高壓柜35KV變電所自動化系統(tǒng)

1. 概述
高壓柜35KV變電站綜合自動化系統(tǒng)是我司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求，總結(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗，專門研制出的新一代電力監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有保護(hù)、遙測、遙信、遙脈、遙調(diào)、遙控、遙視等功能，可實現(xiàn)無人或少人值守功能，為監(jiān)控系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行提供了全新的解決方案。

2.高壓柜35KV變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.變電站綜合自動化系統(tǒng)主要功能
3.1實時監(jiān)測
實時監(jiān)控35kV、10kV進(jìn)出線各回路斷路器、刀閘等運行狀態(tài)及電壓、電流、功率等運行參數(shù)，及時預(yù)警和事故報警。

3.2報警光字牌
報警光字牌實時監(jiān)測各回路的事故和預(yù)警，主要有速斷、過流、差動、超溫、重瓦斯、壓力釋放等事故跳閘信號及溫度高告警、輕瓦斯告警、控制回路斷線、裝置自檢異常告警信號、節(jié)點溫度告警及設(shè)備通信異常告警等。

3.3電接點溫度無線監(jiān)測
實時監(jiān)控35kV、10kV進(jìn)出線各回路斷路器、刀閘等運行狀態(tài)及電壓、電流、功率等運行參數(shù)，及時預(yù)警和事故報警。
3.4電參量查詢
配電一次圖中可以直接查看回路詳細(xì)電參量，支持棒圖形式直觀展示三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電能等。

3.5曲線查詢
曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、溫度等曲線。
3.6運行報表
運行報表查詢各回路或設(shè)備設(shè)置好的時間的運行參數(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、溫度值等。可以按照日、月、年的格式進(jìn)行查詢、導(dǎo)出、打印。
3.7實時告警
具有實時告警功能，系統(tǒng)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(hù)動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。支持圖元告警、彈出事件報警窗口、實時語音告警、短信告警、告警。

3.8歷史事件查詢
對遙信變位，保護(hù)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(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。
3.9電能統(tǒng)計報表
系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。
3.10開關(guān)次數(shù)統(tǒng)計報表
系統(tǒng)具備對開關(guān)分合次數(shù)統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來各開關(guān)量每日、月分合次數(shù)，分合時間以及掉線時間。
3.11用戶權(quán)限管理
系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，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）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。
3.12電能質(zhì)量監(jiān)測
對重要進(jìn)出線回路電能質(zhì)量進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測，提供諧波頻譜和數(shù)據(jù)表分析總諧波畸變率和各次含有率，幫助用戶及時采取相應(yīng)的措施，減少因諧波造成的危害發(fā)生。

3.13遙控操作
對整個配電系統(tǒng)進(jìn)出線回路及重要設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控和遙調(diào)操作，支持雙席監(jiān)護(hù)操模式。配合五防系統(tǒng)發(fā)送的閉鎖、解鎖信號，實現(xiàn)開關(guān)遙控操作的禁止、許可，確保系統(tǒng)操作的安全性。
3.14故障錄波
系統(tǒng)可在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護(hù)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。
3.15事故追憶
系統(tǒng)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(hù)動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
3.16五防閉鎖功能
系統(tǒng)與微機五防軟件系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)，接受閉鎖、解鎖命令操作防誤，五防軟件支持模擬操作、圖形開票。

案例分享

某有限公司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)；東區(qū)配電室一個；西區(qū)配電室一個。本工程一期用電容量為10000kVA，采用單電源供電，供電電源暫由110kV新橋變322橋鼎線T接引入；35kV電力電纜型號為3*（ZR-YJV62-26/35-1*400），引入35kV變電所35kV高壓進(jìn)線柜。電源由220kV小壩變35kV供電間隔T接引入。本工程35kV主變選用型號為SZ13-10000/35的三相雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器，容量為10000kVA。本變電站35kV部分共設(shè)KYN61-40.5型鎧裝移開式高壓開關(guān)柜6面，接線方式為單母線接線方式，進(jìn)、出線柜內(nèi)斷路器采用ZN85-40.5kV型固封極柱式真空斷路器，柜體布置方式為單列布置。本變電站10kV部分共設(shè)KYN28A-12型鎧裝中置式高壓開關(guān)柜6面，接線方式為單母線分段接線方式，進(jìn)、出線柜內(nèi)斷路器采用ZN63-12kV型固封極柱式真空斷路器，柜體布置方式為單列布置。本項目東區(qū)配電室設(shè)KYN28A-12型高壓開關(guān)柜9面，采用雙電源供電，主供電源由新建35kV變電站10kV出線柜“T"接引入，備用保安電源由110kV盛家墩變512新材線干線115#線桿“T"接引入，兩路電源在高壓側(cè)不設(shè)母聯(lián)。西區(qū)配電室設(shè)KYN28A-12型高壓開關(guān)柜6面，采用雙電源供電，主供電源由新建35kV變電站10kV出線柜“T"接引入，備用保安電源由東區(qū)配電室2AH4高壓出線柜“T"接引入，兩路電源在高壓側(cè)不設(shè)母聯(lián)。

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(jìn)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 東區(qū)配電室平面布局圖

圖4 西區(qū)配電室平面布局圖

2 項目需求

本項目35kV變電站為終端用戶變，35kV采用單母線接線，為防止35kV變電站故障涉及其它變電所安全運行：需在35kV側(cè)配置主變保護(hù)柜2面，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(hù)。

本次針對該35kV配電工程項目中不同保護(hù)對象配置不同微機保護(hù)裝置，35kV主變柜按主保護(hù)加后備保護(hù)配置：差動保護(hù)裝置AM5SE-D2、高后備保護(hù)裝置AM5SE-TB、高側(cè)測控裝置AM5SE-K、低側(cè)測控裝置AM5SE-K；35kV進(jìn)線柜配置AM5-F線路保護(hù)裝置；10kV電容補償柜配置AM5-C電容器保護(hù)裝置；10kV變壓器出線柜配置AM5-T變壓器保護(hù)裝置；10kV分段柜（預(yù)留）配置AM5-B備自投保護(hù)裝置；10kV母線設(shè)備柜配置AM5SE-UB PT并列及監(jiān)測裝置，10kV出線柜配置AM5-F線路保護(hù)裝置。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：

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AM5/AM5SE系列微機保護(hù)裝置、ASD320-P6智能操控?zé)o線測溫整體化裝置、AMC96多功能儀表，此外，每個主變柜還需配置一只UP858-19AN檔位變送器和一只ARTM-8溫度巡檢儀，檔位變送器用于對主變壓器的檔位進(jìn)行調(diào)節(jié)，溫度巡檢儀用于對主變壓器溫度的測量，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開閉所上圖方案

整個配電室所配置產(chǎn)品型號與數(shù)量如下：

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)寧夏天澤35kV各個變電所的用電監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍主要為變電所的微機保護(hù)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，上傳至監(jiān)控系統(tǒng)主機，實現(xiàn)電力監(jiān)控功能。整個系統(tǒng)的架構(gòu)如下：

圖7 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：

1）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8 35kV變電站配電監(jiān)測界面

圖9 10kV開閉所配電監(jiān)測界面

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）運行報表： 查詢各回路或設(shè)備設(shè)置好的時間的運行參數(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10 電參量統(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(hù)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(hù)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(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警信息進(jìn)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(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護(hù)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(hù)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。

圖11 歷史曲線查詢

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），在每個權(quán)限組里分配不同用戶，為系統(tǒng)運行、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12 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

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(jìn)行遠(yuǎn)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(jìn)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35kV主變保護(hù)采用組屏方式安裝，35kV進(jìn)線柜以及10kV設(shè)備就地安裝在各個高壓開關(guān)柜上，電力監(jiān)控系統(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13 現(xiàn)場安裝圖片

6 結(jié)語

微機保護(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(hù)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。