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1、前 言变电站对电力的生产和分配起到了举足轻重的作用，学习和了解变电站的结构和运行对电力资源的可持续发展垫下了基础。随着经济的快速发展，我国电力需求迅速增长，由于产业结构调整和居民生活水平的提高，第三产业和居民生活用电比重上升，制冷制热负荷大幅度增加，使得电网规模不断扩大，高电压、大机组、长距离输电、电网互联的趋势，使电网结构越来越复杂。常规变电站的二次部分主要由四大类装置组成：继电保护、故障录波、就地监控和远动。在微机化以前，这些装置不仅功能不同，实现的原理和技术也完全不同，因而长期以来形成了不同的专业和相应的技术管理部门。近年来，开始采用微机型继电保护装置、微机型故障录波器、微机监控和微机远
2、动装置。这些装置尽管功能不一样，其硬件配置却大体相同，除微机系统本身以外，无非是对各种模拟量的数据采集以及I/O回路，并且装置所采集的量和要控制的对象还有许多是共同的，因而显得设备重复，互联复杂。人们自然提出这样一个问题，是否应该从全局出发来考虑全微机化的变电站二次部分的优化设计，提高变电站的可控性，更多的采用远方集中控制、操作、反事故措施等，提高劳动生产率，减少人为误操作的可能，提高运行可靠性，这就是变电站综合自动化的来历。变电站的综合自动化由电脑继电保护和监控系统组成。最明显的特征有以下四个方面：1、功能综合化。2、结构电脑化。3、操作监视屏幕化。4、运行管理智能化。变电站的总体结构采用分
3、布式结构，引入计算机局域网（LAN）技术，将站内所有的智能化装置（IED）连接起来。变电站综合自动化应该改变常规的保护装置不能与外界通信的缺陷，取代常规的测量系统，如变送器、录波器、指针式仪表等；改变常规的操作机构，如操作盘、模拟盘、手动同期及手控无功补偿等装置；取代常规的告警、报警装置，如中央信号系统、光字牌等；取代常规的电磁式、机械式防误闭锁设备；取代常规的远动装置等。计算机技术、通信技术、信息技术惊人的发展，为变电站综合自动化开辟了广阔的前景。变电站综合自动化系统能够大大地提高整个电网运行的安全性和经济效益已经形成共识，其目标应实现变电站的小型化、无人化的高可靠性。综合自动化技术始终追随
4、着计算机技术的发展而发展，计算机和通信技术发展中的任何一种新技术都很快会在变电站综合自动化中找到它的位置。目 录摘 要Abstract第1章 负荷统计及主接线的设计说明1.1 负荷统计1.2 电气主接线第2章负荷统计及变压器选择2.1负荷统计2.2主变压器选择2.3主变压器参数计算2.3.1阻抗计算2.3.2分接头选择2.3.3无功补偿计算第3章短路电流计算3.1各支路最大负荷电流3.2短路点的选择及短路电流计算结果表第4章主要电气设备选择4.1高压断路器 4.1.1 220KV电压级 4.1.2 110KV电压级 4.1.3 10KV电压级4.2隔离开关 4.2.1 220KV电压级 4.2
5、.2 110KV电压级 4.2.3 10KV电压级4.3互感器的选择 4.3.1电流互感器参数的选择 4.3.2电压互感器参数的选择第5章主变压器继电保护5.1定时限过电流保护5.2电流速断保护5.3瓦斯保护第6章变电站综合自动化6.1综合自动化的特点6.2综合自动化的结构形式6.3综合自动化的主要功能 第七章 变电站监控系统7.1系统的构成 7.2系统的通信传输7.2.1上层星形通信网7.2.2中层CAN总线通信网7.2.3底层RS-485总线通信网7.3系统的工作过程及功能7.4 系统的特点7.5系统主站软件的构成 7.5.1系统主站软件流程 7.5.2系统工作流程 7.5.3系统点名流程
6、 7.5.4抄表命令流程 7.5.5设置命令流程 7.5.6广播冻结命令流程7.6系统运行 7.6.1登陆管理 7.6.2主界面 7.6.3菜单功能说明致 谢附录A电气一次接线原理图220KV变电站摘 要：电力生产过程有别于其他工业生产过程的一个重要特点，就是它的生产、输送、变换、分配、消费的几个环节是在同一个时间内同步瞬间完成。电力生产过程要求供需严格动态平衡，一旦失去平衡生产过程就要受到破坏，甚至造成系统瓦解，无法维持正常生产。随着经济的快速发展，全国乃至全世界凸现缺电局面，如何进一步优化调度，加强电力资源的优化配置，最大限度满足电力需求成为人们探讨的问题之一。又随着计算机技术、通信技术、
7、信息技术惊人的发展，变电站综合自动化技术进一步优化，整个电网运行的安全性和经济效益得到大幅提升。这项技术将引起电力行业有关部门的重视，成为变电站设计核心技术之一。本次220KV变电站的设计包括一次和二次部分，主要对变压器台数和容量、主接线方案、高压开关设备、二次接线方案及继电保护的确定；对变电站负荷、无功补偿、短路电流的计算。变电站综合自动化技术是二次部分设计的重点，主要对远程监测系统的构成、工作过程、通信传输等方面的设计，包括电力远程监测技术的研究现状的分析，阐述了系统中普通存在的弊端。详细地阐述了系统的构成，简要地介绍了系统的工作过程，主要功能和特点。介绍了Visual Basic开发工具
8、的特点，论述了基于VB的电力远程监测系统主站软件的模块设计思想和主要流程，并对登录管理界面、主界面和各菜单项进行了说明。关键词：220KV变电站；综合自动化；设计220KV TRANSFORMER SUBSTATIONABSTACT:The produce of electric power is different from other industrial produce,whose process of product,transfer,change, distribute and consume is completed at the same time.The produce of
9、electric power must keep balance,or it cant function normally or even be destroyed.As the development of economy, the problem of being shot of electricity is becoming more and more serious.Its a big problem how to optimize the disposition of electric resource and meet the electric power requirement.
10、With the development of computer technology,communication technology and information technology,the comprehensive automation system technology develop faster and faster.The security and economic profits of the whole electric power network are greatly improved.The technology will be attached importan
11、ce by electrical department and become key point of the transformr substation design. This paper is design the 220KV transformer substation which include two parts of electrical devides.The first part mainly choose the capacity and specification of the transformer and all kinds of devides.It also ca
12、lculate the burden,passive compensation and the shot-circuited current.Comprehensive automation system technology is the key point of the second part.It mainly include the development of electric power remote monitoring system technology. Then, systemically demonstrates the parts of the system. The
13、working principles of systems communication channels and the main function of the system are briefly introduced. Finally, this paper summarily introduces the peculiarities of Visual Basic instrument.Keywords: 220KV transformer substation,Comprehensive automation system,design第1章 负荷统计及电气主接线1.1 负荷统计如下
14、： 单位：KW序 号用电单位现状负荷2005年统计负荷2010年统计负荷1U大平甲线1680018800248002U大平乙线1450015500205003U大红甲线1370014700187004U大红乙线1200013000180001S水 厂4200460058002S矿冶厂2960306035603S化肥厂3300360050004S建材厂1850195024505S农药厂4500460058506S制药厂7400810093007S炭素厂1840204038008S医 院1320142026209S火车站42804880598010S棉纺厂224024403640合计9089098
15、6901300001.2 电气主接线：220KV采用双母线带简易旁路110KV采用双母线接线10KV采用双母线接线第2章 负荷统计及变压器选择2.1 负荷统计现状负荷统计为:90890KW;2005年统计负荷为:98690KW;2010年统计负为:130000KW。2.2 主变压器选择主变参数：型号SFPSZ890000/220额定电压220/121/11KV额定容量90000/90000/90000KVAPK（12）395 PK（13）414 PK（32）280 最大负荷：110KV Smax15j810KV Smax5j2最小负荷：110KV Smin8j210KV Smin2j1高压侧的
16、电压为：V1max231KV V1min220KV要求中压侧电压不超过110121KV范围，低压侧电压不超过1010.8KV范围。2.3 主变压器参数计算2.3.1 阻抗值计算PK（12）PK（12）（S1N/S2N）3395KW,同理PK（13）414KWPK（23）280KW PK11/2PK（12）PK（13）PK（23） 1/2（395414280）264.5KW, 同理 PK2130.5 KW PK3149.5KWVK11/2VK（12）VK（13）VK（23）14.75 KV , 同理VK2-0.5KV VK38.25KV RT1PK1VN2/1000SN2(264.5*200*2
17、00)/(1000*90*90)=1.58, 同理 RT20.78 RT30.89 XT1VN2VK1VN2/100SN（14.75*220*220）/1009079.32XT2-2.69 XT344.392.3.2 选择分接头最大、最小负荷时的电压损耗:V1max(P1R1Q1X1)/V1max2.99 KV V2max(P2R2Q2X2)/V2max-0.04KV V3max(P3R3Q3X3)/V3max1.67 KVV1min(P1R1Q1X1)/V1min0.76 KV V2min(P2R2Q2X2)/V2min0.004 KV V3min(P3R3Q3X3)/V3min0.43 K
18、V最大、最小负荷时，各绕组归算至高压母线电压最大负荷时：V1max225 KV V2max224.996 KV V3max224.566 KV最小负荷时：V1min220 KV V2min217.01 KV V3min215.34 KV选择高压侧分头电压Vf1maxV3maxVN3/V3max224.566*10.5/10.8=218.3KVVf1minV3minVN3/V3min215.34*10.5/10=226KVVf1（Vf1maxVf1min）/2222.15 于是可选2202.5%的分接头，其中V=225.5 KV校验低压母线实际电压V3maxV3maxVN3/Vf1224.566
19、*10.5/225.5=10.0310KVV3minV3minVN3/Vf1=215.34*10.5/225.5=10.410.8 KVV3max=(10.03-10)/10*100%=0.3%5%可见所选分头符合低压母线的调压要求。选中压侧分接头电压计算中压侧分接头电压为：Vf2maxV2maxVf1/V2max=121*222.15/224.996=119.5 KVVf2minV2minVf1/V2min110*222.15/217.01=112.6 KVVf2Vf2minVf2min/2116.05KV于是可选1106%的分接头，其中电压V=116.6 KV校验中压侧母线电压V2maxV
20、2maxVf2/Vf1 =224.996*116.6/222.15=118.09110KV V2max =(113.9-110)/110*100%=3.5%1.5 校验合格110KV级：(110)=(1.2*1)/(0.82*200)*899.8=6.35 整定为7A(110)=(1*3330)/(200*7)=2.41.5 校验合格10KV级：(10)=(1.2*1)/0.85*1200)*1732=12.2 整定为13A(10)=(1*23910)/1200*13)=1.531.5 校验合格5.2电流速断保护变压器的电流速断保护的速断电流按下式整定：式中为变压器的电压比。电流速断保护的灵敏
21、度按下式校验： 1.55.3瓦斯保护：瓦斯保护装置接线由信号回路和跳闸回路组成。变压器内部发生轻微故障时，继电器触点闭合，发出瞬时“轻瓦斯动作”信号。变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量气体，强烈的油流冲击挡板，继电器触点闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲，跳开变压器各侧断路器。变压器严重漏油使油面降低时，继电器动作，同样发出“轻瓦斯动作”信号。第6章 变电站综合自动化6.1 综合自动化概述及其特点现代变电站综合自动化是二次设备完全用计算机实现对一次设备的安全运行监视与记录、安全操作监视、系统故障记录、故障分析、继电保护等多方面自动化的综合。其结构可以是一个功能一套设备，也可以是一体的或多机一体分层
22、分布的。从某种角度上可以说，变电站的综合自动化由计算机继电保护和监控系统两大部分组成。变电站综合自动化最明显的特征有以下四个方面：(1)功能综合化.变电站综合自动化技术是从建立在计算机硬件技术、数据通信技术、模块化软件技术的基础上发展起来的。它综合了变电站内除交直流以外的全部二次设备。计算机保护代替了电磁式保护，监控装置综合了仪表屏、操作屏、模拟屏、变送器、远动装置、有载调压无功补偿、中央信号系统和光字牌；计算机保护和监控系统一起还综合了故障录波和故障测距、小信号接地等装置。(2)结构电脑化。分布式、多CPU综合自动化系统内各主要插件全是计算机化的，采用分布式结构，网络总线连接。计算机保护、数
23、据采集、监视控制等环节的CPU群构成了一个有机整体，以实现各种功能。一个系统往往有几个甚至几十个电脑同时并行运行。(3)操作监视屏幕化。不管有人值班还是无人值班，操作人员不是在变电站内就是在远方调度室或操作中心内面对屏幕显示器进行变电站的全方位监视与操作。常规方式下的指针仪表读数被屏幕数据所代替；常规庞大的模拟屏被CRT屏幕上的实时接线画面所取代；常规在操作屏上进行的跳合闸操作被计算机键盘或鼠标操作所取代；常规光字牌报警被CRT屏幕画面闪光和文字提示所取代。简而言之，面对计算机的彩色可以窥视若大变电站内的瞬变万化。(4)运行管理智能化。变电站综合自动化另一个特征是运行管理智能化。智能化不仅表现
24、在常规的自动化功能上，如自动报警、自动报报表、电压无功自动调节、小信号接地自动选线、事故判别与处理等方面，还表现在能够在线自诊断并不断将自诊断的结果送向远方的主控端。这是区别常规二次系统的重要特征。简言之，常规二次系统只能检测一次设备，而对自己本身的故障诊断困难，必须更多的靠维护人员去检查发现；综合自动化系统不仅检测一次设备还时刻检查自己是否有故障，这就充分体现了其智能化。6.2变电站综合自动化的结构形式归纳起来，变电站综合自动化系统的结构模式有集中式、分布分散式和分布式结构集中式组屏三种类型。集中式的一般采用功能较强的计算机扩展其I/O及外围接口，集中采集信息、集中处理与计算，有的甚至将保护功能也做在一起，如下图所示。这种方式提出得较早，主要受条件限制，当时计算机技术、网络通信技术还没有发展，这种方式可靠性差，功能也有限，很难推广应用。人机联系I/O接口主计算机
