智能配電系統(tǒng)監(jiān)控解決方案在長白山機(jī)場 配電工程的應(yīng)用

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，人們對電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性的要求越來越高，本文提到的智能配電系統(tǒng)監(jiān)控整體解決方案能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行起到有效的保護(hù)作用。本文針對大型機(jī)場供配電系統(tǒng)特點(diǎn)及供配電系統(tǒng)高可靠性的要求，提出了保護(hù)類、監(jiān)測類產(chǎn)品解決方案，包括微機(jī)保護(hù)裝置、電氣接點(diǎn)溫度在線監(jiān)測裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置和機(jī)場智能配電電力監(jiān)控系統(tǒng)等。本文介紹的AM5SE系列微機(jī)保護(hù)裝置，可以針對長白山機(jī)場配電工程中不同保護(hù)對象提供對應(yīng)的保護(hù)功能，并且通過電力監(jiān)控系統(tǒng)采集相關(guān)遙測、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)無人或少人值班。

關(guān)鍵詞：大型機(jī)場；可靠性；微機(jī)保護(hù)；接點(diǎn)溫度監(jiān)測；電能質(zhì)量監(jiān)測；弧光保護(hù)；智能配電電力監(jiān)控；

概述

白山長白山機(jī)場位于中國吉林省白山市撫松縣松江河鎮(zhèn)長白山保護(hù)開發(fā)區(qū)池西區(qū)，西北距撫松縣縣城15.5千米，東距長白山天池37千米，西距白山市中心99千米，為4D級(jí)森林旅游支線機(jī)場。2006年7月10日，白山長白山機(jī)場開工建設(shè)；2008年8月3日，白山長白山機(jī)場建成通航；2018年4月，白山長白山機(jī)場二期改擴(kuò)建工程開工。

本項(xiàng)目為長白山機(jī)場的二期擴(kuò)建改造工程，包括機(jī)場中心變電站擴(kuò)建、變配電工藝、場內(nèi)供電、航站區(qū)停車場及道路照明等內(nèi)容。中心變電站新設(shè)32臺(tái)10kV高壓開關(guān)柜（現(xiàn)有高壓開關(guān)柜搬遷至車庫變電所），更換高壓柜直流操作電源，高壓系統(tǒng)運(yùn)行方式為：高壓側(cè)為單母線分段，母聯(lián)開關(guān)手動(dòng)操作。兩路高壓市電進(jìn)線開關(guān)與一路母聯(lián)開關(guān)之間設(shè)電氣聯(lián)鎖，同時(shí)只有兩個(gè)開關(guān)處于合閘位置。低壓側(cè)為單母線分段，母聯(lián)開關(guān)自動(dòng)投切。中心變電站現(xiàn)有一套供電系統(tǒng)，改造為包括機(jī)場飛行區(qū)助航燈光、航管樓、供水站、消防站等負(fù)荷供電，總負(fù)荷容量為825kW。擬利舊兩臺(tái)1000kVA干式變壓器，對部分低壓配電柜回路負(fù)荷調(diào)整，低壓配電柜利舊3面、更換開關(guān)4面、新增3面。本供電系統(tǒng)中，油機(jī)供電的負(fù)荷容量增加至530kW，擬將現(xiàn)有一臺(tái)240kW油機(jī)更換為600kW油機(jī)。系統(tǒng)運(yùn)行方式不變，即兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行且互為備用，當(dāng)市電失電后油機(jī)自動(dòng)投入，要求油機(jī)從市電斷電開始、到油機(jī)恢復(fù)對末端設(shè)備供電的時(shí)間不大于15s，油機(jī)為自投不自復(fù)。增加一套供電系統(tǒng)，為機(jī)場航站區(qū)其他負(fù)荷供電，總負(fù)荷容量為648kW。10kV新設(shè)兩臺(tái)800kVA干式變壓器、9面低壓配電柜。系統(tǒng)運(yùn)行方式為：兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行，單母線分段。當(dāng)其中一臺(tái)變壓器因故退出后，母聯(lián)開關(guān)合閘，由另一臺(tái)變壓器帶全部負(fù)荷。

項(xiàng)目需求

為滿足智能配電監(jiān)控的要求，本次中心變電站新建要求在高壓柜裝設(shè)微機(jī)保護(hù)裝置和弧光保護(hù)裝置，其中微機(jī)保護(hù)要求如下：進(jìn)線柜設(shè)三段過流及速斷保護(hù)，變壓器柜設(shè)帶時(shí)限的過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、變壓器溫度保護(hù)等；弧光保護(hù)要求在每面高壓柜母線室裝設(shè)弧光探頭，由弧光保護(hù)擴(kuò)展單元采集弧光探頭數(shù)據(jù)至弧光保護(hù)主控單元。

本次變電所建設(shè)還要求每面高壓柜需裝設(shè)智能操控裝置，帶電氣接點(diǎn)無線測溫功能，監(jiān)測斷路器上觸頭、斷路器下觸頭、母排與電纜出線搭接頭等接點(diǎn)處的溫度；為了能提高機(jī)場配電的供電質(zhì)量，在10kV總進(jìn)線柜裝設(shè)電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測供電電壓的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和暫態(tài)數(shù)據(jù)。

針對上述要求，配置對應(yīng)的產(chǎn)品型號(hào)及功能如下：

產(chǎn)品方案

本工程10kV配電工程中心變電站上圖方案如下：

圖3 10kV中心變電站上圖方案（三）

整個(gè)10kV中心變電站所設(shè)產(chǎn)品型號(hào)與數(shù)量如下：

上述變電所共配置27臺(tái)AM5SE系列微機(jī)保護(hù)裝置，32臺(tái)ASD320智能操控?zé)o線測溫一體裝置，2臺(tái)APQM-E電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，1臺(tái)弧光保護(hù)主控單元ARB5-M，1臺(tái)弧光保護(hù)擴(kuò)展單元ARB5-E，32個(gè)ARB5-S弧光探頭。

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10kV中心變電站的用電監(jiān)控與管理。

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：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)。

圖4 10kV高壓柜配電監(jiān)測界面

1）電參量查詢：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、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能等。

3）運(yùn)行報(bào)表： 查詢各回路或設(shè)備某時(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、總無功功率、正向有功電能等，報(bào)表格式有日報(bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表等。

4）實(shí)時(shí)告警：能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲鳌⒏綦x開關(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。

5）歷史事件查詢：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，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警信息進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

6）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(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。

7）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，包括開關(guān)位置、 保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

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

圖5 實(shí)時(shí)曲線顯示界面

9）用戶權(quán)限管理：設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，通過用戶權(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。

10）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6 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

11）遙控功能：根據(jù)電力規(guī)程要求，可以對整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

12）通信管理：可以對整個(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。

現(xiàn)在安裝圖片

本項(xiàng)目微機(jī)保護(hù)裝置、智能操控裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置、弧光保護(hù)主控單元就地分散安裝在各個(gè)高壓開關(guān)柜上，無線測溫傳感器安裝于斷路器上觸頭、斷路器下觸頭、母排與電纜出線搭接頭上，弧光探頭安裝于母線室，現(xiàn)場照片如下：

圖7 安科瑞智能配電監(jiān)控產(chǎn)品在10kV中心變電站配電工程現(xiàn)場安裝圖片

結(jié)語

智能配電監(jiān)控保護(hù)類、監(jiān)測類產(chǎn)品解決方案對于供配電系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，尤其是微機(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，將事故限制在最小范圍，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，限度地保證向用戶安全、連續(xù)供電。本文介紹的AM5SE系列微機(jī)保護(hù)裝置、電氣接點(diǎn)溫度在線監(jiān)測裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置和Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)等，可以針對長白山機(jī)場配電工程中不同保護(hù)對象提供對應(yīng)的保護(hù)功能和監(jiān)測功能，并且通過電力監(jiān)控系統(tǒng)采集相關(guān)遙測、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)無人或少人值班。