安科瑞 华楠

摘 要：在变电站电力系统中,输电线路是最重要的部分,因此,对输电线路的保护对于整个电力系统的稳定运行有非常重要的意义。继电保护装置是一种反映电力系统故障和不正常运行状态,并且作用于断路器跳闸和发出告警信号的设备，其启到保证电力系统安全运行,提高供电质量。同时变电站设备老化、长期高负荷运行都可能使设备局部温度过高而发生火灾，因此,对变电站内的敏感设备进行温度检测变得尤为重要。同时随着智能电网对变电站高压柜智能化的要求,智能操控单元也成为变电站高压柜内重要的组成部分。因此本文根据高压开关柜的特点，通过安装微机保护装置、开关柜智能操控装置、电气接点无线测温产品，并将所有数据上传至电力监控系统，实现变电站供配电系统的全方位监测与管理。

关键词：变电站；继电保护；智能操控；无线测温

1 项目概况

本工程为山东凯瑞英材料科技有限公司羟脲磺胺类医药中间体产业链项目，本工程系统包含3个变电站（所）分别为35/10kV变电站、10kV装置变电所和10kV循环水厂变电所。三个变电所均配置有后台监控系统，35/10kV变电站中放置三套后台电脑，两个10kV变电所各配置一套后台系统。除10kV部分保护数据外，变电所下的0.4kV进线保护和母联保护，马达保护装置数据均上传接入10kV变电所后台系统。最终两个10kV变电所数据通过光纤上传到35/10kV变电站后台，进行集中监控。35/10kV变电站集控系统同时预留了中心化验室变电所，办公楼变电所，污水处理站变电所，罐区变电所的数据接口。集控系统要求配备了智能设备接口，充分保证系统的安全可靠运行，也要求兼顾目前综合自动化系统的全面性、先进性。

2 产品需求及配置

本次针对山东凯瑞英材料科技有限公司羟脲磺胺类医药中间体产业链项目，需要配置微机保护装置、智能操控装置及无线测温产品，对厂区内配电工程中所有高压柜状态进行全方位的监测。首先该项目的微机保护要求如下：

继电保护装置采用性能稳定可靠具有良好运行经验的综合保护继电器。

当开关柜在线工作时，所有保护继电器性能均应能够被测试。只有在实际测试时，被测试继电器的跳闸回路暂时不能工作。

所有动作跳闸的保护继电器均应有指示标志或装有指示器，并且只能在就地手动复位。

1）35kV进线：三段式过流、重合闸、过负荷、PT断线告警；独立的操作回路；

2）35kV母联：过流保护、速断保护、备自投保护；独立的操作回路；

3）35kVPT: PT监测、PT并列；

4）35kV主变：三段式过流、两圈变差动保护、高低后备保护、非电量保护；独立的操作回路；

5）10kV进线：三段式过流、重合闸、过负荷、PT断线告警；独立的操作回路；

6）10kV母联：过流保护、速断保护、备自投保护；独立的操作回路；

7）10kVPT: PT监测、PT并列；

8）10kV变压器：三段式过流、过负荷、PT断线告警、非电量保护；独立的操作回路；

9）10kV电动机：三段式过流、热过载、堵转保护、电压不平衡保护；独立的操作回路；

10）10kV电容：二段式过流、不平衡电压保护、不平衡电流保护、欠电压保护；独立的操作回路；

根据上述继电保护要求，故此选择AM5SE系列微机保护装置。

第二，该项目的智能操控及无线测温要求如下：

1）开关柜每个回路配置一套智能操控装置。装置工作环境温度-10℃~55℃，相对湿度≤95%。每个进、出线开关柜的开关断口动、静触头处（150A以下每屏断路器动、静2*3个测点；150A额定电流以上3*3个测点）加装无线在线测温装置一套，测温装置与智能操显采用一体式的产品。

2）开关柜智能操控装置具备以下功能：断路器分合位置动态显示；接地开关位置动态显示；弹簧储能动态显示；语音防误提示功能；LCD显示多项数据；事件记录，故障报警；分合闸转换开关，远方就地开关；两路温湿度控制器功能；两路加热和一路降温输出；人体红外感应探头；现场可编程；高压带电显示和闭锁装置；RS485通讯功能，Modbus 通讯协议。

3）除PT柜外，测温传感器选用感应取电，启动电流大于5A；PT柜传感器选用电池供电，电池寿命应大于5年。

4）选用的开关柜智能操控测温装置产品需要有国家权威机构出具的高压型式实验报告、国家无线电核准报告、电磁兼容实验报告。

根据上述要求，故此选择安科瑞的智能操控装置及无线测温产品如下表。

3 产品方案明细

该项目的3个变电站（所）分别为35/10kV变电站、10kV装置变电所和10kV循环水厂变电所，以10kV循环水厂变电所为例，智能操控及无线测温产品和微机保护装置的产品上图如下：

本项目共计使用微机保护装置76只，智能操控装置78只，无源无线传感器420只，有源无线传感器48只。

1）微机保护装置明细

4 现场调试整定

根据客户的现场需求，对高低后备的开入开出进行定义，具体定义如下表所示。

5 电力监控系统需求及设计

电力监控系统人机界面友好，应能够以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。

1）电参量查询

在配电一次图中，应可以直接查看该回路详细电参量，包括三相电流、三相电压、三相总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能等，并可以查看24小时相电流趋势曲线。

2）运行报表

应能查询各回路或设备指定时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等。 

3）实时报警

应具有实时报警功能，系统能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位，保护动作、事故跳闸等事件发出告警。

监控系统实时弹出告警窗口，可实现语音报警功能，系统能够对所有事件发出语音告警，并可实现短信告警。

4）历史事件查询

应能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

5）电能统计报表

应具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。

6）用户权限管理

应具备设置用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控操作，运行参数修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

7）网络拓扑图

系统应支持实时监视接入系统的各设备的通信状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通信状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。

8）电能质量监测

应可以对整个配电系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续性的监测。配电系统维护人员可以通过谐波分析界面掌握配电系统的谐波含量，及时采取相应的措施提高配电系统的可靠性，减少因谐波造成的供电事故的发生。

9）遥控功能

应可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。配电系统维护人员可以通过监控系统的主界面完成遥控操作，并遵循遥控预置、遥控返校、遥控执行的操作顺序，可以及时执行调度系统或站内相应的操作命令。

10）通信管理

应可以对整个配电系统范围内的设备通信情况进行管理、控制、数据的实时监测。配电系统维护人员可以通过监控系统的主程序右键打开通信管理程序，然后选择通信控制启动所有端口或某个端口，快速查看某设备的通信和数据情况。

11）故障录波

应可以在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各相关电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平有着重要作用。 

12）事故追忆

应可以自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时稳态数据，包括开关位置、保护动作状态、遥测量等，形成事故分析的数据基础。

13）曲线查询

应可在曲线查询界面，可以直接查看各电参量曲线，包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数等曲线。

根据上述需求，设计本项目电力监控系统拓扑图如下：

6 现场安装图片

7 结语

随着电力系统正向着可靠性、高自动化、信息化水平方向迅猛发展,对电网的监控已成为国内外高度重视的关键问题,特别是电力系统中起着控制和保护等重要作用的开关柜的监控。本文介绍的安科瑞无线测温产品针对高压开关柜内断路器触头的温度进行监测，防止在运行过程中因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触电阻过大而发热成为隐患，提升设备安全保障。及时、持续、准确反映设备运行状态，避免安全事故的发生，降低设备事故率。安科瑞智能操控区别于由几个独立的电子装置分别实现带来的集成度低,配线复杂,可靠性差的缺点，实现大大提高开关柜操控的集成度和智能化程度。安科瑞继电保护装置可以在电力系统出现故障的时候，在较短的时间以及范围内，及时地切除或者隔离有问题的器件，或者是向电力监控系统发出报警信号，借以电力维护人员及时解决问题，继电保护装置不仅能保护设备器件不受损坏，还由于能够自动切断隔离降低了连带故障发生的机会。

参考文献

[1] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11月版 

[2] 安科瑞智能电网用户端电力监控/电能管理/电气安全（产品报价手册）.2020.01月版

[3] 安科瑞35KV以及下变电所智能配电系统设计与产品二次原理图集.2019.7月版

[4] 安科瑞用户变电站综合自动化与运维解决方案.2020.1月版