水电站综合自动化系统基础知识培训教材卢
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变电站综合自动化培训电力系统基础
另一个回路，接地故障相接地电流中增加了一个感性电
流，它和装设消弧线圈前的容性电流的方向刚好相反，
相互补偿，减少了接地故障点的故障电流，使电弧易于
自行熄灭，从而避免了由此引起的各种危害，提高了供
电可靠性。
A
ICA
B
ICB
负
C
ICC
荷
ICC ICB ICA
IL
IPE
消弧线圈的补偿方式
➢ 全补偿方式：按IL=IC选择消弧线圈的电感，使 接地故障点电流为零，此即全补偿方式。
3 电力系统运行的特点
电能不能大量储存 暂态过程非常短促 与国民经济及日常生活关系密切 现代电力系统的高度自动化
一 电力系统概述
4 电力系统运行应满足的基本要求
安全：保证可靠的供电 优质：电能质量 经济：电厂煤耗、电网网损、节约用电
一 电力系统概述
5 电力负荷及对供电的要求
电力负荷（一级 二级 三级）
QS1
QF1
QF2
T1
T2
外桥接线
(1) L1故障 ①QF和QF1同时自 动跳闸，T1被切除
②断开QS2，合QF1 和QF，恢复T1运行。
(2) T1检修 仅停QF1和QS1
三、电力系统中性点的运行方式
电力系统中性点概念、特点和作用 电力系统中性点运行方式
1 电力系统中性点概念、特点和作用
电力系统的中性点：星形连接的变压器或发电 机的中性点。
Ik(1)
降
负荷 k(1)
压 变
Ik(1)
➢ 适用范围： 我国110kV及以上电压等级的电力系统 。
II. 中性点不接地的电力系统
✓正常运行时
UA＋UB＋UC＝0 IA＋IB＋IC＝0 结论：
水电站综合自动化系统基础知识培训教材-卢111页PPT
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
水电站综合自动化系统基础知识培训 教材-卢
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
变电站综合自动化原理与系统入门培训教材
微机五防是一种采用计算机技术，用于高压开关 设备防止电气误操作的装置，具备传统电气防误装置 的功能。
五防系统主要由主机、模拟屏(电脑显示屏)、电脑钥匙、 机械编码锁等功能元件组成。现行微机防误闭锁装置闭锁的 设备有断路器、开关、地线(地线开关)、遮栏网门(开关柜门) ，上述设备是通过微机锁具(电编码锁和机械编码锁)实现闭锁 的，对上述设备须由软件编写操作闭锁规则。
安全三区
1号打印机
安全一区
主控室
500KV变电站综合自动化系统网络图
计算机室
调度数字通道
2号打印机
3号打印机
调度模拟通道
路由器
安全二区 GPS时钟同步主屏
4号打印机
双moden双通道
交换机
CISCO S YSTEM S
。。。
CISCO YSTEMS
站长管理机 操作员工作站A
监控A网
S
监控B网
操作员工作站B 保护工作站
操作闭锁应包括以下内容： A. 操作出口具有跳、合闸闭锁功能。 B. 操作出口具有并发性操作闭锁功能。 C. 根据实时信息，自动实现断路器、隔离开关操 作闭锁功能。 E. 适应一次设备现场检修维护操作的微机五防操 作及闭锁系统。 目前变电站专用单向安全隔离装置
五防工作站服务器A 服务器B 工程师工作站
远动工作站A 远动工作站B
光纤盒
光纤盒
通讯接口装置
公用设备接 口：电度、 UPS,火灾报 警、消防等
实时网段
保护子站用防
火墙
CISCO S YSTEM S
保护信息子站
非实时网段
光纤盒
光纤盒 光纤盒
间隔层
以一个小间为例
监控A网 监控B网
脉冲量的采集：指电能表输出的一种反应电能流 量的脉冲信号。
五防系统主要由主机、模拟屏(电脑显示屏)、电脑钥匙、 机械编码锁等功能元件组成。现行微机防误闭锁装置闭锁的 设备有断路器、开关、地线(地线开关)、遮栏网门(开关柜门) ，上述设备是通过微机锁具(电编码锁和机械编码锁)实现闭锁 的，对上述设备须由软件编写操作闭锁规则。
安全三区
1号打印机
安全一区
主控室
500KV变电站综合自动化系统网络图
计算机室
调度数字通道
2号打印机
3号打印机
调度模拟通道
路由器
安全二区 GPS时钟同步主屏
4号打印机
双moden双通道
交换机
CISCO S YSTEM S
。。。
CISCO YSTEMS
站长管理机 操作员工作站A
监控A网
S
监控B网
操作员工作站B 保护工作站
操作闭锁应包括以下内容： A. 操作出口具有跳、合闸闭锁功能。 B. 操作出口具有并发性操作闭锁功能。 C. 根据实时信息，自动实现断路器、隔离开关操 作闭锁功能。 E. 适应一次设备现场检修维护操作的微机五防操 作及闭锁系统。 目前变电站专用单向安全隔离装置
五防工作站服务器A 服务器B 工程师工作站
远动工作站A 远动工作站B
光纤盒
光纤盒
通讯接口装置
公用设备接 口：电度、 UPS,火灾报 警、消防等
实时网段
保护子站用防
火墙
CISCO S YSTEM S
保护信息子站
非实时网段
光纤盒
光纤盒 光纤盒
间隔层
以一个小间为例
监控A网 监控B网
脉冲量的采集：指电能表输出的一种反应电能流 量的脉冲信号。
变电站综合自动化系统相关知识培训
操作管理权限按分层（级）原则管理。监控系统设有专用密码的操作口令，使调 度员，遥调、遥信操作员，系统维护人员和一般人员能够按权限分层（级）操作和 控制。
6、数据处理与记录功能 数据处理与记录功能的内容主要包括：主变压器和输电线路有功功率和无功功率 每天的最大值和最小值以及相应的时间；母线电压每天定时记录的最高值和最低值 以及相应时间；计算受配电电能平衡率；统计断路器动作次数；断路器切除故障电 流和跳闸次数的累计数；控制操作和修改定值记录等。 7、人机对话功能 （1）CRT显示功能 操作人员或调度人员面对CRT显示器的屏幕，通过操作鼠标和键盘，可观察和了 解全站的运行工况和运行参数，对断路器和隔离开关等进行分、合操作。取代了常 规的仪器仪表、控制屏，实现了许多其无法完成的功能。如：显示采集和计算的实 时运行参数；实时主接线图；事件顺序记录显示；越限报警显示；事件、故障记录； 负荷曲线、电压曲线；值班历史记录；保护定值及状态等。 （2）输入数据功能 对变电站TA和TV的变比，保护定值和越限报警值，自控装置的设定值，运行人 员密码等都可以由不同权限的人进行修改。 8、打印功能 对于有人值班的变电站，监控系统可以配备打印机，应完成的打印记录功能包括 定时打印报表和运行日志，开关操作记录打印，时间顺序记录打印，越限打印，召 唤打印，抄屏打印，事故追忆打印等。
对无人值班变电站，可不设当地打印功能，各变电站的运行报表由集控中心打印输 出。
9、运行的技术管理功能 （1）对运行中的各种数据、记录进行管理 1）历史数据处理、存档、检索 历史数据处理包括历史统计值、历史累计值、历史曲线三部分。 2）统计值处理 监控系统可以对电压、潮流、功率因数等参数进行统计，统计值包括：时统计，日 统计，月统计，典型日统计等。 3）累计值处理 累计值包括小时、日、月、典型日累计等。 （2）技术管理 技术管理包括变电站主要设备的技术参数档案表，各主要设备故障、检修记录，断 路器的动作次数记录，继电保护和自动装置的动作记录，运行需要的各种记录、统计 等。
变电站综合自动化技术及应用第一章 变电站综合自动化系统基础知识
微处理器为核心的智能自动装置阶段
➢微机型自动装置从设计原则上几乎都是面向全厂或全站而不是面向每个间隔 或元件的，因此无论是微机继电保护或微机自动装置、远动装置等，都采用集 中组屏方式。 ➢处于厂、站端的远动设备与控制中心或调度中心的接收设备之间的通信，采 用一对一方式。 ➢除了远动装置具有串行通信接口，能与调度中心通信外，多数自动装置和微 机保护装置几乎没有对外通信接口，即不具备串行通信功能，因此在厂、站内 各微机自动装置只能各自独立运行，不能互相通信，不能共享资源。
1.2.1 变电站综合自动化系统发展的主要因素
1.2.2 变电站综合自动化的基本功能
1.2.1
变电站综合自动化系统发展的主要因素
20世纪80年代以来微电子技术、信息技术、网络通信技术的成熟与发展， 推进了变电站自动化系统的飞速发展，促使变电站自动化技术发展的主要 动因在于经济收益、技术能力、功能（性能）需求，三者之间的关系见下 图。
变电站综合自动化技术及应用
第一章 变电站综合自动化系统 基础知识
第一章 变电站综合自动化系统基础知识
1.1 变电站综合自动化的基本概念及发展过程 1.2 变电站综合自动化系统发展的主要因素及其功能 1.3 变电站综合自动化的体系结构 1.4 实现变电站综合自动化的优点及发展趋势 1.5 变电站综合自动化研究的内容和特点 1.6 本章小结以及课后习题
1.1.1
变电站综合自动化的发展过程
பைடு நூலகம்
变电站自动化阶段 ➢国内外变电站自动化系统从20世纪70年代末开始研制和开发。20世纪80年 代末90年代初，DSP技术的应用，使得随一次设备分散布置的分散式测控单 元很快发展起来，而且还提供了强有力的功能综合优化手段。 ➢20世纪90年代，变电站综合自动化系统主要应用在110kV、66kV或35kV 电压等级的变电站中。 ➢20世纪末～21世纪初，随着大规模集成电路技术、微计算机技术、通信技 术，特别是现场总线和网络技术的发展，使综合自动化系统的技术有可能进一 步向前发展。
➢微机型自动装置从设计原则上几乎都是面向全厂或全站而不是面向每个间隔 或元件的，因此无论是微机继电保护或微机自动装置、远动装置等，都采用集 中组屏方式。 ➢处于厂、站端的远动设备与控制中心或调度中心的接收设备之间的通信，采 用一对一方式。 ➢除了远动装置具有串行通信接口，能与调度中心通信外，多数自动装置和微 机保护装置几乎没有对外通信接口，即不具备串行通信功能，因此在厂、站内 各微机自动装置只能各自独立运行，不能互相通信，不能共享资源。
1.2.1 变电站综合自动化系统发展的主要因素
1.2.2 变电站综合自动化的基本功能
1.2.1
变电站综合自动化系统发展的主要因素
20世纪80年代以来微电子技术、信息技术、网络通信技术的成熟与发展， 推进了变电站自动化系统的飞速发展，促使变电站自动化技术发展的主要 动因在于经济收益、技术能力、功能（性能）需求，三者之间的关系见下 图。
变电站综合自动化技术及应用
第一章 变电站综合自动化系统 基础知识
第一章 变电站综合自动化系统基础知识
1.1 变电站综合自动化的基本概念及发展过程 1.2 变电站综合自动化系统发展的主要因素及其功能 1.3 变电站综合自动化的体系结构 1.4 实现变电站综合自动化的优点及发展趋势 1.5 变电站综合自动化研究的内容和特点 1.6 本章小结以及课后习题
1.1.1
变电站综合自动化的发展过程
பைடு நூலகம்
变电站自动化阶段 ➢国内外变电站自动化系统从20世纪70年代末开始研制和开发。20世纪80年 代末90年代初，DSP技术的应用，使得随一次设备分散布置的分散式测控单 元很快发展起来，而且还提供了强有力的功能综合优化手段。 ➢20世纪90年代，变电站综合自动化系统主要应用在110kV、66kV或35kV 电压等级的变电站中。 ➢20世纪末～21世纪初，随着大规模集成电路技术、微计算机技术、通信技 术，特别是现场总线和网络技术的发展，使综合自动化系统的技术有可能进一 步向前发展。
RCS-9000综自系统培训讲义
2021/8/10
26
1.5.3 用于发电厂电气监控的RCS9700系
统
➢ 发电厂电气监控系统实际上是RCS9700系统在发电厂的推广和 应用，根据监控对象的不同，分别有RCS-9700NCS系统和RCS9700ECS系统两种类型的系统，NCS系统的监控对象为发电厂 高压电气网络，ECS系统的监控对象为发电厂低压电气设备。
厂用电保护、测控
2021/8/10
32
RCS-9700ECS系统结构图3
操作员站 工程师站
打印机 对时信号
SIS
DCS 100M以太网
上位机层
以太网 交换机
以太网 交换机
通讯管理层
DCS 通讯管理单元
GPS
GPS对时装置
通讯主站
100M以太网 DPU
对时网
通讯管理单元 (双机)
485/232 串口MODBUS
站点IP地址第3段＝装置地址÷256，站点IP地址第4段＝装置地址－IP地址第3段×256
4. RCS9700B型装置
装置地址范围：1－65534
装置网络地址＝装置地址
站点IP地址＝网关IP地址
5. RCS9600A型装置、RS485/232接口装置
装置地址范围：1－254
2021/8/10
45
RCS9700系统中各装置的地址
1. 网络103规约报文寻址
报文寻址：站点IP地址＋装置网络地址
2. IP地址
地址掩码为：255. 255. 0. 0
同一网段：第1第2段相同，第3第4段的变化范围为0－65535
3. RCS9700C型装置
装置地址范围：1－65534
装置网络地址＝装置地址
1、水电站综合自动化系统(监控系统)
该系统为全分布开放式双网冗余网络系统，既便于功能和硬 件的扩充，又能充分保护用户的投资；其软件模块化、硬件智能 化，使系统更能适应功能的增加和规模的扩充;该系统还具有实 时性好、操作方便和抗干扰能力强的特点
多计算机系统分层分布式结构主要设备表
序号
1 2 3 4 工作站 服务器 On-call 交换机
水电站自动化系统
——监控系统
2011年3月16日
主要内容
1
1 2
水电站监控系统的体系结构 P7000后台监控软件 水电站远程(WEB)监控 水电站视频监控
3 4
一、水电站监控系统的体系结构 1、系统整体结构简介 2、系统特点
3、典型网络结构
1、系统整体结构简介
水电厂计算机监控系统目前均按对象设计，采用分层分布、 开放式网络系统结构，具有典型的三层结构：主控层、通信层、 现地层。如下图所示
提供报表设计器，可以设计多套报表模板。 基于以上的手段，可生成各种电力系统的专业报表， 如运行报表、生产报表等。
14、扩展功能接口
机组保护系统 公用LCU系统 升压站保护系统 闸门LCU系统
EDCS
EDCS-8100系列 EDCS EDCS-8100系列 EDCS
2
2 1 1 1
2台装机
2台装机
二、P7000后台监控软件
1、软件安装环境
CPU 内存 硬盘空间 监视器 主频1G Hz 或更高 256 MB以上 4GB以上 VGA 、1024*768或更高分辨率
GPS时钟
打印机
操作员工作站 常见的主控层设备
服务器
②通信层
通信层又称通信管理层或通信网络层，采用通信管理机、交 换机等实现规约转换和装置通信。由于现场保护测控装置等智能 设备数量多，一般机组、主变、线路、厂用电、公用子系统和其 他智能设备可分别组网，保证了系统的实时性和稳定性。 各子系统可分别设置通信管理机，根据需要可为双机冗余设 计。各通信管理机接于上位机层以太网，同时可以经以太网 /CAN/RS-485/232 通信口直接与相应机组LCU的电气控制器PLC相 联，实现数据交换。 通讯网络结构采用以太网、CAN、RS-485总线，可配置成双网 冗余结构方式，网络介质可为同轴电缆线，屏蔽双绞线，光纤等。
水电站综合自动化装置原理及应用课件
将控制指令发送给相应的 执行机构，实现对水电站 各系统的自动化控制。
发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，水电 站综合自动化装置将更加智能化，
能够自适应地调整运行参数和控 制策略。
集成化
未来水电站综合自动化装置将更加 集成化，能够实现多系统的整合和 统一管理，提高水电站的运营效率。
远程化
随着通信技术的发展，水电站综合 自动化装置将能够实现远程监控和 控制，方便远程管理和维护。
致设备运行异常。
传感器精度下降或失效， 导致数据采集不准确。
控制软件出现错误或崩 溃，影响装置的正常运
行。
解决方案
通信故障解决方案
检查通信线路是否正常，检查接口连接是否牢固，更新通信协议或更 换通信模块。
电源故障解决方案
配置稳定的供电电源，安装不间断电源(UPS)以应对突发断电情况， 定期检查电源线路和设备。
传感器故障解决方案
定期校准传感器，确保其精度；使用冗余设计，当某个传感器失效时， 其他传感器仍能提供备用数据。
软件故障解决方案
定期更新软件版本，修复已知的漏洞和错误；建立软件容错机制，当 软件出现异常时，能够自动切换到备用程序或重置状态。
04 水电站综合自动化装置的 维护与保养
日常维护
每日检查
检查装置的外观、连接线 和仪表是否正常，确保没 有异常情况。
02 水电站综合自动化装置的 应用
在水轮发电机组中的应用
自动化控制
水电站综合自动化装置能够实现水轮 发电机组的自动化控制，包括机组的 启动、停止、调节和故障处理等操作 。
监测与诊断
装置实时监测水轮发电机组的工作状 态，如发现异常情况，及时进行报警 并诊断故障原因，提高机组的可靠性 和安全性。
发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，水电 站综合自动化装置将更加智能化，
能够自适应地调整运行参数和控 制策略。
集成化
未来水电站综合自动化装置将更加 集成化，能够实现多系统的整合和 统一管理，提高水电站的运营效率。
远程化
随着通信技术的发展，水电站综合 自动化装置将能够实现远程监控和 控制，方便远程管理和维护。
致设备运行异常。
传感器精度下降或失效， 导致数据采集不准确。
控制软件出现错误或崩 溃，影响装置的正常运
行。
解决方案
通信故障解决方案
检查通信线路是否正常，检查接口连接是否牢固，更新通信协议或更 换通信模块。
电源故障解决方案
配置稳定的供电电源，安装不间断电源(UPS)以应对突发断电情况， 定期检查电源线路和设备。
传感器故障解决方案
定期校准传感器，确保其精度；使用冗余设计，当某个传感器失效时， 其他传感器仍能提供备用数据。
软件故障解决方案
定期更新软件版本，修复已知的漏洞和错误；建立软件容错机制，当 软件出现异常时，能够自动切换到备用程序或重置状态。
04 水电站综合自动化装置的 维护与保养
日常维护
每日检查
检查装置的外观、连接线 和仪表是否正常，确保没 有异常情况。
02 水电站综合自动化装置的 应用
在水轮发电机组中的应用
自动化控制
水电站综合自动化装置能够实现水轮 发电机组的自动化控制，包括机组的 启动、停止、调节和故障处理等操作 。
监测与诊断
装置实时监测水轮发电机组的工作状 态，如发现异常情况，及时进行报警 并诊断故障原因，提高机组的可靠性 和安全性。
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水电站综合自动化系统基础知识培训 教材卢
蝶阀的控制
• 手动 、电动（小型） 、液压（大中型）
• 旁通阀：蝶阀为静水开 启，故设旁通阀先平压 ，即两边注满水。
• 空气阀：充水时，排出 空气用浮筒自行关阀； 排水时，补充空气用， 浮筒自行下降。
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2、闸阀
• 高水头用（ 100M以上）
• 水流经过转轮时是斜向的。转轮叶片随工况变化而转动， 该种水轮机的特点是：斜流式水轮机一般都是转浆式，比 轴流式水轮机适应的水头较高，功率较大，效率也较高， 应用较广。 H=40~120m。
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斜流式水轮机工作原理
• 水流进出转轮叶片时均与水轮机主轴 成一倾斜角，故称为斜流式水轮机。
• 水流径向流入转轮，轴向流出。 • 适用范围：H=30~700 m • 单机容量：几万kW~几十万kW • 优点：适用范围广，结构简单，
运行稳定，效率高，适用高水头 小流量电站。（刘家峡）
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混流式水轮机
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混流式水轮机的工作原理
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变电站的组成
1、馈电线（进线、出线）和母线； 2、隔离开关（接地开关）有手动、电动两种； 3、断路器； 4、电力变压器（主变）； 5、站用变； 6、电压互感器TV（PT）、电流互感器TA（CT）； 7、电容器； 8、避雷器；
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坝式水电站结构
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2、河床式水电站
• 位于河床内的水电站厂房本身起挡 水作用 ，从而成为集中水头的挡 水建筑物之一 ；
• 一般见于河流中、下游，水头较低 ，流量较大 ；
• 如广西西津水电站
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励磁变
将高压电变成 低压大电流，供 可控硅整流桥整 流成直流电，给 发电机转子励磁 （产生磁场）。
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整流变压器
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七、断路器
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断路器的作用和种类
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贯流式水轮机结构图
水电站综合自动化系统基础知识培训 教材卢
灯泡贯流式水轮机剖面图
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灯泡贯流式水轮机
水电站综合自动化系统基础知识培训 教材卢
轴伸式贯流水轮机
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立式贯流式水轮机
水电站综合自动化系统基础知识培训 教材卢
水电站综合自动化系统 基础知识培训教材-卢
2020/11/22
水电站综合自动化系统基础知识培训 教材卢
一、水电站的类型； 二、水轮机的类型； 三、闸门的类型； 四、水轮发电机；
培 五、变压器（主变、厂用变、励磁变）； 训六、断路器； 内七、隔离开关； 容八、PT(TV)、CT(TA)；
九、调速器； 十、励磁系统； 十一、上位机系统； 十二、主接线图。
• 晚上电能负荷 小，电能多， 用来抽水储能 ；
• 白天发电
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5、虹吸式水电站
水电站综合自动化系统基础知识培训 教材卢
二、水轮机的类型
1、反击式 混流式 轴流式 斜流式 贯流式
2、 冲击式 水斗式 斜击式 双击式
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混流式水轮机
水电站综合自动化系统基础知识培训 教材卢
一、水电站的类型
1、坝式水电站 2、河床式水电站 3、引水式水电站 4、储能水电站 5、虹吸式水电站
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1、坝式水电站
丹江口水电站
• 坝式水电站 靠坝来集中 水头 ；
• 水电站厂房 位于非溢流 坝坝趾处 。
• 如丹江口水 电站、三峡 水电站
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广西天湖水电站（引水式 ）
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有压引水式水电站示意图
水电站综合自动化系统基础知识培训 教材卢
无压引水式水电站示意图
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红岩水电站（引水式）
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4、储能水电站
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导叶结构示意图
导叶
转盘
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导叶操作结构图
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轴流式水轮机
• 水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向 始终平行于主轴。
• 轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动 。改变叶片转角时需要停机进行。 结构简单 ，效率低。适用H、Q变化不大的情况（工 况较稳定）， H：3~50m。
• 结构：有单面密封、双面 密封两种
• 附属部件：同前，但多两 个部件 * 卸压阀：作用是开启 关闭活门时，排除活门及 密封盖之间的压力水，以 免磨损密封盖。 * 排污阀：排出球壳体 内下部的污水。
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球阀的控制
• 控制：液压、电动 • 优缺点：
* 密封紧，漏水极少 ，密封不易磨损，全开 时无水阻损失，启闭力 短小，可在动水中紧急 关闭；
• 结构：明杆式 、暗杆式
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闸阀的控制
• 控制：手动、电动（液压 的较少）
• 附属部件：与前面蝶阀相 同
• 结构简单，全开时水力 损失少，漏水量少；
• 外形尺寸大，重量大，动 水关闭时压力大，密封面 易磨损，要常更换。
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3、球阀
35kV变电站
水电站综合自动化系统基础知识培训 教材卢
110kV变电站
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变电站(用GIS组合电气 ）
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500kV变电站
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变电站
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六、电力变压器
一组高压线圈， 一组中压线圈， 一组低压线圈。
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站用变
供变电站、水电站 自身用电的变压器。
都是降压变压器。 1、110kV / 400V 2、35kV / 400V 3、10kV / 400V 4、6.3kV / 400V
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• (2)、斜击式：H：25~300m。 斜击、双
击水轮机构造简单，效率低，
• (3)、双击式：H：5~80m。 多用于小
型电站。
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水斗式冲击水轮机
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双 喷 嘴 水 斗 式 水 轮 机
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斜击式
冲
击
定桨式
式 轴流式 转桨式
20^300 3^70 3^80
定桨式
贯流式
反
转桨式
击
混流式
式
定桨式 斜流式
转桨式
小于20
小于20
5-200
30-700
40-120
40-120
比转速(r/min)
10-35(单喷嘴) 30^70
200^800 200^800 600-1000 600-1000 50^300 150^350 150^350
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闸门的类型
闸门主要有三种类型 ： 1、蝴蝶阀（蝶阀） 2、闸阀 3、球阀
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1、蝶阀
• 150M以下中低水头用 • 外形尺寸小，重量较轻
，价格便宜，操作力矩 小，启闭灵活，用于中 低水头，能有效控制机 组速率上升及减少水锤 效应； • 止水密封不严密，易漏 水，活门在水中有一定 阻力，容易引起气蚀。
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水轮发电机
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水轮发电机
立式 水轮发 电机
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水轮发电机
卧式水 轮发电机
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发电机的画法
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四、水电站的闸门
• 轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动， 进行双重调节（导叶开度、叶片角度）。适 用水头流量的变化，高效率区广，大中型电 站多采用。 H：3~80m。（葛洲坝：17万 kW、12.5万kW，Hr=27m）。
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轴流定浆式水轮机
• 叶片不能随工况的 变化而转动。改变 叶片转角时需要停 机进行。 结构简单 ，效率低。适用H、 Q变化不大的情况（ 工况较稳定）， H ：3~50m。
水斗式冲击水轮机
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冲击式水轮机的喷嘴
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斜击式水轮机
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双击式水轮机
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水轮机的水头与比转速
类别
使用水头
小型
大、中型
水斗式
大于100 大于300
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轴流定浆式水轮机工作原理
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蝶阀的控制
• 手动 、电动（小型） 、液压（大中型）
• 旁通阀：蝶阀为静水开 启，故设旁通阀先平压 ，即两边注满水。
• 空气阀：充水时，排出 空气用浮筒自行关阀； 排水时，补充空气用， 浮筒自行下降。
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2、闸阀
• 高水头用（ 100M以上）
• 水流经过转轮时是斜向的。转轮叶片随工况变化而转动， 该种水轮机的特点是：斜流式水轮机一般都是转浆式，比 轴流式水轮机适应的水头较高，功率较大，效率也较高， 应用较广。 H=40~120m。
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斜流式水轮机工作原理
• 水流进出转轮叶片时均与水轮机主轴 成一倾斜角，故称为斜流式水轮机。
• 水流径向流入转轮，轴向流出。 • 适用范围：H=30~700 m • 单机容量：几万kW~几十万kW • 优点：适用范围广，结构简单，
运行稳定，效率高，适用高水头 小流量电站。（刘家峡）
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混流式水轮机
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混流式水轮机的工作原理
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变电站的组成
1、馈电线（进线、出线）和母线； 2、隔离开关（接地开关）有手动、电动两种； 3、断路器； 4、电力变压器（主变）； 5、站用变； 6、电压互感器TV（PT）、电流互感器TA（CT）； 7、电容器； 8、避雷器；
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坝式水电站结构
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2、河床式水电站
• 位于河床内的水电站厂房本身起挡 水作用 ，从而成为集中水头的挡 水建筑物之一 ；
• 一般见于河流中、下游，水头较低 ，流量较大 ；
• 如广西西津水电站
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励磁变
将高压电变成 低压大电流，供 可控硅整流桥整 流成直流电，给 发电机转子励磁 （产生磁场）。
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整流变压器
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七、断路器
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断路器的作用和种类
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贯流式水轮机结构图
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灯泡贯流式水轮机剖面图
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灯泡贯流式水轮机
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轴伸式贯流水轮机
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立式贯流式水轮机
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水电站综合自动化系统 基础知识培训教材-卢
2020/11/22
水电站综合自动化系统基础知识培训 教材卢
一、水电站的类型； 二、水轮机的类型； 三、闸门的类型； 四、水轮发电机；
培 五、变压器（主变、厂用变、励磁变）； 训六、断路器； 内七、隔离开关； 容八、PT(TV)、CT(TA)；
九、调速器； 十、励磁系统； 十一、上位机系统； 十二、主接线图。
• 晚上电能负荷 小，电能多， 用来抽水储能 ；
• 白天发电
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5、虹吸式水电站
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二、水轮机的类型
1、反击式 混流式 轴流式 斜流式 贯流式
2、 冲击式 水斗式 斜击式 双击式
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混流式水轮机
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一、水电站的类型
1、坝式水电站 2、河床式水电站 3、引水式水电站 4、储能水电站 5、虹吸式水电站
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1、坝式水电站
丹江口水电站
• 坝式水电站 靠坝来集中 水头 ；
• 水电站厂房 位于非溢流 坝坝趾处 。
• 如丹江口水 电站、三峡 水电站
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广西天湖水电站（引水式 ）
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有压引水式水电站示意图
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无压引水式水电站示意图
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红岩水电站（引水式）
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4、储能水电站
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导叶结构示意图
导叶
转盘
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导叶操作结构图
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轴流式水轮机
• 水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向 始终平行于主轴。
• 轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动 。改变叶片转角时需要停机进行。 结构简单 ，效率低。适用H、Q变化不大的情况（工 况较稳定）， H：3~50m。
• 结构：有单面密封、双面 密封两种
• 附属部件：同前，但多两 个部件 * 卸压阀：作用是开启 关闭活门时，排除活门及 密封盖之间的压力水，以 免磨损密封盖。 * 排污阀：排出球壳体 内下部的污水。
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球阀的控制
• 控制：液压、电动 • 优缺点：
* 密封紧，漏水极少 ，密封不易磨损，全开 时无水阻损失，启闭力 短小，可在动水中紧急 关闭；
• 结构：明杆式 、暗杆式
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闸阀的控制
• 控制：手动、电动（液压 的较少）
• 附属部件：与前面蝶阀相 同
• 结构简单，全开时水力 损失少，漏水量少；
• 外形尺寸大，重量大，动 水关闭时压力大，密封面 易磨损，要常更换。
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3、球阀
35kV变电站
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110kV变电站
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变电站(用GIS组合电气 ）
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500kV变电站
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变电站
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六、电力变压器
一组高压线圈， 一组中压线圈， 一组低压线圈。
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站用变
供变电站、水电站 自身用电的变压器。
都是降压变压器。 1、110kV / 400V 2、35kV / 400V 3、10kV / 400V 4、6.3kV / 400V
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• (2)、斜击式：H：25~300m。 斜击、双
击水轮机构造简单，效率低，
• (3)、双击式：H：5~80m。 多用于小
型电站。
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水斗式冲击水轮机
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双 喷 嘴 水 斗 式 水 轮 机
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斜击式
冲
击
定桨式
式 轴流式 转桨式
20^300 3^70 3^80
定桨式
贯流式
反
转桨式
击
混流式
式
定桨式 斜流式
转桨式
小于20
小于20
5-200
30-700
40-120
40-120
比转速(r/min)
10-35(单喷嘴) 30^70
200^800 200^800 600-1000 600-1000 50^300 150^350 150^350
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闸门的类型
闸门主要有三种类型 ： 1、蝴蝶阀（蝶阀） 2、闸阀 3、球阀
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1、蝶阀
• 150M以下中低水头用 • 外形尺寸小，重量较轻
，价格便宜，操作力矩 小，启闭灵活，用于中 低水头，能有效控制机 组速率上升及减少水锤 效应； • 止水密封不严密，易漏 水，活门在水中有一定 阻力，容易引起气蚀。
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水轮发电机
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水轮发电机
立式 水轮发 电机
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水轮发电机
卧式水 轮发电机
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发电机的画法
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四、水电站的闸门
• 轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动， 进行双重调节（导叶开度、叶片角度）。适 用水头流量的变化，高效率区广，大中型电 站多采用。 H：3~80m。（葛洲坝：17万 kW、12.5万kW，Hr=27m）。
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轴流定浆式水轮机
• 叶片不能随工况的 变化而转动。改变 叶片转角时需要停 机进行。 结构简单 ，效率低。适用H、 Q变化不大的情况（ 工况较稳定）， H ：3~50m。
水斗式冲击水轮机
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冲击式水轮机的喷嘴
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斜击式水轮机
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双击式水轮机
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水轮机的水头与比转速
类别
使用水头
小型
大、中型
水斗式
大于100 大于300
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轴流定浆式水轮机工作原理
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