摘 要：35 kV 變電站的日常運(yùn)維需要大量的人力物力，通常35 kV 變電站會(huì)設(shè)有變電站綜自自動(dòng)化系統(tǒng)與低壓電力監(jiān)控系統(tǒng)，多套系統(tǒng)應(yīng)用造成運(yùn)維人員的負(fù)擔(dān)，而Acrel-EMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)集測(cè)量、控制、保護(hù)及通信等功能于一身,正是解決運(yùn)維資源嚴(yán)重不足現(xiàn)狀的出路，針對(duì)不同硬件設(shè)備管理監(jiān)控的需求，Acrel-EMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)可以對(duì)規(guī)約進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)添加，從而簡(jiǎn)化變電站二次接線并切實(shí)降低運(yùn)維成本，較具推廣和應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：35 kV 變電站；變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；Acrel-EMS；企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)

1.       概述

該食品加工廠變電站工程規(guī)模：電壓等級(jí)：35/10.5kV，規(guī)劃主變?nèi)萘?span>1×6.3MVA+1臺(tái)8MVA。有一個(gè)總配電室，包括35kV開關(guān)柜、10kV開關(guān)柜和0.4kV配電柜，兩個(gè)獨(dú)立變壓器室，變壓器為干式變壓器。35kV供電系統(tǒng)采用單母線接線，共有4面高壓開關(guān)柜，進(jìn)線1回，變壓器出線2回，PT間隔1回。10kV供電系統(tǒng)采用單母線分段系統(tǒng)，進(jìn)線2回，電容器間隔2回，站用變間隔2回，PT間隔2回，分段間隔2回，出線8回。共有18面高壓開關(guān)柜。

根據(jù)用戶配電系統(tǒng)管理需求，需要對(duì)35kV開關(guān)柜、10kV開關(guān)柜、35kV/10kV主變、交直流系統(tǒng)等進(jìn)行全方面監(jiān)控與保護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障故障，保證配電系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

結(jié)合用戶實(shí)際生產(chǎn)工藝要求，為實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目35kV變電站的全方面監(jiān)控與管理，在35kV和10kV配電回路中配置AM5SE系列進(jìn)線保護(hù)、主變保護(hù)及各種出線保護(hù)裝置；在總進(jìn)線處配置APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置；在每面高壓開關(guān)柜配置ASD200開關(guān)柜智能操控裝置和AMC96L-E4多功能儀表；在0.4kV各配電回路中配置一只AMC96L-E4多功能儀表。

在電氣監(jiān)控室配置一套Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控屏和一套Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控屏，通過通信管理機(jī)及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)時(shí)采集微機(jī)保護(hù)裝置、電能質(zhì)量等二次設(shè)備數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)廠區(qū)供配電系統(tǒng)的全方面電力監(jiān)控與自動(dòng)化管理。并配置一套整體化電源系統(tǒng)，為整個(gè)變電站的斷路器、二次設(shè)備及監(jiān)控主機(jī)等重要設(shè)備運(yùn)行提供穩(wěn)定可靠的電源。同時(shí)利用Acrel-EMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)匯總Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行web發(fā)布與手機(jī)APP訪問，減少運(yùn)維人員運(yùn)維巡檢工作，豐富的能效分析可以方便運(yùn)維人員排查能耗問題。

2.       系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)，采用B/S架構(gòu)，集成Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)，企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了從35kV配電到0.4kV用電側(cè)的整體監(jiān)控，提供變電站綜自系統(tǒng)，電力監(jiān)控，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)，電氣安全保護(hù)，電能統(tǒng)計(jì)。對(duì)企業(yè)的用電管理起到較大的幫助。

系統(tǒng)功能需求：

變電站綜自系統(tǒng):通過一次系統(tǒng)圖監(jiān)測(cè)企業(yè)35kV中高壓側(cè)用電情況，數(shù)據(jù)均實(shí)時(shí)刷新。

電力監(jiān)控：監(jiān)測(cè)企業(yè)0.4kV低壓側(cè)用電情況，提供配電室監(jiān)測(cè)，無功補(bǔ)償柜監(jiān)測(cè)，電力報(bào)表等功能。

電能質(zhì)量：提供電能質(zhì)量檢測(cè)儀的穩(wěn)態(tài)監(jiān)測(cè)，諧波頻譜，穩(wěn)態(tài)曲線，諧波曲線，SOE事件等參數(shù)。

電能統(tǒng)計(jì)：提供用電集抄，用電統(tǒng)計(jì)，分時(shí)段用電統(tǒng)計(jì)，用電同環(huán)比分析，分組用電統(tǒng)計(jì)等功能。

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是指：通過執(zhí)行規(guī)定功能來實(shí)現(xiàn)某一給定目標(biāo)的一些相互關(guān)聯(lián)單元的組合，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測(cè)量，并將主要數(shù)據(jù)上傳至地方調(diào)度平臺(tái)，同時(shí)接受調(diào)度端的調(diào)控指令，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)功率調(diào)節(jié)。

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)均可可分為三層結(jié)構(gòu)：即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺(tái)管理層。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：包含微機(jī)保護(hù)、智能操控、多功能儀表、計(jì)量表等設(shè)備，用于采集站內(nèi)配電柜內(nèi)電氣運(yùn)行參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、電氣接點(diǎn)溫度等數(shù)據(jù)，同時(shí)分別在35kV變電站和10kV變電所配置多套直流電源，保障現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備良好的運(yùn)行環(huán)境。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含ANet-2E8S智能網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，分散10kV變電站通過數(shù)據(jù)采集箱（內(nèi)置智能網(wǎng)關(guān)）采集數(shù)據(jù)通過光纖上傳至通信室變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)；同時(shí)網(wǎng)關(guān)充當(dāng)遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集后通過交換機(jī)經(jīng)縱向加密數(shù)據(jù)加密后上傳調(diào)度網(wǎng)。

平臺(tái)管理層：?變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)、電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)、企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)。

3.       解決方案

3.1.     方案綜述

本項(xiàng)目本次工程在35kV、10kV配電系統(tǒng)中配置AM5SE系列微機(jī)保護(hù)裝置，其中35kV主變配置整套主變保護(hù)屏，實(shí)現(xiàn)主變的差動(dòng)保護(hù)、后備保護(hù)、非電量保護(hù)及主變溫度監(jiān)測(cè)；35kV其他回路及10kV各回路就地配置AM5SE系列微機(jī)保護(hù)裝置。

在電氣監(jiān)控室配置一套整體化電源系統(tǒng)，為整個(gè)變電站的斷路器、二次設(shè)備及監(jiān)控主機(jī)等重要設(shè)備運(yùn)行提供穩(wěn)定可靠的電源。

在電氣監(jiān)控室配置一面時(shí)鐘同步屏，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)所有微機(jī)保護(hù)裝置的時(shí)鐘同步。

在電氣監(jiān)控室配置一面公用測(cè)控屏，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)總進(jìn)線電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)；35kV側(cè)母線電壓/10kV側(cè)站用變電壓等模擬量遙測(cè)；微機(jī)保護(hù)裝置異常信號(hào)等遙信。

在電氣監(jiān)控室配置一套變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，通過通訊管理機(jī)實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控與管理。

在電氣監(jiān)控室配置一套微機(jī)五防監(jiān)控系統(tǒng)，在35kV及10kV開關(guān)柜內(nèi)配置機(jī)械五防鎖具及電氣五防鎖具，通過五防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)全站設(shè)備的五防操作閉鎖功能。在五防工作站上進(jìn)行操作預(yù)演，檢驗(yàn)、打印和傳輸操作票，并對(duì)一次設(shè)備實(shí)施五防強(qiáng)制閉鎖。

在電氣監(jiān)控室配置一面計(jì)量屏，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)的總電能計(jì)量與主變電能計(jì)量。35kV變電所1座，區(qū)域變電所3座，35kV變電所為獨(dú)立二層建筑物，其中一層為35kV開關(guān)室、35kV變壓器室、10kV開關(guān)室，二層為10kV變壓器及0.4kV開關(guān)室、通信室。區(qū)域變電所為裝置樓一層獨(dú)立區(qū)域，配置10kV開關(guān)柜、變壓器及0.4kV低壓柜。。

35kV變電所內(nèi)35kV開關(guān)室一次系統(tǒng)圖如圖1所示，共有4面開關(guān)柜，分別為：1面進(jìn)線柜、1面出線柜、1面計(jì)量柜、1面PT柜。

3.2.     功能需求

3.2.1.      35kV監(jiān)控保護(hù)方案

1）35kV進(jìn)線保護(hù)：

35kV進(jìn)線柜配置一臺(tái)線路保護(hù)AM5SE-F，當(dāng)回路故障時(shí)，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。

2）35kV/10kV 主變壓器保護(hù)：

本項(xiàng)目共有1#、2#兩面35kV主變壓器出線柜，采用整套主變保護(hù)裝置集中組屏方式，配置2臺(tái)主變保護(hù)屏。屏柜設(shè)立在電氣監(jiān)控室，每面屏柜上裝設(shè)1臺(tái)差動(dòng)保護(hù)裝置AM5SE-D2、1臺(tái)高后備保護(hù)裝置AM5SE-TB、1臺(tái)低后備保護(hù)裝置AM5SE-TB、1臺(tái)高側(cè)測(cè)控裝置AM5SE-K、1臺(tái)低側(cè)測(cè)控裝置AM5SE-K、1只變壓器溫控儀ARTM-8及轉(zhuǎn)換開關(guān)、壓板、空氣開關(guān)等其他控制設(shè)備。

差動(dòng)保護(hù)裝置：作為主變壓器內(nèi)部及引出線短路故障的主保護(hù)，動(dòng)作后跳主變壓器高低兩側(cè)斷路器；

高后備保護(hù)裝置：作為35kV側(cè)的后備保護(hù)以及變壓器的非電量保護(hù)，動(dòng)作后跳主變壓器高低兩側(cè)斷路器；

低后備保護(hù)裝置：作為10kV側(cè)的后備保護(hù)，動(dòng)作后跳主變壓器高低兩側(cè)斷路器；

高側(cè)測(cè)控裝置：用于監(jiān)測(cè)35kV側(cè)測(cè)量電流、測(cè)量電壓；

低側(cè)測(cè)控裝置：用于監(jiān)測(cè)10kV側(cè)測(cè)量電流、測(cè)量電壓；

變壓器溫控器：監(jiān)測(cè)主變壓器內(nèi)部繞組溫度；

3）35kV PT保護(hù)：

PT柜配置一臺(tái)PT并列及監(jiān)測(cè)裝置AM5SE-UB，實(shí)現(xiàn)PT監(jiān)測(cè)功能，當(dāng)回路電壓出現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)發(fā)出告警信號(hào)。

4）35kV開關(guān)柜綜合測(cè)控

35kV各開關(guān)柜配置一臺(tái)智能操控裝置ASD200，實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)柜內(nèi)刀閘狀態(tài)、溫濕度等綜合測(cè)控。

3.2.2     10kV監(jiān)控保護(hù)方案

1）10kV進(jìn)線保護(hù)：

10kV進(jìn)線柜各配置一臺(tái)線路保護(hù)AM5SE-F，當(dāng)回路故障時(shí)，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。

2）10kV出線保護(hù)：

10kV出線柜各配置一臺(tái)線路保護(hù)AM5SE-F，當(dāng)回路故障時(shí)，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。

3）10kV變壓器柜保護(hù)：

10kV變壓器柜各配置一臺(tái)變壓器保護(hù)裝置AM5SE-T，當(dāng)回路故障時(shí)，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。

4）10kV電容器保護(hù)：

10kV電容器柜配置一臺(tái)電容器保護(hù)裝置AM5SE-C，當(dāng)回路故障時(shí)，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。

5）10kV母聯(lián)保護(hù)

母聯(lián)柜配置一臺(tái)備自投保護(hù)裝置AM5SE-B，用于實(shí)現(xiàn)兩進(jìn)線和母聯(lián)之間的自動(dòng)投切（進(jìn)線備自投/母聯(lián)備自投/聯(lián)切備自投/自適應(yīng)備自投），同時(shí)實(shí)現(xiàn)母聯(lián)保護(hù)功能。

6）10kV PT監(jiān)測(cè)

PT柜配置一臺(tái)PT監(jiān)測(cè)并列裝置AM5SE-UB，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)PT柜間的切換以及監(jiān)測(cè)，當(dāng)回路電壓出現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)發(fā)出告警信號(hào)。

7）10kV開關(guān)柜綜合測(cè)控

10kV各開關(guān)柜配置一臺(tái)智能操控裝置ASD200，實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)柜內(nèi)刀閘狀態(tài)、溫濕度等綜合測(cè)控。

8）AMC96多功能表

10V各開關(guān)柜配置一只多功能儀表AMC96L-E4，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各開關(guān)柜電流、電壓等電參量。

3.3.    0.4kV配電室監(jiān)控方案

0.4kV配電柜共配置AMC96L-E4儀表35只，AMC72L-E4儀表76只。0.4kV電力監(jiān)控系統(tǒng)通過接入以上AMC系列多功能電力儀表，實(shí)現(xiàn)對(duì)0.4kV配電回路的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行監(jiān)視、電能計(jì)量功能。

3.4.    微機(jī)五防閉鎖方案

針對(duì)35kV及10kV開關(guān)柜，每臺(tái)斷路器配置五防電氣鎖1把，每個(gè)手車包含斷路器手車、PT手車、隔離手車配置手車閉鎖套件1套，按手車數(shù)量的2倍配置柜內(nèi)閉鎖套件，每個(gè)接地刀與隔離刀配置接地刀閉鎖套件1套，配置接地頭（按柜子數(shù)量的一半配置）。五防解鎖鑰匙4把、充電器2個(gè)、電腦鑰匙2把、微機(jī)五防主機(jī)1臺(tái)、微機(jī)五防軟件一套。

3.5.    時(shí)鐘同步方案

配置時(shí)鐘同步裝置ATS1200GB一臺(tái)，置在電氣監(jiān)控室時(shí)鐘同步屏，時(shí)鐘源支持GPS和北斗。監(jiān)控系統(tǒng)、通訊管理機(jī)和微機(jī)保護(hù)裝置均從該裝置獲得授時(shí)（對(duì)時(shí)）信號(hào)，保證I/O數(shù)據(jù)采集單元的時(shí)間同步達(dá)到1ms精度要求。當(dāng)時(shí)鐘失去同步時(shí)，自動(dòng)告警并記錄事件，當(dāng)時(shí)鐘失去電源時(shí)，自動(dòng)生成告警信號(hào)。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備采用NTP對(duì)時(shí)方式，微機(jī)保護(hù)裝置對(duì)時(shí)接口采用IRIG-B對(duì)時(shí)方式。

3.6.    公共測(cè)控方案

配置公用測(cè)控屏一面，放置AM5SE-K公共測(cè)控裝置2臺(tái)和APView500電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置1臺(tái)。2臺(tái)AM5SE-K分別采集站內(nèi)35kV側(cè)母線電壓/10kV側(cè)站用變電壓、各微機(jī)保護(hù)裝置異常信號(hào)；并預(yù)留遙控出口各4路。并配置一臺(tái)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置APView500，監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量如電壓諧波與不平衡/電壓偏差/頻率偏差/電壓波動(dòng)與閃變等穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、電壓暫升/暫降/短時(shí)中斷暫態(tài)數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測(cè)到電能質(zhì)量異常時(shí)，觸發(fā)故障錄波與數(shù)據(jù)記錄，為后續(xù)的電能質(zhì)量分析提供數(shù)據(jù)支撐。

3.7.    整體化電源方案

本項(xiàng)目針對(duì)配電室內(nèi)監(jiān)控設(shè)備的提供整體化電源，具體配置方案如下：

直流柜GZDWJM-100/200-M、蓄電池柜、UPS電源柜、交流屏、交流饋線柜、事故照明柜、直流電源屏GZDWJM-40/110-M（1套1屏）各一面。為整個(gè)變電站的斷路器、二次設(shè)備及監(jiān)控主機(jī)等重要設(shè)備運(yùn)行提供穩(wěn)定可靠的電源。

Acrel-EMS企業(yè)微電網(wǎng)能耗管理平臺(tái)解決方案，通過一個(gè)平臺(tái)即可整體對(duì)用電進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運(yùn)維，滿足用戶可靠、安全、節(jié)約、合理、有序用電的要求。對(duì)用戶提供運(yùn)維服務(wù)，實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)，信息互通，打破信息孤島；根據(jù)用電設(shè)備負(fù)荷重要性分級(jí)管理，錯(cuò)峰有序用電，提高運(yùn)維人員的技能，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。