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TA21型牵引变电所综合自动化系统培训牵引变电所保护及监控系统的历程二十世纪六十年代，中国第一条电气化铁道在宝鸡－凤州段运行通车，从此开始了中国电气化铁道牵引变电所二次保护以及监控系统的历程。下面讲述中国电气化铁道牵引变电所二次保护及监控系统产品4个发展阶段：第一代：继电器和晶体管保护装置＋RTU继电器以及晶体管保护装置完成保护功能，保护动作后给出接点信息。RTU完成四遥功能。第二代：集成电路保护装置＋RTU集成电路保护装置完成保护功能，保护动作后给出接点信息。RTU完成四遥功能。牵引变电所保护及监控系统的历程第三代：微机保护装置＋RTU微机保护装置完成保护功能，保护动作后给出接点信息。特点：1)保护装置硬件以单片机或嵌入式CPU为核心构成。2)保护逻辑由软件实现。RTU完成四遥功能。第四代：牵引变电所综合自动化系统微机保护测控装置集保护、测量、控制为一体，完全简化了二次回路和接线。传统RTU转变为通信单元，通过数字通信而不是传统接点采集来收集变电所的运行状态。实现了通信上真正的智能化、数字化。TA21型牵引变电所安全监控及综合自动化系统成都交大许继电气有限责任公司提供的是第四代产品－TA21型牵引变电所安全监控与综合自动化系统。该系统是在铁道部科技研究开发计划项目“牵引变电所安全监控及综合自动化成套技术研究”和“秦沈客运专线牵引变电所安全监控及综合自动化设备的研制”这两个项目的支持下，在总结国内外同类技术与产品成功应用经验的基础上，研制的适应于电气化铁路发展需要的高新技术产品.2005年“牵引供电自动化系统成套技术及应用”科研项目荣获国家科技进步二等奖，表明了该系统具备独立自主的知识产权以及技术先进性。TA21型牵引变电所综合自动化系统的特点该系统特点如下：32位多CPU并行处理的系统结构；品质优异的32位CPU硬件平台，支撑完善的保护、测量与控制功能；基于ADSP的高精度数据采集系统；多层印制电路板布线技术及SMT表面贴装工艺，抗干扰能力强；高标准的电磁兼容性能，可直接下放到开关设备；完善的事件记录，便于分析保护动作行为和装置的工况；采用一套装置负责一个断路器及相关隔离开关的保护、测量与控制的设计模式；采用大屏幕彩色液晶显示，全汉化菜单，操作方便（可选）；可存储多套保护整定值；详细故障报告和故障录波；TA21型牵引变电所综合自动化系统结构当地监控主机打印机主变主保护装置光纤自愈式双环网主变测控装置GPS通信管理机（以太网时省略）馈线保护测控装置并补保护测控装置远动管理机远动管理机调度端调度端站控层网络层间隔层10/100M以太网通信管理机（以太网时省略）TA21型牵引变电所综合自动化系统结构如上图，我们可以清晰看到牵引变电所综合自动化系统结构关系：该系统分为3个层，分别为：1.站控层（当地监控单元、远动通信单元）；2.网络层（网络通信单元、双环光纤以太网)；3.间隔层（保护测控装置、环境安全监控设备）。同时交直流系统、无线监控等智能设备通过WTX892通用通信装置纳入牵引变电所综合自动化的系统中。分区所以及开闭所综自系统结构与牵引变电所相同，区别在于间隔层保护测控装置种类、数量不同。下面按照这三层来介绍综自系统。间隔层间隔层保护测控装置设备功能：间隔层保护测控装置主要完成牵引变电所牵引变压器、AT变压器、馈线、并联电容、动力变等一次设备的保护、电气参数的测量、相关断路器/隔开的控制等功能。针对不同的一次设备如变压器、馈线等配置相应的保护测控装置、并且投入相应的保护元件。间隔层设备目前是集中组屏安装方式。间隔层保护测控装置设备硬件构成:基本上包含以下四个单元：数据采集单元保护CPU单元开关量输入/输出单元人机接口与通信CPU单元微机保护硬件构成微机保护装置硬件原理示意图微机保护硬件构成1.数据采集单元⑴电压形成回路⑵模拟量滤波回路⑶模数转换回路◆基于逐次逼近原理的模数转换器件（AD）◆基于电压-频率转换的模数转换器件（VFC）微机保护硬件构成2.保护CPU单元保护CPU单元原理框图微机保护硬件构成3.开关量输入/输出单元开关量输入原理图开关量输出电路原理图微机保护硬件构成4.人机接口与通信CPU单元人机接口单元原理框图间隔层的主要设备类型对牵引变压器：保护功能：WBH-892Z主变主保护装置和WBH-892H主变后备保护装置。测量功能：WBH-892C主变测控装置。控制功能：WBH-892C主变测控装置。自投功能：两台WBH-892C主变测控装置。1.WBH-892Z主变主保护装置WBH-892Z主变主保护装置是由高性能微处理机实现的主变主保护装置。适用于电气化铁道单相、V/V接线、Y/Δ-11接线、阻抗匹配平衡接线、YN/A型平衡接线和AT供电方式的Scott接线、V/X接线、Y/Δ/Δ十字交叉接线的牵引主变压器。保护功能●差流速断保护●二次谐波闭锁的比率差动保护●高压侧失压保护●高压侧PT断线检测2.WBH-892H主变后备保护装置适用于目前国内任何接线形式的牵引主变压器；非电量保护纳入后备保护装，保证主变内部故障时有独立的双重保护；保护功能●高压侧三相过电流保护●低压侧α相过电流保护●低压侧β相过电流保护●零序过电流保护●零序过电压保护●反时限过负荷保护●低压侧过电压保护●非电量保护3.WBH-892C主变测控装置WBH-892C主变测控装置是由高性能微处理机实现的成套测量与控制装置。适用于电气化铁道牵引主变压器高低压侧电气量的测量、开关的控制和状态监测，可以实现高压侧有跨条和无跨条牵引变电所备用电源的自动投入功能。4.WKH-892馈线保护测控装置对馈线：采用WKH-892馈线保护测控装置完成。WKH-892馈线保护测控装置适用于电气化铁道直接供电、BT供电和AT供电的牵引网馈线，完成馈线保护、测量、控制与故障测距功能。●自适应距离保护●电流速断保护●过电流保护●自适应电流增量保护●反时限过负荷保护●一次自动重合闸●PT断线检测●分区所、开闭所检有压元件5.WBB-892并补保护测控装置对并联电容:采用WBB-892并补保护测控装置完成。WBB-892并补保护测控装置适用于单相交流电气化铁道牵引供电系统，既可作为常规固定投入并联电容补偿设备的保护、测控装置，也可作为多分支并联电容补偿设备的保护、测控装置。●电流速断保护●过电流保护●谐波过电流保护，谐波阻抗保护●差电流保护●差电压保护/电压平衡保护（AT）●电抗器保护（AT）●过电压保护，低电压保护●非电量保护6.WCK-892通用测控装置对通用测控对象：采用WCK-892通用测控装置完成。主要用于牵引变电所的环境温度、湿度和风速等气象参数的测量，保证电气设备安全运行；同时具有高、低压侧电压互感器和隔离开关的遥信与控制功能、交直流电源的监测功能；并预留充分的开入、开出及交流回路以满足特殊牵引变电所的要求。环境安全监控的必要性环境安全监控单元，是牵引变电所安全运营的重要设备之一，随着铁路现代化的发展以及企业运营机制的变化，牵引供电系统中实现牵引变电所（分区所、开闭所）综合自动化系统和无人值班的要求显得日益迫切。由于铁路经过的地方往往条件恶劣，甚至连基本生活条件也不具备。因此全所综合自动化和无人值守已成为发展趋势。牵引变电所的设备安全就必须关注。环境安全监控的设置防盗：在变电所、主控室、高压室和电容室入口安装门禁、双鉴（红外/微波）、红外对射等传感器，可有效监测非法入侵；防火、防烟、防潮：在主控室、高压室等处安装温度、湿度、烟感传感器；7.WCK-892/HK环境安全监控装置WCK-892/HK环境安全监控装置是通用测控的一个子型号，专门采集环境安全监控信息，如温湿度传感器、双鉴探测器、门禁开关、激光对射装置，对牵引变电所的安全进行监控。8.WTX-892通用通信对其他需要纳入综自系统的外厂家的装置，如交直流系统,由该装置接入.WTX-892具备较强的通信功能。a）主口采用光纤接口，可以采用现场总线、以太网等方式接入综自系统；b）分口有RS232，RS485两种接口；c）分口具有打开和关闭功能；d）分口通信速率可根据需要设置，范围300bps-64kbps；e）数据格式：数据位、停止位、校验位可根据需要设置；f）数据包采用累加和、CRC等校验方式保护装置的液晶操作液晶界面为用户提供了一个简易的操作平台。实现了电量监测、定值整定、开入检查、报告查看、保护元件投入情况查看及装置信息查看等功能。在没有调试软件和后台的情况下可通过液晶界面完成全部的调试操作。液晶主界面以馈线保护测控装置为例，液晶主界面如图所示。其他装置界面只是在显示装置名称、型号上有所不同。整定开入元件2008-05-2708:55:44故障报告关于WKH-892馈线保护测控装置Ver3.0电量主界面功能项通过各按键进入如下各功能界面：电量：显示装置各模拟量。整定：查看、修改装置定值。开入：查看开入量状态。元件：查看保护投入元件。故障：查看故障报告。报告：查看事件报告和自检报告。关于：显示装置版本信息、公司信息等。实时电量实时电量(1/3)变压器原边电压UAB2008-06-0108:55:42变压器原边电压UBC变压器原边电压UCA变压器原边电流IA变压器原边电流IB变压器原边电流CI变压器次边电流αI变压器次边电流βI地回流IG0.00kV0.00kV0A轨回流IR0A0.00kV0A0A0A0A0A实时电量(2/3)变压器次边电压Uα2008-06-0108:55:42变压器次边电压Uβ抽压电压变压器油温有功功率无功功率功率因数系统频率有功电度0.00无功电度+100.0℃0.00MVar0.00kV50.00Hz0kWh0kVarh0.00kV0.00kV0.00MW整定用户整定参数：设置与修改用户常用定值参数；系统整定参数：设置与修改相关系统定值参数；保护配置：投入或退出保护控制字；消抖延时：修改开入对应的消抖延时；密码修改：修改进入整定界面的密码系统整定参数保护配置消抖延时密码修改用户整定参数整定2008-05-2708:45:12用户参数新定值：按下后显示新定值；旧定值：按下后显示旧定值；固化：按下后将定值存储；上页：按下后显示当前定值组上一页；下页：按下后显示当前定值组下一页；激活：馈线保护测控装置具有定值切换功能，可根据不同的运行模式切换定值区。该功能可将当前显示定值区作为装置的工作定值区。用户整定参数高压侧PT断线延时原整定时间：2008-05-2017:50:3001.00s(3/3)1高压侧CT变比0200低压侧CT变比0800平衡系数01.00变压器类型单相变压器高压侧流互接线方式Y型接法变压器号2号主变上页新定值旧定值固化用户整定参数差动速断A相动作电流原整定时间：2008-05-2017:50:30下页1差动速断B相动作电流20.00A比率差动A相动作电流比率差动B相动作电流比率Ⅰ段A相制动电流比率Ⅰ段B相制动电流20.00A差动速断C相动作电流20.00A比率差动C相动作电流新定值旧定值固化03.00A03.00A03.00A05.00A05.00A(1/3)保护元件保护元件(1/1)A相差动速断B相差动速断C相差动速断A相比率差动B相比率差动C相比率差动高压侧失压保护二次谐波闭锁退出退出退出退出退出退出是2008-05-2716:45:31主变低压侧是隔离开关退出退出故障报告(001/008)故障发生时间:2008-05-2916:59:31.038差动速断2号主变跳闸UBC=000.50VUAB=043.50VIA=025.00AUCA=000.50VIC=000.00AIB=000.00A故障报告故障报告(001/008)故障发生时间:2008-05-2916:59:31.038Iβ=002.00AI=002.00Aα000004msA相差动速断出口025.00A000001msA相差动速断启动025.00A事件报告(001/051)2008-05-27