Acrel-2000Z電力監控系統在某數據中應用

摘 要：在電力系統的運行過(guò)程中，變電站作為整個(gè)電力系統的核心，在保證電力系統可靠的運行方面起著(zhù)至關(guān)重要的作用，基于此需對變電站監控系統的特點(diǎn)進(jìn)行分析，結合變電站監控系統的功能需求，對變電站電力監控系統的體系結合和功能進(jìn)行研究。本文闡述了某數據項目的高/低壓供配電系統的組成，及其電力監控系統的功能，從供電可靠性的角度分析供配電系統設計。

關(guān)鍵詞：電力系統；變電站；數據；電力監控系統
1.概述
  隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )和信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們對“大數據"業(yè)務(wù)需求不斷增長(cháng)，為了滿(mǎn)足日益增長(cháng)的應用需求，數據的建設規模也在向超大型、園區級數據方向發(fā)展。通信、金融、商業(yè)等行業(yè)，面對未來(lái)數據業(yè)務(wù)的爆發(fā)式增長(cháng)需求，都在積作出調整，提前布局，為在未來(lái)的競爭中取得先機，在時(shí)代發(fā)展的浪潮中處于地位，園區級數據的建設在很多領(lǐng)域相繼展開(kāi)。
  本項目數據定位為大型商業(yè)化的數據中 心、數據存儲和信息災備基地。 項目主要面向國內外，提供以數據 為核心的IT外包服務(wù)，提供高品質(zhì)的生產(chǎn)、災 備、存儲等外包服務(wù)。
  本次建設內容包括：樓內10kV高壓配電系統、10/0.4kV配電系統、備用10kV發(fā)電機配電系統。電源分界點(diǎn)為110kV變電所，110kV變電所屬城市供電部門(mén)負責設計，不在本次項目范圍內。從110kV變電所的10kV出線(xiàn)放射至1號樓10kV配電系統，再由10kV配電系統放射至各個(gè)樓層變壓器，每套變壓器組的兩個(gè)供電回路從不同10kV母段各引兩路專(zhuān)線(xiàn)10kV電力電纜。
  本工程負荷等級：
  (1)負荷（含特別重要負荷）：機房IT設備負荷、空調主設備負荷、機房風(fēng)柜負荷、消防用電負荷、消防水泵、消防電梯、防排煙風(fēng)機、消防應急照明、排尾氣風(fēng)機、生活水泵、客梯等；
  (2)二級負荷：貨梯、機房保證照明等；機房配套用房照明等；
  (3)三級負荷：非機房用的動(dòng)力、空調及照明用電負荷，室外景觀(guān)等用電。
  本工程自備應急電源共安裝10臺發(fā)電機，為2套并機系統（每套5臺），單臺發(fā)電機主用功率為2200kW，兩套系統做母聯(lián)，當每套兩路10kV市電電源均失電后，柴油發(fā)電機能快速自啟動(dòng)，向本工程變電所供電，為本工程、二級負荷提供用電保證。
2.變配電結構
  本工程供配電系統按《數據設計規范》GB50174-2017；機房設計。變壓器及供配電系統采用M（1+1）方式的配置；重要負荷均由兩回路供電，由兩臺不同的變壓器，不同的保證母線(xiàn)段采取放射式供電，兩回路供電線(xiàn)路及出線(xiàn)開(kāi)關(guān)均可實(shí)現互為備份。變、配電所布置深入負荷，采取高低壓配電室、變壓器室及電力電池室貼近負荷的布局，在各層設置變壓器和低壓配電室、電力電池室，向數據機房設備供電。
2.1高壓供電系統
  本次工程高壓供電系統中10kV斷路器采用真空斷路器短路電流為25kA，在10kV出線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜內裝設氧化鋅避雷器作為真空斷路器的操作過(guò)電壓保護。10kV繼電保護進(jìn)線(xiàn)采用過(guò)流、速斷、零序保護；出線(xiàn)采用過(guò)流、速斷、零序保護；變壓器設置過(guò)流、速斷、溫度保護。電能計量設計采用高壓集中計量，在每路10kV電源進(jìn)線(xiàn)處設置專(zhuān)用計量裝置，并可根據要求設置低壓電力分表。
2.2低壓配電系統
  本次工程低壓配電系統中變壓器低壓側采用單母線(xiàn)分段方式運行，設母聯(lián)開(kāi)關(guān)。聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)設自投/手動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)。主進(jìn)開(kāi)關(guān)與聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)之間設電氣連鎖，任何情況下只能有兩個(gè)開(kāi)關(guān)處在閉合狀態(tài)。低壓配電系統采用射式與樹(shù)干式相結合的方式，對于單臺容量較大的負荷或重要負荷采用放射式供電；對于照明及一般負荷采用樹(shù)干式與放射式相結合的供電方式。低壓保護裝置采用主進(jìn)斷路器、聯(lián)絡(luò )斷路器設過(guò)載長(cháng)延時(shí)、短路短延時(shí)和瞬時(shí)保護脫扣器，其他低壓斷路器設過(guò)載長(cháng)延時(shí)、瞬時(shí)脫扣器，部分回路設（分勵）脫扣器。

圖1 供配電系統架構圖

3.監控系統結構
  電力監控系統是指：通過(guò)執行規定功能來(lái)實(shí)現某一給定目標的一些相互關(guān)聯(lián)單元的組合，電力監控系統是利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、現代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現對變電站二次設備的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設計，對變電站全部設備的運行情況執行監視、測量。
  系統可分為三層結構：即現場(chǎng)設備層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和平臺管理層。
  現場(chǎng)設備層：包含微機保護、智能操控、多功能儀表、計量表等設備，用于采集站內配電柜內電氣運行參數、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電氣接點(diǎn)溫度等數據，同時(shí)分別在每處10kV變配電所配置1套直流電源，保障現場(chǎng)設備良好的運行環(huán)境。
  網(wǎng)絡(luò )通訊層：包含ANet-2E8S智能網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現場(chǎng)設備層設備的數據，并可進(jìn)行規約轉換，數據存儲，分散變電所通過(guò)數據采集箱（內置智能網(wǎng)關(guān)）采集數據通過(guò)光纖上傳至消控室電力監控系統平臺。
  平臺管理層：?電力監控系統平臺、數據基礎設施管理系統DCIM。

圖2 監控系統網(wǎng)絡(luò )結構圖

4.解決方案
4.1方案綜述
  本項目10kV開(kāi)閉所1座，區域變電所4座，此項目變、配電所布置深入負荷，采取高低壓配電室、變壓器室及電力電池室貼近負荷的布局在各層設置變壓器和低壓配電室、電力電池室，向數據機房設備供電。
  其中一層為10kV開(kāi)閉所、二層、三層、四層以及地下一層為10kV變壓器及0.4kV開(kāi)關(guān)室。消控室位于一層10kV開(kāi)閉所內。
  10kV開(kāi)閉所一次系統圖如圖1所示，共有48面開(kāi)關(guān)柜，分別為：4面進(jìn)線(xiàn)隔離柜、4面進(jìn)線(xiàn)柜、24面出線(xiàn)柜、4面計量柜、4面PT柜、4面母聯(lián)柜、4面油機進(jìn)線(xiàn)柜。

圖3 10kV供配電一次系統圖

  區域變電所10kV采用多回路電源供電，采用10kV變電所內高壓計量。變壓器出線(xiàn)柜裝設定時(shí)限過(guò)流、速斷、零序、失壓報警，干式變壓器超溫跳閘保護，高溫報警。低壓配電柜采用固定分隔柜，配電柜進(jìn)出線(xiàn)電纜、插接母線(xiàn)采用上進(jìn)上出方式，變壓器不允許并列運行，同一套低壓系統市電進(jìn)線(xiàn)、聯(lián)絡(luò )采用自動(dòng)電源轉換系統，三者只能任合其中二個(gè)，保證兩路電源進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)不能同時(shí)投入。變壓器供電采用M（1+1）配置，平時(shí)運行時(shí)每臺變壓器的負荷率不大于50；當一臺變壓器故障時(shí)，另一臺變壓器可帶起全部負荷。（注：負荷計算時(shí)按"當一臺變壓器故障時(shí)，另一臺變壓器可帶起全部負荷"計算）。

圖4 區域10kV變電所10kV進(jìn)線(xiàn)部分一次系統圖

圖5 區域10kV變電所低壓配電部分一次系統圖

4.2功能需求
4.2.1本地數據采集與轉發(fā)
電力監控系統需采集設備數量共計88臺，同時(shí)將采集的數據中每個(gè)配電房計量柜的電量數據上傳至數據的DCIM平臺，根據轉發(fā)數據類(lèi)型主要分為遙測、遙信、電能三類(lèi)數據，部分數據展示如下：
?遙測量

?遙信量

?電

4.2.2二次防護需求
  為了加強本工程供配電系統，對本項目電氣二次部分加強防護，10kV進(jìn)線(xiàn)采用過(guò)流、速斷、零序保護；出線(xiàn)采用過(guò)流、速斷、零序保護；變壓器設置過(guò)流、速斷、溫度保護。電能計量設計采用高壓集中計量，在每路10kV電源進(jìn)線(xiàn)處設置專(zhuān)用計量裝置，并可根據要求設置低壓電力分表。低壓保護裝置采用主進(jìn)斷路器、聯(lián)絡(luò )斷路器設過(guò)載長(cháng)延時(shí)、短路短延時(shí)和瞬時(shí)保護脫扣器，其他低壓斷路器設過(guò)載長(cháng)延時(shí)、瞬時(shí)脫扣器，部分回路設（分勵）脫扣器。
4.2.3系統硬件配置需求

5.系統功能
5.1實(shí)時(shí)監測
  Acrel-2000Z電力監控系統人機界面友好，能夠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)，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)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，10kV配電系統中監測的開(kāi)關(guān)量主要有：斷路器分、合閘信號，手車(chē)工作、試驗位置信號，遠方/就地切換位置信號、彈簧儲能狀態(tài)信號、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號，保護跳閘信號和事故預告信。

圖6 實(shí)時(shí)監測主界面圖

5.2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、三相總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數、正向有功電能等，并可以查看24小時(shí)相電流趨勢曲線(xiàn)。

圖7 電參量查詢(xún)界面圖

5.3運行報表
  能查詢(xún)各回路或設備時(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。
5.4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)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。
5.5 電能統計報表
  具備定時(shí)抄表匯總統計功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統正常運行以來(lái)任意時(shí)間段內各配電節點(diǎn)的用電情況，即該節點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。

圖8 電運行統計報表界面圖

5.6 網(wǎng)絡(luò )拓撲圖
  系統支持實(shí)時(shí)監視接入系統的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構；可在線(xiàn)診斷設備通信狀態(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9 站內設備系統網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

參考文獻
[1]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05月版