变电站综合自动化系统设计.docx

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变电站综合自动化系统设计

四川大学

本科生毕业论文（设计）

题目：

变电站综合自动化系统设计

学院电气信息学院

专业电气工程及其自动化

年级2000级

学生姓名

学号

指导老师

2004年6月10日

变电站综合自动化系统设计

Abstract：

Intheautomationsystemoftransformersubstationintegration,decentralizationtypemonitoringandcontrolingdevicewithmicrocomputerprotectionfuntionhavethemselvesdetractedinthesceneofsubstation,protectionfuntionisfinishedthroughtheintegraionofsoftandhardware,microcomputerprotectionhardwareofdifferentprinciplecanbethesameandcanchangeitsrelayfuntionthroughalteringdifferentprogram,theactionoftherelayprotectionrelatestoprotectiondeviceanddoes’tdependonothertacheofmonitoringandcontrolingsystem,everyprotectionCPUoftheprotectiondevicecanworkindependentlyandfinishallkindsofprotectionforelectricpowerdevicesfromsystem,protectiondevicelinkswithmaincomputerthroughcommonSTP（shieldedtwisted-pair）,thetenetofthisdesignistointroducetheideaofmicrocomputerprotectionandfinishseclectingdeviceinthesubstationthroughtheanalyzingforthe110/38.5/10.5kVsubstationsystem,thedesignfinishstheselectingofsystemshortcircuitpointsandcomputeringofshortcircuitcurrentbasedonrelayprotectionprinceple.DVP-600seriesprotectiondeviceareadopted.Thedesignusesthemethodofmicrocomputerprotectiontoconfigurethesystemandfinishsthechoiceofprotectionwayfordifferentelectricpowerdeviceandcarrythroughsthecomputeringofallprotectionway’sfixedvalue,theprotectiondevicecomunicateswithmaincomputerandtransmitsrealdatatomaincomputer,soapartsystemoftransformersubstationintegrationautomationisfinished.

Keywords:

theautomationsystemoftransformersubstationintegration,microcomputerprotection,relayprotection,configurethesystem,realdata

摘要：

变电所综合自动化系统中，分散式微机保护监控装置把监控保护功能分散到就地独立完成，保护功能由软硬件结合起来实现。

不同原理的微机保护的硬件可以一样，换以不同的程序即可改变继电器的功能，继电保护的动作与保护装置有关，不依赖于监控系统的其它环节。

在保护装置中，每个保护CPU插件都可以独立工作，实现对系统各电力设备的各种保护。

保护装置通过普通屏蔽双绞线和主机联络。

本设计以介绍微机保护的思想为宗旨，通过对110/38.5/10.5KV变电站系统的分析，完成该系统一次设备的选型，从继电保护的原理出发，进行系统短路点的选择和短路电流的计算，选择DVP-600系列分散式微机保护监控装置（不满足要求可选用其他厂家的产品），运用微机保护的方法进行系统的配置，对系统中各种电力设备进行保护方式选择，对各种保护方式进行定值的计算，实现各保护装置同后台工控机的通讯和实时数据的上传，形成变电站综合自动化系统中的微机保护子系统。

关键词：

变电所综合自动化；微机保护；继电保护；系统配置；实时数据

第一章前言

微机保护装置在我国投运以来，以它独特的优势抢占了保护的“滩头”并且越来越受到继电保护人员和运行人员的欢迎。

微机保护装置实质上是一种依靠单片微机智能地实现保护功能的工业控制装置，相同硬件结构的保护装置配以不同保护原理的软件，将直接影响保护装置的可靠性、选择性、速动性和灵敏性。

目前，我国许多保护研究所和专业厂家都投入了极大的力量研究和开发新型保护原理，新的微机保护装置不断地推出。

微机保护是变电站综合自动化中很重要的关键环节，在系统运行中，继电保护的动作行为仅与保护位置有关，不依赖于监控系统的其它环节。

从国内外综合自动化系统的发展过程来看，其硬件结构形式有集中式、分布集中式、分散与集中相结合和全分散式四种类型。

分散式系统较集中式系统有独立性强、可靠性高、组态灵活等优越性。

本文主要选用DVP—600系列分散式微机保护监控装置，对北京某化工厂110kV变电站装设主要设备和输电线路及变压器的全套保护。

具体有：

1、高压输电线路的主保护和后备保护2、变压器的主保护和后备保护3、无功补偿电容器组的保护4、母线保护5、35kV及10kV的进线和配电线路的保护6、不完全系统的单相接地保护探讨DVP—600系列微机保护监控装置在分层分散式自动化结构中的应用。

1.1微机保护的优越性

微机保护子系统是变电站综合自动化系统的关键环节，微机保护装置与继电器型或晶体管型装置有不可比拟的优越性，微机保护装置是由软件和硬件结合起来实现保护功能的，因此在很大程度上，不同原理的继电保护的硬件可以是一样的，换以不同的程序即可改变继电器功能，利用微计算机的逻辑判断能力，很容易解决继电保护中碰到要考虑因数太多时，利用模拟电路很难实现的问题，使继电保护动作规律更合理，性能稳定，可靠性高。

微机保护的功能主要取决于算法和判据，也即由软件决定，对于同类型的保护装置，只要程序相同，其保护性能必然一致，所以性能稳定。

而晶体管型的继电器的元器件受温度影响大，机械式的继电器运动机构可能失灵，触点性能不良，接触不好等。

而微机保护采用了大规模集成电路，所以装置的元件数目、连接线等都大大减少，因而可靠性高。

微机保护利用微机的记忆功能，可明显改善保护性能，提高保护的灵敏性。

例如，由微机软件实现的功率方向元件，可消除电压死区，同时有利于新原理保护的实现。

微机保护利用微机的智能，可实现故障自诊断、自闭锁和自恢复。

这是常规保护装置所不能比拟的。

体积小、功能全。

由软件可实现多种保护功能，可大大简化装置的硬件结构，可以在事故后，打印出各种有用数据。

例如故障前后电压、电流采样值、故障点距离、保护的动作过程和出口时间等。

运行工作维护工作量小，现场调试方便。

可在线修改或检查保护定值，不必停电校验定值。

由于微机保护具有突出的优越性，是今后继电保护技术的发展方向，因此变电站综合自动化系统中，采用微机保护是必然的趋势。

尤其是新建的变电站，如果条件许可，则应该采用变电站综合自动化系统，全面提高变电站的技术水平。

1.2110kV变电站系统概述

北京某化工厂110/38.5/10.5kV变电站，110kV分为两段母线，I母线与一个最大输送容量为80MW的系统用平行双回线连接，II段母线与一个最大输送容量为50MW的系统通过单回线连接，110kV线路架空引入，主接线采用单母线分段接线形式。

35kV有两段母线，I段和II段母线各有一条与系统相连的进线和一条出线。

有两台110/38.5/10.5kV的主变，内桥接线，为了保证一类负荷不停电的要求，110kV侧备自投（BZT）是在110kV电源电压消失后动作，而35kV侧和10kV的BZT是在110/38.5/10.5kV主变压器差动保护或重瓦斯动作，35kV和10kV侧主断路器跳闸后才动作。

站内10kV侧段、段母线上均设置10.5kV电力电容器组，作为全站无功功率补偿，10kV馈电回路向就近的电动机和配电变压器供电。

下图为本设计的电气主接线图：

第二章一次系统设计

2.1变电站中主要参数的计算

发电机、变压器、电路等参数均从《电力工程电气设备手册》和《电力工程电气设计手册》中查出。

10kV线路均未标准配线，按短线路考虑，可忽略阻抗。

所有元件的电阻不考虑，仅考虑电抗。

对于35kV及以上线路应该有避雷线，故手册中规定X2=X1，X0=3X1。

对于在Y侧中性点直接接地的变压器，取X1=X2=X3。

SB=100MVA，UB=UAV=1.05Ue=121KV

==0.477kA=477A

一.系统（正，负，零序电抗均相等）

二.=0.1，=0.3

=0.2，=0.4

=0.1，=0.3

=0.2，=0.4

二．110kV线路

LGJ－150，X=0.403Ώ/km，X*=X=0.403×=0.00275/km

l=16.582km

==0.00275×16.582=0.0456

==0.0456

==0.0456×3=0.1368

l=14.520km

=0.00275×16.582=0.0399

=0.0399

=0.0399×3=0.1198

三．三绕组变压器（正，负，零序电抗均相等）

1.SFSZ8-31500/100，YN/YN/△－11，110±4×2.5﹪/10.5

UK（1-2）﹪=10.47，UK（1-3）﹪=18，UK（2-3）﹪=6.33

UK1﹪=（UK（1-2）﹪＋UK（1-3）﹪－UK（2-3）﹪）＝11.07

UK2﹪=（UK（1-2）﹪＋UK（2-3）﹪－UK（1-3）﹪）＝－0.6

UK3﹪=（UK（1-3）﹪＋UK（2-3）﹪－UK（1-2）﹪）＝6.93

=×=×=0.3514

=×=×=－0.0190

=×=×=0.22

2.SFSZ10－40000/100，YN/YN/△－11，110±8×1.25﹪/10.5

UK（1-2）﹪=11.79，UK（1-3）﹪=21.30，UK（2-3）﹪=7.08

UK1﹪=（UK（1-2）﹪＋UK（1-3）﹪－UK（2-3）﹪）＝13.005

UK2﹪=（UK（1-2）﹪＋UK（2-3）﹪－UK（1-3）﹪）＝－1.215

UK3﹪=（UK（1-3）﹪＋UK（2-3）﹪－UK（1-2）﹪）＝8.18

=×=×=0.3251

=×=×=－0.0304