PAGEPAGEIII自動化對工廠的應用設計摘要本文對象為一重工業生產廠，有大量的高低壓供電設備。本文通過分析負荷及增容的具體情況，選出新配電室的具體位置，明確負荷等級，調整母線所接負荷，確定系統運行方案及配電柜參數，運用負荷計算、短路電流計算和動熱穩定校驗計算，選擇并校驗符合條件的電氣設備，設計出二次回路，使變電所一次設備的控制、調節、繼電保護和自動裝置、測量和信號回路以及操作電源系統能有效的運行。在優化系統的過程中，盡量提高電能的利用率和使用效率，采取多種方式降低線損，從而節約能源節約資金，努力降低改造成本。在對供配電系統進行設計的基礎上，根據變配電站實現綜合自動化的現狀，從設計原則、系統配置及結構、功能、技術指標等方面著手，對本廠變配電室綜合自動化系統進行了可行性分析，設計出了符合本廠情況的綜合自動化系統。最后，還進行了綜合自動化系統的軟件設計，使變配電室智能化水平得到了極大地提升。關鍵詞:負荷計算；二次回路；綜合自動化；智能化目錄摘要 I1緒論 12工廠用電負荷計算 32.1負荷計算的定義 32.2負荷計算的方法 42.3負荷統計計算 53工廠供配電系統設計 63.1高壓供電線路設計 63.2無功補償 113.3高壓側短路電流，短路容量的確定 123.4設備的選擇與校驗 163.5工廠供配電二次回路的設計 263.6節能措施 284工廠變配電室綜合自動化設計 314.1變配電室綜合自動化的可行性分析 314.2綜合自動化系統設計方案 334.3提高變配電室綜合自動化系統可靠性的措施 374.4工廠變配電綜合自動化系統功能 384.5變電站綜合自動化系統的軟件可靠性研究 385結論 39參考文獻 40致謝 41-PAGE48-1緒論一切大規模的現代化工業生產都需要電能。眾所周知，電能是現代工業生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用：電能的輸送的分配既簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化。因此，電能在現代工業生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業生產的主要能源和動力，但是它在產品成本中所占的比重一般很小(除電化工業外)。電能在工業生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業生產實現電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業生產可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于發展工業生產，實現工業現代化，具有十分重要的意義。由于能源節約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節約對于國家經濟建設具有十分重要的戰略意義，因此做好工廠供電工作，對于節約能源、支援國家經濟建設，也具有重大的作用。隨著生產和生活的用電量大幅度增加，電能在給人們的生活和生產帶來極大便利的同時也留下了安全隱患。據《中國火災統計年鑒》公布，我國主要城市所發生的火災當中，電氣火災已經成為威脅人民生活和生產安全的重要因素。而引起電氣火災的主要原因便是短路和過負載運行所產生的導線超溫情況。而線路絕緣膠皮燃燒產生的氯化氨與空氣中的水分相結合，化合成稀鹽酸附著在電氣設備、儀器裝置上生成導電薄膜，嚴重降低了機電設備和一、二次接線回路的絕緣性能，直接影響機電設備和發電機組的安全運行并縮短其壽命。另外，建筑供配電系統的可靠性，也直接關系到人身安全，任何事故都將造成公共場所秩序混亂，由此產生嚴重的經濟損失乃至政治影響等。該公司原有的供電系統已經很難滿足現有現有生產的要求，況且電氣設備的老化及落后已經極大的制約了新設備的投入。為了保障人身安全，供電可靠，技術先進和經濟合理，供配電系統設計必須從全局出發，統籌兼顧，通過研究負荷性質、用電容量、工程特點和地區供電條件，合理確定設計方案。此次供配電系統的設計應根據工程特點、規模和發展規劃，做到遠近期結合，以近期為主。供配電系統應采用符合國家現行有關標準的效率高、能耗低、性能先進的電氣產品。只進行工廠供配電的設計，使其滿足現有的基本要求，顯然是不夠的。變配電室綜合自動化使供配電系統更具有智能化。20世紀70年代，國外就開展了變配電站綜合自動化的相關研究，技術也相對較成熟。而我國變配電站綜合自動化系統的相關研究開始于20世紀80年代中后期。隨著微電子技術、計算機技術和通信技術的發展，變電站綜合自動化技術也得到了迅速發展。變電站綜合自動化是將變電站二次設備(包括測量儀表、信號系統、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等)經過功能的組合和優化設計，利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現對全變電站的主要設備和輸、配線路的自動監視、測量、自動控制和微機保護。變電站綜合自動化系統，即利用微型計算機和大規模集成電路組成的自動化系統，代替常規的測量和監視儀表，代替常規控制屏、中央信號系統和遠動屏，用微機保護代替常規的繼電保護屏，變電站綜合自動化系統可以采集到比較齊全的數據和信息，利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷功能，可方便監視和控制變電站內各種設備的運行和操作。由此看來，在電力系統自動化技術日新月異的今天，變配電綜合自動化系統在電力生產中發揮著重要的作用。所以，將變配電站的綜合自動化技術應用到電壓等級低一級的供配電室，從而進行工廠供配電室的綜合自動化設計是十分必要的。本課題設計的主要內容如下：一、通過對工廠供配電最優化方案的研究，設計出高壓供電線路，從而確定增容后系統的接線方案。二、優化方案實施過程中，分析系統屬性確定無功補償的方式，根據負荷計算，短路電流計算和動熱穩定校驗計算，選擇出符合條件的電氣設備。三、根據供配電一次回路的特點，設計出變配電系統的二次回路，同時，采取必要的節能措施以減少改造成本。四、通過工廠供配電系統的可行性分析，設計出符合本廠供配電的綜合自動化系統。五、采取有力措施提高變電站綜合自動化系統的可靠性。六、根據工廠實際情況，設計出本廠的變配電室綜合自動化系統軟件2工廠用電負荷計算2.1負荷計算的定義一、計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續性的負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發熱條件選擇電器或導體的依據。二、平均負荷為一段時間內用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。2.2負荷計算的方法負荷計算的方法有需要系數法、利用系數法及二項式等幾種。由于本機械廠用電部門較多，用電設備臺數較多，設計采用需要系數法予以確定一、單臺組用電設備計算負荷的計算公式1、有功計算負荷(單位為kW)：式中：—設備有功計算負荷(單位為kW)；—用電設備組總的設備容量(不含備用設備容量，單位為kW)；—用電設備組的需要系數。2、無功計算負荷(單位為kvar)式中：—設備無功計算負荷(單位為kvar)；—對應于用電設備組功率因數的正切值。3、視在計算負荷(單位為kVA)式中：—視在計算負荷(單位為kVA)；—用電設備組的功率因數。4、計算電流(單位為A)式中：—計算電流(單位為A)；—用電設備組的視在功率(單位為kVA)；—用電設備組的額定電壓(單位為kV)。二、多組用電設備計算負荷的計算公式1、有功計算負荷(單位為kW)式中：—多組用電設備有功計算負荷(單位為kW)；—所有設備組有功計算負荷之和；—有功負荷同時系數，可取0.7～0.95。2、無功計算負荷(單位為kvar)式中：—多組用電設備無功計算負荷(單位為kvar)；—所有設備組無功計算負荷之和；—無功負荷同時系數，可取0.8～0.95。2.3負荷統計計算根據提供的資料，列出負荷計算表。因設計的需要，計算了各負荷的有功功率、無功功率、視在功率、計算電流等。表中生活區的照明負荷中已經包括生活區各用戶的家庭動力負荷。具體負荷的統計計算見附錄三。3工廠供配電系統設計3.1高壓供電線路設計3.1.1配電室選址一、配電所的設計要求:1、供電可靠，技術先進，保障人身安全，經濟合理，維修方便。2、根據工程特點，規模和發展規劃，以近期為主，適當考慮發展，正確處理近期建設和原期發展的關系，進行遠近結合。3、結合負荷性質，用電容量，工程特點，所址環境，地區供電條件和節約電能等因素，并征求建設單位的意見，綜合考慮，合理確定設計方案。4、變配電所采用的設備和元件，應符合國家或行業的產品技術標準，并優先選用技術先進，經濟適用和節能的成套設備及定型產品。5、地震基本強度為7度及以上的地區，變配電所的設計和電氣設備的安裝應采取必要的抗震措施。二、變配電所選址：變配電所地址選擇應根據下列要求綜合考慮確定：1、接近負荷中心；2、接近電源側；3、進出線方便；4、運輸設備方便；5、不應設在有劇烈震動或高溫的地方；6、不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所；7、不應設在廁所，浴室或其他經常積水場所的正下方，也不宜與上述場所相貼鄰；8、不應設在地勢低洼和可能積水的場所；9、不應設在有爆炸危險的區域里；10、不宜設在有火災危險區域的正上方或正下方。3.1.2負荷等級的劃分一、符合下列情況之一時，應為一級負荷：1、中斷供電將造成人身傷亡時。2、中斷供電將在政治、經濟上造成重大損失時。例如:重大設備損壞、重大產品報廢、用重要原料生產的產品大量報廢、國民經濟中重點企業的連續生產過程被打亂需要長時間才能恢復等。3、中斷供電將影響有重大政治、經濟意義的用電單位的正常工作。例如:重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場館、經常用于國際活動的大量人員集中的公共場所等用電單位中的重要電力負荷。在一級負荷中，當中斷供電將發生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應視為特別重要的負荷。二、符合下列情況之一時，應為二級負荷：1、中斷供電將在政治、經濟上造成較大損失時。例如:主要設備損壞、大量產品報廢、連續生產過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業大量減產等。2、中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。例如:交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要的公共場所秩序混亂。③不屬于一級和二級負荷者應為三級負荷。根據工廠的生產特性，并考慮中斷供電對其所產生的影響情況，故將本廠的用電負荷劃分為二級負荷。3.1.3對接線方案的選擇一、主接線方案設計原則與要求變電所的主接線，應根據變電所在供電系統中的地位、進出線回路數、設備特點及負荷性質等條件確定，并應滿足安全、可靠、靈活和經濟等要求。1、安全應符合有關國家標準和技術規范的要求，能充分保證人身和設備的安全。2、可靠應滿足電力負荷特別是其中一、二級負荷對供電可靠性的要求。3、靈活應能必要的各種運行方式，便于切換操作和檢修，且適應負荷的發展。（4、經濟在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡單，投資少，運行費用低，并節約電能和有色金屬消耗量。二、常見主接線方案1、只裝有一臺主變壓器的變電所主接線方案（1）高壓側采用隔離開關-熔斷器或戶外跌開式熔斷器的主接線方案；（2）高壓側采用負荷開關-熔斷器或負荷型跌開式熔斷器的主接線方案；（3）高壓側采用隔離開關-斷路器的主接線方案。2、裝有兩臺主變壓器的變電所主接線方案（1）高壓無母線、低壓單母線分段的主接線方案；（2）高壓采用單母線、低壓單母線分段的主接線方案；（3）高低壓側均為單母線分段的主接線方案。三、主接線方案確定1、10kV側主接線方案的擬定由工廠負荷計算表（見附錄三）可知，高壓側進線有一條10kV的公用電源干線，為滿足工廠二級負荷的要求，又采用與附近單位連接高壓聯絡線的方式取得備用電源，因此，變電所高壓側有兩條電源進線，一條工作，一條備用，同時為保證供電的可靠性和對擴建的適應性所以10kV側可采用單母線或單母線分段的方案。2、380V側主接線方案的擬定由原始資料可知，工廠用電部門較多，為保證供電的可靠性和靈活性可采用單母線或單母線分段接線的方案，對電能進行匯集，使每一個用電部門都可以方便地獲得電能。3、方案確定根據前面章節的計算，若主變采用一臺S11型變壓器時，總進線為兩路。為提高供電系統的可靠性，高壓側采用單母線分段形式，低壓側采用單母線形式。3.1.4配電柜選擇對于配電柜選擇的選擇，應滿足下列要求:一、高壓開關柜的結構應保證工作人員的安全和便于運行、維護、檢查、檢修和試驗。二、高壓開關柜的結構應有足夠的機械強度，以保證在操作一次設備時，二次設備不會產生永久性變形和影響性能的彈性變形。三、開關柜內必須有工作位置、試驗位置、以保證手車處于以上位置時，不能隨意移動。四、開關柜內手車的推進與拉出應靈活方便，不產生沖擊力，相同規格的手車應具有互換性。五、沿所有開關柜整個長度延伸方向應設有專用的接地導體。六、“五防”聯鎖要求:●斷路器手車只能在試驗或工作位置時，斷路器才能進行合、分闡操作。●當接地開關處于分閘狀態時，手車才能從試驗或斷開位置移到工作位置。●手車處于工作位置時，接地開關操作軸被鎖定，接地開關不能合閘。●當斷路器處于合閘狀態時，絲桿被鎖定，不能移動手車。●只有當接地開關合上，電纜室門才能打開檢修電纜。●斷路器在工作位置，二次插頭不能撥下。七、二次回路導線應有足夠的截面，從而不致影響互感器準確度，應使用銅導線，其截面電流回路采用不小于2.5mm、電壓回路不小于1.5mm.八、開關柜電纜室門要求做成帶絞鏈，并與斷路器聯鎖，滿足五防功能。九、電流互感器的安裝要求便于拆裝和做試驗。十、高壓開關柜的結構必須是中置式開關柜，斷路器室下部必須是一個獨立小室，中間加隔板完全分開。對于原有系統，采用的是固定式開關柜，柜內繼電保護主要是電磁式繼電器，操作復雜，穩定性差，制約生產因素多，屬于落后產品，且防護等級已經達不到現有要求，不能滿足現有生產的需要。綜合比較現有的多種配電柜，研究其各自的特點，最終采用了KYN系列開關柜，此柜采用中置式結構，節約了斷路器室約50%的空間，更有利于電纜的安裝，且技術含量高，容量大，結構設計合理，牢固，外型美觀，安全可靠，防護等級高，維修量小等特點，還可以與微機接口，實現配電站的自動化。3.2無功補償工廠供配電系統中，功率因數的高低是衡量一個工廠電能質量的重要指標，功率因數偏低就意味著系統中無功電源不足，會導致系統電壓降低而造成電能損耗增加，用電效率降低，限制了供電線路的送電能力。供電部門一般要求工廠的月平均功率因素達到0.9以上，當企業的自然總平均功率因數較低，單靠提高用電設備的自然功率達不到要求時，應采用必要的無功功率補償設備進一步提高工廠的功率因數。本工廠中，采用電力電容器進行無功功率補償。補償方式有兩類：一、高壓集中補償高壓集中補償是將并聯電容器集中裝設在高壓配電所的高壓母線上，這種補償方式只能補償高壓母線前邊所有線路上的無功功率，而高壓母線后面的無功功率得不到補償，這種補償方式只適合于大中型企業。二、低壓集中補償低壓集中補償將并聯電容器裝設在變電所的低壓母線上，一般負荷較集中的小型企業用此補償方式比較經濟。并聯電容器量的確定如下公式所示:公式中：--總平均最大功率kW；--最大使用時平均功率因數；，--目標功率因數，取0.97~0.98。三、低壓分散補償低壓分散補償是將并聯電容器分散地裝設在各個用電負荷的附近。這種補償范圍大，不僅能減少高壓線路上的無功功率同時也減少了低壓線路中的無功功率，減少了電氣設備的容量和各導線的截面，降低了電能的損耗。這種方式用在負荷比較分散，補償容量小的企業比較適宜。補償容量計算如下公式所示:公式中：--補償前企業自然平均功率角的正切值；--補償后企業功率因數角的正切值；--年平均有功負荷系數，一般取0.7~0.75；--無功功率補償率，kvar/kW。根據實際情況，考慮到本工廠負荷多為高壓供電，故采用高壓集中補償的方式進行補償。由于本廠配備的用電設備大多屬于電動機，故需要補償的容量比較小，采用的是電容器自動投補的方式。3.3高壓側短路電流，短路容量的確定進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算出電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經的一些主要元件表示出來，并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統來說，由于將電力系統當作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（又稱有名單位制法，因其短路計算中的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名）和標幺制法（又稱相對單位制法，因其短路計算中的有關物理量采用標幺值即相對單位而得名）。本設計采用標幺制法計算一、標幺制法計算步驟和方法1、繪計算電路圖，選擇短路計算點。計算電路圖上應將短路計算中需計入的所以電路元件的額定參數都表示出來，并將各個元件依次編號。2、設定基準容量和基準電壓，計算短路點基準電流。一般設S=100MVA，設U=U（短路計算電壓）。短路基準電流按下式計算：3、計算短路回路中各主要元件的阻抗標幺值。一般只計算電抗。電力系統的電抗標幺值式中：S——電力系統出口斷路器的斷流容量（單位為MVA）。電力線路的電抗標幺值式中U——線路所在電網的短路計算電壓（單位為kV）。電力變壓器的電抗標幺值式中：U%——變壓器的短路電壓（阻抗電壓）百分值；S——變壓器的額定容量（單位為kVA,計算時化為與S同單位）。4、繪短路回路等效電路，并計算總阻抗。用標幺制法進行短路計算時，無論有幾個短路計算點，其短路等效電路只有一個。5、計算短路電流。分別對短路計算點計算其各種短路電流：三相短路電流周期分量、短路次暫態短路電流、短路穩態電流、短路沖擊電流及短路后第一個周期的短路全電流有效值（又稱短路沖擊電流有效值）。在無限大容量系統中，存在下列關系：==高壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計算：=2.55=1.51低壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計算：=1.84=1.096、計算短路容量二、兩臺變壓器并列運行計算（由以上公式進行計算，計算過程此處略）三、兩臺變壓器分裂運行計算（由以上公式進行計算，計算過程此處略）四、短路電流計算結果短路電流計算結果見表3.1、表3.2：表3.1并列運行時短路電流計算結果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAK11.961.961.965.02.9635.7K219.719.719.736.2521.4713.7K319.719.719.736.2521.4713.7表3.2并列運行時短路電流計算結果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAK11.961.961.965.02.9635.7K225.825.825.852.531.119.8比較變壓器并列和分裂運行兩種情況下的短路計算，可得出分裂運行時的低壓側短路電流較并列運行時有明顯減小，因此，為降低短路電流水平，所設計變電站通常情況下應分裂運行。3.4設備的選擇與校驗供配電系統中的導線及電氣設備包括電力變壓器，高低壓開關電器，互感器等，均需要依據正常工作條件，環境條件及安裝條件進行選擇，部分設備還需要依據故障情況進行短路電流的動穩定度，熱穩定度校驗，在保障供配電系統安全可靠工作的前提下，力爭做到運行維護方便，技術先進，投資經濟合理。供配電系統中的電氣設備按正常工作條件進行選擇，就是要考慮電氣設備裝設的環境條件和電氣要求：環境條件是指電氣設備所處的位置(戶內或戶外)，環境溫度，海拔高度以及有無防塵，防腐，防火，防爆等要求;電氣要求是指電氣設備對電壓，電流，頻率等方面的要求；對開關電器及保護用設備，如開關，熔斷器等，還應考慮其斷流能力。電氣設備短路情況進行校驗，就是要按最大可能的短路故障(通常為三相短路故障)時的動，熱穩定度進行校驗。但熔斷器和有熔斷保護的電器和導體(如電壓互感器等)，以及架空線路，一般不必考慮動穩定度，熱穩定度的校驗，對電纜，也不必進行動穩定度的校驗。在供配電系統中盡管各種電氣設備的作用不一樣，但選擇的要求和條件有諸多是相同的。為保證設備安全，可靠的運行，各種設備均應按正常工作條件下的額定電壓和額定電流選擇，并按短路故障條件校驗其動穩定度和熱穩定度。3.4.1一次設備選擇與校驗的條件為了保證一次設備安全可靠地運行，必須按下列條件選擇和校驗：一、按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。二、按短路條件，包括動穩定和熱穩定來校驗。三、考慮電氣設備運行的環境條件和溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。3.4.2按正常工作條件選擇一、按工作電壓選擇設備的額定電壓不應小于所在線路的額定電壓，即二、按工作電流選擇設備的額定電流不應小于所在電路的計算電流，即三、按斷流能力選擇設備的額定開斷電流I或斷流容量S不應小于設備分斷瞬間的短路電流有效值I或短路容量S，即或3.4.3按短路條件校驗短路條件校驗，就是校驗電器和導體在短路時的動穩定和熱穩定。一、隔離開關、負荷開關和斷路器的短路穩定度校驗1、動穩定校驗條件或式中：、——開關的極限通過電流（動穩定電流）峰值和有效值（單位為kA）；、——開關所在處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值（單位為kA）。2、熱穩定校驗條件式中：——開關的熱穩定電流有效值（單位為kA）；——開關的熱穩定試驗時間（單位為s）；——開關所在處的三相短路穩態電流（單位為kA）；——短路發熱假想時間（單位為s）。二、電流互感器的短路穩定度校驗1、動穩定校驗條件或式中：——電流互感器的動穩定電流（單位為kA）；——電流互感器的動穩定倍數（對）；——電流互感器的額定一次電流（單位為A）。2、熱穩定校驗條件或式中：——電流互感器的熱穩定電流（單位為kA）；——電流互感器的熱穩定試驗時間，一般取1s；——電流互感器的熱穩定倍數（對）。3.4.4高低壓母線的選擇按照最大負荷計算高壓母線上的最大電流為=115.5A，低壓母線上的最大電流=3039A。根據計算電流和《GB50053－9410kV及以下變電所設計規范》中的規定，高壓母線選擇TMY-3×(60×6)型母線，相母線尺寸均為60mm×6mm，其載流量為2240A；低壓母線選擇TMY-3×(80×10)+60×6型母線，即相母線尺寸為80mm×10mm,中性母線尺寸為60mm×6mm，其載流量為3232A。3.4.5高壓側斷路器的選擇與校驗對于高壓側斷路器，以前使用的是II型少油斷路器。經過多年的使用發現，10kV少油斷路器運行中存在檢修次數頻繁、檢修工作量大，滲漏問題較難處理問題，在一定的條件下會產生高壓可燃的氣體，乃至發生爆炸，所以在電力發展過種中，這種斷路器越來越不能滿足社會發展的需要。由于放置在室內，且其開斷能力較大，故使用真空斷路器。研究發現，真空斷路器與少油斷路器相比較有著明顯的優勢:一、真空斷路器維護簡單，無爆炸危險，無污染，噪音低，檢修費用低，故障率低。二、滅弧室開斷后介質恢復快，不需要冷卻和更換，熄弧能力底，無損耗，觸頭壓力小。三、開斷電流大，主回路接觸電阻小，并適合于頻繁操作等比較苛刻的工作條件。四、真空斷路器使用壽命長，一般可達20年左右，可靠性高。相比各種真空斷路器，VS1的機械傳動設計的比較好，可靠性高，選擇型號為VS1-12的真空斷路器，且與配電柜為成套產品。對于高壓側斷路器的校驗，只需其開斷能力大于短路電流即可。由于其為成套產品，查產品樣本，斷路器的選擇均滿足要求。而斷路器的速斷保護、過電流保護、零序保護、高溫報警等，均與二次回路有關。3.4.6互感器的選擇與校驗互感器是電流互感器和電壓互感器的統稱。他們實質上是一種特殊的變壓器，可稱為儀用變壓器或測量互感器。互感器是根據變壓器的變壓，變流原理將一次電量(電壓，電流)轉變成同類型的二次電量的電器，該二次電量可作為二次回路中測量儀表，保護繼電器等設備的電源或信號源。因此，他們在供配電系統中具有重要的作用，其主要功能為：變換功能：將一次回路的大電壓和大電流變換成適合儀表，繼電器工作的小電壓和小電流。隔離和保護功能：互感器作為一，二次電路之間的中間元件，不僅使儀表，繼電器等二次設備與一次主電路隔離，提高了電路工作的安全性和可靠性，而且有利于人身安全。擴大儀表、繼電器等二次設備的應用范圍：由于互感器的二次側的電流或電壓額定值統一規定為5A（1A）及100V，通過改變互感器的變比，可以反映任意大小的主電路電壓和電流值，而且便于二次設備制造規格統一和批量生產。一、電流互感器的選擇與校驗1、電流互感器的選擇電流互感器應能做到系統正常時長期運行，并取得準確等度級要求的電流傳變值。同時尚應能承受短時短路電流的作用。（1）滿足工作電壓要求，即：式中：為電流互感器最高工作電壓；為電流互感器最裝設處的最高工作電壓；為電流互感器額定電壓；為系統的標稱電壓。（2）滿足工作電流要求應對一，二次側分別考慮。1)一次側額定電流：式中，為線路計算短路電流。2)二次額定電流：3)準確度等級已知電流互感器的準確度與一次側電流大小和二次側負荷大小有關。2、電流互感器的校驗因線路短路時，短路電流會流過電流互感器的一次繞組，所以應做動，熱穩定校驗。以高壓側任一電流互感器為例：查出其動穩定倍數為215，熱穩定倍數為120（1）動穩定性校驗由公式：計算：滿足動穩定要求。式中為電流互感器的動穩定倍數(對)；（2）熱穩定性校驗由公式：計算：滿足熱穩定要求。式中：為電流互感器的熱穩定倍數(對)；為電流互感器的熱穩定試驗時間，一般取1s。為短度發熱假想時間，高速斷路器取0.1s。可知，電流互感器的選擇滿足要求。其他電流互感器的選擇類似。二、電壓互感器的選擇1、對一次側電壓要求：式中：為電壓互感器最高工作電壓；為電壓互感器裝設處的最高工作電壓為電壓互感器額定電壓為系統的標稱電壓2、二次側電壓：電壓互感器二次側額定電壓應滿足儀表額定電壓為100V的要求。本題采用完全星型接法。本題中用在高壓側的電壓互感器，考慮以上條件，選擇型號均為JDZ-1010/0.1KV的電壓互感器。3.4.7避雷器的選擇避雷器是一種能釋放雷電或兼能釋放電力系統操作過電壓能量，保護電工設備免受瞬時過電壓危害，又能截斷續流，不致引起系統接地短路的電器裝置。避雷器通常接于帶電導線與地之間，與被保護設備并聯。當過電壓值達到規定的動作電壓時，避雷器立即動作，流過電荷，限制過電壓幅值，保護設備絕緣;電壓值正常后，避雷器又迅速恢復原狀，以保證系統正常供電。避雷器有管式和閥式兩大類。閥式避雷器分為碳化硅避雷器和金屬氧化物避雷器(又稱氧化鋅避雷器)。管式避雷器主要用于變電所、發電廠的進線保護和線路絕緣弱點的保護。碳化硅避雷器廣泛應用于交、直流系統，保護發電、變電設備的絕緣。氧化鋅避雷器由于保護性能優于碳化硅避雷器，正在逐步取代后者，廣泛應用于交、直流系統，保護發電、變電設備的絕緣，尤其適用于中性點有效接地的110千伏及以上電網。這里，我們選用避雷器，是因為:氧化鋅閥片具有很理想的非線性伏安特性。普通的閥型避雷器的閥片是金剛砂,試驗中發現、電阻閥片在10KA電流下的殘壓相同，但在額定電壓下對應的電流一般在10-5A以下，可近似的認為其續流為零，而的續流卻是100A左右。也就是說在工作電壓下，氧化鋅閥片實際上相當一絕緣體。避雷器除了有效理想的非線性伏安特性外，其主要優點是:一、無間隙。在工作電壓作用下，實際上相當于一絕緣體，因而工作電壓不會使閥片燒壞，所以不用串聯間隙來隔離工作電壓(閥片在正常工作電壓下有幾十安電流，會燒壞閥片，因此，不得不串聯間隙)。由于無間隙，當然也就沒有傳統的避雷器那樣因串聯間隙而帶來的一系列問題，如污穢，內部氣壓變化使串聯間隙放電電壓不穩定等。同時，因無間隙，故大大改善了陡波下的響應特性。二、無續流。當作用在閥片上的電壓超過某一值(此值稱為起始動作電壓)時，將發生“導通”其后，閥片上的殘壓受其良好的非線性特性所控制，當系統電壓降至起始動作電壓以下時，避雷器的“導通”狀態終止，有相當于一絕緣體，因此不存在工頻續流，而避雷器卻不同，它不僅要吸收過電壓的能量，而且還要吸收過電壓能量即可，這樣對避雷器的熱容量的要求就比低的多。三、電氣設備所受過電壓可以降低。雖然10KA雷電流下的殘壓值避雷器與相同，當后者只在串聯間隙放電后才一可將電流泄放，而前者在整個過電壓過程中都有電流流過，因此降低了作用在變電站電氣設備上的過電壓。四、通流容量大。避雷器的通容流量較大可以用來限制內部過電壓。此外，由于無間隙和通流容量大，故避雷器體積小、重量小、結構簡單、運行維護方便、使用壽命也長。由于無續流，故也可使用于直流輸電系統。避雷器的主要特性有起始動作電壓及壓比等。起始動作電壓又稱轉折電壓，從這一點開始，電流將隨電壓的升高而迅速增加，也即其非線性系數a將迅速進入0.02——0.05的區域。通常是以1mA下的電壓作為起始動作電壓，其值的最大允許工作電壓峰值的105%——115%。壓比是指氧化鋅避雷器通過大電流是的殘壓與通過一毫安直流電流時的電壓之比，例如10kA壓比是指通過沖擊電流10kA時的殘壓與1mA(直流)時電壓之比，壓比越小，意味著通過大電流時之殘壓越低，則的保護性能越好，目前，此值約為1.6——2.0。目前，各國生產的氧化鋅避雷器，在電壓等級較低時(如110KV以下)大部分是采用無間隙的。對于超高壓避雷器，在電壓等級較低壓比時，則采用并聯或串聯間隙的方法：為了降低大電流時的殘壓而又不加大閥片在正常運行中的電壓負擔以減輕氧化鋅閥片的老化，往往也才用并聯或串聯間隙的方法。由于氧化鋅避雷器具有上述一系列的優點，且造價較低，故取代避雷器已是大勢所趨。目前已有額定電壓750KV以下的系列產品，我國也己生產10KV及以下電壓等級的氧化鋅避雷器。選擇的氧化鋅避雷器型號為HY5WS-17/45。其中，H表示復合有機外套，Y表示金屬氧化物避雷器，5表示標稱放電電流為5kA,W表示無間隙，S表示配電，17表示避雷器的額定電壓為17kV,45表示標稱放電電流下最大殘壓為45kV。3.4.8接地裝置的選擇一、電氣設備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎等，稱為自然接地體。連接接地體與設備、裝置接地部分的金屬導體，稱為接地線。接地線在設備、裝置正常運行情況下是不載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。接地線與接地體合稱為接地裝置。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網。其中接地線又分為接地干線和接地支線。接地干線一般應采用不少于兩根導體在不同地點與接地網連接。二、確定此配電所公共接地裝置的垂直接地鋼管和連接扁鋼1、確定接地電阻按相關資料可確定此配電所公共接地裝置的接地電阻應滿足以下兩個條件：RE≤250V/IERE≤10Ω式中IE的計算為IE=IC=60×(60＋35×4)A/350=34.3A故RE≤350V/34.3A=10.2Ω綜上可知，此配電所總的接地電阻應為RE≤10Ω2、接地裝置初步方案現初步考慮圍繞變電所建筑四周，距變電所2～3m，打入一圈直徑50mm、長2.5m的鋼管接地體，每隔5m打入一根，管間用40×4mm的扁鋼焊接。3、計算單根鋼管接地電阻查相關資料得土質的ρ=100Ω·m則單根鋼管接地電阻RE(1)≈100Ω·m/2.5m=40Ω4、確定接地鋼管數和最后的接地方案根據RE(1)/RE=40/4=10。但考慮到管間的屏蔽效應，初選15根直徑50mm、長2.5m的鋼管作接地體。以n=15和a/l=2再查有關資料可得ηE≈0.66。因此可得

n=RE(1)/(ηERE)=40Ω/(0.66×4)Ω≈15

考慮到接地體的均勻對稱布置，選16mm根直徑50mm、長2.5m的鋼管作地體，用40×4mm的扁鋼連接，環形布置。3.5工廠供配電二次回路的設計變電所的電氣設備分為一次設備和二次設備。一次設備(也稱主設備)是構成電力系統的主體，它是直接生產、輸送和分配電能的設備，包括發電機、電力變壓器、斷路器、隔離開關、電力母線、電力電纜和輸電線路等。二次設備是對一次設備進行控制、調節、保護和監測的設備，它包括控制器具、繼電保護和自動裝置、測量儀表、信號器具等。二次設備通過電壓互感器和電流互感器與一次設備取得電的聯系。一次設備及其連接的回路稱為一次回路。二次設備按照一定的規則連接起來以實現某種技術要求的電氣回路稱為二次回路。二次回路包括監視、測量與計量儀表、繼電保護及自動裝置、開關控制與信號設備、操作電源與控制線路所組成的回路，用以保證一次設備的工作與安全運行系統。二次回路的設計，包括二次回路接線原理圖、二次回路原理展開圖和二次回路平面布置圖。二次回路可劃分為下列幾部分；電壓回路：由電壓互感器與儀表、繼電器等的電壓線圈組成。電流回路：由電流互感器與儀表、繼電器等的電壓線圈組成。操作回路：由操作電源與斷路器的掉閘、合閘線圈等組成。信號回路：由信號電源與光字牌、警鈴、電笛等組成。二次回路包括交流回路和直流回路兩大部分。交流回路包括電壓互感器的電壓回路和電流互感器的電流回路。直流回路包括控制、合閘、信號等回路共有25條直流小母線。每條小母線都用專用文字符號和數字符號標示。參照二次回路基本圖例，并結合系統實際情況，在最大程度的優化設備控制及運行的情況下，研究設計出了能滿足本廠供配電系統安全可靠供電的二次回路.測量回路，主要是利用各種電流，電壓互感器進行測量。測量的各種數據，將傳遞給各自的保護回路。保護回路控制一次回路上斷路器的分合，就可以實現各種突發事件的控制。如差動保護測量回路將電信號傳遞給差動保護二次回路，以實現保護功能。如下圖所示。差動保護二次回路示意圖從圖中可以看出各種回路雖然保護對象不同，但只要保護的對象發生異常情況，都可以根據觀察信號燈，操作控制開關來進行各一次回路上斷路器的合閘與跳閘。而且從燈的顏色也可以辯明事故信號，預告信號等重要信息。這樣，保護裝置和監測裝置動作后都要發出相應的信號提醒或提示運行人員，從而保障供電的安全性。3.6節能措施為了提高電能的利用率和使用效率，節約能源節約資金，工廠的節電工作涉及面很廣，既包括配電系統的節能改造，也包括電動機、風機、水泵等用電設備的節能改造。其中，配電系統的電能損耗率(簡稱線損率)是工廠一項重要的電氣綜合技術經濟指標，電氣管理人員必須切實做好線損管理工作。工廠的配電系統電能損耗與廠內的負荷分布、網絡結構、無功配量、運行方式、用電構成、電壓等級以及一、二次設備的技術性能等因素有關。配電網損耗理論上由三部分組成，即發生在線路導線電阻上的電能損失，發生在配電變壓器高低壓繞組電阻上的電能損失和發生在配電變壓器鐵心上的電能損失。本工程中采用如下幾種措施降低配電系統的損耗:一、改造迂回線路隨著工廠的發展，負荷的變化，配電線路的延伸，廠內逐年自然形成的電網不一定合理，甚至有迂回送電的情況，所以，對迂回線路必須進行改造。在線路走向改造時，主干線要接近負荷中心，分支線角度不能超過90度角。二、改造卡脖子線，增大導線截面隨著生產發展的需要，廠內線路有的增大了負荷，增加了大的用戶，有的由于電源的重新布點，使原來線路的末端變成了首端，有的由于建廠時線路建設標準低，形成了卡脖子線。改造時應增大這些導線的截面，既保證供電容量，又降低線路電阻，達到降損節能的目的。改造卡脖子線的標準是使線路導線截面在最大負荷時，其電流密度不大于1~1.5A/mm。當線路的導線截面一定時，在條件允許時采用己有的雙回路并聯工作和盡量利用備用線路供電，通過間接增大配電線路的導線截面，降低導線電能損耗。三、改造導線的接續方法線路導線接續不好會使接續點發熱，并損耗能源。我們對導線的接續采取了如下的措施:1、導線接續盡量避免纏繞法，改為炮接、有張力時的鉗接和無張力時的設備線夾連接。2、不同導線接續在耐張桿的引流或設備上完成，應該用鋁銅過渡線夾。3、導線或設備線夾在安裝前就處理好，無銹蝕，安裝時要緊固好。四、采用無功補償，提高功率因數由于有功損耗與成反比，又由于功率因數的改善，也將引起網絡電壓的上升，所以采用無功補償，提高功率因素可大大降低損耗。同時，功率因素的提高，在輸送相同的有功功率時，也可降低配電變壓器及配電線路的負荷電流。配電系統進行無功補償時堅持全面規劃，合理布局，分散補償，就地平衡的原則。由于本工程中大量采用同步電動機，很多情況下其總的功率因素已經達到要求，只有在較少的情況下根據實際變化采用電容器自動投補的方式進行無功補償。五、選擇同步電動機在擴容時綜合考慮采用同步電動機。由于同步電動機為容性負荷，其功率是可以超前的。通過調節勵磁電流在超前的功率因數下運行，有利于改善電網的功率因數。功率因數越高，用電電流就越小，從而減少用電量，節約電能。六、逐步更新高能耗變壓器由于建廠時間長，同時也由于受財力和物力的限制，改造前工廠仍在使用SJ、SL，等系列的高能耗變壓器，對這些高能耗變壓器應逐步淘汰。所以當更新或新增變壓器時，我們選擇S、S和S-等系列的低損耗變壓器，使用這些低損耗變壓器可大幅度降低空載損耗和短路損耗。當工廠變壓器數量較多時，我們確定了新型變壓器數量和容量，及時投入和退出，使之達到合理運行。在負荷較低時，我們盡量減少空載變壓器的臺數，特別是節假日、停產檢修時，我們對配電系統進行了認真調度。七、增建二次變壓所，縮小供電半徑隨著生產的發展變化，工廠的變電所有的已經逐漸遠離負荷中心，根據實際情況，增建二次變電所，將變電所依舊設置在負荷中心，通過縮短供電線路長度，降低線路的電能損耗。4工廠變配電室綜合自動化設計4.1變配電室綜合自動化的可行性分析4.1.1傳統變配電室存在的問題變配電室擔負著電能轉換和電能重新分配的重要任務，對一個企業的安全和經濟運行都起著舉足輕重的作用。如果仍依靠原來的人工抄表、記錄、人工操作為主，依靠原來變電站的舊設備，會存在以下幾方面的缺點。一、安全性、可靠性不能滿足現代電力系統高可靠性的要求。二、供電質量缺乏科學的保證。三、占地面積大，從而影響整個工礦企業的長遠利益。四、不適應電力系統快速計算和實時控制的要求。五、維護工作量大，設備可靠性差，同時給每年的校驗保護定值工作帶來了困難。4.1.2變配電室綜合自動化技術的優越性與技術支持通過采用先進的技術，提高變配電室綜合自動化水平，增加遙控、遙測、遙信、遙調四遙功能，會體現出以下幾方面的優越性:一、提高供電質量，降低損耗。二、提高變配電室的安全、可靠運行水平，突出四遙裝置的特點。三、提高電力系統的運行及管理水平，避免人為的主觀干預，運行人員只要通過觀看CRT屏幕，對變配電室主要設備和各輸、配電線路的運行工況和運行參數一目了然。四、縮小變配電室占地面積，降低造價，減少總投資。五、減少維護工作量，減少值班員的工作量，實現減人增效。由于變配電室所是變配電系統中的重要環節。降低變配電室造價，提高變配電室的供配電電能質量和供電可靠性，減少變電所值班人員，盡量避免誤操作，縮短事故處理時間是現代化智能變電所有的功能。所以，實現變配電室綜合自動化勢在必行。隨著計算機技術的飛速發展，變配電室傳統的電磁式繼電保護裝置正逐步被微機綜合保護裝置所取代。新一代的微機綜合保護器，不僅涵蓋了傳統繼電保護和自動裝置的全部功能，而且能對變配電回路的開關狀態，電流、電壓等模擬信號，事故下的脈沖信號，以及一些非電量信號進行采集、儲存和運算。計算機技術的發展，影響了整個電器制造行業的產品革新，高低壓電器產品正向著智能化的方向發展，在滿足各類電器基本功能的同時亦具備了各種電量和非電量信號的采集、儲存和處理功能。現代控制技術和現代通信技術在電力(電氣)行業的應用，使上述電器產品一般均具備了數據通信接口，為各個電氣控制節點間的數據進行交換、整合，實現信息資源共享，實施實時監測、集中管理乃至遠程控制提供了可能。變配電所綜合自動化裝置，包含了上述集保護、測量計量、控制、通信于一體的智能化前端設備，將這些前端設備的通信接口連接起來的現場總線，進行通信預處理的通信管理單元以及經過組態的上位機單元(遠方工作站、維護工程師站、數據庫工作站等)。通過上述設備或單元的連接，實現變配電所運行數據的采集、儲存、交換，并經過預置軟件程序的支持對變配電所實現自動化遙測、遙信、遙控和遙調。傳統的繼電保護和自動裝置，其結構基本上都是采用各類電磁式繼電器構筑。它們的結構特點決定了信息資源不可能共享，硬件配置繁多，接線復雜，精度低，穩定性和可靠性差，并由此造成維護、校驗工作量繁重裝置誤動、拒動的概率大。即便是上世紀80年代出現的電子式繼電保護和自動化遠動裝置亦未能徹底解決信息資源的共享問題。由于工藝技術的不成熟，此類裝置的穩定性和可靠性遠遠不夠理想，并且在遠動的通信上抗干擾能力差、誤碼多。在當時的科技發展條件下，工廠變配電室的”四遙”和無人值守的運行方式，僅僅是工廠電力工作者的初步試探和美好的期待。變配電室綜合自動化裝置是基于現代計算機技術、現代控制技術和現代通信技術，對變配電所電力系統進行保護和控制，是傳統電力自動化模式的重大改革。它的應用徹底改變了傳統繼電保護和自動裝置的結構模式，大大提高了變配電所運行的本質安全性，減少了自動裝置和人為誤動的概率，減少了繁重復雜的檢修和維護工作量。在變配電所綜合自動化的基礎上，可進一步構筑工廠變配電綜合自動化系統，實現整個工廠變配電系統的自動化，從而大大降低工廠變配電系統的運行成本，提高工廠變配電系統運行的安全性和經濟性。4.2綜合自動化系統設計方案本課題中設計的第一步，便是確定適合于本題的綜合自動化系統結構。通常，綜合自動化有三種結構:集中式，分散分布式和分層分布式，第一種只適合于保護比較簡單的情況，且有如下一些問題的存在:前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統的可靠性，若前置機故障，將失去當地及遠方的所有信息及功能;軟件復雜，修改工作量大，系統調試煩瑣。組態不靈活，對不同主接線或規模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設計，工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。第二種不利于整體監視控制。而第3種采用分層分布式智能單元(IED)，即把整個生產過程的控制功能、管理功能分散開，讓控制系統由不同規模、不同功能的智能單元連接而成。且分層分布式結構，有利于集中控制多個變配電室。綜合考慮本工廠發展前景，選擇第三種方式為本系統的結構。變配電所綜合自動化裝置，采用分層分布式的系統結構加圖4.1所示，由現場保護測控層、通信管理層構成。變配電室綜合自動化裝置圖一、現場保護測控層現場保護測控層包括采用分散式就地安裝，集保護、測量計量、控制、通信于一體的電動機測控保護單元、變壓器測控保護單元、線路測控保護單元、同期合閘單元、備自投單元、重合閘單元等各種功能的10kV微機綜合保護、測控裝置，通過現場總線與通信管理層中的主控機相連。變配電所內各類高低壓智能設備，如直流電源裝置、小電流接地選線裝置、消諧裝置以及0.4kV的智能開關裝置等，亦可通過相應的通信接口與通信管理層中的主控機相連。所有回路的綜合保護裝置均可按需要配置DCS接口，將各種電氣運行狀態和運行參數直接接入電氣或化工的DCS，實現跨系統的資源共享。具體設計的內容包括:1、對于電氣一次設備（1）變電站主要一次設備大多為油斷路器，其可靠性較差，將其更換為真空斷路器，以便實施聯動控制。（2）主變壓器中性點隔離開關由手動操作改為電動操作。2、對于電氣二次設備對于電氣二次設備的改造有條件的變電站應全部改造為綜合自動化系統，具體如下:（1）取消全站的常規控制、保護屏，在各開關對應的控制回路中(開關柜或保護屏)設就地操作功能及紅綠燈，增設微機五防閉鎖功能，設置“當地”、“遠方”切換開關。（2）取消當地測量儀表。（3）組建站內自動化系統及分布式通信網絡。（4）10kV線路開關選用微機保護，安裝于高壓開關柜上。（5）改造主變壓器的溫度測量回路，以適應測溫的需求。（6）更換站內舊式電能表為智能式電能表，電能量通過電度表電能采集裝置上傳至綜合自動化系統及地調。（7）更換站內直流系統為高頻開關電源，帶有通信485接口，實現與微機綜合自動化系統的接口通信，電池采用免維護的鉛酸蓄電池。（8）繼電保護配置按設計規程配置，要求面向控制對象獨立設置，所有間隔智能單元功能相對獨立，互不牽連。凡可以就地完成的功能決不依賴通信網。本系統繼電保護按被保護的電力設備(間隔)分別獨立設置，直接由相關的TA及TV輸入電氣量，動作后由接點輸出，直接操作相應的斷路器跳閘線圈;其它一些重要的控制設備，例如備用電源自動投入裝置，通過設置專用的裝置，放在相應間隔上。（9）更換站用電系統，使之具有備用電源自動投入及遙控功能。（10）保護裝置設置有通信接口，接入站內通信網以便在保護動作后向變電站層微機設備提供報告等，但保護功能完全不依賴通信網。這里，10kV部分采用“四合一”(集保護、控制、測量、通信為一體)裝置，主變間隔配置專用的測控單元，實現保護和測量嚴格分開。小電流接地選線由10kV開關柜上的智能單元、開口三角電壓監測點和主站構成。各智能單元實時計算當前的，向量，當系統接地導致升高時，母線開口三角電壓監測點向主站報選線接地信號，主站則在接到接地信號后調各裝置內的，向量，進行比較從而實現接地選線功能，節省了常規的小電流接地選線裝置。備自投功能采用專用的備用電源自動投入裝置，通過該裝置實現10kV母線分段開關自動投入，提高供電的可靠性和連續性。同時，還要注意數字量和模擬量的輸入與輸出。在變電站綜合自動化系統中，需要采集的信息很多，但從它們的性質來分，可分為模擬量、開關量、脈沖量和廣義讀表數等四大類。一般來說，針對計算機而言，處理的都是數字量，對模擬量的處理，也是必須先轉換成數字量才能進行處理的。而對于模擬量的輸入與輸出，變電站的電流、電壓、有功功率、無功功率、溫度等都是模擬量，這些模擬量都是隨時間連續變化的物理量，由于計算機只能識別數字量，所以模擬信號必須通過模擬量輸入通道，轉換成相應的數字信號才能輸入到計算機中進行處理。另一方面，為了實現對生產過程的控制，有時還需要輸出模擬信號，其中要涉及到模擬量輸入輸出通道的組成、數模轉換器、模數轉換器、多路轉換器、采樣保持器、高集成度的數據采集系統、采樣方式等等。二、通信管理層變電站內通信網絡連接各設備層，使獨立的各自分散的設備形成協同工作的有機總體，并與外部系統緊密相連。這一層我們定義為通信管理層。變電站綜合自動化系統的總體性能在很大程度上取決于此層的性能。主控單元通過現場總線分別與10kV微機綜合保護測控裝置、變配電所內各類高低壓智能設備通信。主控單元與上位機系統可采用普通通信電纜配以調制解調器連接，在設置局域網的系統中，亦可采用以太網連接方式，以光纖作為傳輸介質。變配電綜合自動化系統是一個在線進行數據采集和數據交換的系統，系統中各種不同功能的設置之間，實時進行著大量的信息交流。因此需要確定統一的數據交換格式，遵守共同的通信規約。數據通信包括兩方面的內容:一是綜合自動化系統內部各子系統或各功能模塊間的信息交換，二是變電站與控制中心間的通信。而采用以上的通信網絡，運行狀態穩定，故障率較低。且該網絡系統無需增加其他設備即可直接實現雙機備份，所有設備可提供獨立的雙網接線，通信互不干擾，可組成雙通信網絡，通信可靠性較高。4.3提高變配電室綜合自動化系統可靠性的措施4.3.1綜合變電站帶來的問題變電站綜合自動化確實給我們的工作帶來了效益，可在目前來看，它還屬于是一種新生事物，特別是不少工作在變電站第一線的技術人員與運行人員，對它的技術和系統結構還不了解，對其可靠性問題還比較擔心;另一方面，變電站綜合自動化系統內部各個子系統都為低電平的弱電系統，但它們的工作環境是電磁干擾極其嚴重的強電場所，確實會影響到各個元器件的正常工作。4.3.2采取的措施一、抑制干擾源的影響，采取屏蔽措施、減少強電回路的感應禍合等。二、接地和減少共阻抗禍合，采取一次系統接地、二次系統接地、變電站綜合自動化系統的工作接地等。三、隔離措施1、模擬量的隔離2、開關量輸入、輸出的隔離四、濾波濾波是抑制自動化系統模擬量輸入通道傳導干擾的主要手段之一。五、計算機供電電源的抗干擾措施采用變壓器隔離、電源濾波器，采用不間斷電源UPS等有效方法。4.4工廠變配電綜合自動化系統功能工廠變配電綜合自動化系統的測控和管理功能，因不同廠商開發的軟件及用戶的要求不同而有所差別，但一般應滿足以下的主要功能或要求。一、實時數據的采集與處理功能二、數據庫的建立與維護功能三、故障報警功能四、事件順序記錄和事故追憶功能五、監視屏畫面實時生成和顯示功能六、在線計算、自動制表及輸出功能七、友好的人一機界面和對話功能八、系統自診斷與自恢復功能九、電能計算十、其他功能4.5變電站綜合自動化系統的軟件可靠性研究較之常規的變電站自動化系統，變電站綜合自動化系統的主要優越性體現在其借助通信，實現各個斷路器間隔中的保護測控單元、變電站計算機系統、電網控制中心自動化系統之間的信息交換和信息共享，從而提高變電站運行的可靠性。可靠的通信一方面依賴于可靠的IED裝置、計算機硬件、傳輸介質、接口設備、網絡拓撲結構以及相關的抗干擾技術，另一方面依賴于實現各種功能的軟件系統的可靠運行。衡量軟件系統的質量需要相關的數學模型和指標，而軟件可靠性模型恰好能滿足這種需要，它能定性和定量地評價軟件系統的可靠性，評價和預測可靠性走向，在軟件產品的開發、運行和維護的各個階段都能發揮其指導性作用。5結論本文遵循電氣工程設計的一般步驟和方法，按照相應的要求，對一機械廠供配電及綜合自動化系統進行了詳細的設計，從而不僅使此化肥廠的供電系統能完全滿足改造后的要求，并且其配電室自動化水平也更具智能化。在供電可靠性，安全性，經濟性及變配電室的科技含量等方面都有很大的提高。論文所完成的主要工作和取得的一些成果包括:一、調查了供電系統原有的結構，確定了現有系統的供電方案。同時，優化原有系統的不足之處，調整負荷分配，明確補償方式。二、通過負荷計算、短路電流計算和動熱穩定校驗計算得出相應的數據，查閱相關規范和書籍，并且以最優化為原則，綜合考慮，多方面比較，選擇出了能保證供電安全可靠的電氣設備。三、設計出了二次回路，時刻檢測電氣參數，使其具有對一次設備的控制、調節和保護，從而保證供配電的安全可靠性。在優化原有系統的同時采取多種措施及技術減少改造成本。四、通過可行性分析，結合實際情況，設計出了符合本廠條件的綜合自動化系統。同時，采取有力措施提高變電站綜合自動化系統的可靠性。五、對變電站綜合自動化系統軟件的開發測試階段建立了軟件可靠性模型并提出了相應的算法。參考文獻[1l中國航空工業規劃設計研究院，工業與民用配電設計手冊(第三版)，北京:中國電力出版社，2005.[2]編寫組，工廠常用電氣設備手冊(第二版).北京:中國電力出版社，1997.[3]楊岳，電氣安全，北京:機械工業出版社，2003.[4]雍靜，供配電系統，北京:機械工業出版社，2003.[5]GB50052-95供配電系統設計規范，北京:中國計劃出版社，1996.[6]GB50053-9410kV及以下變配電所設計規范，北京:中國計劃出版社，1994.[7]GB50055-93通用用電設備配電設計規范，北京:中國計劃出版社，1994.[8]電力二次設備操作規程與電力二次系統安全防護規定，吉林:吉林科學技術出版社，2005.[9]電力電纜線路設計施工手冊，北京:中國電力出版社，2007.[10]高壓并聯電容器無功補償實用技術，北京:中國電力出版社，2006.[11]線損管理手冊，北京:中國電力出版社，2007.[12]配電系統故障處理自動化技術，北京:中國電力出版社，2006.[13]電纜故障分析與測試，北京:中國電力出版社，2005.[14]文德建，供配電設備狀態維修管理認識與實踐.化工之友，2007,(03),pp12-14.[15]吳兵，供配電系統中的注意事項及其解決方案.廣東科技，2007,(02),pp42-46[16]張震偉，220kV電力系統繼電保護和自動裝置的配置原則，科技信息(學術研究)，2007,(08).[17]張照新.變電站綜自系統的組成及異常解決，甘肅科技縱橫，2007,(01),pp36-38.[18]王飛，劉洪才，潘立冬，分層式結構變電站自動化通信系統研究綜述，華北電力大學學報，2007,(01),pp45-47.[19]BILLINTONR,JONNAVITHULAS.Optimalswitchingdeviceplacementinradialdistributionsystems.IEEETransonPowerSystems,1996,11(3):1646-1651.[20]GoswamiSK,BasuSK.Directsolutionofdistributionsystem.IEEProc-C1991，138(1):78-88.[21]胡誠，周芳，配電網保護的現狀與發展，湖北電力，2007,(01)[22]信息，通信世界，2007,(04),pp41-45.[23]熱點資訊，電子測量技術，2007,(02),pp67-69.[24]呂艷芝，淺談降低線損的技術和管理措施，農村電工，2007,(01),pp35-38.[25]李麗華，滿江濤，變電站綜合自動化系統綜述，科技信息，2007,(09)