变电站综合自动化系统在山东凯瑞英材料科技有限公司的应用

关键词：安全性；可靠性；微机保护装置；变电站综合自动化系统； 

 

      本工程为山东凯瑞英材料科技有限公司35kV供配电工程，共有35kV总变电所一个，包括35kV配电系统和总变10kV配电系统； 10kV循环水场变电所一个；10kV装置变电所一个。本工程由两路35kV电源供电，安装两台容量为16MVA的主变压器。35kV总变电所配置8面KYN61-40.5中置式开关柜，进出线方式为电缆下进下出，柜体颜色为RAL7035，断路器选用VBG-40.5P-31.5，电流互感器选用LZZBJ9-35D1；配置25面KYN28A-12(Z)中置式开关柜，进出线方式为铜排上进，电缆下出，柜体颜色为RAL7035，断路器选用VBG-E-12P-31.5，电流互感器选用LZZBJ9-10C1。循环水场变电所配置25面KYN28A-12(Z)中置式开关柜，进出线方式为电缆下进，电缆下出，柜体颜色为RAL7035，断路器选用CZK2-12-31.5，电流互感器选用LZZBJ9-10C1。装置变电所配置24面KYN28A-12(Z)中置式开关柜，进出线方式为电缆下进，电缆下出，柜体颜色为RAL7035，断路器选用CZK2-12-31.5，电流互感器选用LZZBJ9-10C1。本工程共有一个35kV变电站和1个10kV开闭所，2个10kV变电所，35kV市电引入后经由35kV/10kV变压器，降至10kV电引入开闭所，再由开闭所进行分配电能至各个分变电所，整个变电站的一次系统干线图以及平面布局图如下：

图1 一次系统干线图

图2 35kV变电站和10kV开闭所平面布局图

图3 循环水场变电所平面布局图

图4 装置变电所平面布局图

       本项目35kV变电站为终端用户变，35kV采用单母线分段接线，为保障35kV变电站和各分变电所一次设备稳定安全运行：需在35kV侧和10kV侧各高压开关柜配置微机保护装置，智能操控无线测温一体化装置，以及变电站综合自动化系统Acrel-1000一套，实现对高压柜的设备运行情况实时监视和保护。

        本次针对该35kV配电工程项目中不同保护对象配置不同微机保护装置，35kV主变柜按主保护加后备保护配置：差动保护装置AM5SE-D2、高后备保护装置AM5SE-TB；35kV进线柜配置AM5SE-F线路保护装置；35kV分段柜配置AM5SE-B备自投保护装置；35kV母线设备柜配置AM5SE-UB PT并列及监测装置；10kV开闭所进线柜配置AM5SE-TB低后备保护装置；装置变电所和循环水场变电所10kV进线柜配置AM5SE-F线路保护装置；10kV备用出线柜配置AM5SE-F线路保护装置；10kV电容补偿柜配置AM5SE-C电容器保护装置；10kV电动机出线柜配置AM5SE-M电动机保护装置，10kV变压器出线柜配置AM5SE-T变压器保护装置；10kV分段柜配置AM5SE-B备自投保护装置；10kV母线设备柜配置AM5SE-UB PT并列及监测装置。其中，根据本次项目需求，在AM5SE-TB低后备保护装置上增加遥控升档，遥控降档，遥控急停，来实现主变压器的档位调节，并采集变压器的档位信号，上传至电力监控系统；在35kV侧进线柜和分段柜对应的保护装置增加检同期功能，确保在停电检修时，为不影响正常生产，能够可靠合环。针对各高压开关柜配置智能操控无线测温一体化装置ASD320，每面开关柜配置6点测温，其中,PT柜配置电池型无线测温传感器ATE200，其余高压开关柜配置CT取电型无线测温传感器ATE400。各型号产品主要实现的功能如下：

         本工程分为一个35kV变电站、10kV开闭所和2个10kV变电站，需要对每面高压柜配置AM5SE系列微机保护装置、ASD320-P6智能操控无线测温一体化装置、AMC96多功能仪表，以35kV变电站和10kV开闭所为例，上图方案如下：

图5 35kV变电站上图方案

图6 10kV开闭所I段母线上图方案

图7 10kV开闭所II段母线上图方案

         为实时监视整个配电室的运行以及数据采集，该项目配置一套Acrel-1000变电站综合自动化系统，主要实现凯瑞英35kV各个变电所的用电监控与管理。监控范围为变电所的微机保护装置、智能操控装置、多功能仪表、第三方低压保护装置。本系统由用户管理层、网络通信层、现场设备层三部分组成，现场设置的装置采用屏蔽双绞线连接至各变电所通信管理机，各变电所通信管理机将数据分类处理后，通过网线连接至交换机，上传至变电站综合自动化系统，实现电力监控功能，同时，该项目配备了双机热备功能，正常情况下主机担任采集监控任务，从机同步主机中数据库的数据，当主机出现网络异常、CPU异常、断电等故障时，从机主动承担采集监控任务，并在主机恢复工作时将数据同步传回。整个系统的架构如下：

图8 系统架构图

Acrel-1000变电站综合自动化系统可实现的功能如下：

        1）实时监测：以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，可以实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分闸状态。

图9 35kV变电站配电监测界面

图10 10kV开闭所I段母线配电监测界面

图11 10kV开闭所II段母线配电监测界面

         2）电参量查询：在配电一次图中，可以直接查看该回路详细电参量，包括三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能等。

         3）运行报表： 查询各回路或设备某段时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等，报表格式有日报表、月报表、年报表等。

图12 电参量统计报表

图13 有功电能统计报表

         4）实时告警：能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位，保护动作、事故跳闸等事件发出告警。

         5）历史事件查询：能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警信息进行历史追溯，查询统计、事故分析。

         6）故障录波：能够在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平有着重要作用。

         7）事故追忆：能够自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时稳态信息，包括开关位置、 保护动作状态、遥测量等，形成事故分析的数据基础。

         8）曲线查询：能够查询实时曲线和历史曲线，包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数等所有遥测量。

         9）用户权限管理：设置了用户权限管理功能，通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控的操作，数据库修改等）。系统可以定义不同操作权限的权限组（如管理员组、工程师组、操作员组等），在每个权限组里分配不同用户，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

       10）网络拓扑图：支持实时监视接入系统的各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通讯状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。

 

图14 网络拓扑图

       11）遥控功能：根据电力规程要求，可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

       12）通信管理：可以对整个配电系统范围内的设备通信情况进行管理、控制、数据的实时监测。

       本项目各微机保护装置、智能操控无线测温一体化、多功能仪表就地安装在各个高压开关柜上，变电站综合自动化系统主机放置于高压配电房值班室内中，现场安装图片如下。 

     

图15 现场安装图片

        微机保护装置在电力系统中具有举足轻重的地位，它能够反应设备的故障和不正常工作状态并自动迅速地、有选择性地动作于断路器将故障设备从系统中切除，保证设备继续正常运行，将事故限制在小范围，提高系统运行的可靠性，保证向用户安全、连续供电。Acrel-1000变电站综合自动化系统，可以通过通信管理机及网络交换机实时采集微机保护装置、智能操控装置、多功能仪表等二次设备数据，实现整个厂区供配电系统的全面电力监控与自动化管理，能大大提高变电站运行的可靠性、安全性、提高供电质量，实现无人或少人值班。

 

 

[1] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.6月版

[2] 安科瑞35KV以及下变电所智能配电系统设计与产品二次原理图集.2020.10月版

[3] 安科瑞用户变电站综合自动化与运维解决方案.2021.9月版