周穎

摘 要：35kV變電站的日常運維需要大量的人力物力，通常35kV變電站會設有變電站綜自自動化系統(tǒng)與低壓電力監(jiān)控系統(tǒng)，多套系統(tǒng)應用造成運維人員的負擔，而Acrel-EMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺集測量、控制、保護及通信等功能于一身,正是解決運維資源嚴重不足現(xiàn)狀的出路，針對不同硬件設備管理監(jiān)控的需求，Acrel-EMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺可以對規(guī)約進行現(xiàn)場實時添加，從而簡化變電站二次接線并切實降低運維成本，推廣和應用價值。
關鍵詞：35kV變電站；變電站綜合自動化系統(tǒng)；Acrel-EMS；企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺
1.概述
      該食品加工廠變電站工程規(guī)模：電壓等級：35/10.5kV，規(guī)劃主變容量1×6.3MVA 1臺8MVA。有一個總配電室，包括35kV開關柜、10kV開關柜和0.4kV配電柜，兩個獨立變壓器室，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面高壓開關柜，進線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面高壓開關柜。
      根據(jù)用戶配電系統(tǒng)管理需求，需要對35kV開關柜、10kV開關柜、35kV/10kV主變、交直流系統(tǒng)等進行全方面監(jiān)控與保護，及時發(fā)現(xiàn)故障故障，保證配電系統(tǒng)可靠運行。
      結合用戶實際生產(chǎn)工藝要求，為實現(xiàn)本項目35kV變電站的監(jiān)控與管理，在35kV和10kV配電回路中配置AM5SE系列進線保護、主變保護及各種出線保護裝置；在總進線處配置APView500電能質量在線監(jiān)測裝置；在每面高壓開關柜配置ASD200開關柜智能操控裝置和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，通過通信管理機及網(wǎng)絡交換機實時采集微機保護裝置、電能質量等二次設備數(shù)據(jù)，實現(xiàn)整個廠區(qū)供配電系統(tǒng)的電力監(jiān)控與自動化管理。并配置一套電源系統(tǒng)，為整個變電站的斷路器、二次設備及監(jiān)控主機等重要設備運行提供穩(wěn)定可靠的電源。同時利用Acrel-EMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺匯總Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)與Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)，同時進行web發(fā)布與手機APP訪問，減少運維人員運維巡檢工作，豐富的能效分析可以方便運維人員排查能耗問題。

2.系統(tǒng)結構
      AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺，采用B/S架構，集成Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)與Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)，企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺實現(xiàn)了從35kV配電到0.4kV用電側的整體監(jiān)控，提供變電站綜自系統(tǒng)，電力監(jiān)控，電能質量監(jiān)測，電氣保護，電能統(tǒng)計。對企業(yè)的用電管理起到的幫助。
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)測企業(yè)35kV中高壓側用電情況，數(shù)據(jù)均實時刷新。
      電力監(jiān)控：監(jiān)測企業(yè)0.4kV低壓側用電情況，提供配電室監(jiān)測，無功補償柜監(jiān)測，電力報表等功能。
      電能質量：提供電能質量檢測儀的穩(wěn)態(tài)監(jiān)測，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：提供用電集抄，用電統(tǒng)計，分時段用電統(tǒng)計，用電同環(huán)比分析，分組用電統(tǒng)計等功能。
      變電站綜合自動化系統(tǒng)是指：通過執(zhí)行規(guī)定功能來實現(xiàn)某一給定目標的一些相互關聯(lián)單元的組合，變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用*的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現(xiàn)對變電站二次設備的功能進行重新組合、化設計，對變電站全部設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量，并將主要數(shù)據(jù)上傳至地方調度平臺，同時接受調度端的調控指令，實現(xiàn)站內功率調節(jié)。
      變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)均可可分為三層結構：即現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡通訊層和平臺管理層。
      現(xiàn)場設備層：包含微機保護、智能操控、多功能儀表、計量表等設備，用于采集站內配電柜內電氣運行參數(shù)、開關狀態(tài)、電氣接點溫度等數(shù)據(jù)，同時分別在35kV變電站和10kV變電配置多套直流電源，保障現(xiàn)場設備良好的運行環(huán)境。
      網(wǎng)絡通訊層：包含ANet-2E8S智能網(wǎng)關。網(wǎng)關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉換，數(shù)據(jù)存儲，分散10kV變電站通過數(shù)據(jù)采集箱（內置智能網(wǎng)關）采集數(shù)據(jù)通過光纖上傳至通信室變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)平臺；同時網(wǎng)關充當遠動通信裝置，將現(xiàn)場設備數(shù)據(jù)采集后通過交換機經(jīng)縱向加密數(shù)據(jù)加密后上傳調度網(wǎng)。
      平臺管理層：?變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)平臺、電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺、企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺。

圖3 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構圖

3.解決方案
3.1方案綜述
      本項目本次工程在35kV、10kV配電系統(tǒng)中配置AM5SE系列微機保護裝置，其中35kV主變配置整套主變保護屏，實現(xiàn)主變的差動保護、后備保護、非電量保護及主變溫度監(jiān)測；35kV其他回路及10kV各回路就地配置AM5SE系列微機保護裝置。

      在電氣監(jiān)控室配置一套電源系統(tǒng)，為整個變電站的斷路器、二次設備及監(jiān)控主機等重要設備運行提供穩(wěn)定可靠的電源。
      在電氣監(jiān)控室配置一面時鐘同步屏，實現(xiàn)變電站內有微機保護裝置的時鐘同步。
      在電氣監(jiān)控室配置一面公用測控屏，實現(xiàn)變電站內總進線電能質量監(jiān)測；35kV側母線電壓/10kV側站用變電壓等模擬量遙測；微機保護裝置異常信號等遙信。
      在電氣監(jiān)控室配置一套變電站綜合自動化系統(tǒng)，通過通訊管理機實現(xiàn)變電站綜合自動化監(jiān)控與管理。
      在電氣監(jiān)控室配置一套微機五防監(jiān)控系統(tǒng)，在35kV及10kV開關柜內配置機械五防鎖具及電氣五防鎖具，通過五防系統(tǒng)實現(xiàn)對全站設備的五防操作閉鎖功能。在五防工作站上進行操作預演，檢驗、打印和傳輸操作票，并對一次設備實施五防強制閉鎖。
      在電氣監(jiān)控室配置一面計量屏，實現(xiàn)站內的總電能計量與主變電能計量。

3.2功能需求
3.2.1 35kV監(jiān)控保護方案
1）35kV進線保護：
      35kV進線柜配置一臺線路保護AM5SE-F，當回路故障時，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。
2）35kV/10kV 主變壓器保護：
      本項目共有1#、2#兩面35kV主變壓器出線柜，采用整套主變保護裝置集中組屏方式，配置2臺主變保護屏。屏柜設立在電氣監(jiān)控室，每面屏柜上裝設1臺差動保護裝置AM5SE-D2、1臺高后備保護裝置AM5SE-TB、1臺低后備保護裝置AM5SE-TB、1臺高側測控裝置AM5SE-K、1臺低側測控裝置AM5SE-K、1只變壓器溫控儀ARTM-8及轉換開關、壓板、空氣開關等其他控制設備。
      差動保護裝置：作為主變壓器內部及引出線短路故障的主保護，動作后跳主變壓器高低兩側斷路器；
      高后備保護裝置：作為35kV側的后備保護以及變壓器的非電量保護，動作后跳主變壓器高低兩側斷路器；
      低后備保護裝置：作為10kV側的后備保護，動作后跳主變壓器高低兩側斷路器；
      高側測控裝置：用于監(jiān)測35kV側測量電流、測量電壓；
      低側測控裝置：用于監(jiān)測10kV側測量電流、測量電壓；
      變壓器溫控器：監(jiān)測主變壓器內部繞組溫度；

3）35kV PT保護：
      PT柜配置一臺PT并列及監(jiān)測裝置AM5SE-UB，實現(xiàn)PT監(jiān)測功能，當回路電壓出現(xiàn)異常時，及時發(fā)出告警信號。
4）35kV開關柜綜合測控
      35kV各開關柜配置一臺智能操控裝置ASD200，實現(xiàn)高壓開關柜內刀閘狀態(tài)、溫濕度等綜合測控。
3.2.2 10kV監(jiān)控保護方案
1）10kV進線保護：
      10kV進線柜各配置一臺線路保護AM5SE-F，當回路故障時，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。
2）10kV出線保護：
      10kV出線柜各配置一臺線路保護AM5SE-F，當回路故障時，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。
3）10kV變壓器柜保護：
      10kV變壓器柜各配置一臺變壓器保護裝置AM5SE-T，當回路故障時，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。
4）10kV電容器保護：
      10kV電容器柜配置一臺電容器保護裝置AM5SE-C，當回路故障時，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。
5）10kV母聯(lián)保護
      母聯(lián)柜配置一臺備自投保護裝置AM5SE-B，用于實現(xiàn)兩進線和母聯(lián)之間的自動投切（進線備自投/母聯(lián)備自投/聯(lián)切備自投/自適應備自投），同時實現(xiàn)母聯(lián)保護功能。
6）10kV PT監(jiān)測
      PT柜配置一臺PT監(jiān)測并列裝置AM5SE-UB，實現(xiàn)兩臺PT柜間的切換以及監(jiān)測，當回路電壓出現(xiàn)異常時，及時發(fā)出告警信號。
7）10kV開關柜綜合測控
      10kV各開關柜配置一臺智能操控裝置ASD200，實現(xiàn)高壓開關柜內刀閘狀態(tài)、溫濕度等綜合測控。
8）AMC96多功能表
      10V各開關柜配置一只多功能儀表AMC96L-E4，實時監(jiān)測各開關柜電流、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，實現(xiàn)對0.4kV配電回路的數(shù)據(jù)采集、運行監(jiān)視、電能計量功能。
3.4 微機五防閉鎖方案
      針對35kV及10kV開關柜，每臺斷路器配置五防電氣鎖1把，每個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倍配置柜內閉鎖套件，每個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、電腦鑰匙2把、微機五防主機1臺、微機五防軟件一套。

4.系統(tǒng)功能
4.1.實時監(jiān)測
4.1.1綜合看板
      系統(tǒng)提供低壓配電監(jiān)測大面板，提供變電站和光伏電站運行情況展示，通過地圖顯示各電站具體位置，并展示目告警數(shù)目和具體信息。
?地圖支持放大縮小且響應迅速。
?報警信息支持輪播功能。

4.1.2 35kV配電系統(tǒng)
      系統(tǒng)提供35kV/10kV一次系統(tǒng)圖展示全站電氣主接線圖（支持縮放方式）包括顯示設備運行狀態(tài)、各主要電氣量(電流、電壓、頻率、有功、無功)等的實時值。

4.1.3變電運行看板
      展示單個變電站運行狀況，并提供系統(tǒng)一次圖。
      變電站基礎信息維護，包括變壓等級，裝機容量，申報需量，變壓器數(shù)量等。
?提供變電實時負荷曲線查詢，數(shù)據(jù)實時刷新。
?提供變電站分時段用電昨日對比柱狀圖。
?提供低壓側系統(tǒng)一次圖，數(shù)據(jù)實時刷新。

4.1.4直流屏監(jiān)測
      提供直流屏遙測數(shù)據(jù)，一/二路交流電壓監(jiān)測。

4.1.5 變壓器監(jiān)測
      展示選變壓器實時負載率，頻率，三相電壓電流，三相繞組溫度，電壓/電流不平衡度。提供負載率、有功功率、無功功率曲線。如圖7.3.6示。
?數(shù)據(jù)實時刷新，響應迅速。
?支持三相功率曲線同時展示。

4.1.6電能質量穩(wěn)態(tài)監(jiān)測
     提供電能質量檢測儀采集數(shù)據(jù)，如電壓值，偏差率，諧波畸變率，電流值，分相功率，總功率等。如圖7.4.2示。
數(shù)據(jù)實時刷新，響應迅速。

4.1.7電能質量諧波監(jiān)測
      通過柱狀圖展示電能質量檢測儀諧波和間諧波各頻譜。如圖7.4.3示。

4.2數(shù)據(jù)采集和存儲
4.2.1數(shù)據(jù)采集和處理

      監(jiān)控系統(tǒng)通過通信管理機實時采集模擬量、狀態(tài)量等信息量；通過公共接口設備接受來自其他通信裝置的數(shù)據(jù)，具有單獨配置通信采集點信息的模塊，不與數(shù)據(jù)庫等其它部分相關聯(lián)，并獨立運行。
      對采集的實時信息進行數(shù)字濾波、性檢查，工程值轉換、信號接點抖動、刻度計算、人工置入等加工。從而提供電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等各種實時數(shù)據(jù)，并將這些實時數(shù)據(jù)帶品質描述傳送至站控層和各級調度。
4.2.2數(shù)據(jù)庫的建立與維護

      數(shù)據(jù)庫分為實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，實時數(shù)據(jù)庫存儲監(jiān)控系統(tǒng)采集的實時數(shù)據(jù)，其數(shù)值根據(jù)運行工況的實時變化而不斷新，記錄被監(jiān)控設備的當狀態(tài)；歷史數(shù)據(jù)庫對于需要長期保存的重要數(shù)據(jù)將存放在歷史數(shù)據(jù)庫中。提供通用數(shù)據(jù)庫，記錄周期為1min、5min、30min、60min任意調節(jié)。歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)在線滾動存儲5年，無需人工干預。有的歷史數(shù)據(jù)轉存到光盤或磁帶等大容量存儲設備上作為長期存檔。對于狀態(tài)量變位、事件、模擬量越限等信息，按時間順序分類保存在歷史事件庫中，并保存10年，以供查詢。
4.3調節(jié)與控制

圖 變電站綜自系統(tǒng)調節(jié)與控制界面圖
      操作員對需要控制的電氣設備進行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護功能，允許監(jiān)護人員在操作員工作站上實施監(jiān)護，避免誤操作。
     原則上間隔層控制和設備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執(zhí)行，并在站級層設置操作員、監(jiān)護員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進行下一步操作。同一時間只允許一種控制方式。
納入控制的設備有：
a） 35kV及以下斷路器；
b） 35kV及以下隔離開關及帶電動機構的接地開關；
c） 站用電380V斷路器；
d） 主變壓器分接頭；
e）繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。
4.4 微機五防閉鎖

      具備全站五防閉鎖功能。具有防止誤拉、合斷路器；防止帶負荷拉、合開關；防止帶電掛接地線；防止帶地線送電；防止誤入帶電間隔的功能。
      配置獨立于監(jiān)控系統(tǒng)的微機五防系統(tǒng)。遠方操作時通過微機五防系統(tǒng)實現(xiàn)全站的五防操作閉鎖功能，就地操作時則由電腦鑰匙和鎖具來實現(xiàn)，同時在受控設備的操作回路中串接本間隔的閉鎖回路。微機五防系統(tǒng)與變電站監(jiān)控系統(tǒng)共享采集的各種實時數(shù)據(jù)，不獨立采集信息，采用相互通信的間隔層測控裝置實現(xiàn)。
4.5系統(tǒng)運行
4.5.1儀表通訊狀態(tài)
      儀表通訊狀態(tài)主要用于監(jiān)測目標站點的儀表設備數(shù)據(jù)是否正常交互、是否有離線發(fā)生、何時離線與數(shù)據(jù)交互中斷的持續(xù)時間等內容，為用戶初步判斷設備通題提供依據(jù)。

4.5.2 網(wǎng)關通訊狀態(tài)
      網(wǎng)關通訊狀態(tài)主要用于監(jiān)測目標站點的網(wǎng)關設備數(shù)據(jù)是否正常交互、是否有離線發(fā)生、何時離線，為用戶初步判斷網(wǎng)關通題提供依據(jù)。

5.結語
      Acrel-EMS企業(yè)微電網(wǎng)能耗管理平臺解決方案，通過一個平臺即可整體對用電進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調度、統(tǒng)一運維，滿足用戶可靠、、節(jié)約、、有序用電的要求。對用戶提供運維服務，實現(xiàn)能源互聯(lián)，信息互通，打破信息孤島；根據(jù)用電設備負荷重要性分級管理，錯峰有序用電，提高運維人員的技能，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運行。

參考文獻
[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

作者介紹