王海芹

安科瑞電氣股份有限公司  上海 嘉定 201801

1　項目概述

    本項目為某煉油廠(chǎng)配電改造項目，110KV/6KV甲變電站原主變壓器為兩臺兩圈有載調壓變壓器，110KVGIS為內橋接線(xiàn)5個(gè)間隔、6KV饋出76個(gè)回路。由于廠(chǎng)內新建CFB鍋爐配套了2臺30MW發(fā)電機組，并采用35KV并網(wǎng)，因此對變電站進(jìn)行改造并增加35KV電壓等級，除了一次設備和變電站主接線(xiàn)發(fā)生變化外，配電自動(dòng)化系統也進(jìn)行升級，采用Acrel-2000智能配電綜合自動(dòng)化系統。

2　配電一次方案設計

    由于CFB鍋爐項目新上發(fā)電機組使現有設備滿(mǎn)足不了并網(wǎng)要求，本項目改造內容包括：

    1）更換2臺主變壓器，電壓等級為110KV/35KV/6KV，容量比為1/1/1；

    2）增加110KV GIS主變進(jìn)線(xiàn)間隔，主接線(xiàn)由內橋接線(xiàn)方式改為單母線(xiàn)分段方式；

    3）增加35KV配電裝置，用于接引CFB工程新上發(fā)電機并網(wǎng)的需要；

    4）因系統短路容量增加，原有6KV開(kāi)關(guān)柜遮斷容量已不滿(mǎn)足要求，更換了38面，其它通過(guò)前側增加電抗器限制短路電流。

    根據改造內容，設計如圖1所示的配電方案。為了滿(mǎn)足變電站綜合自動(dòng)化系統的無(wú)人值守方案設計，需對變電站內的各個(gè)設備進(jìn)行保護、控制、測量、監視。因此在二次方案設計時(shí)，給每個(gè)間隔開(kāi)關(guān)柜內配置了安科瑞電氣股份有限公司的具有保護測控功能的AM5、AM6系列保護裝置，具體設備如表1：

                      表1  二次方案保護設備

                            圖1  配電一次方案圖

3　智能配電綜合自動(dòng)化系統

    變電站采用綜合自動(dòng)化系統，依據無(wú)人值守方案設計，對變電站的各個(gè)設備進(jìn)行保護、監控。所有模擬量、狀態(tài)量通過(guò)采集、處理、統計，準確真實(shí)地反映，為值班人員創(chuàng )造如臨現場(chǎng)的運行條件，并達到各類(lèi)設計技術(shù)規范的要求，實(shí)現與企業(yè)信息中心以及其他變電站設備和工業(yè)現場(chǎng)控制中心的通訊，能夠可靠有效的對變電站進(jìn)行管理。

    Acrel-2000智能配電綜合自動(dòng)化系統，采用面向對象的分層分布式結構，整個(gè)系統可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層。根據用戶(hù)用電規模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮后采用合適的組網(wǎng)方式。

    站控管理層設于中心變電站值班室，包括監控計算機、網(wǎng)絡(luò )交換機、打印機、UPS、對時(shí)裝置、遠動(dòng)裝置以及Acrel-2000智能配電系統。站控管理層計算機可以放置于值班室的操作臺面上，也可以安裝于網(wǎng)絡(luò )機柜組成監控屏。網(wǎng)絡(luò )通訊層包含通訊采集器、光端機以及用于和站控層連接的其他網(wǎng)絡(luò )設備，安裝于通訊采集箱，通訊采集箱和現場(chǎng)設備層裝置就近安裝，掛墻明裝。通訊層是一個(gè)承上啟下的物理層，負責把設備層裝置的信息傳送給站控層，并且把站控層的命令下達給設備層裝置?，F場(chǎng)設備層包含中低壓柜上的AM5、AM6系列保護裝置、ASD系列開(kāi)關(guān)柜測控裝置、多功能電力儀表、溫控儀、直流屏等。Acrel-2000智能配電系統是基于Windows平臺的應用軟件，能夠模擬用戶(hù)的供配電網(wǎng)絡(luò )，提供監測、遙信、遙控、遙調、告警、報表、事故記錄分析等功能。

3.1 甲變電站Acrel-2000的系統配置

   甲變電站Acrel-2000的系統配置圖如圖2。高壓部分保護測控裝置配置如表1，低壓部分選用的測量、計量裝置如表2。所內通信網(wǎng)用雙絞線(xiàn)敷設而成總線(xiàn)形網(wǎng)，考慮變電站遠期規模，能夠很靈活地在網(wǎng)上增加各間隔層裝置。當任一部分裝置有故障時(shí)只影響局部的可靠性。所內二次電纜大大減少，使安裝、維護工作量簡(jiǎn)化并節省投資。

                      表2  低壓系統設備

3.2 站內通信網(wǎng)

    Acrel-2000采用總線(xiàn)形網(wǎng)，組態(tài)靈活、擴展性好、網(wǎng)上增加或減少接點(diǎn)非常方便，任一節點(diǎn)的投入或退出都不影響其它節點(diǎn)的正常通信；站增接點(diǎn)可以設在任意地點(diǎn)；對繼電保護動(dòng)作等重要信息設有先權，在短時(shí)間內及時(shí)響應，且通信可靠性高。

           圖2   Acrel-2000配電綜合自動(dòng)化系統

3.3 保護裝置功能及應用

    本改造項目選用的是安科瑞保護裝置，具有故障分析功能：事件記錄、故障記錄、故障錄波；監視功能：越限監視；診斷功能：上電診斷，不間斷自檢，測試功能運行狀態(tài)監視；通訊功能：前面板RS232口用于當地維護，后面板2個(gè)接口用于遠方通訊，通訊規約均modbus或103可選。

3.3.1  6KV出現保護測控裝置

    母線(xiàn)分段保護測控裝置1臺（帶備自投），選用安科瑞公司的AM5-B。線(xiàn)路保護測控裝置22臺，電動(dòng)機保護測控裝置3臺，電容器保護測控裝置4臺，配電變壓器保護測控裝置4臺，均選用AM5裝置，依次為AM5-F、AM5-M、AM5-C、AM5-T。其保護測控功能保護：多段相過(guò)流保護、接地故障保護；就地或遠方操作斷路器，斷路器故障監視、可編程方案邏輯；電壓、電流、功率、功率因素測量。具體功能可見(jiàn)表1所述。

    電壓互感器保護測控裝置2臺，選用AM5-U裝置，實(shí)現低電壓/過(guò)電壓保護，零序過(guò)電壓保護，相電壓/線(xiàn)電壓測量。

3.3.2 主變壓器保護測控屏：2面

    每面保護測控屏由主變差動(dòng)保護裝置一臺，主變后備保護裝置高中低側各一臺及測量裝置等來(lái)完成。主變差動(dòng)保護選用安科瑞公司的AM6-D3，包括三圈差動(dòng)保護，差動(dòng)速斷，二次諧波比率差動(dòng)保護，CT斷線(xiàn)判別、告警，差流越限報警。由于各側電流互感器的變比可能不同，有平衡差動(dòng)保護各側電流的措施，跳主變三側開(kāi)關(guān)。后備保護選用AM6-T，三段三時(shí)限的復壓閉鎖過(guò)流保護，過(guò)負荷發(fā)信、啟動(dòng)主變風(fēng)冷、三段三時(shí)限的零序電壓電流保護，PT斷線(xiàn)告警。變壓器本體內部的瓦斯、溫度、壓力釋放、油位異常以及冷卻系統故障信號等采用變壓器非電量保護，選用AM6-FD，其主要功能和技術(shù)要求為變壓器重瓦斯可帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘出口，變壓器輕瓦斯只動(dòng)作于信號；變壓器的溫度測量裝置提供無(wú)源接點(diǎn)給非電量保護，當溫度過(guò)高時(shí)發(fā)出信號或跳閘；變壓器的油位測量裝置提供無(wú)源接點(diǎn)給非電量保護，當油位異常時(shí)保護裝置發(fā)出信號或跳閘。

3.3.3 35KV保護測控裝置

   母線(xiàn)分段保護測控裝置一臺（選用AM5-B），線(xiàn)路保護測控裝置6臺（選用AM5-F）。

3.3.4 當地監控網(wǎng)絡(luò )主站

    主要功能為收集各保護測控層裝置上送的網(wǎng)絡(luò )信息；將網(wǎng)絡(luò )信息轉換成與后臺機約定協(xié)議要求的格式；與后臺配合完成四遙功能；驅動(dòng)事故音響和預告音響。在實(shí)施中，在發(fā)出事故音響或預告音響時(shí)，驅動(dòng)語(yǔ)言報警系統，利用清晰明了的話(huà)語(yǔ)，告訴值班員當時(shí)發(fā)生的事件。當地監控網(wǎng)絡(luò )配置界面如圖3所示。

圖3 當地監控網(wǎng)絡(luò )主站配置

3.3.5 遠動(dòng)網(wǎng)絡(luò )主站

    主要功能為收集保護測控層裝置上送的網(wǎng)絡(luò )信息，將網(wǎng)絡(luò )信息轉換成標準遠動(dòng)規約所要求的格式，并傳輸到遠方監控站；接受遠方監控站的命令，完成四遙功能；驅動(dòng)事故音響和預告音響。

3.3.6 監控主機站

    主要用于保護定值的調整和修改，并對錄波網(wǎng)送來(lái)的事故信息進(jìn)行圖形、波形、數據分析。Acrel-2000配電系統上配置的四遙功能界面如圖4。

                        圖4  35KV線(xiàn)路變壓器保護細節圖

3.3.7 實(shí)時(shí)數據采集與處理

    本系統可以對電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因素等電參量實(shí)時(shí)采集，如圖5為電容器保護裝置上實(shí)時(shí)采集數據圖。對模擬量信息按掃描周期定時(shí)采集數據并進(jìn)行相應轉換、濾波、精度檢驗及數據庫更新等。對要求追憶的模擬量，能追憶記錄事故前1分鐘至事故后5分鐘的采集數據。也可對斷路器、隔離開(kāi)關(guān)以及接地開(kāi)關(guān)的位置信號、繼電保護裝置的動(dòng)作及告警信號實(shí)時(shí)監視。對狀態(tài)量信號按快速掃描方式周期采集輸入量、并進(jìn)行狀態(tài)檢查機數據庫更新。對斷路器位置信號、繼電保護動(dòng)作信號等需要快速反應的開(kāi)關(guān)量按其變位發(fā)生時(shí)順序進(jìn)行事件記錄。如圖6為系統實(shí)時(shí)采集到的告警信息。

                          圖5   實(shí)時(shí)數據采集

                    圖6 實(shí)時(shí)狀態(tài)、動(dòng)作信號采集

    本煉油廠(chǎng)甲變電站工設置“三遙”量1648點(diǎn)，其中遙信723點(diǎn)，遙測878點(diǎn)，其中電能量182點(diǎn)，遙控47點(diǎn)，基本上準確而真實(shí)的反映了設備實(shí)際運行情況。

4　設備清單

   變電站內高壓部分設備清單如下：

5 結論

    Acrel-2000智能配電綜合自動(dòng)化系統的應用對提高變電站安全、穩定、可靠、管理的運行水平，降低運行維護成本，提高經(jīng)濟具有十分重要的意義。二次配電系統中配備的AM5、AM6系列保護測控裝置集保護、測量、控制于一體，針對不同一次設備可以靈活配置不同的保護功能，可以實(shí)現35kV及以下電壓等級變配電站保護測控功能，適用于線(xiàn)路、母聯(lián)、配電變壓器、高壓電動(dòng)機、高壓電容器等設備的保護和自動(dòng)控制功能。裝置采用成熟可靠的保護原理和算法，抗干擾性能強，可靠性高，保護實(shí)現方式靈活，通訊采用冗余設計。裝置采用全圖形化編程技術(shù)，可以根據需要對裝置進(jìn)行邏輯編程，滿(mǎn)足多數用戶(hù)的要求。如果保護測控裝置在使用過(guò)程中需要更換保護功能，只需通過(guò)裝置的維護端口更新內置邏輯圖即可，實(shí)現方式簡(jiǎn)單靈活。

    通過(guò)甲變電站綜合自動(dòng)化系統在實(shí)施中所累積的設計、安裝、調試、運行維護方面的經(jīng)驗，為我司其他變電站項目工作的開(kāi)展，打下了良好的基礎。

參考文獻：

[1]Vi-S2000變電站綜合自動(dòng)化系統應用..智能電器及綜合自動(dòng)化.阮凱，朱有志

[2]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.1版.

[3]安科瑞電氣股份有限公司能效管理系統設計安裝圖冊2013.11版.

作者簡(jiǎn)介：

王海芹，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能配電系統設計，: