電能管理系統在玉石高速公路配電工程項目的應用

 

關(guān)鍵詞：安全性；可靠性；微機保護裝置；綜合自動(dòng)化；高速公路；電力監控系統

 

       石阡至玉屏高速公路，是《貴州省高速公路網(wǎng)規劃（2008-2030年）》“678"網(wǎng)的重要加密線(xiàn)，項目起于石阡縣大沙壩鄉龍硐，接思劍高速公路，終點(diǎn)位于玉屏縣大龍鎮，接江大高速公路，路線(xiàn)全長(cháng)88.6公里，雙向四車(chē)道，設計速度80公里/時(shí)，路基寬度24.5米。預算總投資118億元，途經(jīng)石阡縣大沙壩鄉、泉都街道、湯山街道、花橋鎮、石固鄉、坪地場(chǎng)鄉、青陽(yáng)鄉7個(gè)鄉鎮（街道）。2021年9月9日上午，石阡至玉屏(大龍)高速公路通車(chē)儀式在石阡東服務(wù)區舉行，標志著(zhù)該項目順利建成通車(chē)。

       本項目配電工程共有從木灣隧道、周家灣隧道、花橋隧道、石板坡隧道、白巖灣服務(wù)區、羅家山停車(chē)區、青陽(yáng)匝道收費站等41個(gè)變電所，其中，天馬服務(wù)區（南區）、天馬服務(wù)區（北區）、白巖灣服務(wù)區（南區）、白巖灣服務(wù)區（北區）、花橋收費站（管理分中心）由于房建問(wèn)題，暫時(shí)待定。變電所高壓柜采用KYN28-12型移開(kāi)式金屬鎧裝高壓開(kāi)關(guān)柜，配真空斷路器HVX-12/T630A-31.5KA，箱式變電站高壓柜采用XGN15-12環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜，配真空斷路器HVX-12/T630A-31.5KA。所有高壓開(kāi)關(guān)柜均需安裝微機保護裝置，實(shí)現過(guò)流、速斷、零序、超溫等繼電保護及實(shí)現遙控、遙測、遙信三遙功能。變電站操作電源由專(zhuān)用UPS提供，且UPS滿(mǎn)足電力監控系統接口要求。為確保供電的可靠性，各站區10/0.4kV變電所均設置一臺柴油發(fā)電機組作為備用電源，發(fā)電機容量在200kW-500kW之間。在市電停電后，柴油發(fā)電機組可以自啟動(dòng)，為重要負荷供電。柴油發(fā)電機組各項狀態(tài)數據，由發(fā)電機控制屏數據接口，通過(guò)電力監控系統的智能通信管理機傳輸至路段監控分中心。主電源和備用電源之間利用電源切換屏，使其不能并聯(lián)運行。

        為實(shí)時(shí)監視整個(gè)配電室的運行以及數據采集，該項目配置一套電力監控系統，主要實(shí)現對石阡至玉屏各個(gè)變電所的用電監控與管理。監控范圍為變電所的微機保護裝置、電能表、變壓器溫控儀、EPS、UPS、無(wú)功補償、柴發(fā)、發(fā)電機控制屏、郵箱液位儀、風(fēng)機軟啟動(dòng)器和照明控制器。本系統由用戶(hù)管理層、網(wǎng)絡(luò )通信層、現場(chǎng)設備層三部分組成，現場(chǎng)設置的電能表采用屏蔽雙絞線(xiàn)連接至各分區數據采集器，各分區數據采集器將數據分類(lèi)處理后，通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接至局域網(wǎng)交換機上傳至電力監控系統主機，實(shí)現電力監控功能。整個(gè)系統的架構如下：

圖3 系統架構圖

    整個(gè)電力監控系統的高速公路主界面顯示如下：

圖4 石阡至玉屏高速公路主界面監視圖

         電力監控系統可實(shí)現的功能如下：

        1）實(shí)時(shí)監測：以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)。各個(gè)監控設備的監測界面如下：

圖5 毛栗坪隧道1#變電所10kV配電監測界面

圖6 毛栗坪隧道1#變電所0.4kV配電監測界面

         2）電參量查詢(xún)：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(wú)功功率、總功率因數、正向有功電能等。

        3）運行報表： 查詢(xún)各回路或設備時(shí)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(wú)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。

圖7 毛栗坪隧道1#變電所用電報表

          4）實(shí)時(shí)告警：能夠對配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

圖8 石阡至玉屏高速公路報警信息

       5）歷史事件查詢(xún)：能夠對遙信變位，保護動(dòng)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(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警信息進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

       6）故障錄波： 能夠在系統發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準確地記錄故障前、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況，通過(guò)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(dòng)作、提高電力系統安全運行水平有著(zhù)重要作用。

       7）事故追憶：能夠自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩態(tài)信息，包括開(kāi)關(guān)位置、 保護動(dòng)作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。

        8）曲線(xiàn)查詢(xún)：能夠查詢(xún)實(shí)時(shí)曲線(xiàn)和歷史曲線(xiàn)，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數等所有遙測量。

圖9 毛栗坪隧道1#變電所1#進(jìn)線(xiàn)有功功率查詢(xún)

        9）用戶(hù)權限管理：設置了用戶(hù)權限管理功能，通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)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(gè)權限組里分配不同用戶(hù)，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

        10）網(wǎng)絡(luò )拓撲圖：支持實(shí)時(shí)監視接入系統的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構；可在線(xiàn)診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò )異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

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

       12）通信管理：可以對整個(gè)配電系統范圍內的設備通信情況進(jìn)行管理、控制、數據的實(shí)時(shí)監測。

圖10 石板坡隧道2#變電所儀表通信狀態(tài)

 3 現場(chǎng)安裝圖片

         本項目微機保護就地分散安裝在各個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜上，保護裝置以及電能表現場(chǎng)安裝如下圖所示。

  圖11 微機保護裝置以及電能表在石阡至玉屏高速公路配電工程現場(chǎng)安裝圖片

        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(tài)并自動(dòng)迅速地、有選擇性地動(dòng)作于斷路器將故障設備從系統中切除，保證設備繼續正常運行，將事故限制在較小范圍，提高系統運行的可靠性，保證用戶(hù)安全、連續供電。本文介紹的AM4-I電流型微機保護裝置和AM4-U1電壓型微機保護裝置，可以針對高速公路配電工程中不同保護對象提供對應的保護功能，并且通過(guò)電力監控系統采集相關(guān)遙測、遙信數據進(jìn)行監控，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(shí)現變電站綜合自動(dòng)化，實(shí)現無(wú)人或少人值班。

參考文獻

[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)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(chǎn)品二次原理圖集.2020.10月版

[3] 安科瑞用戶(hù)變電站綜合自動(dòng)化與運維解決方案.2021.3月版