摘 要:變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是將變電站內(nèi)的二次設(shè)備經(jīng)過(guò)功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì),利用*計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)、并與上級(jí)調(diào)度通信的綜合性自動(dòng)化功能。
關(guān)鍵詞:變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng);自動(dòng)監(jiān)視;保護(hù);調(diào)度通信
1. 概述
青島海洋科技園位于青島市黃島區(qū)江山南路與規(guī)劃珠江路交匯處,規(guī)劃建筑面積約23萬(wàn)平方米。產(chǎn)業(yè)定位于應(yīng)用型海洋科技研發(fā)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、IC 設(shè)計(jì)、*制造及裝備研發(fā)。建設(shè)內(nèi)容包含科研辦公及配套設(shè)施、海洋科研實(shí)驗(yàn)室、海洋創(chuàng)新推動(dòng)平臺(tái)等,計(jì)劃建設(shè)成為青島應(yīng)用型海洋科技資源的整合平臺(tái)、海洋科技人才的聚集平臺(tái)、海洋科技企業(yè)的孵化和成果轉(zhuǎn)化平臺(tái)、海洋科技服務(wù)業(yè)的培育和加速平臺(tái)。
本次建設(shè)內(nèi)容為:海洋科技產(chǎn)業(yè)園生產(chǎn)基地(一期)項(xiàng)目,位于山東省青島市石寨山路以北,鳳凰山路以東,包括1#生產(chǎn)廠房、2#生產(chǎn)廠房及3#生產(chǎn)廠房,總占地面積為53333.31平方米,總建筑面積81329.49㎡。
全廠共設(shè)置35kV變電所1座,區(qū)域變電所2座。35kV變電所內(nèi)含35kV開關(guān)柜、35kV變壓器鎧裝箱、10kV開關(guān)柜及0.4kV開關(guān)柜。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。本項(xiàng)目采用35kV單電源進(jìn)線,本變電站為主站,10kV1#分所、10kV2#分所電源引自本變電站。本變電站35kV變壓器容量為1X10000kVA,10kV變壓器容量為2X800kVA,備用一臺(tái)發(fā)電機(jī)1X800kW。所內(nèi)安裝35kV高壓柜4面、10kV中壓柜9面、10000kVA變壓器1臺(tái)、800kVA變壓器2臺(tái)、0.4kV低壓柜16面、10kV電容柜1組、調(diào)度通信屏、主變保護(hù)屏、后臺(tái)等1組,直流屏1組100Ah、10kV無(wú)功補(bǔ)償共2700kvar、0.4kV無(wú)功補(bǔ)償共480kvar。實(shí)際無(wú)功補(bǔ)償后功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.95以上。若達(dá)不到,須增加補(bǔ)償容量。
圖1 青島海洋科技園現(xiàn)場(chǎng)圖
2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是指:通過(guò)執(zhí)行規(guī)定功能來(lái)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*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。
系統(tǒng)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(guò)數(shù)據(jù)采集箱(內(nèi)置智能網(wǎng)關(guān))采集數(shù)據(jù)通過(guò)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(guò)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:l變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)、國(guó)網(wǎng)安徽省安慶電力調(diào)度控制中心平臺(tái)。
圖2 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
3. 解決方案
本項(xiàng)目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。
圖3 35kV開關(guān)室一次系統(tǒng)圖
35kV變電所內(nèi)10k部分一次系統(tǒng)圖如圖4所示,共有9面開關(guān)柜、其中1面10kV進(jìn)線柜、2面變壓器出線柜、2面至分所的饋線柜、1面隔離柜、1面PT柜、1面計(jì)量柜、1面?zhèn)溆灭伨€柜。
圖4 10kV開關(guān)室一次系統(tǒng)圖
圖5 1# 10kV變電所進(jìn)線柜一次系統(tǒng)圖
圖6 2# 10kV變電所進(jìn)線柜一次系統(tǒng)圖
本次工程在35kV、10kV配電系統(tǒng)中配置微機(jī)保護(hù)裝置,對(duì)每面35kV、10kV高壓開關(guān)柜內(nèi)配置開關(guān)狀態(tài)操控裝置,對(duì)電氣量采集和對(duì)電氣設(shè)備(如斷路器)的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié),發(fā)生故障時(shí),由微機(jī)保護(hù)裝置完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制,迅速切除故障設(shè)備和完成事故后的恢復(fù)操作。
在每面35kV、10kV高壓變配電開關(guān)柜配置1臺(tái)多功能電表,在35kV變電所計(jì)量柜處裝有計(jì)量?jī)x表,其中在35kV變電所安裝負(fù)荷采集終端箱,收集計(jì)量點(diǎn)計(jì)量表的電能信息,用于遠(yuǎn)程監(jiān)控及電量數(shù)據(jù)采集。
在35kV總變二次值班室配置1套DC220V/100AH柜式直流電源,各區(qū)域變電所在高壓柜配置DC220V/50AH分布式直流電源,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;配置一臺(tái)時(shí)鐘同步裝置,實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)所有微機(jī)保護(hù)裝置、監(jiān)控主機(jī)、規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置的時(shí)鐘同步;配置一套變電站綜自自動(dòng)化系統(tǒng),通過(guò)規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置采集站內(nèi)主變溫度巡檢儀、主變檔位變送器、直流屏數(shù)據(jù),通過(guò)光纖組網(wǎng)與分散的各區(qū)域10kV變電所通信實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控與管理;在二次值班室配置一面通訊屏、一面調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)屏,SDH型STM-4光傳輸設(shè)備1套,PTN接入層光傳輸設(shè)備1套,共同安裝于光通信屏;48芯0DF、16單元DDF、4端口IAD,共同安裝于通信配線屏,電網(wǎng)110kV姜家變電站安裝:STM-4光接口板2塊、GE光模塊2個(gè),安裝于現(xiàn)運(yùn)行SDH設(shè)備和PTN設(shè)備上。24芯光纖配線單元箱1臺(tái),安裝于現(xiàn)狀姜家變電站通信配線柜內(nèi)。通過(guò)專用通道點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)變電站與調(diào)度端通訊。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)屏配置數(shù)據(jù)1臺(tái)路由器、2臺(tái)交換機(jī)、2臺(tái)縱向加密裝置。
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中,多數(shù)子系統(tǒng)都是由微機(jī)構(gòu)成的,都具有一定的故障診斷功能,這就使得變電站一、二次設(shè)備的可靠性得到了提高。
35kV/10kV 降壓變壓器回路采用整套主變保護(hù)裝置集中組屏方式,配置主變保護(hù)屏。屏柜設(shè)立在電氣監(jiān)控室,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、1臺(tái)檔位變送器UP858-19AN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:作為降壓變壓器內(nèi)部及引出線短路故障的主保護(hù),其作用是對(duì)變壓器一側(cè)的電流及電壓進(jìn)行監(jiān)控,如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息,動(dòng)作后跳降壓變壓器高低兩側(cè)斷路器,避免變壓器發(fā)生故障;
高低后備保護(hù)裝置:作為35kV側(cè)/10kV側(cè)的后備保護(hù)以及變壓器的非電量保護(hù),其作用是在前兩個(gè)裝置都無(wú)法正常運(yùn)行的情況下,通過(guò)智能和人工的配合,來(lái)完成對(duì)整個(gè)變壓器運(yùn)行的監(jiān)控和保護(hù),動(dòng)作后跳降壓變壓器高低兩側(cè)斷路器,避免其出現(xiàn)故障,影響整個(gè)變電站的運(yùn)行。
高低側(cè)測(cè)控裝置:用于監(jiān)測(cè)35kV側(cè)/10kV側(cè)測(cè)量電流、測(cè)量電壓;
變壓器溫控器:監(jiān)測(cè)降壓變壓器內(nèi)部繞組溫度,將測(cè)量的數(shù)據(jù)反饋回控制系統(tǒng)進(jìn)行分析,一旦出問(wèn)題及時(shí)后臺(tái)對(duì)變壓器進(jìn)行保護(hù)處理;
檔位變送器:監(jiān)測(cè)主變壓器在工作中的接頭位置,用于降壓變壓器檔位測(cè)量及有載調(diào)壓。
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)需采集設(shè)備有組屏保護(hù)7臺(tái)、分散保護(hù)14臺(tái)、儀表180臺(tái),數(shù)量共計(jì)201臺(tái),本地設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)類型主要分為遙測(cè)、遙信兩類數(shù)據(jù),部分?jǐn)?shù)據(jù)展示如下:
l 遙測(cè)量
l 遙信量
黃島區(qū)以黃島島名命名,1979年1月,膠南縣再度劃歸青島市,同年從膠南縣劃出黃島、辛安、薛家島3處人民公社,設(shè)立青島市黃島區(qū)。1984年,青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)成立。1990年12月,撤銷膠南縣,設(shè)立膠南市(縣級(jí)市)。1992年11月,黃島區(qū)境內(nèi)設(shè)立青島保稅區(qū)。1993年,青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)擴(kuò)展到黃島全區(qū),兩區(qū)體制合一。2012年9月,撤銷黃島區(qū)、縣級(jí)膠南市,設(shè)立黃島區(qū)。地方電網(wǎng)要求本項(xiàng)目數(shù)據(jù)兩路上傳,一路上傳到黃島區(qū)調(diào)度部分,另一路經(jīng)黃島區(qū)匯聚中心上傳至青島市平臺(tái),兩路上傳均采用雙通道上傳,整體方案冗余配置,確保調(diào)度上傳的穩(wěn)定性與可靠性。
本項(xiàng)目計(jì)量數(shù)據(jù)獨(dú)立上傳,數(shù)據(jù)網(wǎng)僅上傳安全Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)網(wǎng)及二次安防設(shè)備信息與清單如下:
表1 數(shù)據(jù)網(wǎng)及二次安防設(shè)備清單
表2 我司提供方案設(shè)備列表
圖7 10kV 1#分所電氣一次圖
圖8 10kV 1#分所現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖
Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)人機(jī)界面友好,能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。
圖12 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主界面圖
在35kV變電站中主要關(guān)注的就是主變壓器,主變壓器獨(dú)立界面分析,可以查看變壓器基本信息(變壓器型號(hào)、容量、調(diào)壓方式、溫度),也可以直接查看詳細(xì)電參量,包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能等,并可以查看24小時(shí)功率運(yùn)行曲線。
圖13 主變壓器監(jiān)測(cè)界面圖
各分變電所獨(dú)立監(jiān)測(cè)界面,可以直接查看分變電所回路詳細(xì)電參量與斷路器開關(guān)狀態(tài),其中,10kV配電系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)的開關(guān)量主要有:斷路器分、合閘信號(hào),手車工作、試驗(yàn)位置信號(hào),遠(yuǎn)方/就地切換位置信號(hào)、彈簧儲(chǔ)能狀態(tài)信號(hào)、接地刀合分信號(hào)、保護(hù)跳閘信號(hào)和事故預(yù)告信。
圖14 分變電所監(jiān)測(cè)界面圖
根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取保護(hù)信息表,通過(guò)多排欄的形式展示單個(gè)設(shè)備間隔保護(hù)信號(hào),監(jiān)視各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)越限報(bào)警,供變電站集中監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維人員維護(hù),由監(jiān)控人員使用。
圖15 光字牌監(jiān)測(cè)界面圖
通過(guò)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息,數(shù)據(jù)共享,實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行監(jiān)視和控制,對(duì)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和運(yùn)維管理現(xiàn)代化,提高電網(wǎng)的安全和可靠運(yùn)行水平起到了很大的作用,因此用戶變電站要進(jìn)一步加強(qiáng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)水平,提高運(yùn)維人員的技能,保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
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