备用电源自投装置的探索应用

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1、x 5? r ft毕业设计说明书（08 级）排水泵站10KV变电站备用电源自投装置的探索应用学生XX赵锋学号60608038院系工学院机电系专业电气工程与其自动化指导教师朱烈锋完成日期 2011-10- 12排水泵站10KV变电所备用电源自投装置的探索应用摘要绍兴县污水治理工程管网系统承担着绍兴县工业和生活污水的收集和排放任务，目前，绍兴县排水XX 污水收集能力达到 60 万吨，分三大排水主干管道运行，排水泵站80余座，其中排水泵站为 10kv 变电所的 19 座，为一级用电负荷，拥有两路独立电源供电，公司下属的柯海线排水泵站日排污量较大的在25 万吨以上，每小时排放量在1 万多吨，排水泵站调

2、节池水力停留时间约 0.5 小时，排水泵站变电所双电源人工切换正常操作时间约为 15 分钟，操作期间多有设备出现机械故障等原因将引起操作时间延长，其他如遇到雷暴等恶劣天气，出现突发停电事件时，双电源切换操作的时间就更加紧迫，严重影响排水系统的安全运行，因此，排水泵站变电所双电源切换的安全、快速性问题已迫切需要解决和改进。为此，我们在排水泵站变电所双电源切换操作的安全、快速性课题上，进行了深入的调查、研究，并于 20XX9月开展了 10KV变电所备用电源自投装置的探索应用，在实际中极大的提升了大负荷排水泵站10KV 备用电源切换操作的应急处置能力，提高了排水泵站变电所双电源切换操作的安全、 快速

3、性， 进一步保障了排水系统的安全、 可靠运行 ,取得了很好的效果。关键词 ： 10kv 变电所；停电；独立双电源；自投装置；10KV standby power automatic switchdevice to explore the applicationABSTRACTShaoxing County sewage treatment project pipeline system bears Shaoxing industrial and domestic sewage collection and disposal tasks, dual power substation artifi

4、cial drainage pumping stations to switch to normal operation time is about 15 minutes, during operation more than a machine has a mechanical failure and other reasonsextend the operating time will cause the other in case of thunderstorms and other inclement weather, a sudden power failure, the dual

5、power source switching time is even more urgent, serious impact on the safe operation of the drainage system, therefore, dual power substation drainage pumping station switch secure, fast, has an urgent need to address issues and improvements. To this end, we have dual power substation in the draina

6、ge pumping station operated safety switch, speed issues, and conducted in-depth investigation, research, and in September 2011 launched a 10KV substation backup power automatic switch device to explore application.KEY WORDS ： 10kv substation; power; independent dual power; automatic switch device;摘

7、要 IABSTRAC.TII目录 1引言 21. 电力系统自动装置的发展介绍 52. 微机备用电源自动投入装置概述 73. 微机备用电源自投入装置工作原理 93.1 微机备用电源自投入装置硬件原理 93.2 微机备用电源自投入装置软件总体结构 104. 微机备用电源自投入装置应遵循的基本原则 115. 微机备用电源自动投入装置系统功能 136微机备用电源自动投入装置有关基本条件 145.1 有压、无压和无流条件 145.2 输入量 155.3 充电条件 155.4 放电条件 155.5 动作条件 167微机备用电源自动投入装置的实际探索应用 167.1 工程概况 167.2 一主一备供电方式的

8、实现 167.3 综合自动化系统结构 187.4 各保护测控单元功能说明 198结束语 24致谢 25引言一、本课题选题依据和意义随着经济社会的快速发展，绍兴县域范围内的印染行业快速壮大，1996年12月，绍兴县治污外排工程应运而生，承担绍兴县产业废水的收集、输送工作以与截污管网系统工 程建设、运行管理和污水处理费收缴等职能，为保持绍兴县域经济的可持续发展，理顺水 务事业的协调发展，20XX6月，绍兴县治污外排工程更名为绍兴县排水 XX目前，绍兴县 排水XX污水收集能力达到60万吨，分三大排水主干管道运行，排水泵站 80余座，其中 排水泵站为10kv变电所的19座（如图1）,为一级用电负荷，拥

9、有两路独立电源供电，公 司下属的柯海线排水泵站日排污量较大的在25万吨以上，每小时排放量在1万多吨，排水泵站调节池水力停留时间约0.5小时，排水泵站变电所双电源人工切换正常操作时间约 为15分钟，操作期间多有设备出现机械故障等原因将引起操作时间延长，其他如遇到雷 暴等恶劣天气，出现突发停电事件时，双电源切换操作的时间就更加紧迫，严重影响排水 系统的安全运行，因此，排水泵站变电所双电源切换的安全、快速性问题已迫切需要解决 和改进。为此，我们在排水泵站变电所双电源切换操作的安全、快速性课题上，进行了深 入的调查、研究,并于20XX1月开展了 10KV变电站高低压备用电源自投装置的探索应用， 在实际

10、中极大的提升了大负荷排水泵站10KV备用电源切换操作的应急处置能力，提高了排水泵站变电所双电源切换操作的安全、快速性，进一步保障了排水系统的安全、可靠运 行,取得了很好的效果。图1 ：排水泵站运行管网图二、国内外研究现状目前国外不少厂家和国内一些厂家的继电保护新产品中，已采用了 “虚拟逻辑编程” 的概念，也就是将装置的各种大量的输入、输出模拟量、开关量，通过与、或、非门电路 组成的各种逻辑模块，来实现各种保护功能。模拟量的接入可以是电流或电压，也可以都 不接入；开关量的接入可以是常开点或常闭点，也可以都不接入；一些逻辑定义的输出，也可以定义作为另外的逻辑的电路输入。随着计算机软硬件技术的飞速发

11、展，可采用“虚拟逻辑编程”功能，进行图形化直观式编程和整定，技术人员只要利用软件画出保护安全自动装置的逻辑流程图，标明相关整定项，即可自动生成相应的保护程序和整定值。这种类型的备自投装置有良好的人机交互界面和操作环境，能够进行灵活的逻辑设计，具有直观明确的功能逻辑流程图，通过多种方式的通信接口便于和变电站综合自动化系统的连接，用户可通过装置的人机界面或变电站监控系统进行修改设置或运行维护。微机数字式备自投保护装置以传统电磁型保护无法比拟的优越性能在电力系统中得到广泛的应用。但要真正实现智能型，满足各种运行方式，完成多种功能，满足更多户要求，保护可靠、稳定运行，在对装置的软、硬件设计和应用中还需

12、进一步研究和探索。微机备自投装置和微机保护装置一样，主要包括软件系统和硬件系统两部分，软件系统的性能是否可靠，是影响微机备自投装置运行可靠性的关键因素之一；硬件系统通常包括以下 5 个部分： 数据处理单元， 即微机主系统； 数据采集单元， 即模拟量输入系统：模拟量输入通常为电流、电压信号。由于电流、电压为随时间变化的连续信号，而计算机只接收数字信号，因此，需将模拟信号转变为数字信号；数字量输入接口：数字量输入通常为开关量的输入。为了提高保护装置的抗干扰性能，需要光电隔离处理。数字量输出接口：微机备自投装置是通过数字量输出实现对断路器等的控制。开关量输出通道也需要光电隔离提高抗干扰能力。通信接口

13、。微机备自投装置通过数据采集单元获得电流、电压和开关量位置信号，由微机主系统的软件系统根据数据采集单元获得电流、电压和开关量位置等综合信息按照软件设定的逻辑，通过数字量输出接口采取相应的分合开关等操作，实现备自投功能。备自投方式在配电系统的广泛应用，既解决了下级电网的可靠性问题，又降低了下级电网的短路容量，使配电网可靠性有了较好的保障。但是在使用中发现备自投装置具有一琮的缺陷，如果使用不当，不仅不能提高供电可靠性，反而有可能使事故扩大，对故障设备造成二次冲击。备自投是保障电网安全、供电可靠的重要装置，微机技术的发展运行，为我们实现更高可靠性、更灵活的智能型备自投成为可能。备自投的逻辑简单，但应

14、用中涉与的元件和系统因素较多，如何不断提高备自投的动作成功率和可靠性，仍然需要不断总结经验，对各种问题深入研究，提高可靠性，保证安全运行。三、研究的基本内容，解决的主要问题排污泵站10kv变电所19座，排污泵站配电容量均为2500KVA供电方式为10KV双电 源供电、10KV单母线分段运行，10KV母线分别下设10KV1种变、10KV 2#主变（图2）。主供电源主供进线备用1#主变母联开关2# 主变备供进线备供电源开关开关 开关开关图2: 10KV变电所模拟接线图10KV高压配电柜采用梅兰日兰 MVnex金属铠装手车式开关设备（图 3）,开关设备操 作电源为直流屏独立供电，主备供进线开关设有电

15、气闭锁，各10KV高压开关均设有过流、速断保护功能，低压侧总开关设有过流、速断、失压保护功能，双电源倒闸切换采用人工 手动操作， 实际倒闸操作中存在一些问题和不足，一是高压配电值班人员操作技术水平 参差不齐，实际操作时常有操作失误现象，影响正常的双电源切换运行；二是10KV梅兰日兰配电柜的硬件装置安全闭锁性较高，配电柜的机构操作要求也相当精密，但实际操作 常遇到机构操作不到位引起无法切换电源，同时由于梅兰日兰配电柜安装工艺要求精密， 经常操作对设备存在一定的损伤， 操作越多，出现的故障也越多，也存在一定的安全隐患； 三是运行负荷较大的排水泵站，每小时排放量在1万多吨，排水泵站调节池水力停留时间

16、约0.5小时，对正常的双电源切换操作要求高、时间紧，目前，排水泵站变电所双电源人 工切换正常操作时间约为15分钟，并在操作前要做好上下级泵站运行流量的控制，如操 作中出现设备机械故障等原因将引起操作时间延长，更何况在遇到雷暴等恶劣天气，出现 突发停电事件时，双电源切换操作的时间就更加紧迫，极可能发生排水泵站污水满溢，存 在严重的安全隐患。图3:梅兰日兰 MVnex高压配电柜四、研究（工作）步骤、方法与措施（思路）排污泵站10KV变电站没有按装备用电流自投装置前设备状态与操作情况，主供线路电源和备供线路电源均送电到进户端，主备供线路电源均为运行状态，主供进线开关处运 行状态，备供进线开关处冷备用

17、状态；1#主变开关、母联开关、2#主变开关处运行状态， 当外线供电系统出现突然停电等故障时，就必须进行主备供线路电源手动切换操作，投入 备用电源，但切换操作时间较长，且常遇到机械故障，如能采用备用电源自动切换操作， 整个操作过程将会缩短很多时间，极大的提高操作效率和安全可靠性；经过多方调查、比 较，我们最终认定CSC24嗷字式备用电源自投装置基本可以满足排水泵站10KV变电所双电源的自投切换操作（图4）,装置采用直流220V电源供电，功率消耗小，备用电源自投 装置还提供多路模拟量、开关量输入与输出、时间定值，定值与输入量可作为控制备用电 源自投装置的编程元件，当允许条件满足时，备用电源自投装置

18、动作出口，自投切换操作 选用进线备自投，主供进线开关处运行状态，备供进线开关处热备用状态，当主供进线工 作电源失电，相应的主变断路器处于合位，在备用线路有电压的情况下，备用电源自投装 置跳开主供进线开关，再合上备用进线开关，完成整个10KV变电所双电源的自投切换操作；至于低压部分设备因主供进线工作电源失电后，相应低压开关的失压保护动作，跳开 全部负荷，双电源的自投切换操作时，不存在带负荷操作，符合相关电气安全操作规程和 技术规程。图4: CSC24徵字式备用电源自投装置正文1 .电力系统自动装置的发展介绍安全性、经济性和稳定性是电力系统必须满足的几项基本要求，电网继电保护与自动 装置用于保护电

19、网与其设备，由于其重要性与技术性特点，历来为科研、设计与电网调度、 运行部门所重视。电网结构、电网运行方式，系统故障形态与异常方式多端，为了快速、 可靠而又有选择性地切除故障和终止电网异常形态，长期以来研究生产了各种线路保护、 母线保护以与自动重合闸和低周减载、备用电源自投等装置，满足了电网运行的需要，为 支持电网的发展与供电可靠性，发挥着重要的作用。自动装置、继电保护技术的发展，微 电子技术的推广应用，配合现代通信技术的快速发展，可以认为，目前的电网继电保护、自动装置技术上已基本成熟， 可以适应各种电网运行接线， 以与不同电网运行方式的要求。电力系统的不断发展和安全稳定运行给国民经济和社会发

20、展带来了巨大的动力和效益。但是，国内外的经验表明，电力系统一旦发生自然或人为故障，不能与时有效地得到控制而失去稳定运行，将会造成严重后果。因此，自从出现电力系统以来，如何保证其安全稳定运行，就成为一个永恒的主题。所有的电力工作者都在千方百计采取各种技术的、管理的措施，防止出现大面积停电事故。其中，继电保护就是保障电力设备安全和防止与限制电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要和最有交的技术手段。许多实例说明，一旦继电保护装置不能正确动作，往往会扩大事故，酿成严重的后果。近年来， 随着电网技术的不断发展， 为了保证电力系统的安全稳定运行与供电可靠性，除了在电网配置配置合理的、充分的、有效的、可靠

21、的继电保护装置外，一些必要的电力系统安全自动装置也广泛就用于电力系统。纵观几十年间迅速发展的自动装置，从起初的电磁型、感应型到后来的晶体管型、集成电路型，直到现在的微机型，发展相当迅速。就微机型自动装置来说，有原先的 8 位单片机，到大量投入运行的 16 位机，以与近来发展起来的 32 位机，都体现了这一领域的飞速发展。电磁型保护是最初的一代断电保护电路，是用一个个各种功能的继电器组成一面完成一项特定功能的保护屏，各继电器这间用导线将它们按不同的逻辑连接起来，完成具体的工作，如用于保护线路的线路保护，用于保护变压器的变压器保护与用于保证不间断供电的备用电源自投等等。最重要的是电磁型装置各个元件

22、之间需要配合，而机械的构件容易磨损，以至于这一装置的可靠性不能有一个新的突破。另外，电磁型元件之间的配合是通过强电来实现的，在机械的触点与线圈经常会出现燃弧和短路而损坏元件，同样也威胁着这一代自动装置的可靠性。整流型自动装置的原理和电磁式不同，它是利用流过电流的大小，引起电场和磁场的变化来实现的，没有从本质上脱开电磁型自动装置的局限性。晶体管保护技术是当时继电保护向前迈进的一大步，其元件的构成摆脱了电磁型保护的电磁铁、线圈、触点的模式，取而代之的是三极管、二级管、电阻、电容、 24伏密封继电器等，利用晶体管的饱和区和截止区的开关特性，辅之与门、或门、非门、与非门等逻辑门电路，可实现较为复杂的比

23、幅、比相、比频率等回路，从而实现各种电力系统所需要的功能。晶体管型装置的出现，大大提高了电网的安全性、可靠性、快速性与灵敏性。随着集成电路的发展， 集成电路电力自动装置也产生了， 大量的分立元件被高度集成化， 从体积、外观上较晶体管装置都有所改进， 检修量减小， 可靠性增加， 但由于集成芯片的质量问题，这类元件的故障率较高，同样威胁着电网的安全。集成电路装置的出现如昙花一现，紧接着就出现了微机保护系统，这也是电力自动化的一次飞跃。微机继电保护装置一般以微处理器为基础，采用数字处理的方面用不同的模块化软件来实现各种功能。这种保护装置将现场的各种信号能过A/D 采样数字化，利用微处理器计算出电压、

24、电流、功率等电力系统的实时运行参数，然后利用这些测量和处理得来的各种实时数据与保存在装置内的定值进行比较，根据相关保护原理实现各种保护功能。另外，这种装置还具有数码管、发光二极管、按键等显示和控制元件。但是在微机继电保护产品初期，因为处理器本身和其它相关器件功能和价格的限制，一般只应用在重要的高压线路和设备上，而且一般只能完成继电保护的基本功能，实现对某一保护对象的保护。微机型自动装置以它得天独厚的优良性能在电力领域迅速发展壮大。随着这几年的发展，基于微处理器的装置，具有很大的优势，电力系统的许多自动装置已经实现集各种相关功能于一体，并易于实现双重化。远方通讯功能的实现，管理人员可以随时监测装

25、置的运行状态，调用数据、改变定值，为现代化管理提供了必要的物质基础。自动故障定位，与时发出警报，用备用插件置换故障部件，可以在试验室集中进行专业检修等功能。这一切提高了自动装置的安全运行水平，显著地延长了运行检测周期和减少运行检测项目，同时也影响到专业人员的配置，从而大幅度提高继电保护的管理水平和专业人员的素质。随着微处理器的性能价格比不断提高，现代化通信技术的迅速发展，以与标准化协议的陆续推出，自上世纪90 年代以来，变电站的综合自动化成了热门话题。所谓综合自动化，就是将变电站中一切功能由微机实现，如继电保护、自动装置、远方控制、远方监视、故障测量记录等功能，合理地实现分工协调，通过变电站就

26、地通信网络把实现这些功能的微机设备联接在一起组成一个完整的变电站综合二次系统，同时通过接到通信网上的通信接口设备与上级调度和生产管理部门实时地直接进行联系。变电站综合自动化系统应当是电网调度自动化系统与生产管理现代化系统的一个有机组成部分，它必须在总体规划的要求下，进行具体的安排，使之服从整个调度运行管理与生产管理的全面需要。以此为根本前提，要求所设计的变电站综合自动化系统的结构先进合理，需要采用新技术的环节，和只有采用新技术才能解决的问题，应当尽可能地采用最先进的技术和设备，以期取得最大的技术、经济效果，并能为今后的系统发展与技术发展留有空间。2 . 微机备用电源自动投入装置概述备用电源自动

27、投入装置（以下简称BZT装置）是电力自动装置的一种，其主要功能是: 解决供电可靠持续性，当正常供电电源因供电线路故障或电源本身发生事故而停电时，它可将负荷自动、迅速切换至备用电源，使供电不至于中断，从而确保企业生产连续正常运转，把停电造成的经济损失降到最低程度。常用的备用电源自动投入方式主要有：备用变压器自动投入、母联断路器自动投入、线路与母联断路器自动投入三种。现在备用电源自动投入装置，很多已采用了“虚拟逻辑编程”概念，也就是将装备的各种输入、输出模拟量、开关量，通过与、或、非等逻辑门电路定义，来实现各种保护功能，包括一些逻辑定义的输出，仍然可以定义作为另外的逻辑门电路输入。这一类技术目前已

28、经实用化，并且仍在不断发展中。这种类型的备自投装置有良好的人机交互界面和操作环境，能够进行灵活的逻辑设计，具有直观明确的功能逻辑流程图，既能够充分发挥人的主观能动性，也便于日常的运 行维护。在企业高、低压供电系统中，只有重要的低压变电所和 10KV 与以上的高压变电所，才装设了 BZT装置。但因供电系统主接线方式大多数为单母线分段接线或桥接线方式，故一般采用母联断路器互为自动投入的BZT装置。在过去，不论是新建变电所，还是改造老变电所，设计的BZT装置均由传统的继电器来实现，这种BZT装置因设计不完善或继电器本身存在的问题，而发生的拒动或误动故障率较高，所以有些企业用户供电系统虽已装设了 BZ

29、T装置，但考虑到发生事故时不扩大停电事故，将其退出，这样BZT装置的作用就没有发挥出来。近年来，随着微机BZT装置的不断完善与快速发展，在一些老高压变电所的改扩建与新建高压变电所的设计中，逐步广泛采用分段断路器微机备用电源自动投入装 置。目前，许多企业用户在高压供电系统中为何要采用微机BZT装置呢？是由于该装置与传统的BZT装置相比较，具有以下特点和优点，因而在工业的高压供电系统中获得了广泛 的应用。1) 装置使用直观简便。可以在线查看装置全部输入交流量和开关量，以与与全部整定值、预设值、瞬时采样数据和大部分事故分析记录。装置液晶显示屏状态行还实时显示装置编号、当前工作状态、当前通讯状态，备自

30、投“充电” 、 “放电”状态以与当前可响应 的键。2) 装置调试方便，工作量小。交流量测量数度调整由软件方式完成，其调试和开入/开出试验均由装置通过显示界面和键盘操作完成。3) 具有完善的事故分析功能。包括保护动作事件记录、保护投退记录、装置运行记 录、开入量变位记录和进行无流记录等。4）具有完善的数字信号和接点信号系统。5）具备掉电不停的实时时钟。该实时实钟自动进行闰年调整，计时至2050年，且装置能接受微机监控系统的校时。6）采取了完善的软、硬件措施，来提高装置自身的可靠性和保护动作的准确性，从 而保证了供电的可靠性。3 .微机备用电源自投入装置工作原理3.1 微机备用电源自投入装置硬件原

31、理从电网一次设备CT与PT采样来的电压、电流信号经精密电压、电流变换器采样，经 低通滤波后再经8选1多路开关、高精度运算放大器放大、限幅保护，变换成一定幅度的 交流电压信号，经A/D转换产生的数字量通过单片机来运算、处理，CPU同时还接受经光电隔离的脉冲信号和遥控输入信号量以与通过键盘查询、整定定值等操作产生的输入信号 量。所有这些经A/D转换的数字量以与外部输入的信号量经 CPUS合运算、处理，当满足 动作条件时便发出相应的跳、合闸信号和告警信号到驱动接口电路，接着驱动接口电路将 这些信号送到出口继电器板，出口继电器板上的跳、合闸继电器触点接通断路器的跳、合 闸回路，告警信号继电器接通告警回

32、路。同时，CUP发出相应的位置、状态信号。所有信号测量、保护动作值、跳合闸变位记录、整定过程、查询过程、故障类型、故障波形、遥 信量、电网频率、时间等均能在 LCD上显示。本装置有一个经光电隔离的串行通信 RS485/RS4228口，利用它可以与远方调度中心进行通信，实现遥控、遥信、遥调、遥测等功能。同时具有定值的远方查询与整定、远方保护压板投退等远方控制功能。工作原理如图 5所示。图5:装置工作原理图3.2 微机备用电源自投入装置软件总体结构电力系统继保护是一个高度实时可靠的控制系统，电力系统故障会在无法预知的时刻到达，而微机保护软件必须在故障发生时能够在严格的时限内作出响应，即使在尖峰负荷

33、下，也应如此，系统时间响应的超时就意味着保护控制的致命失败。换句话说，就是对保护要求高度的可确定性，能对装置运行的最好和最坏情况作出精确的估计，严格满足保护 动作快速性。针对实时快速的要求，过去微机保护程序，尤其是高压、超高压设备，都采用了“定时采样中断，以修改中断返回地址的方式进入故障处理程序”的结构，进入故障处理之后采样中断继续采样获得最新数据，而保护算法用到什么物理量，就马上拿来进行计算。这种结构保证了故障处理中继电保护动作的快速性，更为重要的一点是，它琮能够在处理速 度不是很快的单片机上达到非常理想的效果。CSC246数字式备用电源自投入装置采用了更适合于中低压电力系统的软件总体结构设

34、计方案：实时多任务操作系统。目前单片机芯片本身的性能大幅度提高，随着应用的复 杂化，一个嵌入式控制器系统可能要同时控制与监视很多外设，要求有实时响应，有很多 处理任务，各个任务之间有很多信息传递。实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先 执行的背景程序，用户的应用程序是运行于操作系统之上的各个任务，操作系统根据各个 任务的要求，进行资源管理、信息管理、任务调度、异常处理等工作。在操作系统中，每 个任务均有一个优先级，操作系统根据各个任务的优先级，动态地切换各个任务，保证对 实时性的要求。实时多任务操作系统，以分时方式运行多个任务，看上去好像是多个任务“同时”运行。操作系统的主要功能模块有调度和

35、中断处理，任务管理，事件管理，定时器管理，报文管理，循环队列管理，资源管理，固定存储块管理，规范的UARTt理，自动调电管理。实时多任务操作系统（RTOS建立在单片机硬件系统之上，用户的一切开发工作都在 其上时行，因此它可以称作是一个平台。采用RTOS的用户不必花大量时间学习硬件，和直接开发相比起点更高。RTOS3S是一个标准化的平台，它定义了每个应用任务和内核的接 口， 也促进了应用程序的标准化。 应用程序标准化后便于软件的存档、 交流、 修改和扩展， 为嵌入式软软件开发的工程化创造了条件、减少开发管理工作量。嵌入式软件标准化推广到社会后，可以促进软件开发的分工，减少重复劳动。RTO用在应用

36、软件系统和硬件结构之间的一个接口程序，它负责对硬件资源的管理，协调各个任务之间的运行。任务是系统 所要完成的一项独立的功能或处理过程。在电力系统中，对故障的诊断要求快速与时，对故障的恢复也要求快速，对操作系统 的要求就必须配置响应快速的实时操作系统。基于实时快速的考虑，本装置采用多任务的 调度方式，完成采样、A/D转换、显示、保护等功能。对实时性要求很高的任务，采用中 断方式实现，对一般任务用任务调度实现。具多任务程序结构如图6所示：如图6：多任务程序结构软件的整体结构如下：1）软件化：初始化各种变量、常量、中断等。2）任务调度：进行任务的调度算法和任务的调度。3）通讯中断：进行通讯的发送和接

37、收。4）采样中断：进行A/D转换和有效值，基波值计算。5）定时中断：时钟定时累加。6）保护任务：最高级任务，完成电流保护，电压保护的判断，保护定时的累加。7）显示任务：最低级任务，完成 LCD的显示和LED的显示。8）测量任务：完成测量计算的功能。4 .微机备用电源自投入装置应遵循的基本原则在大多数地区110KV与以下电压等级的电网中，为了节省设备投资，简化电网接线与 其继电保护的配置，往往采用放射开环供电方式。在这种网架接线方式下，备用电源自投 装置是保障电网安全运行和不间断供电的重要技术手段，也是电力系统和电力用户的最后 一道安全屏障和依靠。根据继电保护和安全自动装置技术规程的有关规定自动

38、投入装 置应符合下列要求：1）只有当工作电源确实被断开后，备用电源才能投入。工作电源失压后，不论其进 线断路器是否断开，本装置备自投起动廷时到后总是先跳该断路器，确认该断路器在跳位后，备自投逻辑才进行下去。这样可防止因工作电源在其它地方被断开，微机BZT装置动作后合于故障或备用电源倒送电的情况。但故障不应由微机 BZT装置切除，故微机BZT装 置动作跳工作电源的时限应长于有关所有保护和重合闸的最长工作时限。2） 因备自投备用对象故障而其保护拒动作，引起相邻后备保护动作切除工作电源时，应闭锁微机BZT装置。如主变低压侧出线元件故障而相应保护未能切除，引起主变后备保护动作切除主变，造成母线失压时，

39、应闭锁低压侧分段断路器备自投；主变保护（差动、后备或本体）全跳主变时，表明主要内部或低压侧发生故障，应闭锁高压侧桥断路器备自投。闭锁延时2s返回，即闭锁条件消失2s后，微机BZT装置才开始充电检查。3）微机BZT装置延时是为了躲过困母线引出线故障造成的母线电压下降，故微机BZT装置延时时限应大于最长的外部故障切除时间。4） 由人工切除工作电源时，微机BZT 装置不应动作。本装置引入各工作断路器的合后接点，就地或远控跳断路器时，其合后接点断开，微机BZT装置自动退出。若无法引入合后接点， 在人工切除工作电源前， 应保证将备自投退出工作， 可以用手动切换开关退出， 或解开相应出口压板或由整定退出。

40、5） 备用电源不满足有压条件时，微机BZT 装置不应动作，因为动作是无效的。这种情况下，经延时闭锁微机BZT装置，该延时为微机BZT装置起动延时加1S。6） 微机 BZT 装置只允许动作一次，以免在母线或引出线上发生永久性故障时，备用电源被多次投入到故障元件上去，造成更严重的事故。微机 BZT装置允许工作的各种条件 （充电条件）均具备后开始充电，经10S后完成准备工作（即充电时间为10S）,出现需要闭锁或退出微机BZT装置的条件时立即放电。7） 当电压互感器熔丝熔断或二次空气开关跳开或拉开电压互感器一次刀闸或退出互感器手车时，微机BZT 装置不应误动作。本装置通过进线无流检查，来防止工作电源

41、PT断线时微机BZT装置的误起动。由于微机备用电源自投装置在电力系统所起作用的特殊性，决定了在实际应用中，从设计选型和整定计算两方面，都必须把重点放在强调可靠性和灵敏性上。当微机BZT装置动作时，往往得由于电网运行中已经发生了设备永久性故障、人员误操作或一二次设备不正确动作等严重情况。在这种情况下，微机BZT装置如果仍不能够可靠动作，必将导致停电事故或停电范围扩大，所以在系统发生故障或事故的情况下，要坚 决防止由于备用电源自投装置拒动而导致停电事故或停电范围扩大。因此，在备自投装置的调试时，要尽量考虑足够的启动量，完善检查量，以提高可靠性，并考虑适当简化闭锁量，降低启动量整定值，以提高灵敏度。

42、但是决定备自投装置动作与否的条件和因素是很多的。变压器本体保护或后备保护的动作闭锁、母线压变检修和二次电压并列与切换的影响、进线或主变负荷电流的闭锁、备用电源有电与否的检测等。考虑的环节越多，保护装置的动作逻辑就越复杂，需要检测和判别的条件就越多，任何一个条件的不满足或是不正确，都有可能导致备自投装置的拒动。电力系统在日常调度运行的方式安排中，一般均安排好备用电源正常热备用，此时即使备自投装置误动作，只等同于一次非计划的自动翻电过程，其后果比拒动好。所以对于备自投装置的设置，应根据电网的实际情况尽量减少不必要的环节(例如备用电源有电与否的电压检测、进线或主变负荷电流的闭锁、变压器本体保护或后备

43、保护的动作闭锁等)以保证备自投装置可靠动作。在强调微机BZT装置要确保可靠动作的同时，也要尽量避免误动作。如在整定计算时尽量弥补。为防止系统非永久性故障情况下各自投装置的误动作，在时间定值配合上，可以在允许的范围内尽量放长， 在考虑与线路保护整定延时、 重合闸延时、 后加速保护延时、开关分合闸时间等时间进行整定时，将配合时间级差多加12个AT。5. 微机备用电源自动投入装置系统功能1) 保护功能：母分备自投： 电流速断保护 (可设为合闸速断、 低电压闭锁速断) 、 限时速断保护、定时限过流、备自投、后加速保护、控制回路断线告警、断路器失灵告警；进线备自投：电路速断保护、限时电流速断保护、定时限

44、或反时限过电流、备自投、后加速保护、小电流接地选线、控制回路断线告警、断路器失灵告警。2) 控制功能可以在本地或通过上位机遥控操作各类可控开关设备， 如断路器的分合闸操作等。3) 测量功能全部电量的测量采用交流采样获得， 采样元件采用精密电压电流传感器， 体积小，重量轻，精度高。4) 开入量检测功能母分备自投具有12路开入量采集，进线备自投具有 10路开入量采集。5) 远方单元管理功能通过上位机可实现遥控、遥信、遥调、遥测、远方改变定值、保护远方投退、远方召唤实时波形、故障录波上传、远方设定电度底码等功能。6) 通讯功能装置采用RS485接口，各功能单元可与主控计算机进行通讯，从而实现信息的远

45、方传送和交换。通过主控计算机还可实现对保护装置定值的远方查询、整定功能以与对装置的远方控制功能。7) 事件追忆功能装置具有 60 个事件追忆功能，可自动记录事件的发生时间、类型与动作值。其时间记录的分辨率小于1 毫秒，并且具有掉电不丢失功能。8) 保护事件记录功能装置设置了保护事件记录功能，只显示保护的动作类型和动作值，使用户一目了然。9) 实时波形显示与故障录波功能装置可实时显示各个相电压、线电压、相电流、保护电流的波形，并且具有故障录波的功能，能记录故障时 2 秒钟的电流电压波形。这为监视系统远行，分析事故原因提供了详细的资料。装置具有时钟显示功能，与上位机连接可实现自动对时功能。6微机备

46、用电源自动投入装置有关基本条件6.1 有压、无压和无流条件工作和备用电源有压或无压一般判断相应母线是否有压或无压。本装置中：母线有压指母线的三个线电压中至少有一个大于有压定值。三个线电压有压相“或”可以保证备用电源PT 一相或两相断线时仍满足有压条件，微机 BZT装置不致柜动。母线无压指母线的三个线电压均小于母线无压定值。三相线电压无压条件相“与”可以保证工作电源PT一相或两相断线时，不满足无压条件下，微机BZT装置不致误动作。进线无流一般指工作电源进线的一个相电流小于线无流定值。该定值应小于最小负荷 电源，以防止工作电源PT三相断线时微机BZT装置的误起动。6.2 输入量本装置应引入工作电源

47、进线和备用电源的相应电压量以与工作电源进线的一相电流。对母线PT,装置接入两个线电压 Ua b和Ub c ,第三个线电压 Uc a由装置自行计算得 到：Uc a =- （Ua b +Ub c）。本装置应引入反映工作电源和备用电源断路器位置的开入 量，以与其它辅助开入量（如 BZT投退控制、闭锁BZT和工作电源断路器合后位置等）。6.3 充电条件微机保护装置具有很强的逻辑判断能力，因此本装置对充电条件增加了一些辅助条件，以提高微机BZT装置动作的可靠性以与保证一次式动作。 所有充电条件均满足后经10S 的充电时间，微机BZT装置充上电，才有可能动作。装置液晶显示屏的状态行以主接线示意方式显示微机

48、BZT装置是否充电完成，直观明确，见表1。充电标志以实心表示微机BZT 装置充电完成。表1微机BZT装置充电标志微机BZT装置未投入微机BZT装置投入但充电未完成微机BZT装置充电完成无标志a）微机BZT装置投入工作，即相应投退切把手置“投入”位置且相应投退型定值为 “ONI。b）工作电源和备用电源均正常，即符合有压条件。c）工作和备用电源断路器位置正常，即工作断路器合位且处于合后，备用断路器跳 位。d）无闭锁微机BZT装置条件。e）无放电条件6.4 放电条件放电条件一般包括以下条。任一放电条件满足，微机BZT装置立即放电，不可能再动a）微机BZT装备退出工作，即相应微机 BZT装置投退切换把

49、手置“退出”位置或相应投退型定值为“OFF” 。b）备用电源不满足有压条件的持续时间大于（微机BZT装置延时+1S）。c） 工作断路器由人为（就地或远控）操作跳开，即工作断路器合后消失。d） 备用断路器不在备用状态，即备用断路器合上。e） 工作断路器拒跳或备用断路器拒合。f）闭锁条件满足。无论微机 BZT装置是否已经起动均强引闭锁微机BZT装置，表现为微机BZT装置放电。6.5 动作条件a） 备自投起动条件满足，装置充上电。b） 工作电源失压（一般为工作母线三相无压） 。c） 相应的工作进线无流。d） 备用电源有压。以上条件全部满足后，微机 BZT装置才起动跳工作进线延时，延时到后，在 5s内

50、微 机BZT装置判断工作断路器已跳开，再起动合备用电源延时。延时到后，在 5s内微机BZT 装置判断断路器确已合上，最后发“备自投动作“信息。7微 机备用电源自动投入装置的 实际探索应用7.1 工程概况排水泵站10KV变电所的规模为，采用梅兰日兰MVne蛭属铠装手车式开关设备，开关设备操作电源为直流屏独立供电，主备供进线开关设有电气闭锁，各10KV 高压开关均设有过流、速断保护功能，低压侧总开关设有过流、速断、失压保护功能，全站设微机综合保护。7.2 一主一备供电方式的实现排水泵站10KV变电所备用电源自投装置的技术改造，采用进线电源单向备自投方式，即主供电源切换到备供电源采用自动投切，备供电

51、源切换到主供电源采用手动切换，该方 式能有效避免突发停电事故发生时，对排水系统安全运行的影响。技术改造实施中，在主 备供进线母线上分别加设10KV电压互感器PT各一只，用于检测主备供进线侧母线电压情况，作为进线电压的检测和信号输送元件，为装置提供有无电压的判断依据，在10KV母线联络柜上加设备自投装置一套（图 7）,当主供进线电源正常时，主供进线开关1DL处于 合闸状态，备供进线开关2LD处于分闸位置，备供进线电源作为备用状态；当主供进线电 源出现事故失电时，备自投装置首先确认输入信号 UL1无电压，再确认输入信号UL2电压 正常，备自投装置延时9s后，开始正常动作，发出动作指令，使主供进线开

52、关 1DL分闸， 备供进线开关2DL合闸，备供进线电源自动投入运行，当主供进线电源恢复供电时，采用 手动切换到主供进线电源。图7：备自投装置现场安装图为保证备自投装置的工作可靠、准确，防止电压互感器PT断线时备自投出现误动作，因此，我们取主供进线电源的线路工作电流IL1作为主供进线电源线路失压的闭锁判断（图 5）,当主供进线电源电压互感器 PT出现熔断器故障时，备自投装置输入信号 UL1无电压, 同时装置还应判断主供进线电源的线路确无工作电流，否则，备自投装置不发动作指令， 避免误动作的情况发生，保证正常运行（图 8）。目前，备自投装置投入正常使用中，备用 电源自动切换时间只需10秒钟，运行情

53、况良好，绍兴县排水 XX计划将备自投装置适时应 用于相关排水泵站。图8:进线备自投模拟接线图7.3 综合自动化系统结构整个综合自动化系统采用分层分布式结构，分为泵站监控层、网络层和间隔层。网络 结构为开放式分层、分布式结构。站控层为全所设备监视、测量、控制、管理的中心。问 隔层设备控电气间隔单元划分，在站控层与网络失效的情况下，问隔层设备应仍能独立完 成间隔层的监测和断路器控制等功能。泵站监控层：负责全站信息收集、分析、处理、汇总、存储、上送、报警、制表等。 监控系统依托IPAS2000监控软件为平台，不依赖于硬件系统、独立于硬件平台，系统构 成采用基于以太网的现场总线方式，分布式体系结构，采

54、用对象化的设备描述方法，系统 的描述由传统的面向远动的数据列表方式变为层次方式，对象层次可以任意嵌套，能够更 直观、更方便地反映电力系统的构成。网络层：负责变电所与间隔层之间的通信联系。采用以太网方式实现数据的传输，以 双绞线作为通讯媒介。整个网络结构为星型结构，易于扩展，稳定、可靠。间隔层：负责与开关等一次设备的直接联系，测量、信号采集、传输、控制，继电保 护与自动装置等功能的实施。间隔层装置采用高性能芯片支持的通用硬件平台，维护简便; 开放式设计，兼容多种通讯协议。高标准电磁兼容设计，可实现单元设备的彻底下放。中 文显示技术，操作简捷。基于防水、防尘、抗振动设计，可在各种现场条件下运行；间

55、隔 层中的保护、测控功能由一个装置完成，各装置之间通过双绞线联入站内通讯网。系统遵循尽可能就地处理的原则，10KV系统的测控与保护单元分散布置在各开关柜 上。系统能对电气设备的正常运行和事故情况下的生产过程进行实时监控，大屏幕彩色显 示器显示，定时自动报表打印，越限和事故报警，事件顺序与事故追忆记录，断路器的分 合操作，同期操作，操作闭锁，接收微机继电保护的数据信息，以与一些其他运行管理功台匕 目匕。系统各单元的连接采用网络连接，传输媒介需满足系统可靠抗干扰和数据传输速率的要求。系统通信应实时可靠，抗干扰能力强，连接方便，应保证点与点之间能共享信息,又能互相隔离，任一点损坏不能影响其他部分的正

56、常工作。系统对所有上行信息，能存储、统计和分析；对所有下行信息，要有闭锁和优先级选择等，操作需经二次确认，同一时刻只能执行一条命令。系统有失电保护和检测功能，在电源恢复后能自动起动并恢复运行。电气综合自动化系统易于组态，易于使用，易于扩展。7.4各保护测控单元功能说明1） 10KV进行保护装置配置对象10KV进线保护保护功能1、电流速断保护2、限时电流速断保护3、定时限过流保护4、电流闭锁低电压保护5、零序电流保护6、接地告警7、PT断线告警8、控制回路断线告警9、故障录波10、事件纪录操作回路手动合闸、跳闸；远方、就地控制切换相互闭锁遥测量Ua、Ub、Uc、Uab Ubc、Uca、Ia、Ib

57、、Ic、IaB、IbB、IcB、IOB、UO COS F、P、QQvh等模拟量的测量显示保护装置CSC246-JXPwh脉冲量Wh,Varh遥信量CPU雷件设置14路开入量，其中供外部输入的开关量 10路，可满足整个间隔遥信量需要 （如断路器位置、远方就地切换位置信号、装置报警、控制回路断线、弹簧未储能、刀闸（或手车）位置状态等等）摇控对象本侧断路器性能指标整定范围:电流：0.04In201n （In为额定值）整定误差：电流：不超过土 3%时间：定数1S时，不超过土 15ms定数 1S时，不超过土 15%整组动作时间：相间电流一段：不大于 45ms （1.2倍定值）2） 10KV进线自投保护装

58、置保护装置CSC246-JXZT配置对象10KV进线开关保护功能1、速断保护2、限时电流速断保护3、定时限过流保护4、备自投保护5、控制回路断线告警6、故障录波7、事件纪录操作回路手动合闸、跳闸；远方/就地控制切换相互闭锁摇测量Ua、Ub、Uc、Uab Ubc、Uca、la、Ib、Ic、IaB、IbB、IcB、IOB、UO COS F、P、QPwhi Qvh等模拟量的测量显示脉冲量Wli Varh遥信量CPU雷件设置14路开入量，其中供外部输入的开关量10路，可满足整个间隔遥信量需求（如断路器位置、远方就地切换位置信号、装置报警、控制回路断线、弹簧未储能、刀闸（或手车）位置状态等等）遥控对象本

59、侧断路器整定范围：电流：0.04In201n （In为额定值）时间：099s整定误差：电流：不超过土 3%时间：定数1S时，不超过土 15ms定数 1S时，不超过土 15%整组动作时间：相间电流一段：不大于 45ms （1.2倍定值）3） 10KV保护装置CSC246-MF配置对象10KV母联开关保护功能1、电流速断保护2、限时电流速断保护3、定时限过流保护7、PT断线告警8、控制回路断线告警操作回路手动合闸、跳闸；远方/就地控制切换相互闭锁摇测量Ua、Ub、Uc、UabUbc、Uca、la、Ib、Ic、IaB、IbB、IcB、IOB、UO COSF、P、QPwhi Qvh等模拟量的测量显示脉

60、冲量Wli Varh遥信量CPU件设置14路开入量，其中供外部输入的开关量10路，可满足整个间隔遥信量需求（如断路器位置、远方就地切换位置信号、装置报警、控制回路断线、弹簧未储能、刀闸（或手车）位置状态等等）遥控对象本侧断路器整定范围：电流：0.04In201n时间：099s整定误差：电流：不超过 3%（In为额定值）时间：定数1S时，不超过 15ms定数 1S时，不超过 15%整组动作时间：相间电流一段：不大于 45ms （1.2倍定值）4） 10KV PT保护装置配置装置CSC246-PT配置对象母线电压并切配置数量各对象独立配置实现功能1）测量两段母线电压2）PT断线报警3） 测量、计量

61、PT自动/手动切换4） 送电电压切换信号5） 10KV出线保护装置保护装置CSC246-CX配置对象10KV出线开关保护功能1、电流速断2、限时速断3、过电流操作回路摇测量脉冲量遥信量遥控对象7、PT断线告警8、接好故障告警9、控制回路断线手动合闸、跳闸；远方/就地控制切换相互闭锁Ua、Ub、Uc、Uab Ubc、Uca、la、Ib、Ic、IaB、IbB、IcB、IOB、UO COS F、P、QPwhi Qvh等模拟量的测量显示Wli VarhCPU件设置14路开入量，其中供外部输入的开关量10路，可满足整个间隔遥信量需求（如断路器位置、远方就地切换位置信号、装置报警、控制回路断线、弹簧未储能

62、、刀闸（或手车）位置状态等等）本侧断路器整定范围:电流:0.04ln201n （In为额定值）时间:0 99s整定误差:电流:不超过 3%时间：定数1S时，不超过 15ms定数 1S时，不超过 15%整组动作时间：相间电流一段：不大于 45ms （1.2倍定值）6） 10KV站用变保护测控装置保护装置CSC246-CB配置对象10KV站用变出线回路保护功能1、电流速断保护2、定时限过电流保护3、反时限过电流保护4、温度保护5、瓦斯保护6、零序过流保护7、接地告警8、PT断线告警9、控制回路断线告警10、故障录波11、事件记录12、装置失电告警13、保护功能整定为投入或退出操作回路手动合闸、跳闸；远方/就地控制切换相互闭锁摇测量Ua、Ub、Uc、Uab Ubc、Uca、la、Ib、Ic、IaB、IbB、IcB、IOB、UO COS F、P、QPwhi Qvh等模拟量的