110KV变电站综合自动化系统结构设计喻宏伟毕业设计的终极版文档格式.docx
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3.对变电站综合自动化上位机进行设计并选型，并画出网络结构图；
4.对变电站自动化系统的监控后台进行设计并选型（功能）；
5.对变电站综合自动化的通信网络结构及通信方式设计并选型；
6.对变电站综合自动化下位机进行设计并选型；
（对保护或自动装置进行设计时制定变电站继电保护、自动装置配置方案、绘制继电保护、自动装置配置图；
并以变压器保护测控和线路保护测控自动装置为例，绘制变压器保护测控和线路保护测控自动装置柜面布置图、绘制出变压器保护测控和线路保护测控自动装置的原理图、交流电压电流图、电源图；
7.对设计的工作进行认真总结和简要展望。
经过查找参考文献及在朱雪雄老师的帮助下确定最终设计成果。
【Abstract】：
thedesigncontentmainlyincludes:
1collection,collationofsubstationcomprehensiveautomationsystemrelatedinformation,learningandunderstandingtheseaspectsofallofthecontent;
2onintegratedsubstationautomationsystemstructurearecomparedandanalyzed,thestructurecharacteristicsandadvantagesanddisadvantages.Developtheelectricalsubstationintegratedautomationsystemstructurescheme;
3forsubstationcomprehensiveautomationPCDesignandselection,anddrawthenetworkchart;
4onsubstationautomationsystemdesignandmonitoringbackgroundselection（function）;
5onintegratedsubstationautomationcommunicationnetworkstructureandcommunicationmodeofdesignandselection;
6onthesubstationintegratedautomationmachinedesignandselection;
（forprotectionorautomaticdevicedesigntodevelopsubstationrelayprotection,automaticdeviceconfigurationscheme,drawtherelayprotection,automaticdeviceconfigurationdiagram;
andtothetransformerprotectionandlineprotectioncontrolautomaticdeviceforexample,drawingtransformerprotectionandlineprotectiondeviceforautomaticcounterdesigngraph,drawingtransformerprotectionandautomaticdeviceoflineprotectioncontrolprinciplediagramofACvoltageandcurrent,powergraph,chart;
7onthedesignworkissummedupseriouslyandabriefprospect.AfterfindingreferencesandZhuXuexiongintheteacher'
shelptodeterminethefinalresultsofdesign.
前言
电力作为一种方便、实用、清洁的能源已经参透到经济、社会和生活的各个领域，是整个人类社会发展不可缺少的能源之一。
随着国民经济的持续发展，电网装机容量迅速增长，电力供应紧张状况已暂时得到缓解。
目前存在的主要问题是配电网薄弱，难以满足用户对供电质量愈来愈高的要求，因此，国家电力公司已决定将工作重点从侧重电源建设转移到侧重电网建设和改造上，并明确提出电网建设与改造城市电力网和农村电力网。
实现配电网自动化是电网建设与改造中现代化管理的重要手段。
变电站在配电网中的地位十分重要，所以其自动化是配电网自动化的基础和重点。
我国对变电站综合自动化的研究、开发和应用开始于80年代中、后期，90年代逐渐形成高潮，目前已发展成一个相对独立的技术领域。
实践已充分证明：
当代配电网中，变化最大、效益最明显的莫过于变电站综合自动化了。
变电站实现综合自动化是电站二次系统的重大变革，其装置形式、功能配置以及操作方法都发生了根本变化。
全文设计共分为三章。
第一章变电站原始资料。
第二章变电站综合自动化概论，简要指出传统变电站存在的问题和变电站实现自动化的优越性，变电站综合自动化对无人值班的促进作用。
110KV变电站综合自动化设计的构想与功能设计，主要比较变电站综合自动化系统结构形式的优缺点并选用分层分布式结构，变电站综合自动化设计后实现的功能。
第三章110KV变电站综合自动化改造设备选型与功能实现，主要设计变电站自动化系统上位机以及下位机设计与选型包括变压器微机保护测控装置设计与选型、线路微机保护测控装置设计与选型。
还有微机备自投装置的设计与选型。
第一章原始资料.........................................................1
1设计有关原始资料...................................................1
第二章110KV变电站综合自动化设计的构想与功能设计.................3
2.1变电站综合自动化基本概念...........................................3
2.2变电站自动化系统的设计意义和内容...................................4
2.3设计及基本的原则与构想.............................................6
2.4110KV变电站自动化系统结构形式的选择...............................7
2.4.1集中式.........................................................7
2.4.2分层分布式.....................................................8
2.4.3全分散式.......................................................9
2.5110KV变电站综合自动化设计后实现的功能............................10
2.5.1继电保护及信息采集功能........................................10
2.5.2设备控制及闭锁功能 ..........................................10
2.5.3报警及设备监视功能 ..........................................10
2.5.4操作票自动生成功能 ..........................................11
2.5.5数据处理及打印与人机接口及远程通信功能 ......................11
第三章110KV变电站综合自动化设备选型与功能实现...................12
3.1110KV变电站自动化设备选型遵循的原则..............................12
3.2CBZ-8000型变电站自动化系统概述....................................13
3.2.1CBZ-8000变电站自动化系统构成..................................133.2.2微机五防接口及其它设备或系统的接口............................14
3.2.3通信网络设计..................................................15
3.2.4CBZ-8000操作员站主要功能简介..................................15
3.3110KV变电站综自动化设计保护测控装置详细配置......................21
3.3.1110KV侧保护测控装置配置......................................21
3.3.235KV（10KV）侧保护测控装置配置..............................23
3.3.3主变压器保护测控装置配置..........................................27
3.3.3.1主变压器主保护装置的详细配置.................................27
3.3.3.2主变压器后备保护装置的详细配置...............................32
3.3.3.3主变压器非电气量保护装置的详细配置............................44
3.3.4微机备自投装置配置................................................47
总结......................................................................49
致谢.....................................................................50参考文献..................................................................51附图
第一章原始资料
1.设计有关原始资料
1、变电所的类型：
地方降压变电站；
2、电压等级：
110/35/10KV；
3、负荷情况：
10KV电压等级：
14km架空出线6回，每回平均输送容量1.5MW，8km电缆出线4回，每回平均输送容量1MW，10KV最大负荷18MW，最小负荷12MW，cos
=0.9，Tmax=6000h，为Ⅰ类负荷。
35KV电压等级：
20km架空出线4回，每回平均输送容量8MW。
35KV最大负荷35MW,最小负荷30MW,cos
=0.9,Tmax=5500h/a，为Ⅰ类、Ⅱ类负荷。
110KV电压等级：
130km架空进线2回
4、系统情况：
1）系统经双回路给变电站供电
2）系统110KV母线短路容量为2500MVA
5、电气主接线
电气主接线方案如图1-1所示：
图1-1电气主接线方案
6、变压器及输电线路型号：
SFS7-31500/110型三绕组无励磁调压电力变压器。
其主要参数如下：
表1-1变压器主要参数
额定容量（KVA）
额定电压（KV）
连接组标号
空载
损耗
（KW）
电流%
阻抗电压℅
高
压
中
低
31500
110±
2×
2.5℅
38.5±
11
YN，yn0，d11
46
1.02
10.5
18
6.5
表1-2输电线路主要参数
名称
导线型号
110kV
LGJ-150/8
35kV
LGJ-35/6
10kV
LGJ-16/3
第二章110KV变电站综合自动化设计的构想与功能设计
2.1变电站综合自动化基本概念
常规变电站的二次系统主要由继电器、就地控制、远动控制、录波装置所组成。
在实际应用中，按继电保护、远动、就地监控、测量、录波等功能组织，构成保护屏、控制屏、录波屏、中央信号屏等。
每一个一次设备，例如一台变压器、一组电容器等，它们的电流互感器二次侧，分别引到这些屏上；
断路器的跳、合闸操作回路，连到保护屏、控制屏、远动屏、及其他运动设备之间有许多连线。
加之各设备安装在不同地点，使得变电站内电缆错综复杂。
常规站还存在着如下缺点。
如表2-1所示。
表2-1常规站存在的缺点
序号
缺点
1
安全性、可靠性不高
2
电能质量变电站内电缆错综复杂
3
占地面积大
4
实时计算和控制性不高
5
维护工作量大
变电站综合自动化是将变电站的二次设备（如表2-2）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。
变电站综合自动化系统是利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。
因此，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。
变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能，可方便地监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。
变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。
表2-2变电站的二次设备
设备
测量仪表
信号系统
继电保护
自动装置和远动装置等
2.2变电站自动化系统的设计意义和内容
计算机技术的发展，推动了电力系统计算机自动化技术的发展，变电站综合自动化技术也日趋完善。
它为调度中心提供了厂站端的运行情况，通过控制操作和闭锁，可以实现变电站当地和远方的监视和控制；
为远方的遥调，遥测，遥控，遥信和反事故措施提供了可靠的技术保障；
无人职守的变电站提高了供电的可靠性又实现了减员增效。
通过对变电站综合自动化系统的设计，对于电力系统的运行可靠，保护和控制以及对变电站的设计更加的合理，布局更加紧凑都有很重要的意义。
变电站综合自动化系统是一种以计算机为主，将变电站的一，二次设备经过功能组合形成的标准化，模块化，网络化的计算机监控系统。
变电站的综合自动化，是将变电站的二次设备经过功能的重新组合和优化设计，利用先进的计算机技术，自动化技术和通信技术，实现对全变电站的主要设备和输配电线路的自动监视，测量，控制和微机保护，以及调度通信等综合性的自动化功能。
变电站综合自动化系统代替了常规的测量和监视仪表，代替了常规控制屏，中央信号系统和远动屏，用微机保护代替了常规的继电保护屏，解决了常规的继电保护装置不能与外界通信的问题。
变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能，可以方便的监视和控制变电站内的各种设备的运行和操作，它具有功能综合化，结构微机化，操作监视屏幕化，运行管理智能化等显著特点。
通过利用先进的综合自动化技术，提高了供电质量，提高了电压合格率，提高了变电站的安全可靠性和系统的运行管理水平，缩小了变电站占地面积，降低了造价，减少了总投资，减少了维护工作量，减少了值班员劳动强度。
变电站综合自动化系统是在计算机技术和网络通信技术的基础上发展起来的。
对110kv及以上电压等级变电站，以达到少人和无人值班的目的。
对35KV及以下电压等级变电站，实现变电站无人值班。
与传统的继电保护相比较，微机保护具有许多优点：
如表2-3所示。
表2-3微机保护优点
优点
改善和提高了继电保护的动作特性和性能，动作正确率高。
可以方便的扩充其他的辅助功能。
工艺结构条件优越。
体现在硬件比较通用，制造容易统一标准。
可靠性提高。
变电站综合自动化要实现功能：
如表2-4所示。
表2-4变电站综合自动化要实现功能
功能
随时在线监视电网运行参数、设备运行状态；
自检、自诊断设备本身的异常运行，发现变电站设备异常变化或装置内部异常时，立即自动报警并闭锁相应的出口，以防止事态扩大。
电网出现事故时，快速采样、判断、决策，迅速隔离和消除事故，将故障限制在最小范围。
完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、分析报表和远传，保证自动和遥控调整电能质量。
转载自:
考试大-[Examda.Com]变电站综合自动化与一般自动化区别在于：
自动化系统是否作为一个整体执行保护、检测和控制功能。
变电站综合自动化应包括两个方面：
如表2-5所示。
表2-5变电站综合自动化的种类
种类
横向综合
利用计算机手段将不同厂家的设备连在一起，替代或升级老设备。
纵向综合
在变电站层这一级，提供信息、优化、综合处理分析信息和增加新的功能，增加变电站内部和各控制中心间的协调能力。
如借用人工智能技术，在控制中心间的协调能力。
如借用人工智能技术，在控制中心实现对变电站控制和保护系统进行在线诊断和事件分析，或在变电站当地自动化功能协调之下，完成电网故障后自动恢复。
2.3设计及基本的原则与构想
1.设计的原则与构想
设计的基本原则是建立新型的中央集中控制系统，实现全站自动化；
降低设计成本，尽可能增强各项功能。
110KV变电站最终实现综合自动化。
2．基本原则及基本构想
1．基本原则
（1）经过设计，实现全站自动化技术。
（2）尽可能降低改造成本，同时尽可能增强“四遥”等各项功能。
2.基本构想
全面分析变电站的实际情况，结合目前国内自动化技术的发展水平，基于上述基本原则，提出以下基本构想：
如表2-6所示。
表2-6变电站的基本构想
构想
将两套110kV进线线路及母联开关的保护装置设计为微机型,要求其具备通信功能
主变保护全部设计为微机保护，并组屏2面
建立全站统一的自动化控制系统,并在各开关对应的控制回路中增加就地操作功能
组建站内自动化系统以及相应的分布式通信网络
购置2面微机线路保护屏用于35kV线路,要求其具有低周减载等辅助功能
6
购置2面微机线路保护屏用于10kV线路,要求其具有低周减载等辅助功能
7
设计2台主变的温度测量回路，以适应测温的需要
8
采集站内隔离开关位置信号
9
采集站内微机小电流接地装置开关量信号
10
采集站内微机消谐装置开关量信号
将站内设计的智能直流电源系统接入综合自动化系统，实现远程监测
12
利用GPS卫星对时系统进行全站统一时间
2.4110KV变电站自动化系统结构形式的选择
目前应用较广泛的变电站自动化系统的结构形式主要有集中式、分层分布式和全分散式三种类型。
现将三种结构形式的特点简述如下。
2.4.1集中式
集中式结构的变电站自动化系统是指采用不同档次的计算机，扩展其外围接口电
路，集中采集变电站的所有模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计算与处理，分别完成微机控制、微机保护和一些自动控制等功能。
这种系统结构紧凑，体积小，可减少占地面积，造价低，适用于对35kV或规模较小的变电站，但运行可靠性较差，组态不灵活。
图2-1集中式结构的综合自动化系统框图
2.4.2分层分布式
分层分布式的变电站自动化系统是将配电线路的保护和测控单元分散安装在开关柜内，而高压线路和主变压器保护装置等采用集中组屏的系统结构。
此结构形式较常用，它有如下特点：
（1）10～35kV馈线保护采用分散式结构，就地安装，可节约控制电缆，通过以太网与保护管理机交换信息。
（2）高压线路保护和变压器保护采用集中组屏结构，保护屏安装在控制室或保护室中，同样通过现场总线与保护管理机通信，使这些重要的保护装置处于比较好的工作环境，对可靠性较为有利。
（3）其他自动装置中，备用电源自投控制装置和电压、无功综合控制装置采用集中组屏结构，安装于控制室或保护室中。
图2-2变电站一、二次设备的分层结构
2.4.3全分散式
全分散式的变电站自动化是以一次主设备如开关、变压器、母线等为安装单位，将控制、I/O、闭锁、保护等单元分散，就地安装在一次主设备（屏柜）上。
站控单元通过串行口与各一次设备相连，并与管理机和远方调度中心通信。
它有如下特点：
（1）简化了变电站二次部分的配置，大大缩小了控制室的面积。
（2）减少了施工和设备安装工程量。
由于安装在开关柜的保护和测控单元在开关柜出厂前已由厂家安装和调试完毕，再加上敷设电缆的数量大大减少，因此现场施工、安装和调试的工期随之缩短。
（3）简化了变电站二次设备之间的互连线，节省了大量连接电缆。
（4）全分散式结构可靠性高，组态灵活，检修方便，且抗干扰能力强，可靠性高。
上述三种变电站自动化系统的推出，虽有时间先后，但并不存在前后替代的情况，根据110KV变电站的实际情况，在确保安全的前提下综合比较决定采用分层分布式系统、集中式布置，其设计形式采用在集控室集中组屏，即将全站110KV、主变、35KV、10KV所有的微机保护和测控装置集中组屏，统一接线的方案。
集中通过以太网与通讯管理机通讯，通讯管理机另与直流系统、卫星对时系统，五防系统通讯，然后经过以太网传输数据到后台。
图2-3完全分散式变电站综合自动化系统结构
2.5110KV变电站综合自动化设计后实现的功能
2.5.1继电保护及信息采集功能
1.继电保护功能
变电站综合自动化系统要具备常规变电站系统保护及元件保护设备的全部功能，主变保护要有主保护即差动保护，有本体保护（瓦斯、油温、压力释放），后备保护（复合电压闭锁方向过流保护等）；
线路保
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