安科瑞 繆凱倫

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國變電站正朝著現(xiàn)代化的方向不斷發(fā)展,自動(dòng)化設(shè)備以及繼電保護(hù)裝置憑借自身優(yōu)異性能而獲得廣泛應(yīng)用。本文介紹的AM4-I微機(jī)保護(hù)裝置和AM5-B備自投保護(hù)裝置，可以針對(duì)高速公路配電工程中不同保護(hù)對(duì)象提供對(duì)應(yīng)的保護(hù)功能，并且通過電力監(jiān)控系統(tǒng)采集相關(guān)遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，能大大提高變電站運(yùn)行的可靠性、安全性、提高供電質(zhì)量，有利于實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)無人或少人值班。

關(guān)鍵詞：安全性；穩(wěn)定性；微機(jī)保護(hù)裝置；綜合自動(dòng)化；高速公路；電力監(jiān)控系統(tǒng)

1 概述

賀州至巴馬高速公路，簡稱賀巴高速公路。是廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃修編“6橫7縱8支線"中的橫3，分為鐘山至昭平、昭平至蒙山、蒙山至象州、象州至來賓、來賓至都安、都安至巴馬6個(gè)分項(xiàng)目，本次項(xiàng)目主要涉及的是都安至巴馬路段。

都安至巴馬高速公路路線起于河池市都安縣澄江鄉(xiāng)東謝村G210國道附近，與規(guī)劃的來賓至都安段相接，路線向西與蘭海高速公路(G75線)都安至南寧段相交后，總體走向由東向西，路線途經(jīng)都安、大化、巴馬三縣，終點(diǎn)位于河池市巴馬縣縣城以西巴馬鎮(zhèn)拉塘村附近，與在建的河池至百色高速公路相接。路線全長約120公里，匡算總投資156億元，采用設(shè)計(jì)速度100Km/h，路基寬26.0米，雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)。全線共設(shè)置8座互通式立交，其中2處樞紐互通立交（都安南、巴馬西）、6處落地互通（澄江、大化、古河、巖灘、羌圩、那桃）；共設(shè)置兩處服務(wù)區(qū)（大化、巴馬）。

本項(xiàng)目配電工程共有澄江收費(fèi)站、弄莫隧道、地蘇停車區(qū)、大化監(jiān)控分中心、巴馬東服務(wù)區(qū)等59個(gè)變電所。其中，收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、管理中心及與管理中心合建的停車區(qū)等站區(qū)采用土建變電所形式，獨(dú)立設(shè)置的停車區(qū)、樞紐互通采用箱式變電站的形式。變電所高壓柜采用KYN28-12型移開式金屬鎧裝高壓開關(guān)柜，配真空斷路器VBGs-12P，箱式變電站高壓柜采用SM6環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜。所有高壓開關(guān)柜均需安裝微機(jī)保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)過流、速斷、零序、超溫等繼電保護(hù)及實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)、遙信三遙功能。變電站操作電源由專用UPD提供，且UPS滿足電力監(jiān)控系統(tǒng)接口要求。高壓開關(guān)柜內(nèi)需設(shè)置凝露控制器、加熱板及檢修燈。為確保供電的可靠性，各站區(qū)10/0.4kV變電所均設(shè)置一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源，發(fā)電機(jī)容量在200kW-500kW之間。在市電停電后，柴油發(fā)電機(jī)組可以自啟動(dòng)，為重要負(fù)荷供電。柴油發(fā)電機(jī)組各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，由發(fā)電機(jī)控制屏數(shù)據(jù)接口，通過電力監(jiān)控系統(tǒng)的智能通信管理機(jī)傳輸至路段監(jiān)控分中心。主電源和備用電源之間利用電源切換屏，使其不能并聯(lián)運(yùn)行。

2 項(xiàng)目需求

本次針對(duì)都安至巴馬高速公路配電工程項(xiàng)目中不同保護(hù)對(duì)象配置不同微機(jī)保護(hù)裝置，10kV進(jìn)線柜、變壓器出線柜均配置AM4-I微機(jī)保護(hù)裝置；高壓自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)柜中主供進(jìn)線配置AM5-B備自投保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)兩路進(jìn)線的自動(dòng)切換功能。這兩款微機(jī)保護(hù)裝置主要通過以下保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓柜的設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)時(shí)監(jiān)視和保護(hù)：

3 產(chǎn)品方案

本工程10kV配電工程共有59個(gè)變電所，以達(dá)墨隧道2#變電所、弄莫隧道2#變電所為例，上圖方案如下：

圖1 達(dá)墨隧道2#變電所上圖方案

圖2 弄莫隧道2#變電所上圖方案

整個(gè)都安至巴馬高速公路共有59個(gè)變電所，每個(gè)變電所所設(shè)微機(jī)保護(hù)型號(hào)與數(shù)量如下：

    上述都安至巴馬高速公路變電所共配置180臺(tái)AM4-I微機(jī)保護(hù)裝置和17臺(tái)AM5-B備自投保護(hù)裝置，此外，本項(xiàng)目針對(duì)低壓各回路配置2365只AMC72電能表和328只PC96電能表。

4 系統(tǒng)需求

為實(shí)時(shí)監(jiān)視整個(gè)配電室的運(yùn)行以及數(shù)據(jù)采集，該項(xiàng)目配置一套電力監(jiān)控系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)都安至巴馬各個(gè)變電所的用電監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍為變電所的微機(jī)保護(hù)裝置、電能表、變壓器溫控儀、EPS、UPS、無功補(bǔ)償、柴發(fā)、發(fā)電機(jī)控制屏、郵箱液位儀、風(fēng)機(jī)軟啟動(dòng)器和照明控制器。本系統(tǒng)由用戶管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層三部分組成，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的電能表采用屏蔽雙絞線連接至各分區(qū)數(shù)據(jù)采集器，各分區(qū)數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)分類處理后，通過網(wǎng)線連接至局域網(wǎng)交換機(jī)上傳至電力監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)，實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控功能。整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)如下：

圖3 系統(tǒng)架構(gòu)圖

整個(gè)電力監(jiān)控系統(tǒng)的高速公路主界面顯示如下：

圖4 都安至巴馬高速公路主界面監(jiān)視圖

電力監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能如下：

1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)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)。各個(gè)監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)測(cè)界面如下：

圖5 弄莫隧道2#變電所10kV配電監(jiān)測(cè)界面

圖6 弄莫隧道2#變電所0.4kV配電監(jiān)測(cè)界面

2）電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細(xì)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。

3）運(yùn)行報(bào)表： 查詢各回路或設(shè)備時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)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(bào)表格式有日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表等。

圖7 弄六隧道變電所用電報(bào)表

4）實(shí)時(shí)告警：能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

圖8 都安至巴馬高速公路報(bào)警信息

5）歷史事件查詢：能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)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(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警信息進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

圖9 弄莫隧道2#變電所SOE事件

6）故障錄波： 能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況，通過對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。

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(wěn)態(tài)信息，包括開關(guān)位置、 保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)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(shí)時(shí)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(cè)量。

圖10 下排一號(hào)隧道變電所變壓器視在功率查詢

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(gè)權(quán)限組里分配不同用戶，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

10）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D：支持實(shí)時(shí)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(gè)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(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

11）遙控功能：根據(jù)電力規(guī)程要求，可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

12）通信管理：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

圖11 弄莫隧道變電所儀表通信狀態(tài)

5 現(xiàn)場(chǎng)安裝圖片

本項(xiàng)目微機(jī)保護(hù)就地分散安裝在各個(gè)高壓開關(guān)柜上，保護(hù)裝置以及電能表現(xiàn)場(chǎng)安裝如下圖所示。

 圖12 微機(jī)保護(hù)裝置以及電能表在都安至巴馬高速公路配電工程現(xiàn)場(chǎng)安裝圖片

6 結(jié)語

微機(jī)保護(hù)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(dòng)迅速地、有選擇性地動(dòng)作于斷路器將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，保證設(shè)備繼續(xù)正常運(yùn)行，將事故限制在較小范圍，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，較大限度地保證向用戶安全、連續(xù)供電。本文介紹的AM4-I微機(jī)保護(hù)裝置和AM5-B備自投保護(hù)裝置，可以針對(duì)高速公路配電工程中不同保護(hù)對(duì)象提供對(duì)應(yīng)的保護(hù)功能，并且通過電力監(jiān)控系統(tǒng)采集相關(guān)遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，能大大提高變電站運(yùn)行的可靠性、安全性、提高供電質(zhì)量，有利于實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)無人或少人值班。

參考文獻(xiàn)

[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.6月版

[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)化與運(yùn)維解決方案.2021.3月版