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摘要：隨著電力、計(jì)算機(jī)、信息和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的不斷發(fā)展，推動(dòng)了電力監(jiān)控的快速發(fā)展，人們對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性的要求越來越高。本文針對(duì)錫林郭勒供配電系統(tǒng)特點(diǎn)及供配電系統(tǒng)高可靠性的要求，提出了保護(hù)類、監(jiān)測類和防誤閉鎖產(chǎn)品解決方案。本文介紹的AM5SE系列微機(jī)保護(hù)裝置，可以針對(duì)錫林郭勒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、遙信和SOE等數(shù)據(jù)完成監(jiān)視、控制和預(yù)警，配合五防系統(tǒng)，大大提高了變電站運(yùn)行的可靠性、安全性、提高供電質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)變電站供配電系統(tǒng)的整體監(jiān)測與管理。
1概述
中國移動(dòng)通信集團(tuán)內(nèi)蒙古有限公司錫林郭勒分公司位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟錫林浩特市巴辦達(dá)布希勒特社區(qū)。從事移動(dòng)通信、IP電話和因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、投資和建設(shè);移動(dòng)通信、IP電話和因特網(wǎng)設(shè)施的安裝、工程施工和維修;經(jīng)營與移動(dòng)通信、IP電話和因特網(wǎng)業(yè)務(wù)相關(guān)的系統(tǒng)集成、漫游結(jié)算清算、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)服務(wù)、設(shè)備銷售，以及其他電信及信息服務(wù)。
本工程為中國移動(dòng)通信集團(tuán)內(nèi)蒙古有限公司錫林郭勒分公司10kV供配電工程項(xiàng)目，10kV系統(tǒng)為單母線分段接線形式，兩進(jìn)線，母聯(lián)開關(guān)之間設(shè)置電氣連鎖，電纜下進(jìn)線上出線，變壓器采用真空式斷路器，采用戶內(nèi)金屬鎧裝移開式高壓開關(guān)柜，主變進(jìn)線柜、分段柜、出線柜斷路器額定電流選用1250A，額定開斷電流選用25kA。10kV電壓互感器選用戶內(nèi)環(huán)氧樹脂澆注式，全封閉、全工況電壓互感器。變電所平面布局圖如下：
2項(xiàng)目需求
根據(jù)用戶配電系統(tǒng)管理需求，需要對(duì)10kV進(jìn)線、變壓器出線、交直流系統(tǒng)等進(jìn)行全方面監(jiān)控與保護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，保證配電系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
結(jié)合用戶實(shí)際生產(chǎn)工藝要求，為實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目10kV配電室的監(jiān)控與管理，針對(duì)不同保護(hù)對(duì)象配置微機(jī)保護(hù)裝置：10kV進(jìn)線柜配置線路保護(hù)裝置AM5SE-F;10kV變壓器出線柜配置AM5SE-T變壓器保護(hù)裝置;10kV分段柜配置AM5SE-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。
在電氣監(jiān)控室配置一套電力監(jiān)控系統(tǒng)和一套五防系統(tǒng)，通過通信管理機(jī)及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)時(shí)采集微機(jī)保護(hù)裝置、電力儀表等二次設(shè)備數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)廠區(qū)供配電系統(tǒng)的電力監(jiān)控與自動(dòng)化管理。在電氣監(jiān)控室配置一套電源系統(tǒng)，為整個(gè)變電站的斷路器、二次設(shè)備及監(jiān)控主機(jī)等重要設(shè)備運(yùn)行提供穩(wěn)定可靠的電源。并配置時(shí)鐘同步裝置，放置在電氣監(jiān)控室通訊屏，時(shí)鐘源支持GPS和北斗。監(jiān)控系統(tǒng)、通訊管理機(jī)和微機(jī)保護(hù)裝置均從該裝置獲得授時(shí)(對(duì)時(shí))信號(hào)，保證I/O數(shù)據(jù)采集單元的時(shí)間同步達(dá)到1ms精度要求。具體需求如下
(1)10kV配電室監(jiān)控
1)10kV進(jìn)線保護(hù)：
10kV進(jìn)線柜各配置一臺(tái)線路保護(hù)AM5SE-F，當(dāng)回路故障時(shí)，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。
2)10kV變壓器柜保護(hù)：
10kV變壓器柜共配置2臺(tái)變壓器保護(hù)裝置AM5SE-T，當(dāng)回路故障時(shí)，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。
3)10kV母聯(lián)保護(hù)
母聯(lián)柜配置一臺(tái)備自投保護(hù)裝置AM5SE-B，用于實(shí)現(xiàn)兩進(jìn)線和母聯(lián)之間的自動(dòng)投切(進(jìn)線備自投/母聯(lián)備自投/聯(lián)切備自投/自適應(yīng)備自投)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)母聯(lián)保護(hù)功能。
4)10kV PT監(jiān)測
PT柜配置一臺(tái)PT并列及監(jiān)測裝置AM5SE-UB，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)PT柜間的切換以及監(jiān)測，當(dāng)回路電壓出現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)發(fā)出告警信號(hào)。
(2)微機(jī)五防閉鎖方案
針對(duì)10kV開關(guān)柜，每臺(tái)斷路器配置五防電氣鎖1把，每個(gè)手車(包含斷路器手車、PT手車、隔離手車)配置手車閉鎖套件1套，按手車數(shù)量的2倍配置柜內(nèi)閉鎖套件，每個(gè)接地刀與隔離刀配置接地刀閉鎖套件1套，配置接地頭(按柜子數(shù)量的一半配置)。五防解鎖鑰匙4把、充電器2個(gè)、電腦鑰匙2把、微機(jī)五防軟件一套。
(3)時(shí)鐘同步
配置時(shí)鐘同步裝置一臺(tái)，放置在電氣監(jiān)控室通訊屏，時(shí)鐘源支持GPS和北斗。監(jiān)控系統(tǒng)、通訊管理機(jī)和微機(jī)保護(hù)裝置均從該裝置獲得授時(shí)(對(duì)時(shí))信號(hào)，保證I/O數(shù)據(jù)采集單元的時(shí)間同步達(dá)到1ms精度要求。當(dāng)時(shí)鐘失去同步時(shí)，自動(dòng)告警并記錄事件，當(dāng)時(shí)鐘失去電源時(shí)，自動(dòng)生成告警信號(hào)。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備采用NTP對(duì)時(shí)方式，微機(jī)保護(hù)裝置對(duì)時(shí)接口采用IRIG-B對(duì)時(shí)方式。
(4)公共測控屏
配置公共測控屏一面，放置AM5SE-K公共測控裝置4臺(tái)。其中一臺(tái)AM5SE-K采集10kV I段母線側(cè)站用變電壓、10kV I段母線開口三角電壓和10kV 1#進(jìn)線電流;另一臺(tái)AM5SE-K采集10kV II段母線側(cè)站用變電壓、10kVII段母線開口三角電壓和10kV 2#進(jìn)線電流;還有2臺(tái)AM5SE-K分別采集站內(nèi)各微機(jī)保護(hù)裝置異常信號(hào)和通信設(shè)備異常信號(hào)。
(5)電源
本項(xiàng)目針對(duì)10kV開關(guān)室和10kV開關(guān)室內(nèi)監(jiān)控設(shè)備的提供電源，具體配置方案如下：
直流蓄電池屏為100Ah后備電源，內(nèi)含12V×18只蓄電池組1組;
直流充電屏內(nèi)含3+1組10A模塊，直流接地監(jiān)測儀(具備64路直流監(jiān)測接口)，斬波降壓裝置，硅鏈降壓裝置30A，雙路交流進(jìn)線自動(dòng)切換裝置;
直流饋電屏支持36路直流饋線，3kVA逆變電源，8路饋線;
站用電源屏配置進(jìn)線開關(guān)2只，ATS切換模塊1個(gè)，進(jìn)線電度表2只，24路饋線。
(6)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)
在10kV開關(guān)室內(nèi)配置通訊管理機(jī)1臺(tái)，實(shí)現(xiàn)10kV開關(guān)柜微機(jī)保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)采集;在電氣監(jiān)控室的通訊屏上配置通訊管理機(jī)1臺(tái)，實(shí)現(xiàn)10kV開關(guān)柜微機(jī)保護(hù)裝置、測控裝置、直流屏以及其它智能設(shè)備的數(shù)據(jù)采集。在電氣監(jiān)控室配置監(jiān)控系統(tǒng)和微機(jī)五防系統(tǒng)主機(jī)1臺(tái)、用于實(shí)現(xiàn)變電站的遙測、遙信、遙控、報(bào)警、報(bào)表、操作票、防誤操作等相關(guān)功能。監(jiān)控系統(tǒng)按照單網(wǎng)組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)組網(wǎng)拓?fù)鋱D如下：
3.1 概述
AM5SE 系列微機(jī)保護(hù)測控裝置(以下簡稱裝置)集保護(hù)、控制、測量、通訊和監(jiān)視功能于一體，資源豐富、配置完善、維護(hù)方便、性能穩(wěn)定，適用于 35kV 及以下電壓等級(jí)電力系統(tǒng)的保護(hù)和測控，實(shí)現(xiàn)進(jìn)線、主變、配電變、電動(dòng)機(jī)、電容器、母聯(lián)、PT 等保護(hù)。應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋電力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行業(yè)。
裝置硬件設(shè)計(jì)采用可靠性配置，軟件配以專門的保護(hù)算法，抗干擾性能強(qiáng)，可靠性高，保護(hù)實(shí)現(xiàn)方式靈活，能與 Acrel-2000Z 電力監(jiān)控系統(tǒng)配套使用，為電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行提供保障。
3.2 特點(diǎn)
1)高性能的硬件平臺(tái)
裝置采用主頻為 168MHz 的處理器，16 位同步采樣 A/D，每周波 48 點(diǎn)高速采樣、實(shí)時(shí)并行計(jì)算;配置 512K 字節(jié) Flash、(192+4)K 字節(jié) Sram、外置 4M 字節(jié) NorFlash、外置512K 字節(jié) Sram，硬件資源充足，可靠性高。 ?
2)統(tǒng)一的硬件設(shè)計(jì)和完善的保護(hù)功能
裝置硬件包括電源模塊、CPU 模塊、開入開出模塊、控制回路模塊、模擬量采集、通訊模塊等采用模塊化設(shè)計(jì)，通用性強(qiáng)。在同一硬件平臺(tái)上針對(duì)不同對(duì)象進(jìn)行保護(hù)功能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn) 35kV 及以下電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)保護(hù)，適用于進(jìn)線、饋線、主變(容量 2000kVA 以上)、配電變壓器(容量 2000kVA 以下)、高壓電動(dòng)機(jī)、高壓電容器、母聯(lián)、PT 等設(shè)備的保護(hù)和自動(dòng)控制功能。
3)豐富的接口資源
12 路(可擴(kuò)展到 14 路)交流電壓/電流通道，測量三相電流、兩路零序電流、三相電壓、零序電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電能、無功電能。保護(hù)電流的測量不僅反映基波，還可以通過邏輯可編程軟件增加測量 2~10 次諧波，具有帶諧波制動(dòng)的保護(hù)功能。
獨(dú)立操作回路，可自適應(yīng) 0.25~5A 開關(guān)跳合閘電流;
2 路 4～20mA 直流模擬量變送輸出，可通過邏輯可編程軟件自定義變送量;
20 路有源開關(guān)量輸入通道、10 路獨(dú)立無源開關(guān)量輸出通道;
2 路 RS485 串行通訊接口，支持 IEC60870-5-103、Modbus-RTU 規(guī)約;
2 路以太網(wǎng)接口，支持 TCP IEC60870-5-103、TCP Modbus-RTU 規(guī)約;
GPS 對(duì)時(shí)功能，支持 IRIG-B 對(duì)時(shí)方式(RS485 接口);
1 個(gè) UBS 接口，可通過 U 盤升級(jí)裝置程序，也可導(dǎo)出裝置的定值、故障錄波數(shù)據(jù)，方便故障分析;
1 個(gè) RS232 接口，可通過 USB 轉(zhuǎn) 232 數(shù)據(jù)線升級(jí)裝置程序，還可上傳裝置定值、動(dòng)作事件信息和故障錄波數(shù)據(jù)，方便現(xiàn)場事故分析。
4)人性化
裝置采用全漢化大屏幕液晶顯示，人機(jī)界面清晰易懂。
靈活的按鈕設(shè)計(jì)，菜單式操作簡單、便捷。
保護(hù)功能的出口可通過跳閘矩陣進(jìn)行設(shè)置，方便用戶選擇要?jiǎng)幼鞯睦^電器。
配備計(jì)算機(jī)界面的調(diào)試與分析軟件，調(diào)試及維護(hù)簡單方便。
5)透明化
實(shí)時(shí)記錄交流量、開入量、開出量和所有保護(hù)模塊的狀態(tài)。
裝置記錄內(nèi)部各元件動(dòng)作行為、動(dòng)作時(shí)間和錄波數(shù)據(jù)，共可記錄 16 條故障錄波，每條錄波可觸發(fā) 12 次錄波，每次錄波可錄故障前 8 個(gè)周波、故障后 4 個(gè)周波波形，共計(jì) 46s。
每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含 12 個(gè)模擬量、10 個(gè)開關(guān)量波形。
6)可靠性設(shè)計(jì)
裝置采用全圖形編程技術(shù)設(shè)計(jì)每個(gè)保護(hù)功能，以提高程序的可靠性及正確性。
軟硬件具有持續(xù)完善的自檢功能，抗干擾性能好，裝置通過多項(xiàng)電磁兼容檢測認(rèn)證，電快速瞬變脈沖群、靜電放電、浪涌抗干擾性能均達(dá)到 IV 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
本項(xiàng)目的微機(jī)保護(hù)裝置的產(chǎn)品上圖如下：
各型號(hào)主要實(shí)現(xiàn)的保護(hù)功能如下：
整個(gè)配電室所設(shè)微機(jī)保護(hù)型號(hào)與數(shù)量如下：
整個(gè)配電室所設(shè)防誤閉鎖裝置型號(hào)與數(shù)量如下：
4系統(tǒng)功能
(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)可以直觀顯示一次系統(tǒng)圖，并實(shí)時(shí)顯示10kV電壓等級(jí)各回路的遙測量、遙信量和報(bào)警信號(hào)等。遙測量包括電壓、電流、功率、功率、電能等電參量等;遙信量包括中壓開關(guān)柜內(nèi)路斷路器、手車、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、地刀開關(guān)的分合狀態(tài)、斷路器彈簧儲(chǔ)能狀態(tài)及遠(yuǎn)方就地控制狀態(tài);報(bào)警信號(hào)包括微機(jī)保護(hù)裝置的告警信號(hào)、保護(hù)跳閘信號(hào)及裝置異常信號(hào)。
(2)電參量查詢
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)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、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電能等。
(3)曲線查詢
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在曲線查詢界面，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。并統(tǒng)計(jì)該曲線查詢范圍內(nèi)發(fā)生時(shí)間、平均值等。
(4)運(yùn)行報(bào)表
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)可以查詢各回路或設(shè)備指定時(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、溫度值等。可以按照日、月、年的格式進(jìn)行查詢、導(dǎo)出、打印。
(5)實(shí)時(shí)告警
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)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(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。
1.圖元告警
2.彈出事件報(bào)警窗口
3.實(shí)時(shí)語音功能，系統(tǒng)能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警。
(6)歷史事件查詢
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)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)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。可以按時(shí)間、類型和設(shè)備進(jìn)行查詢和排序。
(7)電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。
(8)用戶權(quán)限管理
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。
(9)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(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)備通信狀態(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。
(10)遙控
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)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。配電系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過監(jiān)控系統(tǒng)的主界面點(diǎn)擊相應(yīng)的斷路器遙信點(diǎn)調(diào)出遙控操作界面，通過五防軟件解鎖后，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。
(11)防誤閉鎖功能
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)與五防軟件系統(tǒng)之間建立通信協(xié)議鏈接，當(dāng)某一設(shè)備需要進(jìn)行遙控操作時(shí)，首先進(jìn)行五防規(guī)則判斷(即防止誤分、合斷路器;防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān);防止帶電合接地開關(guān);防止帶地線送電;防止誤入帶電間隔)。符合五防規(guī)則后，則發(fā)送解鎖命令至自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)，自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)進(jìn)行遙控操作。五防軟件可以模擬遙控步驟，形成操作票。
(12)通信管理
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)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。可以查看某個(gè)設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)報(bào)文。可以完成與各種智能電子設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，包括微機(jī)保護(hù)、電力儀表、智能操控、直流屏、模擬屏、五防系統(tǒng)和調(diào)度等。
5結(jié)束語
隨著電力系統(tǒng)正向著高可靠性、高自動(dòng)化、高信息化水平方向迅猛發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)控已成為國內(nèi)外高度重視的關(guān)鍵問題，特別是電力系統(tǒng)中起著控制和保護(hù)等重要作用的開關(guān)柜的監(jiān)控。智能配電監(jiān)控保護(hù)類、監(jiān)測類和防誤閉鎖產(chǎn)品解決方案對(duì)于供配電系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，尤其是微機(jī)保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位，它能夠反映設(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，保證無故障設(shè)備繼續(xù)正常運(yùn)行，將事故限制在很小范圍，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，很大限度地保證向用戶安全、連續(xù)供電。本文針對(duì)中錫林郭勒項(xiàng)目中不同保護(hù)對(duì)象提供對(duì)應(yīng)的保護(hù)功能和監(jiān)測功能，并且通過電力監(jiān)控系統(tǒng)采集相關(guān)遙測、遙信數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，配合五防系統(tǒng)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)無人或少人值守。
審核編輯：湯梓紅
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論