張小莉
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(diào)壓變壓器，110KVGIS為內(nèi)橋接線5個間隔、6KV饋出76個回路。由于廠內(nèi)新建CFB鍋爐配套了2臺30MW發(fā)電機組，并采用35KV并網(wǎng)，因此對變電站進行改造并增加35KV電壓等級，除了一次設備和變電站主接線發(fā)生變化外，配電自動化系統(tǒng)也進行升級，采用Acrel-2000智能配電綜合自動化系統(tǒng)。

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(xiàn)有設備滿足不了并網(wǎng)要求，本項目改造內(nèi)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主變進線間隔，主接線由內(nèi)橋接線方式改為單母線分段方式；

    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(tǒng)短路容量增加，原有6KV開關(guān)柜遮斷容量已不滿足要求，更換了38面，其它通過前側(cè)增加電抗器限制短路電流。

    根據(jù)改造內(nèi)容，設計如圖1所示的配電方案。為了滿足變電站綜合自動化系統(tǒng)的無人值守方案設計，需對變電站內(nèi)的各個設備進行保護、控制、測量、監(jiān)視。因此在二次方案設計時，給每個間隔開關(guān)柜內(nèi)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 智能配電綜合自動化系統(tǒng)

    變電站采用綜合自動化系統(tǒng)，依據(jù)無人值守方案設計，對變電站的各個設備進行保護、監(jiān)控。所有模擬量、狀態(tài)量通過采集、處理、統(tǒng)計，準確真實地反映，為值班人員創(chuàng)造如臨現(xiàn)場的運行條件，并達到各類設計技術(shù)規(guī)范的要求，實現(xiàn)與企業(yè)信息中心以及其他變電站設備和工業(yè)現(xiàn)場控制中心的通訊，能夠可靠有效的對變電站進行管理。

    Acrel-2000智能配電綜合自動化系統(tǒng)，采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际浇Y(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。根據(jù)用戶用電規(guī)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最合適的組網(wǎng)方式。

    站控管理層設于中心變電站值班室，包括監(jiān)控計算機、網(wǎng)絡交換機、打印機、UPS、對時裝置、遠動裝置以及Acrel-2000智能配電系統(tǒng)。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)絡機柜組成監(jiān)控屏。網(wǎng)絡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)絡設備，安裝于通訊采集箱，通訊采集箱和現(xiàn)場設備層裝置就近安裝，掛墻明裝。通訊層是一個承上啟下的物理層，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(xiàn)場設備層包含中低壓柜上的AM5、AM6系列保護裝置、ASD系列開關(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(tǒng)是基于Windows平臺的應用軟件，能夠模擬用戶的供配電網(wǎng)絡，提供監(jiān)測、遙信、遙控、遙調(diào)、告警、報表、事故記錄分析等功能。

3.1 甲變電站Acrel-2000的系統(tǒng)配置

   甲變電站Acrel-2000的系統(tǒng)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(nèi)通信網(wǎng)用雙絞線敷設而成總線形網(wǎng)，考慮變電站遠期規(guī)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只影響局部的可靠性。所內(nèi)二次電纜大大減少，使安裝、維護工作量簡化并節(jié)省投資。

                      表2  低壓系統(tǒng)設備

3.2 站內(nèi)通信網(wǎng)

    Acrel-2000采用總線形網(wǎng)，組態(tài)靈活、擴展性好、網(wǎng)上增加或減少接點非常方便，任一節(jié)點的投入或退出都不影響其它節(jié)點的正常通信；站增接點可以設在任意地點；對繼電保護動作等重要信息設有優(yōu)先權(quán)，在最短時間內(nèi)及時響應，且通信可靠性高。

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

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(jiān)視功能：越限監(jiān)視；診斷功能：上電診斷，不間斷自檢，測試功能運行狀態(tài)監(jiān)視；通訊功能：前面板RS232口用于當?shù)鼐S護，后面板2個接口用于遠方通訊，通訊規(guī)約均modbus或103可選。

3.3.1  6KV出現(xiàn)保護測控裝置

    母線分段保護測控裝置1臺（帶備自投），選用安科瑞公司的AM5-B。線路保護測控裝置22臺，電動機保護測控裝置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(jiān)視、可編程方案邏輯；電壓、電流、功率、功率因素測量。具體功能可見表1所述。

    電壓互感器保護測控裝置2臺，選用AM5-U裝置，實現(xiàn)低電壓/過電壓保護，零序過電壓保護，相電壓/線電壓測量。

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保護裝置一臺，主變后備保護裝置高中低側(cè)各一臺及測量裝置等來完成。主變差動保護選用安科瑞公司的AM6-D3，包括三圈差動保護，差動速斷，二次諧波比率差動保護，CT斷線判別、告警，差流越限報警。由于各側(cè)電流互感器的變比可能不同，有平衡差動保護各側(cè)電流的措施，跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。后備保護選用AM6-T，三段三時限的復壓閉鎖過流保護，過負荷發(fā)信、啟動主變風冷、三段三時限的零序電壓電流保護，PT斷線告警。變壓器本體內(nèi)部的瓦斯、溫度、壓力釋放、油位異常以及冷卻系統(tǒng)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限動作于跳閘出口，變壓器輕瓦斯只動作于信號；變壓器的溫度測量裝置提供無源接點給非電量保護，當溫度過高時發(fā)出信號或跳閘；變壓器的油位測量裝置提供無源接點給非電量保護，當油位異常時保護裝置發(fā)出信號或跳閘。

3.3.3 35KV保護測控裝置

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

3.3.4 當?shù)乇O(jiān)控網(wǎng)絡主站

    主要功能為收集各保護測控層裝置上送的網(wǎng)絡信息；將網(wǎng)絡信息轉(zhuǎn)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(qū)動事故音響和預告音響。在實施中，在發(fā)出事故音響或預告音響時，驅(qū)動語言報警系統(tǒng)，利用清晰明了的話語，告訴值班員當時發(fā)生的事件。當?shù)乇O(jiān)控網(wǎng)絡配置界面如圖3所示。

圖3 當?shù)乇O(jiān)控網(wǎng)絡主站配置

3.3.5 遠動網(wǎng)絡主站

    主要功能為收集保護測控層裝置上送的網(wǎng)絡信息，將網(wǎng)絡信息轉(zhuǎn)換成標準遠動規(guī)約所要求的格式，并傳輸?shù)竭h方監(jiān)控站；接受遠方監(jiān)控站的命令，完成四遙功能；驅(qū)動事故音響和預告音響。

3.3.6 監(jiān)控主機站

    主要用于保護定值的調(diào)整和修改，并對專用錄波網(wǎng)送來的事故信息進行圖形、波形、數(shù)據(jù)分析。Acrel-2000配電系統(tǒng)上配置的四遙功能界面如圖4。

                        圖4  35KV線路變壓器保護細節(jié)圖

3.3.7 實時數(shù)據(jù)采集與處理

    本系統(tǒng)可以對電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、功率因素等電參量實時采集，如圖5為電容器保護裝置上實時采集數(shù)據(jù)圖。對模擬量信息按掃描周期定時采集數(shù)據(jù)并進行相應轉(zhuǎn)換、濾波、精度檢驗及數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。也可對斷路器、隔離開關(guān)以及接地開關(guān)的位置信號、繼電保護裝置的動作及告警信號實時監(jiān)視。對狀態(tài)量信號按快速掃描方式周期采集輸入量、并進行狀態(tài)檢查機數(shù)據(jù)庫更新。對斷路器位置信號、繼電保護動作信號等需要快速反應的開關(guān)量按其變位發(fā)生時順序進行事件記錄。如圖6為系統(tǒng)實時采集到的告警信息。

                          圖5   實時數(shù)據(jù)采集

                    圖6 實時狀態(tài)、動作信號采集

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

4 設備清單

   變電站內(nèi)高壓部分設備清單如下：

5 結(jié)論

    Acrel-2000智能配電綜合自動化系統(tǒng)的應用對提高變電站安全、穩(wěn)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(tǒng)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，可以實現(xiàn)35kV及以下電壓等級變配電站全面保護測控功能，適用于線路、母聯(lián)、配電變壓器、高壓電動機、高壓電容器等設備的保護和自動控制功能。裝置采用先進成熟可靠的保護原理和算法，抗干擾性能強，可靠性高，保護實現(xiàn)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(jù)需要對裝置進行邏輯編程，滿足多數(shù)用戶的要求。如果保護測控裝置在使用過程中需要更換保護功能，只需通過裝置的維護端口更新內(nèi)置邏輯圖即可，實現(xiàn)方式簡單靈活。

    通過甲變電站綜合自動化系統(tǒng)在實施中所累積的設計、安裝、調(diào)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展，打下了良好的基礎。

參考文獻：

[1]Vi-S2000變電站綜合自動化系統(tǒng)應用..智能電器及綜合自動化.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(tǒng)設計安裝圖冊2013.11版.

作者簡介：

張小莉，女，碩士，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能配電系統(tǒng)設計，