1 引言随着国民经济的发展和社会科学的进步，现代社会是以信息技术为先导的知识经济时代，这就要求电力工业必须先行，电力工业已成为衡量一个国家综合国力和现代文化水平的标志之一。

众所周知，我国电力发展的起点很低，可是近年来随着社会的迅速发展，电力工业也得到了很大的提高。

截至2009年年底，我国电网规模超过美国，跃居世界第一位。

220V千伏及以上输电线路回路长度39.97万千米、公用变电容量规模16.5亿千伏安，最高输电电压等级不断提升，先后建成了750千伏、1000千伏特高压、+800千伏直流输电线路。

全国发电总装机容量达到8.74亿千瓦，装机容量和发电量已经连续14年居世界第二位。

水电装机容量1.97亿千瓦，稳居世界第一。

水电开发水平、发电设备技术和坝工技术均进入国际先进行列[1]。

国家电网、南方电网、华能集团跨入世界500强行列，大唐集团接近500强的门槛。

电力工业的快速发展还带动了我国装备制造业自主设计、自主创新能力的大幅提升。

我国大型空冷发电机组的开发应用居国际领先地位，并成为世界上大型循环流化床锅炉应用最多的国家。

电力系统的电气设备，按其用途的不同，一般分为一次设备和二次设备两大类，将电能从发电厂的发电机传送至用户电器具直接经过的设备，以及与这些设备电气连接的附属设备，称为一次设备。

一次设备包括：发电机，电力变压器，断路器，隔离开关，电抗器，电力母线，高压输电线路，高压电容器，高压电动机等。

因为一次设备一般都大容量，高压的设备，为了实现运行维护人员对一次设备进行监控，就必须配置一次设备保持电气隔离的低电压，小容量的响应设备，统称这些设备为二次设备。

二次设备的作用：对一次设备和系统运行的状况进行测量，控制，保护和监察的设备。

二次设备包括：控制和信号器具，继电保护及自动装置，电气测量表计，操作电源等。

二次设备之间相互连接并构成电路，称为二次回路，按照接线回路划分，二次设备包括；与电压互感器二次侧连接的设备，与电流互感器二次侧连接的设备以及与直流操作电源系统连接的设备[2]。

发电厂和变电站的二次回路，涉及其所有一次设备，而且所在部位不同，功能各异，这就使二次设备是比较复杂的设备。

二次回路包括：控制回路、信号回路、测量监测回路、继电保护与自动装置、调节回路、操作电源等。

为了满足工作的需要，二次回路还应该有完整的设计图纸资料。

继电保护装置是电力系统中重要的部分，是保证电力系统安全和可靠运行的重要措施之一，对保证电力系统的安全经济运行,防止事故发生和扩大起到关键性的决定作用。

由于电力系统的特殊性,电气故障的发生是不可避免的。

一旦发生局部电网和设备事故,而得不到有效控制,就会造成对电网稳定的破坏和大面积停电事故。

现代化大电网对继电保护的依赖性更强,对其动作正确率的要求更高。

因此，合理的选择保护方式和正确得整定计算，对保证电力系统的安全运行有极其重要的意义。

2 二次回路基本知识的概述2.1 二次回路的分类及作用二次回路是一个具有多功能的复杂网络，其内容包括高压电气设备和输电线路的控制、调节、信号、测量与监测、继电保护与自动装置、操作电源等系统[3-6]。

下面分别介绍一下它们的作用：（1）控制回路控制回路由各种控制器具、控制对象和控制网络构成。

控制回路按电源电压等级的不同，可分为强电控制和弱电控制。

强电控制电压一般为直流220V或110V，属于传统的控制电压；弱电控制电压一般为直流48V或24V，可用于一对N的控制方式，易于计算机控制接口。

由于断路器分、合闸需要取用一定的功率，所以需要220V和110V。

由此可以得出弱电控制实际上是通过中间继电器接通强电，从而实现对断路器的控制[7]。

控制回路的作用是对发电厂及变电站的开关设备进行远方跳、合闸操作，以满足改变主系统运行方式及处理故障的要求。

（2）信号回路信号回路是由信号发送机构、接收现实元件及其网络。

信号回路按电源分为强电信号系统和弱电信号系统；按表示方法分为灯光信号和音响信号；按用途分为位置信号、事故信号和预告信号。

它的作用是在发电厂和变电站中为了使工作人员及时掌握电气设备的工作状态，需用信号及时显示出当时的工作情况。

而当发生事故或不正常运行情况时，更应发出各种灯光及音响信号，帮助工作人员迅速判明是发生了事故还是出现了不正常运行情况，以及事故的范围和地点，不正常运行情况的内容等等，以便工作人员做出正确的处理。

（3）测量监察回路测量与监察回路由各种电气测量仪表、监测装置、切换开关及其网络构成。

它的作用是供运行人员了解和掌握电气设备及动力设备的工作情况，以及电能的输送和分配的情况，以便及时调节、控制设备的运行状态，分析和处理事故。

因此，测量监察回路对保证电能质量、保证发电厂和变电站的安全运行具有重要作用。

测量与监测是通过测量仪表实现的，而测量仪表又要通过互感器反应一次系统状况。

所以要实现此，需要正确地配置互感器和仪表，如电流互感器的配置、电压互感器的配置和电气测量仪表的配置。

（4）继电保护与自动装置继电保护与自动装置由互感器、变换器、各种继电保护及自动装置、选择开关及其网络构成。

它的作用是根据一次设备和系统的运行状态，判断其发生故障或异常时，自动发出跳闸命令有选择性的切除故障，并发出相应的信号，当故障或异常消失后，快速投入有关断路器，恢复系统的正常运行。

（5）调节回路调节回路由测量机构、传输设备、执行元件及其网络构成。

如由VQC系统对主变进行有载调压、对电容器进行投切的装置，发电器的励磁调节装置。

它的作用是调节某些主设备的工作参数，以保证主设备及电力系统的安全、经济、稳定的运行。

（6）操作电源操作电源由直流电源设备和供电网络构成。

操作电源有直流电源和交流电源两大类，直流操作电源用于发电厂及大、中型变电站，通常以蓄电池组、复式整流装置或带电容器储能的硅整流装置供电；交流操作电源用于小型变电站，以站用变压器、电流互感器及电压互感器供电。

其作用是给控制、保护、信号等设备提供工作电源与操作电源，供结主变冷却，结水与结煤等动力设备，确保发电厂与变电所所有设备正常运行。

2.2 电气接线在发电厂变电站中，各个电气设备必须用导体按一定的要求连成一体，并与必要的辅助设备一起实行安装，才能发供电，这就是电气接线和电气装置。

在发电厂变电站中，根据各种电气设备的作用及要求，按一定的方式用导体连接起来所形成的电路称为电气接线。

电气接线通常用电气接线图来表示，故又可分出一，二次接线图。

其中一次设备所连接的电路称为一次电路，或电气主接线；二次设备所连成的电路称为二次电路，或二次接线。

电气工程技术中，常用两种图表示电气接线情况。

一种是电路图，它是以图形和文字符号按实际工作顺序排列，表示电路设备的全部组成情况和连接方式，并不考虑设备的具体布置位置，目的是便于详细理解作用原理及分析和计算机电路特性。

另一种是电气接线图，与电路图不同之处，在于图中所表示设备的位置宜与设备实际布置位图相一致，连接图是用于安装接线和检查的。

电气接线图可画成三线图，也可画成单线图。

三线图给出各相的所有设备的全图，比较复杂，故电气主接线图通常用单线表示，只有需要时才绘制全图。

值的注意的是，单线图虽然绘出的是单相电路的连接情况，实际上却表示三相电路。

在图中所有电气元件应表示“正常状态”，例如高压短路器，隔离开关均在断开位置画出，绘图是应引以注意。

2.3 电气主接线电气主接线指的是发电厂，变电站中产生，传输，分配电能的电路，也称为一次接线，电气主接线图，就是用规定的图形与文字符号将发电机，变压器，母线，开关电器，输电线路等有关电气设备，按电能流程顺序连接而成的电路图。

2.3.1 电气主接线的基本要求1. 满足系统和用户对供电可靠性和电能质量的要求2. 具有一定的灵活性3. 操作力求简单方便4. 经济上应合理5. 有发展和扩建的可能2.3.2 电气主接线的作用及基本类型1．主接线的作用电气主接线是整个发电厂和变电站电气部分的主干，它把各电源送来的电能汇聚起来，并进行分配，供给不同的电力用户。

主接线能表明一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。

在发电厂、变电站的控制室中，经常使用着能表明主要电气设备运行状态的主接线模拟图。

当每次实际操作完成后，都要把图面上的有关部分相应更改成与实际运行情况相符合的状态，随时了解系统运行的状态。

电气主接线方案，对发电厂变电站电气设备的选择，配电装置的布置，二次接线，继电保护及自动装置的配置。

运行的可靠性，灵活性，经济性，维护检修的安全与方便等。

都有着重大的影响，并且也直接关系到所在电力系统的安全，稳定和经济运行。

2．基本类型构成如图2.2所示的单母线分段接线，优点是可靠性高，缺点是在一段母线故障检修期间，该段母线上的所有回路均需停电；任一断路器检修时，所在回路也将停电。

图2.2 单母线分段接线双母线接线主要分为：（1）简单双母线接线在图2.3所示的双母线中，设置两组母线Ⅰ，Ⅱ。

其间通过母线联络断路器QFL相连，每回进出线均经过一台断路器和两组母线隔离开关分别接至两组母线。

正是由于每回路设置了两组母线隔离开关，可以换至两组母线，从而大大改善了其工作性能。

其主要优点有运行方式灵活；检修母线时不中断供电；检修任一回路母线隔离开关时，只中断回路；检修一线路断路器时可用母线断路器代替其工作。

它的缺点是：变更运行方式时，需利用母线隔离开关进行倒闸操作，操作步骤较为复杂，容易出现错误操作，从而导致设备或人身事故；检修任一回路断路器时，该回路仍需要停电或短时断电；增加大量的母线隔离开关及母线的长度，配电装置结构较为复杂，占地面积与投资都增多。

图2.3 双母线接线（2）双母线分段接线在发电厂，变电站中，母线发生故障时的影响范围很大，采用单母线分段或不分段的双母线接线时，一段母线故障将造成约半数回路停电或短时停电，大型发电厂和变电站对运行可靠性和灵活性要求很高，必需注意避免母线系统故障以及限制母线故障影响范围，防止全厂性停电事故发生，为此我们考虑了图2.4所示的双母线分段接线方式。

双母线分段接线具有相当高的供电可靠性与运行灵活性，但所使用的供电设备更多，配电装置也更为复杂。

图2.4 双母线分段接线2.4 二次回路图的阅读及绘制二次回路图是用来详细表示二次设备及其连接的原理性电路图。

2.4.1 二次回路图的阅读。