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    安科瑞主變保護組屏方案及電力監控系統在恒大 崇明現代農業產業園35kV配電工程項目的應用

    摘 要:現如今,各領域不斷的進步,促進電力電網的快速發展,人們對電力系統運行的安全性以及穩定性的要求越來越高,而微機保護裝置能夠對電力系統的運行起到保護作用。本文介紹的微機保護裝置,可以針對35kV配電工程中不同保護對象提供對應的保護功能,能大大提高變電站運行的可靠性、安全性、提高供電質量,有利于實現變電站綜合自動化,實現無人或少人值班。

    關鍵詞:安全性;穩定性;微機保護裝置;綜合自動化;

    1 項目概況

            恒大現代農業產業園位于上海崇明,該項目擬建設高科技智慧溫室8萬平方米,主要運用全球頂級高新農業技術、農業設備和現代管理經驗,采用全智能環境控制技術,大數據、物聯網和智能機械自動化技術等,全季節生產,全過程集約化、標準化、智能化,打造綠色、高產的高科技農業。其中,智慧溫室是恒大上?,F代農業產業園項目的拳頭產品,擁有綜合環境控制系統,由信號采集系統、中心計算機、控制系統三大部分組成,利用該系統調節室內溫、光、水、肥、氣等諸多因素,實現全季節種植,穩步精細化管理,全年高產。恒大高科農業集團依托荷蘭庫伯、道森、森通等世界溫室制造商建設,配備騎士、普瑞瓦、豪根道等世界溫室自控系統技術,確保設計、生產、建設、運營等各環節處于國際水平。

            本工程35kV高壓柜采用戶內金屬鎧裝移開式高壓開關柜,柜體顏色為RAL7035。真空斷路器采用正泰ZN85-40.5/T1250-25kA。電流互感器選用戶內環氧樹脂澆注式、全封閉、全工況電流互感器。電壓互感器選用戶內環氧樹脂澆注式,全封閉、全工況電壓互感器,電壓比為(35/√3)/(0.1/√3)/(0.1/3), 準確級組合0.5/3P。本期主變壓器選用雙繞組油浸式自冷型無勵磁調壓電力變壓器,容量為20MVA,電壓比為35±2x2.5%/10.5KV,變壓器的阻抗為Uk=6.4%,接線組別為Dy11。 進出線方式為電纜下進下出。

            本工程10kV高壓柜采用戶內金屬鎧裝移開式高壓開關柜。真空斷路器采用正泰ZN63A-12/T630-25kA。電流互感器選用戶內環氧樹脂澆注式、全封閉、全工況電流互感器。電壓互感器選用戶內環氧樹脂澆注式,全封閉、全工況電壓互感器,電壓比為(10/√3)/(0.1/√3)/(0.1/3),準確級組合 0.5/3P。進出線方式為電纜下進下出。

    2 項目需求

            本項目35kV變電站為終端用戶變,35kV采用單母線接線,為防止35kV變電站母線故障涉及其它變電所安全運行:需在35kV側配置主變保護柜1面,公用測控柜1面;10kV配置就地微機保護裝置;監控中心配置遠動通訊柜1面、電力監控系統柜1面、10kV網絡交換機柜1面,實現對高壓柜的設備運行情況實時監視和保護。

            本次針對該35kV配電工程項目中不同保護對象配置不同微機保護裝置,35kV主變柜既是進線又是出線,所以按主保護加后備保護配置:差動保護裝置AM5SE-D2、高后備保護裝置AM5SE-TB、高側測控裝置AM5SE-K、低側測控裝置AM5SE-K;公用測控柜配置4臺公用測控裝置AM5SE-K;10kV出線柜配置AM5SE-F線路保護裝置;10kV電容器柜配置AM5SE-C電容器保護裝置;10kV站變柜配置AM5SE-T變壓器保護裝置;10kV進線柜配置AM5SE-K測控裝置;為實現低頻減載功能,在10kV PT柜單獨配置一臺AM5SE-F線路保護裝置,此外,10kV PT柜還配置母線測控裝置AM5SE-F,這兩臺保護的邏輯都是單獨定制的,各型號主要實現的保護功能如下:

    綜保型號

    保護功能

    AM5SE-D2

    差動越限告警、CT斷線告警、比率制動差動保護、差動速斷保護

    AM5SE-TB

    三段式過流保護(可經復合電壓閉鎖、可帶方向閉鎖)、反時限過流保護(可經復合電壓閉鎖)、兩段式零序過流保護、零序反時限過流保護、過負荷保護、啟動通風保護、閉鎖有載調壓(常閉點)、非電量保護、兩段間隙零序過流保護、兩段零序過壓保護、控制回路斷線告警、PT斷線告警、FC回路配合的過流閉鎖功能、自產零序過流保護

    AM5SE-F

    三段式過流保護(可經低壓閉鎖,可帶方向)、反時限過流保護(可經低壓閉鎖)、兩段式零序I01過流/反時限過流保護、兩段式零序I02過流/反時限過流保護、重合閘、后加速過流保護(可經低壓閉鎖)、過負荷告警、過負荷跳閘、失壓跳閘、失壓告警、過電壓保護、零序過壓保護、逆功率保護、頻率保護(低頻減載/高頻保護)、PT斷線告警、控制回路斷線告警、FC回路配合的過流閉鎖功能、檢同期

    AM5SE-T

    三段式過電流保護(可經復合電壓閉鎖)、反時限過流保護(可經復合電壓閉鎖)、兩段式零序I01過流保護、兩段式零序I02過流保護、零序反時限過流保護、過負荷告警、過負荷跳閘、PT斷線告警、控制回路斷線告警、非電量保護、FC回路配合的過流閉鎖功能

    AM5SE-C

    兩段式定時限過流保護、反時限過流保護、兩段式零序過流保護、欠電壓保護、過電壓保護、自產零序過電壓保護、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、非電量保護、PT斷線告警、控制回路斷線告警

    3 產品方案

            本工程分為35kV變電站和10kV變電站,35kV變電站共計4面高壓柜,配置微機保護8臺,1只模擬信號變送器;10kV變電站共計16面高壓柜,配置微機保護17臺,整個配電室上圖方案如下:

     

    圖1 35kV變電站上圖方案

    圖2 10kV變電站上圖方案

            整個配電室所設微機保護型號與數量如下:

    開關柜編號

    微機保護裝置型號

    微機保護裝置數量

    安裝方式

    35kV變電站

    主變柜

    AM5SE-D2差動保護裝置

    1臺

     

     

    組屏安裝

    AM5SE-TB高后備保護裝置

    1臺

    AM5SE-K主變測控裝置

    2臺

    BM-TR 模擬信號變送器

    1臺

    公用測控柜

    AM5SE-K公用測控裝置

    4臺

    組屏安裝

    10kV變電站

    #0溫室負荷用電1

    AM5SE-F線路保護裝置

    1臺

    就地安裝

    #1溫室基礎用電

    AM5SE-F線路保護裝置

    1臺

    就地安裝

    #2溫室基礎用電

    AM5SE-F線路保護裝置

    1臺

    就地安裝

    #3溫室基礎用電

    AM5SE-F線路保護裝置

    1臺

    就地安裝

    #5溫室補光燈及制冷機組

    AM5SE-F線路保護裝置

    1臺

    就地安裝

    #1站變柜

    AM5SE-T變壓器保護裝置

    1臺

    就地安裝

    #1主變進線柜

    AM5SE-K測控裝置

    1臺

    就地安裝

    #4溫室補光燈及制冷機組

    AM5SE-F線路保護裝置

    1臺

    就地安裝

    #3溫室補光燈及制冷機組

    AM5SE-F線路保護裝置

    1臺

    就地安裝

    #2電容器柜

    AM5SE-C電容器保護裝置

    1臺

    就地安裝

    #1電容器柜

    AM5SE-C電容器保護裝置

    1臺

    就地安裝

    #2溫室補光燈及制冷機組

    AM5SE-F線路保護裝置

    1臺

    就地安裝

    #1溫室補光燈及制冷機組

    AM5SE-F線路保護裝置

    1臺

    就地安裝

    #1PT柜

    AM5SE-F低頻減載裝置

    1臺

    就地安裝

    AM5SE-F母線測控裝置

    1臺

    就地安裝

    #5溫室基礎用電

    AM5SE-F線路保護裝置

    1臺

    就地安裝

    #4溫室基礎用電

    AM5SE-F線路保護裝置

    1臺

    就地安裝

    4 系統需求

            為實時監視整個配電室的運行以及數據采集,該項目配置一套Acrel-2000Z電力監控系統,其可實現的功能如下:

            1)實時監測:以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態,可以實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息,動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態。

     

    圖3 35kV變電站配電監測界面

    圖4 10kV變電站配電監測界面

            2)電參量查詢: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、總有功功率、總無功功率、總功率因數、正向有功電能等。

            3)運行報表: 查詢各回路或設備指定時間的運行參數,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、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等,報表格式有日報表、月報表、年報表等。

            4)實時告警: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、事故跳閘等事件發出告警。

            5)歷史事件查詢:能夠對遙信變位,保護動作、事故跳閘,以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統事件和報警信息進行歷史追溯,查詢統計、事故分析。

            6)故障錄波: 能夠在系統發生故障時,自動準確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況,通過對這些電氣量的分析、比較,對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統安全運行水平有著重要作用。

            7)事故追憶:能夠自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩態信息,包括開關位置、 保護動作狀態、遙測量等,形成事故分析的數據基礎。

            8)曲線查詢:能夠查詢實時曲線和歷史曲線,包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數等所有遙測量。

            9)用戶權限管理: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授權的操作(如遙控的操作,數據庫修改等)。系統可以定義不同操作權限的權限組(如管理員組、工程師組、操作員組等),在每個權限組里分配不同用戶,為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

            10)網絡拓撲圖:支持實時監視接入系統的各設備的通訊狀態,能夠完整的顯示整個系統網絡結構;可在線診斷設備通訊狀態,發生網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。

    圖5 變電站網絡拓撲圖

            11)遙控功能:根據電力規程要求,可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。

            12)通信管理:可以對整個配電系統范圍內的設備通信情況進行管理、控制、數據的實時監測。

    5 現場安裝圖片

            本項目35kV微機保護采用組屏方式安裝,10kV微機保護就地安裝在各個高壓開關柜上,電力監控系統主機安裝于監控主機屏中,現場安裝圖片如下。

     

    圖9 10kV AM5SE系列保護裝置

    6 結語

            微機保護裝置在電力系統中具有舉足輕重的地位,它能夠反應設備的故障和不正常工作狀態并自動迅速地、有選擇性地動作于斷路器將故障設備從系統中切除,保證無故障設備繼續正常運行,將事故限制在小范圍,提高系統運行的可靠性,很大限度地保證向用戶安全、連續供電。本文介紹的35kV配電工程通過對各個保護對象裝設對應的保護裝置,不但使整個配電工程實現了綜合自動化,還降低了工作人員的勞動強度,提高了設備運行的可靠性。

    參考文獻

    [1] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.6月版

    [2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統設計與產品二次原理圖集.2020.10月版

    [3] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2020.5月版