摘 要：在電力系統(tǒng)的運行過程中,，變電站作為整個電力系統(tǒng)的核心,，在保證電力系統(tǒng)可靠的運行方面起著至關(guān)重要的作用,，基于此需對變電站監(jiān)控系統(tǒng)的特點進(jìn)行分析,，結(jié)合變電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求，對變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)合和功能進(jìn)行研究,。本文闡述了某數(shù)據(jù)項目的高/低壓供配電系統(tǒng)的組成,，及其電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能，從供電可靠性的角度分析供配電系統(tǒng)設(shè)計,。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng),；變電站；數(shù)據(jù),；電力監(jiān)控系統(tǒng)
1.概述
  隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的快速發(fā)展,，人們對“大數(shù)據(jù)"業(yè)務(wù)需求不斷增長，為了滿足日益增長的應(yīng)用需求,，數(shù)據(jù)的建設(shè)規(guī)模也在向超大型,、園區(qū)級數(shù)據(jù)方向發(fā)展。通信,、金融,、商業(yè)等行業(yè)，面對未來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆發(fā)式增長需求,，都在積作出調(diào)整,，提前布局，為在未來的競爭中取得先機(jī),，在時代發(fā)展的浪潮中處于地位,，園區(qū)級數(shù)據(jù)的建設(shè)在很多領(lǐng)域相繼展開。
  本項目數(shù)據(jù)定位為大型商業(yè)化的數(shù)據(jù)中 心,、數(shù)據(jù)存儲和信息災(zāi)備基地,。 項目主要面向國內(nèi)外，提供以數(shù)據(jù) 為核心的IT外包服務(wù)，提供高品質(zhì)的生產(chǎn),、災(zāi) 備,、存儲等外包服務(wù)。
  本次建設(shè)內(nèi)容包括：樓內(nèi)10kV高壓配電系統(tǒng),、10/0.4kV配電系統(tǒng),、備用10kV發(fā)電機(jī)配電系統(tǒng)。電源分界點為110kV變電所,，110kV變電所屬城市供電部門負(fù)責(zé)設(shè)計,，不在本次項目范圍內(nèi)。從110kV變電所的10kV出線放射至1號樓10kV配電系統(tǒng),，再由10kV配電系統(tǒng)放射至各個樓層變壓器,，每套變壓器組的兩個供電回路從不同10kV母段各引兩路專線10kV電力電纜。
  本工程負(fù)荷等級：
  (1)負(fù)荷（含特別重要負(fù)荷）：機(jī)房IT設(shè)備負(fù)荷,、空調(diào)主設(shè)備負(fù)荷,、機(jī)房風(fēng)柜負(fù)荷,、消防用電負(fù)荷,、消防水泵、消防電梯,、防排煙風(fēng)機(jī),、消防應(yīng)急照明、排尾氣風(fēng)機(jī),、生活水泵,、客梯等；
  (2)二級負(fù)荷：貨梯,、機(jī)房保證照明等,；機(jī)房配套用房照明等；
  (3)三級負(fù)荷：非機(jī)房用的動力,、空調(diào)及照明用電負(fù)荷,，室外景觀等用電。
  本工程自備應(yīng)急電源共安裝10臺發(fā)電機(jī),，為2套并機(jī)系統(tǒng)（每套5臺）,，單臺發(fā)電機(jī)主用功率為2200kW，兩套系統(tǒng)做母聯(lián),，當(dāng)每套兩路10kV市電電源均失電后,，柴油發(fā)電機(jī)能快速自啟動，向本工程變電所供電,，為本工程,、二級負(fù)荷提供用電保證。
2.變配電結(jié)構(gòu)
  本工程供配電系統(tǒng)按《數(shù)據(jù)設(shè)計規(guī)范》GB50174-2017；機(jī)房設(shè)計,。變壓器及供配電系統(tǒng)采用M（1+1）方式的配置,；重要負(fù)荷均由兩回路供電，由兩臺不同的變壓器,，不同的保證母線段采取放射式供電,，兩回路供電線路及出線開關(guān)均可實現(xiàn)互為備份。變,、配電所布置深入負(fù)荷,，采取高低壓配電室、變壓器室及電力電池室貼近負(fù)荷的布局,，在各層設(shè)置變壓器和低壓配電室,、電力電池室，向數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)備供電,。
2.1高壓供電系統(tǒng)
  本次工程高壓供電系統(tǒng)中10kV斷路器采用真空斷路器短路電流為25kA,，在10kV出線開關(guān)柜內(nèi)裝設(shè)氧化鋅避雷器作為真空斷路器的操作過電壓保護(hù)。10kV繼電保護(hù)進(jìn)線采用過流,、速斷,、零序保護(hù)；出線采用過流,、速斷,、零序保護(hù)；變壓器設(shè)置過流,、速斷,、溫度保護(hù)。電能計量設(shè)計采用高壓集中計量,，在每路10kV電源進(jìn)線處設(shè)置專用計量裝置,，并可根據(jù)要求設(shè)置低壓電力分表。
2.2低壓配電系統(tǒng)
  本次工程低壓配電系統(tǒng)中變壓器低壓側(cè)采用單母線分段方式運行,，設(shè)母聯(lián)開關(guān),。聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)自投/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)。主進(jìn)開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間設(shè)電氣連鎖,，任何情況下只能有兩個開關(guān)處在閉合狀態(tài),。低壓配電系統(tǒng)采用射式與樹干式相結(jié)合的方式，對于單臺容量較大的負(fù)荷或重要負(fù)荷采用放射式供電,；對于照明及一般負(fù)荷采用樹干式與放射式相結(jié)合的供電方式,。低壓保護(hù)裝置采用主進(jìn)斷路器、聯(lián)絡(luò)斷路器設(shè)過載長延時,、短路短延時和瞬時保護(hù)脫扣器,，其他低壓斷路器設(shè)過載長延時,、瞬時脫扣器，部分回路設(shè)（分勵）脫扣器,。

圖1 供配電系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
  電力監(jiān)控系統(tǒng)是指：通過執(zhí)行規(guī)定功能來實現(xiàn)某一給定目標(biāo)的一些相互關(guān)聯(lián)單元的組合,，電力監(jiān)控系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù),、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備的功能進(jìn)行重新組合,、優(yōu)化設(shè)計，對變電站全部設(shè)備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視,、測量,。
  系統(tǒng)可分為三層結(jié)構(gòu)：即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺管理層,。
  現(xiàn)場設(shè)備層：包含微機(jī)保護(hù),、智能操控、多功能儀表,、計量表等設(shè)備,，用于采集站內(nèi)配電柜內(nèi)電氣運行參數(shù)、開關(guān)狀態(tài),、電氣接點溫度等數(shù)據(jù),，同時分別在每處10kV變配電所配置1套直流電源，保障現(xiàn)場設(shè)備良好的運行環(huán)境,。
  網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含ANet-2E8S智能網(wǎng)關(guān),。網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù),，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換,，數(shù)據(jù)存儲，分散變電所通過數(shù)據(jù)采集箱（內(nèi)置智能網(wǎng)關(guān)）采集數(shù)據(jù)通過光纖上傳至消控室電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺,。
  平臺管理層：?電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺,、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)DCIM。

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

4.解決方案
4.1方案綜述
  本項目10kV開閉所1座,，區(qū)域變電所4座,，此項目變、配電所布置深入負(fù)荷,，采取高低壓配電室,、變壓器室及電力電池室貼近負(fù)荷的布局在各層設(shè)置變壓器和低壓配電室、電力電池室,，向數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)備供電,。
  其中一層為10kV開閉所、二層,、三層,、四層以及地下一層為10kV變壓器及0.4kV開關(guān)室。消控室位于一層10kV開閉所內(nèi)。
  10kV開閉所一次系統(tǒng)圖如圖1所示,，共有48面開關(guān)柜,，分別為：4面進(jìn)線隔離柜、4面進(jìn)線柜,、24面出線柜,、4面計量柜、4面PT柜,、4面母聯(lián)柜,、4面油機(jī)進(jìn)線柜。

圖3 10kV供配電一次系統(tǒng)圖

  區(qū)域變電所10kV采用多回路電源供電,，采用10kV變電所內(nèi)高壓計量,。變壓器出線柜裝設(shè)定時限過流、速斷,、零序,、失壓報警，干式變壓器超溫跳閘保護(hù),，高溫報警,。低壓配電柜采用固定分隔柜，配電柜進(jìn)出線電纜,、插接母線采用上進(jìn)上出方式,，變壓器不允許并列運行，同一套低壓系統(tǒng)市電進(jìn)線,、聯(lián)絡(luò)采用自動電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng),，三者只能任合其中二個，保證兩路電源進(jìn)線開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)不能同時投入,。變壓器供電采用M（1+1）配置,，平時運行時每臺變壓器的負(fù)荷率不大于50；當(dāng)一臺變壓器故障時,，另一臺變壓器可帶起全部負(fù)荷,。（注：負(fù)荷計算時按"當(dāng)一臺變壓器故障時，另一臺變壓器可帶起全部負(fù)荷"計算）,。

圖4 區(qū)域10kV變電所10kV進(jìn)線部分一次系統(tǒng)圖

圖5 區(qū)域10kV變電所低壓配電部分一次系統(tǒng)圖

4.2功能需求
4.2.1本地數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)發(fā)
電力監(jiān)控系統(tǒng)需采集設(shè)備數(shù)量共計88臺,，同時將采集的數(shù)據(jù)中每個配電房計量柜的電量數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)的DCIM平臺，根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)類型主要分為遙測,、遙信,、電能三類數(shù)據(jù)，部分?jǐn)?shù)據(jù)展示如下：
?遙測量

?遙信量

?電

4.2.2二次防護(hù)需求
  為了加強本工程供配電系統(tǒng),，對本項目電氣二次部分加強防護(hù),，10kV進(jìn)線采用過流,、速斷、零序保護(hù),；出線采用過流,、速斷、零序保護(hù),；變壓器設(shè)置過流,、速斷、溫度保護(hù),。電能計量設(shè)計采用高壓集中計量,，在每路10kV電源進(jìn)線處設(shè)置專用計量裝置，并可根據(jù)要求設(shè)置低壓電力分表,。低壓保護(hù)裝置采用主進(jìn)斷路器,、聯(lián)絡(luò)斷路器設(shè)過載長延時、短路短延時和瞬時保護(hù)脫扣器,，其他低壓斷路器設(shè)過載長延時,、瞬時脫扣器，部分回路設(shè)（分勵）脫扣器,。
4.2.3系統(tǒng)硬件配置需求

5.系統(tǒng)功能
5.1實時監(jiān)測
  Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好,，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，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)及有關(guān)故障,、告警等信號,。其中,，10kV配電系統(tǒng)中監(jiān)測的開關(guān)量主要有：斷路器分、合閘信號,，手車工作,、試驗位置信號，遠(yuǎn)方/就地切換位置信號,、彈簧儲能狀態(tài)信號,、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號,、高溫報警信號,，保護(hù)跳閘信號和事故預(yù)告信,。

圖6 實時監(jiān)測主界面圖

5.2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、三相總有功功率,、總無功功率,、總功率因數(shù)、正向有功電能等,，并可以查看24小時相電流趨勢曲線,。

圖7 電參量查詢界面圖

5.3運行報表
  能查詢各回路或設(shè)備時間的運行參數(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。
5.4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)事件和報警進(jìn)行歷史追溯,，查詢統(tǒng)計、事故分析,。
5.5 電能統(tǒng)計報表
  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,。

圖8 電運行統(tǒng)計報表界面圖

5.6 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
  系統(tǒng)支持實時監(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)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位,。

圖9 站內(nèi)設(shè)備系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

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.2022.05月版