智能配電系統監控解決方案在長(cháng)白山機場(chǎng) 配電工程的應用

摘要

現如今各領(lǐng)域不斷的進(jìn)步，促進(jìn)電力電網(wǎng)的快速發(fā)展，人們對電力系統運行的安全性以及穩定性的要求越來(lái)越高，本文提到的智能配電系統監控整體解決方案能夠對電力系統的運行起到有效的保護作用。本文針對大型機場(chǎng)供配電系統特點(diǎn)及供配電系統高可靠性的要求，提出了保護類(lèi)、監測類(lèi)產(chǎn)品解決方案，包括微機保護裝置、電氣接點(diǎn)溫度在線(xiàn)監測裝置、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置和機場(chǎng)智能配電電力監控系統等。本文介紹的AM5SE系列微機保護裝置，可以針對長(cháng)白山機場(chǎng)配電工程中不同保護對象提供對應的保護功能，并且通過(guò)電力監控系統采集相關(guān)遙測、遙信數據進(jìn)行監控，能大大提高變電站運行的可靠性、安全性、提高供電質(zhì)量，有利于實(shí)現變電站綜合自動(dòng)化，實(shí)現無(wú)人或少人值班。

關(guān)鍵詞：大型機場(chǎng)；可靠性；微機保護；接點(diǎn)溫度監測；電能質(zhì)量監測；弧光保護；智能配電電力監控；

概述

白山長(cháng)白山機場(chǎng)位于中國吉林省白山市撫松縣松江河鎮長(cháng)白山保護開(kāi)發(fā)區池西區，西北距撫松縣縣城15.5千米，東距長(cháng)白山天池37千米，西距白山市中心99千米，為4D級森林旅游支線(xiàn)機場(chǎng)。2006年7月10日，白山長(cháng)白山機場(chǎng)開(kāi)工建設；2008年8月3日，白山長(cháng)白山機場(chǎng)建成通航；2018年4月，白山長(cháng)白山機場(chǎng)二期改擴建工程開(kāi)工。

本項目為長(cháng)白山機場(chǎng)的二期擴建改造工程，包括機場(chǎng)中心變電站擴建、變配電工藝、場(chǎng)內供電、航站區停車(chē)場(chǎng)及道路照明等內容。中心變電站新設32臺10kV高壓開(kāi)關(guān)柜（現有高壓開(kāi)關(guān)柜搬遷至車(chē)庫變電所），更換高壓柜直流操作電源，高壓系統運行方式為：高壓側為單母線(xiàn)分段，母聯(lián)開(kāi)關(guān)手動(dòng)操作。兩路高壓市電進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)與一路母聯(lián)開(kāi)關(guān)之間設電氣聯(lián)鎖，同時(shí)只有兩個(gè)開(kāi)關(guān)處于合閘位置。低壓側為單母線(xiàn)分段，母聯(lián)開(kāi)關(guān)自動(dòng)投切。中心變電站現有一套供電系統，改造為包括機場(chǎng)飛行區助航燈光、航管樓、供水站、消防站等負荷供電，總負荷容量為825kW。擬利舊兩臺1000kVA干式變壓器，對部分低壓配電柜回路負荷調整，低壓配電柜利舊3面、更換開(kāi)關(guān)4面、新增3面。本供電系統中，油機供電的負荷容量增加至530kW，擬將現有一臺240kW油機更換為600kW油機。系統運行方式不變，即兩臺變壓器同時(shí)運行且互為備用，當市電失電后油機自動(dòng)投入，要求油機從市電斷電開(kāi)始、到油機恢復對末端設備供電的時(shí)間不大于15s，油機為自投不自復。增加一套供電系統，為機場(chǎng)航站區其他負荷供電，總負荷容量為648kW。10kV新設兩臺800kVA干式變壓器、9面低壓配電柜。系統運行方式為：兩臺變壓器同時(shí)運行，單母線(xiàn)分段。當其中一臺變壓器因故退出后，母聯(lián)開(kāi)關(guān)合閘，由另一臺變壓器帶全部負荷。

項目需求

為滿(mǎn)足智能配電監控的要求，本次中心變電站新建要求在高壓柜裝設微機保護裝置和弧光保護裝置，其中微機保護要求如下：進(jìn)線(xiàn)柜設三段過(guò)流及速斷保護，變壓器柜設帶時(shí)限的過(guò)電流保護、電流速斷保護、變壓器溫度保護等；弧光保護要求在每面高壓柜母線(xiàn)室裝設弧光探頭，由弧光保護擴展單元采集弧光探頭數據至弧光保護主控單元。

本次變電所建設還要求每面高壓柜需裝設智能操控裝置，帶電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫功能，監測斷路器上觸頭、斷路器下觸頭、母排與電纜出線(xiàn)搭接頭等接點(diǎn)處的溫度；為了能提高機場(chǎng)配電的供電質(zhì)量，在10kV總進(jìn)線(xiàn)柜裝設電能質(zhì)量監測裝置，實(shí)時(shí)監測供電電壓的穩態(tài)數據和暫態(tài)數據。

針對上述要求，配置對應的產(chǎn)品型號及功能如下：

產(chǎn)品方案

本工程10kV配電工程中心變電站上圖方案如下：

圖3 10kV中心變電站上圖方案（三）

整個(gè)10kV中心變電站所設產(chǎn)品型號與數量如下：

上述變電所共配置27臺AM5SE系列微機保護裝置，32臺ASD320智能操控無(wú)線(xiàn)測溫一體裝置，2臺APQM-E電能質(zhì)量監測裝置，1臺弧光保護主控單元ARB5-M，1臺弧光保護擴展單元ARB5-E，32個(gè)ARB5-S弧光探頭。

系統需求

為實(shí)時(shí)監視整個(gè)配電室的運行以及數據采集，該項目配置一套Acrel-2000Z電力監控系統，主要實(shí)現對10kV中心變電站的用電監控與管理。

Acrel-2000Z電力監控系統可實(shí)現的功能如下：

實(shí)時(shí)監測：以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)。

圖4 10kV高壓柜配電監測界面

1）電參量查詢(xún)：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數、正向有功電能等。

3）運行報表： 查詢(xún)各回路或設備某時(shí)間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能等，報表格式有日報表、月報表、年報表等。

4）實(shí)時(shí)告警：能夠對配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

5）歷史事件查詢(xún)：能夠對遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警信息進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

6）故障錄波： 能夠在系統發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準確地記錄故障前、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況，通過(guò)對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動(dòng)作、提高電力系統安全運行水平有著(zhù)重要作用。

7）事故追憶：能夠自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩態(tài)信息，包括開(kāi)關(guān)位置、 保護動(dòng)作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。

8）曲線(xiàn)查詢(xún)：能夠查詢(xún)實(shí)時(shí)曲線(xiàn)和歷史曲線(xiàn)，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數等所有遙測量。

圖5 實(shí)時(shí)曲線(xiàn)顯示界面

9）用戶(hù)權限管理：設置了用戶(hù)權限管理功能，通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）。系統可以定義不同操作權限的權限組（如管理員組、工程師組、操作員組等），在每個(gè)權限組里分配不同用戶(hù)，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

10）網(wǎng)絡(luò )拓撲圖：支持實(shí)時(shí)監視接入系統的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構；可在線(xiàn)診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò )異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖6 網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

11）遙控功能：根據電力規程要求，可以對整個(gè)配電系統范圍內的設備進(jìn)行遠程遙控操作。

12）通信管理：可以對整個(gè)配電系統范圍內的設備通信情況進(jìn)行管理、控制、數據的實(shí)時(shí)監測。

現在安裝圖片

本項目微機保護裝置、智能操控裝置、電能質(zhì)量監測裝置、弧光保護主控單元就地分散安裝在各個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜上，無(wú)線(xiàn)測溫傳感器安裝于斷路器上觸頭、斷路器下觸頭、母排與電纜出線(xiàn)搭接頭上，弧光探頭安裝于母線(xiàn)室，現場(chǎng)照片如下：

圖7 安科瑞智能配電監控產(chǎn)品在10kV中心變電站配電工程現場(chǎng)安裝圖片

結語(yǔ)

智能配電監控保護類(lèi)、監測類(lèi)產(chǎn)品解決方案對于供配電系統的可靠穩定運行起著(zhù)至關(guān)重要的作用，尤其是微機保護裝置在電力系統中具有舉足輕重的地位，它能夠反應設備的故障和不正常工作狀態(tài)并自動(dòng)迅速地、有選擇性地動(dòng)作于斷路器將故障設備從系統中切除，保證*設備繼續正常運行，將事故限制在最小范圍，提高系統運行的可靠性，限度地保證向用戶(hù)安全、連續供電。本文介紹的AM5SE系列微機保護裝置、電氣接點(diǎn)溫度在線(xiàn)監測裝置、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置和Acrel-2000Z電力監控系統等，可以針對長(cháng)白山機場(chǎng)配電工程中不同保護對象提供對應的保護功能和監測功能，并且通過(guò)電力監控系統采集相關(guān)遙測、遙信數據進(jìn)行監控，能大大提高變電站運行的可靠性、安全性、提高供電質(zhì)量，有利于實(shí)現變電站綜合自動(dòng)化，實(shí)現無(wú)人或少人值班。