安科瑞主变保护组屏方案及电力监控系统-在某35kV配电工程改造项目的应用

摘要：现如今，各领域不断的进步，促进电力电网的快速发展，人们对电力系统运行的安全性以及稳定性的要求越来越高，而微机保护装置能够对电力系统的运行起到有效的保护作用。本文介绍的微机保护装置，可以针对35kv配电工程中不同保护对象提供对应的保护功能，能大大提高变电站运行的可靠性、安全性、提高供电质量，有利于实现变电站综合自动化，实现无人或少人值班。

关键词：安全性；稳定性；微机保护装置；综合自动化； 

0引言

       无锡某35kv变电站的设备已经运行了将近30年，设备老旧，一次、二次设备均为已淘汰的老旧设备，可靠性差，若继续使用，对变电站安全运行构成潜在威胁。因此，对变电站的主变、35kv设备、10kv设备进行更换十分必要且刻不容缓。

      微机保护装置可以保障该配电工程电力系统的安全及正常的运转，当电力系统出现故障的时候，在装置的保护下可以在较短的时间以及范围内，及时的从系统里面切除或者隔离有问题的器件，或者是在电力系统出现问题时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，微机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。

1 项目概况

      该35kv变电站位于江苏省无锡市惠山镇，为户内变电站，始建于1988年，于1988年投运，为该项目内部生活、工作、生产用电使用。

      该工程35kv系统为单母线接线,本期35kv进线1回，2台主变电压等级为35kv/10kv。10kv系统本期为单母分段接线，4回出线间隔，2回主变10kv进线间隔，2回并联电力电容器间隔，2回分段间隔，3回母线设备。

      本工程35kv开关设备采用户内金属铠装移开式高压开关柜，主变进线柜、进线开关柜额定电流选用1250a，额定开断电流选用31.5ka。电流互感器选用户内环氧树脂浇注式、全封闭、全工况电流互感器。35kv电压互感器选用户内环氧树脂浇注式，全封闭、全工况电压互感器，电压比为(35/√3)/(0.1/√3)/(0.1/3),准确级组合0.5/3p。本期主变压器选用双绕组油浸式自冷型无励磁调压电力变压器，容量为1600kva，电压比为35±2x2.5%/10.5kv，变压器的阻抗为uk=6.4%，接线组别为yd11。 

      本工程10kv采用户内金属铠装移开式高压开关柜，主变进线柜、分段柜、电容器柜、出线柜断路器额定电流选用1250a，额定开断电流选用25ka。10kv电压互感器选用户内环氧树脂浇注式，全封闭、全工况电压互感器，电压比为(10/√3)/(0.1/√3)/(0.1/3),准确级组合0.5/3p。

2 项目需求

      本项目35kv变电站为终端用户变，35kv单母线接线，为防止35kv变电站母线故障涉及其它变电所安全运行：35kv进线侧配置1套线路保护，拆除站内老式的继电器保护设备及柜体，新上主变保护柜2面，公用测控柜1面；10kv配置就地微机保护装置；监控中心配置运动通讯柜1面、计量柜1面、交流系统柜2面、直流系统柜3面、综合自动电力监控系统acrel-2000z一套，实现对高压柜的设备运行情况实时监视和保护。

      本次针对该35kv配电工程改造项目中不同保护对象配置不同微机保护装置，35kv主变按主保护加后备保护配置：差动保护装置am5se-d2、高后备保护装置am5se-tb、低后备保护装置am5se-tb（包含10kv进线保护）、公共测控装置am5se-k；35kv进线柜配置am5se-f线路保护装置；10kv出线柜配置am5se-f线路保护装置；10kv电容器柜配置am5se-c电容器保护装置；10kv母线设备柜配置am5se-ubpt并列及监测装置。 

      为实时监视整个配电室的运行以及数据采集，该项目配置一套acrel-2000z电力监控系统，其可实现的功能如下：

      1）实时监测：以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，可以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。

      2）电参量查询：在配电一次图中，可以直接查看该回路详细电参量，包括三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能等。

       3）运行报表：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，报表格式有日报表、月报表、年报表等。

      4）实时告警：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。

      5）历史事件查询：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信息进行历史追溯，查询统计、事故分析。

       6）故障录波：能够在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，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。

      7）事故追忆：能够自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时稳态信息，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。

      8）曲线查询：能够查询实时曲线和历史曲线，包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数等所有遥测量。

      9）用户权限管理：设置了用户权限管理功能，通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控的操作，数据库修改等）。系统可以定义不同操作权限的权限组（如管理员组、工程师组、操作员组等），在每个权限组里分配不同用户，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

      10）网络拓扑图：支持实时监视接入系统的各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通讯状态，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。

      11）遥控功能：根据电力规程要求，可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

      12）通信管理：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。

3 产品方案

      本工程分为35kv变电站和10kv变电站，35kv变电站共计7面高压柜，配置微机保护16台，2只温度巡检仪；10kv变电站共计15面高压柜，配置微机保护10台，整个配电室上图方案如下：

图1 35kv变电站上图方案

图2 10kv变电站上图方案

整个配电室所设微机保护型号与数量如下：

1）am5se-d2主变差动保护装置

        差动越限告警、ct断线告警、比率制动差动保护、差动速断保护

2）am5se-tb后备保护装置

        三段式过流保护（可经复合电压闭锁、可带方向闭锁）、反时限过流保护（可经复合电压闭锁）、两段式零序过流保护、零序反时限过流保护、过负荷保护、启动通风保护、闭锁有载调压（常闭点）、非电量保护、两段间隙零序过流保护、两段零序过压保护、控制回路断线告警、pt断线告警、fc回路配合的过流闭锁功能、自产零序过流保护

3）am5se-f线路保护装置

        三段式过流保护（可经低压闭锁，可带方向）、反时限过流保护（可经低压闭锁）、两段式零序i01过流/反时限过流保护、两段式零序i02过流/反时限过流保护、重合闸、后加速过流保护（可经低压闭锁）、过负荷告警、过负荷跳闸、失压跳闸、失压告警、过电压保护、零序过压保护、逆功率保护、低频减载/高频保护（可经滑差闭锁）、pt断线告警、控制回路断线告警、fc回路配合的过流闭锁功能、非电量保护、检同期

4）am5se-c电容器保护测控装置

        两段式定时限过流保护、反时限过流保护、两段式零序过流保护、欠电压保护、过电压保护、自产零序过电压保护、不平衡电压保护、不平衡电流保护、非电量保护、pt断线告警、控制回路断线告警

5）am5se-ub pt监测并列一体装置

        i母pt投入、ii母pt投入、pt自动并列解列、pt遥控并列解列、i母pt低电压告警、i母pt过电压告警、i母pt零序过压告警、i母pt断线告警、ii母pt低电压告警、ii母pt过电压告ii母pt零序过压告警、ii母pt断线告警。

        本项目35kv微机保护采用组屏方式安装，三面保护屏、远动通信屏、计量屏、交流系统屏以及直流系统屏、综合自动化电力监控系统放置在本工程三楼35kv配电室；10kv微机保护就地分散安装在一楼各个10kv高压开关柜上，现场情况如下图。

图3 1#主变保护屏

图4 2#主变保护屏

图5 进线公用测控屏

图5 35kv站内主变保护屏、公用测控屏、计量屏、远动通讯屏

图6 10kv am5se系列保护装置

图7 acrel-2000z电力监控系统

4 现场调试整定

       根据变压器的容量以及电压等级，供电公司提供了对应的定值清单，其中，am5se-d2差动保护定值如下：

        现场微机保护装置、屏柜及电力监控系统，在送电前均一一调试，测试通过后送电运行。该项目已于2020年送电使用，现运行正常。

5 结语

        微机保护装置在电力系统中具有举足轻重的地位，它能够反应设备的故障和不正常工作状态并自动迅速地、有选择性地动作于断路器将故障设备从系统中切除，保证无故障设备继续正常运行，将事故限制在zui小范围，提高系统运行的可靠性，zui大限度地保证向用户安全、连续供电。本文介绍的35kv配电工程通过对各个保护对象装设对应的保护装置，不但使整个配电工程实现了综合自动化，还有效地降低了工作人员的劳动强度，提高了设备运行的可靠性。