摘要：隨著電力、計算機、信息和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)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(yīng)的保護功能，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行的可靠性、安全性、提高供電質(zhì)量。實現(xiàn)變電站供配電系統(tǒng)的整體監(jiān)測與管理。

　　關(guān)鍵詞：微機保護;防誤閉鎖;電力監(jiān)控系統(tǒng);微機五防系統(tǒng);時鐘同步;UPS

　　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)。從事移動通信和因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、投資和建設(shè);移動通信和因特網(wǎng)設(shè)施的安裝、工程施工和維修;經(jīng)營與移動通信和因特網(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(guān)之間設(shè)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(guān)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：

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　　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(jié)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(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)，通過通信管理機及網(wǎng)絡(luò)交換機實時采集微機保護裝置、電力儀表等二次設(shè)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(shè)備及監(jiān)控主機等重要設(shè)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(dāng)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(dāng)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(yīng)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(dāng)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(guān)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(dāng)時鐘失去同步時，自動告警并記錄事件，當(dāng)時鐘失去電源時，自動生成告警信號。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)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(cè)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(cè)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(shè)備異常信號。

　　(5)電源

　　本項目針對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(guān)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(guān)室內(nèi)配置通訊管理機1臺，實現(xiàn)10kV開關(guān)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(guān)柜微機保護裝置、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(guān)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：

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　　3 產(chǎn)品方案

　　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*、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(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(shè)計和*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(shè)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(shè)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(shè)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(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(dǎo)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(zhuǎn) 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(shè)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(shè)置，方便用戶選擇要動作的繼電器。

　　配備計算機界面的調(diào)試與分析軟件，調(diào)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(guān)量波形。

　　6)可靠性設(shè)計

　　裝置采用全圖形編程技術(shù)設(shè)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)*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(shè)微機保護型號與數(shù)量如下：

　　整個配電室所設(shè)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(guān)柜內(nèi)路斷路器、手車、隔離開關(guān)、負荷開關(guān)、地刀開關(guān)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(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、溫度值等?？梢园凑杖?、月、年的格式進行查詢、導(dǎo)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?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開關(guān)、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?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(shè)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(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)?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

　　(9)網(wǎng)絡(luò)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(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。

　　(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(shè)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(yīng)的斷路器遙信點調(diào)出遙控操作界面，通過五防軟件解鎖后，可以及時執(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(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(shè)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(shè)備的通信和數(shù)據(jù)報文?？梢酝瓿膳c各種智能電子設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，包括微機保護、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現(xiàn)場安裝圖片

　　6結(jié)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(guān)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(guān)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(guān)重要的作用，尤其是微機保護裝置在電力系統(tǒng)中具有*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*設(shè)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(yīng)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(guān)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(zhì)量，有利于實現(xiàn)變電站綜合自動化，實現(xiàn)無人或少人值守。

作者介紹：黃飛蓉，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事光儲充等研發(fā)與應(yīng)用；

產(chǎn)品推薦：導(dǎo)軌式直流電能表；直流霍爾傳感器；多用戶預(yù)付費電能表