安科瑞 宣依依

　　摘 要：變電站綜合自動化系統(tǒng)是將變電站內(nèi)的二次設(shè)備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì),，利用計(jì)算機(jī)技術(shù),、通信技術(shù),、信號處理技術(shù),，實(shí)現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視,、測量,、控制,、保護(hù),、并與上級調(diào)度通信的綜合性自動化功能。

　　關(guān)鍵詞：變電站綜合自動化系統(tǒng),；自動監(jiān)視,；保護(hù)；調(diào)度通信

　　概述

　　青島海洋科技園位于青島市黃島區(qū)江山南路與規(guī)劃珠江路交匯處,，規(guī)劃建筑面積約23萬平方米,。產(chǎn)業(yè)定位于應(yīng)用型海洋科技研發(fā)、人工智能,、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),、IC 設(shè)計(jì)、制造及裝備研發(fā),。建設(shè)內(nèi)容包含科研辦公及配套設(shè)施,、海洋科研實(shí)驗(yàn)室,、海洋創(chuàng)新推動平臺等，計(jì)劃建設(shè)成為青島應(yīng)用型海洋科技資源的整合平臺,、海洋科技人才的聚集平臺,、海洋科技企業(yè)的孵化和成果轉(zhuǎn)化平臺、海洋科技服務(wù)業(yè)的培育和加速平臺,。

　　本次建設(shè)內(nèi)容為：海洋科技產(chǎn)業(yè)園生產(chǎn)基地(一期)項(xiàng)目,，位于山東省青島市石寨山路以北，鳳凰山路以東,，包括1#生產(chǎn)廠房,、2#生產(chǎn)廠房及3#生產(chǎn)廠房，總占地面積為53333.31平方米,，總建筑面積81329.49㎡,。

　　全廠共設(shè)置35kV變電所1座，區(qū)域變電所2座,。35kV變電所內(nèi)含35kV開關(guān)柜,、35kV變壓器鎧裝箱、10kV開關(guān)柜及0.4kV開關(guān)柜,。區(qū)域變電所為裝置樓一層獨(dú)立區(qū)域,，配置10kV開關(guān)柜、變壓器及0.4kV低壓柜,。本項(xiàng)目采用35kV單電源進(jìn)線,，本變電站為主站，10kV1#分所,、10kV2#分所電源引自本變電站,。本變電站35kV變壓器容量為1X10000kVA，10kV變壓器容量為2X800kVA,，備用一臺發(fā)電機(jī)1X800kW,。所內(nèi)安裝35kV高壓柜4面、10kV中壓柜9面,、10000kVA變壓器1臺,、800kVA變壓器2臺、0.4kV低壓柜16面,、10kV電容柜1組,、調(diào)度通信屏、主變保護(hù)屏,、后臺等1組,，直流屏1組100Ah、10kV無功補(bǔ)償共2700kvar,、0.4kV無功補(bǔ)償共480kvar,。實(shí)際無功補(bǔ)償后功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.95以上,。若達(dá)不到，須增加補(bǔ)償容量,。

圖1 青島海洋科技園現(xiàn)場圖

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　變電站綜合自動化系統(tǒng)是指：通過執(zhí)行規(guī)定功能來實(shí)現(xiàn)某一給定目標(biāo)的一些相互關(guān)聯(lián)單元的組合,，變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用計(jì)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(shí)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(jì)，對變電站全部設(shè)備的運(yùn)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(jì)量表等設(shè)備,，用于采集站內(nèi)配電柜內(nèi)電氣運(yùn)行參數(shù)、開關(guān)狀態(tài),、電氣接點(diǎn)溫度等數(shù)據(jù),，同時分別在35kV變電站和10kV變電所配置多套直流電源，保障現(xiàn)場設(shè)備良好的運(yùn)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10kV變電站通過數(shù)據(jù)采集箱（內(nèi)置智能網(wǎng)關(guān)）采集數(shù)據(jù)通過光纖上傳至通信室變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)平臺；同時網(wǎng)關(guān)充當(dāng)遠(yuǎn)動通信裝置,，將現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)采集后通過交換機(jī)經(jīng)縱向加密數(shù)據(jù)加密后上傳調(diào)度網(wǎng),。

　　平臺管理層：?變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)平臺、國網(wǎng)安徽省安慶電力調(diào)度控制中心平臺,。

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

　　解決方案

　　本項(xiàng)目35kV變電所1座,，區(qū)域變電所3座,，35kV變電所為獨(dú)立二層建筑物,，其中一層為35kV開關(guān)室、35kV變壓器室,、10kV開關(guān)室,，二層為10kV變壓器及0.4kV開關(guān)室、通信室,。區(qū)域變電所為裝置樓一層獨(dú)立區(qū)域,，配置10kV開關(guān)柜,、變壓器及0.4kV低壓柜。,。

　　35kV變電所內(nèi)35kV開關(guān)室一次系統(tǒng)圖如圖1所示,，共有4面開關(guān)柜，分別為：1面進(jìn)線柜,、1面出線柜,、1面計(jì)量柜、1面PT柜,。

圖3 35kV開關(guān)室一次系統(tǒng)圖

　　35kV變電所內(nèi)10k部分一次系統(tǒng)圖如圖4所示,，共有9面開關(guān)柜、其中1面10kV進(jìn)線柜,、2面變壓器出線柜,、2面至分所的饋線柜、1面隔離柜,、1面PT柜,、1面計(jì)量柜、1面?zhèn)溆灭伨€柜,。

圖4 10kV開關(guān)室一次系統(tǒng)圖

圖5 1# 10kV變電所進(jìn)線柜一次系統(tǒng)圖

圖6 2# 10kV變電所進(jìn)線柜一次系統(tǒng)圖

　　方案綜述

　　本次工程在35kV,、10kV配電系統(tǒng)中配置微機(jī)保護(hù)裝置，對每面35kV,、10kV高壓開關(guān)柜內(nèi)配置開關(guān)狀態(tài)操控裝置,，對電氣量采集和對電氣設(shè)備（如斷路器）的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié),，發(fā)生故障時,，由微機(jī)保護(hù)裝置完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制,，迅速切除故障設(shè)備和完成事故后的恢復(fù)操作,。

　　在每面35kV、10kV高壓變配電開關(guān)柜配置1臺多功能電表,，在35kV變電所計(jì)量柜處裝有計(jì)量儀表,，其中在35kV變電所安裝負(fù)荷采集終端箱，收集計(jì)量點(diǎn)計(jì)量表的電能信息,，用于遠(yuǎn)程監(jiān)控及電量數(shù)據(jù)采集,。

　　在35kV總變二次值班室配置1套DC220V/100AH柜式直流電源，各區(qū)域變電所在高壓柜配置DC220V/50AH分布式直流電源,，為整個變電站的斷路器,、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;配置一臺時鐘同步裝置，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)所有微機(jī)保護(hù)裝置,、監(jiān)控主機(jī),、規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置,、遠(yuǎn)動裝置的時鐘同步;配置一套變電站綜自自動化系統(tǒng)，通過規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置采集站內(nèi)主變溫度巡檢儀,、主變檔位變送器,、直流屏數(shù)據(jù)，通過光纖組網(wǎng)與分散的各區(qū)域10kV變電所通信實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動化監(jiān)控與管理;在二次值班室配置一面通訊屏,、一面調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)屏,，SDH型STM-4光傳輸設(shè)備1套，PTN接入層光傳輸設(shè)備1套,，共同安裝于光通信屏;48芯0DF,、16單元DDF、4端口IAD,，共同安裝于通信配線屏,，電網(wǎng)110kV姜家變電站安裝:STM-4光接口板2塊、GE光模塊2個,，安裝于現(xiàn)運(yùn)行SDH設(shè)備和PTN設(shè)備上,。24芯光纖配線單元箱1臺，安裝于現(xiàn)狀姜家變電站通信配線柜內(nèi),。通過專用通道點(diǎn)對點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)變電站與調(diào)度端通訊,。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)屏配置數(shù)據(jù)1臺路由器、2臺交換機(jī),、2臺縱向加密裝置,。

　　功能需求

　　微機(jī)保護(hù)需求

　　變電站綜合自動化系統(tǒng)中，多數(shù)子系統(tǒng)都是由微機(jī)構(gòu)成的,，都具有一定的故障診斷功能,，這就使得變電站一、二次設(shè)備的可靠性得到了提高,。

　　35kV/10kV 降壓變壓器回路采用整套主變保護(hù)裝置集中組屏方式,，配置主變保護(hù)屏。屏柜設(shè)立在電氣監(jiān)控室,，屏柜上裝設(shè)1臺差動保護(hù)裝置AM5SE-D2,、1臺高后備保護(hù)裝置AM5SE-TB、1臺低后備保護(hù)裝置AM5SE-TB,、1臺高側(cè)測控裝置AM5SE-K,、1臺低側(cè)測控裝置AM5SE-K、1只變壓器溫控儀ARTM-8,、1臺檔位變送器UP858-19AN及轉(zhuǎn)換開關(guān),、壓板,、空氣開關(guān)等其他控制設(shè)備,。

　　差動保護(hù)裝置：作為降壓變壓器內(nèi)部及引出線短路故障的主保護(hù),，其作用是對變壓器一側(cè)的電流及電壓進(jìn)行監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)問題,，及時發(fā)出預(yù)警信息,，動作后跳降壓變壓器高低兩側(cè)斷路器，避免變壓器發(fā)生故障,；

　　高低后備保護(hù)裝置：作為35kV側(cè)/10kV側(cè)的后備保護(hù)以及變壓器的非電量保護(hù),，其作用是在前兩個裝置都無法正常運(yùn)行的情況下，通過智能和人工的配合,，來完成對整個變壓器運(yùn)行的監(jiān)控和保護(hù),，動作后跳降壓變壓器高低兩側(cè)斷路器，避免其出現(xiàn)故障,，影響整個變電站的運(yùn)行,。

　　高低側(cè)測控裝置：用于監(jiān)測35kV側(cè)/10kV側(cè)測量電流、測量電壓,；

　　變壓器溫控器：監(jiān)測降壓變壓器內(nèi)部繞組溫度,，將測量的數(shù)據(jù)反饋回控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，一旦出問題及時后臺對變壓器進(jìn)行保護(hù)處理,；

　　檔位變送器：監(jiān)測主變壓器在工作中的接頭位置,，用于降壓變壓器檔位測量及有載調(diào)壓。

　　本地?cái)?shù)據(jù)采集

　　變電站綜合自動化系統(tǒng)需采集設(shè)備有組屏保護(hù)7臺,、分散保護(hù)14臺,、儀表180臺，數(shù)量共計(jì)201臺,，本地設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)類型主要分為遙測,、遙信兩類數(shù)據(jù)，部分?jǐn)?shù)據(jù)展示如下：

　　遙測量

遙信量

調(diào)度上傳需求

　　黃島區(qū)以黃島島名命名,，1979年1月,，膠南縣再度劃歸青島市，同年從膠南縣劃出黃島,、辛安,、薛家島3處人民公社，設(shè)立青島市黃島區(qū),。1984年,，青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)成立。1990年12月,，撤銷膠南縣,，設(shè)立膠南市（縣級市）。1992年11月，黃島區(qū)境內(nèi)設(shè)立青島保稅區(qū),。1993年,，青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)擴(kuò)展到黃島全區(qū)，兩區(qū)體制合一,。2012年9月,，撤銷黃島區(qū)、縣級膠南市,，設(shè)立黃島區(qū),。地方電網(wǎng)要求本項(xiàng)目數(shù)據(jù)兩路上傳，一路上傳到黃島區(qū)調(diào)度部分,，另一路經(jīng)黃島區(qū)匯聚中心上傳至青島市平臺,，兩路上傳均采用雙通道上傳，整體方案冗余配置,，確保調(diào)度上傳的穩(wěn)定性與可靠性,。

　　本項(xiàng)目計(jì)量數(shù)據(jù)獨(dú)立上傳，數(shù)據(jù)網(wǎng)僅上傳安全Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù),，數(shù)據(jù)網(wǎng)及二次安防設(shè)備信息與清單如下：

　　表1 數(shù)據(jù)網(wǎng)及二次安防設(shè)備清單

　　配置設(shè)備清單

　　表2 我司提供方案設(shè)備列表

　　現(xiàn)場應(yīng)用圖

圖7 10kV 1#分所電氣一次圖

圖8 10kV 1#分所現(xiàn)場實(shí)物圖

圖9 10kV 2#分所電氣一次圖

　　圖10 10kV 2#分所現(xiàn)場實(shí)物圖

圖11 二次值班室室現(xiàn)場圖

　　系統(tǒng)功能

　　實(shí)時監(jiān)測

　　Acrel-1000變電站綜合自動化系統(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(yùn)行狀態(tài)，實(shí)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。

圖12 實(shí)時監(jiān)測主界面圖

　　主變監(jiān)測

　　在35kV變電站中主要關(guān)注的就是主變壓器,，主變壓器獨(dú)立界面分析,，可以查看變壓器基本信息（變壓器型號、容量,、調(diào)壓方式,、溫度），也可以直接查看詳細(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小時功率運(yùn)行曲線,。

圖13 主變壓器監(jiān)測界面圖

　　分變電所監(jiān)測

　　各分變電所獨(dú)立監(jiān)測界面,，可以直接查看分變電所回路詳細(xì)電參量與斷路器開關(guān)狀態(tài)，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(yàn)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、保護(hù)跳閘信號和事故預(yù)告信,。

圖14 分變電所監(jiān)測界面圖

　　光字牌

　　根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)庫獲取保護(hù)信息表,，通過多排欄的形式展示單個設(shè)備間隔保護(hù)信號，監(jiān)視各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),，實(shí)現(xiàn)越限報(bào)警,，供變電站集中監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維人員維護(hù)，由監(jiān)控人員使用,。

圖15 光字牌監(jiān)測界面圖

　　結(jié)語

　　通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息,，數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行監(jiān)視和控制,，對實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化和運(yùn)維管理現(xiàn)代化,，提高電網(wǎng)的安全和可靠運(yùn)行水平起到了很大的作用，因此用戶變電站要進(jìn)一步加強(qiáng)綜合自動化系統(tǒng)水平,，提高運(yùn)維人員的技能,，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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