（5）采用变配电站综合自动化系统之后,其监控单元均为交流采样,直接从电流或电压互感器取。-5A或0-100V测量信号,低压直接取220V或380V信号。不再需要各种电量变送器,开关柜上
各种测量仪表可以取消。电度计量应选用带脉冲输出的电度表。其型号及一次接线与原电度表相同,只在备注中说明带脉冲输出,并注明与计算机监测与控制系统相匹配的直流电源电压,设计时应
优先选用自带供电电源的有源型, 输出为隔离型的脉冲电度表。计量柜电度表一般不进入计算机监测与控制系统,所以应在进线开关柜内增加有功与无功脉冲电度表各一块,作为内部统计用电量使
用。本设计采用数字综合测量电路。如图7所示。
测量表计电流回路测量表计电压回路测量表计工作电源
S1TA1TA2S2S1TA3S2S1S2多功能仪表多功能仪表
多功能仪表
图7 多功能数字式智能表的测量原理图
箱式变电站智能监控功能设计
5.1 箱式变电站的监控内容
随着社会经济的发展，用户对供电可靠性和电能质量要求越来越高。预装式变电站和传统的供电所相比，虽然有着明显的优势，单仍存在一些不足之处，比如没有变压器故障监控，无防环境
影响的揭露控制等。传统的保护只在高压侧配置负荷开关和熔断器，变压器有的装有专用温度控制器，低压室出线一般设有空气开关和塑壳开关。
鉴于这种情况，我们对箱式变电站智能监控采用预装式变电站智能监控单元。它集中采集了预装式变电站所有有用的信息，包括电参量、环境温湿度、变压器温度等信息。通过对这些信息的
综合分析作出对应动作，确保变电站的经济、安全运行，延长使用寿命。总体规程如图8。
微机总控制端 操作机构 运行设备 第保护装置 16页
图8 10KV箱式变电站智能控制系统
下面介绍箱变的监控内容：
5.1.1 电参量监测与保护
实时在线监测高压侧三相入口电压/出口电流，低压侧各输出端口电流，记录运行时的电压，电流，功率，功率因数，供上位机调用或本地监测；实时监测预装式变电站三相高压端出口电流
故障，根据故障状态及时分断负荷开关或向上位机发送故障状态信号。
5.1.2 防凝露保护
预装式变电站一般用于户外，对高压室，低压室实时在线监测温湿度信号，根据当前温湿度值及时启停除湿，升温设备，破坏凝露的生成，有效防止高压开关和低压开关设备因表面出现凝露
而发生闪络放电事故。
5.1.3 变压器室温度保护
变压器在运行过程中由于负荷及各种原因的影响，温度容易升高，若不及时对其降温，或在温度急聚上升时做出相应地处理，将影响变压器出力甚至设备故障或永久损坏。通过实时监测变压
器绕组温度或变压器油温，当监测温度超过设定值时，可启动风扇，强迫排风散热。
5.1.4 参数在线数字化显示和设定
8位LED循环显示高压侧入口三相电压和出口三相电流、低压侧各输出端口电压高压侧低压室温湿度和变压器室温度，通过按“显示”键可显示高压侧最新出口故障电流。
故障电流地整定值和各路温湿度的上小限设置值均可通过键盘设置修改，或通过上位机下发命令而设置修高故障电流整定值和温湿度上下限值。
5.1.5 系统组网与集中化管理 预装式变电站无人值守的特点，使得系统组网成为必然。现场总线通信接口积极RS485/422人机通信接口能方便地通过电力线载波、无线电信道、通信电缆与县调或地调进行可靠通信，符合
部颁通信规约标准，从而全面支持“四遥”功能。
5.2 配电网自动化的功能
（1）配电网的实时监视与控制
这种监视和控制功能与大电网的SCADA系统原则上具有类似的功能，只是监视和控制的对象不同，其规模较小。它必须随时了解配电网内各重要母线电压，各配电线的有功功率的状况；反映
系统结构变化后各配电变压器，断路器及柱子上开关的运行状态；重要用户的负荷情况及其电力和电能表的信息等。这些信息必须连续地或周期性地被采集和不断地更新。反映这些信息的数据必
须可靠，完整和具有一定的精确度，以便准确的实施各种控制和记录。
（2）安全性控制
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安全性控制的目的是使配电网系统在发生故障后所造成的损失和影响最小。实施安全性控制首先识别故障。在非永久性故障时，依靠继电保护和重合闸来消除故障和恢复供电。在永久性故障
时，要将故障隔离在最小范围内，使非故障部分的用户尽可能快地恢复供电。安全控制主要有以下几方面：
1）电线的切换和自动分段
对于环状配电网，在正常运行时是由分段开关加以分开，实行开环运行。在发生永久性故障时，配电网自动控制系统可以根据遥测和遥信信号自动地识别故障将故障隔离，并自动地重新安排
运行方式，恢复所有非故障线的供电。包括：故障检测、故障隔离、初始电源恢复和配电线重新配置。
2）母线自动分段
在配电变电所一段发生永久性故障时，原来由这一母线供电的配电线必须切换到另一健全的母线上。这一系列的倒闸操作可以由配电网调度自动化系统来完成。
3）冷负荷启动
这是指在大于20min的停电以后，重新恢复配电线的供电时，为防止短时冲击性负荷超过配电线的允许值，采用切除部分用户负荷，并在配电线正常运行后逐步按次序恢复用户的自动恢复供
电控制。
（3）经济控制
经济性控制的目的是为了有效的利用配电设备的能力，降低或推迟扩建资金的投入，减少运行费用。
（4）质量控制
质量控制的目的是保证供电的电压和频率，当然，这二者与整个电力系统的运行控制的关系是十分密切的。
（5）负荷控制
负荷控制是用对用户负荷进行远方控制的方式，以抑制高峰负荷和提高负荷率。其目的是降低用户对电网的负荷需求，鼓励用户在低谷时多用电，系统突然失去大电源时，缓解对电力系统的扰动，
在停电后恢复供电时，减轻冷负荷时的冲击。
5.3 箱式变电站的智能监控方案
5.3.1 硬件设计及工作原理
智能监控单元以16位微处理器为控制核心，外扩现场可编程芯片（PSD），组成最小CPU系统，硬件电路简单，设计、调试和扩展十分灵活方便。它集成模拟信号处理、开关量输入输出、串
口通讯、人机接口等部分，通过对电量和非电量的采集、计算、判断来达到对系统进行监控的效果；通过串行口的连接和上位机进行通讯，以达到网咯化管理；通过送风、加热等措施监测和调节
环境温湿度、变压器线包温度，使预装式变电站能够正常工作。
输入板接收所有要采集的各个参数，经过互感器的交换，送到模拟块。模拟板吧输入板转送过来的各个参数滤波、放大等方法处理后，将转换后的数字量送CPU板计算处理。CPU板是整个单
元的核心，它接收经过模拟板模拟转换之后的数据、面板的开关量和上位机的通信数据，经处理后向输出板输出操作信号，通过断路器的动作完成报警、跳闸等功能，或者通过操作LED输出测量
信息的数值，或者向上位机上传信息。
硬件基于通用硬件平台设计，采用总线结构，使各部分更加独立化和模块化，可以根据不同的控制要求选配不同种类的模板，因而可以适用于各种不同的应用场合。监控单元的硬件由CPU主
控板、模拟板、输入板、输出板、面板、总线板等六部分组成。所以5块板的通信联络均是通过总线板进行的。
5.3.2 软件设计
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软件设计同样基于通用的软件平台设计，采用面向对象的设计思想，具有可能承性、可封装性、可扩展向和模块化的特点，可以根据用户的不同需求进行组合和扩展。整个软件系统包括用户
程序和应用元江开发平台两大部分，后者以实时多任务调度（操作）系统为核心，来完成底层管理任务以及拥护申请任务、中断响应任务的调度和处理，实时性好、效率较高。微机保护软件总框
图如图9所示。
上电故障处理程序入口定时器中断服务程序主程序入口故障相判别故障相判别初始化故障区段故障区段Start=1收跳闸令发跳闸令NStart=0Y振荡闭锁Y故障切除启动元件动作YN整组复归已过5SNStart=1YY有报告收跳闸令N打印Y静稳破坏驱动启动继电器报警修改中断返回地址为故障程序入口自检等待值班人员处理中断返回
图9 微机保护软件总框图
结束语
本设计主要对10kV箱式变电站进行设计，系统的阐述了箱式变电站的结构、特点以及其应用领域和市场前景。所做的工作主要包括四个方面：首先是箱式变电站整体结构设计，包括主
变器和站用变压器容量，接线组别的确定，以及高压室、低压室、和变压器室的的布置。其次是箱式变电站的一次系统设计及设备选型，10kV侧母线采用单母线，0.4kV侧母线采用单母线分段接
线方式。再次是箱式变电站的二系统设计。最后是箱式变电站智能监控功能设计。通过这次设计系统让我对自己的专业知识有了进一步的巩固与提高，特别是对电器设备的选型，主电路的接线方
式有了比较深刻的了解。
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致谢
时光飞逝，我们的学习到了最后一个环节，也是一个很重要的环节—毕业论文设计。因为我们可以通过毕业设计来进一步综合检验和巩固自己学到的知识。
我们的毕业设计有一个学期的时间，在时间应该是比较充足的。所以我们也做了比较仔细和充分的准备。先是到学校图书馆和学校的网上数字图书馆进到了各种资料，在按照老师给我们的技
术要求的基础上然后再分析整理加以组织，这样构成了自己论文的主体部份。在这过程中我态度端正，积极上进，踏实认真。认为这是一次自己学习的好机会 。同时也是最后一次得到各位老师亲
自指导的最后一个机会，这是很宝贵的。经过四个多月的努力，我基本按照要求完成了本次的毕业设计任务。不论是在知识的吸取还是在研究的设计的方法上还有不少的收益。这也是对自己幸苦
和努力的回报。是啊，我们不论做一件什么事情都是这样，你用心，所以你进步，你收获。
我不会忘记自己在大学的最后阶段，不会忘记这其中的苦与乐，遇到因难时的忧愁和做出结果时的甜蜜。还很重要的，就是老师们给我的宝贵指导，我谢刘明丹老师牺牲自己的休息时间给我
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的不倦指导；以及供电所曹所长的热心帮助；这是我可以圆满完成毕业设计很重要的影响因素。感谢所有老师这么多年的培养和教导。谢谢您们的指导和帮助！ 谢谢！在这离校的时刻我祝大家身
体健康，万事如意，工作顺利！
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