变电站综合自动化系统的组成和主要功能.docx

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变电站综合自动化系统的组成和主要功能

变电站综合自动化系统的组成和主要功能；

系统概述；

本次设计采用YH-B2000变电站综合自动化系统，其系统是面向110KV及以下电压等级变电站的成套自动化设备其是陕西银河网电科技有限公司开发研制的新型设备，该系统是在总结我国微机变电站运行经验基础上，根据国内外新的发展趋势，以提高电网的安全经济运行为宗旨，以方便现场安装调试、无人值守为目的，向智能化迈进的全新概念综合自动化系统。

其设备从变电站整体出发，统一考虑保护、监测、控制、远动、直流和五防等功能，避免了功能装置重复备置等弊病，及减少投资，又有利于变电站运行管理和维护。

YH-B2000变电站综合自动化系统组成结构如下图；

该系统在我国首次集微机保护和远动为一体，并率先把这种装置直接安装于高压开关柜上，系统总体结构设计是以单元分散型嵌入式为指导思想，系统装置中每个单元的结构、外观和尺寸是完全一致的。

其可把各个单元分散安装在一次设备上，或集中组屏按装。

相比两者具有明显的优点；可以大大减少连接开关柜控制屏及控制室的各种电缆，减少控制室面积，从而节省了变电站综合造价，简化了施工，方便了维护，并且提高了变电站的可控性，可扩展性和灵活性有了很大提高。

消除了因设备之间错综复杂的二次电缆引线接错造成的问题，提高可靠性

YH-B2000变电站综合自动化系统是面向对象设计的。

系统中每一种单元都面向变电站内的各种一次设备。

如线路单元，就是面向开关柜设计的，它包含了对该开关柜的控制、测量、事故记录和线路的各种保护等；电容器单元也像线路单元一样，它是面向电容器组的；变压器是变电站的核心设计，YH-B2000型变电站综合自动化系统对变压器设计了三种面向它的完全独立的功能单元。

第一是主保护单元，它主要完成变压器差动保护等。

第二是后备保护，它主要完成变压器的过流保护等。

第三是变压器的测控单元，主要完成主变的有载调压控制和电气量的测量。

备自投单元是完成变电站两路电源的自动投切功能的。

直流子系统也被YH-B2000型变电站综合自动化系统纳入了整体成套范围，作为系统的一个单元整体规划设计。

YH-B2000型变电站综合自动化系统无论是以何种方式安装，所有单元均通过一梗三芯通讯电缆同后台总控单元实现实时数据交换。

后台总控单元为变电站综合自动化装置的核心，它一方面可实现对各设备的实时数据收集。

并向上一级调度转发，同时也对各个单元的运行情况进行监视，包括各种故障及报警。

YH-B2000型变电站综合自动化系统的后台总控单元有两种形式。

对于小规模变电站，后台总控单元由单片机完成，它的结构外形和各种功能单元完全一样，通过三芯通讯线同各单元实现实时数据收集，并向上一级调度中心转发数据，以及接受遥控命令，并对变电站的各种事故提供电笛、电铃报警，在显示器上推出汉字光字牌。

对于较大规模变电站，后台总控部分由共控计算机组成，除完成以上功能外，还可实现强大的当地功能。

两种形式由用户选择。

该系统具有以下特点；1.嵌入式结构；YH-B2000的所有单元均为嵌入式结构，无论嵌入安装在开关柜上或集中组屏，只要在安装位置开一个267乘147mm的孔即可，单元的深度也只有110mm,它的大小就类似于重合闸继电器。

单元潜入安装后除了外在安装常规保护压板，在无任何附加元件。

单元背面的引线直接连到CT、PT、信号

继电器接点、断路器分合回路、KM电源以及三芯通讯总线。

2.功能齐全；每种功能单元包括了相应的一次设备的全部保护和远动功能,对断路器的手动控制、防跳、手合前加速、重合后加速、控制回路监视等均在单元内实现。

3.使用简单；其装置不仅功能强大,而且安装使用极其简单。

单元所有参数均由汉字显示,光标操作提示,汉字功能按键,操作方便,是一种典型的“傻瓜”形式。

4.可靠性高；因为设计思想是将单元安装在开关柜上，故单元在防冲击和抗电磁干扰方面作了周密考虑。

单元内的全部电路设计在一块电路板上，电路板加固安装在单元内，没有了接插部件、有利于抵抗开关合闸时的强烈震动。

单元内主要逻辑电路板被密封在一个金属箱内，可抵抗强烈的电磁干扰。

整个系统由以下部分组成；一.线路保护测控单元；YH-B2000微机线路保护测控单元适用于电力系统35KV、10KV线路、单元可完成一条线路的控制、保护、测量。

本单元集远动保护、控制为一体，采用交流采样技术，采样频率为600HZ,各个量的基波及谐波用差分和付氏算法求得，通过数字滤波，显示各电量，作出保护逻辑判断，驱动或闭锁单元上的出口继电器，同时有利于消除模拟通道的零漂，还具有较高的精度和可靠性。

单元具有完善的防跳回路及断路器控制电路，可靠的自保持回路、保证了开关拒动时不使继电器损坏。

功能；

（1）保护功能；带方向（不带方向）的速断保护，带方向（不带方向）的过流保护，低压启动的过电流保护、低电压和滑差闭琐的低频减载，检无压、减同期、三相一次重合闸，重合闸后加速、手合前加速。

所有保护种类可方便地取舍，定植可方便修改。

（1.1）速断保护；当AC两相中任何一相电流幅值大于整定值时，侧速断保护动作。

返回系数大于0.94，保护可瞬时动作或带短延时。

|Id|>Idset

（1.2）定时限过流保护；当AC两相中任何一相电流幅值大于整定值时，相应定时器启动，返回系数大于0.94，当定时器时间大于整

（1.3）低压启动过电流保护；当AC两相中任何一相电流幅值大于整定值时，且电压底于整定值时，相应定时器启动，返回系数大于0.94，当定时器时间大于整定时间时，保护动作。

|Id|>Idset|Ud|tset

（2）测量功能；全部电量的测量采用交流采样获得，采样元件采用精密电压电流传感器，体积小、重量轻，负载小，可以测量回路的电压、电流、有功、无功、功率因数、频率，直接汉字显示实际值（一次侧值）。

（3）负荷监控功能；通过负荷定植，可以实现负荷监控。

如遇过负荷，则跳闸。

（4）控制功能；本装置可通过就地的分合按钮或后台机遥控命令控制断路器的分合。

分合指示灯指示分合状态。

二.变压器成套保护单元；YH-B2000型微机变压器成套保护测控装置适用电力系统35KV、110KV变电站的两圈及三圈变压器成套保护和测量，由变压器主保护单元，后备保护单元，测控单元三部分组成。

两圈变压器的控制保护由两圈变压器主保护单元，后备保护单元测控单元各一台完成，三圈变压器的控制保护由一台三圈变压器主保护单元，两台或三台后备保护单元，两台或三台测控单元构成，一台非电量保护单元。

根据用户的方案要求，单元可灵活配置。

本单元集远动保护、控制为一体，采用交流采样技术，采样频率为600HZ，

各个量的基波及谐波用差分和付氏算法求得，通过数字滤波，显示各

电量，作出保护逻辑判断，驱动或闭锁单元上的出口继电器，同时有利于消除模拟通道的零漂，还具有较高的精度和可靠性。

单元具有完善的防跳回路及断路器控制电路。

可靠的自保持回路，保证了开关拒动时不使继电器损坏。

功能；

（1）差动保护；

（1.1）两圈变压器；设Ih为高压侧流入电流，I1为低压侧流出电流，用付氏算法可求得；

差动电流Id=|I1+Ih|循环电流I=|I1-Ih|制动电流Izd=I/2原理上，正常运行和变压器外部故障时Id=0,I=0,变压器区内故障时，Id=If

（1.2）三圈变压器；设I1为高压侧流入电流，I2为中压侧流出电

流，13为低压侧流出电流，用付式算法可求得；

差动电流Id=|I1+I2+I3|制动电流Izd=MAX|I1，I2，I3|

原理上正常运行和变压器外部故障时，ld=O,1=0，变压器区内故障时，Id=If。

A差动速断动作判拒为：

Id>Idsetl

其中Idset为差动速断定植，当满足上式时出口跳闸，Idsetl的整定条件是僻开变压器的励磁涌流,一般IdsetI=4In~10In。

B比率差动动作判据为：

Id>Idset2+Kr（Izd-Izd0）

其中Idset2为差动门槛Kr为制动系数,Kr=0.25~0.8,Idset2=

（0.2~1.6）In,Izd0为制动电流最小值，一般Izd0=1.0In。

二次谐波制动条件为：

12d>Ks*I1d

I1d,I2d分别为差动电流的基波量和二次谐波量，Ks为制动比,一般取0.1~0.3,该条件满足将闭锁比率差动保护，另外，CT断线也将瞬时闭锁比率差动保护。

差动保护动作速度v4OMs。

本保护允许

变压器各侧电流互感器变比不同，软件中考虑了调整平衡的措施。

C.YH-B2000变压器主保护整定计算

调平衡使用软件给付边乘系数完成，例如：

对两圈变Y/△接法

K=（CT付/CT原）/（PT原/（PT付*3））

则对于110KV/10KV变压器原边CT为400/5,付边为2000/5则K=（2000/400）/（110/（10*.3））=0.787

对于三圈变压器，中压侧和低压侧需乘系数，平衡系数分别为

K1,K2。

具体算法同两圈变压器。

平衡系数也可在运行过程中通过

查看差动电流显示植在线修改，使差动电流为零，达到最佳平衡效果。

差动速断定植ldz=3~10le

定植取3~10倍额定电流。

二次谐波值动比例差动保护

差动定植（差动门槛）Ids=0.2~1.6Ie

定值应大于最大负荷时差动回路的不平蘅电流，一般取0.2~1.6

倍额定电流。

制动电流最小值（制动门槛）Izd=1.0Ie

定植一般取额定电流。

制动系数Kzd=1.3*（0.1+du+0.05）

du为调压范围的一半

二次谐波比例可取0.1~0.3

（2）瓦斯保护

瓦斯保护包括主变重瓦斯、主变轻瓦斯、调压重瓦斯、调压轻瓦斯保护。

对于保护跳闸，采取强电直接跳闸，同时将信号采入CPU进行处理，以便保护就地显示及向监控系统传送。

采用强电跳闸可以减少中心环节，确保非电量保护可靠跳闸。

（3）控制完成主变高压侧开关的手分手和，遥分遥和。

主变后备保护YH-B2000HB主要有以下几种类型：

HB1型：

1.二段复合电压启动的过电流保护，2.零序电流保护。

3.过负荷保护。

4.调压瓦斯保护。

HB2型：

1.带方向（可投退）复合电压启动的二段延时过电流保护。

2.零序电压保护。

3.零压零流保护。

4.过负荷保护。

5.调压瓦斯保护。

6.两段方向零流保护。

HB3型：

1.二段复合电压启动的方向过电流保护。

2.零序电流保护3.过负荷保护。

4.调压瓦斯保护。

HB4型：

1.四段方向零序过流保护。

2.零序电压保护3.零压零流保护4.间隙电压保护5.间隙电流保护。

各单元软硬件均采用标准化模块设计，所以其功能可根据用户要求灵活组配。

1.二段复合电压启动的过电流保护

正序电压U1,负荷电压U2和三相电流I（A,B,C）幅值能

通过差分和付式算法求出。

T>tsetIm>Iset

U2set为负序电压整定值，U1为正序电

一般电压取低压侧，电流取高压侧。

U2>U2set或U1vUlset式中：

U2为负序电压，压，Ulset为正序电压整定值

2.底电压启动的过电流保护

3.过负荷

T>tset

I3set为过负荷整定值，过负荷可发

T>Tset

过负荷判据：

Im>I3set

Im为三相电流中的最大值，信号或闭锁调压。

4.零序过流

动作判据：

I0>Ioset

5.零序过压

动作判据；Uo>UosetT>Tset

6.零序电压闭锁零序电流

动作判据：

Uo>UosetIo>IosetT>Tset

7.方向过电

方向动作判据：

按45度方向继电器原理判断

8.PT断线闭锁可闭锁保护并发信号

9.控制

完成主变低压侧开关的手分手合，遥分遥合

主变测控YH-B2000CK

1.测量功能

电压：

Ua，Ub，Uc，Uab，Ubc，Uca，3Uo

电流：

IA，IB，IC

功率：

P（有功），Q（无功），功率因数

频率：

f

主变分接头位置：

2.控制功能

2.1有载调压自动（手动）、就地（远方）控制，按逆调压的原则，对有载调压变压器档位进行调节，通过后台机与电容器投切配合，提高电压合格率，降低无功损耗，实现变电站电压无功综合控制。

本单元还有有载调压故障报警功能，当主变过负荷时可闭锁调压。

后台机可通过通讯进行远方调节分接头。

2.2主变风扇控制风扇启动判拒：

T>Tset;t>tset或I>Iset;t>tset

T为主变温度，I为主变电流，Tset、Iset分别为温度及电流定植，

tset为延时定值。

风扇启动命令发出5S后，若风扇拒动，则发通风故障信号。

主变非电量保护YH-B2000WS

其主要功能有：

1.主变本体重瓦斯保护2.主变本体轻瓦斯保护

5.压力释放保护

三.电容器保护测控单元：

YH-B2000DR微机电容器保护测控单元适用于电力系统35KV，10KV电容器的保护、测量及控制。

本装置的电容器保护有：

速断、过流、平衡、欠压、过压等保护；同时还完成U、I、Q的测量及断路器的操作控制。

本单元集远动、保护、控制为一体，采用交流采样技术，采用频率为600Hz，各个量的基波及谐波用差分和付氏算法求得，通过数字滤波，显示各电量，作出保护逻辑判断，驱动或闭锁单元上的出口继电器，同时有利于消除模拟通道的零漂，还具有较高的精度和可靠性。

单元具有完善的防跳回路及断路器控制电路。

可靠的自保持回路，保证了开关拒动时不使继电器损坏。

功能：

（1）保护功能

（1.1）速断保护；当A、C两相中任何一相电流幅值大于整定值时，侧速断保护动作。

返回系数大于0.94，保护可瞬时动作或带短延时：

|Id|>Idset

（1.2）定时限过流保护；当AC两相中任何一相电流幅值大于整定值时，相应定时器启动，返回系数大于0.94，当定时器时间大于整定时间时，保护动作。

|Id|>Idsett>tset

（1.3）不平衡电流保护：

当不平衡电流大于整定值时，相应定时器启动，返回系数大于0.94，当定时器时间大于整定时间时，保护动作。

|3lo|>3losett>tset

（1.4）不平衡电压保护：

当不平衡电压大于整定值时，相应定时器启动，返回系数大于0.94，当定时器时间大于整定时间时，保护动作。

|3Uo|>3Uosett>tset

（1.5）低电压保护：

当电压低于整定值且断路器处于合闸状态时，相应定时器启动定时，当定时器时间大于整定时间时，保护动作。

返回系数1.1。

|U|vUsett>tset

（1.6）过电压保护：

当电压高于整定值且断路器处于合闸状态时，相应定时器启动定时，当定时器时间大于整定时间时，保护动作。

返回系数0.94。

|U|>Usett>tset

（2）电容器测控功能

（2.1）测量功能：

母线电压：

Uab，Ubc三相电流：

Ia，Ib，Ic（测量线圈）无功功率：

Q

模拟量的测量采用付氏算法，精度较高。

8路开关量采集通过光电隔离，抗干扰能力强。

以上测量量均通过大屏幕液晶显示器直接汉字显示其实际值，也可通过通讯口传给后台机显示。

四.分段保护测控单元：

YH-2000FD型微机分段测控单元使用于电力系统35KV，110KV变电站的分段保护和测量。

保护功能；两相两元件过流保护，两相三元件过流保护，三相三元件过流保护。

保护可方便设定，定值整定方便灵活。

测量功能：

测量IA、IB、IC三相电流直接显示一次值。

本单元集远动、保护、控制为一体，采用交流采样技术，采用频率为600Hz，

各个量的基波及谐波用差分和付氏算法求得，通过数字滤波，显示各电量，作出保护逻辑判断，驱动或闭锁单元上的出口继电器，同时有利于消除模拟通道的零漂，还具有较高的精度和可靠性。

单元具有完善的防跳回路及断路器控制电路。

可靠的自保持回路，保证了开关拒动时不使继电器损坏。

功能：

（1）保护功能

（1.1）过流保护：

当A，B，C三相中任何一相电流幅值大于整定值时，相应定时器启动，返回系数大于0.94，当定时器时间大于整定时间时，保护动作。

|Id|>Idsett>tset

式中：

Idset，tset分别为电流和延时定值

（2）测量功能：

电流Ia、Ib、Ic各有关断路器的分合状态。

模拟量的测量算法，精度较高，开关量采集通过光电隔离，抗干扰能力强。

（3）控制功能：

可手合（分），遥合（分）分段断路器。

五.备用电源自投单元：

YH-B2000BT型备用电源自投单元适用于电力系统35KV、110KV变电站。

装置即可单独使用，也可与变电站综合自动化配套使用。

能自动完成各种类型的备用电源自投，还具有测量、控制功能。

交流采样频率为600Hz,各个电量用差分和付氏算法求得，通过数字滤波，显示各电量，作出保护逻辑判断，驱动或闭锁单元上的出口继电器,同时有利于消除模拟通道的零漂,还具有较高的精度和可靠性。

单元具有完善的防跳回路及断路器控制电路。

可靠的自保持回路,保证了开关拒动时不使继电器损坏。

功能：

（1）备自投功能

（1.1）投入原则：

A.—主一备方式：

当正常供电，线路电压消失，且无电流，确认不是PT断线造成的，经延时后，检查备用电源是否正常，备用进线断路器是否在分位置，分段是否在合位置。

跳开正常状态下供电电源的断路器，并确认已经跳开，再合上备用电源断路器。

B.进线变压器组方式：

首先检查工作电压是否消失，确认不是

PT断线造成的，经延时后，检查另一回路是否正常，分段是否在分位置，跳开本回路进线断路器，合上分段断路器。

PT断线闭锁判拒

电压降低时，进线电流互感器电流不消失为PT断线。

电压仅一相或两相降低，判为故障或PT断线，通过延时躲开故障。

（1.2）测量功能：

电流：

Ia，Ib，Ic

电压：

输入Ua，Ub，Uc经计算得到Ua，Ub，Uc，Un，Uab，

Ubc,Uca,和3Uo以及；P,Q,COS各有关断路器的分合状态。

开关量采集通过光电隔离，抗干扰能力强。

（1.3）控制功能：

可手合（分）、遥合（分）本进线断路器。

2.每个备投单元只完成线路的测量,控制及备投逻辑功能,系统的备投功能需在每条进线装一个备投单元,并要与分段单元通过联动完成,单元之间的联动通过220V开入开出完成。

本系统还可完成主变低压侧备投功能,并且主变本体保护闭锁

备投

六.所用变测控单元：

YH-B2000SB型微机所用变测控单元，其安装方式可集中，可分散。

本装置主要完成被控对象的参数测量及操作控制。

本单元集远动测量、控制为一体，采用交流采样技术，采样频率为600Hz,各个量的基波及谐波用差分和付氏算法求得，通过数

字滤波，显示各电量，作出保护逻辑判断，驱动或闭锁单元上的出口继电器,同时有利于消除模拟通道的零漂,还具有较高的精度和可靠性。

单元具有完善的防跳回路及断路器控制电路。

可靠的自保持回路,保证了开关拒动时不使继电器损坏。

功能：

1.测量功能：

全部电量的测量采用交流采样并经计算处理而得到,采样元件使用精密电压、电流传感器体积小、重量轻,负载小,可测的所用变的电压、电流、有功、无功、功率因数、频率等,汉字直接显示在液晶上。

2.通信功能：

各单元与总控单元采用电流环通信方式,所有功能单元并接于一梗三芯通信电缆上从而实现数据信息的向上传送、交换。

通过总控单元可实现所有的定植整定及数据查寻。

3.遥信变位追忆功能：

每个单元具有8次变位追忆功能,可自动记录变位的时间,精度为5Ms。

七.通用测控单元：

YH-B2000TC型微机通用测控远动单元适用于电力系统各类电压等级的变电站,其安装方式可集中,可分散。

本装置主要完成被控对象的参数测量及操作控制。

本单元集远动测量、控制为一体，采用交流采样技术，采样频率为600Hz，各个量的基波及谐波用差分和付氏算法求得,通过数字滤波,显示各电量,作出逻辑判断，驱动或闭锁单元上的出口继电器，同时有利于消除模拟通道的零漂，还具有较高的精度和可靠性。

单元具有完善的防跳回路及断路器控制电路。

可靠的自保持回路，保证了开关拒动时不使继电器损坏。

功能：

1.测量功能：

全部电量的测量采用交流采样并经计算处理而得到，采样元件使用精密电压、电流传感器，体积小、重量轻，负载小，可测的线路的电压、电流、有功、无功、功率因数、频率、有功电量、无功电量、脉冲电量等，汉字直接显示在液晶上。

2.通信功能：

各单元与总控单元采用电流环通信方式，所有功能单元并接于一梗三芯通信电缆上从而实现数据信息的向上传送、交换。

通过总控单元可实现所有的定植整定及数据查寻。

3.遥信变位追忆功能：

每个单元具有8次变位追忆功能，可自动记录变位的时间，精度为5Ms。

八.分散式远动单元：

功能：

YH-B2000FY微机远动单元是按照面向对象的一种分布式单元结构概念设计制造的远动装置，使之主要功能已远远超出现有的远动设备。

面向对象一直是控制系统专家长期探讨的课题。

YH-B2000FY微机远动单元正是按照这种构想率先推出的一种新概念的远动装置。

面向对象，及面向一次设备的测量、信号控制全部集中于一个单元内，包括壳体、电源等完全独立，如果容许的话，这个单元直接镶嵌于一次设备上，减少电缆捕设和相互连接。

变电站的一次设备有各种不同的形式，为了不是面向对象设备单元的多样化，YH-B2000FY微机远动单元设计为功能通用方式，试图以一种“放之四海而皆准”的方式，无论是用在遥控，摇调，或不同要求的测量对象，YH-B2000FY微机远动单元均可完成，以适应于各种一次设备的远动功能要求。

面向对象的方法，是远动单元面向站内一次设备分布式装置。

有条件时，将远动单元直接安装在一次设备上。

各单元相对独立，仅通过站内通信网互相连接。

这个通信网是非常适合在变电站环境使用的光电隔离型电流环，通信速度可现场设定，这种结构明显的优点有以下几点：

（1）可靠性提高，任一单元的故障只影响区部；

（2）可扩展性和灵活性大大提高；（3）二次电缆减少，调试维护方便。

系统可根据用户实际需要，由远动单元、中央信号单元、各种保护单元和总控单元组成，可集中组屏或分散安装于变电站内，特别适合无人变电站的创建和改建。