變電站綜合自動(dòng)化系統在山東凱瑞英材料科技有限公司的應用

關(guān)鍵詞：安全性；可靠性；微機保護裝置；變電站綜合自動(dòng)化系統； 

 

      本工程為山東凱瑞英材料科技有限公司35kV供配電工程，共有35kV總變電所一個(gè)，包括35kV配電系統和總變10kV配電系統； 10kV循環(huán)水場(chǎng)變電所一個(gè)；10kV裝置變電所一個(gè)。本工程由兩路35kV電源供電，安裝兩臺容量為16MVA的主變壓器。35kV總變電所配置8面KYN61-40.5中置式開(kāi)關(guān)柜，進(jìn)出線(xiàn)方式為電纜下進(jìn)下出，柜體顏色為RAL7035，斷路器選用VBG-40.5P-31.5，電流互感器選用LZZBJ9-35D1；配置25面KYN28A-12(Z)中置式開(kāi)關(guān)柜，進(jìn)出線(xiàn)方式為銅排上進(jìn)，電纜下出，柜體顏色為RAL7035，斷路器選用VBG-E-12P-31.5，電流互感器選用LZZBJ9-10C1。循環(huán)水場(chǎng)變電所配置25面KYN28A-12(Z)中置式開(kāi)關(guān)柜，進(jìn)出線(xiàn)方式為電纜下進(jìn)，電纜下出，柜體顏色為RAL7035，斷路器選用CZK2-12-31.5，電流互感器選用LZZBJ9-10C1。裝置變電所配置24面KYN28A-12(Z)中置式開(kāi)關(guān)柜，進(jìn)出線(xiàn)方式為電纜下進(jìn)，電纜下出，柜體顏色為RAL7035，斷路器選用CZK2-12-31.5，電流互感器選用LZZBJ9-10C1。本工程共有一個(gè)35kV變電站和1個(gè)10kV開(kāi)閉所，2個(gè)10kV變電所，35kV市電引入后經(jīng)由35kV/10kV變壓器，降至10kV電引入開(kāi)閉所，再由開(kāi)閉所進(jìn)行分配電能至各個(gè)分變電所，整個(gè)變電站的一次系統干線(xiàn)圖以及平面布局圖如下：

圖1 一次系統干線(xiàn)圖

圖2 35kV變電站和10kV開(kāi)閉所平面布局圖

圖3 循環(huán)水場(chǎng)變電所平面布局圖

圖4 裝置變電所平面布局圖

       本項目35kV變電站為終端用戶(hù)變，35kV采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，為保障35kV變電站和各分變電所一次設備穩定安全運行：需在35kV側和10kV側各高壓開(kāi)關(guān)柜配置微機保護裝置，智能操控無(wú)線(xiàn)測溫一體化裝置，以及變電站綜合自動(dòng)化系統Acrel-1000一套，實(shí)現對高壓柜的設備運行情況實(shí)時(shí)監視和保護。

        本次針對該35kV配電工程項目中不同保護對象配置不同微機保護裝置，35kV主變柜按主保護加后備保護配置：差動(dòng)保護裝置AM5SE-D2、高后備保護裝置AM5SE-TB；35kV進(jìn)線(xiàn)柜配置AM5SE-F線(xiàn)路保護裝置；35kV分段柜配置AM5SE-B備自投保護裝置；35kV母線(xiàn)設備柜配置AM5SE-UB PT并列及監測裝置；10kV開(kāi)閉所進(jìn)線(xiàn)柜配置AM5SE-TB低后備保護裝置；裝置變電所和循環(huán)水場(chǎng)變電所10kV進(jìn)線(xiàn)柜配置AM5SE-F線(xiàn)路保護裝置；10kV備用出線(xiàn)柜配置AM5SE-F線(xiàn)路保護裝置；10kV電容補償柜配置AM5SE-C電容器保護裝置；10kV電動(dòng)機出線(xiàn)柜配置AM5SE-M電動(dòng)機保護裝置，10kV變壓器出線(xiàn)柜配置AM5SE-T變壓器保護裝置；10kV分段柜配置AM5SE-B備自投保護裝置；10kV母線(xiàn)設備柜配置AM5SE-UB PT并列及監測裝置。其中，根據本次項目需求，在A(yíng)M5SE-TB低后備保護裝置上增加遙控升檔，遙控降檔，遙控急停，來(lái)實(shí)現主變壓器的檔位調節，并采集變壓器的檔位信號，上傳至電力監控系統；在35kV側進(jìn)線(xiàn)柜和分段柜對應的保護裝置增加檢同期功能，確保在停電檢修時(shí)，為不影響正常生產(chǎn)，能夠可靠合環(huán)。針對各高壓開(kāi)關(guān)柜配置智能操控無(wú)線(xiàn)測溫一體化裝置ASD320，每面開(kāi)關(guān)柜配置6點(diǎn)測溫，其中,PT柜配置電池型無(wú)線(xiàn)測溫傳感器ATE200，其余高壓開(kāi)關(guān)柜配置CT取電型無(wú)線(xiàn)測溫傳感器ATE400。各型號產(chǎn)品主要實(shí)現的功能如下：

         本工程分為一個(gè)35kV變電站、10kV開(kāi)閉所和2個(gè)10kV變電站，需要對每面高壓柜配置AM5SE系列微機保護裝置、ASD320-P6智能操控無(wú)線(xiàn)測溫一體化裝置、AMC96多功能儀表，以35kV變電站和10kV開(kāi)閉所為例，上圖方案如下：

圖5 35kV變電站上圖方案

圖6 10kV開(kāi)閉所I段母線(xiàn)上圖方案

圖7 10kV開(kāi)閉所II段母線(xiàn)上圖方案

         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-1000變電站綜合自動(dòng)化系統，主要實(shí)現凱瑞英35kV各個(gè)變電所的用電監控與管理。監控范圍為變電所的微機保護裝置、智能操控裝置、多功能儀表、第三方低壓保護裝置。本系統由用戶(hù)管理層、網(wǎng)絡(luò )通信層、現場(chǎng)設備層三部分組成，現場(chǎng)設置的裝置采用屏蔽雙絞線(xiàn)連接至各變電所通信管理機，各變電所通信管理機將數據分類(lèi)處理后，通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接至交換機，上傳至變電站綜合自動(dòng)化系統，實(shí)現電力監控功能，同時(shí)，該項目配備了雙機熱備功能，正常情況下主機擔任采集監控任務(wù)，從機同步主機中數據庫的數據，當主機出現網(wǎng)絡(luò )異常、CPU異常、斷電等故障時(shí)，從機主動(dòng)承擔采集監控任務(wù)，并在主機恢復工作時(shí)將數據同步傳回。整個(gè)系統的架構如下：

圖8 系統架構圖

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統可實(shí)現的功能如下：

        1）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9 35kV變電站配電監測界面

圖10 10kV開(kāi)閉所I段母線(xiàn)配電監測界面

圖11 10kV開(kāi)閉所II段母線(xiàn)配電監測界面

         2）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)各回路或設備某段時(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。

圖12 電參量統計報表

圖13 有功電能統計報表

         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。

         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14 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。

       本項目各微機保護裝置、智能操控無(wú)線(xiàn)測溫一體化、多功能儀表就地安裝在各個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜上，變電站綜合自動(dòng)化系統主機放置于高壓配電房值班室內中，現場(chǎng)安裝圖片如下。 

     

圖15 現場(chǎng)安裝圖片

        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，將事故限制在小范圍，提高系統運行的可靠性，保證向用戶(hù)安全、連續供電。Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統，可以通過(guò)通信管理機及網(wǎng)絡(luò )交換機實(shí)時(shí)采集微機保護裝置、智能操控裝置、多功能儀表等二次設備數據，實(shí)現整個(gè)廠(chǎng)區供配電系統的全面電力監控與自動(dòng)化管理，能大大提高變電站運行的可靠性、安全性、提高供電質(zhì)量，實(shí)現無(wú)人或少人值班。

 

 

[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.6月版

[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統設計與產(chǎn)品二次原理圖集.2020.10月版

[3] 安科瑞用戶(hù)變電站綜合自動(dòng)化與運維解決方案.2021.9月版