摘 要：在變電站電力系統中,輸電線路是最重要的部分,因此,對輸電線路的保護對于整個電力系統的穩定運行有非常重要的意義。繼電保護裝置是一種反映電力系統故障和不正常運行狀態,并且作用于斷路器跳閘和發出告警信號的設備，其啟到保證電力系統安全運行,提高供電質量。同時變電站設備老化、長期高負荷運行都可能使設備局部溫度過高而發生火災，因此,對變電站內的敏感設備進行溫度檢測變得尤為重要。同時隨著智能電網對變電站高壓柜智能化的要求,智能操控單元也成為變電站高壓柜內重要的組成部分。因此本文根據高壓開關柜的特點，通過安裝微機保護裝置、開關柜智能操控裝置、電氣接點無線測溫產品，并將所有數據上傳至電力監控系統，實現變電站供配電系統的監測與管理。
關鍵詞：變電站；繼電保護；智能操控；無線測溫
1 項目概況
本工程為山東凱瑞英材料科技有限公司羥脲磺胺類醫藥中間體產業鏈項目，本工程系統包含3個變電站（所）分別為35/10kV變電站、10kV裝置變電所和10kV循環水廠變電所。三個變電所均配置有后臺監控系統，35/10kV變電站中放置三套后臺電腦，兩個10kV變電所各配置一套后臺系統。除10kV部分保護數據外，變電所下的0.4kV進線保護和母聯保護，馬達保護裝置數據均上傳接入10kV變電所后臺系統。最終兩個10kV變電所數據通過光纖上傳到35/10kV變電站后臺，進行集中監控。35/10kV變電站集控系統同時預留了中心化驗室變電所，辦公樓變電所，污水處理站變電所，罐區變電所的數據接口。集控系統要求配備了智能設備接口，充分保證系統的安全可靠運行，也要求兼顧目前綜合自動化系統的全面性、先進性。
2 產品需求及配置
本次針對山東凱瑞英材料科技有限公司羥脲磺胺類醫藥中間體產業鏈項目，需要配置微機保護裝置、智能操控裝置及無線測溫產品，對廠區內配電工程中所有高壓柜狀態進行的監測。首先該項目的微機保護要求如下：
繼電保護裝置采用性能穩定可靠具有良好運行經驗的綜合保護繼電器。
當開關柜在線工作時，所有保護繼電器性能均應能夠被測試。只有在實際測試時，被測試繼電器的跳閘回路暫時不能工作。
所有動作跳閘的保護繼電器均應有指示標志或裝有指示器，并且只能在就地手動復位。
1）35kV進線：三段式過流、重合閘、過負荷、PT斷線告警；獨立的操作回路；
2）35kV母聯：過流保護、速斷保護、備自投保護；獨立的操作回路；
3）35kVPT: PT監測、PT并列；
4）35kV主變：三段式過流、兩圈變差動保護、高低后備保護、非電量保護；獨立的操作回路；
5）10kV進線：三段式過流、重合閘、過負荷、PT斷線告警；獨立的操作回路；
6）10kV母聯：過流保護、速斷保護、備自投保護；獨立的操作回路；
7）10kVPT: PT監測、PT并列；
8）10kV變壓器：三段式過流、過負荷、PT斷線告警、非電量保護；獨立的操作回路；
9）10kV電動機：三段式過流、熱過載、堵轉保護、電壓不平衡保護；獨立的操作回路；
10）10kV電容：二段式過流、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、欠電壓保護；獨立的操作回路；
根據上述繼電保護要求，故此選擇AM5SE系列微機保護裝置。
第二，該項目的智能操控及無線測溫要求如下：
1）開關柜每個回路配置一套智能操控裝置。裝置工作環境溫度-10℃~55℃，相對濕度≤95%。每個進、出線開關柜的開關斷口動、靜觸頭處（150A以下每屏斷路器動、靜2*3個測點；150A額定電流以上3*3個測點）加裝無線在線測溫裝置一套，測溫裝置與智能操顯采用一體式的產品。
2）開關柜智能操控裝置具備以下功能：斷路器分合位置動態顯示；接地開關位置動態顯示；彈簧儲能動態顯示；語音防誤提示功能；LCD顯示多項數據；事件記錄，故障報警；分合閘轉換開關，遠方就地開關；兩路溫濕度控制器功能；兩路加熱和一路降溫輸出；人體紅外感應探頭；現場可編程；高壓帶電顯示和閉鎖裝置；RS485通訊功能，Modbus 通訊協議。
3）除PT柜外，測溫傳感器選用感應取電，啟動電流大于5A；PT柜傳感器選用電池供電，電池壽命應大于5年。
4）選用的開關柜智能操控測溫裝置產品需要有國家機構出具的高壓型式實驗報告、國家無線電核準報告、電磁兼容實驗報告。
根據上述要求，故此選擇安科瑞的智能操控裝置及無線測溫產品如下表。
3 產品方案明細
該項目的3個變電站（所）分別為35/10kV變電站、10kV裝置變電所和10kV循環水廠變電所，以10kV循環水廠變電所為例，智能操控及無線測溫產品和微機保護裝置的產品上圖如下：
本項目共計使用微機保護裝置76只，智能操控裝置78只，無源無線傳感器420只，有源無線傳感器48只。
1）微機保護裝置明細
4 現場調試整定
根據客戶的現場需求，對高低后備的開入開出進行定義，具體定義如下表所示。
5 電力監控系統需求及設計
電力監控系統人機界面友好，應能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態及有關故障、告警等信號。
1）電參量查詢
在配電一次圖中，應可以直接查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數、正向有功電能等，并可以查看24小時相電流趨勢曲線。
2）運行報表
應能查詢各回路或設備時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。
3）實時報警
應具有實時報警功能，系統能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。
監控系統實時彈出告警窗口，可實現語音報警功能，系統能夠對所有事件發出語音告警，并可實現短信告警。
4）歷史事件查詢
應能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。
5）電能統計報表
應具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。
6）用戶權限管理
應具備設置用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控操作，運行參數修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
7）網絡拓撲圖
系統應支持實時監視接入系統的各設備的通信狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可在線診斷設備通信狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。
8）電能質量監測
應可以對整個配電系統范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。配電系統維護人員可以通過諧波分析界面掌握配電系統的諧波含量，及時采取相應的措施提高配電系統的可靠性，減少因諧波造成的供電事故的發生。
9）遙控功能
應可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。配電系統維護人員可以通過監控系統的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預置、遙控返校、遙控執行的操作順序，可以及時執行調度系統或站內相應的操作命令。
10）通信管理
應可以對整個配電系統范圍內的設備通信情況進行管理、控制、數據的實時監測。配電系統維護人員可以通過監控系統的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口，快速查看某設備的通信和數據情況。
11）故障錄波
應可以在系統發生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各相關電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統安全運行水平有著重要作用。
12）事故追憶
應可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩態數據，包括開關位置、保護動作狀態、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。
13）曲線查詢
應可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數等曲線。
根據上述需求，設計本項目電力監控系統拓撲圖如下：
6 現場安裝圖片
7 結語隨著電力系統正向著可靠性、高自動化、信息化水平方向迅猛發展,對電網的監控已成為國內外高度重視的關鍵問題,特別是電力系統中起著控制和保護等重要作用的開關柜的監控。本文介紹的安科瑞無線測溫產品針對高壓開關柜內斷路器觸頭的溫度進行監測，防止在運行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發熱成為隱患，提升設備安全保障。及時、持續、準確反映設備運行狀態，避免安全事故的發生，降低設備事故率。安科瑞智能操控區別于由幾個獨立的電子裝置分別實現帶來的集成度低,配線復雜,可靠性差的缺點，實現大大提高開關柜操控的集成度和智能化程度。安科瑞繼電保護裝置可以在電力系統出現故障的時候，在較短的時間以及范圍內，及時地切除或者隔離有問題的器件，或者是向電力監控系統發出報警信號，借以電力維護人員及時解決問題，繼電保護裝置不僅能保護設備器件不受損壞，還由于能夠自動切斷隔離降低了連帶故障發生的機會。
參考文獻
[1] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2019.11月版
[2] 安科瑞智能電網用戶端電力監控/電能管理/電氣安全（產品報價手冊）.2020.01月版
[3] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統設計與產品二次原理圖集.2019.7月版
[4] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2020.1月版
更新時間：2023-12-13 
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