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1、第七章 工厂供电系统的二次回路和自动装置,第一节 二次回路及其操作电源第二节 高压断路器的控制和信号回路第三节 变配电所的中央信号装置第四节 电测量仪表与绝缘监视装置第五节 自动重合闸与备用电源自动投入装置第六节 供电系统的自动化基本知识第七节 二次回路的接线和接线图,第一节 二次回路及其操作电源,供电系统的二次接线是指用来对一次接线的运行进行控制、监测、指示和保护的电路，亦称二次回路。,二次回路按其用途分有：断路器控制回路、信号回路、测量回路与绝缘监视回路、继电保护回路以及自动化装置等。,一、概述,1.铅酸蓄电池 采用铅酸蓄电池组作操作电源，不受供电系统运行情况的影响，工作可靠，但是在充电过
2、程中要排出氢和氧混合气体，有爆炸危险，且随气体排出的硫酸蒸气，有强腐蚀性，对人身健康和设备安全有很大危害。一般不予采用。,二 直流操作电源,（一）由蓄电池组供电的直流操作电源,2.镉镍蓄电池 采用镉镍蓄电池组作操作电源，除了不受供电系统运行情况的影响，工作可靠外，还有其大电流放电性能好、功率大、机械强度高、使用寿命长、腐蚀性小、无需专用房间从而大大降低投资等优点。因此，在工厂供电系统中应用比较普遍。,1.硅整流电容储能式直流电源 在供电系统正常工作时，通过硅整流器供给直流操作电源同时，通过电容器储能，在交流供电系统电压降低或电压消失时，有储能电容器对继电器和跳闸回路放电，使其正常动作。,（二）
3、由整流装置供电的直流操作电源,2.复式整流的直流操作电源 提供直流操作电压的整流器电源有两个：电压源有所用变压器或电压互感器供电，电流源由电流互感器供电。与电容储能式相比，复式整流装置的输出功率大，电压稳定性好。,小型分屏柜,小型一体柜,采用交流操作的断路器，应采用交流操作电源。所有的保护继电器、控制设备、信号装置及其他二次元件也均采用交流型式。交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，工作可靠，维护方便，但不适用于比较复杂的继电保护、自动装置及其他二次回路。交流操作电源广泛应用于中小型变配电所中采用手动操作和继电保护采用交流操作的场合。,三 交流操作电源,第二节 高压断路器的控制和信号
4、回路,高压断路器的控制回路是指用控制开关或遥控命令操作断路器跳、合闸的回路。,信号回路是用来指示一次系统设备运行状态的二次回路。,用来显示断路器正常工作的位置状态。,用来显示断路器在事故情况下的工作状态。,在系统出现不正常状态时或在故障初期发出的报警信号。,断路器的控制和信号回路要满足一定的基本要求。,一、概述,图7-3 手动操作的断路器控制和信号回路WC-控制小母线 WS-信号小母线 GN-绿色指示灯 RD-红色指示灯R-限流电阻 YR-跳闸线圈（脱扣器）KM-继电保护出口继电器触点QF16-断路器QF的辅助触点 QM-手动操作机构辅助触点,二、采用手动操作的断路器控制与信号回路,三、采用电
5、磁操作机构的断路器控制与信号回路,WC-控制小母线 WL-灯光信号小母线 WF-闪光信号小母线 WS-信号小母线 WAS-事故音响信号小母线 WO-合闸小母线 SA-控制开关 KO-合闸接触器 YO-电磁合闸线圈 YR-跳闸线圈 KM-继电保护出口继电器触点 QF16-断路器QF的辅助触点 GN-绿色指示灯 RD-红色指示灯 ON-合闸方向 OFF-分闸方向,四、采用弹簧操作机构的断路器控制与信号回路,WC-控制小母线WS-信号小母线 WAS-事故音响信号小母线SA-控制开关 SB-按钮 SQ-储能位置开关YO-电磁合闸线圈YR-跳闸线圈 QF16-断路器辅助触点M-储能电动机GN-绿色指示灯
6、RD-红色指示灯 KM-继电保护出口继电器触点,第四节 测量仪表与绝缘监视装置,任务：监视供电系统的运行状态和计量一次系统消耗的电能，保证供电系统安全、可靠、优质和经济合理地运行。,要求：对电气测量仪表，要保证其测量范围和准确度满足变配 电设备运行监视和计量的要求，并力求外形美观，便于 观测，经济耐用等。,一、电气测量回路,（一）电气测量的任务与要求,（二）电气测量仪表的配置,供电系统变配电装置中的各部分仪表按规定要求配置。,续上页,（三）电气测量回路示例,10kV线路电气测量原理电路图,电能表接线,续上页,380V电源进线回路电气测量原理电路图。,续上页,基于先进的数字信号处理和单片机技术的
7、新型数字式智能表，集测量、显示、报警输出、参数设置和数据存储为一体，已逐步在重要的变配电所及其自动化工程中得到应用。,下图是多功能综合数字式智能表的测量原理电路图。,二、交流系统的绝缘监视,利用一次系统接地后出现的零序电压给出信号或跳闸。,一、自动重合闸装置,运行经验表明，电力系统的故障特别是架空线路上的故障大多是暂时性的，多数能很快地自行消除。因此，采用自动重合闸装置（ARD），迅速恢复供电，从而大大提高供电可靠性。,第五节 自动重合闸与备用电源自动投入装置,二、备用电源自动投入装置,（一）备用电源自动投入装置的作用与类型,作用：用于两路及以上电源进线的变配电所中，提高供电可靠性。,工作电源
8、与备用电源的接线方式可分为两大类：明备用:指在正常时，备用电源不投入工作，只有在工作电源 发生故障时才投入工作。暗备用:指在正常时，两电源都投入，互为备用。,续上页,在正常情况下，QF1闭合，QF2断开，负荷由工作电源供电。,当工作电源故障时，APD动作，将QF1断开，切除故障电源，然后将QF2闭合，使备用电源投入工作，恢复供电。,续上页,正常情况下，QF1,QF2闭合，QF3断开，两个电源分别向两段母线供电。,若电源B(A)发生故障，APD动作，将QF2(QF1)断开，随即将QF3闭合，此时全部负荷均由A(B)电源供电。,续上页,1）不论什么原因失去工作电源，APD都能迅速起动并投入备用电源
9、；2）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；3）APD应只动作一次，以免将备用电源重复投入永久性故障回路中；4）当电压互感器二次回路断线时，APD不应误动作。,（二）对备用电源自动投入装置的基本要求,续上页,（三）备用电源自动投入装置的原理,+,第六节 供电系统自动化基本知识,（一）、概述,变配电所综合自动化是将变配电所的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变配电所的主要设备和线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度中心通信等综合性的自动化功能。,优点：功能综合化 所有二次回路功能综合为
10、一体。结构微机化 主要插件是全微机化的分布式结构，采用网络总线连接成整体。操作监视屏幕化 面对彩色大屏幕显示器进行全方位监视与操作。运行管理智能化 具有在线自诊断功能和专家系统。,（二）、微机远动装置的基本功能与类型,一）微机远动装置的基本功能,微机远动装置（RTU）主要用来集中收集变电站内的所有信息，同时可以接收上级控制调度中心的命令，输出开关控制信号，增减控制设备信号或调节设备的整定值，并返回已完成操作的信息，归纳起来有如下功能：,1“四遥”功能：,遥信、遥测、遥控、遥调,2事件顺序记录（SOE）,3系统对时,4电能采集（PA）,5自恢复和自检测功能,6与SCADA系统通信,二）微机远动装
11、置的类型,从体系结构上，RTU可以分为集中式RTU和分布式RTU两类；在采样方式上，RTU可分为直流采样RTU和交流采样RTU两类；从组屏方式上，RTU可分为集中组屏和分散布置两类。,目前技术比较先进而且最受用户欢迎的是结构分布式。,SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。,SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备
12、进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。,在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。,续上页,直流屏监控单元,结构分布式RTU,续
13、上页,功能分布式RTU,续上页,结构分布式RTU应用示例,续上页,采用微机远动装置的断路器控制回路及信号回路示例图,远方,就地,防误操作联锁触点,合位继电器,合保继电器,跳保继电器,跳位继电器,续上页,（三）、变配电所综合自动化系统的信息采集,有直流采样和交流采样两类。采用变送器进行的采集称为直流采样。,直流采样系统存在的问题有：遥测数据的准确性受变送器稳定性的影响；遥测数据的实时性受变送器响应速度的影响；变送器的维护工作量比较大；通常一个变电站需要大量的变送器，增加了工程造价和占地面积。,交流采样方法实际上就是用微机取代传统的变送器，充分发挥微机功能强、灵活可靠、使用方便等优点，以克服因使用
14、传统变送器而导致的一系列不良影响。此外，结构分布式RTU采用交流采样还可以兼有微机保护功能。,不经过变送器，按一定规律直接采集交流信号并加以处理，计算出电压、电流有效值以及有功、无功功率的方法就是交流采样。,第五节 中央信号装置,对中央事故信号装置的要求是：在任一断路器事故跳闸时，能瞬时发出音响信号(电笛)，并在控制屏或配电装置上有表示事故跳闸的具体断路器位置的灯光指示信号。,中央信号:事故信号和预告信号 有能重复动作和不能重复动作两种,并能手动或自动复归。,对中央预告信号装置的要求是：当供电系统发生故障和不正常工作状态但不需立即跳闸的情况时，应及时发出音响信号（电铃），并有显示故障性质和地点
15、的指示信号（光字牌指示）。,续上页,下图是不能重复动作的中央事故信号装置回路图，为便于分析其工作原理，将变配电所的所有断路器事故跳闸信号回路绘在一起列于图右。,续上页,下图是不能重复动作的中央预告信号装置回路图，为便于分析其工作原理，将配电装置的预告信号回路列于图右。,本章小结,本章是本课程的重点，也是从事供电工程设计与运行必备的基础知识。本章首先讲述了供电系统一次接线的概念、变配电所的操作电源；其次重点讨论了电气测量回路与绝缘监视装置、高压断路器的控制和信号回路；最后简要介绍了中央信号装置。本章重点：电气测量回路与绝缘监视、高压断路器的控制和信号回路。本章难点：高压断路器的控制和信号回路。教
16、学基本要求：了解变配电所常用操作电源、中央信号装置；理解供电系统的典型二次接线；灵活运用10kV及以下变配电所二次接线的设计。,接线端子,中间变压器,转换开关,旋转手柄,触点盒,测量仪表,单相电子式多费率电能表,三相电子式多费率电能表,普通机械表,多功能数字表,UPS,目前市场上的UPS应用较多的为在线式，其单机功率一般为0.7kVA1500kVA。,电能表接线,三相两元件有功电能表,三相两元件无功电能表,数字式智能表,三相电子式多功能电能表,三相数字式多功能仪表,按钮旋钮指示灯,指示灯,按钮、旋钮,行程开关等,微动开关,行程开关,行程开关等,限位开关,弹簧操动机构,采用弹簧操动机构的断路器是利用合闸前弹簧储足的能量，克服分闸弹簧的反作用力来合闸。,
