1、电力工程基础电力工程基础第七章第七章 变电所监控系统和自动装置变电所监控系统和自动装置第七章第七章 变电所的监控系统和自动装置变电所的监控系统和自动装置5/21/2022南京理工大学自动化学院2v 7.1 变电所的操作电源v 7.2 变电所的控制回路v 7.3 变电所的信号回路 v 7.4 绝缘监察装置和测量仪表v 7.5 变电所常用自动装置v 7.6 变电站综合自动化简介7.1 变电所的操作电源变电所的操作电源 操作电源是用来对断路器的分、合闸回路，继电保护装操作电源是用来对断路器的分、合闸回路，继电保护装置以及其它信号回路供电的电源。置以及其它信号回路供电的电源。5/21/2022南京理工
2、大学自动化学院3一、概述一、概述可分为直流操作电源和交流操作电源两大类。可分为直流操作电源和交流操作电源两大类。 二、直流操作电源二、直流操作电源1. 由蓄电池供电的直流操作电源由蓄电池供电的直流操作电源F优点：蓄电池的电压与被保护的网络电压无关。优点：蓄电池的电压与被保护的网络电压无关。F缺点：需购置大量的充电设备和蓄电池组，辅助设备多，缺点：需购置大量的充电设备和蓄电池组，辅助设备多，投资大，运行复杂，维护工作量大，可靠性低。投资大，运行复杂，维护工作量大，可靠性低。5/21/2022南京理工大学自动化学院47.1 变电所的操作电源变电所的操作电源2. 由硅整流器供电的操由硅整流器供电的操
3、作电源作电源u硅整流电容储能式直硅整流电容储能式直流操作电源（图流操作电源（图7-1）C21220V硅整流电容储能式直流系统接线图7-1保护21回路信号容器组补偿电-+(+)V2V1V4AKVR0FU220VU2U1T2T1CR380/220VNCBARCFUAV31R保护操作回路10kV合闸35kV合闸视装置绝缘监闪光装置C容器组补偿电合闸110kVF硅整流器硅整流器U1：采用三：采用三相桥式整流。相桥式整流。F硅整流器硅整流器U2：采用单：采用单相桥式整流。相桥式整流。正常运行时由整流器供电，正常运行时由整流器供电，当系统发生故障时，利用当系统发生故障时，利用电容器电容器C1和和C2的储能
4、使断路的储能使断路器跳闸。器跳闸。 整流装置既可由整流装置既可由“电压源电压源”（所用变压器或电压互感器）（所用变压器或电压互感器）供电，也可由供电，也可由 “电流源电流源”（电流互感器（电流互感器 ）供电。）供电。5/21/2022南京理工大学自动化学院57.1 变电所的操作电源变电所的操作电源u复式整流装置（图复式整流装置（图7-2） 635kV二次回路QSFUTVQF图7-2复式整流装置接线示意图稳压器铁磁谐振稳压器铁磁谐振QSTA正常运行时由整流器供电，当系统发生故障时，正常运行时由整流器供电，当系统发生故障时，利用短路故障电流经过整流作为操作电源。利用短路故障电流经过整流作为操作电源
5、。三、交流操作电源三、交流操作电源优点：投资小、接线简单可靠、运优点：投资小、接线简单可靠、运行维护方便。行维护方便。缺点：不适用于较复杂的继电保护、缺点：不适用于较复杂的继电保护、自动装置及其它二次回路等。自动装置及其它二次回路等。 5/21/2022南京理工大学自动化学院67.1 变电所的操作电源变电所的操作电源操 作 保 护 接 线 图直 接 动 作 式 的 交 流图7-3TAYR(KA)QFI2. 利用继电器常闭触点去分流跳闸线圈方式（图利用继电器常闭触点去分流跳闸线圈方式（图7-4） 交 流 操 作 保 护 接 线 图去 分 闸 跳 闸 方 式 的图7-4TAKAYRIQF3. 利用
6、速饱和变流器的接线方式（图利用速饱和变流器的接线方式（图7-5） 正常运行时，电流继电器正常运行时，电流继电器KA的常闭触点将跳闸线圈的常闭触点将跳闸线圈YR短接，断路器短接，断路器不会跳闸。当一次电路发生短路时，继电器动作，其常闭触点断开，不会跳闸。当一次电路发生短路时，继电器动作，其常闭触点断开，电流互感器的二次侧短路电流流入跳闸线圈而使断路器跳闸。电流互感器的二次侧短路电流流入跳闸线圈而使断路器跳闸。正常运行时电流继电器正常运行时电流继电器KA不动作，其常开触点是断开的，速饱和变不动作，其常开触点是断开的，速饱和变流器流器TAM的二次侧处于开路状态，断路器不会跳闸。当一次电路发生的二次侧
7、处于开路状态，断路器不会跳闸。当一次电路发生短路时，电流继电器动作，其常开触点闭合，使断路器跳闸。短路时，电流继电器动作，其常开触点闭合，使断路器跳闸。交 流 操 作 保 护 接 线 图7-5利 用 速 饱 和 变 流 器 的图TA MY RIQ FTAK A利用操作机构内的跳闸线圈利用操作机构内的跳闸线圈YR直接动作于跳闸，不需另外装设继电直接动作于跳闸，不需另外装设继电器，设备少，接线简单。器，设备少，接线简单。 1. 直接动作式（见图直接动作式（见图7-3）5/21/2022南京理工大学自动化学院77.1 变电所的操作电源变电所的操作电源v采用速饱和变流器的目的：采用速饱和变流器的目的：
8、F 当短路时限制流入跳闸线圈的电流；当短路时限制流入跳闸线圈的电流；F 减小电流互感器的二次负荷阻抗。减小电流互感器的二次负荷阻抗。v缺点：接线较复杂，所用的电器较多。一般只有当继电缺点：接线较复杂，所用的电器较多。一般只有当继电器容量不够时才采用。器容量不够时才采用。 v速饱和变流器与电流互感器的区别：速饱和变流器与电流互感器的区别：F 电流互感器的二次侧不允许开路；电流互感器的二次侧不允许开路；F 速饱和变流器可以在开路下使用。速饱和变流器可以在开路下使用。速饱和变流器二速饱和变流器二次线圈匝数较少，次线圈匝数较少，不会感应出很高不会感应出很高的感应电压。的感应电压。5/21/2022南京
9、理工大学自动化学院87.2 变电所的控制回路变电所的控制回路一、概述一、概述u控制回路是由控制开关和控制对象（断路器、隔离开关）控制回路是由控制开关和控制对象（断路器、隔离开关）的操作机构组成的。其作用是对一次开关设备进行的操作机构组成的。其作用是对一次开关设备进行“跳跳”、“合合”闸操作。闸操作。集中控制（远方控制）：在控制室内用控制开关对断路器集中控制（远方控制）：在控制室内用控制开关对断路器进行操作，用于进行操作，用于35kV及以上的变电所中及以上的变电所中 。就地控制：在各个断路器安装处就地操作，用于就地控制：在各个断路器安装处就地操作，用于610kV的变电所中。的变电所中。 u断路器
10、的控制分为集中控制和就地控制两类：断路器的控制分为集中控制和就地控制两类： 5/21/2022南京理工大学自动化学院97.2 变电所的控制回路变电所的控制回路u对断路器控制回路的基本要求对断路器控制回路的基本要求F既可由控制开关进行手动跳、合闸，又可由继电保护和既可由控制开关进行手动跳、合闸，又可由继电保护和自动装置自动跳、合闸；自动装置自动跳、合闸；F断路器跳闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回断路器跳闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回路，防止因通电时间过长而烧坏线圈；路，防止因通电时间过长而烧坏线圈；F应有指示断路器状态的位置信号，而且能够区分自动跳、应有指示断路器状态的位置信号
11、，而且能够区分自动跳、合闸与手动跳、合闸的位置信号；合闸与手动跳、合闸的位置信号；F应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置；应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置；F应有指示断路器控制回路完好性的监视信号；应有指示断路器控制回路完好性的监视信号；5/21/2022南京理工大学自动化学院107.2 变电所的控制回路变电所的控制回路二、控制开关二、控制开关u控制开关又称为控制开关又称为“万能转换开关万能转换开关”，是对断路器进行分、，是对断路器进行分、合闸控制的操作元件。合闸控制的操作元件。u目前变电所多采用目前变电所多采用LW2型控制开关，它共有六个位置：型控制开关，它共有六个位置：
12、 预备操作位置：预备操作位置：“预备合闸预备合闸”和和“预备跳闸预备跳闸”操作位置：操作位置：“合闸合闸”和和“跳闸跳闸”固定位置：固定位置：“合闸后合闸后”和和“跳闸后跳闸后”合闸操作顺序：预备合闸合闸操作顺序：预备合闸合闸合闸合闸后合闸后跳闸操作顺序：预备跳闸跳闸操作顺序：预备跳闸跳闸跳闸跳闸后跳闸后uLW2型控制开关的触点图表型控制开关的触点图表:见见表表7-1。 5/21/2022南京理工大学自动化学院117.2 变电所的控制回路变电所的控制回路三、灯光监视的断路器控制回路和信号回路三、灯光监视的断路器控制回路和信号回路图图7-6为灯光监视的断路器控制回路和信号回路原理图。为灯光监视的
13、断路器控制回路和信号回路原理图。1. 合闸过程合闸过程u手动合闸手动合闸：手动合闸前，断路器：手动合闸前，断路器QF处于跳闸状态，控制开处于跳闸状态，控制开 关手柄处于关手柄处于“跳闸后跳闸后”位置，由位置，由表表7-1知，知，SA10-11接通，则接通，则 +WCSA10-11HLGR1QF1-2KO-WC绿灯亮既表明断路器处于跳闸位置，也表明断路器合闸回路是完好的。绿灯亮既表明断路器处于跳闸位置，也表明断路器合闸回路是完好的。绿灯绿灯HLG亮亮F“预备合闸预备合闸”：由：由表表7-1知，触点知，触点SA9-10与与SA13-14接通，此接通，此时时+WFSA9-10HLGR1QF1-2KO
14、-WC绿灯闪光绿灯闪光绿灯闪光表明断路器准备合闸，以提醒运行人员核对操作是否正确。绿灯闪光表明断路器准备合闸，以提醒运行人员核对操作是否正确。 5/21/2022南京理工大学自动化学院12F“合闸合闸”（不松手）：由（不松手）：由表表7-1知，知，SA5-8、SA17-19和和SA16-13接接通，则通，则7.2 变电所的控制回路变电所的控制回路+WCSA5-8 KLB2 QF1-2KO- WCQF合闸合闸 +WCSA16-13HLRR2KLB（I）QF3-4YR-WC 红灯红灯HLR亮亮红灯亮既表明断路器处于合闸位置，也表明断路器跳闸回路是完好的。红灯亮既表明断路器处于合闸位置，也表明断路器
15、跳闸回路是完好的。F松开手柄，松开手柄，SA自动回到自动回到“合闸后合闸后”的位置，红灯继续发光。的位置，红灯继续发光。u自动合闸自动合闸：自动合闸时，：自动合闸时，QF在合闸位置，在合闸位置，SA在在 “跳闸后跳闸后”位置，二者不对应，触点位置，二者不对应，触点SA14-15接通，则接通，则 +WFSA14-15HLRR2KLB（I）QF3-4YR-WC 红灯闪光红灯闪光控制台上，红灯在闪光，表明断路器是自动合闸的，控制台上，红灯在闪光，表明断路器是自动合闸的，只有将只有将SA手柄转到手柄转到“合闸后合闸后”位置，红灯才变为平光。位置，红灯才变为平光。5/21/2022南京理工大学自动化学院
16、137.2 变电所的控制回路变电所的控制回路2. 跳闸过程跳闸过程u手动跳闸：手动跳闸：F“预备跳闸预备跳闸”：由：由表表7-1知，触点知，触点SA13-14接通，此时接通，此时+WFSA13-14HLRR2KLB（I）QF3-4YR-WC 红灯闪光红灯闪光红灯闪光表明断路器准备跳闸，以提醒运行人员核对操作是否正确。红灯闪光表明断路器准备跳闸，以提醒运行人员核对操作是否正确。 F“跳闸跳闸”（不松手）：由（不松手）：由表表7-1知，知，SA6-7、SA10-11接通，则接通，则+WCSA6-7KLB（I）QF3-4YR-WC QF跳闸跳闸 +WCSA10-11HLGR1QF1-2KO-WC F
17、松开手柄，松开手柄，SA自动回到自动回到“跳闸后跳闸后”的位置，绿灯继续发光。的位置，绿灯继续发光。绿灯亮绿灯亮5/21/2022南京理工大学自动化学院147.2 变电所的控制回路变电所的控制回路u自动跳闸自动跳闸：自动跳闸时，：自动跳闸时，QF在跳闸位置，在跳闸位置，SA在在 “合闸后合闸后”位置，二者不对应，触点位置，二者不对应，触点SA9-10接通，则接通，则 +WFSA9-10HLGR1QF1-2KO-WC 绿灯闪光绿灯闪光+WSHAR3SA1-3SA19-17QF5-6-WS 发出音发出音响信号响信号 绿灯闪光，事故信号装置发出音响，表明断路器是自动跳闸的。只有将绿灯闪光，事故信号装
18、置发出音响，表明断路器是自动跳闸的。只有将SA手柄转到手柄转到“跳闸后跳闸后”位置，绿灯才变为平光，事故音响信号才停止。位置，绿灯才变为平光，事故音响信号才停止。 3. 防跳回路防跳回路作用：防止运行人员手动合闸断路器于故障线路上，断路器作用：防止运行人员手动合闸断路器于故障线路上，断路器又被继电保护装置动作于跳闸后，断路器会出现多次连续跳、又被继电保护装置动作于跳闸后，断路器会出现多次连续跳、合闸的跳跃现象。合闸的跳跃现象。 124353126347- 6灯光监视的断路器控制回路和信号回路原理图图-QF6KOKM0QF4HLRHLGQFKLB2KLBFU2FU13RR21R4RSASA132
19、231132171913231HA+WSWSWASKOWOYO+WOKSKLB5YRWCUKLB1KM176131614151291011+WCKO+WFI23113285SAKLB5/21/2022南京理工大学自动化学院15图中：图中：lSA：控制开关：控制开关 lHLG：绿灯：绿灯lHLR：红灯：红灯lKLB：防跳继电器：防跳继电器lKM1：自动重合闸：自动重合闸出口中间继电器的常出口中间继电器的常开触点开触点 lKM0：继电保护出：继电保护出口中间继电器的常开口中间继电器的常开触点触点 lHA：蜂鸣器：蜂鸣器右侧右侧“1”、 “2”、 “3” 表示操作手柄在表示操作手柄在“预备合预备合闸
20、闸”、“合闸合闸”和和“合闸合闸后后”位置位置 左侧左侧“1”、 “2”、 “3” 表表示操作手柄在示操作手柄在“预备跳预备跳闸闸”、“跳闸跳闸”和和“跳闸跳闸后后”位置位置 5/21/2022南京理工大学自动化学院167.2 变电所的控制回路变电所的控制回路四、闪光电源的构成四、闪光电源的构成DX-3型闪光继电器的内部结构与接线如图型闪光继电器的内部结构与接线如图7-7所示。所示。 347-7图DX-3由 型闪光继电器构成的闪光电源KFCQF2HLW3RYRSBR2HLR14151094RWC-+WF+WCKO1SAKFHLGR1QFFU1FU2 KF为闪光继电器，其触点时开时闭，使闪光母线
21、为闪光继电器，其触点时开时闭，使闪光母线+WF上呈现断续的正电压；上呈现断续的正电压；SB为试验按钮，按下时闪光装置动为试验按钮，按下时闪光装置动作，白色信号灯作，白色信号灯HLW亮，表示本装置工作正常。亮，表示本装置工作正常。 自动跳闸、自动合自动跳闸、自动合闸、闸、“预备合闸预备合闸”和和“预备跳闸预备跳闸”时，都时，都能起动闪光继电器，能起动闪光继电器，使相应指示灯发出闪使相应指示灯发出闪光。光。5/21/2022南京理工大学自动化学院177.3 变电所的信号回路变电所的信号回路一、概述一、概述信号装置的分类：信号装置的分类：断路器位置信号：用来指示断路器正常工作的位置状态，断路器位置信
22、号：用来指示断路器正常工作的位置状态，一般用一般用红灯红灯亮表示断路器处于合闸位置；亮表示断路器处于合闸位置；绿灯绿灯亮表示断路器亮表示断路器处于跳闸位置。处于跳闸位置。事故信号：用来指示断路器事故跳闸时的状态，包括灯光事故信号：用来指示断路器事故跳闸时的状态，包括灯光信号（绿灯闪光）和音响信号（蜂鸣器）。信号（绿灯闪光）和音响信号（蜂鸣器）。预告信号：用来指示运行设备出现不正常运行时的报警信预告信号：用来指示运行设备出现不正常运行时的报警信号包括音响信号（电铃）和光字牌。号包括音响信号（电铃）和光字牌。 其中，事故信号和预告信号通常称为中央信号，它们集其中，事故信号和预告信号通常称为中央信号
23、，它们集中装设在中央信号屏上。中装设在中央信号屏上。5/21/2022南京理工大学自动化学院187.3 变电所的信号回路变电所的信号回路二、事故信号装置二、事故信号装置1简单的事故信号装置简单的事故信号装置就地复归的事故音响信号装置（图就地复归的事故音响信号装置（图7-8）图7-8就地复归的事故音响信号装置接线图QF21319SA2SA217QF1- WS1SA13SA11719HA+WSWAS缺点：在解除事故缺点：在解除事故音响信号的同时，音响信号的同时，闪光信号也被解除闪光信号也被解除了，不利于值班人了，不利于值班人员处理事故。员处理事故。任一台断路器自动跳闸后，蜂鸣器（电笛）任一台断路器
24、自动跳闸后，蜂鸣器（电笛）HA发出音响。发出音响。将将SA手柄将转到手柄将转到“跳闸后跳闸后”位置，即可解除事故音响信号。位置，即可解除事故音响信号。就地复归是通过解除断路器不对应起动回路来解除音响信号。就地复归是通过解除断路器不对应起动回路来解除音响信号。5/21/2022南京理工大学自动化学院197.3 变电所的信号回路变电所的信号回路中央复归不能重复动作的的事故音响信号装置（图中央复归不能重复动作的的事故音响信号装置（图7-9）4321图7-9中央复归不能重复动作的事故音响信号装置接线图SB2SB1KMKMKMQF1QF2WS-1319SA1SA1HAWAS+WS17193117SA2S
25、A2lSB1：试验按钮：试验按钮lSB2：解除按钮：解除按钮 任一台断路器自动跳闸时，即会发出事故音响信号。任一台断路器自动跳闸时，即会发出事故音响信号。 按一下按一下SB2按钮，便会解除音响信号，但控制屏上的闪按钮，便会解除音响信号，但控制屏上的闪光信号却继续保留。光信号却继续保留。缺点：不能重复动作。缺点：不能重复动作。即当一断路器启动事故即当一断路器启动事故信号并中央复归后，又信号并中央复归后，又一断路器自动跳闸，音一断路器自动跳闸，音响不能再次启动。响不能再次启动。 5/21/2022南京理工大学自动化学院207.3 变电所的信号回路变电所的信号回路中央复归能重复动作的的事故音响信号装
26、置（图中央复归能重复动作的的事故音响信号装置（图7-10）654321图7-10中央复归能重复动作的事故音响信号装置接线图-RRQF21717QF1SA1SA231131919SA2SA1KM1KM1KM1KTKM2KTHASB2KM21RSB1WSKM1KRKRTAIV2V1CWAS+WSlTA：脉冲变流器：脉冲变流器lKR：干簧继电器：干簧继电器lSB1：试验按钮：试验按钮lSB2：解除按钮：解除按钮lV1和和C的作用：的作用：抗干扰作用抗干扰作用lV2的作用：单向的作用：单向旁路作用旁路作用 5/21/2022南京理工大学自动化学院217.3 变电所的信号回路变电所的信号回路 工作原理：
27、工作原理：u音响起动过程音响起动过程：一台断路器事故跳闸时，：一台断路器事故跳闸时，TA的一次侧电流的一次侧电流突增，其二次侧感应电势使突增，其二次侧感应电势使KR动作动作起动起动KM1 KM11-2闭合闭合实现自保持实现自保持KM13-4闭合闭合起动蜂鸣器起动蜂鸣器HA，发出音响。，发出音响。 u复归过程复归过程：触点：触点KM15-6闭合闭合起动起动KT 经经KT整定的时间整定的时间后后自动自动解除事故音响信号，将整套信号装置复归。解除事故音响信号，将整套信号装置复归。 u重复动作原理重复动作原理：第二台断路器跳闸时，由于在每一个并联：第二台断路器跳闸时，由于在每一个并联支路中都有串联电阻
28、支路中都有串联电阻R，每多并联一个支路，都将引起，每多并联一个支路，都将引起TA一一次绕组中的电流产生变化，在二次绕组中感应电势，使干簧次绕组中的电流产生变化，在二次绕组中感应电势，使干簧继电器继电器KR再次动作并启动音响信号装置。再次动作并启动音响信号装置。 中央复归是在主控台上通过按钮或自动解除音响信号。中央复归是在主控台上通过按钮或自动解除音响信号。5/21/2022南京理工大学自动化学院227.3 变电所的信号回路变电所的信号回路三、预告信号装置三、预告信号装置图图7-11为中央复归不能重复动作的预告音响信号装置接线图。为中央复归不能重复动作的预告音响信号装置接线图。 HL216534
29、HA图7-11中央复归不能重复动作的预告信号装置接线图KSB1KMSB2KM-WS+WSWFSKMKMHLY 发生不正常运行时，其发生不正常运行时，其相应的继电器相应的继电器K动作，音响动作，音响信号信号HA（警铃）和光字牌（警铃）和光字牌HL同时动作。同时动作。 按一下按一下SB2，警铃即被解，警铃即被解除，同时黄色信号灯除，同时黄色信号灯HLY发发亮。亮。缺点：不能重复动作。缺点：不能重复动作。5/21/2022南京理工大学自动化学院237.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置一、三相自动重合闸装置一、三相自动重合闸装置1概述概述u自动重合闸的概念：当架空线路上发生故障时，由继电自动重
30、合闸的概念：当架空线路上发生故障时，由继电保护装置将其迅速断开，延时（保护装置将其迅速断开，延时（0.51.5s）后重新将故障线）后重新将故障线路自动投入的装置，简称路自动投入的装置，简称ARD。u装设装设ARD的好处：对暂时性故障，合闸成功后可保证供的好处：对暂时性故障，合闸成功后可保证供电的可靠性，减少停电损失。电的可靠性，减少停电损失。u对三相一次自动重合闸装置的基本要求：对三相一次自动重合闸装置的基本要求：F除遥控变电所外，应采用控制开关手柄位置与断路器位置除遥控变电所外，应采用控制开关手柄位置与断路器位置“不对应原则不对应原则”起动起动ARD；ARD的起动条件为：的起动条件为：SA在
31、在“合闸后合闸后”位置，位置，QF在在“跳闸跳闸”位位置。置。5/21/2022南京理工大学自动化学院247.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置F手动跳闸时不应重合；手动跳闸时不应重合；F手动合闸于故障线路不重合；手动合闸于故障线路不重合；FARD只能动作一次；只能动作一次；FARD动作后应能自动复归，准备再次动作；动作后应能自动复归，准备再次动作；2三相一次自动重合闸的基本工作原理（三相一次自动重合闸的基本工作原理（图图7-16 ）5/21/2022南京理工大学自动化学院253412432178653421图7-16自动重合闸原理接线图-KAC保护回路6758R2QFKLBIQFKLB
32、R1KMKMKMC24R46RR75HLKTARD13SA22122SA12321SA1YRKM1KOUKLBKLBKAC231132KSXBKMIUWC+WCSBKTKM231132132132KMKTKM1R图中：图中：lKT：用于建立：用于建立ARD的的动作时间动作时间lKM：执行元件：执行元件lR4 ：充电电阻，可控制：充电电阻，可控制电容电容C的充电速度的充电速度 lR5：KT的热稳定电阻的热稳定电阻lR6 ：电容：电容C的放电电阻的放电电阻lR7 ：信号灯降压电阻：信号灯降压电阻lHL：信号灯：信号灯lKLB：防跳继电器：防跳继电器lKM1：跳闸位置继电器：跳闸位置继电器 lKAC
33、：加速继电器：加速继电器5/21/2022南京理工大学自动化学院267.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置u正常工作时正常工作时：QF处于合闸位置，处于合闸位置，SA1处于处于“合闸后合闸后”位置，位置，其触点其触点SA121-23接通，接通，SA2处于合闸位置，电容处于合闸位置，电容C经电阻经电阻R4而而充满电压，电容充满电压，电容C两端电压等于电源电压，信号灯两端电压等于电源电压，信号灯HL亮。亮。u线路短路，保护动作时线路短路，保护动作时：QF跳闸，跳闸，QF3-4打开，打开，QF1-2闭合闭合KM1起动起动 KT线圈得电线圈得电 其触点其触点KT延时闭合延时闭合 电容电容C向向K
34、M线圈放电线圈放电 KM动作。动作。 KM动作后动作后KM1-2打开打开信号灯信号灯HL灭；灭；KM3-4、KM5-6闭合闭合KO得电得电 QF合闸。合闸。 若合闸成功，所有继电器复位，电容若合闸成功，所有继电器复位，电容C经经1015s再次充满再次充满电压，准备再次动作；电压，准备再次动作；若合闸不成功，保护再次跳闸，尽管若合闸不成功，保护再次跳闸，尽管KM1和和KT又起动，但又起动，但因电容因电容C两端电压太低，不能使两端电压太低，不能使KM动作，保证只重合一次。动作，保证只重合一次。5/21/2022南京理工大学自动化学院277.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置u手动跳闸时手动跳
35、闸时：触点：触点SA16-7接通接通YR得电得电 QF跳开。此时由跳开。此时由于触点于触点SA121-23打开，打开，SA12-4接通，重合闸回路失去正电源，接通，重合闸回路失去正电源，不可能动作；不可能动作； SA12-4接通后，电容接通后，电容C经经R6放电，电容放电，电容C上的电上的电压迅速降低。压迅速降低。u手动合闸时手动合闸时：触点：触点SA15-8接通接通 YO得电得电 QF合闸，同时合闸，同时SA121-23与与SA121-22接通，接通，SA12-4断开，重合闸回路获得正电源，断开，重合闸回路获得正电源，正电源经电阻正电源经电阻R4向电容向电容C充电，但需经电压经充电，但需经电
36、压经1015s才能充才能充到操作电源电压。到操作电源电压。 触点触点SA121-22接通后，使加速继电器接通后，使加速继电器KAC动作，若线路上有故障，则动作，若线路上有故障，则QF合闸后，继电保护随即合闸后，继电保护随即动作，使动作，使QF瞬时动作。这时电容两端的电压还比较低，不瞬时动作。这时电容两端的电压还比较低，不能使能使KM动作，故动作，故QF不能重合。不能重合。5/21/2022南京理工大学自动化学院287.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置u防跳继电器防跳继电器KLB的作用：防止触点的作用：防止触点SA5-8被粘住或被粘住或KM动动作后其常开触点作后其常开触点KM3-4、KM
37、5-6被粘住时，且线路上发生永被粘住时，且线路上发生永久性故障，出现断路器多次重合闸现象。久性故障，出现断路器多次重合闸现象。备用电源自动投入的两种基本接线方式图7-19QF2QF1b)a)TV2#1TVQF(APD)备用(APD)QF2QF1TV工作TV5/21/2022南京理工大学自动化学院297.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置二、备用电源自动投入装置二、备用电源自动投入装置u当工作电源电压消失时，使备用电源自动而迅速地投入当工作电源电压消失时，使备用电源自动而迅速地投入工作，以保证供电连续性的自动装置，简称工作，以保证供电连续性的自动装置，简称APD。 1概述概述u备用电源自动
38、投入装置的基本形式（图备用电源自动投入装置的基本形式（图7-19）明备用接线方式：明备用接线方式：暗备用接线方式：暗备用接线方式：APD装在备用进装在备用进线断路器上。线断路器上。 APD装在母线分装在母线分段断路器上。段断路器上。 5/21/2022南京理工大学自动化学院307.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置u对备用电源自动投入装置的基本要求对备用电源自动投入装置的基本要求工作电源不论任何原因断开，备用电源应能自动投入；工作电源不论任何原因断开，备用电源应能自动投入；必须在工作电源确已断开，而备用电源电压也正常时，才必须在工作电源确已断开，而备用电源电压也正常时，才允许投入备用电源
39、。允许投入备用电源。APD的动作时间应尽可能短，以利于电动机的自起动和缩的动作时间应尽可能短，以利于电动机的自起动和缩短停电时间；短停电时间；APD只能动作一次，以免将备用电源重复投入到永久性故只能动作一次，以免将备用电源重复投入到永久性故障上；障上；当电压互感器的二次回路断线时，当电压互感器的二次回路断线时，APD 不应误动作；不应误动作；若备用电源容量不足，应在若备用电源容量不足，应在APD 动作的同时切除一部分动作的同时切除一部分次要负荷。次要负荷。5/21/2022南京理工大学自动化学院317.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置2备用电源自动投入装置原理接线图（备用电源自动投入装
40、置原理接线图（图图7-20）u正常运行时正常运行时：QF1、QF2在合闸位置，在合闸位置，QF3在跳闸位置。在跳闸位置。闭锁继电器闭锁继电器KB接通，低电压继电器接通，低电压继电器KV1KV4均处于吸合均处于吸合状态，状态，APD装置处于准备工作状态。装置处于准备工作状态。uAPD自动投入自动投入：若：若1号电源失压号电源失压KV1、KV2断电断电 KT1接接通通 YR1 得电得电 QF1跳闸。跳闸。A其常闭触点闭合其常闭触点闭合KO3得电得电 QF3自动合闸，自动合闸，完成了完成了APD的任务。的任务。A其常开触点断开其常开触点断开KB断电断电延时断开延时断开QF3的合的合闸回路，保证闸回路
41、，保证APD只动作一次只动作一次 。QF1跳闸后跳闸后自投成功，线路改为单母线运行；不成功，自投成功，线路改为单母线运行；不成功，QF3立即跳闸。立即跳闸。 5/21/2022南京理工大学自动化学院328SA3510137126169118SA251371261611910#12SA1111295810761613控制小母线WC-QF2合 闸制YR2指示灯路回控器路断指示灯跳 闸合 闸QF2KS2QF2HLG2HLR2合闸线圈合闸小母线WO-APD电压起动低KT2KO2SAKO2YO2KV4KV3KV2KT2XB跳 闸及熔断器KO2电QF3+WFa3TAKA1流c压继电器路回1TV回路流保护电
42、TV1低电压aQF3KV1QF11TVQF2b1TV3TAcKV2KA2继电器控制小母线路回c2TV压电TV2低电压-WCVKV3TV2Va2TVb2TV+WCKV4VV+WFTV1瞬时过电+WO+WC-WC控制小母线及熔断器KO3断路APD自动投入SAQF1QF2KBQF1QF2KS3KB跳 闸QF3YR3指示灯指示灯跳 闸合 闸控回路制KM瞬时过电流保护护保HLR3HLG3QF3QF3KA1KA2器合 闸合闸线圈放电电阻解除保护合闸小母线动作后-WO路KO3KO3RYO3APDKMKBKS4XB回指示灯合 闸跳 闸及熔断器YR1器控断路制回QF1指示灯合 闸+WFHLR1HLG1QF1QF
43、1合闸小母线电压起动低APD跳 闸-WOKT1SAKT1XBKV4KV1KV2KS1路+WO放电电阻合闸线圈7-20图APDKO1RKO1YO1+WO+WC母线分段断路器 装置接线图KO1R放电电阻5/21/2022南京理工大学自动化学院337.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置三、按频率自动减负荷装置三、按频率自动减负荷装置1概述概述u频率降低的危害频率降低的危害频率降低将引起电动机转速下降，从而影响产品质量。频率降低将引起电动机转速下降，从而影响产品质量。频率降低会引起电子设备工作的准确度下降，频率过低将频率降低会引起电子设备工作的准确度下降，频率过低将不能运行。不能运行。3APD的
44、参数整定（不作要求）的参数整定（不作要求）5/21/2022南京理工大学自动化学院347.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置频率降低会引起励磁机、发电机等的转速相应降低，当励频率降低会引起励磁机、发电机等的转速相应降低，当励磁电流一定时，发送的无功功率会随着频率的降低而减少，磁电流一定时，发送的无功功率会随着频率的降低而减少，使系统的电压水平将受到严重影响。使系统的电压水平将受到严重影响。频率降低将使发电厂中的给水泵、循环水泵、风机等的出频率降低将使发电厂中的给水泵、循环水泵、风机等的出力下降，造成水压、风力不足，降低发电机组的发电能力，力下降，造成水压、风力不足，降低发电机组的发电能力
45、，进一步引起频率下降，若不采取措施，将造成频率崩溃。进一步引起频率下降，若不采取措施，将造成频率崩溃。频率降低会引起汽轮机叶片产生共振，使叶片寿命降低甚频率降低会引起汽轮机叶片产生共振，使叶片寿命降低甚至断裂，造成重大事故。至断裂，造成重大事故。规程规定：电力系统的频率不能长期运行在规程规定：电力系统的频率不能长期运行在49.549Hz以下，事故情以下，事故情况下不能较长时间停留在况下不能较长时间停留在47Hz以下，频率的瞬时值不能低于以下，频率的瞬时值不能低于45Hz。 图7 -2 3按 频 率 自 动 减 负 荷 装 置 的 工 作 原 理 示 意 图0f（ 0 ）2f（ 1 ）f（ 2
46、）f1fNf35654320ft21t1ft5/21/2022南京理工大学自动化学院35图7-22按频率自动减负荷装置的原理框图tCAf切除负荷系统频率整定值执行元件延时元件频率测量元件7.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置2按频率自动减负荷装置的工作原理按频率自动减负荷装置的工作原理u按频率自动减负荷装置的组成（图按频率自动减负荷装置的组成（图7-22）u按频率自动减负荷装置的工按频率自动减负荷装置的工作原理（图作原理（图7-23）频率测量元件频率测量元件延时元件延时元件执行元件执行元件可见：按频率自动减负荷装置是采可见：按频率自动减负荷装置是采用逐次逼近的方法，迅速计算出系用逐次逼近
47、的方法，迅速计算出系统的有功功率缺额，并断开相应的统的有功功率缺额，并断开相应的用户，以达到系统频率的稳定。用户，以达到系统频率的稳定。 5/21/2022南京理工大学自动化学院367.5 变电所常用自动装置变电所常用自动装置3动作频率的整定动作频率的整定u第一轮动作频率：整定为第一轮动作频率：整定为47.548.5Hz。u最后一轮动作频率：整定为最后一轮动作频率：整定为4646.5 Hz或或45 Hz。u频率选择性级差的确定：频率的选择性级差取决于频率继频率选择性级差的确定：频率的选择性级差取决于频率继电器本身的误差和在时间内频率下降的数值。一般相邻两电器本身的误差和在时间内频率下降的数值。
48、一般相邻两轮的整定频率级差取轮的整定频率级差取0.5Hz，整定时限差取，整定时限差取0.5s。u特殊轮的动作频率：动作频率取特殊轮的动作频率：动作频率取47.548.5Hz，动作时限，动作时限取取1525s，时限级差取，时限级差取5s左右。左右。5/21/2022南京理工大学自动化学院377.6 变电站综合自动化简介变电站综合自动化简介 一、变电站综合自动化系统概述一、变电站综合自动化系统概述1变电站综合自动化的产生变电站综合自动化的产生u常规变电站的缺点：安全可靠性不高、电能质量可控性不常规变电站的缺点：安全可靠性不高、电能质量可控性不高、实时计算控制性不高、占地面积大、维护工作量大。高、实
49、时计算控制性不高、占地面积大、维护工作量大。u微机化变电站（包括微机保护、微机监控、微机远动和微微机化变电站（包括微机保护、微机监控、微机远动和微机录波装置）的缺点：设备重复、数据不共享、通道不共用、机录波装置）的缺点：设备重复、数据不共享、通道不共用、模板种类多、电缆依旧错综复杂等。模板种类多、电缆依旧错综复杂等。u变电站综合自动化：从技术管理的综合自动化将微机化变变电站综合自动化：从技术管理的综合自动化将微机化变电站的二次系统进行优化设计，合理共享、硬件资源。电站的二次系统进行优化设计，合理共享、硬件资源。5/21/2022南京理工大学自动化学院387.6 变电站综合自动化简介变电站综合自
50、动化简介 变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，实现对全变电站的主要设备和输、配能的组合和优化设计，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，以及与调度通电线路的自动监视、测量、控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。信等综合性的自动化功能。2变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化的基本概念 或者说，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术或者说，变电站综合自动化是自动
