风电场第5章学习.pptx

第第5 5章风电场电气二次系统章风电场电气二次系统 对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备，称为电气设备，称为二次设备二次设备，如熔断器、控制开关、继电器、，如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。控制电缆等。由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为调节和保护的电气回路称为二次回路二次回路或或二次接线系统二次接线系统。第1页/共76页5.1 继电器继电器 继电器的结构和原理继电器的结构和原理 在电路中，继电器控制逻辑的实现依赖于其自身结构，在电路中，继电器控制逻辑的实现依赖于其自身结构，即即线圈和触点的基本设计线圈和触点的基本设计。传统的电磁型继电器由传统的电磁型继电器由线圈、触点以及它们的接线端子线圈、触点以及它们的接线端子和可动铁片、复位弹簧和可动铁片、复位弹簧组成。组成。触点端子触点端子线圈端子 线圈端子触点线圈部分可动铁片当继电器线圈带电后，继电器触点在可动铁片的带动下位置发生变化，这是线圈中流过电流所产生的电磁力吸引可动铁片的结果。i第2页/共76页 继电器的结构和原理继电器的结构和原理 继电器的线圈和触点可以分别接入不同的电路中，从而继电器的线圈和触点可以分别接入不同的电路中，从而实现实现由线圈至触点的顺序控制由线圈至触点的顺序控制。线圈线圈可以反映不同的电气量，进而用于实现可以反映不同的电气量，进而用于实现触点位置的触点位置的变换变换。通常。通常所要反映的电气量有若干种所要反映的电气量有若干种，例如某一特定电，例如某一特定电压压/电流（可以是交流也可以是直流）的有或无、大或小，电流（可以是交流也可以是直流）的有或无、大或小，等等，以此来实现对应的各种逻辑。等等，以此来实现对应的各种逻辑。继电器的继电器的触点触点也可以有不同的逻辑。也可以有不同的逻辑。依靠依靠不同类型的线圈和不同类型的触点不同类型的线圈和不同类型的触点，继电器可以实，继电器可以实现二次回路中比较复杂的逻辑。现二次回路中比较复杂的逻辑。第3页/共76页继电器的结构和原理继电器的结构和原理BSHD电路电路1电路电路2+5V+220V按钮BS的触点处于打开位置，电路1开路，继电器线圈不带电，连接于电路2中的继电器触点处于打开位置。当按钮按下时，电路1接通，继电器线圈中有电流流过，产生磁场，形成线圈对可动铁片的吸附，连接于电路2中的继电器触点闭合，接于电路2中的灯泡会亮起来。第4页/共76页 继电器表示符号继电器表示符号 在专业研究和工程实践中，往往采用类似于电气主接线在专业研究和工程实践中，往往采用类似于电气主接线（一次系统）的处理方式，以（一次系统）的处理方式，以简化的符号简化的符号来表示继电器和二来表示继电器和二次电路。次电路。395786421继电器内部示意继电器内部示意+220V-220V+220V-220V-220V+220V+220V-220VHDLDHAKCSB电路电路1电路电路2电路电路4电路电路3图中的继电器有8 8个接线端子，其线圈通过7-87-8端子与外部电路连接、1-21-2端子间为常开触点、4-64-6端子间接有延时闭合的常闭触点、5-95-9端子间为常闭触点、5-35-3端子间为常开触点，而端子5 5是端子3 3和9 9的公共端子。第5页/共76页 继电器表示符号继电器表示符号 除电磁型继电器外还有除电磁型继电器外还有晶体管继电器、静态继电器及微晶体管继电器、静态继电器及微机继电器机继电器等，分别采用二极管、集成电路和微处理器等元等，分别采用二极管、集成电路和微处理器等元件来实现相同的逻辑。件来实现相同的逻辑。对于复杂的电气二次系统，需要采用各种不同种类的继对于复杂的电气二次系统，需要采用各种不同种类的继电器来构建二次电路，实现其控制、监视和保护等功能。电器来构建二次电路，实现其控制、监视和保护等功能。第6页/共76页 常用的继电器类型常用的继电器类型 在电气二次系统中常见的继电器有：在电气二次系统中常见的继电器有：电流继电器、电压继电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、功率方向继电器、差动电器、时间继电器、中间继电器、功率方向继电器、差动继电器、冲击继电器、信号继电器继电器、冲击继电器、信号继电器，等等。，等等。这些继电器的主要区别在于其这些继电器的主要区别在于其控制电路控制电路的不同。的不同。第7页/共76页 电流继电器电流继电器 电流继电器反映一次回路中的电流继电器反映一次回路中的电流越限电流越限，常用于二次系统，常用于二次系统的保护回路，例如用于的保护回路，例如用于电机、变压器和输电线路等设备的电机、变压器和输电线路等设备的过负荷及短路保护过负荷及短路保护。它的它的继电器线圈接入继电器线圈接入CT的二次侧交流电流回路的二次侧交流电流回路，触点则触点则引出至直流控制回路引出至直流控制回路，用以启动时间继电器的动作或直接，用以启动时间继电器的动作或直接触发断路器分闸。触发断路器分闸。第8页/共76页电流继电器电流继电器21436587启动时间继电器或直接接于控制回路触发断路器QF跳闸ICICQFXX线线继电器端子接线图继电器接线端子2和8之间的两个线圈串联，2和8端子和继电器外部的CT交流电路相连，用于判别某线路中C相电流是否超过继电器的整定值。当电流越限时，继电器接线端子1和3之间的常开触点闭合，触发保护回路中的时间继电器动作，或直接用于控制回路中的断路器跳闸。第9页/共76页 电压继电器电压继电器 电压继电器用于继电保护装置中的电压继电器用于继电保护装置中的过电压保护或欠电压过电压保护或欠电压闭锁闭锁 其其线圈接入线圈接入PT二次侧的交流电压小母线二次侧的交流电压小母线上，触点用于上，触点用于启启动控制回路跳闸动控制回路跳闸或或与其它保护继电器组成相关保护逻辑与其它保护继电器组成相关保护逻辑。21436587继电器端子接线图A BCNPT二次交流电压小母线至其它保护装置至其它保护装置闭锁其它回路电压继电器引入PT二次交流电压小母线的A、C相之间的线电压，用于闭锁其它保护元件。系统正常运行时，接线端子2和8串联的线圈带有100V左右的电压，其常闭触点此时打开，实现对其它电路的闭锁；当AC之间的线电压降低到整定值时，触点闭合，将外部电路开放。第10页/共76页 功率继电器：功率继电器：功率继电器判别某支路上功率继电器判别某支路上流过的功率的方向流过的功率的方向，动作限值是，动作限值是一个角度区间。一个角度区间。当当电流和电压的相角差处于某一设定的区间电流和电压的相角差处于某一设定的区间内时，继电器内时，继电器动作。动作。A BCN至其它保护装置至其它保护装置214365继电器端子接线图I*U*IaIaQFPTCT常用的采用90接线的功率继电器如图所示，其接线端子5和6之间的电压线圈接BC相电压，而接线端子2和4之间的电流线圈接入A相电流。当电压和电流的相角差落于整定区间内时，继电器接线端子1和3之间的常开触点第11页/共76页差动继电器：差动继电器：图中继电器的节点端子2、5、3及1采用星型接法，分别与变压器高、中、低三侧的C相CT相接，在继电器内部经过变流器汇流形成差流；差流再变换到二次绕组上，接于二次绕组的电流继电器感应差流的大小，决定是否动作；当差流越限（时，继电器接线端子10和12之间的常开触点闭合。第12页/共76页 时间继电器时间继电器 常由其它继电器或控制元件启动，用以常由其它继电器或控制元件启动，用以判别某一状态的持判别某一状态的持续时间续时间，使被控设备或电路按照预定的时间动作。，使被控设备或电路按照预定的时间动作。436521送去断路器操作机构87KM+KM-继电器端子接线图KA图为由电流继电器和时间继电器组成的带时限过电流逻辑电路当电流继电器KA触点闭合后，时间继电器的线圈带电，但接线端子4和6之间的延时闭合常开触点并不闭合，只有当KA触点持续闭合，时间继电器线圈持续带电超过时间继电器整定的时间后，4和6之间的延时闭合常开触点才闭合，给断路器操作机构发出跳闸命令。第13页/共76页 中间继电器中间继电器 中间继电器常用于中间继电器常用于二次系统中增加某一控制电路触点数量和二次系统中增加某一控制电路触点数量和容量容量43652187BM+BM-继电器端子接线图KAKM1+KM2+KM3+断路器断路器1操作机构操作机构断路器断路器2操作机构操作机构断路器断路器3操作机构操作机构KM1-KM2-KM3-当电流继电器KA触点闭合后，中间继电器的线圈带电，其三个常开触点闭合，闭合的触点用于触发多个断路器操作机构的跳闸。通过本例可以看出，使用中间继电器可以方便地实现将某一控制命令下发到多个控制回路中。第14页/共76页 继电保护的接线图继电保护的接线图 原理接线图原理接线图 在二次系统的应用中常采用在二次系统的应用中常采用原理接线图原理接线图来描述来描述某一设备某一设备的继电保护动作原理的继电保护动作原理。CAKA1KA2KA1KA2XBKSKSQFQFYT至信号+-KA1、KA2交流电流继电器KS 信号继电器QF 断路器YT 断路器跳闸线圈XB 连接片（压板）上图为10kV及35kV线路中常用的采用两相CT作为相间保护的电流速断保护原理图。原理接线图只描述继电保护回路搭建的基本原理第15页/共76页 展开接线图展开接线图 展开图展开图对于二次回路的描述是对于二次回路的描述是按照回路表示的，由于不同的按照回路表示的，由于不同的回路实现不同的功能，因此它回路实现不同的功能，因此它其实是以其实是以功能功能来描述二次回路来描述二次回路的。的。KA2KA1TAaTAcA411C411N411KA1KA2KSXBQFYTKS至信号+-交流回路速断保护直流回路电源跳闸回路信号整个回路的布置采用从上往下、从左往右的方式来描述逻辑功能的实现。为了便于理解，图形描述的右侧一般需要加入对回路的文字描述。相间电流速断保护的展开接线图第16页/共76页5.2 二次部分的其它元件二次部分的其它元件 接触器接触器 接触器的原理和继电器类似，电力系统中常用的电磁型的接触器的原理和继电器类似，电力系统中常用的电磁型的接触器，也是接触器，也是依靠线圈带电来吸附触点的分合依靠线圈带电来吸附触点的分合。在电气二次部分，接触器常用于在电气二次部分，接触器常用于断路器的合闸断路器的合闸，其，其线圈接线圈接于断路器的操作回路，触点接入合闸回路于断路器的操作回路，触点接入合闸回路，用以分合较大的，用以分合较大的合闸电流。合闸电流。第17页/共76页 接触器接触器 断路器辅助触点不同于继电器触点，它是断路器辅助触点不同于继电器触点，它是位置触点，联动位置触点，联动于断路器位置的变化于断路器位置的变化，当断路器处于分位时，常开触点为，当断路器处于分位时，常开触点为分、常闭触点为合，断路器分闸时则刚好相反。分、常闭触点为合，断路器分闸时则刚好相反。为了显示断路器的当前状态，在电动合闸回路和电动分闸为了显示断路器的当前状态，在电动合闸回路和电动分闸回路中回路中并联有红绿灯指示回路并联有红绿灯指示回路。在在电力系统中电力系统中常用红灯表示断路器处于合闸位置，绿灯表常用红灯表示断路器处于合闸位置，绿灯表示断路器处于分闸位置；示断路器处于分闸位置；但但电路连接中电路连接中，却是绿灯串联高电阻接入合闸回路，而红，却是绿灯串联高电阻接入合闸回路，而红灯串联高电阻接入分闸回路。灯串联高电阻接入分闸回路。第18页/共76页接触器接触器SB1SB2LDRHDYTKMQFQFRFU1FU2FU3FU4KMKMYC+-控制小母线熔断器电动合闸回路绿灯指示回路电动跳闸回路红灯指示回路合闸回路+-QF1234SB1和断路器QF常闭辅助触点（1、2之间）、合闸接触器KM的线圈形成合闸回路；SB2和断路器QF常开辅助触点（3、4之间）、跳闸线圈YT形成跳闸回路。第19页/共76页 接触器接触器 当断路器当断路器QF为分闸状态时，其常开辅助触点为分位（为分闸状态时，其常开辅助触点为分位（3、4之间），常闭辅助触点为合位（之间），常闭辅助触点为合位（1、2之间）。之间）。绿灯由于绿灯由于带有电压发出平光带有电压发出平光，指示断路器当前处于分闸位置。，指示断路器当前处于分闸位置。当合闸按钮当合闸按钮SB1按下时，接触器流过较大电流，其触点闭按下时，接触器流过较大电流，其触点闭合，合闸线圈合，合闸线圈YC带电，将断路器带电，将断路器QF闭合。常开触点闭合闭合。常开触点闭合（3、4之间），而常闭触点（之间），而常闭触点（1、2之间）打开。触器之间）打开。触器KM的线圈都不再带电，其触点打开，合闸线圈也不再带电。的线圈都不再带电，其触点打开，合闸线圈也不再带电。红灯则发出平光红灯则发出平光，指示断路器处于合闸位置。，指示断路器处于合闸位置。第20页/共76页 控制开关控制开关 除了一些简单控制回路以外，常用除了一些简单控制回路以外，常用控制开关来实现电路控制开关来实现电路的复杂逻辑控制的复杂逻辑控制。手柄接线端子所示为LW15型控制开关，其正面有用于人工控制的手柄，手柄有三个位置，中间位置可以顺时针和逆时针旋转45。其后部为接线端子，用来连接电路，最终实现对于电路的控制。手柄位置触 点 450 451 23 45 67 8 9 10第21页/共76页控制开关控制开关LDRHDYTKMQFQFRFU1FU2FU4KM+-控制小母线熔断器电动合闸回路绿灯指示回路电动跳闸回路红灯指示回路合闸回路WC+WC-123412345678WL+故障跳闸闪光指示KMQFM708+-700910SAFU3YCSA事故音响回路KA保护跳闸56 应用了控制开关的断路器控制回路简化示意图第22页/共76页 控制开关控制开关 上图中控制开关的引入不仅实现了断路器的合闸和分闸，上图中控制开关的引入不仅实现了断路器的合闸和分闸，还引入还引入闪光指示回路及事故音响回路闪光指示回路及事故音响回路作为故障后的灯光和作为故障后的灯光和音响信号指示。音响信号指示。图中还引入了外部保护电路中图中还引入了外部保护电路中保护继电器的触点保护继电器的触点KA，它，它接入断路器控制回路中，当电气设备发生故障时，其对应接入断路器控制回路中，当电气设备发生故障时，其对应保护继电器动作触发故障电气设备相关断路器跳闸，将故保护继电器动作触发故障电气设备相关断路器跳闸，将故障设备从电力系统中切除出去。障设备从电力系统中切除出去。第23页/共76页 控制开关控制开关 断路器合闸过程：断路器合闸过程：手柄一般处于手柄一般处于0位置，位置，5、6间的触点闭合，此时断路器间的触点闭合，此时断路器QF常开辅助触点在合位，因此常开辅助触点在合位，因此WL+、SA5、SA6、LD、R、QF1、QF2、KM、WC-形成回路。形成回路。LD会发出闪光。会发出闪光。手柄顺时针旋转手柄顺时针旋转45，SA1和和SA2将接通，其它触点断开。将接通，其它触点断开。KM触点闭合，导通合闸回路，使得断路器合闸。触点闭合，导通合闸回路，使得断路器合闸。合闸后，手柄将自动返回到合闸后，手柄将自动返回到0位置。此时断路器位置。此时断路器QF常开常开辅助触点闭合、常闭辅助触点打开。红灯指示回路中辅助触点闭合、常闭辅助触点打开。红灯指示回路中WC+、HD、R、QF3、QF4、YT、WC-形成回路，红灯平光。形成回路，红灯平光。第24页/共76页控制开关控制开关 故障跳闸过程：故障跳闸过程：KA的闭合将直接导致：的闭合将直接导致：WC+、KA、QF3、QF4、YT和和WC-之间形成回路，最终之间形成回路，最终WC+和和WC-上的电压完全上的电压完全作用于跳闸线圈作用于跳闸线圈YT上，断路器跳闸。上，断路器跳闸。断路器跳闸后其辅助触点的位置发生变化，将导致结果：断路器跳闸后其辅助触点的位置发生变化，将导致结果：1）事故音响回路中的）事故音响回路中的M708+、SA9、SA10（此时手（此时手柄位置未发生变化）、柄位置未发生变化）、QF5、QF6、-700导通，导通，M708+接入中央信号回路（上图中未显示）接入中央信号回路（上图中未显示）,发出事故发出事故音响。音响。2）WL+、SA5、SA6、LD、R、QF1、QF2、KM、WC-形成回路，绿灯闪光指示当前断路器位置异常。形成回路，绿灯闪光指示当前断路器位置异常。第25页/共76页 小母线小母线 在二次系统中，除了在二次系统中，除了直流电源小母线直流电源小母线用于给用于给不同的设备分不同的设备分配电能配电能，交流电压小母线和辅助小母线交流电压小母线和辅助小母线主要用于主要用于集中和分集中和分配信号配信号。直流电源小母线直流电源小母线用于实现直流屏柜向不同的保护装置、测用于实现直流屏柜向不同的保护装置、测控装置等设备供电。控装置等设备供电。交流电压小母线交流电压小母线用于用于PT二次侧电压信号向不同保护测量装二次侧电压信号向不同保护测量装置的分配。置的分配。在发电厂及变电站中，根据控制、信号、继电保护、自动在发电厂及变电站中，根据控制、信号、继电保护、自动装置等的需要，可设置辅助小母线，这些小母线分别布置装置等的需要，可设置辅助小母线，这些小母线分别布置在在控制室的屏上和配电装置内控制室的屏上和配电装置内。第26页/共76页 接线端子、电缆和绝缘导线接线端子、电缆和绝缘导线 继电器、接触器、控制开关、指示灯、各类保护和自动继电器、接触器、控制开关、指示灯、各类保护和自动装置等基本元件，需要连接成可以实现二次系统测量、控装置等基本元件，需要连接成可以实现二次系统测量、控制、监视和保护功能的电路。这些设备的连接需要依靠制、监视和保护功能的电路。这些设备的连接需要依靠导导体和接线端子体和接线端子来实现。来实现。常用的导体为常用的导体为绝缘导线和电缆绝缘导线和电缆，绝缘导线主要用于，绝缘导线主要用于屏内屏内或装置内配线或装置内配线，而电缆用于，而电缆用于连接距离较远的设备连接距离较远的设备。屏柜或装置内部屏柜或装置内部的连线一般以的连线一般以绝缘导线绝缘导线来实现。来实现。屏柜之间屏柜之间、室内外之间室内外之间的二次设备的连接则需要采用的二次设备的连接则需要采用控控制电缆来制电缆来实现。实现。接线端子接线端子是二次系统中用于是二次系统中用于连接屏柜内部和外部的连接连接屏柜内部和外部的连接元件元件第27页/共76页 成套保护装置和测控装置成套保护装置和测控装置 成套式的保护装置成套式的保护装置，即将保护元件、控制元件等集中于，即将保护元件、控制元件等集中于单一装置中，装设于保护、测控屏柜中提供给用户使用。单一装置中，装设于保护、测控屏柜中提供给用户使用。用户只需要使用电缆将保护、测控屏柜和其他屏柜及断用户只需要使用电缆将保护、测控屏柜和其他屏柜及断路器等设备连接起来就完成了二次回路的构建。路器等设备连接起来就完成了二次回路的构建。第28页/共76页 成套保护装置和测控装置成套保护装置和测控装置所示为国外常见的元件组屏方式，微机继电器、电磁型继电器、控制把手等元件都布置于屏柜表面，一些连接需要运行人员自行完成。图为我国普遍采用的成套保护和测控装置，实现保护、测控功能的具体元件集成在单一的装置之中，不需要运行人员关注如何连接。第29页/共76页5.3 二次回路二次回路 电气二次部分的测量、监视、控制和保护功能的实现，电气二次部分的测量、监视、控制和保护功能的实现，需要由各类继电器、控制开关、指示灯等元件搭建相应需要由各类继电器、控制开关、指示灯等元件搭建相应的电路，这些功能不同的电路统称为的电路，这些功能不同的电路统称为二次回路二次回路。根据所实现的功能，二次回路可以分为：根据所实现的功能，二次回路可以分为：保护回路，保护回路，控制回路，测量和监视回路，信号回路，为其提供电源控制回路，测量和监视回路，信号回路，为其提供电源的直流电源系统的直流电源系统。第30页/共76页 保护回路保护回路 继电保护回路继电保护回路用于实现用于实现对一次设备和电力系统的保护功对一次设备和电力系统的保护功能能，它引入，它引入CT和和PT采集的电流和电压并进行分析，最终采集的电流和电压并进行分析，最终通过跳闸或合闸继电器的触点将相关的跳闸通过跳闸或合闸继电器的触点将相关的跳闸/合闸逻辑传递合闸逻辑传递给对应的断路器控制回路。给对应的断路器控制回路。第31页/共76页 控制回路控制回路 控制回路的控制回路的控制对象控制对象主要是主要是断路器、隔离开关断路器、隔离开关。控制回。控制回路不仅要求可以人工对被控对象进行操作，还要可以引入路不仅要求可以人工对被控对象进行操作，还要可以引入继电器等设备的触点实现自动控制。继电器等设备的触点实现自动控制。对于断路器和隔离开关的控制可以采用对于断路器和隔离开关的控制可以采用远方控制或就地远方控制或就地控制方式控制方式。在控制回路中需要有在控制回路中需要有直流电源直流电源，这是因为控制回路中设，这是因为控制回路中设备的运行需要电能，同时控制回路功能的实现还依赖于备的运行需要电能，同时控制回路功能的实现还依赖于可可以传递逻辑的电信号以传递逻辑的电信号。第32页/共76页 测量回路测量回路 测量回路测量回路是由各种测量仪表及其相关回路组成的，其作是由各种测量仪表及其相关回路组成的，其作用是用是指示和记录一次设备的运行参数指示和记录一次设备的运行参数，以便运行人员掌握，以便运行人员掌握一次设备运行情况。一次设备运行情况。它是它是分析电能质量、计算经济指标、了解系统潮流和主分析电能质量、计算经济指标、了解系统潮流和主设备运行工况设备运行工况的主要依据。的主要依据。测量回路分为测量回路分为电流回路与电压回路电流回路与电压回路。第33页/共76页 信号回路信号回路 信号系统信号系统由信号发送机构、接收显示元件及其传递网络构由信号发送机构、接收显示元件及其传递网络构成，其作用是准确、及时地显示出相应的一次设备的工作成，其作用是准确、及时地显示出相应的一次设备的工作状态，为运行人员提供操作、调节和处理故障的可靠依据。状态，为运行人员提供操作、调节和处理故障的可靠依据。信号回路按其电源可分为信号回路按其电源可分为强电信号回路和弱电信号回路强电信号回路和弱电信号回路。按其用途可分为按其用途可分为位置信号、事故信号、预告信号、指挥信位置信号、事故信号、预告信号、指挥信号和联系信号号和联系信号。事故信号和预告信号都需要在主控室或集中控制室中反映事故信号和预告信号都需要在主控室或集中控制室中反映出来，他们是电气设备各信号的中央部分，通常称为出来，他们是电气设备各信号的中央部分，通常称为中央中央信号信号 将事故信号、预告信号回路及其他一些公共信号回路集中将事故信号、预告信号回路及其他一些公共信号回路集中在一起成为一套装置，称为在一起成为一套装置，称为中央信号装置中央信号装置第34页/共76页 操作电源系统操作电源系统 在变电站中，继电保护和自动装置、控制回路、信号回路在变电站中，继电保护和自动装置、控制回路、信号回路及其他二次回路的工作电源，称为及其他二次回路的工作电源，称为操作电源操作电源。操作电源系操作电源系统统，由电源设备和供电网络构成。，由电源设备和供电网络构成。变电站的操作电源有变电站的操作电源有直流操作电源和交流操作电源直流操作电源和交流操作电源两种。两种。第35页/共76页 操作电源系统操作电源系统 直流操作电源直流操作电源又可分为又可分为独立式直流电源和非独立式直流独立式直流电源和非独立式直流电源电源。独立式直流电源独立式直流电源有蓄电池直流电源和电源变换式直有蓄电池直流电源和电源变换式直流电源；流电源；非独立式直流电源非独立式直流电源有硅整流电容储能直流电源和有硅整流电容储能直流电源和复式整流直流电源。复式整流直流电源。交流操作电源系统交流操作电源系统就是直接使用交流电源，正常运行时就是直接使用交流电源，正常运行时一般由一般由PT或站用变压器作为断路器的控制和信号电源，故或站用变压器作为断路器的控制和信号电源，故障时由障时由CT提供断路器的跳闸电源。提供断路器的跳闸电源。还有一种还有一种交流不间断电源系统交流不间断电源系统(UPS)，可向需要交流电，可向需要交流电源的负荷提供不间断的交流电源。它的基本原理是源的负荷提供不间断的交流电源。它的基本原理是将来自将来自蓄电池的直流变换成正弦交流电蓄电池的直流变换成正弦交流电。第36页/共76页5.4 相对编号法与安装接线图相对编号法与安装接线图 实际工程应用中要实际工程应用中要采用安装接线图来实现电路的连接采用安装接线图来实现电路的连接，安，安装接线图的完成要依赖于装接线图的完成要依赖于相对编号法则相对编号法则来实现。来实现。+BM-BM1D281D52 图为一个保护测控屏柜的屏柜布置图，描述的是保护测控屏柜上装置的实际布设，并赋予每个元件以唯一的编号。每个元件的接线端子也进行编号，从而实现了连接部分的编号唯一。第37页/共76页5.4 相对编号法与安装接线图相对编号法与安装接线图主控制室至隔离开关至隔离开关CT断路器电缆沟1324二次系统连接示意图1、继电保护屏柜2、室外端子箱 3、断路器机构箱 4、CT二次接线盒第38页/共76页5.4 相对编号法与安装接线图相对编号法与安装接线图 屏柜和外部设备的连接屏柜和外部设备的连接则往往采用则往往采用回路号标注回路号标注的方式。的方式。至室外XX线端子箱至室外XX线端子箱42.5mm281.5mm281.5mm242.5mm281.5mm241.5mm241.5mm242.5mm242.5mm242.5mm2至主控室XX线保护屏至主控室XX线保护屏至A相CT至B相CT至C相CT至母线侧刀闸至线路侧刀闸至断路器机构箱图分别为继电保护接线端子与端子箱的接线。可以看出，继电保护、端子箱、断路器机构箱和CT接线盒等设备之间由电缆连接，用于传输信号的电缆芯被以唯一的回路号所标注，使得我们可以很清楚这一电缆及其芯线所在二次回路及其功能。第39页/共76页5.5 风电厂的二次部分风电厂的二次部分 风电机组的保护、控制、测量、信号风电机组的保护、控制、测量、信号 风力发电厂的监控系统分为风力发电厂的监控系统分为现地单机控制、保护、测量现地单机控制、保护、测量和信号以及中控室和信号以及中控室对各台风力发电机组进行集中监控，也对各台风力发电机组进行集中监控，也可在可在远方远方（业主营地或调度机构）对风力发电机组进行监（业主营地或调度机构）对风力发电机组进行监视。视。风力发电机组的控制器系统包括二部分：风力发电机组的控制器系统包括二部分：第一部分为计第一部分为计算机单元算机单元，主要功能是，主要功能是控制风力发电机组控制风力发电机组；第二部分为电第二部分为电源单元源单元，主要功能是使，主要功能是使风力发电机组与电网同期风力发电机组与电网同期。第40页/共76页 箱式变电站中变压器的保护、控制、测量、信号箱式变电站中变压器的保护、控制、测量、信号 变压器配置高压熔断器保护、避雷器保护和负荷开关，采用变压器配置高压熔断器保护、避雷器保护和负荷开关，采用高压熔断器做为短路保护，避雷器用于防御过电压，负荷开高压熔断器做为短路保护，避雷器用于防御过电压，负荷开关用于正常分合电路，不装设专用的继电保护装置。关用于正常分合电路，不装设专用的继电保护装置。第41页/共76页 风电厂控制室的控制、测量、信号风电厂控制室的控制、测量、信号 风电厂控制室布置在风电厂控制室布置在 110kV 变电所内，与变电所内，与110kV 变电变电所中控室在同一房间内。所中控室在同一房间内。在中控室内采用微机对风电厂厂区中的风力发电机组进在中控室内采用微机对风电厂厂区中的风力发电机组进行集中监控和管理。行集中监控和管理。第42页/共76页 遥测和遥信系统遥测和遥信系统 远程监控人员可通过远程监控人员可通过人机对话完成远方监视任务人机对话完成远方监视任务。操作。操作方法与在升压变电站控制室的值班人员的操作方法基本相方法与在升压变电站控制室的值班人员的操作方法基本相同。同。遥测、遥信、遥控、遥调遥测、遥信、遥控、遥调被成为变电站综合自动化中的被成为变电站综合自动化中的四遥四遥。“测测”其实指测量其实指测量，及电流电压等模拟量数据的本地搜，及电流电压等模拟量数据的本地搜集及远方传输与监视；集及远方传输与监视；“信信”指信号指信号，指发生在发电厂和变电站中的某一设备，指发生在发电厂和变电站中的某一设备或系统状态的变化；或系统状态的变化；“控控”指控制指控制，其控制对象为断路器、隔离开关等控制，其控制对象为断路器、隔离开关等控制设备；设备；“调调”指调整指调整，调整不同于控制，控制最终实现了状态，调整不同于控制，控制最终实现了状态的变化，而调整是在某一状态范围的调整。的变化，而调整是在某一状态范围的调整。第43页/共76页 5.6 升压变电站的二次部分升压变电站的二次部分 按照按照“无人值班无人值班”（少人值守）（少人值守）原则进行设计，采用原则进行设计，采用全全计算机监控计算机监控方式，通过计算机监控系统进行机组的启、方式，通过计算机监控系统进行机组的启、停及并网操作、主变高压侧断路器和线路断路器的操作、停及并网操作、主变高压侧断路器和线路断路器的操作、站用电切换、辅助设备控制等。站用电切换、辅助设备控制等。第44页/共76页 升压站的控制、测量、信号升压站的控制、测量、信号 （1）110kV 及以上变电所的控制、测量和信号的原则：及以上变电所的控制、测量和信号的原则：a)110kV 变电所的主要电气设备可现地控制也可采用变电所的主要电气设备可现地控制也可采用集中监控系统。集中监控系统。b)110kV 隔离开关、与相应的断路器和接地刀闸之间，隔离开关、与相应的断路器和接地刀闸之间，装设闭锁装置。装设闭锁装置。c)110kV 变电所监控系统结构分为站级层和间隔层，变电所监控系统结构分为站级层和间隔层，网络按双网考虑，通信介质采用光纤。站级层采用总线型。网络按双网考虑，通信介质采用光纤。站级层采用总线型。第45页/共76页升压站的控制、测量、信号升压站的控制、测量、信号（2）监控系统的功能：）监控系统的功能：运行监视功能运行监视功能 事故顺序记录和事故追忆功能事故顺序记录和事故追忆功能 运行管理功能运行管理功能 远动功能远动功能 运行管理功能运行管理功能第46页/共76页 升压站的控制、测量、信号升压站的控制、测量、信号 （3）电测量：）电测量：全站配置全站配置一套计费装置一套计费装置，关口计费点设置为：，关口计费点设置为：产权分界产权分界点点，即在变电站，即在变电站110kV 出线及对侧变电站接入间隔中实出线及对侧变电站接入间隔中实施。施。同时在本站配置一台同时在本站配置一台电量采集器电量采集器，完成对电能表的数据，完成对电能表的数据采集。采集。电度测量选择电度测量选择智能式电子电度表智能式电子电度表 （4）信号及其传递：）信号及其传递：信号分为电气设备运行状态信号，电气设备和线路事故信号分为电气设备运行状态信号，电气设备和线路事故和故障信号。和故障信号。按按风电场接入电力系统可行性研究报告风电场接入电力系统可行性研究报告将系统要求将系统要求的遥测量和遥信信号通过相互独立的通道传输到地调。的遥测量和遥信信号通过相互独立的通道传输到地调。第47页/共76页 升压站的继电保护升压站的继电保护（1）110kV 主变压器保护：主变压器保护：主变压器保护：配置主变压器保护：配置一套二次谐波制动原理的微机型纵一套二次谐波制动原理的微机型纵差保护差保护，保护动作跳变压器各侧断路器。，保护动作跳变压器各侧断路器。差动保护是变压器的基本电气量主保护，用于保护变压差动保护是变压器的基本电气量主保护，用于保护变压器本身故障，其原理为器本身故障，其原理为基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律，将变压器看作，将变压器看作一个节点，则一个节点，则流入变压器的电流应该和流出的相同流入变压器的电流应该和流出的相同。k1KDIr.TA1II.III.TA2I1.I2.k2KDIr.TA1II.III.TA2I1.I2.双绕组变压器差动保护单相原理接线图第48页/共76页 升压站的继电保护升压站的继电保护 除了比率制动差动保护，一般还装设除了比率制动差动保护，一般还装设差动速断保护差动速断保护用于用于快速动作于较为严重的故障。快速动作于较为严重的故障。非电量保护非电量保护：重瓦斯、轻瓦斯、油温、绕组温度、压力：重瓦斯、轻瓦斯、油温、绕组温度、压力释放，保护动作于发信号。非电量保护也用于保护变压器释放，保护动作于发信号。非电量保护也用于保护变压器本体本体 除了装设主保护，变压器还装设有除了装设主保护，变压器还装设有后备保护后备保护，后备保护，后备保护用于防御变压器本身和外部系统的故障，常见的后备保护用于防御变压器本身和外部系统的故障，常见的后备保护是用于防止相见短路的电流保护和用于防止接地短路的零是用于防止相见短路的电流保护和用于防止接地短路的零序电流和零序电压保护。序电流和零序电压保护。第49页/共76页 升压站的继电保护升压站的继电保护 容量较大的变压器则一般采用容量较大的变压器则一般采用带时限的过电流保护带时限的过电流保护作为作为后备保护后备保护 在在220kV以上系统，为了保护变压器本身，以上系统，为了保护变压器本身，复合电压闭复合电压闭锁过流还需要加装方向元件锁过流还需要加装方向元件 为了防御外部或变压器本体的接地故障，还装设有为了防御外部或变压器本体的接地故障，还装设有零序零序电流和零序电压保护电流和零序电压保护 此外，变压器还装设有此外，变压器还装设有主变过负荷保护主变过负荷保护，带时限动作于，带时限动作于发信、启动风扇、闭锁有载调压，或跳低压侧分段断路器。发信、启动风扇、闭锁有载调压，或跳低压侧分段断路器。第50页/共76页 升压站的继电保护升压站的继电保护（2）110kV或或220kV线路保护：线路保护：对于风电场中的对于风电场中的220kV或或110kV 线路保护，也需要装设线路保护，也需要装设相应的线路保护相应的线路保护 对于国内成套式线路保护来讲，对于国内成套式线路保护来讲，110kV线路保护常装设线路保护常装设有有三段式距离保护和四段式零序保护三段式距离保护和四段式零序保护，成套保护本身一般，成套保护本身一般还装设有还装设有自动重合闸自动重合闸，用于区分线路的瞬时性故障和永久，用于区分线路的瞬时性故障和永久性故障性故障 对于对于220kV及以上的电气设备要求及以上的电气设备要求继电保护双重化配置继电保护双重化配置，即装配两套独立工作的继电保护装置，同时一般加装可以即装配两套独立工作的继电保护装置，同时一般加装可以保护线路全长的保护线路全长的全线速动保护全线速动保护，即高频、电流差动保护。，即高频、电流差动保护。第51页/共76页 升压站的继电保护升压站的继电保护 （3）站用变保护）站用变保护 设置设置电流速断、限时电流速断和过电流保护电流速断、限时电流速断和过电流保护，保护动作，保护动作于跳开所用变断路器。于跳开所用变断路器。零序过电流保护零序过电流保护，动作于跳开主变，动作于跳开主变低压侧断路器。低压侧断路器。（4）1035kV进线保护进线保护 限时电流速断、过电流、零序过电流保护限时电流速断、过电流、零序过电流保护，保护动作于，保护动作于断开本进线断路器。断开本进线断路器。第52页/共76页 升压站的继电保护升压站的继电保护 （5）1035kV电容器保护电容器保护 装设装设限时电流速断、定时限过电流、过欠电压、不平衡限时电流速断、定时限过电流、过欠电压、不平衡电压、零序过电流保护电压、零序过电流保护，保护动作于断开电容器回路断路，保护动作于断开电容器回路断路器。器。（6）其它配置）其它配置 一般要配置一般要配置一个录波装置柜一个录波装置柜，记录设备事故时的线路和，记录设备事故时的线路和主变电流电压等参