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小型终端变电所综合自动化设计

摘要：本文通过对小型终端变电所综合自动化设计，系统地介绍综合自动化变电所保护配置和技术要求，提出了对监控系统的主要功能要求。
关键词：微机保护变电站自动化设计

1 概述

微机保护在电力系统中的应用已十分普遍，而对于电网终端用户大部分仍使用传统的电磁型保护。在传统的保护装置中，电磁型保护存在着元件数量多、连线较复杂、功能性差、可靠性差、体积大、功耗大、灵敏度低、维护量大和管理不便等缺陷。随着现代电力系统对供电可靠性要求的不断提高和计算机控制、计算机通讯技术的不断发展，用户对更高的供电可靠性、更低的设备维护成本、更经济的电能消耗的追求都离不开自动化监控系统。大中型企事业、智能大厦、市政建设、智能小区、港口、机场、公路交通等诸多领域对变电所自动化运行要求越来越高，要求中低压开关设备具有遥信、遥控、遥测、快速切除故障、备用电源自动投入、快速恢复送电等自动化功能，实现集中监控，集保护、测量、控制、通讯功能于一体的现代化智能变配电的供电模式。本文以一个工程来介绍10kV变电站综合自动化设计。

2 变电所概况

该所10kV两路电源进线，10kV为单母分段接线，四台1250kVA变压器，低压出线42回。变电所采用直流操作。

3 自动化系统技术设计要求

3.1采用分层分布式结构，整个系统分为监控主机层，通讯设备层，现场设备层等三个控制层面，以电气单元为配置对象，进行分散、组合安装。
3.2用模块化设计、使保护及测控装置相对独立，测控及通信网故障不影响保护功能运行，某一装置故障不影响其他装置运行。
3.3保护、测控一体化，简化二次接线，减少PT、CT负载，节省投资、方便维护。
3.4变电所的电容补偿方式：采用自动投切的电容补偿控制器。
3.5实现备用电源自投、计算分析及当地监控等功能，并有较高的运行可靠性和较强的抗干扰能力，能进行远程维护，进行自诊断、自恢复、远方诊断、故障录波功能。
3.6屏幕液晶显示信息，具有友好的人机界面，可进行参数设置、实时数据显示及信道监视、远方故障诊断，参数整定等。
3.7系统监控设计采用每个单元都有一个经光电隔离的串行通信RS232口和422/485接口，经屏蔽通信电缆与各保护设备相连，将变电所各种数据通过后台机进行通信。使整套系统具备"四遥"功能，并能够具备完善的监控报警系统与事故及故障信号检测系统。

遥测：三相电压/线电压、三相电流、零序电流、三相有功、无功、功率因素、有功/无功电能。
遥信：断路器、刀闸、保护动作、告警信号的监视等。
遥控：具有防误闭锁功能的计算机画面分/合闸操作、信号复归。
遥调：监控仪表参数、保护定值、越限定值管理。

3.8变电所直流电源采用具有“四遥”功能的高频开关直流电源，配有通讯接口，电池采用全密封铅酸免维护蓄电池，可以大大减少值班员对蓄电池的维护量。

4 设备选型及保护配置

根据以上功能要求高压开关配置了PA100型微机保护，低压开关分别配置了YSA3型智能型万能式断路器和YSM3智能型塑壳式断路器。
保护配置：
高压进线柜配置：电流速断，定时限过流，备用电源自投，控制回路断线等。
高压总授柜配置：电流速断，定时限过流，控制回路断线等。
变压器返出柜配置：电流速断，定时限过流，温度保护，零序过流保护，瓦斯保护，接地告警，控制回路断线等。

5 监控系统的主要功能

5.1巡回检测、显示及报表功能

能对变电站指定的各监控量进行巡回检测，并通过彩显予以显示，包括反映实时运行状态的主接线图，负荷曲线及电流、电压、功率、功率因数、温度、电度、开关状态、刀闸状态等各种表格、棒图及曲线画面，利用人机汉字对话可以方便地选择画面，参数及画面监控的结果可以制成表格，定时及召唤打印。

5.2电度计算及统计表格

能对变电站各回路所用电度数进行计算和定时打印，在每天结束时可计算并打印出当天的各种电量统计值，形成日报表。另外，每月还可根据用户要求打印出所需的月报表。

5.3负荷管理

能对变电站各回路负荷进行监测，当负荷大于定值时发出警告信号，主画面指示出过负荷回路，需要时可由计算机自动作相应减负荷处理。另外，通过彩显可以显示按功率和电度表示的日负荷曲线及电压随时间变化曲线，负荷曲线可存盘一个月。

5.4故障诊断

当发生故障时，能迅速诊断出故障线路、发出报警信号，同时能打印出故障线路、开关跳闸顺序以及故障前后各出线电流及有关电压的变化，并可进行故障录波。微机不论在任何画面上，一旦线路有故障发生，微机即自动转换至故障画面，对故障部位有闪动显示。对于单相接地故障，发出报警信号，由微机自动找出故障线路，并可由微机或值班员进行处理。

5.5各种控制功能

可当地及后台机遥控各种开关操作。

5.6模拟操作功能

通过键盘可以将监控系统由实时监控状态转入模拟操作状态，在此状态下进行开关的模拟操作时，对不合理的开关操作顺序，计算机会显示出错信息，并拒绝执行此错误操作，当确认为正确操作后，主接线图将显示操作后的主接线模拟状态，在需要的情况下还可以打印出模拟操作顺序，或打印操作票。

5.7 密码保护

对于各类检测电量的修改及功能操作，系统配有各级别人员多种授权密码，使整个系统操作控制安全、方便、可靠。

5.8定值管理

可动态显示及修改各保护装置内保护定值，可在线投退保护装置内各保护功能。

6 变电站综合自动化的运行分析

6.1提供给值班人员、管理人员更全面快捷的信息和灵活的控制手段。
6.2设备运行可靠、检修、调试、维护、事故分析都非常方便，减轻了劳动强度，提高了工作效率。
6.3减轻值班人员的工作量，开关操作、定时抄表、计算电量、负荷率，点击鼠标顷刻完成，准确无误。
6.4 运行方式灵活，主电源无电后备用电源自动投入。 (