-变电站综合自动化信息的测量和采集.ppt
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变电站综合自动化原理变电站综合自动化原理第二章第二章变电站综合自动化变电站综合自动化信息的测量和采集信息的测量和采集第二章第二章变电站综合自动化信息的测量和采集变电站综合自动化信息的测量和采集2.12.1变电站综合自动化信息变电站综合自动化信息2.22.2变电站模拟量信息的变送器测量及采集变电站模拟量信息的变送器测量及采集2.32.3交流采样技术及应用交流采样技术及应用2.42.4变压器油温的测量和采集变压器油温的测量和采集2.52.5变电站状态量信息的采集变电站状态量信息的采集2.62.6变电站实时时钟的建立和应用变电站实时时钟的建立和应用2河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院若想实现变电站综合自动化,必须掌握变电站的运行状况,即首先要测量若想实现变电站综合自动化,必须掌握变电站的运行状况,即首先要测量出表征变电运行及设备工作状态的信息。
出表征变电运行及设备工作状态的信息。
2.1变电站综合自动化信息变电站综合自动化信息包括由模拟量、开关量、脉冲量以及设备状态等。
包括由模拟量、开关量、脉冲量以及设备状态等。
3河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院模拟量信息主要包括:
模拟量信息主要包括:
联络线的有功功率、无功功率和有功电能;联络线的有功功率、无功功率和有功电能;线路及旁路的有功功率、无功功率和电流;线路及旁路的有功功率、无功功率和电流;不同电压等级母线各段的线电压及相电压;不同电压等级母线各段的线电压及相电压;三绕组变压器三侧或高压、中压侧的有功功率、无功功率及电流,三绕组变压器三侧或高压、中压侧的有功功率、无功功率及电流,两绕组变压器两侧或高压侧的有功功率、无功功率及电流;两绕组变压器两侧或高压侧的有功功率、无功功率及电流;直流母线的电压;直流母线的电压;所用变低压侧电压;所用变低压侧电压;母联电流、分段电流、分支断路器电流;母联电流、分段电流、分支断路器电流;出线的有功功率或电流;出线的有功功率或电流;并联补偿装置电流;并联补偿装置电流;变压器上层油温等。
变压器上层油温等。
2.1变电站综合自动化信息变电站综合自动化信息4河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院开关量信息主要包括:
开关量信息主要包括:
变电站事故总信号;变电站事故总信号;线路、母联、旁路和分段断路器位置信号;线路、母联、旁路和分段断路器位置信号;变压器中性点接地隔离开关位置信号;变压器中性点接地隔离开关位置信号;线路及旁联重合闸动作信号;线路及旁联重合闸动作信号;变压器的断路器位置信号;变压器的断路器位置信号;线路及旁联保护动作信号;线路及旁联保护动作信号;枢纽母线保护动作信号;枢纽母线保护动作信号;重要隔离开关位置信号;重要隔离开关位置信号;断路器失灵保护动作信号;断路器失灵保护动作信号;有关过压、过负荷越限信号;有关过压、过负荷越限信号;有载调压变压器分接头位置信号;变压器保护动作总信号;有载调压变压器分接头位置信号;变压器保护动作总信号;断路器事故跳闸总信号;断路器事故跳闸总信号;直流系统接地信号;直流系统接地信号;控制方式由遥控转为当地控制信号;控制方式由遥控转为当地控制信号;断路器闭锁信号等。
断路器闭锁信号等。
2.1变电站综合自动化信息变电站综合自动化信息5河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院设备异常和故障预告信息主要包括:
设备异常和故障预告信息主要包括:
有关控制回路断线总信号;有关控制回路断线总信号;有关操作机构故障总信号;有关操作机构故障总信号;变压器油温过高、绕组温度过高总信号;变压器油温过高、绕组温度过高总信号;轻瓦斯动作信号;轻瓦斯动作信号;变压器或变压器调压装置油温过低总信号;变压器或变压器调压装置油温过低总信号;继电保护系统故障总信号;继电保护系统故障总信号;距离保护闭锁信号;距离保护闭锁信号;高频保护闭锁信号;高频保护闭锁信号;消防报警信号;消防报警信号;大门打开信号;大门打开信号;站内站内UPS交流电源消失信号;交流电源消失信号;通信线路故障信号等。
通信线路故障信号等。
2.1变电站综合自动化信息变电站综合自动化信息6河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院变电站综合自动化系统采集的数字量变电站综合自动化系统采集的数字量主要指系统频率信号和电能主要指系统频率信号和电能脉冲信号,前者主要出现在保护和低频减负荷装置中,电能脉冲量则主脉冲信号,前者主要出现在保护和低频减负荷装置中,电能脉冲量则主要用于远方对系统电能的计量。
要用于远方对系统电能的计量。
2.1变电站综合自动化信息变电站综合自动化信息7河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院交流电压交流电压U、交流电流、交流电流I、有功功率、有功功率P、无功功率、无功功率Q、变压器油温、变压器油温T等等U、I、P、Q可从变电站二次回路中取得信号,通过二次测量得到。
可从变电站二次回路中取得信号,通过二次测量得到。
测量方法:
测量方法:
直流采样(变送器)直流采样(变送器)均值、有效值均值、有效值交流采样交流采样瞬时值瞬时值2.2模拟量的变送器测量及采集模拟量的变送器测量及采集8河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院2.2模拟量的变送器测量及采集模拟量的变送器测量及采集交流交流直流直流传感器传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称,通常由敏感元件和转换元件组成。
总称,通常由敏感元件和转换元件组成。
当传感器的当传感器的输出输出为为规定的标准信号规定的标准信号时,则称为时,则称为变送器变送器。
在综自系统中,主要有。
在综自系统中,主要有电流变电流变送器送器、电压变送器电压变送器、三相有功功率变送器三相有功功率变送器、三相无功功率变送器三相无功功率变送器及及温度变送器温度变送器等。
等。
从二次回路中获取信号从二次回路中获取信号,通过电子变换电路,输出与被测电气量成,通过电子变换电路,输出与被测电气量成正比正比的电流的电流/电压信电压信号。
号。
9河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院插针式直流插针式直流电压传感器电压传感器交流电压传感器交流电压传感器霍尔电流传感器霍尔电流传感器单相功率传感器单相功率传感器三相四线制有三相四线制有功功率传感功功率传感2.2模拟量的变送器测量及采集模拟量的变送器测量及采集10河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院交流电流的测量交流电流的测量电流互感器电流互感器电流变送器电流变送器输入电流输入电流测量机构测量机构从交流电流到测量机构的方框图如下:
两级测量从交流电流到测量机构的方框图如下:
两级测量2.2模拟量的变送器测量及采集模拟量的变送器测量及采集11河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院电流变送器的基本原理:
电流变送器的基本原理:
p中间电流互感器将数安培的输入电流按比例变换为毫安级的交流电流,中间电流互感器将数安培的输入电流按比例变换为毫安级的交流电流,经过电阻经过电阻R1转换为转换为交流电压交流电压;p精密交流、直流转换电路将输入信号变换为绝对值信号后,经低通滤精密交流、直流转换电路将输入信号变换为绝对值信号后,经低通滤波成波成直流电压信号直流电压信号全波整流全波整流;p恒压输出电路实际上是一个电压跟随器,其输出直流电压既符合标准恒压输出电路实际上是一个电压跟随器,其输出直流电压既符合标准输出范围,又具有良好的电压源特性(强带载能力);输出范围,又具有良好的电压源特性(强带载能力);p电压电压/电流变换电路将直流电压变换成直流电流,并具有良好的带负载电流变换电路将直流电压变换成直流电流,并具有良好的带负载能力。
能力。
2.2模拟量的变送器测量及采集模拟量的变送器测量及采集12河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院电流变送器的基本原理:
电流变送器的基本原理:
2.2模拟量的变送器测量及采集模拟量的变送器测量及采集测量交流电流采用的是有效值的测量交流电流采用的是有效值的平均值测量算法平均值测量算法,输出直流电压输出直流电压U0与线路电流有效值与线路电流有效值I2成正比成正比。
13河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院霍尔电流变送器的基本原理:
霍尔电流变送器的基本原理:
p霍尔电流传感器是应用霍尔效应和磁平衡原理开发的磁平衡式霍尔电流霍尔电流传感器是应用霍尔效应和磁平衡原理开发的磁平衡式霍尔电流传感器,能在电隔离条件下测量直流、交流、脉冲以及各种不规则波形传感器,能在电隔离条件下测量直流、交流、脉冲以及各种不规则波形的电流,且具有较宽的频响特性,线性度高,输出为电流信号。
的电流,且具有较宽的频响特性,线性度高,输出为电流信号。
p霍尔效应是磁电效应的一种,当电流垂直于外磁场通过导体时,磁场会霍尔效应是磁电效应的一种,当电流垂直于外磁场通过导体时,磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的的作用力(洛伦兹力)对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的的作用力(洛伦兹力),从而在导体的两端产生电压差。
,从而在导体的两端产生电压差。
2.2模拟量的变送器测量及采集模拟量的变送器测量及采集14河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院霍尔电流变送器的基本原理:
霍尔电流变送器的基本原理:
p当原边导线经过电流传感器时,原边电流当原边导线经过电流传感器时,原边电流IP会产生磁力线,原边磁力线会产生磁力线,原边磁力线集中在磁芯气隙周围,内置在磁芯气隙中的霍尔电片可产生和原边磁力集中在磁芯气隙周围,内置在磁芯气隙中的霍尔电片可产生和原边磁力线成正比的,大小仅为几毫伏的感应电压,通过后续电子电路可把这个线成正比的,大小仅为几毫伏的感应电压,通过后续电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流微小的信号转变成副边电流IS;p其输出计算式为:
其输出计算式为:
NP*IP=NS*IS其中其中IP:
初级电流,:
初级电流,NP:
初级匝数,:
初级匝数,IS:
次级电流,次级电流,NS:
次级匝数。
:
次级匝数。
2.2模拟量的变送器测量及采集模拟量的变送器测量及采集15河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院交流电压的测量:
交流电压的测量:
电压互感器电压互感器电压变送器电压变送器输入电压输入电压测量机构测量机构从交流电压到测量机构的方框图如下从交流电压到测量机构的方框图如下:
2.2模拟量的变送器测量及采集模拟量的变送器测量及采集16河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院电压变送器的结构与电流变送器类似,差别在于输入级采用的是中电压变送器的结构与电流变送器类似,差别在于输入级采用的是中间电压互感器,并省去电流转变为电压的电阻。
间电压互感器,并省去电流转变为电压的电阻。
U0中间电压中间电压互感器互感器精密交、直精密交、直流电路流电路恒压恒压输出电路输出电路恒流恒流输出电路输出电路u2I02.2模拟量的变送器测量及采集模拟量的变送器测量及采集交流电压的测量:
交流电压的测量:
17河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院三相功率的测量三相功率的测量:
功率变送器就是用来测量交流电路中有功功率和功率变送器就是用来测量交流电路中有功功率和无功功率的仪器。
无功功率的仪器。
单相有功功率测量元件:
单相有功功率测量元件:
有功功率是瞬间功率在一个周期内有功功率是瞬间功率在一个周期内的平均值,故有功功率也称平均功率。
若能从瞬间功率中去除其正的平均值,故有功功率也称平均功率。
若能从瞬间功率中去除其正弦分量,即能得到有功功率。
弦分量,即能得到有功功率。
在交流电路中,在交流电路中,单相有功功率单相有功功率P定义为:
定义为:
由瞬时功率的基本定义可变形为:
由瞬时功率的基本定义可变形为:
2.2模拟量的变送器测量及采集模拟量的变送器测量及采集瞬时功率是有功功率与正弦分量的代数和瞬时功率是有功功率与正弦分量的代数和若从瞬时功率中去除其正弦分量,也就得到了有功功率若从瞬时功率中去除其正弦分量,也就得到了有功功率18河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院单相有功功率测量的原理图:
单相有功功率测量的原理图:
由一个模拟乘法器和低通滤波器组成。
由一个模拟乘法器和低通滤波
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