变电站基本原理精选(九篇)

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第1篇：变电站基本原理范文

【关键词】光纤差动 智能变电站 数据同步

1 引言

电子式互感器和智能断路器是一次设备智能化的重要特点。应用电子互感器解决了因互感器饱和而引起的差动保护误动作的问题。光纤差动保护本身就具有一些其他保护不可替代的优点，因此现阶段光纤差动保护是输电线路中应用最广泛的主保护，具有不可替代的地位。

2 基本原理

光纤差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来，利用专用光纤通道实时地向对侧传递采样数据，同时接收对侧的采样数据，通过计算线路两端的电流，能简单、可靠地判断出区内、区外故障。光纤差动保护的原理如 图1所示。

3 同步算法

线路两侧保护装置采样数据的同步问题是线路光纤差动保护装置的一个关键性技术。

在智能变电站中我们常使用电子式互感器，电子互感器的输出形式一般是离散型的数字量，该信号是通过光数字信号的形式经过合并单元最后传送给中间隔层的保护设备，但是这种采集数据的方式在信号数据处理和传送过程中容易存在延时现象，一般延时时间为50μs～500μs，在一些特殊情况下甚至达到1000μs，这些延时数据的采集对智能变电站的差动保护来说是致命的，并且线路两侧的变电站中传送给中间隔层的保护设备在样信号的合并单元中同样有各种的延时时间，这就给智能变电站中的线路差动保护的两侧数据同步提出了新的挑战。

4 基于9-2协议的插值同步法

在9-2协议的差值同步法中是将数据通过过程层网络最后送到变电站的保护装置中，但是这种传送形式中的时间具有不固定的特性。在智能变电站中的线路差动保护装置以及合并单元都可以应用相同的时钟信号，这样智能变电站的输电线路两侧的时钟信号就可以不相同业可以不同步。

9-2协议的差值同步法中规定的合并单元输出采集信号应该具有下面三个特质：

（1）样数据；

（2）电子式电流互感器的额定延时；

（3）样标号SmpCnt。

我们可以使用电子式电流互感器中的额定延时以及采样标号SmpCnt，得出适合于9-2协议的差值同步法的智能变电站线路中差动保护装置算法。

我们采用拉格朗日插值算法是基于9-2协议的数据同步法得出的，我们知道，因为拉格朗日插值算法在计算的过程中存在一些计算误差，这些误差会导致在幅值以及角度上和实际波形存在误差。这些误差主要是拉格朗日插值算法的次数的影响，所以在拉格朗日插值算法中采用二次差值比一次差值误差要小很多。

5 总结

本论文首先介绍了智能化变电站的光纤差动保护的基本原理，并对同步算法进行了详细的分析和介绍，再同步算法中详细介绍了9-2协议的差值同步法，在9-2协议的差值同步法对误差的产生进行详细的探讨，通过一次插值法和二次差值法中分析出9-2协议的差值同步法中拉格朗日二次插值法更能满足智能变电站的现场要求。

参考文献

[1]张兆云，刘宏君，张润超.数字化变电站与传统变电站间光纤纵差保护研究[J].电力系统保护与控制，2010，8（03）：58-60.

[2]刘宏君，孙一民，李延新.数字化变电站光纤纵差保护性能分析[J].电力系统自动化，2008，32（17）：72-74.

[3]曹团结，俞拙非，吴崇昊.电子式互感器接入的光纤差动保 护数据同步方法[J].电力系统自动化.2009.33（23）：65-68.

第2篇：变电站基本原理范文

关键词：数字化变电站；电子式互感器；IEC61850

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 14-0000-02

一、引言

在我国，变电站综合自动化技术经过十多年的发展已经走向成熟，变电站自动化技术的广泛采用提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度能力，降低了变电站建设的总造价，这些都已经成为不争的事实。电子式互感器、智能化一次设备及其在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日臻成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，为全数字化的变电站技术提供了新的契机。

数字化变电站是利用数字化技术使变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，其基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。

数字化变电站建设的关键是实现能满足上述特征的通信网络和系统，并开发出相应的智能设备。IEC61850标准包括变电站通信网络和系统的总体要求、功能建模、数据建模、通信协议、项目管理和一致性检测等一系列标准。数字化变电站可按照IEC61850标准建设通信网络和系统的变电站。

二、数字化变电站的设备特点

数字化变电站的主要一次设备和二次设备都应为智能设备，这是变电站实现数字化的基础。智能设备具备可与其他设备交互参数、状态和控制命令等信息的通信接口。如果确需使用传统非智能设备，应通过配置智能终端将其改造为智能设备。设备间信息传输的方式为网络通信或串行通信，取代传统的控制电缆、CT电缆和 PT电缆等硬接线。

电子式互感器的应用是数字化变电站发展的核心与基础，任何形式的数字化变电站都离不开互感器的数字化。江西南昌董家窑220kV变电站作为华中电网首个数字化变电站，率先在110KV系统采用电子式互感器及相关二次设备。

（一）IEC61850协议

IEC61850是关于变电站自动化系统的完整的标准体系，提出了信息分层，系统的配置、管理、面向对象建模同一建模、采用映射的方法实现通信，符合采用网络通信传输实现无缝通信系统的要求。为不同系统、不同设备之间的无缝联接提供了统一平台。IEC61850是智能化一次设备和数字式变电站的实现标准。IEC61850是至今为止最为完善的变电站自动化标准，它适应了变电站应用功能的分布式实现和组合式实现，为变电站一体化提供了统一平台。变电站内采用IEC61850通信标准符合当今变电站自动化发展的方向，对整体提高变电站技术水平具有重大意义。

（二）智能开关的应用

理想的智能开关是指在断路器内嵌电压、电流变换器及其光电测量系统 ，由微机控制的二次系统、IED设备和相应智能软件实现集成开关系统智能性的开关设备。但由于智能开关等一次智能化设备的开发周期以及造价等原因，目前最佳的解决方案依旧是采用智能终端+传统一次设备的方式。从严格意义上来说应该智能终端称之为智能操作箱即将原有的操作回路下放至端子箱再配以智能化系统来实现传统开关设备的数字化。实现了传统开关的“自我描述”“自我检测”机制。

（三）电子式互感器的应用

电子式互感器分为光学电子式互感器和混合电子式互感器（或电学电子式互感器）。

光学电子式互感器（即无源式电子互感器）的电流测量原理包括Faraday效应、磁致伸缩效应、Kerr效应和逆压磁效应等，电压测量原理包括Pockels效应、Kerr效应和逆压电效应等。其中利用Faraday效应测量电流和Pockels效应测量电压的方法最直接，精度高。

混合电子式互感器（也称为有源式电子互感器）的电流测量原理包括罗氏线圈和LPCT，电压测量原理包括容式分压、感式分压等。董家窑220kV变电站采用的是有源式GIS结构的电子互感器。

以下为电子式互感器与常规互感器的差异：

（四）计量系统的应用

数字化变电站由于采用了电子式互感器，从而使得传统的计量系统（电度表）已无法使用，在现阶段已开发出能够接IEC61850协议过程层接口的电度表从而满足了数字化变电站对于计量系统的需求。数字式电度表DTSD/DSSD1056已获得了质量技术监督局的计量许可证，DTSD/DSSD1056三相电子式多功能电能表在接收到光纤以太网传送的数字化电流电压信号后，实时运算和处理CPU系统对该数据进行处理光电式电能表的电量输入采用了数字输入接口模式。数字输入接口严格遵循了当前国际流行的IEC61850标准，数字输入接口在物理和链路层上采用了IEC61850推荐的高速光纤以太网。

数字化计量系统与传统计量系统的对照如下图所示。

三、结语

数字化变电站的研究已从实验室阶段进入实际工程应用阶段，实用的全数字化变电站已有一些先例。目前，数字化变电站所需的大部分设备，可基本实现国产化。国家电网公司及各省市电力公司始终跟踪数字化变电站的最新发展，并做了大量实际工作，继2003年数字化间隔挂网试运行后，陆续有220KV安徽铜陵周庄变、220KV青岛午山变、220KV河北保定安新变、220KV哈尔滨延寿变等数字化变电站成功投运。还有部分省市电力公司按 IEC61850标准进行的500kV试点变电站正在调研中，并准备在近期内建设。数字化变电站将是我国变电站技术的发展方向。

参考文献：

[1]程云国，刘会金.光学电压互感器的基本原理与研究现状[J].电力自动化设备，2004，24（5）：5-7.

[2]宋军强，周彪.新型光学电压互感器及共信号处理的原理与算法[J].电力系统自动化，2002，26（13）：52-56.

[3]王政平，张雪原.光学电流互感器的问题与解决对策[J].传感器技术，2005，24（5）：5-7.

[4]黄智宇，段雄英.电子式互感器数字接口的设计及实现[J].电力系统自动化，2005，29（11）：87-90.

[5]殷志良，刘万顺.一种遵循IEC61850标准的MU同步的实现新方法[J].电力系统自动化，2004，28（11）：57-61.

第3篇：变电站基本原理范文

此站实习自8月20日开始，将持续20天。当天上午我们在变管所主要负责人的监督下通过了安规开始，下午到天井山110kv变电站去热身。次日我们前往正在筹建即将投入运行的220kv洱源集控站，不过先是到了邓川110kv变电站，在此十天期间，我们将会对整个变电运行的种种做最初步、最感性的认识和了解。之后的十天到下关220kv变和大理500kv变各五天，这期间就是巩固和提高自己对变电运行的认识。这是我人生中弥足珍贵的经历。

尽管变电站电压等级不一样，但还是有很多相似的，如下大概介绍我的认识情况。首先，认识和学习一次设备（主变压器、短路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、耦合电容器、避雷器、电力电缆、母线、所用变、电抗器、电容器）的基本原理、主要结构和在电网中的作用，型号及技术参数。通过对以上内容的学习，我了解了电能生产的全过程及变电站电气设备的构成、型号、参数、结构、布置方式，对变电站生产过程有了一个完整的概念。熟悉变电站主接线连接方式、运行特点、初步了解电气二次部分、继电保护及自动装置，巩固和加强了所学的专业知识，为今后的工作岗位打下良好的基础。

其次，学习变电站值班员岗位职责、安全职责、值班制度和交接班制度，培养正确的劳动观、人生观、价值观，为以后确保所从事工作岗位的安全生产奠定思想和理论基础。同时我更希望由一个不谙世事的学生在轮岗实习之后能够回到变电站，并逐渐成长为一名变电运行人员。

回顾过去短短二十天，我感触颇深。毕竟，这是我迈出校门，步入社会的具有实际意义的第一课。通过和各变电站师傅们的接触，我不但从他们身上学到了许多宝贵的运行经验，更从他们身上学到了许多做人的道理。让我深刻的体会到理论和实践相结合的重要性。更加让我深刻的认识到变电运行这一工作是一项责任很强的工作，也是技术性很强的工作，想成为一名新时期合格的变电运行人员我还需要走很长的一段路，在这条路上我将以更高的标准要求自己、更多的知识来武装自己，将安全稳定运行落实到实处，真正做到设备的主人。

第4篇：变电站基本原理范文

1、变电站自动化系统的概念

1.1变电站综合自动化系统的基本概念

综合自动化是将变电站的二次设备（量仪表、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，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，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

变电站综合自动化系统是利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，它替常规的测量和监视仪表，替代了常规控制屏、中央信号系统和远动屏[1]。

1.2微机保护装置的特点

微机保护是实现变电站自动化系统中继电保护功能的关键环节。它的功能和可靠性如何，在很大程度上影响了整个系统的性能。同时，微机保护装置是以微处理器为核心，根据数据采集系统所采集到的电力系统的实时状态数据，按照给定算法来检测电力系统是否发生故障以及故障的性质和范围等，并由此做出是否需要跳闸或报警等判断的一种安全装置。因此，微机保护装置中的数据采集系统和数据处理算法对整个保护性能显的尤为重要。

2、数据采集系统的硬件构成

2.1数据采集系统的硬件结构示意图

数据采集系统主要包括电压形成回路，采样保持电路和滤波器电路，模拟量多路转换开关和模数转换器等功能部分。结构示意图如图（1）所示[2]。

数据采集系统完成将模拟输入量准确地转换为微型机能够识别的数字量，然后输入到微型机主系统中，进行下一步的计算。

另一种实现数模转换功能的器件是电压频率转换器VFC，其结构示意图如图2所示

由于VFC型数据采集系统具有利于光电隔离提高A/D转换精度，抗干扰能力强等优点，因此VFC在电力系统微机保护装置中获得了广泛应用。

2.2VFC型数据采集系统的硬件电路

采用VFC作为A/D转换器件的模拟量数据采集系统的原理框图如上图（2）所示，图中只画了一个通道，多个模拟量则需要多个这样的通道（计数器可以多通道共用）[3]。

2.2.1电压形成回路[2]

从电力系统中经过TV，TA得来的电流i和电压u需要经过进一步的变换才能适应VFC的输入范围要求，同时，弱电系统还要与强电系统隔离。

微机保护要从被保护电力线路的电流互感器、电压互感器取得电流、电压信息，还必须把这些信息进一步变换降低到±5V的范围内.

（1）输入电压的电压形成回路

把一次电压互感器输出的二次额定100V电压变换成最大±5V模拟电压信号，供模数转换芯片使用.该功能由电压变换器实现。原理电路如下。

当线路额定电压为35KV时，经过一次电压互感器后，二次侧的额定电压为100V，为了输出最大±5V模拟电压信号，该变换器的变比应设置为20/1。

（2）输入电流的电压形成回路

把一次电流互感器输出的二次额定5A/1A电流变换成最大±5V模拟电压信号，供模数转换芯片使用.微机保护中，一般采用电流变换器.其原理电路图如下。

需要注意的是，在A/D转换器型数据采集装置中，电压形成回路之后通常要加上一级LPF回路。此时，在加入LPF的采样信号，必须满足采样定理，否则将引起信号的失真。LPF型式的选择也要综合考虑继电保护的响应速度和响应时间等因素。

2.2.2 VFC的基本原理及与实际工作电路结构

VFC器件的电压频率关系图如图5所示，工作电路图如图6所示。与此对比的图7为四方公司的CSL-160B系列数字式线路保护装置中基于VFC的模数变化插件示意图。

由图5可知。加入VFC的电压可以转换成脉冲量，该脉冲量的频率与输入电压成正比。经过快速光耦器件隔离后，用计数器对脉冲进行计数，该计数值与输入模拟量在采样间隔T时间内的积分成正比，达到了将模拟量转换为数字量的目的，实现了数据采集的功能。

2.2.3单片机系统

单片机基本系统由CPU及扩展的存储器

上接第143页

组成。CPU应采用高性能的芯片，目的是进一步提高计算速度。同时还应给CPU配备一定的内存单元，用于记录采集的电压电流等数据。

3、计算方法

由上文可知，输入微机保护装置的模拟量有电压量和电流量。这些量需要经过采样和分析运算后，才能作为微机保护的判断依据。由于全周傅立叶算法在收集采样数据时不用等待5ms的时间，且具有较好的滤波能力，所以在本装置中，采用全周傅立叶算法作为对采样数据的处理方法。

全周傅立叶算法的基本原理是基于傅立叶级数而来的。在此不再叙述，具体可参阅文献[2].

4.2该系统的性能分析[2]

在实际应用中，广泛使用的数据采集系统是逐次退近式和电压一频率变换式的两种。由于后者在每一个采样时刻读出的计数器数值不能直接使用，必须采用相隔一定时间间隔的计数器汉值之差后才能使用，所以对于某些要求动作速度快的微机型装置不应采用电压一频率变换式数据采集系统。

但是，微机保护对VFC的转换时间没有要求，这是因为VFC是利用输入计数器的脉冲的计数值来获取模拟输入信号在某一时间内的积分值对应的数字量。只要在使用式应注意到计数芯片的输入脉冲频率不能超出极限计数频率即可[1]。

1）低通滤波。

VFC型数据采集系统对输入信号进行连续积分，因此，具有低通滤波的效果，可以抑制噪声。

2）抗干扰能力强

VFC与计数器之间的光耦器可以实现数据采集系统与微型机的电气隔离，又可以有效减少共模干扰进入弱电系统。

3）输出数字量调节位数方便。

在其他因素不变的情况下，只要调整积分间隔 即可实现调整位数的目的。

5、结论

VFC型数据采集系统的抗干扰能力强，不必增加硬件开销，只需改变软件中的计算间隔，就可以提高数据采集系统的精度，它非常适合于各种微机型电力装置的模拟量数据采集系统

参考文献：

[1]丁书文. 变电站综合自动化技术. 北京.中国电力出版社，2005

[2]杨奇逊，黄少锋. 微型机继电保护基础. 北京，中国电力出版社，2007

第5篇：变电站基本原理范文

【关键词】主变保护；空开配置；压板配置

1 概述

随着电力系统一体化管理的全面展开，对变电站运行人员的要求有了很大的变化，尤其是对个人业务技能水平的要求会更加苛刻，不学习就满足不了现在的运行要求，就不能保证安全的运行，学习势在必行。作为变电站的核心设备，主变压器我们不但需要懂得一次部分的维护，也需要知道二次部分的基本保护配置及原理，为此下面就对主变保护基本配置进行简单的梳理。

主变保护根据反映参数不同，可分为电气量保护和非电气量保护；而根据保护的不同作用分为主保护和后备保护，具体是：重瓦斯保护和差动保护构成了主变的主保护，而主变各侧配置相应的后备保护。

2 主变差动保护

差动保护即是主变的主保护之一，是归属于电气量保护，以各侧的电流为参数，用于保护变压器内部、套管及引出线上的各类故障，保护范围为三测电流互感器之间，差动保护动作后跳开三侧断路器，一般配有专门的差动保护装置。

差动保护装置具体有差动速断和比率差动，还会配置有各侧的过流保护（一般不投），具体原理如图1所示，其中：

Id为差动电流，Id =︱I1+ I2+ I3︱

I r 为制动电流， I r =0.5﹡（︱I1︱+ ︱I2︱+ ︱I3︱）

ICDSD为差动速断电流定值，ICDQD为差动启动电流定值（与比率差动有关）。

KB1、KB2为制动系数，与比率差动有关。

由于差动保护是完全以三测电流值为唯一的判断依据，如发生任一侧的CT断线均将导致差动保护闭锁，保护拒动，应特别重视

CT断线对其保护的影响。

差动保护装置因只需取入各侧的电流，无需电压，装置仅有一个二次空开，即差动保护装置装置电源空开。

差动保护装置压板有三个出口压板：跳高压侧断路器压板、跳中压侧断路器压板、跳低压侧断路器压板；功能压板有：投差动保护压板、投过流保护压板（一般不投）。另外还配置了一个方式压板“投检修状态”硬压板，其基本含义为：投入时，闭锁装置信号向后台机发送，主要用于在调试信号太多时，闭锁装置信号，避免影响后台机正常运行的信号判断。

3 主变后备保护

主变后备保护就是当差动保护和重瓦斯保护不动作或者三侧断路器拒动时，用于切除故障的备用保护，对差动保护而言作为近后备保护，对相邻元件保护（下级出线保护）作为远后备保护。主要分为高后备、中后备、低后备。它属于电气量保护，实现方式有：过电流保护、低电压起动的过流保护、复合电压起动的过流保护以及负序过电流保护等。

第6篇：变电站基本原理范文

关键词：智能变电站；智能控制技术；构件元素；分布式电源

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）28-0102-02

作为整个智能电网中最为重要的工作环节，智能变电站在整个的工作过程中承担着重要的工作任务。一方面既要积极承担起变电站的工作设备的共组状态，另一方面还要支持起电网的信息实时采集和的相应任务。整个智能变电站在工作的状态之中，对整个电网起着实时的控制、智能任务的调节和其他各种的积极应用。通过各个环节的相互配合，从而从整体上实现了变电站与调度站、与相邻的其他变电站、工作的电源、以及用电用户之间的相互协调互动、协同工作。智能变电技术的广泛应用以及智能变电站的投入使用不仅为电网的安全和稳定的运行提供了切实可行的数据支持，也为未来的电网工作提供了极为重要的技术支持。本文着眼于智能变电技术的基本理论基础，对智能变电站的基本工作原理和工作技术进行了着重分析，并重点研究了智能变电技术得以广泛使用的技术手段。

1 智能变电技术的基本特征

根据最新的一项技术导则定义显示，所谓的智能变电技术较之传统的变电技术主要是在以下的几个方面做出了改变：智能变电技术主要是在技术上进行了改造处理，利用先进、集成性比较高、低碳、环保的各种设备相互组成的。整个智能变电站都是依靠数字化和通信平台的网络化相互组成的。整个变电系统全程遵守标准化的基本工作原理，在此项技术的支撑下，该变电站可以自动完成信息的收集和整理，并在此项技术的支持下可以对整个电网实现自动调节和控制、智能调控措施、在线进行决策、协同合作等变电站。

整个智能变电站最为重要的技术特点是高度的可靠性。这项技术对于智能变电站来说是最为基本也是最为重要的。然而高度的可靠性并不是指智能变电站设备内部和自身具有多么稳定的可依靠性，除此之外，智能变电站技术还具备自我诊断的功能，自身可以对系统出现的问题进行自我诊断和治疗的功能。对设备中出现的任何问题都可以第一时间进行快速的反应和应对措施，从而将供电的故障和意外降到最低的程度。

除此之外，智能变电站还具有比较强的交互性的特征。智能变电技术与此同时还需要为整个网站提供一份更加可靠和充分以及安全的信息。从而整体上为了满足智能电网的正常运行以及对用电量的控制都能起到整体上的调控作用。

再次，智能变电站还具有极为强大的高度集成性的特点。在整个的工作网络中，智能变电技术组合融入了信息通信技术、现代化的网络技术、先进的计算机应用技术、控制和调控技术以及电力电子的相关技术等等各个方面。并且在这个过程中，还兼具了微网和一些虚拟的电厂应用技术，这些技术的相互配合使用从整体上简化了传统的变电站的数据采集的模式，从而建立起并逐渐形成了一个完整统一的信息电网互动平台。该平台的建立对于形成一个完整的智能调控措施、在线解决问题措施等方面都起到了积极的调节和控制作用。

除了上述的特点之外，智能变电站还具有低碳和环保的特点。新型的智能变电技术在设备的使用过程中创新性地使用了光纤这种材料，代替了传统的一些电缆和电线，这种集成性特别好的材料具备功能强大、性能好等特点。这些材料的使用不仅有效节省了材料，减小了原材料的损耗，还有效地降低了该材料的生产成本。与此同时，还起到了有效保护环境的作用。这种新型的原材料不仅减少了噪声、辐射和电磁等方面的污染，还极为有效地净化了电磁的生产环境，对整个智能变电站都起到了环保、低碳的作用。

2 智能变电技术使用的关键性技术支持

较之传统的智能变电技术，新型的智能变电站不仅改变了设备的使用材质，还在整个设备系统中有效地应用了许多新型的现代化技术。这些新型的现代化技术有效地将设备工作状态中的各种动态信息得以获取和分享，从而可以高效地对整个系统进行了及时有效的集成调动。从而更好地实现了对于智能变电站的分层控制，优化了站内资源，进一步提高了智能变电站内部的生产可靠性和安全的性能。

在现代应用的许多智能变电技术中，现有的变电站的相关技术还远远不能满足生产的需求。各种技术之间需要相互配合，协同合作。这就要求各项技术必须力求打破各项技术在专业设置上的限制，这样才能更好更深入地了解智能变电技术的内涵。从而实现智能变电技术设备的数字化、紧凑化和检修的状态化等方面的

特点。

2.1 智能变电技术的集成效益

在传统的变电站工作中，进行信息采集和处理的主要设备中心是中央处理器和的芯片一起来配合完成的。根据大量的数据信息处理和逻辑分析过程将这些高级应用都集中应用在了中央处理器上。因而中央处理器性能的好坏与优劣决定了变电站设备各种功能实现的速度和质量。随着现代化的电子信息技术的发展，硬件描述语言的系统发展使得各种硬件系统的设计性能更加模型化和自动化。使用这样的软件不仅可以有效地解决信息在传输时遇到的相关瓶颈问题，还更为有效地降低了硬件各种资源在使用中的资金消耗。此外，模块化的设计也更加有利于智能电子设备的更换和升级类的

问题。

电子设备的硬件集成技术在智能变电站的工作中，将会打破内部的相关硬件设计理念。进而在此基础上可以有效地改变变电站的相关工作理念，从而会在整体上更新变电站的工作原理。

2.2 软件的构成技术

所谓的软件构成技术是指具备一定的功能性，并且在这个过程中可以独立完成相关工作或者其他相关工作的程序体。软件的构成技术在实质上与一般的代码是极为不同的。在智能变电站的工作程序中，使用这些复件技术的相关组成可以有效解决系统面临的故障类

难题。

3 结语

本文集中性地对智能变电站的相关理论进行了简要的阐释。比较全面地阐释了智能变电技术的相关构建的方式。然而眼下，智能变电技术的相关理论技术才刚刚开始，在以后的发展过程中，这项技术还需要努力做好各个技术的相互配合，力求努力打破相关技术之间的专业壁垒，将先进的电力电子、通信设备和相关的控制技术进行相互的融合。从而实现各种资源的优化配置，最终追求实现智能变电技术的易改造、易升级的相关工业需求。

参考文献

[1] 曹楠，李刚，王冬青.智能变电站关键技术及其构建方式的探讨[J].电力系统保护与控制，2011，（5）.

[2] 吴国，王庆平，李刚.基于数字化变电站的集中式保护研究[J].电力系统保护与控制，2009，（10）.

[3] 陈建民，周健，蔡霖.面向智能电网愿景的变电站二次技术需求分析[J].华东电力，2008，（11）.

[4] 曹楠，李刚，王冬青.智能变电站关键技术及其构建方式的探讨[J].电力系统保护与控制，2011，（5）.

第7篇：变电站基本原理范文

Abstract: With the advancement of technology and management,the substation DC system is moving towards the direction of automation and free of maintenance. The continuous demand for the DC system requests a necessary reform of the DC system. The pape starts from the analysis of the problems in 35kV substation DC system and proposes the modification scheme basing on this,the paper makes a brief analysis on the modification scheme of DC system.

关键词:35kV变电站;直流系统;改造方案

Key words: 35kV substation;DC system;modification scheme

中图分类号:TM63 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)30-0236-01

1当前35kV变电站直流系统存在的问题

1.1 采用的敞开式的碱性蓄电池组服役时间较长,运行维护麻烦、安全可靠性低,已不能适应电力系统继电保护装置特别是微机保护装置对直流电源的安全技术要求。

1.2 采用端电池调节器调压得的直流系统,端电池极易硫化、维护困难,接线复杂,在更换过程一旦发生断线,短路或者接地,都将有可能导致保护装置误动或者拒动,造成大面积停电事故,甚至可能造成电网事故。

1.3 陈旧的直流装置自动化程度低,无法满足遥测、送信等功能的要求。受基本原件的制约,电器化性能提高受到限制。

235kV变电站直流系统改造目标

从直流电源的发展过程看,直流电源已经走过了高频开关代替相控电源的过程,阀控式密封铅酸蓄电池的广泛使用要求整流器具有高性能,电力自动化的发展要求具有高度智能化的监控功能,从而使电力操作电源维护管理向无人值守、远程监控自动化的方向发展。直流系统改造后应该保证电网系统的稳定可靠运行,最大程度避免不安全因素的发生;实现提高蓄电池使用寿命的目标;全自动兼容手动功能,实现全程操作的自动化操作;带有遥测、遥控接口,与调度中心联网,全面实现直流电源的无人值守。

335kV变电站直流系统改造措施

3.1 蓄电池组采用阀控式密封蓄电池。阀控式密封铅酸蓄电池多采用紧装配密集极板,超细玻璃纤维作隔膜,贫电液结构。也有采用管式正极板,专用隔板胶体电解液的富电液结构的,其基本原理都使气体在极板问转移,促进了再化合反应,同时利用减压阀保持电池内部有一定压力。这类蓄电池具有防酸式铅酸蓄电池的优点、而且基本上属于免维护,同时由于没有酸雾和气体排出,可以与成套直流电源柜一起安装在主控室。现在已广泛应用于各类发电厂、变电站中,成为无人值班变电站首选蓄电池。但其运行寿命与温度有较大关系,所以要求环境温度不宜过高。一般来说,环境温度如果不超过26℃,就可以达到设计寿命。同时对充电装置的稳压精度等技术参数也提出较高要求。

3.2 调压采用高频斩波方式。电站继电保护装置对直流电压的稳定度要求较高。传统调压方法为多只二极管串联后与多只继电器触点并联进行有级调节。既精度低,又难以实现自动控制。高频斩波调压就不存在这些问题。动力母线提供的直流电压,经高频斩波波后送到控制母线,向继电保护装置供电。输压反馈到调节器,构成闭环系统,自动、精确管通断及斩波宽度,在动力母线电压大幅度波动时,也可保持控制母线电压稳定。

3.3 采用高频开关电源。35kV变电站直流系统中的充电机,一般由工频变压器和晶闸管相控整流及滤波装置组成。缺点是充电机发生故障后,需较长时间停电维修,蓄电池得不到充电,全站直流电源处于无保证的危险状态。若设置双充电机,则要增加投资和安装场地。因此在直流系统改造时,对充电装置可以采用近年来才出现的高频开关电源,高频开关电源采用高频半导体器件取代晶闸管。它具有输人阻抗高、开关速度快、线性好、输出容量大等特点,最新一代的无污染高频开关直流电源系统,吸收了普通高频开关直流电源的所有优点,同时很好地解决了功率因数、输人谐波、电磁兼容,噪音干扰等方面的问题,是实现微机自动化、变电站无人值守最可靠的供电装置。同时为了保证系统使用的高可靠性,采用N+l余高频开关电源模块,即用多个高频开关逆变器代替电机,其中N个模块承担额定负载,另加一个备用模。这些模块功能完善,相互独立,可带电拨插,更换故障模块几分钟就可完成,大大提高充电电源的可靠性。

3.4 充分发挥计算机监控作用。监控任务主要是对直流系统的交流进线柜、充电柜、直流柜及蓄电池组的运行工况进行实时检测、控制、警示及通信,依靠人工监视定期测量和抄表记录,工作繁琐,且缺乏实时性,特别是个别蓄电池过早老化失效,很难及时、准确地发现,埋下隐患。采用以单片控制为核心的计算机监控和相关的变送器、传感器可对直流电源的电压、电流、温度、以及开关状态进行监测、控制和通信,实现遥侧、遥控、遥调和过电压、欠电压、过电流、过热、接地等多种保护及报警。计算机监控的最大好处是实现瞥电池充电过程的自适应控制。方法是利用计算机实时监测和记录蓄电池组的充放电电流大小及时间的长短,通过分析蓄电池放电电压、电流的变化,引人相关的修正系数即可算出蓄电池组的现存容量;再以存放在存储器中厂家提供的最优充电曲线为基准,结合实测温度的高低控制充电模块的充电电流,使蓄电池组获得优化的充电效果和得到最长的使用寿命。

4结束语

35kV直流电源是电力系统中的重要设备,作为变电站自动控制、继电保护、动力、仪器仪表、信号、通信、事故、照明等的重要工具,其性能和质量的好坏直接关系到机组、电网的稳定运行和设备安全。在变电站实行无人值守、少人值守的情况下,对直流系统的可靠性及自动化、功能的要求更高。采用先进的电源技术与监控手段,注重对变电站蓄电池、电源、监控手段的改进,在变电站直流系统改造过程中显得尤为重要。

参考文献:

[1]马广开.[J].中国高新技术企业,2008(20).

[2]阮航.变电站直流系统管理信息系统研究[J].电力系统保护与控制,2010(15).

[3]辛耀宗.惠来电厂直流系统存在的问题及其解决办法[J].广东输电与变电技术,2009(6).

第8篇：变电站基本原理范文

关键词：无人值守 辅助系统 智能视频 联动 预案 组态

1 背景

1.1 行业趋势 随着国家电网智能化坚强电网建设步伐的逐步推进，变电站无人值守建设分级部署规则逐渐明确：330kV及以上变电站必须实现无人值守，220kV变电站尽快纳入改造和建设范围，110kV及以下变电站参照无人值守建设要求。

在以智能化建设为准则的要求下，变电站的新站建设和老站改造，都需要涵盖以安防、消防等内容为主的变电站辅助系统。辅助系统，是涵盖原来变电站内安防、消防、图像、环境和控制以及SF6泄漏检测等子系统的平台化应用。

辅助系统在新建站的建设中，一般按照国网统一的技术规范进行采购实施，预留接口。但是在老站的改造要求差异化比较大的情况下，需要针对每个地区甚至变电站的实际情况，进行合理规划，避免重复建设和资源浪费，定制改造方案。

1.2 项目由来 近年来，晋中供电公司紧跟国网智能化建设步伐，积极寻求技术创新和突破，在现有国网标准的指导下，选取部分变电站进行智能化升级改造，其中涵盖辅助系统的建设和完善。

本项目以220kV北田变电站为建设主体，充分考虑已有辅助系统系统建设内容，以智能视频为升级改造核心，以最大化利旧和系统同平台化为原则，以无人值守为目标，实现站内辅助平台的改造以及主站建设的探索。

2 系统概述

2.1 系统架构 本项目改造后，北田站辅助平台，以视频异常识别和自动跟踪为创新点，集成视频、周界安防、消防、门禁、环境监控、智能照明等控制子系统，预留SF6泄漏检测和一次二次平台整合接口，采用组态开发模式，具有统一界面，具备子系统内和跨子系统的告警布撤防预案、告警联动预案。

系统拓扑结构，如图1所示。

分站主要监控内容，网络构架部署，如图2所示。

2.2 关键技术 220kV北田站改造过程中，广泛征求相关单位建设意见，深入探讨新型技术的应用方案，在充分借鉴业界内部的建设经验的基础上，确立以智能视频为主要创新点。

2.2.1 智能视频。无人值守的建设目标，确定了监控的高标准高要求。在远程监管的需求下，视频监控无疑是最直观最可靠的监控方式之一。但是在人力资源日益紧张的大环境下，原有7*24小时值班坚守的方式，显然不能满足我们的建设目标。因此，积极尝试新的智能视频监控方式，是我们的首选。

在原有视频影像采集、云镜控制和语音对讲等基础上，实现对特定目标或者情况的自动识别，并发出预警，是智能视频的基本原理。

项目中，通过视频移动侦测和周界告警技术为告警触发源，以自动跟踪为联动手段，实现入侵人员或者活动物体的有效监控。

2.2.2 联动和预案。在自动视频跟踪的基础上，结合现有监控内容，打破子系统之间的信息孤岛，建立有效联动和管理预案。

以安防监控为例，在我们设定的周界监控边界产生告警后，基础联动方案包括：对应区域的智能照明自动启动，实现灯光威慑和光线补充；自动跟踪摄像机会首先调整监控角度，关联多台摄像机从不同方位进行移动可疑物体的自动跟踪拍摄，形成录像文件；喊话等警示装置自动启动，进行现场警示；后台服务及时发送告警短信和电话语音，通知相关管理人员。

在告警联动的基础上，多套预案的制定和设置，保证了系统应用的灵活性。比如，为了区别无人值守区域在检修等特定情况的人员合法活动需求，可以采用布撤防的预案策略，包含按时间段自动布撤防、远程手动布撤防或者告警消警逻辑布撤防等。

2.2.3 软件平台。在集成了多个子系统的基础上，平台方面同样积极寻求创新。结合系统应用的跨业务和多层次要求，我们提出以运算效率、权限管理和用户界面友好为主要衡量标准。

平台采用工业自动化应用范围广泛的组态技术作为软件核心，生成形象、直观而且生动的立体画监控管理，将所有监控内容集成到统一平台。为了提升数据运算效率，系统采用工业实时数据库和关系型数据库相结合的数据管理方式，保证系统在运算速度得到极大提高的基础上，兼顾复杂逻辑的实现同样获得保障。针对不同层级、不同部门和不同专业的平台共用需求，系统采用了区域、层级和监控内容等三结合的权限分配策略，实现灵活的权限管理，并且通过角色模版定制，达到快速拷贝权限定制的目的。

3 应用前景

220kV北田站改造之后的辅助系统平台，将分散在多个部门的独立报警监控系统的报警信息，整合到一个以本地网为中心的系统上来，变单一化管理为集中化、自动化管理。中心值班人员只需按流程操作，即可处理所有纳入本系统的报警信息，从而解决来自前端的多方位的安全报警得不到及时处理的问题，基本实现：能看（能切换到任何一个现场图像）、能控（可以远程控制现场的门锁、视频、防范状态）、能查（对设备、人员、环境、进行实时查询），做到报警有人问，应急处置迅速，处理过程明确，各环节明细可追究，最终形成安全预防、安全监控、事后处理及决策支持的完成的安全防护体系。

经过本期项目的建设，以智能视频的核心技术的现有变电站辅助系统改造规范基本形成，我们将按照国网“做一个项目、进行一次提升、形成一套规范”的指导原则，参照本区域内变电站的改造需求，进行项目拷贝和深入探索，为无人值守变电站的安全集中化监控管理新模式打下基础，以适应电力系统的高速发展。

参考文献：

[1]毛鹏.110kV无人值守变电站的抗干扰措施[J].电力建设，2005

（02）.

第9篇：变电站基本原理范文

关键词：数字化变电站；智能变电站；电子式互感器

0 引 言

泰和220kV变电站位于吉安市泰和县城东北方向约9km的泰和工业园创业区内，采用户外常规敞开式设备。变电站建设规模：主变压器本期1×150MVA，220kV出线本期出线4回，110kV出线本期出线4回，10kV出线本期出线8回，无功补偿本期装设2×7.5Mvar并联电容器。220kV、110kV采用双母线接线。10kV采用单母线分段接线，本期单母线接线。

1 电子式互感器

电子式互感器遵循GBT20840.7/8(IEC60044-7/8)标准。据不完全统计，电子式互感器已在国内数十个110kV、220kV电压等级变电站成功投运，最长的运行时间达5年。电子式互感器在220kV变电站的应用已从初期的间隔挂网运行、整站试点逐渐进入到实际工程推广应用阶段。

1.1电子式互感器在泰和变的应用

220kV及110kV互感器均采用数字输出的电子式互感器，10kV互感器除主变进线柜内装设电子式CT外，其它开关柜内则装设常规电磁式互感器。

采用的电子式电流互感器基本原理是采用罗氏线圈传感器将一次电流转换为弱电信号，再经A/D转换成数字信号后通过光缆送出给接收端；电子式电压互感器采用电感(或电容)分压器将一次高电压转换为弱电信号。整个电流采集、分压装置的体积都很小，转换装置可以共用一个，故完全可以将电流、电压互感器整合为一个设备。目前220kV电压等级及以下，国内大部分电子式互感器生产厂家也已经将这种整合应用于实际工程。

1.2 电流互感器

220kV各间隔、主变三侧间隔采用有源型电子式电流互感器并按保护双重化要求配置，线圈配置原则为2个保护线圈，1个测量、计量线圈，准确级分别为5P级、5P级、0.2S级。

110kV均按照保护单套原则配置有源型电子式电流互感器，线圈配置原则为1个保护线圈，1个测量、计量线圈，准确级分别为5P级、0.2S级。

10kV各间隔（主变进线除外）互感器仍选用常规电磁式电流互感器，1个保护线圈、1个测量线圈、1个计量线圈，准确级分别为10P20级、0.5级、0.2级。

1.3 电压互感器

220kV和110kV的母线PT由于采用数字式输出，合并器替代了常规电压切换回路，故设计采用每条母线配置具有2个二次电压输出端的有源型电子式电压互感器，准确级次为0.2/5P级、5P级。10kV电压等级采用常规电磁式电压互感器，配置2个三相二次线圈，1个开口三角线圈，准确级为0.2级、0.5级、3P级。

本项目不配置单独的电子式电压互感器，而采用将其分压线圈合并装设在线路内侧电子式电流互感器中的组合方式，其准确级为0.2级。此方案对于保护装置重合闸检同期、检无压功能和监控的同期控制均无影响，而线路外侧接地刀的防误闭锁问题可以通过线路外侧加装高压带电显示器来解决。

1.4 电子式互感器与隔离开关组合

整合完毕的有源电子式互感器体积较小，重量也很轻，与外界接收装置的联系只是一根光缆。为压缩间隔纵向尺寸、节省占地以及降低工程全寿命周期成本，将部分间隔的电子式互感器与双柱水平断口隔离开关进行设备组合，将电子式互感器安装在隔离开关静触头侧设备底座上，与隔离开关静触头共用一个支架。

2 电缆设施

数字化变电站中过程层网络的出现和应用极大地优化了二次电缆的数量。二次盘柜至配电装置以及不同二次盘柜之间的控制电缆几乎完全被取消，而改之以少量光缆代替。二次设备间内多为光纤接线，屏内端子排数量只有常规盘柜的10%左右，因而施工接线工作量极少。由于采用电子式互感器，光纤传输，使得全站的电缆大大减少，为简化电缆设施提供了条件。

3 监控系统

全站采用IEC 61850通讯体系结构，分为站控层、间隔层和过程层。各层之间通过站控层网络和过程层网络相连，两层网络相对独立。

全站以太网全部采用百兆以太网(100Mbps)，重要网络双重化配置。过程层网络按间隔划分冲突域，模拟量采样数据通过点对点串行方式传输，GOOSE信息则单独组网。

3.1 监控系统组网方案

站控层网络方案：站控层网络采用100Mbps工业以太网，并按照IEC61850通信规约进行系统建模及信息传输，通讯介质采用光纤。监控网络冗余化配置双以太网，保证单一网络故障时不失去任何功能。经功能优化，保护信息网取消，保护设备与信息子站通过监控网络交换信息。故障录波网仍予以保留，故障录波系统与信息子站通过该网络传递录波信息。10kV配电装置采用间隔层设备下放的布置方式，因而构成位于就地的站控层网络。该网络采用双重化100Mbps以太网，通过级联方式与远方站控层网络相连。

3.2 GOOSE网络

站内开关量信息通过GOOSE网络传输，实现二次设备的互联互操作，因此GOOSE网的安全可靠直接关系到变电站的能否稳定运行。影响GOOSE网稳定运行的主要因素是交换机的可靠性，故考虑提高GOOSE网的冗余度，优化网络配置，选用工业级光交换机，并采用少接口多台配置原则。

220kV GOOSE网络按双网配置，满足双重化保护的要求，两个网络应相互独立。网络采用星型拓朴结构，每个220kV线路及母联间隔配置两台交换机；220kV系统配置两台220kV公用交换机，分别接母线保护、录波等设备，并和主变GOOSE网相连。220kV各间隔交换机分别布置于各间隔保护屏上，公用交换机布置于220kV公用测控柜。

3.3 五防闭锁系统

全站不设独立的微机五防工作站，监控系统具有五防闭锁逻辑功能，可以实现站控层、间隔层和就地三层结构的五防闭锁。监控主机实时采集全站断路器及刀闸位置状态，对遥控指令进行闭锁逻辑判断，禁止误操作指令执行。间隔层具有完善的防误闭锁逻辑软件，测控单元及智能终端按电气一次间隔配置，能独立实现本间隔的操作闭锁逻辑；通过从站控层以太网获取公共信息，在间隔层还可以实现与本单元以外设备之间的综合操作闭锁功能。

为了实现各出线侧地刀的安全闭锁功能，在220kV、110kV线路侧加装了高压带电显示装置，将线路侧的带电状态作为操作闭锁条件之一，参与监控系统闭锁逻辑运算，以实现出线地刀的防误闭锁。

5 结 语