繼電保護裝置的基本組成

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繼電保護裝置的基本組成范文第1篇

【關鍵詞】繼電保護；速動；微機化；網絡化

Abstract：Power system relay protection is guaranteed an effective technology to ensure the safe operation of power systems and to improve economic efficiency technology.The concept，the structure，the basic tasks of power system relay protection and the basic requirements of power system on it are elaborated in this paper，the dveloping history of relay protection is reviewed，the development status is discussed，at last，the direction of future development of relay protection is forecasted.

Key words：relay protection；quick-operation；computerization；networkiing

1.繼電保護的概念、組成、任務及其基本要求

1.1 繼電保護的概念和基本組成

繼電保護技術通常是指根據電力系統故障和危機安全運行的異常工況，提出切實可行的對策的反事故自動化措施。

一般來說，一套繼電保護裝置由3個部分組成，即測量部分、邏輯部分和執行部分，其結構原理圖如圖1所示。

圖1 繼電保護裝置的結構原理圖

（1）測量部分。測量被保護裝置的工作狀態電氣參數，與整定值進行比較，從而判斷保護裝置是否應該啟動。

（2）邏輯部分。根據測量部分邏輯輸出信號的性質、先后順序、持續時間等，使保護裝置按一定的邏輯關系判定故障類型和范圍，確定保護裝置如何動作。

（3）執行部分。根據接收到的邏輯部分的信號，完成跳閘、發出信號等動作。

1.2 電力系統中繼電保護的基本任務

繼電保護是保證電力系統安全運行、提高經濟效益的有效技術，其基本任務：

（1）自動的、迅速的、有選擇性的將故障元件從電力系統切除，迅速恢復非故障部分的正常供電；

（2）能正確反映電氣設備的不正常運行狀態，并根據不正常工作情況和設備運行維護條件的不同發出信號，以便值班人員進行處理，或由裝置自動調整；

（3）與供配電系統的自動裝置，如自動重合閘裝置ARD、備用電源自動投入裝置APD等配合，根據電網運行方式，選擇短路類型，選擇分值系數，縮短事故停電時間，提高供電系統的運行可靠性。

1.3 電力系統中對繼電保護的基本要求

判斷繼電保護裝置是否符合標準，必須在技術上滿足以下條件：選擇性、速動性、靈敏性和可靠性這四個基本要求。而對于其他一些較輕微的故障，繼電保護要求也因此降低了，發生故障時可動作于發信號來滿足保護條件即可。

（1）選擇性

當電力系統中線路或設備發生短路故障時，負責本段線路胡設備的繼電保護裝置會動作，當其拒動時，會由相鄰設備或線路的保護裝置將故障切除；

（2）速動性

電力系統發生故障時，電力系統中繼電保護裝置應能夠快速地將故障切除，防止對人或電力設備、公共財產造成不必要的傷亡損失降低設備的損壞程度，提高系統并列運行的穩定性；

（3）靈敏性

當電力系統中線路或設備發生短路故障時，電力系統保護裝置的及時反應動作能力，能夠滿足靈敏性的要求的繼電保護，在規定范圍內發生故障時，不論短路點的短路的類型和位置如何，以及短路點是否存有過渡電阻，都能夠正確反應并動作，即要求不僅在系統的最大運行方式下三相線路短路時能夠可靠動作。電力系統中保護裝置的靈敏度大小是由靈敏系數來衡量；

（4）可靠性

即是繼電保護設備能夠安全穩定的工作動作，不誤動、不拒動是對繼電保護裝置最根本要求。

選擇性、速動性、靈敏性和可靠性這四個基本要求既相互聯系又相互制約，我們應視具體問題而定，辯證的利用這四個要求合理做出機電保護裝置的設定。

2.繼電保護發展歷程與現狀

電力系統的發展帶動了繼電保護的不斷發展。在二十世紀初期，電力電網系統的發展，繼電器廣泛開始在電力系統的保護中應用，這個時期是繼電保護裝置技術發展的開端。自二十世紀五十年代到九十年代末，在四十多年的時間里，電力系統繼電保護裝置完成了發展的四個階段，從電磁式繼電保護裝置到晶體管式的繼電保護裝置再到集成電路的繼電保護裝置及微機繼電保護裝置。

十九世紀后期，電力系統結構日趨復雜，電力系統的飛速發展，短路容量的不斷增大，到二十世紀初期產生了作用于斷路器的電磁型的繼電保護裝置。雖然在一九二八年電力電子器件已開始與保護裝置相結合，但電子型的靜態繼電器的大量生產和推廣，只是在當時五十年代晶體管與其他的固態元器件發展起來之后才能夠得以實現。靜態繼電器具有較高的靈敏度及維護簡單、作速度、壽命長、消耗功率小、體積小等優點，但容易受外界干擾和環境溫度的影響。隨后在一九五六年出現了應用計算機研發的數字式繼電保護。大規模的模集成電路技術飛速發展，微型計算機和微處理機普遍的應用，極大地推動了數字式繼電保護技術開發與研究，目前微機式數字保護技術正處于日新月異的研究與試驗階段，并已有少量裝置已電力系統的容量逐漸增大，應用范圍越來越廣是當今電力電網企業所面臨的一個重要問題，僅僅是將系統的各元件的繼電保護裝置設置完善，遠遠不能避免。電力電網中因長時間停電造成的事故與經濟損失。當電力電網系統正常運行被破壞時，盡可能的將其影響的范圍限制到最小，負荷停電的時間減小到最短這是電力系統保護的任務。因此必須從電力系統的全局出發，研究的故障元件被相應的繼電保護裝置動作并切除后，系統將呈現何種狀況，如何盡快的恢復正常運行等等。此外，爐、機、電任一部分的故障都將影響到電能的生產安全，特別是在大機組和大電力系統中的相互協調和影響正成為電能生產安全的重大課題。因此，保證爐、機、電的安全運行已經成為繼電保護的一項重要任務。

3.繼電保護的未來發展方向

隨著計算機技術、電子技術、通信技術的飛速發展，人工智能技術如遺傳算法、人工神經網絡、模糊邏輯、進化規模等相繼在電力系統繼電保護的領域研究中應用，電力系統繼電保護技術已向網絡化、計算機化、一體化方向不斷發展。

3.1 繼電保護的計算機化

按照著名的摩爾定律，芯片上的集成度每隔18-24個月翻一番。其結果是不僅計算機硬件的性能成倍增加，價格也在迅速降低。微處理機的發展主要體現在單片化及相關功能的極大增強，片內硬件資源得到很大擴充，單片機與DSP芯片二者技術上的融合，運算能力的顯著提高以及嵌入式網絡通信芯片的出現及應用等方面。這些發展使硬件設計更加方便，高性價比使冗余設計成為可能，為實現靈活化、高可靠性和模塊化的通用軟硬件平臺創造了條件。

我國在2000年220kV及以上系統的微機保護率為43.99%，線路微機保護占86%，到2003年底，220kV以上系統的微機保護已占到70.29%，線路的微機化率達到97.6%。實際運行中，微機保護的正確動作率要明顯高于其他保護，一般比平均正常動作率高0.2-0.3個百分點。

繼電保護裝置的計算機化是不可逆轉的發展趨勢。電力系統對微機保護的要求不斷提高，除了保護基本功能外，還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信功能，與其他保護、控制裝置和調度聯網以供享全系統數據、信息和網絡資源的能力、高級語言編程等。

3.2 繼電保護的網絡化

網絡保護是計算機技術、通信技術、網絡技術和微機保護相結合的產物，通過計算機網絡來實現各種保護功能，如線路保護、變壓器保護、母線保護等。網絡保護的最大好處是數據共享，可實現本來由高頻保護、光纖保護才能實現的縱聯保護。另外，由于分站保護系統采集了該站所有斷路器的電流量、母線電壓量，所以很容易就可實現母線保護，而不需要另外的母線保護裝置。

電力系統網絡型繼電保護是一種新型的繼電保護，是微機保護技術發展的必然趨勢。它建立在計算機技術、網絡技術、通信技術以及微機保護技術發展的基礎上。網絡保護系統中網省級、省市級和市級主干網絡拓撲結構，以及分站系統拓撲結構均可采用簡單、可靠的總線結構、星形結構、環形結構等。分站保護系統在整個網絡保護系統中是最重要的一個環節。分站保護系統有兩種模式：一是利用現有微機保護；另一個是組建新系統，各種保護功能完全由分站系統保護管理機實現。由于繼電保護在電網中的重要性，必須采取有針對性的網絡安全控制策略，以確保網絡保護系統的安全。

3.3 繼電保護的智能化

隨著計算機技術的飛速發展及計算機在電力系統繼電保護領域中的普遍應用，新的控制原理和方法不斷被應用于計算機繼電保護中，近年來人工智能技術如專家系統、人工神經、網絡、遺傳算法、模糊邏輯、小波理論等在電力系統各個領域都得到了應用，從而使繼電保護的研究向更高的層次發展，出現了引人注目的新趨勢。例如電力系統繼電保護領域內出現了用人工神經網絡（ANN）來實現故障類型的判別、故障距離的測定、方向保護、主設備保護等。在輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路就是一種非線性問題，距離保護很難正確做出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動；如果用神經網絡方法，經過大量故障樣本的訓練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發生任何故障時都可正確判別。

隨著人工智能技術的不斷發展，新的方法也在不斷涌現，在電力系統繼電保護中的應用范圍也在不斷擴大，為繼電保護的發展注人了新的活力。將不同的人工智能技術結合在一起，分析不確定因素對保護系統的影響，從而提高保護動作的可靠性，是今后智能保護的發展方向。雖然上述智能方法在電力系統繼電保護中應用取得了一些成果，但這些理論本身還不是很成熟，需要進一步完善。隨著電力系統的高速發展和計算機、通信等各種技術的進步和發展，可以預見，人工智能技術在繼電保護領域必會得到應用，以解決用常規方法難以解決的問題。

3.4 保護、控制、測量、數據通訊一體化

在實現繼電保護的計算機化和網絡化的前提下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可以從網絡上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也可將它獲得的任何被保護元件的信息和數據傳送給網絡控制中心或任意終端，即實現了保護、控制、測量、數據通訊一體化。如果將保護裝置就地安裝在室外變電站的被保護裝置旁，則可以免除大量的控制電纜。

現在光電流互感器（OTA）和光電壓互感器（OTV）已處于研究試驗階段，將來必然在電力系統繼電保護裝置中得到應用。

4.結論

隨著電力系統的高速發展和計算機技術、網絡技術和人工智能技術的進步，繼電保護技術面臨著進一步發展的趨勢。其發展將出現原理突破和應用革命，由數字時代跨入信息化時代，發展到綜合自動化水平。這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務，也開辟了活動的廣闊天地。

參考文獻

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繼電保護裝置的基本組成范文第2篇

關鍵詞：船舶；電力系統；安全事故；繼電保護

實現船舶自動化，大大減輕船員勞動量。然而，就目前船舶電力系統運行情況的分析，了解到電力系統極易出現故障，最終會威脅船舶電力系統運行的高效性。若想實現傳播電力系統運行的高效性與安全性，必須要重視繼電保護工作，以降低故障的發生概率。

1船舶電力系統繼電保護的基本任務及具體要求

1.1電力系統出現故障

從電力系統運行的具體情況來看，應從電能發生、輸送、配置、應用等角度出發，對電力系統整體進行全方位的監控，進而滿足電力發展的實際需求[1]。在電力系統中，變壓器、發電機、斷路器、主配電板、輸電線路與用電設備等都屬于一次設備，也是產生電能、實現電能傳輸的重要設備。電力系統在運行的過程中，極易發生各類安全事故，且在任何條件下都可能出現故障，其中，短路問題最為突出。通常情況下，短路主要表現為兩相短路、三相短路、單相接地短路、兩相接地短路與發電機短路等[2]。導致短路問題出現的主要原因有機械設備被嚴重損傷、絕緣層被破壞與基本操作不科學等。電力系統多種故障的發生，過負荷問題較為突出，此類故障一旦出現問題，會讓絕緣的溫度逐步升高，也會加速絕緣層的老化，也會讓設備受到嚴重破壞，最終會引發火災問題。1.2繼電保護的基本任務在各設備間，電與磁存在著密切的聯系，不正常情況與故障問題的發生，會讓電力系統出現一系列的事故，最終會嚴重威脅電力企業的實際發展。在繼電保護時的主要任務為：若主配電板、輸電線路、變壓器、發電機等出現短路或過量負載問題時，應在最短時間內將存在故障的設備借助斷路器予以斷開，以脫離電力系統，能保證不存在故障的部分正常運行，進而降低故障設備損壞度，還可降低對鄰近設備供電系統所構成的影響，進而保證電力系統高效、穩定的運行。

1.3繼電保護的基本組成

繼電保護主要是由測量元件、執行回路與邏輯環節三個部分所組成的。若物理量出現突變，通過測量之后，及時確定好故障范圍與基本類型，從邏輯判斷來判斷斷路器跳開的次數與時間，然后讓執行回路發出一定的信號與跳閘脈沖。

1.4繼電保護的運行原理

電力系統繼電保護裝置的運行，其原理為借助被保護設備前期與后期一些物理量的突變情況，一旦突變量達到一定參數值，借助邏輯判斷，能及時發出信號與跳閘脈沖。例如，借助被保護設備故障發生后期電流的不斷增大，以達到電流保護的效果；借助降低電壓來達到低電壓保護效果；借助不對稱短路發生負序電流與電壓，以形成負序保護效果。

2船舶電力系統繼電保護措施

2.1發電機繼電保護

在發電機繼電保護方面，所要保護的內容主要包括短路、過載、錢呀與你功率保護。（1）過電流保護。實施過電流保護時，主要包括短路與過載兩個層面。短路就是發電機運行時所出現的故障，而過載則是發電機在運行過程中所出現的不正常狀態。（2）短路保護。短路就是在交流電中，處在不同相導體進行直接性的接觸與碰觸。三相四線的實施，主要包含單相、雙相與三相短路三種情況。通常情況下，短路的發生主要是由于絕緣層被損壞、絕緣層老化與操作失誤等問題而引發的。在發電機內部，極易出現一系列的短路故障，但是發生概率不是很高，在此針對發電機外部進行短路保護。一旦發生短路，電流會大大增加，這會對設備、發電機等形成破壞，滋生短路故障后，要從發電機至短路點間會形成很大電流，在開展短路保護時，應借助自動化開關內的過電流脫扣器來進行保護與操作。具體航運船舶電力系統的行業文件規范來看，短路延時保護所產生的動作電流為發電機而定電流的3-5倍，整個工作電流的時限設定為0.2-0.6s，確定好時間后，發電機就會出現跳閘現象。（3）過載保護。若船舶電力系統中的基本運行機組具體容量無法充分滿足負載增加的情況，極易使得發電機出現過載現象，一旦出現過載現象，會讓發電機的電流或功率等超出額定參數值。若在過載條件下，會讓整個機組發熱，極易引發絕緣層老化或零部件質量受損等問題，也會縮短原發動機的具體使用使命。實施過載保護時，要加強對發電機機組的保護，且保證機組不會受到損傷，且不可對供電進行中斷。從發電機本身著手，其具有過載電流承擔效能，1.1倍的額定電流時限為2h，1.25倍的額定電流時限為0.5h，1.35倍的額定電流時限為0.08h。實施過載保護時，應開展適當的延時，若發電機屬于無自動分級卸載類裝置，其在過載保護時，動作電流能夠被整定成額定電流參數值的1.25%-1.35%，延遲的時間為18s左右。

2.2主配電板與配電設備的保護

為實現對電能的科學性控制，合理分配好發電機內的電能，還要準備一定的配電設備。若想達到理想主配電板保護效果，應發揮好配電裝置的重要作用，進而提升船舶電力系統運行的高效性與穩定性。配電裝置的安全運行，應及時配備好電路運行所需的信號指示器、開關、調節電器、保護電器與測量儀表等。此外，還要加強對負載分路、主電源等的科學性控制與保護。

3結束語

綜上所述，為促進船舶的高效運行，降低故障的發生概率，減少經濟損失，必須加強對船舶電力系統的安全保護，及時應對好故障問題，以實現船舶自動化運行的高效性與科學性。實施船舶電力系統繼電保護工作時，應加強對發電機、主配電板與配電設備故障等的保護，應對好短路、過載與過電流等問題，以保證船舶運行機組運行的安全性。

參考文獻：

[1]宋立范.船舶電力系統繼電保護的研究[J].科技創新導報,2011(18):99.

繼電保護裝置的基本組成范文第3篇

［關鍵詞］電力工程；課程群；優化方案

電氣工程及其自動化專業作為傳統的工程學科，已有上百年的發展歷史。為適應新時期社會對電氣工程人才的不同需求，國內外高校不斷推動電氣工程教育的發展與改革，教育理念也隨著時代的發展而變化，從原來的“重理論輕實踐”，逐步發展為“厚基礎、寬口徑、重能力”。[1][2]電力工程作為電氣工程及其自動化本科生培養的主干課程，是電氣工程本科生人才培養的重點課程，也是整個電氣工程專業的基礎課程。[3]可見，如何提高電力工程課程的教學水平，這對于提高本科生的教育水平及畢業質量有著重要的意義。電力工程作為一門整合工廠供電及電力系統分析兩門課程的綜合性課程，對構建本科生電力系統知識體系具有舉足輕重的作用。課程內容的豐富性造成了學時緊張、講課內容泛而不精的情況。為解決該問題，可以從宏觀層面出發，將若干電力工程相關課程內容統一整合，從而優化學時，突出重點，推動電力工程課程群建設，使學生對電力系統的整體設備運行、調度、保護及設計有一個完整的了解，最終讓學生構建完整的電力工程知識體系，滿足電力工業對人才發展的需求。這樣，加緊推進電力工程課程群建設與實踐，就成為了電氣工程本科生教育改革的首要任務。

一、課程群建設理念簡介

20世紀90年代，北京理工大學在題為《在課程建設中應當以教學計劃的整體優化為目標》的教育改革項目中，首先提出了課程群建設的總體思路，繼而逐漸發展成為學科教育改革的新興理念，為國內眾多高校教育改革提供了參考。課程群的主要內涵為[4]：整合三門及三門以上學科相關課程，相互傳承，相互滲透，相互補充，從而整合課程授課內容，使課程結構合理，層次清晰，進一步挖掘課程的整體優勢，從而建立起學科優勢。課程群不僅能使學生能夠在較短的學時內掌握重點、有效的知識，構建堅實的知識體系，也能使教師在授課過程中將有限的知識點講透講精。課程群的整體是全面而嚴謹的，這就避免了原來單一課程為求知識全面而進行“蜻蜓點水”般的講課模式。

二、電力工程課程群建設方案

建立電力工程課程群，首先應分析原有課程授課模式的不足，然后參考課程群的內涵，選擇合理的相關課程，建立對應的課程群，這樣才能提出合理的優化整合方案。

（一）原有授課模式的不足

電力工程課程是整合工廠供電及電力系統分析相關課程的一門綜合性課程，主要講授電力系統的基本組成和運行原理，電力系統的元件參數計算、穩定運行分析和故障分析的基本方法，電力系統電氣主接線設計、主要電器設備選擇的原則和方法、繼電保護等內容。由于囊括了工廠供電及電力系統分析兩門課程的內容，其課程內容豐富且繁重。在有限的學時中講授如此多的內容在給教師帶來極大授課壓力的同時，也會讓學生漸漸失去學習熱情，并最終影響其對整個電力系統知識體系的構建。

（二）課程群課程的選擇

電力工程課程群建設，須秉承學科相近的原則，對知識點有重復或傳承的課程進行整合優化，從而建立起合理有效的課程群，使教師能輕松地傳播知識，學生能有效地學習知識。為此，結合我校電氣工程教育的特色與傳統，我們挑選出了電力系統繼電保護原理、電氣控制技術及電力系統調度自動化等三門課程，結合電力工程課程來建設電力工程課程群。電力系統繼電保護原理主要講授繼電保護的基本概念、輸電線路的電流保護、接地保護、距離保護、縱聯保護的基本原理，變壓器保護的基本配置及主要保護的基本原理，自動重合閘、發電機保護、母線保護等內容。電氣控制技術則主要討論異步電動機拖動系統和直流電動機調速系統的起動和調速控制技術，以及電氣線路的分析和設計，常用電磁式低壓電器的作用與分類、結構與工作原理，可編程控制器的基本工作原理等。電力系統調度自動化則以電力系統“四遙”為主線，主要講述電力系統調度自動化的有關理論，性能和運行特性，涉及電力系統穩態運行的相關基礎理論。從上述三門課程講授的內容可以看出，其與電力工程的課程內容互有傳承，相互滲透，并有較多的重復。電力工程主要講授電力系統分析的基礎內容，繼電保護則是在其基礎上的升華。因為系統的穩定運行離不開保護裝置的調節與動作，而保護裝置的調節與動作又離不開電氣控制設備的判斷與運行，而這一切設備的自動化管理都離不開“四遙”技術的調度與管理。因此，從內容上可以較為清晰地看出，這四門課程存在明顯的傳承關系，因而在授課過程中存在較多知識重復的問題。建立電力工程課程群，就是以電力系統穩定運行為基點，逐步提升知識的難度與高度，使知識結構緊密，易于學生掌握。為建立結構合理、層次清晰的電力工程課程群，就要對教學內容及課時進行整體優化。

（三）電力工程課程群整體優化方案

可以從三個角度來優化電力工程課程群，分別為課程優化、實驗優化以及考核優化。課程及實驗優化主要以教師為主體，即明確“教什么”，而考核優化則主要以學生為主體，即明確“學什么”。1.課程優化針對四門課程授課內容的特點，可以首先將電力工程課程中的繼電保護一節的內容移到電力系統繼電保護課程專門講授，而電力系統監測與控制的內容并入電力系統調度自動化課程中講授，與開關電器電弧、滅弧相關的原理及相應保護設備，則并入電氣控制技術的高低壓電器一節講授。此外，電力系統繼電保護的微機保護一節與電力系統調度自動化課程內容有較大的重復，特別是硬件部分有許多相同之處，因此可以考慮將其并入電力調度自動化課程中講授。由此，通過重新制訂教學大綱，根據教學內容重新安排學時，可以使每一門課程的學時數得到合理安排。2.實驗優化以往為促進學生理論與實踐相結合的能力，每一門課程都配以相應的實驗。該類實驗的特點是與教材內容結合較為緊密，但主要以驗證性及演示性實驗為主，實驗時間分散，實驗內容缺乏系統化。學生通過實驗只能片面地了解一部分課程內容，且只能了解部分設備的運行情況，缺乏對整個電力系統運行的深入理解。因此，有必要整合實驗內容，將單一分散的實驗課時整合為持續時間較長的整體的課程設計。以上述四門課程為例，可以強調四門課程綜合的課程設計，如要求學生設計某廠礦的變電所，從而考核學生電氣設備選擇、電氣主接線設計、負荷計算等方面的知識。同時，還可以在此基礎上增加繼電保護裝置的要求，并要求學生繪出遙信遙感的結構圖，從而考查學生綜合運用知識的能力，使學生能夠通過課程設計，達到整體了解變電所設計運行的基本方法以及注意點，從而提高學生系統學習能力的目的。此外，還可以安排學生到臨近變電站進行參觀實習，讓學生了解相關電氣設備具體的作用，增強學生的感官認識。相較于以往效率較低的課程實驗，這樣可以極大地提高學生的學習效率，并促進學生知識的整體消化吸收。3.考核優化課程內容的優化必然帶來考核內容的優化。以往由于課程知識點繁雜，學生在期末復習時需要記憶許多與本門課程內容關聯度不高的知識點，而課程的核心知識點卻由于復習時間緊而未能有效地掌握，從而影響了學生的成績。因此，通過課程群內容的整體優化，每一門課程都有相應的重點內容，這使得學生能夠在復習時能緊緊圍繞課程的核心知識點展開，而將關聯度并不高的內容放入課程群的其他課程中進行復習，從而提高每一門課程的學習和復習效率。這樣既能夠提高學生的學習成績，也能使學生掌握合理有效的學習方法。課程優化、實驗優化以及考核優化有效地改善了教師與學生的教學及學習情況，使得教師講授最優化，學生學習最優化，使學生在有效的時間內牢固掌握核心知識成為可能，從而實現了課程群建設的目標與意義。

三、結束語

本文針對建設的電力工程課程群，分析了課程群內不同課程的特點，從課程、實驗、考核三個方面提出了具體的優化方案，為進一步推動電氣工程本科生教育改革提供了參考。當然，相關優化方案還需在后續教學過程中根據實際教學效果不斷地完善改進，這樣才能使教學方法緊跟時展的腳步，使培養的學生能夠符合社會對人才發展的要求。

作者:牟龍華 李松峰 張 鑫 王伊健 單位:同濟大學

［參考文獻］

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繼電保護裝置的基本組成范文第4篇

關鍵詞：汽車充電站；配電系統；變壓器

在能源危機及環境保護的高壓下，節約能源且環保的新型動力汽車將是未來發展的新走向。電動汽車可以說是滿足上述要求，具有廣闊發展前景的綠色交通工具。電動汽車充電站作為電動汽車運行的能量補給站，是發展電動汽車商業化所必備的重要配套基礎設施，充電站的建設將直接影響電動汽車產業的發展。文章簡要說明汽車充電站結構的基礎上，著重對充電站配電系統的設計進行探究。

1　汽車充電站結構

當電動汽車動力用蓄電池電量不足時，需要充電補充電能。充電站的主要功能就是完成電動汽車電池電能的補給。充電站的功能決定充電站的總體結構。為此，一個完整的充電站需要配電室、中央監控室、充電區、更換電池區和電池維護間等五個基本組成部分。

①配電室。配電室為充電站提供所需的電源，不僅給充電機提供電能，而且要滿足照明、控制設備的用電需求，內部建有變配電所有設備、配電監控系統、相關的控制和補償設備。②中央監控室。中央監控室用于監控整個充電站的運行情況，并完成管理情況的報表打印等。內部建有充電機監控系統主機、煙霧傳感器監視系統主機、配電監控系統通信接口、視頻監視終端等。③充電區。在充電區完成電能的補給，內部建設充電平臺、充電機以及充電站監控系統網絡接口，同時應配備整車充電機。④更換電池區。更換電池區是車輛更換電池的場所，需要配備電池更換設備，同時應建設用于存放備用電池的電池存儲間。⑤電池維護間。電池重新配組、電池組均衡、電池組實際容量測試、電池故障的應急處理等工作都在電池維護間進行。其消防等級按化學危險品處理。

充電站結構可同時滿足整車充電方式和電池組更換方式，且考慮了相關維護操作需求。但是，對于一個實際的充電對象，應該基于運行要求和環境條件，根據實際的功能進行組合，以降低建設成本。

2　汽車充電站配電系統設計

配電系統為充電站的運行提供電源，它不僅提供充電所需電能，也是整個充電站正常運行的基礎。電動汽車充電站的電力負荷級別確定為2級，采用雙路供電但不配置后備電源。配電電壓：380V／220v。動力(充電機)采用三相四線制、380V供電，照明采用單相220v供電。

2.1　配電變壓器選擇

①變壓器類型的選擇。變壓器可分為干式變壓器和油浸式變壓器。充電機(站)變壓器類型可根據工程實際情況選定。建議充電機(站)變壓器采用sc(環氧樹脂澆注包封式)干式變壓器。環氧樹脂干式變壓器具有良好的電氣和機械性能、較高的耐熱等級，并且是一種可靠的安全性的環保、節能型新產品，能適應多種惡劣環境。②變壓器臺數的選擇。變壓器臺數的選擇應滿足負荷對供電可靠性的要求。若采用集中式充電，然后在小區設立電池經營店(運營模式類似于水站送飲用水)，則有必要選用2臺變壓器保證充電站的高可靠性。若充電機(站)像加油站一樣較為普遍，則只需l臺變壓器即可，充電站的可靠性的降低由充電站的數量來彌補。若在小區建充電機(站)，可考慮利用小區配電變壓器而不另設變壓器，以減少投資。③變壓器接線的選擇。根據《供配電系統設計規范》第7.0.7條，在TN及1rr接地型式的低壓電網中，推薦采用Dyrm接線組別的配電變壓器。條文解釋中說明Dynll接線有利于抑制高次諧波。充電站采用TT接地型式，因此變壓器采用Dynll接線。

2.2　配電室位置選擇

配電室的位置選擇原則：考慮電源的進線方向，偏向電源側；進出線方便；不應妨礙充電站的發展，要考慮擴建的可能性；設備運輸方便；盡量避開有腐蝕性氣體和污穢的地段；室外配電裝置與其他建筑物、構筑物之間的防火間距符合規定。

2.3　配電容量計算

配電系統的容量應包括動力用電、監控和辦公等用電。只裝一臺變壓器時，變壓器的容量SN應能滿足全部用電設備的計算負荷sC，并留有一定的容量裕度。車輛數量、電池容量以及運營方式決定了充電站的容量。

①蓄電池數量：充電站設計有兩種運營模式：整車充電模式和更換電池模式。前者需要為每車配備一組電池，后者需要根據運營方式確定后備電池的數量。②充電機數量：車輛類型、行駛里程和運營模式決定了充電機的配置。充電機的選擇包括確定充電機的輸出功率和需配備的臺數。③配電容量：單進線單變壓器時，整個充電站需要的配電容量即全部用電設備的用電量SC=S1+S2，其中s1為動力用電量，s2為照明及辦公用(下轉第15頁)

2.4　配電運行方式要求及設備

①配電運行方式要求。10kV進線2路，單線進線容量不小于充電站所需容量；正常工作時，高低壓側母線分段斷路器均斷開，兩路電源通過2****立變壓器輸出，各承擔50％的工作；當任一母線失去電源時，通過合閘分段斷路器從另一供電線路取得電源；配電室設有照明消防電源；每路低壓母線應配置相應的諧波抑制與無功補償裝置；配電系統繼電保護及自動裝置應滿足電力行業標準和規定的要求。②主要設備。計量裝置、諧波抑制及無功補償裝置各2套；主變10kV／0.4kV干式變壓器2臺；10kV高壓開關柜和0.4kV低壓開關柜(含斷路器和隔離開關)；繼電保護裝置、自動裝置。

2.5　配電主接線設計

對充電站配電主接線有下列基本要求：安全，應符合國家標準有關技術規范的要求，能充分保證人身和設備的安全。可靠，應符合電力負荷特別是其中一、二級負荷對供電可靠性的要求。靈活，能適應各種不同的運行方式，便于切換操作和檢修，且適應負荷的發展。經濟，在滿足上列要求的前提下，盡量使主接線簡單，投資少，運行費用低，并節約電能和有色金屬消耗量。

對于電動汽車充電站，配電室有2路10kV電源進線，通過變壓器等設備供給充電機，并滿足照明、控制設備的用電。在高壓側裝設高壓計量柜，低壓側采用中性點直接接地的三相四線制系統，還應提供獨立的接地回路；10kV母線、0.4kV母線均采用單母線分段的主接線形式，通過分段斷路器實現暗備用；在變壓器低壓側裝設諧波抑制與無功補償裝置；配電室必須配備相關消防設施。配電主接線運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷。當任一主變壓器或任一電源線停電檢修或發生故障時，通過備自投裝置自動閉合母線分段開關，即可迅速恢復對整個充電站的供電。根據實際要求和條件也可簡化主接線，例如采用橋式接線。

需要說明的是，上述配電設計方案適用于大負載功率的充電站，其安全系數高、可靠性好。在實際工程中應該對充電站服務對象進行具體分析、設計，比如：①示范區車輛：結合示范區的電網建設，考慮在變電站附近建設充電站。②集團車隊：可在停車場建立用戶配電室，按照內部車輛類型提供各類電源。③社會車輛：根據車輛的不同特點，或建設可靠性高的社會運營的大功率充電站，或充分利用現有的配電資源，就近提供充電站。④微型車輛：利用現有的低層電網資源，在自行車停車場、社區服務中心、公共場所、配電間(站)等附近為用戶提供交流220V的普通插座(插頭)。

3　結語