原理 3.3.1差動保護(hù) 縱聯(lián)保護(hù)即是將線路一側(cè)的電氣量信息傳到另一側(cè)去，安裝于線路兩側(cè)的保護(hù)對兩側(cè)電氣量進(jìn)行比較，聯(lián)合工作?？v差保護(hù)即是利用兩端電流瞬時值或相量進(jìn)行比較。電流差動保護(hù)的原理是建立在基爾霍夫電流定律的基礎(chǔ)上的，具有良好的選擇性，能靈敏、快速的切除保護(hù)區(qū)域內(nèi)的故障，通常應(yīng)用在能夠方便取得被保護(hù)元件兩端電流的發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)中。當(dāng)變壓器處沒有發(fā)生故障或者發(fā)生區(qū)域外的故障時，流入變壓器的電流和流出變壓器的電流是相等的，所以繼電器不動作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時，

53、出現(xiàn)短路電流，差動保護(hù)感受到的二次電流的和正比于故障點(diǎn)電流，差動繼電器動作。 電流縱差保護(hù)不但能夠正確區(qū)分區(qū)外區(qū)內(nèi)故障，而且不需要其他元件配合，可以無延時切除區(qū)內(nèi)故障，故而廣泛應(yīng)用在變壓器的主保護(hù)中 差動保護(hù)動作邏輯框圖以二次諧波原理為例，見圖4.3.1 圖4.3.1差動保護(hù)動作邏輯圖（二次諧波原理） 3.3.2瓦斯保護(hù) 電力變壓器通常是利用變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)。當(dāng)變壓器郵箱內(nèi)故障時，在故障電流和電弧作用下，變壓器油和其他絕緣材料會受熱分解，產(chǎn)生大量氣體。氣體排出的量及速度和變壓器故障的嚴(yán)重程度有關(guān)。利用這個氣體來實(shí)現(xiàn)的保護(hù)就叫做瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)能保護(hù)

54、變壓器郵箱內(nèi)的各種輕微故障。規(guī)程規(guī)定對于容量為800kVA及以上的友油浸式變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。本次設(shè)計(jì)采用瓦斯保護(hù)作為變壓器主保護(hù)之一 3.3.3過電流保護(hù) 當(dāng)變壓器發(fā)生相間短路時，會出現(xiàn)短路電流，電壓下降。過電流保護(hù)就是利用這一現(xiàn)象作為保護(hù)機(jī)制的。過電流保護(hù)的工作原理：當(dāng)流過系統(tǒng)的電流值超過過電流保護(hù)裝置整定的動作值，且經(jīng)過一定的時間延時后使保護(hù)裝置動作，切斷故障電路，這就是過電流保護(hù)的動作原理。保護(hù)動作后，跳開變壓器兩側(cè)的斷路器。保護(hù)的啟動電流按照躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定。一般采用過電流保護(hù)作為變壓器的后備保護(hù)之一。 3.3.4零序保護(hù) 當(dāng)變壓器出現(xiàn)接地短路

55、時，三項(xiàng)不對稱，會出現(xiàn)零序電流及電壓，而利用這一電氣量作為保護(hù)機(jī)制的保護(hù)就成為零序保護(hù)，零序保護(hù)分為零序電壓保護(hù)及零序電流保護(hù)。中性點(diǎn)直接接地的變壓器采用零序過電流保護(hù)作為變壓器的后備保護(hù)，而非中性點(diǎn)直接接地的變壓器則要采用零序電壓保護(hù)。本次設(shè)計(jì)，變壓器高壓側(cè)采用Y型連接且中性點(diǎn)接地，固選擇零序電流保護(hù)作為后備保護(hù)，中壓側(cè)采用Y型連接不接地，低壓側(cè)采用三角形連接沒有接地這種接線方式，固都采用零序電壓保護(hù)。 3.3.5復(fù)合電壓閉鎖（方向）過流保護(hù) 變壓器的過流保護(hù)是變壓器后備保護(hù)的重要組成之一,但是僅僅是簡單的過流保護(hù)已經(jīng)無法滿足隨著電力系統(tǒng)中變壓器越來越大的容量而產(chǎn)生的對于靈敏度更高的

56、要求。固采用復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)來解決這一問題。 過流保護(hù)的動作原理上文已經(jīng)提到，由于大型設(shè)備的啟動會產(chǎn)生電流瞬間增大，有可能造成保護(hù)的誤動，因此為了提高過流保護(hù)在發(fā)生短路故障時的靈敏度和改善躲過最大負(fù)荷電流的條件，所以在過流保護(hù)中加裝復(fù)合電壓閉鎖。復(fù)合電壓一般指負(fù)序電壓和低電壓。復(fù)合電壓閉鎖過電流是指：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)對稱三相短路時，短路點(diǎn)會出現(xiàn)過電流，同時短路點(diǎn)三相電壓均會降底，因此監(jiān)視某一相低電壓即可。低電壓和過電流是“與門”關(guān)系。同時滿足則出口跳閘。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)相間短路時，短路點(diǎn)與電源點(diǎn)之間的線路上會出現(xiàn)較大的負(fù)序電壓，同時也出現(xiàn)過電流，負(fù)序電壓和過電流也是“與門”關(guān)系。同時滿足則出口跳

57、閘。 復(fù)合電壓過流保護(hù)是由1個負(fù)序電壓繼電器和1個接在相間電壓上的低電壓繼電器共同組成的電壓復(fù)合元件,2個繼電器只要有1個動作,同時過電流繼電器也動作,整套裝置即能啟動。 復(fù)合電壓閉鎖（方向）過流保護(hù)保護(hù)動作邏輯圖見圖4.3.5 圖4.3.5復(fù)合電壓閉鎖（方向）過流保護(hù)保護(hù)動作邏輯圖 3.3.6間隙保護(hù) 間隙保護(hù)作為非全絕緣變壓器中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地時單相接地故障的后備保護(hù)。 間隙保護(hù)包括零序過壓保護(hù)和間隙過流保護(hù)。零序過壓保護(hù)動作電壓可通過控制字選擇取外接或自產(chǎn)。間隙過流保護(hù)動作電流取自變壓器經(jīng)間隙接地回路的間隙零序 CT 的電流，和零序電壓二者構(gòu)成“或門”延

58、時跳閘。 間隙保護(hù)的動作邏輯框圖見圖4.3.6。 圖4.3.6間隙保護(hù)的動作邏輯框圖 3.3.7過負(fù)荷保護(hù) 變壓器長期過負(fù)荷運(yùn)行時，繞組會因發(fā)熱而受到損傷，對400kVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行，或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他符合的備用電源時應(yīng)根據(jù)可能的負(fù)荷的情況，裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。本次設(shè)計(jì)采用過負(fù)荷保護(hù)作為后備保護(hù)之一。 第四章 設(shè)計(jì)圖紙 4.1識圖方法 （1）"先看一次，后看二次"。主要看一次部分的功能及保護(hù)接線。比如這一次的主接線圖，在有了自己的主觀認(rèn)識和數(shù)據(jù)之后，對這一次的變電站設(shè)計(jì)有了初步認(rèn)識。 （2）"看完

59、交流，看直流"。先看交流回路再查直流回路，交流回路一般來說比較簡單。 （3）"線圈對應(yīng)查觸頭，觸頭連成一條線"。指找出繼電器的線圈后，再找出與其相應(yīng)的觸頭所在的回路，一般由觸頭再連成另一回路； （4）"上下左右順序看，屏外設(shè)備接著連"。主要針對展開圖、端子排圖及屏后設(shè)備安裝圖。原則上由上向下、由左向右看，同時結(jié)合屏外的設(shè)備一起看。這一次識圖工作主要針對此項(xiàng)進(jìn)行，我主要完成的是35kV測控保護(hù)裝置二次側(cè)的識圖，在老師的幫助下，通過查找相關(guān)文獻(xiàn)，基本掌握了該怎么去讀，相關(guān)認(rèn)識和自己的理解如下。 4.2 110kV變壓器測控保護(hù)原理接線圖 本站采用GFZ600S-T201型智能開關(guān)柜，具

60、體圖紙如下 4.2.1開關(guān)柜交、直流回路圖 圖4.2.1a畫出了電流采集器、裝置電源、通信電源、操作電源、五防智能閉鎖單元的原理接線圖 圖4.2.1b畫出了熱交換器，照明燈的原理接線圖 4.2.1a開關(guān)柜直流回路圖 4.2.1b開關(guān)柜交流回路圖 4.2.2開關(guān)柜斷路器控制回路 斷路器的控制方式有就地控制和遠(yuǎn)方控制，就地控制是在開關(guān)柜上對斷路器進(jìn)行控制，遠(yuǎn)方控制是通過監(jiān)視主機(jī)在變電站主控室或調(diào)度中心對斷路器進(jìn)行控制。 目前使用的10kV保護(hù)測控裝置包括了保護(hù)、測量、控制、信號的功能。斷路器控制與信號回路一般由跳、合閘回路、防跳回路、位置信號等幾部分

61、組成。 4.2.2a斷路器控制回路圖1 4.2.2b斷路器控制回路圖2 4.2.2c斷路器控制回路圖3 4.2.3開關(guān)柜網(wǎng)絡(luò)及對時回路圖 圖4.2.3說明了智能終端網(wǎng)絡(luò)對時系統(tǒng)和與GOOSE層信息交流的接線。 4.2.3網(wǎng)絡(luò)及對時回路圖 4.3斷路器邏輯功能分析 斷路器控制回路圖見4.2.2a、4.2.2b、4.2.2c 1. 斷路器就地合閘 觸點(diǎn)KSH逆時針旋轉(zhuǎn)90度，1-2 5-6不導(dǎo)通3-4 7-8導(dǎo)通。觸點(diǎn)KK順時針旋轉(zhuǎn)45度，1-2 5-6導(dǎo)通 3-4 7-8不導(dǎo)通。 電流通過3YJJ繼電器—3YJJ斷路器閉合—電流通過HJ1、HJ2繼電

62、器—HJ1、HJ2斷路器閉合—電流通過TBJUa—執(zhí)行合閘動作 2. 斷路器就地分閘 觸電逆時針旋轉(zhuǎn)90度，觸點(diǎn)KSH1-2 5-6不導(dǎo)通3-4 7-8導(dǎo)通，觸點(diǎn)KK逆時針旋轉(zhuǎn)135度，1-2 5-6不導(dǎo)通，3-4 7-8導(dǎo)通 電流通過1YJJ繼電器—1YJJ閉合—電流通過STJ1、STJ2繼電器—STJ2閉合，電流通過手跳動作回路—電流通過1YJJ斷路器—執(zhí)行跳閘動作 3. 斷路器遙控跳閘 觸點(diǎn)KSH保持，1-2 5-6導(dǎo)通 3-4 7-8不導(dǎo)通，觸點(diǎn)KK逆時針旋轉(zhuǎn)135度，1-2 5-6不導(dǎo)通 3-4 7-8導(dǎo)通。 電流通過3YJJ繼電器—3YJJ斷路器閉合—電流通過HJ1、H

63、J2繼電器—HJ1、HJ2斷路器閉合—11-2閉合—電流通過遙跳出口—電流通過TBJUa—執(zhí)行合閘動作 4. 斷路器遙控合閘 觸點(diǎn)KSH保持，1-2 5-6導(dǎo)通 3-4 7-8不導(dǎo)通，觸點(diǎn)KK順時針旋轉(zhuǎn)45度，1-2 5-6導(dǎo)通 3-4 7-8不導(dǎo)通。 電流通過1YJJ繼電器—1YJJ閉合—電流通過STJ1、STJ2繼電器—STJ2閉合—11-1閉合—電流通過遙合出口—電流通過1YJJ斷路器—執(zhí)行跳閘動作 5.防跳回路 在電流在跳閘回路通過斷路器STBJa后，電流通過STBJa繼電器，通過控制防跳回路的STBJa斷路器實(shí)現(xiàn)防跳功能 第五章 總

64、結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)在大學(xué)學(xué)習(xí)生涯中有著很重要的作用，是我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)的總結(jié)，也是少數(shù)的能讓我們把平時學(xué)習(xí)的理論知識運(yùn)用到實(shí)際工程中的機(jī)會。經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，提高了我查閱資料，設(shè)計(jì)規(guī)范、手則的能力，將理論結(jié)合到實(shí)際工程之中，從完全不知道哪里入手、該做什么，到最終完成設(shè)計(jì)，從中我得到了很大的鍛煉。 通過本次設(shè)計(jì)，使得我對數(shù)字化變電站的發(fā)展及意義有了深刻的了解，了解了目前傳統(tǒng)變電站相對數(shù)字化變電站的弊端。數(shù)字化變電站是變電站發(fā)展的大勢所趨，本次設(shè)計(jì)對我將來工作的方向以及發(fā)展都將起到重要的作用。通過本次設(shè)計(jì)我也是第一次對變電站的設(shè)計(jì)有了清晰的概念，設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容，需要遵循什么規(guī)程，該怎么從零開始完

65、成一次設(shè)計(jì)，所有的這些都是大學(xué)四年在課本中無法學(xué)到的東西。本次設(shè)計(jì)中我主要負(fù)責(zé)的是110kV數(shù)字化變電站變壓器測控保護(hù)部分的選型，加深了對本科繼電保護(hù)知識，斷路器控制邏輯的理解。了解了復(fù)合方向閉鎖電流保護(hù)，間隙保護(hù)等目前比較常用的保護(hù)。 最后，數(shù)字化變電站在國內(nèi)已經(jīng)發(fā)展了很多年了，但是任然存在很多不足之處：電子式互感器在使用壽命以及運(yùn)行時間帶來測量精度等影響有待解決；變電站的三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，信息之間的比較，采集變得復(fù)雜，是的保護(hù)的可靠性降低，等等都是目前數(shù)字化變電站面臨的問題，這里就不一一列舉了。 致謝 在本次設(shè)計(jì)的寫作與完成中，我得到了很多同學(xué)的幫助，感謝老師在我設(shè)計(jì)過程中給予的精心

66、指導(dǎo)和大力幫助，使我順利完成了對110kV數(shù)字化變電變壓器測控保護(hù)設(shè)計(jì)并撰寫設(shè)計(jì)文本。感謝設(shè)計(jì)過程中給予幫助的同學(xué)們，同時非常感謝本論文參考文獻(xiàn)中所有的專家學(xué)者們，正是有他們對學(xué)術(shù)孜孜不倦的追求，才使我的設(shè)計(jì)文本內(nèi)容更加的豐富。 最后，我誠摯的向?qū)忛啽疚牡膶＜液蛯ξ艺撐倪M(jìn)行指導(dǎo)、幫助的老師、同學(xué)致以最高的謝意! 參考文獻(xiàn) [1].電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．中華人民共和國能源部．GB50062-92 [2].電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊（電氣二次部分）[S]．北京:中國電力出版社，1991 [3].張保會,尹項(xiàng)根．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M]．北京:中國電力出版社，2005 [4].楊奇遜．微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)[M]．北京:中國電力出版社，2007 [5].繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程[S]．中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局．GB/T 14285-2006 [6].110kV變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].貴州電力設(shè)計(jì)院，2010，02 [7].徐軍岳.數(shù)字化變電站應(yīng)用研究，浙江大學(xué)，20