变电站综合自动化系统设计本科设计word版

xxx学院本科毕业设计（论文）变电站综合自动化系统设计

学生姓名： xxxxxx 学生学号： xxxxxxx 院（系）：电气信息工程学院

年级专业： xxxxxxxxx 指导教师： xxx 讲师

助理指导教师：

二〇一三年六月

摘要

变电站是电力系统运行过程中最重要的环节之一，它的运行状况直接影响到整个电力系统的经济性以及可靠性。要提高变电站的运行效率，一个最基本的办法就是要提高变电站管理和运行的自动化水平，实现变电站的综合自动化。

本文针对变电站的技术要求，从目前变电站中主流的完全分散式结构形式入手对变电站整体结构布局，分别进行了对一次系统和二次系统的设计。在硬件部分选择带三相变压器组的变压器，这样相比单相变压器组的变压器，造价更低、占地面积更小、运行费用更少，大大降低了投入和运行成本。在软件配置上，选用目前实际运用中反馈很好的RCS-9000变电站综合自动化系统。其特点是集测量、监视、控制、保护和另外自动化运行功能于一体，能满足对35kv-500kv不同变电标准的变电站的稳定运行的需要，为实现变电站自动化无人值班式运行管理提供了可靠的技术条件。

关键词变电站，综合自动化，继电保护配置

ABSTRACT

The transformer substation is one of the most important link in the process of operation of power system, its running state directly affects the whole power system economy and reliability. To improve the efficiency of the substation, one of the most fundamental way is to improve the automation level of management and operation of substation, integrated automation transformer substation.

In this paper, according to the requirements of substation substation technology, from the current mainstream fully distributed structure of the overall layout and structure, were designed for a system and the two system. In the part of hardware selection of transformer with three-phase transformer, compared with transformer single-phase transformer group, lower cost, smaller footprint, operation cost less, greatly reducing the investment and operating costs. In the software configuration, the actual use of feedback of RCS-9000 substation integrated automation system is very good. Its characteristic is measuring, monitoring, control, protection and automatic operation function in a body, can satisfy the need for stable operation of the 35kv-500kv substation substation of different standards, provides reliable technical condition of transformer substation automation unattended operation management.

Key words Substation，integrated automation system，The relay protection configuration

目录

摘要............................................................................................................................. I ABSTRACT ....................................................................................................................... I I

1 绪论 (1)

1.1 概述 (1)

1.1.1变电站综合自动化系统概况 (1)

1.1.2变电站综合自动化系统目前发展趋势 (1)

1.2 变电站综合自动化系统的作用和应用范围 (2)

1.3 实现变电站综合自动化的目的和意义 (2)

2 变电站的结构形式与控制要求 (3)

2.1总体结构 (3)

2.2完全分散式的结构形式 (3)

2.3电气主接线结构选择 (4)

2.3.1 电气主接线的基本形式 (4)

2.3.2电气主接线的选择 (4)

2.4变电站综合自动化系统主要功能 (5)

3 变电站综合自动化系统的系统设计 (7)

3.1 变电站综合自动化系统一次系统 (7)

3.2 变电站综合自动化系统二次系统 (8)

4 系统硬件和软件配置 (10)

4.1 系统硬件主要设备的配置 (10)

4.1.1 变电站主变压器的选择 (10)

4.1.2 各级电压母线的选择 (10)

4.1.3 隔离开关选择 (11)

4.1.4 电流互感器的选择 (11)

4.1.5 电压互感器的选择 (11)

4.1.6 高压断路器选择 (12)

4.2 系统软件配置 (12)

5 系统功能的实现 (14)

5.1 系统保护装置设计 (14)

5.1.1 继电保护的配置 (14)

5.1.2 变压器的继电保护 (15)

5.2 母线保护 (18)

5.3 自动重合闸的设置 (20)

5.4 短路电流的计算 (20)

5.4.1 短路的危害 (20)

5.4.2 短路电流计算方法 (20)

5.4.3 短路电流计算 (21)

5.5 防雷保护与接地方案设计 (22)

5.5.1 防雷保护 (22)

5.5.2 接地装置设计 (23)

5.6 配电装置 (23)

5.6.1 配电装置类型 (23)

5.6.2 对配电装置的基本要求和设计步骤 (24)

5.6.3 屋内配电装置 (24)

5.6.4 屋外配电装置 (24)

6 系统特色和优势 (26)

结论 (28)

参考文献 (29)

致谢 (30)

1 绪论

1.1 概述

1.1.1变电站综合自动化系统概况

变电站是电力系统运行重要的组成部分之一，并且是发电厂与用户之间重要的连接环节，起着变电以及配电的作用。它的运行和管理情况直接影响到整个电力系统是否能安全与经济运行，而变电站综合自动化系统的出现是变电站运行管理中的一次重大变革。它为变电站实现小型化、智能化、扩大监控范围以及为变电站的安全、可靠、合理、经济运行提供了数据采集以及监控支持，同时为实现高水平的无人值班变电站管理打下了基础。

变电站综合自动化系统具有结构微机化、功能综合化、操作检测屏幕化、运行管理智能化等特征。变电站综合自动化系统是利用变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、保护装置和远动装置等）经过系统功能的重新组合，利用目前先进的现代电子技术、计算机技术、通信技术以及信息处理技术等来实现对全变电站的主要设备以及输电、配电线路的监视、检测、控制以及保护等功能。变电站综合自动化系统是利用大规模集成电路和多台计算机组成的自动化系统，以替代常规的测量和监视仪表，用计算机保护替代常规的继电保护组屏，从而改变常规的继电器保护装置不能很好的与外界沟通的缺点。所以说，变电站综合自动化系统具有很方便利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能监视、检测和控制变电站内各种设备的运行和操作的功能。

1.1.2变电站综合自动化系统目前发展趋势

变电站自动化技术伴随着我国现代科学技术发展，尤其是网络技术、计算机软、硬件技术以及超大规模集成电路技术的发展而不断进步，变电站综合自动化系统目前朝着一次设备智能数字化，二次设备多功能集成化方向发展，同时可靠性和经济性也是变电站自动化技术发展和实现过程中必须所要考虑的问题。一次设备的在线监测，电能质量的监测管理，网络安全技术，变电站综合自动化系统必定会更多的融入现代社会的各种新科技、新观念。其总的发展情况可以从以下几个不同角度来描述：

（1)、其子站模块设计朝多功能智能化、综合化方向发展。

（2)、通信媒介将更多的引入大型光纤。

（3)、系统总体结构朝着全分散和开放式发展。

（4)、从传统控制方法向综合智能化方向发展。

（5)、从纯粹的屏幕数据监视到多媒体共同监视发展。

（6)、从专用设备到总体的控制平台，站内综合管理向全开放式发展

1.2 变电站综合自动化系统的作用和应用范围

变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。为了提高变电站安全稳定运行水平，降低运行维护的成本，提高其经济效益，向用户提供高质量的电能服务，而变电站综合自动化系统正是基于变电站综合自动化技术开始兴起并广泛应用到各个现代化变电站中的。

1.3 实现变电站综合自动化的目的和意义

变电站综合自动化系统，是将变电站的二次设备经过多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，现代电子技术，通信及信号处理技术。从而实现对整个变电站的主要设备和输电、配电线路的监视、检测、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。

实现变电站综合自动化以替代常规的测量和监视仪表，用计算机保护替代常规的继电保护组屏，从而改变常规的继电器保护装置不能很好的与外界沟通的缺点。并且变电站综合自动化系统可以采集到较为完整的信息和数据，利用计算机的逻辑判断功能和高速的计算能力，可以很方便的监测和控制变电站内所有运行设备的操作和执行，它具有运行管理智能化，操作监视视频化，功能综合化，结构微机化等优点。运用先进的现代变电站综合自动化技术，降低了电压的不合格率，提高了供电质量，提高了变电站运行管理的自动化水平，减少了控制电缆，缩小了占地面积，为变电站实现无人值班提供了可靠的技术条件。同时要更好的实现变电站的综合自动化由于技术层面和现场环境等条件的限制，但随着技术的不断进步与完善，以及技术人员技术水平的不断提升，变电站综合自动化技术一定会在整个行业领域发挥它应有的巨大作用。

2 变电站的结构形式与控制要求

2.1总体结构

本变电站采用完全分散式变电站综合自动化系统，站级的监控管理设备装置于控制室内，主变保护和110kV线路、监控装置在主控室集中组屏，35kV、10kV 线路及监控装置及电容器保护采用分散布置，安装在开关柜上。测控装置和保护单元之间用LON网连接起来，结构图如图1所示。

图1总体结构框图

2.2完全分散式的结构形式

完全分散式的变电站综合自动化系统，是指以断路器、变压器、母线等一次设备为安装单位，将控制、监测、保护、输入、输出等单元分别安装在一次主设备的开关柜上，安装在主控制室内的主控制单元通过现场总线与各个单元进行现场通信，主控制单元通过以太网和监控主机联系，如图2所示。

这种完全分散式结构的综合自动化系统在实现模式上可以分为两种：一种是保护相对独立，控制和测量一体化；另外一种是测量、控制、保护三部分一体。这种完全分散式结构的变电站综合自动化系统的特点是：

（1）、综合性强。

（2）、系统的各个部件全部是分散独立安装。

（3）、减小占地面积

（4）、有效减少二次电缆的使用。

图2 完全分散式变电站综合自动化系统结构

2.3电气主接线结构选择

2.3.1 电气主接线的基本形式

电气主接线经常用到几种接线方式，是以出线和电源为主体。由于每个变电站的电源回路数和进线、出线回路数都不同。并且各回路线中所传输的能力大小也不一样。因此为方便电能的汇集和分配，在进线和出线分布比较密集的地方，中间环节选择运用母线的连接，这样可让接线比较简单，运行方便，有助于装配与扩建。如果和有母线的接线形式相比，没有汇流母线的接线形式使用的电气设备相对比较少，建设用地更小，一般用于进出线的回路少，不需扩建的变电站。

没有汇流母线的接线形式主要有单元接线、角形接线和桥形接线，有汇流母线的接线方式主要为为双母线接线、单母线接线两大类。

2.3.2电气主接线的选择

根据安全，可靠，灵活，经济的选择要求，高压侧有4回出线，其中两回备用，需要采用双母线接线或单母线分段接线，中压侧有6回出线，其中两回备用，可以采用双母线接线、单母线分段接线方式，低压侧有11回出线，其中两回备用，可以采用单母线分段、单母线分段带旁路母线的接线方式，经过分析、综合、组合和比较，运用以下电气主接线：

110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用单母线分段接线方式，10kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式

接线图，如图3：

图3 电气主接线图选择

2.4变电站综合自动化系统主要功能

变电站综合自动化系统的功能主要有以下四个方面：

（1）、监测功能

监测功能是指变电站综合自动化系统通过对变电站的所有的数据进行收集，显示，分析并打印，使技术人员清楚整个变电站在一定时间或者一个时间段内的运行情况，并以此采取相应的措施。

（2）、控制功能

变电站综合自动化系统提供可靠方便的人机对话功能，使技术人员通过计算机很方便的做出对开关，变压器转接头，刀闸等操作。并且软硬件上的自动化设计完全能满足操作上的安全、可靠，准确，快速的技术要求。