单片机控制的倒闸操作系统的设计与实现.doc
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1、毕业设计(论文)题目名称: 单片机控制的倒闸操作系统的设计与实现系: 专业:姓 名:指导教师: 二0一二年 摘 要 倒闸操作是变电站变电工作中非常重要的操作之一,操作的好坏将关系到整个电力系统运行得正常与否,针对我国目前小型的终端变电所的倒闸操做仍采用实际操作之前,两个人在模拟操作板上模拟,然后在实际操作中一个人高声唱票,另外一个人按照指示操作带来的安全性及效率问题,从安全,可靠,及时和经济的角度出发,提出了用微控制器即单片机控制倒闸操作的方案,设计中模拟了两个主要用户的终端变电所自动操作系统的电路原理图,程序流程图。 关键词 电力系统自动化 单片机原理与应用 倒闸操作 变电所智能安全运行Su
2、mmary :Switching operation of substation substation work is a very important one of the operation, the operation is related to the operation of the power system is normal or not .In view of our country present small terminal substation switching operation by actual operation, two people in a simulat
3、ed operation board simulation, then in the actual operation of a loud roll, another person in accordance with instructions to bring security and efficiency, from the safe, reliable, timely and economic point of view, put forward by micro controller single chip microcomputer to control the switching
4、operation scheme, design simulation of two main user terminal substation automatic operating system of the circuit principle diagram, program flow chart.Key words: automation of electric power systems principles and applications of single-chip computer switching operation in substation intelligent s
5、afety operation 目录引言-第一章概论-1.1顺序操作的概念1.2变电站倒闸操作的关键点和关键过程第二章方案设计与论证-2.1方案设计与论证-2.2基本设计要求-2.3主要的性能和指标-3方案详细设计-3.1设计原理及原理图-4主要结构与原理分析-4.1 主控电路部分-4.2显示电路-4.3倒闸模拟-4.4语音和报警电路-4.5驱动电路-4.6电源电路-5硬件设计-5.1整体架构-5.2电路连接图-6程序流程图-7电路功能的实现-8设计结论-9整体实物图-10设计拓展-11主程序代码-结束语-致谢-参考文献-引言随着我国大容量发电机组的投入运行及超高压远距离和直流输电的混合电网的
6、建设,现在以三峡电网为中心的全国性的电力系统的形成,全国电网必将发生巨大的变化。电力系统的不断扩大,促使电力系统的结构和与进行方式变得越来越复杂多变,对电力系统的自动控制技术水平的需求越来越大,因此提高和保障电力系统的安全可靠性,供电质量以及运行经济性已经成为电力发展的一个重要目标,为了适应我国电力系统的发展及实现上述目标,必须采取最新的技术和控制手段,对电力系统的各个运行状态和设备进行有效的控制和调度,因此研究系统的自动控制的现状和发展有重要的意义。 变电所得基本操作为倒闸操作,倒闸操作的主要是指拉开或合上和隔离开关,切除或投入某些继电保护装置和自动装置或改变其整定值,拆除或装设临时接地线及
7、检查设备的绝缘等。当电气设备从一种状态转化成另一种状态或改变临时接地线及检查运行方式时,需要一系列的倒闸操作才能完成,电力系统的倒闸操作种类繁多,内容及其广泛,操作的内容和方法不一,操作路径也各有不同,所以容易发生操作事故,目前,国内多数变电所仍采用传统的模拟图板进行仿真预演,以这种方式仿真,至少需要两名操作人员,有一名操作人员写好操作票顺序唱票,另一名操作人员逐次翻动模拟图板,传统的仿真模式可以帮助操作人员进行倒闸操作的核对,正确部署安全措施,对防治错误操作有一定的预防作用,同时也可以培养值班人员对电气设备的接线方式,布置方式,设备代号的记忆,有助于日常培训,提高值班人员的正常操作技能以及处
8、理事故的应变能力,但是这种方式存在方式单一,操作人员的工作方式落后劳动强度大等缺点。统计资料表明,电力系统采取操作票和模拟屏的制度,操作票是将所有需要操作的步骤一一列出,操作者必须严格按照所列的操作步骤执行操作。模拟屏是变电所整个电气连接线路和设备的模拟板,包括控制开关 ,按钮, 信号灯,指示表线路和连接线路。这些设备和线路与实际设备线路一一对应,在填写操作票, 审核批准,发布操作命令后操作人员并非直接对设备进行操作,而是规定操作人员要按监护人的唱票命令反动模拟屏图板,用以核对操作票的正确性,然后在核对实物,逐项唱票,操作勾票,并签名记录,由此可见,倒闸操作是电厂,变电所运行中一项重要而又繁琐
9、而且经验性比较强的工作。为了减轻运行工作人员的劳动强度,提高变电所运行的自动化水平,引入控制系统势在必行。倒闸操作在变电站的电网操作中的占有的重要位置是显而易见的,因为网中很多输变电设施的维护和电网运行方式的变更都得依靠它来实现。倒闸操作随变电站的不同,或电网的运行方式不同而有所改变,甚至继电保护、自动装置配置的差异和操作任务不同都将影响倒闸操作的具体方式。倒闸操作的好坏决定了电网系统的供电水平,而且一旦出现错误也是非常致命的,将给人身、电网和设备带来很大损失,严重影响人们正常的生产。因此,改进倒闸操作的现阶段比较落后的操作方法,提高其操作效率,对目前整个电力系统的建设很有意义, 倒闸操作是工
10、作的重点,又是做好安全工作的难点。在实际中,我们了解到由于职工不按倒闸操作程序执行,使操作时间延长、影响操作质量,更严重的会导致人身和设备事故发生,给国家财产造成损失,影响到公司电网的安全运行。如果掌握其正确的方法及步骤,对防范误操作事故的发生,有很现实的指导作用,但是就当前我国的当前的形势,由于经济条件和其他因素的限制,中小型的变电所得操作仍然按照接受任务复咏任务查对图板填写操作票审核操作票事故预想模拟操作准备必须的安全用具核对设备名称与编号检查设备状态唱票复咏实施操作检查设备状态监护人逐项勾票操作汇报作好记录总结经验教训 但是当出现故障的时候由于操作人员的疏忽或者误操作经常会造成大面积的停
11、电现象 ,给用户的生产和生活造成了很大的影响和经济损失,变电所得倒闸操作,是变点的重点,难点工作之一,由于现场的操作人员个人经历不同,继电保护及自动装置的差异以及不同的操作任务,也将影响到倒闸操作的每一个关键步骤,因此针对不同的典型操作,还要分析操作的重要环节,掌握正确的操作方法,会大大影响电力系统的恢复,现在的一些小型的变电所装备了机械或者电磁的互联锁,但是这些设备的操作很繁琐,更会造成系列同带电运行的时间加长。针对以上的情况,设计一种基于51 单片机的自动倒闸操作控制系统,能够大大的提高电力系统的正常安全的性能,稳定可靠地工作。第一章 概论变电运行过程中,改变元件间隔运行方式的操作称为倒闸
12、操作。虽然倒闸操作已经向远程自动化方向改进,但是现在仍然需要操作人员参与每一项操作并对依据设备反馈的状态信息来判断操作是否完成,这种操作模式劳动强度大,操作时间长,操作人员容易出现误判断,可以考虑利用自动化系统顺序控制,通过程式来自动判断状态,避免来回检查,缩短停电时间,提高供电可靠性,同时有效的避免了人员杜状态的误判断,从而降低了故障的发生率。一倒闸操作概述1.1倒闸操作的基本概念当电气设备由一种状态转到另一种状态或改变电力系统的运行方式时,需要进行一系列的操作,这种操作就叫做电气设备的倒闸操作。在电力系统中运行的电气设备,经常需要进行检修、调试及消除缺陷等工作,这就要改变电气设备的运行状态
13、或改变电力系统的运行方式。 1、设备检修需要 2、电网方式变化需要 3、设备 缺陷、异常、事故需要变电站电气设备三种状态1. 运行状态:设备的隔离开关及断路器都在合入位置带电运行。2. 备用状态:设备的隔离开关在合入位置,只断开断路器的设备。3. 检修状态:设备的所有断路器、隔离开关均断开,在有可能来电端挂设地线。 如检修设备(如断路器)两侧均装设了保护接地线(或合上了接地隔离开关),安装了临时遮拦,并悬挂了工作标示牌,该设备即处于检修状态。装设临时遮栏的目的是将工作场所与带电设备区域相隔离,限制工作人员的活动范围,以防在工作中因疏忽而误碰高压带电部分。 电气设备检修根据工作性质可分为断路器检
14、修和线路检修等1. 断路器检修是指设备的断路器与其两侧隔离开关均拉开,断路器的操作熔断器及合闸电源熔断器均已取下,在断路器两侧装设了保护接地线或合上接地隔离开关,并做好安全措施。2. 线路检修是指线路断路器及其两侧隔离开关拉开,并在线路出线端挂好接压熔断器。 3 主变压器检修亦可分为断路器或主变压器检修。 挂接地线或合上接地隔离开关的地点应分别在断路器两侧或变压器各侧。 一般线路及开关设备的状态小车开关线路的状态1.2变电站的倒闸操作的主要内容1.电力线路的停、送电操作。2.电力变压器的停、送电操作。3.发电机的起动、并列和解列操作。4.电网的合环与解环。5.母线接线方式的改变。6.中性点接地
15、方式的改变。7.继电保护自动装置使用状态的改变。8.接地线的安装与拆除。1.3变电站的倒闸操作的必备条件 熟悉倒闸操作的工作流程 熟悉各设备运行方式及调度术语 熟悉设备的功能、结构和操作顺序、方法 熟悉变电站一次设备接线方式 熟悉变电站二次保护及自动装置的配置并能与一次设备操作的配合1.4变电站的倒闸操作的基本要求1. 运行人员须以高度负责的精神,严格按照倒闸操要求,严肃认真地对待每一步操作,做到万无一失2. 倒闸操作必须由两人进行(其他见安规2.3.3的规定)3. 熟悉各设备运行方式及调度术语4. 熟悉设备的功能、结构和操作顺序、方法5. 熟悉变电站一次设备接线方式6. 熟悉变电站二次保护及
16、自动装置的配置并能与一次设备操作的配合7. 具有经“三审”批准生效的操作票8. 严格执行倒闸操作票相关流程9. 操作票必须按顺序执行,不得跳项和漏项,不准擅自更改操作票内容及操作顺序10. 除特殊情况不得随意更换操作人和监护人11. 操作中发生疑问或发现电气闭锁装置问题,应立即停止操作,报告值班负责人,查明原因后,再决定是否继续操作12. 全部操作结束后,对操作过的设备进行复查,并向发令人回令1.5变电站倒闸操作的相关制度 倒闸操作的基本流程: 调度通知工作-接令-填写操作票-模拟操作-实际操作-回令 注意:只有正(主)值班员才可以接受调度命令,值班人员接受调度命令时,要记录齐全(填写在变电站
17、调度命令记录本或PMS系统运行日志中),清楚调度员所下达任务的操作目的。然后根据记录逐项向调度员复诵,核对无误。1.6变电站倒闸操作的六项把关制度一、操作准备关a) 明确操作任务和停电范围,做好分工b) 拟定操作顺序,确定挂地线部位、组数及应设的遮拦、标示牌。明确工作现场临近带电部位,并制订出相应的措施c) 考虑继电保护装置、自动装置相应变化及应断开的交、直流电源和防止电压互感器、站用变压器二次向一次反送高压电的措施d) 分析操作过程中可能出现的问题和应采取的措施e) 认真检查设备状况、核对模拟图(PMS系统)与一次是否相符二、接令关注意:只有正(主)值班员才可以接受调度命令,值班人员接受调度
18、命令时,要记录齐全(填写在变电站调度命令记录本或PMS系统运行日志中),清楚调度员所下达任务的操作目的。然后根据记录逐项向调度员复诵,核对无误。 接受调度命令应首先通报变电站名称、下令人姓名、下令时间 接令时应边听边记,记录在“调度命令记录中”,接令完毕应将记录内容向下令人复诵一遍,并得到下令人认可 接令时,正值接令,副值在旁边监听。重复命令无误后,经调度同意方可执行操作 对调度命令有疑问时,应及时与下令人研究解决三、操作票填写关 应拉合的设备断路器(开关)、隔离开关(刀闸)、接地刀闸(装置),验电,装拆地线,合上或断开控制回路或电压互感器回路的空气开关、熔断器,切换保护回路和自动化装置及检验
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