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摘要：隨著電力、計算機、信息和網(wǎng)絡等技術的不斷發(fā)展，推動了電力監(jiān)控的快速發(fā)展，人們對電力系統(tǒng)運行的安全性以及穩(wěn)定性的要求越來越高。本文針對錫林郭勒供配電系統(tǒng)特點及供配電系統(tǒng)高可靠性的要求，提出了保護類、監(jiān)測類和防誤閉鎖產(chǎn)品解決方案。本文介紹的AM5SE系列微機保護裝置，可以針對錫林郭勒配電工程中不同保護對象提供對應的保護功能，并且通過電力監(jiān)控系統(tǒng)采集相關遙測、遙信和SOE等數(shù)據(jù)完成監(jiān)視、控制和預警，配合五防系統(tǒng)，大大提高了變電站運行的可靠性、安全性、提高供電質量。實現(xiàn)變電站供配電系統(tǒng)的整體監(jiān)測與管理。
1概述
中國移動通信集團內(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布希勒特社區(qū)。從事移動通信、IP電話和因特網(wǎng)等網(wǎng)絡設計、投資和建設;移動通信、IP電話和因特網(wǎng)設施的安裝、工程施工和維修;經(jīng)營與移動通信、IP電話和因特網(wǎng)業(yè)務相關的系統(tǒng)集成、漫游結算清算、技術開發(fā)、技術服務、設備銷售，以及其他電信及信息服務。
本工程為中國移動通信集團內(nèi)蒙古有限公司錫林郭勒分公司10kV供配電工程項目，10kV系統(tǒng)為單母線分段接線形式，兩進線，母聯(lián)開關之間設置電氣連鎖，電纜下進線上出線，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柜，主變進線柜、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項目需求
根據(jù)用戶配電系統(tǒng)管理需求，需要對10kV進線、變壓器出線、交直流系統(tǒng)等進行全方面監(jiān)控與保護，及時發(fā)現(xiàn)故障，保證配電系統(tǒng)可靠運行。
結合用戶實際生產(chǎn)工藝要求，為實現(xiàn)本項目10kV配電室的監(jiān)控與管理，針對不同保護對象配置微機保護裝置：10kV進線柜配置線路保護裝置AM5SE-F;10kV變壓器出線柜配置AM5SE-T變壓器保護裝置;10kV分段柜配置AM5SE-B備自投保護裝置;10kV母線設備柜配置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)，通過通信管理機及網(wǎng)絡交換機實時采集微機保護裝置、電力儀表等二次設備數(shù)據(jù)，實現(xiàn)整個廠區(qū)供配電系統(tǒng)的電力監(jiān)控與自動化管理。在電氣監(jiān)控室配置一套電源系統(tǒng)，為整個變電站的斷路器、二次設備及監(jiān)控主機等重要設備運行提供穩(wěn)定可靠的電源。并配置時鐘同步裝置，放置在電氣監(jiān)控室通訊屏，時鐘源支持GPS和北斗。監(jiān)控系統(tǒng)、通訊管理機和微機保護裝置均從該裝置獲得授時(對時)信號，保證I/O數(shù)據(jù)采集單元的時間同步達到1ms精度要求。具體需求如下
(1)10kV配電室監(jiān)控
1)10kV進線保護：
10kV進線柜各配置一臺線路保護AM5SE-F，當回路故障時，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。
2)10kV變壓器柜保護：
10kV變壓器柜共配置2臺變壓器保護裝置AM5SE-T，當回路故障時，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。
3)10kV母聯(lián)保護
母聯(lián)柜配置一臺備自投保護裝置AM5SE-B，用于實現(xiàn)兩進線和母聯(lián)之間的自動投切(進線備自投/母聯(lián)備自投/聯(lián)切備自投/自適應備自投)，同時實現(xiàn)母聯(lián)保護功能。
4)10kV PT監(jiān)測
PT柜配置一臺PT并列及監(jiān)測裝置AM5SE-UB，實現(xiàn)兩臺PT柜間的切換以及監(jiān)測，當回路電壓出現(xiàn)異常時，及時發(fā)出告警信號。
(2)微機五防閉鎖方案
針對10kV開關柜，每臺斷路器配置五防電氣鎖1把，每個手車(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、電腦鑰匙2把、微機五防軟件一套。
(3)時鐘同步
配置時鐘同步裝置一臺，放置在電氣監(jiān)控室通訊屏，時鐘源支持GPS和北斗。監(jiān)控系統(tǒng)、通訊管理機和微機保護裝置均從該裝置獲得授時(對時)信號，保證I/O數(shù)據(jù)采集單元的時間同步達到1ms精度要求。當時鐘失去同步時，自動告警并記錄事件，當時鐘失去電源時，自動生成告警信號。監(jiān)控系統(tǒng)設備采用NTP對時方式，微機保護裝置對時接口采用IRIG-B對時方式。
(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。其中一臺AM5SE-K采集10kV I段母線側站用變電壓、10kV I段母線開口三角電壓和10kV 1#進線電流;另一臺AM5SE-K采集10kV II段母線側站用變電壓、10kVII段母線開口三角電壓和10kV 2#進線電流;還有2臺AM5SE-K分別采集站內(nèi)各微機保護裝置異常信號和通信設備異常信號。
(5)電源
本項目針對10kV開關室和10kV開關室內(nèi)監(jiān)控設備的提供電源，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，雙路交流進線自動切換裝置;
直流饋電屏支持36路直流饋線，3kVA逆變電源，8路饋線;
站用電源屏配置進線開關2只，ATS切換模塊1個，進線電度表2只，24路饋線。
(6)后臺監(jiān)控系統(tǒng)
在10kV開關室內(nèi)配置通訊管理機1臺，實現(xiàn)10kV開關柜微機保護裝置的數(shù)據(jù)采集;在電氣監(jiān)控室的通訊屏上配置通訊管理機1臺，實現(xiàn)10kV開關柜微機保護裝置、測控裝置、直流屏以及其它智能設備的數(shù)據(jù)采集。在電氣監(jiān)控室配置監(jiān)控系統(tǒng)和微機五防系統(tǒng)主機1臺、用于實現(xiàn)變電站的遙測、遙信、遙控、報警、報表、操作票、防誤操作等相關功能。監(jiān)控系統(tǒng)按照單網(wǎng)組網(wǎng)方式，實現(xiàn)變電站內(nèi)數(shù)據(jù)采集與實時監(jiān)控。系統(tǒng)組網(wǎng)拓撲圖如下：
3.1 概述
AM5SE 系列微機保護測控裝置(以下簡稱裝置)集保護、控制、測量、通訊和監(jiān)視功能于一體，資源豐富、配置完善、維護方便、性能穩(wěn)定，適用于 35kV 及以下電壓等級電力系統(tǒng)的保護和測控，實現(xiàn)進線、主變、配電變、電動機、電容器、母聯(lián)、PT 等保護。應用領域覆蓋電力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行業(yè)。
裝置硬件設計采用可靠性配置，軟件配以專門的保護算法，抗干擾性能強，可靠性高，保護實現(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)的安全可靠運行提供保障。
3.2 特點
1)高性能的硬件平臺
裝置采用主頻為 168MHz 的處理器，16 位同步采樣 A/D，每周波 48 點高速采樣、實時并行計算;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)一的硬件設計和完善的保護功能
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計，通用性強。在同一硬件平臺上針對不同對象進行保護功能設計，實現(xiàn) 35kV 及以下電壓等級的電力系統(tǒng)保護，適用于進線、饋線、主變(容量 2000kVA 以上)、配電變壓器(容量 2000kVA 以下)、高壓電動機、高壓電容器、母聯(lián)、PT 等設備的保護和自動控制功能。
3)豐富的接口資源
12 路(可擴展到 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，具有帶諧波制動的保護功能。
獨立操作回路，可自適應 0.25~5A 開關跳合閘電流;
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 路有源開關量輸入通道、10 路獨立無源開關量輸出通道;
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 對時功能，支持 IRIG-B 對時方式(RS485 接口);
1 個 UBS 接口，可通過 U 盤升級裝置程序，也可導出裝置的定值、故障錄波數(shù)據(jù)，方便故障分析;
1 個 RS232 接口，可通過 USB 轉 232 數(shù)據(jù)線升級裝置程序，還可上傳裝置定值、動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，人機界面清晰易懂。
靈活的按鈕設計，菜單式操作簡單、便捷。
保護功能的出口可通過跳閘矩陣進行設置，方便用戶選擇要動作的繼電器。
配備計算機界面的調試與分析軟件，調試及維護簡單方便。
5)透明化
實時記錄交流量、開入量、開出量和所有保護模塊的狀態(tài)。
裝置記錄內(nèi)部各元件動作行為、動作時間和錄波數(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 個周波、故障后 4 個周波波形，共計 46s。
每個采樣點錄波至少包含 12 個模擬量、10 個開關量波形。
6)可靠性設計
裝置采用全圖形編程技術設計每個保護功能，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，裝置通過多項電磁兼容檢測認證，電快速瞬變脈沖群、靜電放電、浪涌抗干擾性能均達到 IV 級標準。
本項目的微機保護裝置的產(chǎn)品上圖如下：
各型號主要實現(xiàn)的保護功能如下：
整個配電室所設微機保護型號與數(shù)量如下：
整個配電室所設防誤閉鎖裝置型號與數(shù)量如下：
4系統(tǒng)功能
(1)實時監(jiān)測
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)可以直觀顯示一次系統(tǒng)圖，并實時顯示10kV電壓等級各回路的遙測量、遙信量和報警信號等。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柜內(nèi)路斷路器、手車、隔離開關、負荷開關、地刀開關的分合狀態(tài)、斷路器彈簧儲能狀態(tài)及遠方就地控制狀態(tài);報警信號包括微機保護裝置的告警信號、保護跳閘信號及裝置異常信號。
(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)計該曲線查詢范圍內(nèi)發(fā)生時間、平均值等。
(4)運行報表
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)可以查詢各回路或設備指定時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：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、年的格式進行查詢、導出、打印。
(5)實時告警
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。
1.圖元告警
2.彈出事件報警窗口
3.實時語音功能，系統(tǒng)能夠對所有事件發(fā)出語音告警。
(6)歷史事件查詢
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。可以按時間、類型和設備進行查詢和排序。
(7)電能統(tǒng)計報表
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(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)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。
(8)用戶權限管理
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作(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、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
(9)網(wǎng)絡拓撲圖
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構;可在線診斷設備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。
(10)遙控
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備進行遠程遙控操作。配電系統(tǒng)維護人員可以通過監(jiān)控系統(tǒng)的主界面點擊相應的斷路器遙信點調出遙控操作界面，通過五防軟件解鎖后，可以及時執(zhí)行調度系統(tǒng)或站內(nèi)相應的操作命令。
(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，當某一設備需要進行遙控操作時，首先進行五防規(guī)則判斷(即防止誤分、合斷路器;防止帶負荷分、合隔離開關;防止帶電合接地開關;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)送解鎖命令至自動化監(jiān)控后臺，自動化監(jiān)控后臺進行遙控操作。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)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備通信情況進行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測?？梢圆榭茨硞€設備的通信和數(shù)據(jù)報文?？梢酝瓿膳c各種智能電子設備的通信和數(shù)據(jù)轉發(fā)，包括微機保護、電力儀表、智能操控、直流屏、模擬屏、五防系統(tǒng)和調度等。
5結束語
隨著電力系統(tǒng)正向著高可靠性、高自動化、高信息化水平方向迅猛發(fā)展，對電網(wǎng)的監(jiān)控已成為國內(nèi)外高度重視的關鍵問題，特別是電力系統(tǒng)中起著控制和保護等重要作用的開關柜的監(jiān)控。智能配電監(jiān)控保護類、監(jiān)測類和防誤閉鎖產(chǎn)品解決方案對于供配電系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運行起著至關重要的作用，尤其是微機保護裝置在電力系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位，它能夠反映設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備從系統(tǒng)中切除，保證無故障設備繼續(xù)正常運行，將事故限制在很小范圍，提高系統(tǒng)運行的可靠性，很大限度地保證向用戶安全、連續(xù)供電。本文針對中錫林郭勒項目中不同保護對象提供對應的保護功能和監(jiān)測功能，并且通過電力監(jiān)控系統(tǒng)采集相關遙測、遙信數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，配合五防系統(tǒng)能大大提高變電站運行的可靠性、安全性、提高供電質量，有利于實現(xiàn)變電站綜合自動化，實現(xiàn)無人或少人值守。
審核編輯：湯梓紅
工商網(wǎng)監(jiān)
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