35kV变电站综合自动化系统分析与设计.doc

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IV

毕业设计（论文）

题目：

35kV变电站综合自动化系统分析与设计

学生姓名：

学号：

130763234

班级:

专业：

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毕业设计（论文）

题目：

35kV变电站综合自动化系统分析与设计

学生姓名：

学号：

130763234

班级:

专业：

电气及自动化

指导教师：

目录

摘要 IV

1绪论 1

1.1变电站自动化的意义 1

1.2变电站综合自动化发展概述 1

1.3变电站综合自动化系统分析 2

1.4本文的主要工作 4

235kV变电站综合自动化系统概况 6

2.1变电站综合自动化分层配置的基本结构 6

2.2电气本体 7

2.2.1主变压器容量、台数的选择原则 7

2.2.2短路电流的计算步骤 8

2.3变压器型式的选择原则 13

2.3.1相数的确定 13

2.3.2绕组数的确定 13

2.3.3绕组接线组别的确定 13

2.3.4冷却方式的选择 14

2.3.5高压断路器的选择和分析 14

2.3.6高压隔离开关的选择 14

2.3.7高压熔断器的选择 15

2.3.8电流互感器与电压互感器的选择 15

2.4继电保护及二次回路 16

3变电站综合自动化系统设计 20

3.1设计目标 20

3.2硬件系统设计 20

3.2.1智能单元与站级主控制计算机 20

3.2.2音响报警装置 20

3.2.3计算机网络 21

3.3计算机监控系统软件设计 21

3.3.1操作系统 21

3.3.2应用软件及支持软件环境设计 21

3.3.3监视与控制模块设计 23

3.4系统设备 24

4系统功能说明及性能指标 26

4.1成套设备功能说明 26

4.1.135KV间隔 26

4.1.2主变间隔 26

4.1.310KV间隔 26

4.1.4公用间隔 28

4.2监控系统功能说明 29

4.2.1数据采集与处理 29

4.2.2统计计算 30

4.2.3报警处理 32

4.2.4保护功能 34

4.2.6与远程调度中心的接口 35

4.2.7与其他设备的接口 35

4.2.8维护功能 35

4.3性能及指标 36

4.3.1系统性能的具体实现 36

4.3.2主要的技术指标 37

结论 40

谢辞 41

参考文献 42

摘要

变电站自动化自20世纪90年代以来一直是我国电力行业中的热点之一，根据电网技术发展要求和市场经济的规律，变电站综合自动化有着飞速的发展速度和广阔的发展空间。

特别是当前Internet技术日渐成熟和流行，应用快速以太网通信的Web技术在电网自动化方面得到了广泛的应用。

基于Internet技术的和面向对象的分层通信、分散布置的变电站综合自动化技术成为当今领域的先进代表。

本文以新建35kV南洋变电站的设计建设为背景，通过对国内外变电站综合自动化发展情况的分析和总结，特别是对现在处于先进领域的分层布置、分散式结构的变电站综合自动化系统进行了全面的分析和阐述。

在分析各种变电站综合自动化的模式和重点探讨先进技术领域的基础上，结合变电站的工程情况，提出采用面向对象技术的分散式综合自动化系统整体设计方案，现场智能单元采用南京电力自动化设备总厂的HSX5010通信处理装置与保护装置配合使用，并对其监控系统数据采集与处理、监视与控制功能、报表输出模块、数据库查询等主要功能模块进行了设计。

最后根据设计方案，结合现场实际工业条件，对监控系统功能做了实现。

关键词：

变电站，综合自动化、监控系统、二次回路

IV

35kV变电站综合自动化系统分析与设计

1绪论

1.1变电站自动化的意义

变电站自动化自20世纪90年代以来一直是我国电力行、IT中的热点之一。

所以成为热点，是建设的需要，日前全国投入电网运行的35-110kV变电站18000座（不包括用户变），220kV变电站有1000多座，500kV变电站大约有70座。

而且每年变电站的数量以3%-5%的速度增长，也就是说每年都有数千座新家建变电站投入电网运行。

同时，根据电网的要求，特别是自上个世纪末在我国全范围内开始的大规模城乡电网改造，不但要新建许多变电站，现有将近一半以的建设于上世纪六、七年代、甚至还有五年代的老旧变电站因设备陈旧老化而面临改造。

二是市场的因素，采用综合自动化系统，可在远方设立集控站，通过远方遥控、遥信、遥测、遥调、遥视等五遥功能集中监控若干个变电站，变电站现场实现无人值班，节约了大量的人力；它通过SCADA系统与MIS系统结合实现了办公自动化，提高了管理效率，为管理人员的决策提供了切实有力的依据某供电公司新建的35kV变电站是降压变电站，将35kV电压进行降压变为10kV，供给用户使用。

1.2变电站综合自动化发展概述

35kV及以上电压等级的变电站的二次回路部分是由继电保护、当地监控、远动装置、故障录波和测距、直流系统与绝缘监视及通信等各类装置组成的，以各自采用独立的装置来完成自身的功能。

80年代由于微机技术的发展，远动终端、当地监控、故障录波等装置相继更新换代，实现了微机化，人们开始考虑集成变电站二次回路各种功能的综合自动化系统。

但当时的变电站自动化系统实际传统的控制屏台仍予保留。

这可以说是国内变电站自动化技术的第一阶段。

90年代数字保护技术（即微机保护）的广泛应用，使变电站自动化取得实质的进展。

90年代初研制出的变电站自动化系统是在变电站控制室内设置计算机作为变电站自动化的心脏，另设置一数据采集和控制部件用以采集数据和控制命令。

微机保护柜除保护部件外，每柜有一管理单元，其串行口和变电站自动化系统的数据采集和控制部件相连接，传送保护装置的各种信息和参数，显示保护定值，投/停保护装置，此类集中式变电站自动化系统可以认为是变电站自动化系统的第二阶段。

90年代中期，随着计算机技术、网络技术及通信技术的飞速发展，同时结合变电站的实际情况，研制成功了各种变电站自动化系统并投入运行。

系统的特点是将现场输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近，现场单元部件是保护和监控功能的二合一装置，用以处理各开关单元的继电保护和监控功能，亦可以是现场的微机保护和监控部件，分别保持其独立性。

在变电站控制室内设置内计算机系统－－该系统也可布置在远方的集控站，对各现场单元部件进行通信联系。

通信方式多采用常用的串行口如RS-232C,RS-422/485。

但近年推出的分散式变电站自动化系统更多地采用了网络技术，遥测遥信采集及处理，遥控命令执行和继电保护功能等均由现场单兀部件独众完成，并将这些信息通过网络送至后台主计算机，而变电站自动化的综合功能均由后台主计算机系统承担。

因此，现在的变电站综合自动化系统，概括起来，就是以计算机技术为基础，将传统变电站的测量、监控、保护等功能通过计算机网络综合在起，构成一个资源和信息共享的综合自动化系统，从而将传统的变电站控制屏、保护屏、控制台等结构进行了集成，可以实现远方监控，集中管理，进而实现变电站无人值班，并且实现了变电站管理的自动化。

同时由于装置实现了高度的集成，大大节省了变电站占地。

在当今土地资源和人力资源日趋紧张的情况下，实现变电站的综合自动化具有明显的经济和技术优势。

1.3变电站综合自动化系统分析

变电站自动化系统中，面向对象技术己成为一个十分流行的趋势，即不单纯考虑某一个量，而是为某一设备配备完备的保护和监控功能装置，以完成特定的功能，从而保证了系统的分布式开放性。

从技术发展的趋势看，将来的测控设备还将和一次设备完全融合，即实现所谓的智能一次设备，每个对象均含有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能及信息库，面向自动化的仅是一对通信双绞线，该双绞线以网络方式和计算机相连。

一个典型的变电站自动化系统，可分为三个层次，三个层次分别为:

.现场1/0层，用于和现场一次设备的信号和控制相连。

.通信层，完成上位机（Workstation）和数据终端设备（（DCU）的数据和命令传

输。

.计算机管理层，完成相应的SCADA及变电站管理功能以及其它相应的辅

助功能。

（1）现场单元功能与性能

在变电站自动化系统中，特点是以变电站一次设备（如高低压开关等）为单位。

现场单元可以是监控和保护二合一装置，亦可以保持相对独立，但有一点是共同的，就是现场单元要求能独立完成监控和保护的功能。

现场监控单元具有遥测量采集及计算，遥信采集及处理，电能脉冲采集及累计，遥控命令接收与执行，对关键芯片的定时自检，与保护单元的通信（当与保护单元保持相对独立时），并在当地显示等功能。

现场保护单元具有根据安装单位的继电保护配置完成保护功能，按收与执行后台机下发的保护定值修改，自检功能，发送保护装置