摘 要：隨著社會經(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Acrel-3000電能管理系統(tǒng)對現(xiàn)場的智能設(shè)備進(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，有利于實現(xiàn)變電站綜合自動化，實現(xiàn)無人或少人值班。

關(guān)鍵詞：安全性；可靠性；微機(jī)保護(hù)裝置；綜合自動化；高速公路；電力監(jiān)控系統(tǒng)

1 概述

石阡至玉屏高速公路，是《貴州省高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2008-2030年）》“678”網(wǎng)的重要加密線，項目起于石阡縣大沙壩鄉(xiāng)龍硐，接思劍高速公路，終點位于玉屏縣大龍鎮(zhèn)，接江大高速公路，路線全長88.6公里，雙向四車道，設(shè)計速度80公里/時，路基寬度24.5米。預(yù)算總投資118億元，途經(jīng)石阡縣大沙壩鄉(xiāng)、泉都街道、湯山街道、花橋鎮(zhèn)、石固鄉(xiāng)、坪地場鄉(xiāng)、青陽鄉(xiāng)7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）。2021年9月9日上午，石阡至玉屏(大龍)高速公路通車儀式在石阡東服務(wù)區(qū)舉行，標(biāo)志著該項目順利建成通車。

本項目配電工程共有從木灣隧道、周家灣隧道、花橋隧道、石板坡隧道、白巖灣服務(wù)區(qū)、羅家山停車區(qū)、青陽匝道收費站等41個變電所，其中，天馬服務(wù)區(qū)（南區(qū)）、天馬服務(wù)區(qū)（北區(qū)）、白巖灣服務(wù)區(qū)（南區(qū)）、白巖灣服務(wù)區(qū)（北區(qū)）、花橋收費站（管理分中心）由于房建問題，暫時待定。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HVX-12/T630A-31.5KA，箱式變電站高壓柜采用XGN15-12環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜，配真空斷路器HVX-12/T630A-31.5KA。所有高壓開關(guān)柜均需安裝微機(jī)保護(hù)裝置，實現(xiàn)過流、速斷、零序、超溫等繼電保護(hù)及實現(xiàn)遙控、遙測、遙信三遙功能。變電站操作電源由專用UPS提供，且UPS滿足電力監(jiān)控系統(tǒng)接口要求。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，為重要負(fù)荷供電。柴油發(fā)電機(jī)組各項狀態(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 系統(tǒng)需求

為實時監(jiān)視整個配電室的運(yùn)行以及數(shù)據(jù)采集，該項目配置一套電力監(jiān)控系統(tǒng)，主要實現(xiàn)對石阡至玉屏各個變電所的用電監(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)場設(shè)備層三部分組成，現(xiàn)場設(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)，實現(xiàn)電力監(jiān)控功能。整個系統(tǒng)的架構(gòu)如下：

圖3 系統(tǒng)架構(gòu)圖

整個電力監(jiān)控系統(tǒng)的高速公路主界面顯示如下：

圖4 石阡至玉屏高速公路主界面監(jiān)視圖

電力監(jiān)控系統(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(yùn)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)。各個監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)測界面如下：

圖5 毛栗坪隧道1#變電所10kV配電監(jiān)測界面

圖6 毛栗坪隧道1#變電所0.4kV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(yùn)行報表： 查詢各回路或設(shè)備指定時間的運(yùn)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7 毛栗坪隧道1#變電所用電報表

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。

圖8 石阡至玉屏高速公路報警信息

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(yùn)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9 毛栗坪隧道1#變電所1#進(jìn)線有功功率查詢

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。

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。

圖10 石板坡隧道2#變電所儀表通信狀態(tài)

3 現(xiàn)場安裝圖片

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

圖11 微機(jī)保護(hù)裝置以及電能表在石阡至玉屏高速公路配電工程現(xiàn)場安裝圖片

4 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，保證無故障設(shè)備繼續(xù)正常運(yùn)行，將事故限制在最小范圍，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全、連續(xù)供電。本文介紹的AM4-I電流型微機(jī)保護(hù)裝置和AM4-U1電壓型微機(jī)保護(hù)裝置，可以針對高速公路配電工程中不同保護(hù)對象提供對應(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，有利于實現(xiàn)變電站綜合自動化，實現(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)計與應(yīng)用手冊.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化與運(yùn)維解決方案.2021.3月版