徐霜
安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801
1 項目概述
本項目為某煉油廠配電改造項目,110KV/6KV甲變電站原主變壓器為兩臺兩圈有載調壓變壓器,110KVGIS為內(nèi)橋接線5個間隔、6KV饋出76個回路。由于廠內(nèi)新建CFB鍋爐配套了2臺30MW發(fā)電機組,并采用35KV并網(wǎng),因此對變電站進行改造并增加35KV電壓等級,除了一次設備和變電站主接線發(fā)生變化外,配電自動化系統(tǒng)也進行升級,采用Acrel-2000智能配電綜合自動化系統(tǒng)。
2 配電一次方案設計
由于CFB鍋爐項目新上發(fā)電機組使現(xiàn)有設備滿足不了并網(wǎng)要求,本項目改造內(nèi)容包括:
1)更換2臺主變壓器,電壓等級為110KV/35KV/6KV,容量比為1/1/1;
2)增加110KV GIS主變進線間隔,主接線由內(nèi)橋接線方式改為單母線分段方式;
3)增加35KV配電裝置,用于接引CFB工程新上發(fā)電機并網(wǎng)的需要;
4)因系統(tǒng)短路容量增加,原有6KV開關柜遮斷容量已不滿足要求,更換了38面,其它通過前側增加電抗器限制短路電流。
根據(jù)改造內(nèi)容,設計如圖1所示的配電方案。為了滿足變電站綜合自動化系統(tǒng)的無人值守方案設計,需對變電站內(nèi)的各個設備進行保護、控制、測量、監(jiān)視。因此在二次方案設計時,給每個間隔開關柜內(nèi)配置了安科瑞電氣股份有限公司的具有保護測控功能的AM5、AM6系列保護裝置,具體設備如表1:
表1 二次方案保護設備
間隔類型 | 產(chǎn)品名稱 | 產(chǎn)品型號 | 保護功能 |
1#主變、2#主變 | 變壓器差動 保護測控裝置 | AM6-D3 | 變壓器差動保護、諧波制動保護、差動速斷保護 |
變壓器后備保護測控裝置 | AM6-T | 間隙零流保護、零序電流保護、零序電壓保護、復壓閉鎖過流保護 | |
變壓器非電量保護裝置 | AM6-FD | 主變非電量保護 | |
3#主變、4#主變 | 變壓器差動 保護測控裝置 | AM6-D3 | 變壓器差動保護、諧波制動保護、差動速斷保護 |
變壓器后備保護測控裝置 | AM6-T | 間隙零流保護、零序電流保護、零序電壓保護、復壓閉鎖過流保護 | |
變壓器非電量保護裝置 | AM6-FD | 主變非電量保護 | |
變壓器出線柜 | 廠用變保護裝置 | AM5-T | 三段式帶復壓閉鎖過流保護、變壓器非電量保護 |
PT柜 | PT監(jiān)測裝置 | AM5-U | PT斷線監(jiān)測、低電壓告警、過電壓告警 |
母聯(lián)柜 | 備自投保護裝置 | AM5-B | 備自投裝置及母聯(lián)保護 |
圖1 配電一次方案圖
3 智能配電綜合自動化系統(tǒng)
變電站采用綜合自動化系統(tǒng),依據(jù)無人值守方案設計,對變電站的各個設備進行保護、監(jiān)控。所有模擬量、狀態(tài)量通過采集、處理、統(tǒng)計,準確真實地反映,為值班人員創(chuàng)造如臨現(xiàn)場的運行條件,并達到各類設計技術規(guī)范的要求,實現(xiàn)與企業(yè)信息中心以及其他變電站設備和工業(yè)現(xiàn)場控制中心的通訊,能夠可靠的對變電站進行管理。
Acrel-2000智能配電綜合自動化系統(tǒng),采用面向對象的分層分布式結構,整個系統(tǒng)可分為三層:站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮后采用zui合適的組網(wǎng)方式。
站控管理層設于中心變電站值班室,包括監(jiān)控計算機、網(wǎng)絡交換機、打印機、UPS、對時裝置、遠動裝置以及Acrel-2000智能配電系統(tǒng)。站控管理層計算機可以放置于值班室的操作臺面上,也可以安裝于網(wǎng)絡機柜組成監(jiān)控屏。網(wǎng)絡通訊層包含通訊采集器、光端機以及用于和站控層連接的其他網(wǎng)絡設備,安裝于通訊采集箱,通訊采集箱和現(xiàn)場設備層裝置就近安裝,掛墻明裝。通訊層是一個承上啟下的物理層,負責把設備層裝置的信息傳送給站控層,并且把站控層的命令下達給設備層裝置?,F(xiàn)場設備層包含中低壓柜上的AM5、AM6系列保護裝置、ASD系列開關柜測控裝置、多功能電力儀表、溫控儀、直流屏等。Acrel-2000智能配電系統(tǒng)是基于Windows平臺的應用軟件,能夠模擬用戶的供配電網(wǎng)絡,提供監(jiān)測、遙信、遙控、遙調、告警、報表、事故記錄分析等功能。
3.1 甲變電站Acrel-2000的系統(tǒng)配置
甲變電站Acrel-2000的系統(tǒng)配置圖如圖2。高壓部分保護測控裝置配置如表1,低壓部分選用的測量、計量裝置如表2。所內(nèi)通信網(wǎng)用雙絞線敷設而成總線形網(wǎng),考慮變電站遠期規(guī)模,能夠很靈活地在網(wǎng)上增加各間隔層裝置。當任一部分裝置有故障時只影響局部的可靠性。所內(nèi)二次電纜大大減少,使安裝、維護工作量簡化并節(jié)省投資。
表2 低壓系統(tǒng)設備
產(chǎn)品名稱 | 產(chǎn)品型號 | 主要功能 |
ACR系列 網(wǎng)絡電力儀表 | ACR230ELH | 三相電壓、電流、有功、無功;四象限電能計量;zui大需量;2-31次諧波分析等 |
終端電能計量儀表 | DTSD1352 | 三相電流、電壓、有功、無功功率、四象限電能等 |
四遙單元 | ARTU-K32 | 遙信單元 |
ARTU-J16 | 遙控單元 | |
ARTU-M32 | 遙測單元 |
3.2 站內(nèi)通信網(wǎng)
Acrel-2000采用總線形網(wǎng),組態(tài)靈活、擴展性好、網(wǎng)上增加或減少接點非常方便,任一節(jié)點的投入或退出都不影響其它節(jié)點的正常通信;站增接點可以設在任意地點;對繼電保護動作等重要信息設有優(yōu)先權,在zui短時間內(nèi)及時響應,且通信可靠性高。
圖2 Acrel-2000配電綜合自動化系統(tǒng)
3.3 保護裝置功能及應用
本改造項目選用的是安科瑞保護裝置,具有故障分析功能:事件記錄、故障記錄、故障錄波;監(jiān)視功能:越限監(jiān)視;診斷功能:上電診斷,不間斷自檢,測試功能運行狀態(tài)監(jiān)視;通訊功能:前面板RS232口用于當?shù)鼐S護,后面板2個接口用于遠方通訊,通訊規(guī)約均modbus或103可選。
3.3.1 6KV出現(xiàn)保護測控裝置
母線分段保護測控裝置1臺(帶備自投),選用安科瑞公司的AM5-B。線路保護測控裝置22臺,電動機保護測控裝置3臺,電容器保護測控裝置4臺,配電變壓器保護測控裝置4臺,均選用AM5裝置,依次為AM5-F、AM5-M、AM5-C、AM5-T。其保護測控功能保護:多段相過流保護、接地故障保護;就地或遠方操作斷路器,斷路器故障監(jiān)視、可編程方案邏輯;電壓、電流、功率、功率因素測量。具體功能可見表1所述。
電壓互感器保護測控裝置2臺,選用AM5-U裝置,實現(xiàn)低電壓/過電壓保護,零序過電壓保護,相電壓/線電壓測量。
3.3.2 主變壓器保護測控屏:2面
每面保護測控屏由主變差動保護裝置一臺,主變后備保護裝置高中低側各一臺及測量裝置等來完成。主變差動保護選用安科瑞公司的AM6-D3,包括三圈差動保護,差動速斷,二次諧波比率差動保護,CT斷線判別、告警,差流越限報警。由于各側電流互感器的變比可能不同,有平衡差動保護各側電流的措施,跳主變?nèi)齻乳_關。后備保護選用AM6-T,三段三時限的復壓閉鎖過流保護,過負荷發(fā)信、啟動主變風冷、三段三時限的零序電壓電流保護,PT斷線告警。變壓器本體內(nèi)部的瓦斯、溫度、壓力釋放、油位異常以及冷卻系統(tǒng)故障信號等采用變壓器非電量保護,選用AM6-FD,其主要功能和技術要求為變壓器重瓦斯可帶時限動作于跳閘出口,變壓器輕瓦斯只動作于信號;變壓器的溫度測量裝置提供無源接點給非電量保護,當溫度過高時發(fā)出信號或跳閘;變壓器的油位測量裝置提供無源接點給非電量保護,當油位異常時保護裝置發(fā)出信號或跳閘。
3.3.3 35KV保護測控裝置
母線分段保護測控裝置一臺(選用AM5-B),線路保護測控裝置6臺(選用AM5-F)。
3.3.4 當?shù)乇O(jiān)控網(wǎng)絡主站
主要功能為收集各保護測控層裝置上送的網(wǎng)絡信息;將網(wǎng)絡信息轉換成與后臺機約定協(xié)議要求的格式;與后臺配合完成四遙功能;驅動事故音響和預告音響。在實施中,在發(fā)出事故音響或預告音響時,驅動語言報警系統(tǒng),利用清晰明了的話語,告訴值班員當時發(fā)生的事件。當?shù)乇O(jiān)控網(wǎng)絡配置界面如圖3所示。
圖3 當?shù)乇O(jiān)控網(wǎng)絡主站配置
3.3.5 遠動網(wǎng)絡主站
主要功能為收集保護測控層裝置上送的網(wǎng)絡信息,將網(wǎng)絡信息轉換成標準遠動規(guī)約所要求的格式,并傳輸?shù)竭h方監(jiān)控站;接受遠方監(jiān)控站的命令,完成四遙功能;驅動事故音響和預告音響。
3.3.6 監(jiān)控主機站
主要用于保護定值的調整和修改,并對錄波網(wǎng)送來的事故信息進行圖形、波形、數(shù)據(jù)分析。Acrel-2000配電系統(tǒng)上配置的四遙功能界面如圖4。
圖4 35KV線路變壓器保護細節(jié)圖
3.3.7 實時數(shù)據(jù)采集與處理
本系統(tǒng)可以對電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、功率因素等電參量實時采集,如圖5為電容器保護裝置上實時采集數(shù)據(jù)圖。對模擬量信息按掃描周期定時采集數(shù)據(jù)并進行相應轉換、濾波、精度檢驗及數(shù)據(jù)庫更新等。對要求追憶的模擬量,能追憶記錄事故前1分鐘至事故后5分鐘的采集數(shù)據(jù)。也可對斷路器、隔離開關以及接地開關的位置信號、繼電保護裝置的動作及告警信號實時監(jiān)視。對狀態(tài)量信號按快速掃描方式周期采集輸入量、并進行狀態(tài)檢查機數(shù)據(jù)庫更新。對斷路器位置信號、繼電保護動作信號等需要快速反應的開關量按其變位發(fā)生時順序進行事件記錄。如圖6為系統(tǒng)實時采集到的告警信息。
圖5 實時數(shù)據(jù)采集
圖6 實時狀態(tài)、動作信號采集
本煉油廠甲變電站工設置“三遙”量1648點,其中遙信723點,遙測878點,其中電能量182點,遙控47點,基本上準確而真實的反映了設備實際運行情況。
4 設備清單
變電站內(nèi)高壓部分設備清單如下:
1 | 監(jiān)控主站(每套含) | 數(shù)量 | 型號
| 單價 |
| 主機:CPU:酷睿雙核,主頻:2.7G;內(nèi)存:2G;硬盤:160G;光驅:DVD刻錄光驅;操作系統(tǒng):Windows XP | 1 | DELL | 7000 |
| 標準鍵盤及光電鼠標 | 1 | DELL | 200 |
| 22寸寬屏液晶顯示器 | 1 | DELL | 1700 |
| 音響及語音報警系統(tǒng) | 1 | 聯(lián)想 | 120 |
| A4激光打印機 | 1 | HP 1108 | 1300 |
| 監(jiān)控系統(tǒng)軟件 | 1 | 安科瑞Acrel-2000 | 60000 |
2 | 通訊接口柜 |
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| 通訊接口裝置(雙擊冗余配置) | 1 | ANet-Lx8 | 12000 |
| GPS時鐘同步裝置 | 1 | ATS1000E | 6100 |
| 以太網(wǎng)交換機 | 1 | TPLINK | 500 |
| UPS逆變電源(2KVA/1A) | 1 | C2K/2KVA | 3800 |
| 柜體 | 1 |
| 5000 |
3 | 主變保護測控柜 | 2面 |
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| 主變差動保護裝置 | 2 | 安科瑞AM6-D3 | 8000 |
| 主變后備保護裝置 | 6 | 安科瑞AM6-T | 6000 |
| 主變非電量保護裝置 | 2 | 安科瑞AM6-FD | 5000 |
| 打印機 | 1 | HP 1108 | 1300 |
| 柜體 | 1 | PRC | 5000 |
4 | 開關柜就地安裝設備 |
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| 35kV線路保護測控裝置 | 6 | 安科瑞AM5-F | 5000 |
| 35kV母聯(lián)保護測控裝置 | 1 | 安科瑞AM5-B | 5000 |
| 6kV線路保護測控裝置 | 22 | 安科瑞AM5-F | 5000 |
| 6kV電容器保護測控裝置 | 4 | 安科瑞AM5-C | 5000 |
| 6kV電動機保護測控裝置 | 3 | 安科瑞AM5-M | 5000 |
| 6kV配電變壓器保護測控裝置 | 4 | 安科瑞AM5-T | 5000 |
| 6kV電壓互感器保護測控裝置 | 2 | 安科瑞AM5-U | 5000 |
| 6kV備自投及母聯(lián)保護測控裝置 | 1 | 安科瑞AM5-B | 5000 |
5 | 通訊線纜 |
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| 串口通信雙絞線 | 300米 | 1419A | 1400 |
| 以太網(wǎng)通訊雙絞線 | 200米 | 0-219413
| 300 |
5 結論
Acrel-2000智能配電綜合自動化系統(tǒng)的應用對提高變電站安全、穩(wěn)定、可靠、管理的運行水平,降低運行維護成本,提高經(jīng)濟具有十分重要的意義。二次配電系統(tǒng)中配備的AM5、AM6系列保護測控裝置集保護、測量、控制于一體,針對不同一次設備可以靈活配置不同的保護功能,可以實現(xiàn)35kV及以下電壓等級變配電站保護測控功能,適用于線路、母聯(lián)、配電變壓器、高壓電動機、高壓電容器等設備的保護和自動控制功能。裝置采用成熟可靠的保護原理和算法,抗干擾性能強,可靠性高,保護實現(xiàn)方式靈活,通訊采用冗余設計。裝置采用全圖形化編程技術,可以根據(jù)需要對裝置進行邏輯編程,滿足多數(shù)用戶的要求。如果保護測控裝置在使用過程中需要更換保護功能,只需通過裝置的維護端口更新內(nèi)置邏輯圖即可,實現(xiàn)方式簡單靈活。
通過甲變電站綜合自動化系統(tǒng)在實施中所累積的設計、安裝、調試、運行維護方面的經(jīng)驗,為我司其他變電站項目工作的開展,打下了良好的基礎。
參考文獻:
[1]Vi-S2000變電站綜合自動化系統(tǒng)應用..智能電器及綜合自動化.阮凱,朱有志
[2]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.1版.
[3]安科瑞電氣股份有限公司能效管理系統(tǒng)設計安裝圖冊2013.11版.
作者簡介:
徐霜,女,碩士,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為智能配電系統(tǒng)設計,: