摘 要:现如今,各领域不断的进步,促使电力电网的快速发展,人们对电力系统运行的安全性以及稳定性的要求越来越高,而微机保护装置能够对电力系统的运行起到合理的保护作用。本文介绍的微机保护装置,可以针对35kV配电工程中不同保护对象提供对应的保护功能,并且通过变电站综合自动化系统采集相关遥测、遥信数据进行监控,能大大提高变电站运行的可靠性、安全性、提高供电质量,有利于实现变电站综合自动化,实现无人或少人值班。
关键词:安全性;可靠性;微机保护装置;变电站综合自动化系统;
1.项目概况
宁夏天泽新材料科技有限公司成立于2019年8月,注册资本6000万元,位于青铜峡工业园区,是专业从事有机氟产品研制、开发和生产的化工企业,项目总投资近10亿元,占地443.3亩,总建筑面积9.3万平方米。现拥有各项发明12项,是宁夏着重扶持的高新材料制造企业。主要产品包括二氟一氯乙烷(R-142b)、偏氟乙烯(VDF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、电池级氟化锂(LiF)、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯等。公司注重各种含氟新材料的研究开发,瞄准国内外产品市场,力求先进技术发展同步,本项目产品工艺成熟、先进,质量可靠。
本工程为宁夏天泽新材料科技有限公司35kV供配电工程,共有35kV总变电所一个,包括35kV配电系统和总变10kV配电系统;东区配电室一个;西区配电室一个。本工程一期用电容量为10000kVA,采用单电源供电,供电电源暂由110kV新桥变322桥鼎线T接引入;35kV电力电缆型号为3*(ZR-YJV62-26/35-1*400),引入35kV变电所35kV高压进线柜。电源由220kV小坝变35kV供电间隔T接引入。本工程35kV主变选用型号为SZ13-10000/35的三相双绕组有载调压电力变压器,容量为10000kVA。本变电站35kV部分共设KYN61-40.5型铠装移开式高压开关柜6面,接线方式为单母线接线方式,进、出线柜内断路器采用ZN85-40.5kV型固封极柱式真空断路器,柜体布置方式为单列布置。本变电站10kV部分共设KYN28A-12型铠装中置式高压开关柜6面,接线方式为单母线分段接线方式,进、出线柜内断路器采用ZN63-12kV型固封极柱式真空断路器,柜体布置方式为单列布置。本项目东区配电室设KYN28A-12型高压开关柜9面,采用双电源供电,主供电源由新建35kV变电站10kV出线柜“T"接引入,备用保安电源由110kV盛家墩变512新材线干线115#线杆“T"接引入,两路电源在高压侧不设母联。西区配电室设KYN28A-12型高压开关柜6面,采用双电源供电,主供电源由新建35kV变电站10kV出线柜“T"接引入,备用保安电源由东区配电室2AH4高压出线柜“T"接引入,两路电源在高压侧不设母联。
本工程共有一个35kV变电站和1个10kV开闭所,2个10kV变电所,35kV市电引入后经由35kV/10kV变压器,降至10kV电引入开闭所,再由开闭所进行分配电能至各个分变电所,整个变电站的一次系统干线图以及平面布局图如下:
图1 一次系统干线图
图2 35kV变电站和10kV开闭所平面布局图
图3 东区配电室平面布局图
图4 西区配电室平面布局图
2 项目需求
本项目35kV变电站为终端用户变,35kV采用单母线接线,为防止35kV变电站故障涉及其它变电所安全运行:需在35kV侧配置主变保护柜2面,以及变电站综合自动化系统Acrel-1000一套,实现对高压柜的设备运行情况实时监视和保护。
本次针对该35kV配电工程项目中不同保护对象配置不同微机保护装置,35kV主变柜按主保护加后备保护配置:差动保护装置AM5SE-D2、高后备保护装置AM5SE-TB、高侧测控装置AM5SE-K、低侧测控装置AM5SE-K;35kV进线柜配置AM5-F线路保护装置;10kV电容补偿柜配置AM5-C电容器保护装置;10kV变压器出线柜配置AM5-T变压器保护装置;10kV分段柜(预留)配置AM5-B备自投保护装置;10kV母线设备柜配置AM5SE-UB PT并列及监测装置,10kV出线柜配置AM5-F线路保护装置。针对各高压开关柜配置智能操控无线测温整体化装置ASD320,每面开关柜配置6点测温,其中,PT柜配置电池型无线测温传感器ATE200,其余高压开关柜配置CT取电型无线测温传感器ATE400。各型号产品主要实现的功能如下:
产品图片 | 产品型号 | 保护功能 |
| AM5SE-D2 差动保护装置 | 差动越限告警、CT断线告警、比率制动差动保护、差动速断保护 |
AM5SE-TB 后备保护装置 | 三段式过流保护(可经复合电压闭锁、可带方向闭锁)、反时限过流保护(可经复合电压闭锁)、两段式零序过流保护、零序反时限过流保护、过负荷保护、启动通风保护、闭锁有载调压(常闭点)、非电量保护、两段间隙零序过流保护、两段零序过压保护、控制回路断线告警、PT断线告警、FC回路配合的过流闭锁功能、自产零序过流保护、遥控升档、遥控降档、遥控急停 | |
AM5-F 线路保护装置 | 三段式过流保护(可经低电压闭锁、可带方向闭锁、可经二次谐波闭锁)、反时限过流保护(可经低电压闭锁)、两段式零序I01过流/反时限过流/后加速过流保护、两段式零序I02过流/反时限过流/后加速过流保护、重合闸、后加速过流保护(可经低电压闭锁)、过负荷告警、过负荷跳闸、失压跳闸、失压告警、低频减载/高频保护(可经滑差闭锁)、PT断线告警、控故障告警、FC回路配合的过流闭锁功能、非电量保护、逆功率保护、零序过压跳闸、零序过压告警、过电压跳闸、过电压告警、二次谐波闭锁、间歇接地保护 | |
AM5-T 变压器保护装置 | 三段式过电流保护(可经复合电压闭锁、可经二次谐波闭锁)、反时限过流保护(可经复合电压闭锁)、两段式零序I01过流/反时限过流保护、两段式零序I02过流/反时限过流保护、过负荷告警、过负荷跳闸、PT断线告警、控故障告警、非电量保护、FC回路配合的过流闭锁功能、二次谐波闭锁、间歇接地保护 | |
AM5-C 电容器保护装置 | 两段式过流保护、反时限过流保护、两段式零序过流保护、欠电压保护、过电压保护、零序过电压保护、不平衡电压保护、不平衡电流保护、非电量保护、PT断线告警、控故障告警、FC回路配合的过流闭锁功能、二次谐波闭锁 | |
AM5-B 备自投保护装置 | 三段式过流保护、反时限过流保护、后加速过流保护、两段式零序过流/反时限过流/后加速过流保护、进线备自投/母联备自投(支持16种备自投方式)、PT断线告警、控故障告警、母线充电保护 | |
AM5SE-UB PT并列及 监测装置 | I母PT投入、II母PT投入、PT自动并列解列、PT遥控并列解列、I母PT低电压告警、I母PT过电压告警、I母PT零序过压告警、I母PT断线告警、II母PT低电压告警、II母PT过电压告警、II母PT零序过压告警、II母PT断线告警 | |
| ASD320 智能操控无线测温整体化装置 | 一次动态模拟图指示及自检;带电显示、闭锁及自检;核相、强制加热、强制照明;加热回路故障告警;语音防误提示;人体感应及柜内照明、已带电语音播报;分合闸、远方就地、储能转换开关;分合闸回路完好指示/电压测量;预分预合闪光指示;断路器分合次数统计;RS485接口;开关柜节点无线测温。 |
| ATE400 CT取电型 无线测温传感器 | 无线频率:470MHz; 测温范围:-50 ℃~+125 ℃; 采样频率:25s; 发射频率:25s~5min; 精 度:±1℃; 工作温度:-40 ℃~+85 ℃; 电池使用寿命应不小于5年; 传输距离:空旷距离不大于150米。 |
3 产品方案
本工程分为一个35kV变电站、10kV开闭所和2个10kV变电站,需要对每面高压柜配置AM5/AM5SE系列微机保护装置、ASD320-P6智能操控无线测温整体化装置、AMC96多功能仪表,此外,每个主变柜还需配置一只UP858-19AN档位变送器和一只ARTM-8温度巡检仪,档位变送器用于对主变压器的档位进行调节,温度巡检仪用于对主变压器温度的测量,以35kV变电站和10kV开闭所为例,上图方案如下:
图5 35kV变电站上图方案
图6 10kV开闭所上图方案
整个配电室所配置产品型号与数量如下:
开关柜编号 | 产品型号 | 产品数量 | 安装方式 |
35kV变电站 | |||
G1 | AM5-F线路保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
G3 | ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 |
ATE200 电池型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
G4 | AM5SE-D2差动保护装置 | 1台 | 组屏安装 |
AM5SE-TB高后备保护装置 | 1台 | ||
AM5SE-TB低后备保护装置 | 1台 | ||
AM5SE-K主变高侧测控装置 | 1台 | ||
AM5SE-K主变低侧测控装置 | 1台 | ||
UP858-19AN档位变送器 | 1只 | ||
ARTM-8温度巡检仪 | 1只 | ||
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
G5 | AM5SE-D2差动保护装置 | 1台 | 组屏安装 |
AM5SE-TB高后备保护装置 | 1台 | ||
AM5SE-TB低后备保护装置 | 1台 | ||
AM5SE-K主变高侧测控装置 | 1台 | ||
AM5SE-K主变低侧测控装置 | 1台 | ||
UP858-19AN档位变送器 | 1只 | ||
ARTM-8温度巡检仪 | 1只 | ||
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
10kV开闭所 | |||
D1 | ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
D2 | AM5SE-UB PT监测并列装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE200 电池型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
D3 | AM5-F线路保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
D4 | AM5-F线路保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
D5 | AM5SE-C电容器保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
D6 | AM5-B备自投保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
东区配电室 | |||
1AH1 | AM5-F线路保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
1AH3 | AM5-T变压器保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
1AH4 | AM5-T变压器保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
2AH1 | AM5-F线路保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
2AH4 | AM5-T变压器保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
2AH5 | AM5-T变压器保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
西区配电室 | |||
3AH1 | AM5-F线路保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
3AH3 | AM5-T变压器保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
3AH4 | AM5-T变压器保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 | |
4AH2 | AM5-T变压器保护装置 | 1只 | 就地安装 |
ASD320智能操控无线测温整体化装置 | 1只 | 就地安装 | |
ATE400 CT取电型无线测温传感器 | 6只 | 就地安装 | |
AMC96多功能仪表 | 1只 | 就地安装 |
4 系统需求
为实时监视整个配电室的运行以及数据采集,该项目配置一套Acrel-1000变电站综合自动化系统,主要实现宁夏天泽35kV各个变电所的用电监控与管理。监控范围主要为变电所的微机保护装置。本系统由用户管理层、网络通信层、现场设备层三部分组成,现场设置的装置采用屏蔽双绞线连接至各变电所通信管理机,各变电所通信管理机将数据分类处理后,通过网线连接至交换机,上传至监控系统主机,实现电力监控功能。整个系统的架构如下:
图7 系统架构图
Acrel-1000变电站综合自动化系统可实现的功能如下:
1)实时监测:以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态,可以实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息,动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分闸状态。
图8 35kV变电站配电监测界面
图9 10kV开闭所配电监测界面
2)电参量查询:在配电一次图中,可以直接查看该回路详细电参量,包括三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能等。
3)运行报表: 查询各回路或设备设定时间的运行参数,报表中显示电参量信息应包括:各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等,报表格式有日报表、月报表、年报表等。
图10 电参量统计报表
4)实时告警:能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位,保护动作、事故跳闸等事件发出告警。
5)历史事件查询:能够对遥信变位,保护动作、事故跳闸,以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和报警信息进行历史追溯,查询统计、事故分析。
6)故障录波:能够在系统发生故障时,自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况,通过对这些电气量的分析、比较,对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平有着重要作用。
7)事故追忆:能够自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时稳态信息,包括开关位置、 保护动作状态、遥测量等,形成事故分析的数据基础。
8)曲线查询:能够查询实时曲线和历史曲线,包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数等所有遥测量。
图11 历史曲线查询
9)用户权限管理:设置了用户权限管理功能,通过用户权限管理能够防止未经授权的操作(如遥控的操作,数据库修改等)。系统可以定义不同操作权限的权限组(如管理员组、工程师组、操作员组等),在每个权限组里分配不同用户,为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。
10)网络拓扑图:支持实时监视接入系统的各设备的通讯状态,能够完整的显示整个系统网络结构;可在线诊断设备通讯状态,发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。
图12 网络拓扑图
11)遥控功能:根据电力规程要求,可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。
12)通信管理:可以对整个配电系统范围内的设备通信情况进行管理、控制、数据的实时监测。
5 现场安装图片
本项目35kV主变保护采用组屏方式安装,35kV进线柜以及10kV设备就地安装在各个高压开关柜上,电力监控系统主机放置于高压配电房值班室内中,现场安装图片如下。
图13 现场安装图片
6 结语
微机保护装置在电力系统中具有举足轻重的地位,它能够反应设备的故障和不正常工作状态并自动迅速地、有选择性地动作于断路器将故障设备从系统中切除,保证设备继续正常运行,将事故限制在较小范围,提高系统运行的可靠性,较大限度地保证向用户安全、连续供电。Acrel-1000变电站综合自动化系统,可以通过通信管理机及网络交换机实时采集微机保护装置、智能操控装置、多功能仪表等二次设备数据,实现整个厂区供配电系统的全方面电力监控与自动化管理,能大大提高变电站运行的可靠性、安全性、提高供电质量,实现无人或少人值班。
参考文献
[1] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.6月版
[2] 安科瑞35KV以及下变电所智能配电系统设计与产品二次原理图集.2020.10月版
[3] 安科瑞用户变电站综合自动化与运维解决方案.2021.9月版