变电站综合自动化系统在宁夏天泽新材料科技有限公司的应用

摘 要：现如今，各领域不断的进步，促进电力电网的快速发展，人们对电力系统运行的安全性以及稳定性的要求越来越高，而微机保护装置能够对电力系统的运行起到有效的保护作用。本文介绍的微机保护装置，可以针对35kV配电工程中不同保护对象提供对应的保护功能，并且通过变电站综合自动化系统采集相关遥测、遥信数据进行监控，能大大提高变电站运行的可靠性、安全性、提高供电质量，有利于实现变电站综合自动化，实现无人或少人值班。

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；

1 项目概况
  本工程为宁夏天泽新材料科技有限公司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；东区配电室一个；西区配电室一个。本工程一期用电容量为10000kVA，采用单电源供电，供电电源暂由110kV新桥变322桥鼎线T接引入；35kV电力电缆型号为3*（ZR-YJV62-26/35-1*400），引入35kV变电所35kV高压进线柜。最终电源由220kV小坝变35kV供电间隔T接引入。本工程35kV主变选用型号SZ13-10000/35的三相双绕组有载调压电力变压器，容量为10000kVA。本变电站35kV部分共设KYN61-40.5型铠装移开式高压开关柜6面，接线方式为单母线接线方式，进、出线柜内断路器采用ZN85-40.5kV型固封极柱式真空断路器，柜体布置方式为单列布置。本变电站10kV部分共设KYN28A-12型铠装中置式高压开关柜6面，接线方式为单母线分段接线方式，进、出线柜内断路器采用ZN63-12kV型固封极柱式真空断路器，柜体布置方式为单列布置。本项目东区配电室设KYN28A-12型高压开关柜9面，采用双电源供电，主供电源由新建35kV变电站10kV出线柜“T"接引入，备用保安电源由110kV盛家墩变512新材线干线115#线杆“T"接引入，两路电源在高压侧不设母联。西区配电室设KYN28A-12型高压开关柜6面，采用双电源供电，主供电源由新建35kV变电站10kV出线柜“T"接引入，备用保安电源由东区配电室2AH4高压出线柜“T"接引入，两路电源在高压侧不设母联。
  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 东区配电室平面布局图

图4 西区配电室平面布局图
 

2 项目需求
  本项目35kV变电站为终端用户变，35kV采用单母线接线，为防止35kV变电站故障涉及其它变电所安全运行：需在35kV侧配置主变保护柜2面，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、高侧测控装置AM5SE-K、低侧测控装置AM5SE-K；35kV进线柜配置AM5-F线路保护装置；10kV电容补偿柜配置AM5-C电容器保护装置；10kV变压器出线柜配置AM5-T变压器保护装置；10kV分段柜（预留）配置AM5-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，10kV出线柜配置AM5-F线路保护装置。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：

3 产品方案
  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AM5/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，此外，每个主变柜还需配置一只UP858-19AN档位变送器和一只ARTM-8温度巡检仪，档位变送器用于对主变压器的档位进行调节，温度巡检仪用于对主变压器温度的测量，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开闭所上图方案
 

整个配电室所配置产品型号与数量如下：
 

4 系统需求
  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，主要实现宁夏天泽35kV各个变电所的用电监控与管理。监控范围主要为变电所的微机保护装置。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，上传至监控系统主机，实现电力监控功能。整个系统的架构如下：

图7 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8 35kV变电站配电监测界面

图9 10kV开闭所配电监测界面

  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10 电参量统计报表

  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。

图11 历史曲线查询

  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12 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。
5 现场安装图片
本项目35kV主变保护采用组屏方式安装，35kV进线柜以及10kV设备就地安装在各个高压开关柜上，电力监控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13 现场安装图片

6 结语
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。

参考文献
[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