摘 要

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)變電站正朝著現(xiàn)代化的方向不斷發(fā)展,自動(dòng)化設(shè)備以及繼電保護(hù)裝置憑借自身優(yōu)異性能而獲得廣泛應(yīng)用。本文介紹的AM4-I電流型微機(jī)保護(hù)裝置和AM4-U1電壓型微機(jī)保護(hù)裝置，可以針對(duì)高速公路配電工程中不同保護(hù)對(duì)象提供對(duì)應(yīng)的保護(hù)功能，并且通過(guò)電力監(jiān)控系統(tǒng)采集相關(guān)遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，能大大提高變電站運(yùn)行的可靠性、安全性、提高供電質(zhì)量，有利于實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)無(wú)人或少人值班。

關(guān)鍵詞：安全性；可靠性；微機(jī)保護(hù)裝置；綜合自動(dòng)化；高速公路；電力監(jiān)控系統(tǒng)

1 概述

石阡至玉屏高速公路，是《貴州省高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2008-2030年）》“678”網(wǎng)的重要加密線，項(xiàng)目起于石阡縣大沙壩鄉(xiāng)龍硐，接思劍高速公路，終點(diǎn)位于玉屏縣大龍鎮(zhèn)，接江大高速公路，路線全長(zhǎng)88.6公里，雙向四車(chē)道，設(shè)計(jì)速度80公里/時(shí)，路基寬度24.5米。預(yù)算總投資118億元，途經(jīng)石阡縣大沙壩鄉(xiāng)、泉都街道、湯山街道、花橋鎮(zhèn)、石固鄉(xiāng)、坪地場(chǎng)鄉(xiāng)、青陽(yáng)鄉(xiāng)7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)（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(qū)舉行，標(biāo)志著該項(xiàng)目順利建成通車(chē)。

本項(xiàng)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(qū)、羅家山停車(chē)區(qū)、青陽(yáng)匝道收費(fèi)站等41個(gè)變電所，其中，天馬服務(wù)區(qū)（南區(qū)）、天馬服務(wù)區(qū)（北區(qū)）、白巖灣服務(wù)區(qū)（南區(qū)）、白巖灣服務(wù)區(qū)（北區(qū)）、花橋收費(fèi)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(jī)保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)過(guò)流、速斷、零序、超溫等繼電保護(hù)及實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)、遙信三遙功能。變電站操作電源由專(zhuān)用UPS提供，且UPS滿足電力監(jiān)控系統(tǒng)接口要求。為確保供電的可靠性，各站區(qū)10/0.4kV變電所均設(shè)置一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源，發(fā)電機(jī)容量在200kW-500kW之間。在市電停電后，柴油發(fā)電機(jī)組可以自啟動(dòng)，為重要負(fù)荷供電。柴油發(fā)電機(jī)組各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，由發(fā)電機(jī)控制屏數(shù)據(jù)接口，通過(guò)電力監(jiān)控系統(tǒng)的智能通信管理機(jī)傳輸至路段監(jiān)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(yùn)行。

2 項(xiàng)目需求

本次針對(duì)石阡至玉屏高速公路配電工程項(xiàng)目中不同保護(hù)對(duì)象配置不同微機(jī)保護(hù)裝置，10kV進(jìn)線柜、變壓器出線柜、聯(lián)絡(luò)柜均配置AM4-I電流型微機(jī)保護(hù)裝置；電壓互感器柜配置AM4-U1 電壓型微機(jī)保護(hù)裝置。這兩款微機(jī)保護(hù)裝置主要通過(guò)以下保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓柜的設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)時(shí)監(jiān)視和保護(hù)：

3 產(chǎn)品方案

本工程10kV配電工程共有41個(gè)變電所，以毛栗坪隧道1#變電所、平莊匝道收費(fèi)站變電所為例，上圖方案如下：

圖1 毛栗坪隧道1#變電所上圖方案

圖2 平莊匝道收費(fèi)站變電所上圖方案

整個(gè)石阡至玉屏高速公路共有41個(gè)變電所，其中，天馬服務(wù)區(qū)（南區(qū)）、天馬服務(wù)區(qū)（北區(qū)）、白巖灣服務(wù)區(qū)（南區(qū)）、白巖灣服務(wù)區(qū)（北區(qū)）、花橋收費(fèi)站（管理分中心）由于房建問(wèn)題，暫時(shí)待定。除上述變電所外，每個(gè)變電所所設(shè)微機(jī)保護(hù)型號(hào)與數(shù)量如下：

上述石阡至玉屏高速公路變電所共配置75臺(tái)AM4-I電流型微機(jī)保護(hù)裝置和33臺(tái)AM4-U1電壓型微機(jī)保護(hù)裝置，此外，本項(xiàng)目針對(duì)低壓各回路配置130只AMC96電能表和1929只AMC72電能表。

4 系統(tǒng)需求

為實(shí)時(shí)監(jiān)視整個(gè)配電室的運(yùn)行以及數(shù)據(jù)采集，該項(xiàng)目配置一套電力監(jiān)控系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)石阡至玉屏各個(gè)變電所的用電監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍為變電所的微機(jī)保護(hù)裝置、電能表、變壓器溫控儀、EPS、UPS、無(wú)功補(bǔ)償、柴發(fā)、發(fā)電機(jī)控制屏、郵箱液位儀、風(fēng)機(jī)軟啟動(dòng)器和照明控制器。本系統(tǒng)由用戶管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層三部分組成，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的電能表采用屏蔽雙絞線連接至各分區(qū)數(shù)據(jù)采集器，各分區(qū)數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)分類(lèi)處理后，通過(guò)網(wǎng)線連接至局域網(wǎng)交換機(jī)上傳至電力監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)，實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控功能。整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)如下：

圖3 系統(tǒng)架構(gòu)圖

整個(gè)電力監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)視圖

電力監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能如下：

1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)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(jiān)控設(shè)備的監(jiān)測(cè)界面如下：

圖5 毛栗坪隧道1#變電所10kV配電監(jiān)測(cè)界面

圖6 毛栗坪隧道1#變電所0.4kV配電監(jiān)測(cè)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(xì)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(shù)、正向有功電能等。

3）運(yùn)行報(bào)表：查詢各回路或設(shè)備指定時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)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(wú)功功率、正向有功電能等，報(bào)表格式有日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表等。

圖7 毛栗坪隧道1#變電所用電報(bào)表

4）實(shí)時(shí)告警：能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲鳌⒏綦x開(kāi)關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護(hù)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(bào)警信息

5）歷史事件查詢：能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)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(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警信息進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

6）故障錄波：能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)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(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。

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(wěn)態(tài)信息，包括開(kāi)關(guān)位置、 保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

8）曲線查詢：能夠查詢實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等所有遙測(cè)量。

圖9 毛栗坪隧道1#變電所1#進(jìn)線有功功率查詢

9）用戶權(quán)限管理：設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，通過(guò)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(kù)修改等）。系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組（如管理員組、工程師組、操作員組等），在每個(gè)權(quán)限組里分配不同用戶，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

10）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D：支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)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(shè)備或元件及其故障部位。

11）遙控功能：根據(jù)電力規(guī)程要求，可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

12）通信管理：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

圖10 石板坡隧道2#變電所儀表通信狀態(tài)

5 現(xiàn)場(chǎng)安裝圖片

本項(xiàng)目微機(jī)保護(hù)就地分散安裝在各個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜上，保護(hù)裝置以及電能表現(xiàn)場(chǎng)安裝如下圖所示。

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

6 結(jié)語(yǔ)

微機(jī)保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位，它能夠反應(yīng)設(shè)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(shè)備從系統(tǒng)中切除，保證無(wú)故障設(shè)備繼續(xù)正常運(yùn)行，將事故限制在小范圍，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，大限度地保證向用戶安全、連續(xù)供電。本文介紹的AM4-I電流型微機(jī)保護(hù)裝置和AM4-U1電壓型微機(jī)保護(hù)裝置，可以針對(duì)高速公路配電工程中不同保護(hù)對(duì)象提供對(duì)應(yīng)的保護(hù)功能，并且通過(guò)電力監(jiān)控系統(tǒng)采集相關(guān)遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，能大大提高變電站運(yùn)行的可靠性、安全性、提高供電質(zhì)量，有利于實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)無(wú)人或少人值班。