微機保護裝置及電力監控系統在廣西新柳南高速公路配電工程項目的應用

安科瑞 劉秋霞

摘  要：隨著社會經濟的快速發展，我國變電站正朝著現代化的方向不斷發展,自動化設備以及繼電保護裝置憑借自身優異性能而獲得廣泛應用。本文介紹的AM4-I微機保護裝置和AM5-B備自投保護裝置，可以針對高速公路配電工程中不同保護對象提供對應的保護功能，并且通過電力監控系統采集相關遙測、遙信數據進行監控，能大大提高變電站運行的可靠性、安全性、提高供電質量，有利于實現變電站綜合自動化，實現無人或少人值班。

??關鍵詞：安全性；可靠性；微機保護裝置；備自投保護裝置；高速公路；電力監控系統

??1 概述

??新柳南高速公路是自治區統籌推進的重大項目，是廣西高速公路規劃網中規模大、總里程數長的在建項目，是廣西高速公路網“七縱"桂林-柳州-南寧公路的重要組成部分。本次項目主要涉及柳州到南寧路段。項目起點位于柳州市洛滿鎮，接三江至柳州高速公路，終點位于南寧市五塘鎮，接南寧外環高速公路。主線長200公里，連接線長113.4公里。主線采用雙向四車道高速公路標準建設，瀝青混凝土路面，路基寬26.5米，設計行車速度120公里/小時。全線共有70座橋梁，21座隧道，13處互通式立交，4對服務區，項目總概算207.5億元。

??本項目配電工程包括五塘服務區、里高收費站、將帽山隧道等48個變電所。變電所高壓柜采用SM6型環網高壓開關柜和KYN28-12型移開式金屬鎧裝高壓柜。所有高壓開關柜均需安裝微機保護裝置，主要包括大量的進出線柜和幾個母聯柜，實現過流、速斷、零序、失壓、超溫等繼電保護及實現遙控、遙測、遙信三遙功能。同時需要通過電力監控系統對微機保護的數據進行實時監測。

??2 項目需求

??本次針對廣西新柳南高速公路配電工程項目中不同對象配置不同的微機保護裝置，10kV進線柜、變壓器出線柜均配置AM4-I微機保護裝置；高壓自動轉換開關柜中主供進線配置AM5-B備自投保護裝置，實現兩路進線的自動切換功能。這兩款微機保護裝置主要通過以下保護功能實現對高壓柜的設備運行情況實時監視和保護：

??產品圖片產品型號主要功能

??3 產品方案

??本項目10kV配電工程有48個變電所，以將帽山隧道1#變電所和鼓鳴隧道入口1#、2#、3#變電所為例，上圖方案如下：

圖1 將帽山隧道1#變電所上圖方案

圖2 鼓鳴隧道入口1#、2#、3#變電所上圖方案

??整個廣西新柳南高速公路共有48個變電所，每個變電所所設微機保護型號與數量如下：

??變電所名稱微機保護裝置型號微機保護裝置數量  

??上述廣西新柳南高速公路變電所共配置126臺AM4-I微機保護裝置和3臺AM5-B備自投保護裝置，此外，本項目針對各回路配置12只AMC96電能表、1655只AMC72電能表和59只PZ96L電能表。

??4 系統需求

??為實時監視整個配電室的運行以及數據采集，該項目配置一套電力監控系統，主要實現對柳州至南寧各個變電所的用電監控與管理。監控范圍為變電所的微機保護裝置、儀表。本系統由用戶管理層、網絡通信層、現場設備層三部分組成，現場設置的電能表采用屏蔽雙絞線連接至各分區數據采集器，各分區數據采集器將數據分類處理后，通過網線連接至局域網交換機上傳至電力監控系統主機，實現電力監控功能。整個系統的架構如下：

圖3 系統架構圖

??整個電力監控系統的高速公路主界面顯示如下：

圖4 新柳南高速公路主界面監視圖

??電力監控系統可實現的功能如下：

??1）實時監測：以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，可以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。各個監控設備的監測界面如下：

圖5 將帽山隧道1#變電所10kV配電監測界面

圖6 將帽山隧道1#變電所0.4kV配電監測界面

??2）電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數、正向有功電能等。

??3）運行報表：  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，報表格式有日報表、月報表、年報表等。

圖7 將帽山隧道1#變電所用電報表

??4）實時告警：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。

圖8 新柳南高速公路報警信息

??5）歷史事件查詢：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信息進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。

圖9 將帽山隧道1#變電所SOE事件

??6）故障錄波：  能夠在系統發生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況，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。

??7）事故追憶：能夠自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩態信息，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。

??8）曲線查詢：能夠查詢實時曲線和歷史曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數等所有遙測量。

圖10 寧賓隧道變電所變壓器功率查詢

??9）用戶權限管理：設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）。系統可以定義不同操作權限的權限組（如管理員組、工程師組、操作員組等），在每個權限組里分配不同用戶，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

??10）網絡拓撲圖：支持實時監視接入系統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可在線診斷設備通訊狀態，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。

??11）遙控功能：根據電力規程要求，可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。

??12）通信管理：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。

圖11 新柳南高速公路變電所網關通信狀態

??5 現場安裝圖片

??本項目微機保護就地分散安裝在各個高壓開關柜上，保護裝置以及電能表現場安裝如下圖所示。

??圖12 微機保護裝置以及電能表在新柳南高速公路配電工程現場安裝圖片

??6 結語

??微機保護裝置在電力系統處于至關重要的位置，它能夠反應設備的故障和不正常工作狀態并自動迅速地、有選擇性地動作于斷路器將故障設備從系統中切除，保證*設備繼續正常運行，將事故范圍控制住，提高系統運行的可靠性，保證向用戶安全、連續供電。本文介紹的AM4-I微機保護裝置和AM5-B備自投保護裝置，可以針對高速公路配電工程中不同保護對象提供對應的保護功能，并且通過電力監控系統采集相關遙測、遙信數據進行監控，能大大提高變電站運行的可靠性、安全性、提高供電質量，有利于實現變電站綜合自動化，實現無人或少人值班。

??參考文獻

??[1] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.6月版

??[2] 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.2020.10月版

??[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2021.11月版