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淺析變電站綜自系統(tǒng)的應(yīng)用

來源:江蘇安科瑞電器制造有限公司   2025年03月05日 15:24  

安科瑞 劉秋霞

摘要:闡述變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn),對變電運(yùn)行人員的要求及變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)故障處理辦法,并探討變電站綜合自動(dòng)化系的改進(jìn)。

關(guān)鍵詞:變電站綜合自動(dòng)化 計(jì)算機(jī)監(jiān)控 故障 處理

0引言

目前,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各級變電站,充分發(fā)揮其技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)。綜合自動(dòng)化變電站與常規(guī)變電站相比,引入了許多領(lǐng)域的新技術(shù),對變電運(yùn)行人員提出了新的要求。

1變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)特點(diǎn)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):

(1)功能綜合化。按變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行要求,綜合考慮二次系統(tǒng)的功能,進(jìn)行優(yōu)化組合設(shè)計(jì),

以簡化變電站二次設(shè)備的硬件配置,避免重復(fù)設(shè)計(jì)(如計(jì)量、遠(yuǎn)動(dòng)和當(dāng)?shù)乇O(jiān)測系統(tǒng)功能的重復(fù)設(shè)計(jì)),以達(dá)到信息共享。

(2)系統(tǒng)數(shù)字化及模塊化。保護(hù)、控制、測量裝置的數(shù)字化,有利于通過通信網(wǎng)絡(luò)將各功能模塊連接起來,便于接口功能模塊的擴(kuò)充及信息共享。

(3)操作監(jiān)視屏幕化。當(dāng)變電站有人值班時(shí),人機(jī)聯(lián)系在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)(或主機(jī))上進(jìn)行;當(dāng)變電站無人值班時(shí),人機(jī)聯(lián)系在遠(yuǎn)方的調(diào)度*心或操作控制*心的主機(jī)(工作站)上進(jìn)行。但不管哪種方式,操作維護(hù)人員面對的都是電腦屏幕。

(4)運(yùn)行管理智能化。它主要體現(xiàn)在無人值班、人機(jī)對話、操作屏幕化以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫的建立等。

2運(yùn)行人員要求

運(yùn)行人員應(yīng)積極適應(yīng)和學(xué)習(xí)綜合自動(dòng)化新技術(shù)并在日常運(yùn)行和故障處理中熟練運(yùn)用。

2.1技能要求

目前,綜合自動(dòng)化變電站通常包含計(jì)算機(jī)監(jiān)控、保護(hù)和故障錄波信息管理、微機(jī)“五防”和圖像監(jiān)控等子系統(tǒng),所以運(yùn)行人員*須具備足夠的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)知識(shí),能夠熟練應(yīng)用操作系統(tǒng)和相應(yīng)軟件,并能進(jìn)行簡單的配置。特別是對監(jiān)控系統(tǒng),運(yùn)行人員應(yīng)充分了解監(jiān)控裝置的原理,能正確監(jiān)視運(yùn)行狀況;熟練掌握監(jiān)屏技巧、操作方法和各種查詢功能;能熟練調(diào)看保護(hù)定值、曲線、報(bào)表、棒圖等;熟悉監(jiān)控系統(tǒng)的常用術(shù)語、信號分類、遙控/遙調(diào)過程和信息處理流程。

2.2設(shè)備巡視要求

綜合自動(dòng)化變電站的設(shè)備巡視應(yīng)包含“實(shí)設(shè)備”和“虛設(shè)備”的巡視,即巡視中不僅要巡視查看每個(gè)具體的裝置,還要對監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)中的全部信號(光字牌或遙信表)、遙測量、通信工況、歷史報(bào)警信息、畫面刷新等進(jìn)行定期巡視檢查。綜合自動(dòng)化變電站監(jiān)視信號多,一旦漏掉某一個(gè)報(bào)警信號,該報(bào)警很可能長期存在,直至釀成事故,因此應(yīng)定期進(jìn)行*面報(bào)警信號巡視檢查。另外,如果短時(shí)間段內(nèi)操作過多或發(fā)生事故,信息就會(huì)增多,而實(shí)時(shí)報(bào)警窗儲(chǔ)存的報(bào)警信息量有限,超過儲(chǔ)存容量后,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將先發(fā)生的信號自動(dòng)轉(zhuǎn)存到歷史報(bào)警庫中,因此*須每天按時(shí)檢查歷史報(bào)警庫中的報(bào)警信息。

3簡單故障判斷

監(jiān)控系統(tǒng)通信中斷:由于通信鏈路等多方面的原因,往往會(huì)導(dǎo)致在連續(xù)詢問某裝置后仍沒有應(yīng)答報(bào)文,監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為該裝置通信中斷,從而產(chǎn)生報(bào)警信息,但再次詢問該裝置時(shí)又有應(yīng)答。這種通信不暢一般不影響運(yùn)行,信號也不會(huì)丟失,但若較長時(shí)間不能恢復(fù),則應(yīng)及時(shí)通知維護(hù)人員處理。

遙控不成功常有的情況:(1)不讓選位,是由于用戶未登錄或未授權(quán)、系統(tǒng)組態(tài)錯(cuò)誤、“五防”系統(tǒng)出錯(cuò)等導(dǎo)致;(2)返校正確但不執(zhí)行,可能是由遙控壓板未投入、遙控回路電源和遙控出口繼電器不正常引起;(3)無返校,可能是因監(jiān)控系統(tǒng)出錯(cuò)、通信異常等引起;(4)返校正確但執(zhí)行后報(bào)開關(guān)拒動(dòng),但過一會(huì)兒開關(guān)位置信號又傳過來,出現(xiàn)這種情況的原因是遙控命令下去后,遙信上傳比較慢(超過遙控執(zhí)行時(shí)限),系統(tǒng)會(huì)判拒動(dòng)。

4常見問題及系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)

4.1告警信息不直觀

系統(tǒng)運(yùn)行人員不能直觀地從告警信息中看出動(dòng)作原因,往往需要從一連串信息中查找,而告警信息窗口不斷滾動(dòng),運(yùn)行人員不能迅速判斷,延誤了事故原因查找和處理時(shí)間。對此,解決措施是將所有模擬量和狀態(tài)量變位進(jìn)行分類,并用顏色加以區(qū)分,當(dāng)變電站運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)將各量分類提供給運(yùn)行人員,便于其直觀地查看各類告警信息。

4.2抗干擾能力差

變電站電氣設(shè)備的操作、雷電引起的浪涌電壓、電磁波輻射以及輸電線路故障所產(chǎn)生的瞬間過程等會(huì)對變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)或其它電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾,從而引起自動(dòng)化系統(tǒng)工作異常。因此應(yīng)合理設(shè)計(jì)線路布局和制造工藝,隔離模擬量和開關(guān)量的輸入、輸出;二次布線時(shí),采用隔離減少互感耦合,避免由互感耦合侵入的干擾造成誤發(fā)信號或微機(jī)工作出錯(cuò)。

4.3信息傳遞不暢通

后臺(tái)監(jiān)控及界面接線圖設(shè)備狀態(tài)與現(xiàn)場實(shí)際不符,不能及時(shí)隨一次設(shè)備作狀態(tài)變化,從而阻礙運(yùn)行人員正常操作。對此應(yīng)完善系統(tǒng)定時(shí)自檢、自診斷、自恢復(fù)處理功能,保持通信暢通,必要時(shí)設(shè)置并啟動(dòng)備用通道,刷新遙信變位。

5安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

5.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設(shè)備組成,并用分層、開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī),提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系界面,實(shí)現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能,形成全站監(jiān)控,并與遠(yuǎn)方監(jiān)控、調(diào)度通信;間隔層由若干個(gè)二次子系統(tǒng)組成,在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下,仍能獨(dú)立完成間隔層設(shè)備的就地監(jiān)控功能。

針對工程具體情況,設(shè)計(jì)方案具有高可靠性,易于擴(kuò)充和友好的人機(jī)界面,性能價(jià)格比優(yōu)*,監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層兩部分組成,采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),站控層網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)雙機(jī)熱備配置。

5.2應(yīng)用場所

適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶端配、用電系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視和控制管理。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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5.4系統(tǒng)功能

5.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。

5.4.2報(bào)警處理

監(jiān)控系統(tǒng)具有事故報(bào)警功能。事故報(bào)警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動(dòng)作信號;預(yù)告報(bào)警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。

1)事故報(bào)警。事故狀態(tài)方式時(shí),事故報(bào)警立即發(fā)出音響報(bào)警(報(bào)警音量任意調(diào)節(jié)),操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設(shè)備變位,同時(shí)彈窗顯示紅色報(bào)警條文,報(bào)警分為實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警,歷史報(bào)警條文具備選擇查詢并打印的功能。

事故報(bào)警通過手動(dòng),每次確認(rèn)一次報(bào)警。報(bào)警一旦確認(rèn),聲音、閃光即停止。

次事故報(bào)警發(fā)生階段,允許下一個(gè)報(bào)警信號進(jìn)入,即次報(bào)警不覆蓋上一次的報(bào)警內(nèi)容。報(bào)警處理具備在主計(jì)算機(jī)上予以定義或退出的功能。

2)對每一測量值(包括計(jì)算量值),由用戶序列設(shè)置四種規(guī)定的運(yùn)行限值(物理下限、告警下限、告警上限、物理上限),分別定義作為預(yù)告報(bào)警和事故報(bào)警。

3)開關(guān)事故跳閘到*定次數(shù)或開關(guān)拉閘到*定次數(shù),推出報(bào)警信息,提示用戶檢修。

4)報(bào)警方式。

報(bào)警方式具有多種表現(xiàn)形式,包括彈窗、畫面閃爍、聲光報(bào)警器、語音、短信、電話等但不限于以上幾種方式,用戶根據(jù)自己的需要添加或修改報(bào)警信息。

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5.4.3調(diào)節(jié)與控制

操作員對需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護(hù)功能,允許監(jiān)護(hù)人員在操作員工作站上實(shí)施監(jiān)護(hù),避免誤操作。

操作控制分為四級:

第控制,設(shè)備就地檢修控制。具有優(yōu)先的控制權(quán)。當(dāng)操作人員將就地設(shè)備的遠(yuǎn)方/就地切換開關(guān)放在就地位置時(shí),將閉鎖所有其他控制功能,只進(jìn)行現(xiàn)場操作。

級控制,間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。

第三級控制,站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成,具有遠(yuǎn)方/站控層的切換。

第四級控制,遠(yuǎn)方控制,優(yōu)先。

原則上間隔層控制和設(shè)備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作,在任何控制方式下都需采用分步操作,即選擇、返校、執(zhí)行,并在站級層設(shè)置操作員、監(jiān)護(hù)員口令及線路代碼,以確保操作的性和正確性。對任何操作方式,保證只有在上一次操作步驟完成后,才進(jìn)行下一步操作。同一時(shí)間只允許一種控制方式。

納入控制的設(shè)備有:35kV及以下斷路器;35kV及以下隔離開關(guān)及帶電動(dòng)機(jī)構(gòu)的接地開關(guān);站用電380V斷路器;主變壓器分接頭;繼電保護(hù)裝置的遠(yuǎn)方復(fù)歸及遠(yuǎn)方投退連接片。

3)定時(shí)控制。操作員對需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行定時(shí)控制操作,設(shè)定啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間,完成定時(shí)控制。

4)監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出。控制輸出的接點(diǎn)為無源接點(diǎn),接點(diǎn)的容量對直流為110V(220V)、5A,對交流為220V、5A。

5.4.4用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能,通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組(如管理員、維護(hù)員、值班員組等),在每個(gè)權(quán)限組里添加用戶名和密碼,為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的保障。

6系統(tǒng)硬件配置

應(yīng)用場合

型號

圖 片

保護(hù)功能


35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

Acrel-

1000

33

可顯示變電站主接線圖,模擬配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)無人值班模式;根據(jù)順序事件記錄、歷史曲線、故障錄波,協(xié)助運(yùn)維人員實(shí)現(xiàn)快速故障分析、定位和排除問題,盡量縮短停電時(shí)間;實(shí)時(shí)采集各回路、設(shè)備的電流、電壓、功率、電能以及諧波、電壓波動(dòng)等參數(shù),對配電系統(tǒng)和用電設(shè)備進(jìn)行用能分析和能效管理


網(wǎng)關(guān)

ANet-

2E8S1

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8路RS485串口,光耦隔離,2路以太網(wǎng)接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA等協(xié)議的數(shù)據(jù)接入,ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、建筑能耗、SNMP、MQTT等協(xié)議上傳,支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳、XML、JSON進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、支持標(biāo)準(zhǔn)8GBSD卡(32GB)、支持不同協(xié)議向多平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù);每個(gè)設(shè)備的多個(gè)報(bào)警設(shè)置。輸入電源:AC/DC220V,導(dǎo)軌式安裝。


35kV/10kV/6kV

弧光保護(hù)

ARB5-M

主控單元,可接20路弧光信號或4個(gè)擴(kuò)展單元,配置弧光保護(hù)(8組)、失靈保護(hù)(4組)、TA斷線監(jiān)測(4組)、11個(gè)跳閘出口;

ARB5-E

擴(kuò)展單元,多可以插接6塊擴(kuò)展插件,每個(gè)擴(kuò)展插件可以采集5路弧光信號:

ARB5-S

弧光探頭,可安裝于中壓開關(guān)柜的母線室、斷路器室或電纜室,也可于低壓柜?;」馓筋^的檢測范圍為180°,半徑0.5m的扇形區(qū)域;

35kV/10kV/6kV

進(jìn)線柜電能質(zhì)量

在線監(jiān)測

APView500

6192c06d2027abc5fae276484deeb26

相電壓電流+零序電壓零序電流,電壓電流不平衡度,有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波,諧波(電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子)、波動(dòng)/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點(diǎn)波形采樣、觸發(fā)及定時(shí)錄波,波形實(shí)時(shí)顯示及故障波形查看,PQDIF格式文件存儲(chǔ),內(nèi)存32G,16D0+22D1,通訊2RS485+1RS232+1GPS,3以太網(wǎng)接口(+1維護(hù)網(wǎng)口)+1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù),支持61850協(xié)議。

35kV/100kV/6kV

間隔智能操控、

節(jié)點(diǎn)測溫

ASD500

D:\姜建妹工作\03-部門產(chǎn)品資料\2020年資料\智能配電產(chǎn)品圖品2019.12.13\ASD\新版\ASD300(III)\HG9A5396.JPG

5寸大液晶彩屏動(dòng)態(tài)顯示一次模擬圖及彈簧儲(chǔ)能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗(yàn)電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠(yuǎn)方/就地、分合閘、儲(chǔ)能旋鈕預(yù)分預(yù)合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對時(shí)、高壓柜內(nèi)電氣接點(diǎn)無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4~20mA輸出;

35kV/10kV/

6kV傳感器

ATE400

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合金片固定,CT感應(yīng)取電,啟動(dòng)電流大于5A,測溫范圍-50-125℃,測量精度±1℃;無線傳輸距離空曠150米;

35kV/10kV/6kV

間隔電參量測量

APM830

8a3951e88d337b0bb51d8c2e1fa75a5

三相(1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序電流In,四象限電能,實(shí)時(shí)及需量,本月和上月值,電流、電壓不平衡度,66種報(bào)警類型及外部事件(SOE)各16條事件記錄,支持SD卡擴(kuò)展記錄,2-63次諧波,2D1+2D0,RS485/Modbus,LCD顯示;

變壓器繞組

溫度檢測

ARTM-8

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8路溫度巡檢,預(yù)埋PT100,RS485接口,2路繼電器輸出;


變壓器接頭測溫低壓進(jìn)出線柜接頭測溫

ARTM-Pn-E

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無線測溫采集可接入60個(gè)無線測溫傳感器;U、I、P、Q等全電參量測量;2路告警輸出;1路RS485通訊;


ATE400

00c847d7cad888672b40e9de77f7a18

合金片固定,CT感應(yīng)取電,啟動(dòng)電流大于5A,測溫范圍-50-125C,測量精度±1℃;無線傳輸距離空曠150米;


柜內(nèi)環(huán)境溫濕度

AHE100

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無線溫濕度傳感器,溫度精度:±1℃,濕度精度:±3%RH,發(fā)射頻率:5min,傳輸距離:200m,電池壽命:≥3年(可更換)


ATC600

3d06a4e583dd966c290bafca4c63cb2

兩種工作模式:終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳,ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收AHE傳輸?shù)臄?shù)據(jù),1路485,2路報(bào)警出口。


應(yīng)用場合

型號

圖 片

保護(hù)功能

其他功能

35kV/10kV/

6kV進(jìn)線

AM6-L

綜保(1)

綜保(1)

三段式過流保護(hù)(帶方向、低壓閉鎖)、過負(fù)荷保護(hù)、PT斷線告警、逆功率保護(hù)、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù);

操作回路、

雙以太網(wǎng)口、

雙485口、

2路4-20mA變

送輸出、

故障錄波、

GPS對時(shí)、

全電量測量

直流量測量

35kV/10kV/

6kV饋線

AM6-L

三段式過流保護(hù)(帶方向、低壓閉鎖)、過負(fù)荷保護(hù)、PT斷線告警、逆功率保護(hù)、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù);

35kV主變

(2000kVA以上)

AM6-D2/

AM-3

兩圈變/三圈變差動(dòng)速斷保護(hù)、比例制動(dòng)差動(dòng)保護(hù);

AM6-TB

變壓器后備保護(hù)測控、三段式過流保護(hù)(帶方向、復(fù)合電壓閉鎖)、非電量保護(hù)、啟動(dòng)通風(fēng)保護(hù)、PT斷線告警、遙調(diào)升檔、遙調(diào)降檔、遙調(diào)急停;

35kV/10kV/

6kV廠用變

AM6-S

三段式過流保護(hù)(帶方向、復(fù)合電壓閉鎖)、零序過流、過負(fù)荷保護(hù)(告警/跳閘)、控故障告警、PT斷線告警、非電量保護(hù);

35kV電機(jī)

(2000kW以上)

AM6-MD

差動(dòng)速斷保護(hù)、比例差動(dòng)保護(hù)、過流、過負(fù)荷、堵轉(zhuǎn)等電機(jī)綜合保護(hù);

10kV/6kV

異步電機(jī)

AM6-M

兩段式過流/零序過流/負(fù)序過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)(告警/跳閘)、低電壓保護(hù)、PT斷線告警、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、啟動(dòng)超時(shí)、熱過載保護(hù)、電壓不平衡;

35kV/10kV/6kV

PT監(jiān)測

AM6-UB

PT并列/解列、PT監(jiān)測;

10kV/6kV

電容器

AM6-C

兩段式過流/零序過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)(告警/跳閘)、PT斷線告警、過電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護(hù);

35kV/10kV/

6kV母聯(lián)

AM6-B

兩進(jìn)線備投/母聯(lián)備投/自適應(yīng)備投、聯(lián)切備投、三段式過流保護(hù)(帶方向、復(fù)合電壓閉鎖)、PT斷線告警、過負(fù)荷聯(lián)切/告警、檢同期、合環(huán)保護(hù);

參考文獻(xiàn)

[1]唐詩,諸偉楠,楊儀松,等.發(fā)電廠與變電站自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:中國電力出版社,2005.

[2]謝斌.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版.


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