变电站自动装置设计

A. 变电站自动化系统的系统举例

XNR－800系统设计了系列化的测控装置：微机保护装置和综合一体化的保护测控装置。不同规模、不同一次接线、不同要求的变电站实现综合自动化，可以方便的应用这些面向对象设计的装置。
为了更好地满足用户的需求，XNR－800型系统已形成系列化产品如下：
（一）、差动保护部分
1、XNR－891 二圈变压器差动保护测控装置（不带操作回路）
2、XNR－892 二圈变压器差动保护测控装置（带操作回路）
3、XNR－893 三圈变压器差动保护测控装置
4、XNR－894 线路差动保护测控装置
5、XNR－896 电动机差动保护测控装置
6、XNR－897 线路光纤纵差保护测控装置
7、XNR－898 发电机差动保护测控装置
8、XNR－899 发变组差动保护测控装置
（二）、后备保护部分
1、XNR－882 二圈变压器（高/低）后备保护测控装置
2、XNR－883 三圈变压器（高/中/低）后备保护测控装置
3、XNR－888 发电机后备保护测控装置
4、XNR－889 发电机接地保护测控装置
5、XNR－885 主变后备保护操作装置
6、XNR－886 主变非电量保护测控装置
7、XNR－881 线路距离后备保护测控装置
（三）、负荷保护部分
1、XNR－871 线路保护测控装置
2、XNR－872 变压器保护测控装置
3、XNR－873 电动机保护测控装置
6、XNR－876 电容器保护测控装置
7、XNR－877 电抗器保护测控装置
8、XNR－878 线路距离保护测控装置
9、XNR－879 母联保护测控装置
（四）、辅助保护部分
1、XNR－862 备自投保护测控装置
2、XNR－863 母线PT保护测控装置
3、XNR－861 通讯管理总控装置
4、XNR－864 电容器自动投切保护测控装置
5、XNR－867 低压减载保护测控装置
6、 NPS－637 低周减载保护测控装置
7、 NPS－638 电压无功自动投切保护测控装置
（五）、低压保护部分
1、XNR－881 线路保护测控装置
2、XNR－882 发电机保护测控装置
3、XNR－883 电动机保护测控装置
XNR－800型分层分布式结构示意图如下：
常规水电站通讯示意图
110KV变电站通讯示意图 汉字显示：该装置采用大屏幕液晶直接显示电流、电压、功率等所需的电气量，并且将保护动作的各种信息显示在屏幕上，并记录其动作时间及大小。指示明确：保护装置上有六个指示灯，可以指示保护装置的工作状态、监视元件的状态及对断路器的跳合位监视。操作方便：保护装置的保护投退、定值整定、数据查询、开入检测、开出试验等都可在保护装置的面板上直接操作，大大提高了操作的方便性。保密性强：保护装置的保护投退、定值整定、开出试验等设计到数据改动及继电器的开出都需要输入密码，从而大大提高了操作的安全性。定值整定：所有的保护定值都通过操作菜单直接整定，在微机上及监控微机上进行定值整定都需要输入操作密码及权限，保证了整定值的安全性。开出操作：按照图纸对应的继电器回路，所有的继电器开出都可通过面板直接开出操作，但都需要输入其相应的密码。数据显示：保护装置所采集到的：测量电流、母线电压以及由此计算的线电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率等电气量都集中显示在液晶屏上。采样性能：保护电路和测量电路具有独立的采样回路，既保证了监测精度，又保证了保护的抗饱和性能。出口独立：所有出口继电器都单独使用一个通道，方便保护的投入和退出。遥控分合、保护合闸、保护跳闸、事故信号、预告信号及其特殊信号出口都独立。软件开放：通过软件编辑的菜单，可查寻保护装置所采集的各种电气量，还可检查出负荷的运行状态，以及一些参数设置。事件记录：能够记录最新60条以上事件信息，主要元件任何变位都有信息记录，并且具有断电保持功能，该信息可在事件记录中查询。自保功能：每个断路器对应一个操作回路，紧急时可直接对开关进行操作；另外，装置具有断路器跳合闸线圈保护功能，避免因机械拒动而烧毁断路器线圈。抗扰性能：装置机箱均采用密闭式，内部双层屏蔽，减少了电磁对装置的干扰。防震性能：保护装置所有板件都是通过硬插件紧密相连，并有固定螺丝固定，避免了保护装置在长途运输中出现松动及脱落现象。替代性强：保护装置功能强大，具有“四遥”功能，完全可替代常规继电器的保护，数字式的输入方式，大大减少了维护量。设计灵活：根据现场情况，可设计成集中组屏式，也可分散安装于开关柜上。
运行可靠：完善的自检体系，硬件检测直到继电器跳闸出口，均采用可靠的元器件 本系统由电源及继电器模件、交流采样模件、CPU及开入量模件、总线模件、人机接口模件等组成。CPU采用DSP芯片，断路器操作模件代替了原来开关柜的全部操作。
各装置设有独立箱体，液晶显示屏、按键、运行指示灯、断路器位置指示灯、电源指示灯均装于面板上便于操作、观察。NPS－600系统采用模块化设计，即由相同的硬件构成不同种保护。
1)、硬件组成
NPS－600型微机保护测控装置由下列模件组成：交流采样模件，CPU及开入量模件，电源及继电器模件，总线模件，液晶显示模件，全封闭金属机箱。各模件之间有金属屏蔽板，减少电磁干扰的影响。
各模件功能简述如下：
1、电源及继电器模件：提供装置各种工作电源，直流或交流185－265V输入，输出±5V，+24V。二组电压均不共地，且采用浮地方式，同外壳不相连。
+5V用于CPU及外围芯片
+24V用于驱动继电器
同时此模件安装出口继电器及中央信号继电器，用于断路器控制和中央信号报警。
2、交流采样模件：将交流电压、电流转变为弱电信号，以便模数转换。保护CT与测量CT分开，保证保护要求的抗饱和特性与测量精度。交流模件共可以装13路交流输入回路?据用户所要求的保护功能及测量功能而配备。其原理图如下：
3、CPU及开入量模件：该模件是整个装置的核心部分，完成模拟量、开关量的采集、处理，各种保护判据的运算，判断，然后产生相应的控制出口，发信号及通讯传输等。
其原理及与相关插件的关系示意图如下所示：
同时，此模件可接入开入量，所有接入微机保护的开入量，可将开入量的一端作为公共端短接后接入微机保护的公共端，另外一端作为信号输入接到对应编号的端子上，所提供的开入量均做无源接点接入即可，保护装置内部已经提供了公共端电源。
4、 总线模件：各模件之间用可靠得接插件与总线板相连接，通过总线板相互传递数据。
5、人机接口模件：人机接口模件装有大屏幕液晶显示器、键盘和指示灯，完成人机之间的对话，例如显示电压电流、保护事件，修改定值等。
超高压变电站自动化系统主要模式
超高压变电站自动化系统的结构模式从早期的以集中为主，发展到现在的以相对分散和分层分布分散为主，经历了一个探索、改进和完善提高的过程，在模式设计和实际的工程建设中都有应用。
所谓集中模式，指的是保护、监控、通信等自动化功能模块均在控制室集中布置，各模块从物理上联系较弱甚至毫无联系。早期的系统，包括许多引进的产品，主要采用这种结构模式，目前仍有为数不少的这样的系统在运行。
相对分散模式，指的是自动化系统设备按站内的电压等级或一次设备布置区域划分成几个相对独立的小区，在该小区内建设相应的设备小室，保护、监控等设备安装于设备小室中，主站通信控制器、直流、录波等设备仍集中安装在控制室，各小室之间以及与控制室之间均通过工业总线网络互联。这种模式从90年代后期开始得到大量应用。
分层分布分散模式亦即全监控，指的是参照中低压变电站综合自动化的结构模式，除主变、母线和高压线路的保护测控、中央信号、通信仍采用集中组屏外，出线、电容器的保护、监控等设备完全按设备间隔安装于就地的设备小室或直接安装在一次设备上，各模块之间采用标准局域总线和通信规约互联。当然，也可按集中组屏的方式安装这些模块。这种模式在最近有迅速发展的势头。
随着新技术的发展、新标准的制订、新应用需求的提出，还会出现与之相适应的新的系统结构模式。

B. 什么是变电站综合自动化系统

变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信回息处理技术等实答现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。
功能的综合是其区别于常规变电站的最大特点,它以计算机技术为基础,
以数据通讯为手段,以信息共享为目标。
两个原则
一是中低压变电站采用自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的；
二是对高压变电站（220kV及以上）的建设和设计来说，是要求用先进的控制方式，解决各专业在技术上分散、自成系统，重复投资，甚至影响运行可靠性。

C. 变电站综合自动化系统的设计，研究有什么现实意义

变电站综合自动化系统是指:通过执行规定功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、

特点：
1)功能实现综合化。变电站综合自动化技术是在微机技术、数据通信技术、自动化技术基础上发展起来。它综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备，
2)系统构成模块化。保护、控制、测量装置的数字化(采用微机实现，并具有数字化通信能力)利于把各功能模块通过通信网络连接起来，便于接口功能模块的扩充及信息的共享。另外，模块化的构成，方便变电站实现综合自动化系统模块的组态，以适应工程的集中式、分部分散式和分布式结构集中式组屏等方式。
3)结构分布、分层、分散化。综合自动化系统是一个分布式系统，其中微机保护、数据采集和控制以及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计的，每个子系统可能有多个CPU分别完成不同的功能，由庞大的CPU群构成了一个完整的、高度协调的有机综合系统。
4)操作监视屏幕化。变电站实现综合自动化后，不论是有人值班还是无人值班，操作人员不是在变电站内，就是在主控站内，就是在主控站或调度室内，面对彩色屏幕显示器，对变电站的设备和输电线路进行全方位的监视和操作。
5)通信局域网络化、光缆化。计算机局域网络技术和光纤通信技术在综合自动化系统中得到普遍应用。
6)运行管理智能化。智能化不仅表现在常规自动化功能上，还表现在能够在线自诊断，并将诊断结果送往远方主控端
7)测量显示数字化。采用微机监控系统，常规指针式仪表被CRT显示器代替。人工抄写记录由打印机代替。

综合自动化实现的两个原则:
一是中低压变电站采用自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的;
二是对高压变电站(220kV及以上)的建设和设计来说，是要求用先进的控制方式，解决各专业在技术上分散、自成系统，重复，甚至影响运行可靠性。

D. 请教10kv变电所设计步骤

10kv变电所设计步骤
1一次接线部分
1.1电气主接线方案
电气设备主要通过电气主接线进行连接，按照其功能的要求组成电能接受与分配的电路，从而成为传输电流及高电压的网络，因此又被称作一次接线或者电气主系统。另一种是表示用来控制、指示、测量和保护主接线及其设备运行的接线图，称为二次接线图或称二次回路图。主接线电路图是指采用电气设备相关规定的图形符号及文字符号，按照工作顺序进行排列，把电气设备或者其它成套装置的基本构成及连接关系表现出来的单线接线图。主接线所代表的是发电厂或者变电站的电气部分主体结构，属于电力网络结构的一个重要组成部分，其对电力系统运行可靠性、灵活性有着直接的影响，并且决定着电器的选择、配电装置的布置以及继电保护和自动装置、控制方式等等，所以要正确、合理的设计主接线，把各方面因素进行综合处理，经过相关的技术及经济论证比较才可以最终确定。
主接线采用分段单母线或者双母线的配电装置，如果断路点无法停电检修，则需另设旁路母线。变电站的电气接线如果可以满足运行要求，其高压侧尽可能的不用或者少用断路器接线，比如桥形接线或者线路一变压器组等，如果可以满足继电保护的要求，也可以通过线路分支接线。在选择主接线方案时要按照实际负荷和变压器的参数，来确定变电所的主接线方式，即：高压采用单母线，低压则采用单母线。
1.2继电保护的选择
对于高压侧为10kV的变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护；如过电流保护动作时间大于0.5～0.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800kVA及以上的油浸式变压器和400kV·A及以上的车间内油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护（又称气体继电保护）。容量在400kV·A及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时（通称“轻瓦斯”），动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时（通称“重瓦斯”），一般均动作于跳闸。
在设计中，应根据要求装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧：（1）对于双线圈变压器，装于主电源侧；（2）除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护；（3）保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路大量瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器。
1.3低压配电柜内元件的选择
低压断路器的选择：（1）按工作环境选择。根据使用地点的条件选择，如户内式、户外式，若工作条件特殊，尚需选择特殊型式（如隔爆型）；（2）按额定电压选择。低压断路器的额定电压，应等开或大于所在电网的额定电压；（3）按额定电流选择。低压断路器的额定电流，应等于或大于负载的长时最大工作电流。
电压互感器的选择：电压互感器一次额定电压应与接入电网的电压相适应。低压隔离开关的选择：它的主要用途是隔离电源，保证电气设备与线路在检修时与电源有明显的断口。隔离开关无灭弧装置，和熔断器配合使用。隔离开关按电网电压、长时最大工作电流及环境条件选择，按短路电流校验其动、热稳定性。
2二次接线部分
二次接线及其配套设备对于二次回路来说，起到控制二次设备投或退的作用，如果有必要可以对二次回路进行可靠的隔离。一些诸如保护闭锁量输入、开关的失灵保护、启动母差或者开关失灵保护启动远跳等比较重要的回路，要在输出端装设相应的隔离点。假如二次回路的设置合理、科学，那么对于提高二次设备的运行、检修的安全性非常有利。二次回路是利用二次电缆连接来实现的，二次回路的安全性能也受二次电缆布置的影响。
二次回路中配套的设备对其安全性也有直接的影响，因此在选择时也要科学、合理，在选择时要注意以下两点：首先要确定所选设备质最的可靠性；第二要看选择的设备参数是否合理、适用。出口中间继电器要选择不容易被误碰的继电器，最好不要采用带试验按钮的型号。而且要注意和同屏的其它继电器做明显的区分，在选择跳闸和合闸继电器、自动重合闸出口中间继电器及与其相串联的信号继电器，还有电流启动电压保持的防跳继电器时，要注意满足以下两个条件：其一，电压线圈额定电压可以和供电母线额定电压相等，如果采用电压较低的继电器进行串联电阻来降压时，继电器线圈中的压降要和继电器的电压线圈额定电压相等，并且串联电阻一端要与负电源连接。其二，处于额定电压工况条件下。选择电流线圈的额定电流时，要注意和跳合闸线圈或者合闸接触器线圈的额定电流互相配合，继电器电流保持线圈额定电流不能超出跳合闸线圈额定电流的一半。
3其他注意事项
3.1防雷设计
避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。
3.2接地设计
凡是与架空线路相连的进出线，在入户处的电线杆进行接地，可以达到重复接地的目的，每个电缆头均要接地。
按规定10kV配电装置的构架，变压器的380V侧中性线及外壳，以及380V电气设备的金属外壳等都要接地，其接地电阻要求不大于4Ω。
使用6根直径50mm的钢管作接地体，用40mm×4mm的扁钢连接在距变电所墙脚2m，打入一排Φ=50mm，长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用40mm×4mm的扁钢链接。接地装置所用材料见表1：
4结语
本文结合实际设计经验，论述了变电所设计中的主接线方案选择、继电保护、低压配电柜内元件的选择以及二次回路几个方面，最后对防雷和接地等容易忽视的问题做了分析。

E. 110kv变电站综合自动化系统设计

变电站综合自动化系统的一次系统设计；
（4） 变电站综合自动化系统的二次系统设计；
（5） 线路微机保护系统设计（速断、过流、零序保护设计）
（6） 配电变压器微机保护系统设计

F. 110kv变电站电气一次部分怎么设计

1、 变电站负荷原始
资料中提供的数据：上一级电源的短路容量、系统阻抗、进线回路数及长度；
各电压等级的负荷情况，进出线回路数等
2、主接线的设计
主接线选择：
根据110kV进线的回路数，结合变电站在电力系统中的重要性。
110kV没有穿越功率，可以采用线路变压器组、桥形接线的终端变接线；如果有穿越功率，可以选择单母线；如果有两个来自不同系统的电源进线，可采用单母分段；如果对可靠性要求很高，出线回路数达到5回及以上，可选用双母。
主变压器的容量与台数选择：
规程规范中对单台110kV变压器容量的标准化，为16、20、25、31.5、40、50、63MVA；
负荷统计中，考虑同时率，线损，功率因数，算出变压器的总容量；
变压器的台数，尽可能选择多台，当检修或故障停掉其中一台时，其余主变应能满足70~80%的总负荷，或者满足全部的一、二类负荷。
3、短路电流的计算
短路电流计算步骤：系统各元件阻抗标幺值计算——阻抗网络化简——计算短路电流。
短路计算应该按最大运行方式，标幺值的基准容量一般按100MVA，网络化简常采用的方法为串并联、星三角变换
4、设备的选择与校验
设备的校验有电压、负载电流、短路电流、动稳定、热稳定的校验
110kV侧的设备负载电流一般按穿越功率与负载的功率之和；
主变中、低压侧的设备按主变容量的电流，各中低压出线按实际负载电流；
断路器可开断负载电流、故障电流；隔离开关不能开断负载电流，也不能开断故障电流；
导线、母线的截面选型有两种方法：1经济电流密度、2极限载流量；线路长度大，损耗大，一般按经济电流密度；母线长度短，损耗较小，可按极限载流量；
硬母线要校验电动力
5、屋内外配电装置设计
110kV、35kV配电装置可采用户外常规布置，10kV可采用户内开关柜形式。
设备之间布置形式、电气安装距离，检修道路、主控室、配电室，可参照《国家电网公司输变电工程典型设计》的图纸
6、继电保护的配置
参照《电力系统继电保护》和《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》配置各种保护；
继电保护按最大运行方式整定，按最小运行方式校验保护范围
7、防雷
避雷器、间隙防过电压、线路窜入雷电波；避雷针防直击雷
避雷针的保护物为构架、母线、配电楼，保护范围与避雷针之间距离、与被保护物距离、被保护物高度有关

G. 变电所综合自动化系统的结构形式有哪些

一、变电站综合自动化系统是指:通过执行规定功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量。
二、结构形式：
1)分布式系统结构
按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。这里所谈的'分布'是按变电站资源物理上的分布(未强调地理分布)，强调的是从计算机的角度来研究分布问题的。这是一种较为理想的结构，要做到完全分布式结构，在可扩展性、通用性及开放性方面都具有较强的优势，然而在实际的工程应用及技术实现上就会遇到许多目前难以解决的一系列问题，如在分散安装布置时，恶劣运行环境、抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上存在的问题等等，就目前技术而言还不够十分成熟，一味地追求完全分布式结构，忽略工程实用性是不必要的。
2)集中式系统结构
系统的硬件装置、数据处理均集中配置，采用由前置机和后台机构成的集控式结构，由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式，这种结构有以下不足:前置管理机任务繁重、引线多，是一个信息'瓶颈'，降低了整个系统的可靠性，即在前置机故障情况下，将失去当地及远方的所有信息及功能，另外仍不能从工程设计角度上节约开支，仍需铺设电缆，并且扩展一些自动化需求的功能较难。在此值得一提的是这种结构形成的原由，变电站二次产品早期开发过程是按保护、测量、控制和通信部分分类、独立开发，没有从整个系统设计的指导思想下进行，随着技术的进步及电力系统自动化的要求，在进行变电站自动化工程的设计时，大多采用的是按功能'拼凑'的方式开展，从而导致系统的性能指标下降以及出现许多无法解决的工程问题。
3)分层分布式结构
按变电站的控制层次和对象设置全站控制级(站级)和就地单元控制级(段级)的二层式分布控制系统结构。

H. 10KV输电线路继电保护及自动装置的课程设计

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I. 变电站二次系统设计包括哪些内容

以一次系统图纸为原则，设计相应的测量，取样，控制的回路原理图或者接线图

J. 变电站继电保护及自动装置配置的基本原则是什么

所有一次设备均有保护，不允许无保护运行；保护是第一道防线，自动装置是第二道防线，稳控是第三道防线，因此保护相对动作时间要短，要灵敏，稳控动作将是大面积的停电