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66kV变电站综合自动化应用的研究与实现

作　者: 刘畅
导　师: 赵玉林
学　校: 东北农业大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 变电站综合自动化备自投
分类号: TM63
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

电力供应在国民生产、生活中起到提供能源,促进经济、社会和谐发展的重要作用。变电站综合自动化将变电站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。2000年前后,变电站综合自动化系统在黑龙江省各级变电站中得到了应用,同时在改造的过程中也暴露出一些问题,如:如何有效解决变电站的投入与产出以及长远考虑变电站的发展趋势;变电站综合自动化的应用使得电力系统调度所获得的信息量明显增加,信息量是否可以简单、有效的反映变电运行情况,真正减轻运行人员的工作强度,协调各级变电站、集控站、调度的关系等。随着科学技术的迅猛发展,为了满足电力系统不断升级、改造的要求,结合地方经济现状及未来发展趋势进行变电站的合理优化分析、设计,认清以及合理地解决工程实际中所遇到的问题有助于充分发挥变电站综合自动化简化二次部分硬件配置,简化二次部分接线,减轻安装和运行维护量,降低总造价,提高运行管理自动化水平的特点,有助于提高电网经济性能,保证电网安全运行,有助于电网新建、改造工作的实施,也有助于电网朝着标准化发展。本文在对国内外变电站综合自动化系统的研究现状及变电站综合自动化系统在黑龙江省66kV变电站中应用情况进行分析的基础上,深入研究了变电站综合自动化系统保护原理和算法。通过改进算法获得补偿系数,可使采集的数据能够更为真实的反映输入信号特性。使用Matlab进行仿真实验表明改进后的算法可以有效消除输入信号中的衰减直流分量。文章结合66kV顾乡变电站的技术改造项目,以设计规范为依托,根据变电站负荷特点及对可靠性、经济性的要求程度,采用分层分布式结构,进行综合自动化系统的功能设计,以实现无人值守、提高生产效率的目的。供电可靠性是考核供电系统电能质量的重要指标,停电可能会给国民经济、生产、生活带来重大损失。对现有备自投装置功能分析表明,对于采用两台主变接线方式的变电站,当其中一台变压器停电时,可以将停电负荷转移到另外一台主变压器上。但对于采用多台主变的变电所,当一台主变停电时,只将停电母线上所带负荷转移到相邻变压器上,而没有发挥其他变压器的作用。本文利用嵌入式系统的强大计算功能,进行电流量、电压量的采集与运算,通过对具有三台主变的主接线方式进行改进性设计及对备自投装置进行设计,使一台主变发生故障时,负荷可以更为均匀合理的自动转移至其他主变,实现了负荷的自动切换及分配功能,保证了供电的可靠性。本次设计的变电站综合自动化系统及备自投装置已经成功投入运行,结果表明系统具有运行灵活,可靠性高的优点。

全文目录

摘要  8-9
英文摘要  9-11
1 引言  11-15
  1.1 课题研究的背景与意义  11
    1.1.1 研究背景  11
    1.1.2 研究的目的与意义  11
  1.2 国内外发展概况  11-14
    1.2.1 国内研究发展及现状  11-13
    1.2.2 国外研究发展及现状  13-14
  1.3 本文研究的主要内容  14-15
2 变电站综合自动化系统构成  15-21
  2.1 设计原则  15
  2.2 变电站综合自动化系统结构  15-17
    2.2.1 集中式系统结构  15-16
    2.2.2 集中分散式系统结构  16
    2.2.3 分层分布式系统结构  16-17
    2.2.4 完全分散式系统结构  17
  2.3 变电站综合自动化的数据通讯与网络  17-20
    2.3.1 变电站综合自动化系统的数据通信内容和要求  17-18
    2.3.2 变电站综合自动化系统的通信网络  18
    2.3.3 现场总线技术的应用  18-20
  2.4 本章小结  20-21
3 66kV 顾乡变电站综合自动化系统设计  21-35
  3.1 变电站综合自动化整体结构设计  22-23
  3.2 变电站综合自动化系统各项功能设计  23-25
    3.2.1 监控、控制系统功能设计  23-25
    3.2.2 保护系统功能设计  25
  3.3 常用保护算法的分析  25-33
    3.3.1 正弦函数算法  26
    3.3.2 周期函数算法  26-32
    3.3.3 输电线路简化R-L 模型算法  32-33
  3.4 备自投装置分析  33-34
  3.5 本章小结  34-35
4 备自投装置硬件设计  35-43
  4.1 信号采样单元  35-36
  4.2 输入单元  36-37
  4.3 处理器单元  37-41
    4.3.1 方案的比较与选择  37-39
    4.3.2 嵌入式微处理器的选择  39
    4.3.3 ARM 单元设计  39-41
  4.4 输出单元  41
  4.5 通信单元  41-42
  4.6 本章小结  42-43
5 备自投装置软件设计  43-55
  5.1 C 语言编程平台的建立  43
  5.2 系统软件设计  43-47
    5.2.1 系统主程序设计  43-45
    5.2.2 交流采样程序设计  45
    5.2.3 定时中断程序设计  45
    5.2.4 采样中断程序设计  45-46
    5.2.5 模数转换中断程序设计  46-47
  5.3 备自投装置动作过程设计  47-53
    5.3.1 备自投装置充、放电过程设计  48-50
    5.3.2 备自投装置动作过程设计  50-53
  5.4 保护设计  53-54
  5.5 本章小结  54-55
6 测试与分析  55-59
  6.1 系统测试与分析  55-57
  6.2 备自投装置测试与分析  57-58
  6.3 本章小结  58-59
7 结论  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
附录  64-66
攻读硕士学位期间发表的学术论文  66

66kV变电站综合自动化应用的研究与实现

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