摘要：現(xiàn)如今各領(lǐng)域不斷的進(jìn)步，促進(jìn)電力電網(wǎng)的快速發(fā)展，人們對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高，而微機(jī)保護(hù)裝置能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行起到保護(hù)作用。本文介紹的am5系列微機(jī)保護(hù)裝置，可以針對(duì)高速公路配電工程中不同保護(hù)對(duì)象提供對(duì)應(yīng)的保護(hù)功能，并且通過(guò)電力監(jiān)控系統(tǒng)采集相關(guān)遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，能大大提高變電站運(yùn)行的可靠性、安全性、提高供電質(zhì)量，有利于實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)無(wú)人或少人值班。
關(guān)鍵詞：安全性；穩(wěn)定性；微機(jī)保護(hù)裝置；綜合自動(dòng)化；高速公路；電力監(jiān)控系統(tǒng)。
01 項(xiàng)目概述
荔浦至玉林公路是高速公路網(wǎng)規(guī)劃中呼和浩特至北海高速公路（g59）重要路段，也是廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃“6橫7縱8支線”中“縱2” 資源（梅溪）至鐵山港高速公路重要組成部分。項(xiàng)目起自荔浦市城東北蒙村，接在建的汕頭至昆明高速公路陽(yáng)朔至鹿寨段，經(jīng)新圩、文圩、官成、馬皮、社步、大洋、仁厚，止于玉林市新橋鎮(zhèn)，接已建的呼和浩特至北海高速公路玉林至鐵山港段，主線全長(zhǎng)約263公里，全線設(shè)置 21處互通式立交，同步建設(shè)8條互通連接線約81公里。主線采用雙向四車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，其中荔浦至平南段設(shè)計(jì)速度100公里/小時(shí)，路基寬度26米；平南至玉林段設(shè)計(jì)速度120公里/小時(shí), 路基寬27米。
本項(xiàng)目配電工程共有16個(gè)變電所。其中，田嶺、東秀1/2號(hào)、宜大、枇杷沖1/2號(hào)、古柜1/2號(hào)、官成隧道變電所采用單市電+柴油發(fā)電機(jī)供電方案，柴油發(fā)電機(jī)的進(jìn)線與變壓器的低壓進(jìn)線互鎖，市電正常情況下變壓器工作，當(dāng)市電停電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)自動(dòng)投入，為1級(jí)負(fù)荷以及部分二級(jí)負(fù)荷供電，同時(shí)配置了eps與ups作為1級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的不間斷電源。文圩隧道變電所采用來(lái)自不同區(qū)域的35kv降壓站的雙10kv電源的供電方案，雙10kv市電電源（一用一備）在1#變電所接入10kv雙電源切換柜，兩路電源在10kv切換柜內(nèi)機(jī)械電氣互鎖，當(dāng)主用電源停電后，自動(dòng)切換為備用電源給隧道供電，#變電所高壓柜出2回nh-yjv22-10kv電纜（一主一備），給2#、3#變電所（配電橫洞）及4#變電所供電，這2回10kv電纜在2#、3#、4#變電所內(nèi)的10kv切換柜內(nèi)機(jī)械電氣互鎖，同時(shí)配置了eps與ups作為1級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的不間斷電源。鳳興、陳藤1/2號(hào)隧道變電所采用單市電供電方案，并預(yù)留發(fā)電機(jī)接口，當(dāng)市電停電時(shí)，運(yùn)營(yíng)管理人員從就近的管理站調(diào)度便攜式發(fā)電組到現(xiàn)場(chǎng)，柴油發(fā)電機(jī)通過(guò)預(yù)留ats接口投入工作，為重要負(fù)荷供電，同時(shí)配置了eps與ups作為1級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的不間斷電源。
02 項(xiàng)目需求
本次針對(duì)荔浦至玉林高速公路配電工程項(xiàng)目中不同保護(hù)對(duì)象配置不同微機(jī)保護(hù)裝置，10kv進(jìn)線柜配置am5-f線路保護(hù)裝置；10kv變壓器出線柜配置am5-t變壓器保護(hù)裝置。這兩款微機(jī)保護(hù)裝置主要通過(guò)以下保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓柜的設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)時(shí)監(jiān)視和保護(hù)：
2.1 am5-f線路保護(hù)裝置
三段式過(guò)流保護(hù)（可經(jīng)低電壓閉鎖、可帶方向閉鎖）、反時(shí)限過(guò)流保護(hù)（可經(jīng)低電壓閉鎖）、兩段式零序i01過(guò)流/反時(shí)限過(guò)流/后加速過(guò)流保護(hù)、兩段式零序i02過(guò)流/反時(shí)限過(guò)流/后加速過(guò)流保護(hù)、重合閘、后加速過(guò)流保護(hù)（可經(jīng)低電壓閉鎖）、過(guò)負(fù)荷告警、過(guò)負(fù)荷跳閘、失壓跳閘、失壓告警、低頻減載/高頻保護(hù)（可經(jīng)滑差閉鎖）、pt斷線告警、控故障告警、fc回路配合的過(guò)流閉鎖功能、非電量保護(hù)、逆功率保護(hù)、零序過(guò)壓跳閘、零序過(guò)壓告警、過(guò)電壓跳閘、過(guò)電壓告警、二次諧波閉鎖、間歇接地保護(hù)
2.2 am5-t變壓器保護(hù)裝置
三段式過(guò)電流保護(hù)（可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖、可經(jīng)二次諧波閉鎖）、反時(shí)限過(guò)流保護(hù)（可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖）、兩段式零序i01過(guò)流/反時(shí)限過(guò)流保護(hù)、兩段式零序i02過(guò)流/反時(shí)限過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷告警、過(guò)負(fù)荷跳閘、pt斷線告警、控故障告警、fc回路配合的過(guò)流閉鎖功能、二次諧波閉鎖、間歇接地保護(hù)。
03 系統(tǒng)方案
本工程10kv配電工程共有16個(gè)變電所，以田嶺、文圩隧道變電所為例，上圖方案如下：
圖1田嶺隧道變電所上圖方案
圖2文圩隧道1#變電所上圖方案
圖3 文圩隧道2#變電所上圖方案
整個(gè)荔浦至玉林高速公路共有16個(gè)隧道變電所，其中，陳藤1/2號(hào)變電所采用的是負(fù)荷開(kāi)關(guān)+熔斷器保護(hù)方案，不設(shè)微機(jī)保護(hù)，其余14個(gè)隧道變電所所設(shè)微機(jī)保護(hù)型號(hào)與數(shù)量如下：
上述變電所共配置44臺(tái)微機(jī)保護(hù)裝置，此外，本項(xiàng)目針對(duì)低壓各回路配置pz96電能表，共計(jì)740只。
04 系統(tǒng)需求
為實(shí)時(shí)監(jiān)視整個(gè)配電室的運(yùn)行以及數(shù)據(jù)采集，該項(xiàng)目配置一套acrel-2000z電力監(jiān)控系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)荔浦至玉林高速公路各個(gè)變電所的用電監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍為變電所的微機(jī)保護(hù)裝置、電能表、變壓器溫控儀、eps、ups、無(wú)功補(bǔ)償、發(fā)電機(jī)控制屏、液位儀、風(fēng)機(jī)軟啟動(dòng)器和照明控制器。本系統(tǒng)由用戶管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層三部分組成，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的電能表采用屏蔽雙絞線連接至各分區(qū)數(shù)據(jù)采集器，各分區(qū)數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)分類(lèi)處理后，通過(guò)網(wǎng)線連接至局域網(wǎng)交換機(jī)上傳至電力監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)，實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控功能。整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)如下：
圖4 系統(tǒng)架構(gòu)圖
以田嶺隧道變電所為例，整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下：
圖5 田嶺隧道變電所網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
acrel-2000z電力監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能如下：
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，可以實(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(kāi)關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)。
圖6 10kv高壓柜配電監(jiān)測(cè)界面
圖7 0.4kv低壓柜配電監(jiān)測(cè)界面
電參量查詢(xún)：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細(xì)電參量，包括三相電流、三相電壓、總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能等。
運(yùn)行報(bào)表：查詢(xún)各回路或設(shè)備時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能等，報(bào)表格式有日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表等。
實(shí)時(shí)告警：能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲鳌⒏綦x開(kāi)關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。
歷史事件查詢(xún)：能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警信息進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。
故障錄波：能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。
事故追憶：能夠自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)信息，包括開(kāi)關(guān)位置、 保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
曲線查詢(xún)：能夠查詢(xún)實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等所有遙測(cè)量。
用戶權(quán)限管理：設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，通過(guò)用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫(kù)修改等）。系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組（如管理員組、工程師組、操作員組等），在每個(gè)權(quán)限組里分配不同用戶，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D：支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。
圖8 東秀1#隧道網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
遙控功能：根據(jù)電力規(guī)程要求，可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。
通信管理：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
05 現(xiàn)場(chǎng)安裝圖片
本項(xiàng)目微機(jī)保護(hù)就地分散安裝在各個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜上，保護(hù)裝置以及電能表現(xiàn)場(chǎng)安裝如下圖所示。
圖9 微機(jī)保護(hù)裝置以及電能表在荔浦至玉林高速公路配電工程現(xiàn)場(chǎng)安裝圖
微機(jī)保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位，它能夠反應(yīng)設(shè)備的故障和不正常工作狀態(tài)并自動(dòng)迅速地、有選擇性地動(dòng)作于斷路器將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，保證*設(shè)備繼續(xù)正常運(yùn)行，將事故限制在小范圍內(nèi)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，很大限度地保證向用戶安全、連續(xù)供電。本文介紹的am5系列微機(jī)保護(hù)裝置，可以針對(duì)高速公路配電工程中不同保護(hù)對(duì)象提供對(duì)應(yīng)的保護(hù)功能，并且通過(guò)電力監(jiān)控系統(tǒng)采集相關(guān)遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，能大大提高變電站運(yùn)行的可靠性、安全性、提高供電質(zhì)量，有利于實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)無(wú)人或少人值班。