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蔣超萍
江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405
摘 要：現(xiàn)如今，各領(lǐng)域不斷的進步，促使電力電網(wǎng)的快速發(fā)展，人們對電力系統(tǒng)運行的安全性以及穩(wěn)定性的要求越來越高，而微機保護裝置能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的運行起到合理的保護作用。本文介紹的微機保護裝置，可以針對35kV配電工程中不同保護對象提供對應(yīng)的保護功能，并且通過變電站綜合自動化系統(tǒng)采集相關(guān)遙測、遙信數(shù)據(jù)進行監(jiān)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，有利于實現(xiàn)變電站綜合自動化，實現(xiàn)無人或少人值班。
關(guān)鍵詞：安全性；可靠性；微機保護裝置；變電站綜合自動化系統(tǒng)；
1 項目概況
山東凱瑞英材料科技有限公司位于山東省德州市樂陵市循環(huán)經(jīng)濟示范園高新技術(shù)創(chuàng)業(yè)孵化基地，成立于2018年03月30日。經(jīng)營范圍包括一般項目：技術(shù)服務(wù)、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)咨詢、技術(shù)交流、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)推廣；化工產(chǎn)品生產(chǎn)（不含許可類化工產(chǎn)品）；化工產(chǎn)品銷售（不含許可類化工產(chǎn)品）；基礎(chǔ)化學(xué)原料制造（不含危險化學(xué)品等許可類化學(xué)品的制造）。（除依法須經(jīng)批準的項目外，憑營業(yè)執(zhí)照依法自主開展經(jīng)營活動）許可項目：危險化學(xué)品生產(chǎn)；二、三類監(jiān)控化學(xué)品和第四類監(jiān)控化學(xué)品中含磷、硫、氟的特定有機化學(xué)品生產(chǎn)；技術(shù)進出口；貨物進出口；建設(shè)工程設(shè)計；各類工程建設(shè)活動。
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，包括35kV配電系統(tǒng)和總變10kV配電系統(tǒng)； 10kV循環(huán)水場變電所一個；10kV裝置變電所一個。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中置式開關(guān)柜，進出線方式為電纜下進下出，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)中置式開關(guān)柜，進出線方式為銅排上進，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)水場變電所配置25面KYN28A-12(Z)中置式開關(guān)柜，進出線方式為電纜下進，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)中置式開關(guān)柜，進出線方式為電纜下進，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35kV變電站和1個10kV開閉所，2個10kV變電所，35kV市電引入后經(jīng)由35kV/10kV變壓器，降至10kV電引入開閉所，再由開閉所進行分配電能至各個分變電所，整個變電站的一次系統(tǒng)干線圖以及平面布局圖如下：
圖1 一次系統(tǒng)干線圖
圖2 35kV變電站和10kV開閉所平面布局圖
圖3 循環(huán)水場變電所平面布局圖
圖4 裝置變電所平面布局圖
2 項目需求
本項目35kV變電站為終端用戶變，35kV采用單母線分段接線，為保障35kV變電站和各分變電所一次設(shè)備穩(wěn)定安全運行：需在35kV側(cè)和10kV側(cè)各高壓開關(guān)柜配置微機保護裝置，智能操控?zé)o線測溫整體化裝置，以及變電站綜合自動化系統(tǒng)Acrel-1000一套，實現(xiàn)對高壓柜的設(shè)備運行情況實時監(jiān)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：差動保護裝置AM5SE-D2、高后備保護裝置AM5SE-TB；35kV進線柜配置AM5SE-F線路保護裝置；35kV分段柜配置AM5SE-B備自投保護裝置；35kV母線設(shè)備柜配置AM5SE-UB PT并列及監(jiān)測裝置；10kV開閉所進線柜配置AM5SE-TB低后備保護裝置；裝置變電所和循環(huán)水場變電所10kV進線柜配置AM5SE-F線路保護裝置；10kV備用出線柜配置AM5SE-F線路保護裝置；10kV電容補償柜配置AM5SE-C電容器保護裝置；10kV電動機出線柜配置AM5SE-M電動機保護裝置，10kV變壓器出線柜配置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母線設(shè)備柜配置AM5SE-UB PT并列及監(jiān)測裝置。其中，根據(jù)本次項目需求，在AM5SE-TB低后備保護裝置上增加遙控升檔，遙控降檔，遙控急停，來實現(xiàn)主變壓器的檔位調(diào)節(jié)，并采集變壓器的檔位信號，上傳至電力監(jiān)控系統(tǒng)；在35kV側(cè)進線柜和分段柜對應(yīng)的保護裝置增加檢同期功能，確保在停電檢修時，為不影響正常生產(chǎn)，能夠可靠合環(huán)。針對各高壓開關(guān)柜配置智能操控?zé)o線測溫整體化裝置ASD320，每面開關(guān)柜配置6點測溫，其中,PT柜配置電池型無線測溫傳感器ATE200，其余高壓開關(guān)柜配置CT取電型無線測溫傳感器ATE400。各型號產(chǎn)品主要實現(xiàn)的功能如下：
產(chǎn)品圖片 | 產(chǎn)品型號 | 保護功能 |
| AM5SE-D2 差動保護裝置 | 差動越限告警、CT斷線告警、比率制動差動保護、差動速斷保護 |
AM5SE-TB 后備保護裝置 | 三段式過流保護（可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖、可帶方向閉鎖）、反時限過流保護（可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖）、兩段式零序過流保護、零序反時限過流保護、過負荷保護、啟動通風(fēng)保護、閉鎖有載調(diào)壓（常閉點）、非電量保護、兩段間隙零序過流保護、兩段零序過壓保護、控制回路斷線告警、PT斷線告警、FC回路配合的過流閉鎖功能、自產(chǎn)零序過流保護、遙控升檔、遙控降檔、遙控急停 | |
AM5SE-F 線路保護裝置 | 三段式過流保護（可經(jīng)低壓閉鎖，可帶方向）、反時限過流保護（可經(jīng)低壓閉鎖）、兩段式零序I01過流/反時限過流保護、兩段式零序I02過流/反時限過流保護、重合閘、后加速過流保護（可經(jīng)低壓閉鎖）、過負荷告警、過負荷跳閘、失壓跳閘、失壓告警、過電壓保護、零序過壓保護、逆功率保護、低頻減載/高頻保護（可經(jīng)滑差閉鎖）、PT斷線告警、控制回路斷線告警、FC回路配合的過流閉鎖功能、非電量保護、CT斷線告警、檢同期 | |
AM5SE-T 變壓器保護裝置 | 三段式過電流保護（可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖）、反時限過流保護（可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖）、兩段式零序I01過流保護、兩段式零序I02過流保護、零序反時限過流保護、過負荷告警、過負荷跳閘、PT斷線告警、控制回路斷線告警、非電量保護、FC回路配合的過流閉鎖功能 | |
AM5SE-M 電動機保護裝置 | 過流一段保護（啟動中、已運行）、過流二段保護、反時限過流保護、兩段式負序過流保護、負序反時限過流保護、兩段式零序過流保護、熱過載保護、過負荷告警、過負荷跳閘、堵轉(zhuǎn)保護、啟動時間過長、非電量保護、PT斷線告警、控制回路斷線告警、低電壓保護、零序過壓告警、FC回路配合的過流閉鎖功能、電壓不平衡保護、相序保護、電壓斷相保護、過電壓保護 | |
AM5SE-C 電容器保護裝置 | 兩段式定時限過流保護、反時限過流保護、兩段式零序過流保護、欠電壓保護、過電壓保護、自產(chǎn)零序過電壓保護、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、非電量保護、PT斷線告警、控制回路斷線告警 | |
AM5SE-B 備自投保護裝置 | 三段式過流保護（可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖、可帶方向閉鎖）、反時限過流保護（可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖）、后加速過流保護（可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖）、備自投功能（支持11種供電系統(tǒng)的備自投要求）、PT斷線告警、控制回路斷線告警、母線充電保護、重合閘、過負荷聯(lián)切/告警、兩段式零序過流保護、零序后加速過流保護、檢同期 | |
AM5SE-UB PT并列及 監(jiān)測裝置 | I母PT投入、II母PT投入、PT自動并列解列、PT遙控并列解列、I母PT低電壓告警、I母PT過電壓告警、I母PT零序過壓告警、I母PT斷線告警、II母PT低電壓告警、II母PT過電壓告警、II母PT零序過壓告警、II母PT斷線告警 | |
| ASD320 智能操控?zé)o線測溫整體化裝置 | 一次動態(tài)模擬圖指示及自檢；帶電顯示、閉鎖及自檢；核相、強制加熱、強制照明；加熱回路故障告警；語音防誤提示；人體感應(yīng)及柜內(nèi)照明、已帶電語音播報；分合閘、遠方就地、儲能轉(zhuǎn)換開關(guān)；分合閘回路完好指示/電壓測量；預(yù)分預(yù)合閃光指示；斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計；RS485接口；開關(guān)柜節(jié)點無線測溫。 |
| ATE400 CT取電型 無線測溫傳感器 | 無線頻率：470MHz； 測溫范圍：-50 ℃～+125 ℃； 采樣頻率：25s； 發(fā)射頻率：25s～5min； 精 度：±1℃； 工作溫度：-40 ℃～+85 ℃； 電池使用壽命應(yīng)不小于5年； 傳輸距離：空曠距離不大于150米。 |
3 產(chǎn)品方案
本工程分為一個35kV變電站、10kV開閉所和2個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?zé)o線測溫整體化裝置、AMC96多功能儀表，以35kV變電站和10kV開閉所為例，上圖方案如下：
圖5 35kV變電站上圖方案
圖6 10kV開閉所I段母線上圖方案
圖7 10kV開閉所II段母線上圖方案
4 系統(tǒng)需求
為實時監(jiān)視整個配電室的運行以及數(shù)據(jù)采集，該項目配置一套Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)，主要實現(xiàn)凱瑞英35kV各個變電所的用電監(jiān)控與管理。監(jiān)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(tǒng)由用戶管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層、現(xiàn)場設(shè)備層三部分組成，現(xiàn)場設(shè)置的裝置采用屏蔽雙絞線連接至各變電所通信管理機，各變電所通信管理機將數(shù)據(jù)分類處理后，通過網(wǎng)線連接至交換機，上傳至變電站綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)電力監(jiān)控功能，同時，該項目配備了雙機熱備功能，正常情況下主機擔(dān)任采集監(jiān)控任務(wù)，從機同步主機中數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，當(dāng)主機出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常、CPU異常、斷電等故障時，從機主動承擔(dān)采集監(jiān)控任務(wù)，并在主機恢復(fù)工作時將數(shù)據(jù)同步傳回。整個系統(tǒng)的架構(gòu)如下：
圖8 系統(tǒng)架構(gòu)圖
Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能如下：
實時監(jiān)測：以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，可以實時監(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)。
圖9 35kV變電站配電監(jiān)測界面
圖10 10kV開閉所I段母線配電監(jiān)測界面
圖11 10kV開閉所II段母線配電監(jiān)測界面
電參量查詢：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、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能等。
運行報表： 查詢各回路或設(shè)備指時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、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(tǒng)計報表
圖13 有功電能統(tǒng)計報表
4）實時告警：能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲鳌⒏綦x開關(guān)、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。
5）歷史事件查詢：能夠?qū)b信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警信息進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。
6）故障錄波：能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況，通過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作、提高電力系統(tǒng)安全運行水平有著重要作用。
7）事故追憶：能夠自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩(wěn)態(tài)信息，包括開關(guān)位置、 保護動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
8）曲線查詢：能夠查詢實時曲線和歷史曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等所有遙測量。
9）用戶權(quán)限管理：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（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）。系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組（如管理員組、工程師組、操作員組等），在每個權(quán)限組里分配不同用戶，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
10）網(wǎng)絡(luò)拓撲圖：支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)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(jù)電力規(guī)程要求，可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程遙控操作。
12）通信管理：可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。
5 現(xiàn)場安裝圖片
本項目各微機保護裝置、智能操控?zé)o線測溫整體化、多功能儀表就地安裝在各個高壓開關(guān)柜上，變電站綜合自動化系統(tǒng)主機放置于高壓配電房值班室內(nèi)中，現(xiàn)場安裝圖片如下。
圖15 現(xiàn)場安裝圖片
6 結(jié)語
微機保護裝置在電力系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位，它能夠反應(yīng)設(shè)備的故障和不正常工作狀態(tài)并自動迅速地、有選擇性地動作于斷路器將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，保證無*障設(shè)備繼續(xù)正常運行，將事故限制在較小范圍，提高系統(tǒng)運行的可靠性，較大限度地保證向用戶安全、連續(xù)供電。Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)，可以通過通信管理機及網(wǎng)絡(luò)交換機實時采集微機保護裝置、智能操控裝置、多功能儀表等二次設(shè)備數(shù)據(jù)，實現(xiàn)整個廠區(qū)供配電系統(tǒng)的全方面電力監(jiān)控與自動化管理，能大大提高變電站運行的可靠性、安全性、提高供電質(zhì)量，實現(xiàn)無人或少人值班。
參考文獻
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[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統(tǒng)設(shè)計與產(chǎn)品二次原理圖集.2020.10月版
[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2021.9月版
