概述

智能化变电站二次回路是电气工程及其自动化专业电网监控技术方向的一门主干专业课。智能变电站课程设计是综合运用课程所学的理论知识，通过实践进一步加深对所学知识的理解，培养分析问题和解决实际问题能力的重要学习实践活动。在课程设计中，我通过方案设计、硬件选择与接线调试，可获得计算机硬件、软件设计及其协调的基本训练。通过结合专业的课程设计，为毕业后的实际工作打下一定的基础。课程设计不仅可培养我的实践能力，也可使我逐步树立实事求是的科学态度，培养严肃认真的工作作风。

关键词：变电所综合自动化，电网监控、智能化变电站二次回路。

一、蓄电池直流系统---浮充

浮充是蓄电池组的一种供（放）电工作方式，系统将蓄电池组与电源线路并联连接到负载电路上，它的电压大体上是恒定的，仅略高于蓄电池组的端电压，由电源线路所供的少量电流来补偿蓄电池组局部作用的损耗，以使其能经常保持在充电满足状态而不致过充电。

因此，蓄电池组可随电源线路电压上下波动而进行充放电。当负载较轻而电源线路电压较高时，蓄电池组即进行充电，当负载较重或电源发生意外中断时，蓄电池组则进行放电，分担部分或全部负载。这样，蓄电池组便起到稳压作用，并处于备用状态。

1、浮充特性 

蓄电池组是电力 直流系统的备用电源。浮充线路特点，是电池组与电源线路并联地连接到负载电路上。

在正常的运行状态下，与直流母线相连的充电装置，除对常规负载供电外，还向蓄电池组提供浮充电流。这种运行方式称为全浮充工作方式，简称浮充运行.

2、供电方式 

浮充供电工作方式可分为半浮充和全浮充两种。当部分时间（负载较重时）进行浮充供电，而另部分时间（负载较轻时）由蓄电池组单独供电的工作方式，称为半浮充工作方式，或称定期浮充工作方式。

倘全部时间均由电源线路与蓄电池组并联浮充供电，则称为全浮充工作方式，或称连续浮充工作方式。

以浮充工作方式使用的蓄电池组，其寿命一般较全充放工作方式者要长，而且可改用较小些容量的蓄电池组来代替。这种浮充供电工作方式多用于发电厂的断电备用电源和电话局的电话正常供电电源。

一般的蓄电池都是浮充， 均充的实现不了。

二、灯光监视的断路器控制信号电路

电磁操作机构的断路器控制信号电路如图所示。

图中+、-为控制小母线合闸小母线，M100（+）为闪光小母线M708为事故音响小母线．－700为信号小母线（负电源）,SALW2-1a、4、6a、4a、20、20/F8型控制开关，HL1、HL2为绿、红色信号灯，FU1－FU4为熔断器,R1~R4为附加电阻器KCF为防跳继电器．KM为合闸接触器，YC、YT为合、跳闸线圈控制信号电路动过程如下：

1、断路器的手动控制

手动合闸前．断路器处于跳闸位置，控制开关置于“跳闸后”位置。由正电源（+）经SA的触点11－10、绿灯HL1、附加电阻R1。、断路器辅助常闭触点QF、合闸接触器KM线圈至负电源（－），形成通路，绿灯发平光。此时，合闸接触器KM线圈两端虽有－定的电压，但由于绿灯及附加电阻的分压作用，不足以使合闸接触器动作。

在此，绿灯不但是断路器的位置信号，同时对合闸回路起了监视作用。如果回路故障，绿灯HL1将熄灭。

在合闸回路完好的情况下．将控制开关SA置于“预备合闸”位置，绿灯HL1经SA的触点9-10接至闪光小母线M100（十）上，HL1闪光。此时可提醒运行人员核时操作对象是否有误．核对无误后．将SA置于“合闸”位置，其触点5-8接通，合闸接触器KM线圈通电启动，其常开触点闭合，接通合闸线圈回路，使合闸线圈YC带电，由操作机构使断路器合闸。SA的触点5－8接通的同时，绿灯熄灭。

合闸完成后断路器辅助常闭触点QF断开合闸回路，控制开关SA自动复归至“合闸后”位置由正电源（+）经SA的触点16-13、红灯日HL2、附加电限R2、

断路器辅助常开触点QF、跳闸线圈YT至负电源(-)，形成通路，红灯立即发平光。同理，红灯发平光表明跳闸回路完好，而且由于红灯及附加电阻的分压作用，跳闸线圈不足以动作。

动跳闸操作时，先将控制开关SA置于“预备跳闸”位置，红灯HL2经SA的触点13-14接至闪光小母线M100(＋)上，HL2闪光，表明操作对象无误．再将SA从置于“跳闸”位置．SA的触点6-7接通，跳闸线圈YT通电．经操作机构使断路器跳闸。跳闸后，断路器辅助常开

触点切断跳闸回路，红灯熄灭，控制开关SA自动复归至“跳闸后”位置，绿灯发平光。

2、断路器的自动控制

当自动装置动作，触点K1闭合后，SA的触点5－8被短接，合闸接触器KM动作，断路器合闸，此时，控制开关SA仍为“跳闸后”位置。由闪光电源M100（十）经SA的触点14-15、红灯HL2、附加电阻R2、断路器辅助常开触点QF、跳闸线圈YT至负电源（－），形成通路，红灯闪光。

所以,当控例开关手柄置于“跳闸后”的水平位置，若红灯闪光．则表明断路器已自动合闸。

3、断路器的“防跳”

电气防跳电路前已叙述，现讨论防跳继电器KCF的常开触电经电阻器R4，与保护出口继电器触点K2并联的作用，断路器由继电保护动作跳闸时，其触电K2可能较辅助常开触点QF先断开，从而烧毁触点K2。

常开触电KCF与之并联，在保护跳闸的同时防跳继电器KCF动作，并通过另－对常开触电自保持。这样，即使保护出口继电器触点K2在辅助常开触点QF断开之前就复归，也不会由触点K2来切断跳闸回路电流，从而保护了K2触点。R4是－个阻值只有1~4Ω的电阻器，对跳闸回路没多大影响。

当继电保护装置出口回路串有信号继电器线圈时，电阻器R4的阻值应大于信号继电器的内阻，以保证信号继电器可靠动作。当继电保护装置出口回路无串接信号继电器时此电阻可以取消。

三、基本控制电路

1、跳、合闸电路

1）跳合闸控制电路

手动合闸：将控制开关SA置于合闸（C）位置，SA触点5－8接通，断路器动断辅助触点QF1接通，合闸线圈YC得电，断路器完成合闸操作；合闸完成后，断路器动断辅助触点QF1断开，切断合闸回         

2）信号电路。

a.位置信号电路分析：断路器处在合闸位置，SA处在CD位置，控制小母线＋极SA16－13→HR→R2→QF2控制小母线－极，红灯（HR）平光；断路器处在分闸位置，绿灯（HG）平光。

b.自动跳合闸灯光显示：断路器自动合闸或保护动作使断路器跳闸时，为引起运行人员注意，普遍采用指示灯闪光方法。电路采用“不对应”原理设计。如自动合闸时，断路器在合闸位置，SA在TD位置，M100+→SA9－10→HG→R1→QF1→控制小母线－极，绿灯（HG）闪光。

2、断路器防跳电路

（1）断路器产生跳跃现象原因：

A、断路器合闸于永久故障线路；

B、控制开关SA手柄未松开，SA5－8或自动装置触点K1卡死情况下。

（2）防跳：

防止断路器在短时间内多次进行跳合闸操作，要求每次合闸操作时，只允许一次合闸，跳闸后只要手柄在“合闸”位置（或自动装置的触点K1在闭合状态），则应对合闸操作回路进行闭锁，保证不再进行第二次合闸。

（3）防跳措施：

电气防跳和机械防跳。电气防跳有采用防跳继电器（KCF）和跳闸线圈的辅助接点两种。

（4）采用防跳继电器构成防跳电路。

采用防跳继电器构成防跳电路

分析：防跳继电器KCF具有二个线圈：电流起动线圈与电压保持线圈。电流线圈串联在跳闸线圈回路中，电压线圈与其自身的动合触点串联再与YC相并联，另一对动断触点与YC串联起闭锁作用。

当手动合闸于永久故障线路上时，继电保护出口中间继电器触点K2闭合，电流经K2→KCF→QF2→YT，YT得电，断路器跳闸，同时KCF起动，其动断触点断开，闭锁合闸回路；动合触点闭合，只要SA5-8接通，KCF电压线圈始终带电吸合，闭锁合闸回路，直至运行人员松开手柄，SA5-8断开为止。自动合闸的防眺过程如同一撤

3、事故音响启动电路

事故音响启动按断路器和控制开关位置“不对应”启动。断路器由继电保护动作而事故跳闸时，QF处于跳闸位置，SA处于合闸后位置；

事故音响小母线M708接通负电源，启动事故音响。

四、隔离开关的控制和闭锁电路

1.电动操作隔离开关的控制电路

工作原理解析：当闭合开关SB2，则KM2线圈的得电，SB3断开，常开触点KM1闭合，常闭SB1得电，KM１→KM２→KM１→SB1→FR→KM１，电机正转；当断开开关SB2，闭合SB3，则线圈KM1得电，常闭触点KM2闭合，KM2→KM1→KM2→SB1→FR→KM2，则电机反转。

五、手动合闸操作

1、电磁操作机构断路器的控制电路

合闸前，断路器处于跳闸位置，QF1、QF3闭合、QF2断开、SA处于“跳闸后”位置，正电源(+)经FU1→SA⑾→GN→R1→QF1→KM→FU2→负电源(-)形成通路，绿灯GN发平光。此时合闸接触器KM线圈两端虽有一定电压，但由于HG和R1的分压作用，不足以使合闸接触器动作；绿灯亮不仅反映断路器位置，同时监视合闸回路完整性。

将SA操作手柄顺时针方向旋转90°到预备合闸位置，此时HG经SA⑨⑩接至闪光小母线M100(+)上，HG闪光。

核对无误后，将SA手柄顺时针旋转45°到“合闸”位置，SA⑤⑧接通，合闸接触器KM加上全电压励磁动作，其主触头KM1、KM2闭合，使YC励磁动作，操作机构使断路器合闸，同时辅助动断接点QF1断开，HG熄灭、辅助动合接点QF2闭合，电流经（+）→FU1→SA⒃⒀→HR→R2→YT→FU2到（-），红灯RD发平光。

2、事故跳闸

自动跳闸前，断路器处于合闸位置，控制开关处于“合闸后”状态，HR平光。当一次回路发生故障相应继电保护动作后，K2闭合，短接了HR和R2回路，使YT加上电压励磁动作，断路器跳闸；QF2断开，HR熄灭；QF1闭合，HG闪光;ＱＦ３闭合，事故信号装置峰鸣器ＨＡＵ发出了事故音响信号，表明断路器已事故跳闸。

3、自动合闸

自动合闸前，断路器处在跳闸位置，控制开关处于“跳闸后”位置，HG平光；当自动装置动作使K1闭合时，短接了HG和R1，KM加上全电压励磁动作，使断路器合闸。

合闸后QF1断开，HG熄灭，QF2闭合，HR闪光，同时自动装置将启动信号装置发出警铃声和相应的光字牌信号，表明该断路器自动投入。

六、信号及其他信号系统

1.ZC-23型冲击继电器构成的事故信号电路

    图（一）

                       图（二）

图1中KSP1为ZC-23型冲击继电器，脉冲变流器T一次侧并联的二极管V和电容器C起抗干扰作用；二次侧并联的二极管V的作用是将T的一次侧电流突然减小而在二次侧感应的电流旁路，使干簧继电器KR不误动（因干簧继电器动作没有方向性）。

其原理是当断路器事故分闸或按下试验按钮SE1时，脉冲变流器T一次绕组中有电流增量，二次绕组中感应电流起动KR，KR动作后起动中间继电器KM。KM有两对触点，一对触点闭合起动蜂鸣器HB，发出音响信号；另一对触点闭合起动时间继电器KT1，经一定延时后，KT1起动KM1，KM1动作后，使KM失磁返回，音响停止，整个事故信号回路恢复到原始状态。

准备第二台断路器跳闸时发出音响，不对应启动回路如图2。

图1中常开触点KM2是由预告信号装置引来的（见图2），所以自动解除音响用的时间继电器KT1和中间继电器KM1为两套音响信号装置所共用。

为能试验事故音响装置的完好与否，另设有试验按钮SE1，按SE1时，即可启动KSP1，使装置发出音响并按上述程序复归至原始状态。按下手动复归按钮也可使音响信号解除。

2. ZC-23型冲击继电器构成的预估信号电路

当设备发生不正常情况时，例如控制回路断线，则KBC2动作，其常开触点闭合，通过回路+WS → KBC2常开触点 → HP2 → WSW1和WSW2 → ST13-14 → ST15-16 → KSP2 → -WS，使KSP2动作，触点KM2闭合，使警铃HA发出音响信号，同时光字牌HP2示出“控制回路断线”信号，按下解除按钮SCL，音响即可解除（也可经一定延时，自动解除），而光字牌信号直到故障消除，KBC2触点返回才会消失。

由于采用了ZC-23型继电器，因而信号是可以重复动作的。为能经常检查光字牌灯泡的完好性，设有转换开关ST。处于“合”位时，ST触点1-2、3-4、5-6、7-8、9-10、11-12全接通，分别将信号电源+WS和-WS接至小母线WSW2和WSW1，使光字牌所有的灯泡亮。发预告信号时，两只灯泡是并联的，灯泡明亮，当其中一只灯泡损坏时，仍能保证发出信号。而试验光字牌时，两只灯泡则是串联的，因而灯光较暗，此时若一只灯泡损坏则该光字牌即不亮。

预告信号装置由单独的熔断器FU3、FU4供电，若FU3或FU4熔断则不能发出预告信号，所以对熔断器电源采用了灯光监视的方法。图E34为预告信号装置的熔断器监视灯接线图。

正常运行时，熔断器监视继电器K2带电，其常开触点闭合，信号屏上的白色指示灯HW亮；当FU3熔断时，K2失电，其常闭触点闭合，HW被接至闪光小母线（+）WTW上发出闪光。

七、总结

通过此次智能化变电站二次回路的课程设计，使我学会了运用所学理论知识来解决相应的实际问题，通过讨论、查资料、选材、整理的过程中，一方面使知识得到了巩固，另一方面让同学们亲手实践，更进一步了解变电站的操作流程。

通过这次课程设计,使我对变智能化变电站二次回路有了更全面的，更具体的理解和体会。在设计过程中,通过查阅相关书籍，使我对变电站有了的整个运行环境及条件有了重新的认识。

在此,还要感谢石老师对我们的帮助,为我们解答疑难问题,使我在此次课程设计过程中更有信心将设计完成的更好,更完整。

参考文献

《智能化变电站二次回路》

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