安科瑞 劉秋霞

摘要： 為滿足合肥某新材料公司產(chǎn)線擴(kuò)容后的高可靠用電需求，企業(yè)新建35kV變電站并配套建設(shè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。項(xiàng)目采用分層分布式架構(gòu)，集成微機(jī)保護(hù)、無線測溫及智能操作裝置，構(gòu)建一體化智能管控體系。系統(tǒng)通過微機(jī)保護(hù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)故障的快速判別、準(zhǔn)確隔離與可靠防護(hù)，利用無線測溫技術(shù)對(duì)柜內(nèi)接頭、母線等關(guān)鍵點(diǎn)位進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測與超溫預(yù)警，并搭配智能操作裝置完成標(biāo)準(zhǔn)化五防閉鎖與自動(dòng)化倒閘操作。項(xiàng)目投運(yùn)后，有效規(guī)避了設(shè)備發(fā)熱隱患與人工操作風(fēng)險(xiǎn)，顯著降低運(yùn)維壓力，推動(dòng)變電站實(shí)現(xiàn)了安全可控、可視可管的智慧運(yùn)行模式。

關(guān)鍵詞： 35kV變電站；綜合自動(dòng)化；微機(jī)保護(hù)；無線測溫；智能操作；智能運(yùn)維

0. 引言

近年來，隨著合肥本地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，某新材料公司生產(chǎn)線完成擴(kuò)建升級(jí)，生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，廠區(qū)用電負(fù)荷顯著增加。新材料生產(chǎn)設(shè)備對(duì)供電容量、電能質(zhì)量、供電安全性及系統(tǒng)穩(wěn)定性均提出了更高標(biāo)準(zhǔn)。原有供電設(shè)施已難以匹配當(dāng)前生產(chǎn)需求，突出表現(xiàn)為供電承載力不足、智能化水平偏低、設(shè)備隱患管控薄弱等問題。為改善廠區(qū)用電條件，保障生產(chǎn)線連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，企業(yè)規(guī)劃新建35kV專用變電站，并同步配套建設(shè)二次綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，旨在全面提升供電保障能力與運(yùn)維水平，為企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展夯實(shí)電力基礎(chǔ)。

1. 項(xiàng)目概況與建設(shè)目標(biāo)

1.1 項(xiàng)目背景

在城市擴(kuò)容與產(chǎn)業(yè)升級(jí)的雙重驅(qū)動(dòng)下，區(qū)域用電負(fù)荷持續(xù)增長，傳統(tǒng)變電站自動(dòng)化程度低、運(yùn)維模式滯后、設(shè)備隱患排查能力不足等問題日益凸顯，難以滿足現(xiàn)代化電網(wǎng)高可靠、高安全、智能化的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)[1]。工商業(yè)生產(chǎn)對(duì)電能質(zhì)量與供電穩(wěn)定性的要求不斷提升，老舊網(wǎng)架承載力不足、故障處置被動(dòng)、人工運(yùn)維效率低下等短板亟需補(bǔ)齊[2]。在此背景下，本項(xiàng)目依托成熟的電力綜合自動(dòng)化技術(shù)，集成微機(jī)保護(hù)、無線測溫、智能操作控制等設(shè)備，構(gòu)建集安全防護(hù)、狀態(tài)監(jiān)測、智能操控于一體的新型變電站運(yùn)行體系[3]，推動(dòng)傳統(tǒng)人工值守變電站向數(shù)字化、少人值守、主動(dòng)預(yù)警的智慧運(yùn)維模式轉(zhuǎn)型。

1.2 建設(shè)目的與意義

本項(xiàng)目旨在為新材料公司新建35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，以有效滿足企業(yè)生產(chǎn)擴(kuò)容后的用電需求，替代原有低壓供電模式，解決外網(wǎng)供電不穩(wěn)定、線路重載、電壓偏低等問題。通過優(yōu)化廠區(qū)供電架構(gòu)，提升供電容量與電能質(zhì)量，降低線路損耗與停電風(fēng)險(xiǎn)，確保生產(chǎn)線及關(guān)鍵設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，為工廠安全生產(chǎn)提供可靠的電力支撐。

1.3 項(xiàng)目建設(shè)范圍

本項(xiàng)目為合肥某新材料廠區(qū)新建35kV專用變電站工程，建設(shè)范圍覆蓋一次設(shè)備系統(tǒng)、二次綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的全套設(shè)計(jì)、設(shè)備供貨、安裝施工、調(diào)試聯(lián)調(diào)及驗(yàn)收交付工作，全面滿足企業(yè)生產(chǎn)線擴(kuò)建后的大容量、高穩(wěn)定、高安全用電需求。

• 一次系統(tǒng)建設(shè)范圍：主要包括35kV高壓配電裝置、主變壓器、高低壓母線、隔離開關(guān)、斷路器、互感器、接地系統(tǒng)、避雷器、電纜敷設(shè)及配套構(gòu)架、基礎(chǔ)土建等設(shè)施。通過全新搭建高壓一次主回路系統(tǒng)，穩(wěn)固廠區(qū)高壓供電架構(gòu)，從根本上解決原有供電容量不足、壓降不穩(wěn)、線路承載力有限等問題。

• 二次系統(tǒng)建設(shè)范圍：采用分層分布式綜合自動(dòng)化架構(gòu)，部署全站微機(jī)保護(hù)測控裝置，實(shí)現(xiàn)進(jìn)線、主變、母線、出線的全程監(jiān)測與故障快速隔離；部署高壓設(shè)備無線測溫系統(tǒng)，對(duì)柜內(nèi)觸頭、母線接頭、電纜終端等關(guān)鍵部位進(jìn)行實(shí)時(shí)測溫與超溫告警；配置智能操作裝置及電氣五防閉鎖系統(tǒng)，規(guī)范倒閘操作流程。同時(shí)配套建設(shè)站控監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)傳輸、電源系統(tǒng)及后臺(tái)組態(tài)等功能，實(shí)現(xiàn)全站設(shè)備可視、可控、可監(jiān)測、可追溯，達(dá)成變電站智能化、少人值守、安全穩(wěn)定運(yùn)行的建設(shè)目標(biāo)。

1.4 一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本期項(xiàng)目35kV母線采用單母線分段配電方案，配置兩臺(tái)35/10kV主變壓器作為降壓核心。兩路主變降壓后分別接入兩段10kV母線；10kV側(cè)同樣采用單母線分段配電模式，兩段母線統(tǒng)籌覆蓋廠區(qū)動(dòng)力出線、站用電、無功補(bǔ)償、接地消弧等負(fù)荷回路。分段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)故障隔離與分段檢修，顯著提升供電可靠性。

圖1 項(xiàng)目一次圖紙

2. Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案

2.1 方案綜述

本項(xiàng)目二次系統(tǒng)采用分層分布式架構(gòu)，配置監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)、智能操控、無線測溫及遠(yuǎn)動(dòng)通訊設(shè)備，構(gòu)建集保護(hù)、監(jiān)控、操作、狀態(tài)監(jiān)測與數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳于一體的綜合自動(dòng)化體系。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障快速切除、操作安全閉鎖、關(guān)鍵部位在線測溫及調(diào)度數(shù)據(jù)雙向交互，有效提升了變電站安全運(yùn)行與精益運(yùn)維水平。

圖2 項(xiàng)目拓?fù)鋱D

2.2 微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)

微機(jī)保護(hù)裝置按間隔配置，覆蓋全站35kV/10kV電壓等級(jí)設(shè)備，具體包括線路保護(hù)裝置AM5SE-F、兩圈變差動(dòng)保護(hù)裝置AM5SE-D2、非電量保護(hù)裝置AM5SE-FD、光纖差動(dòng)保護(hù)裝置AM6-LD、主變后備保護(hù)裝置AM5SE-TB及備用電源自動(dòng)投入裝置AM5SE-B等。各裝置協(xié)同配合，實(shí)現(xiàn)故障速斷、過流保護(hù)、過壓/欠壓保護(hù)、零序保護(hù)及非電量保護(hù)等多維度防護(hù)功能。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)能快速切除故障回路，有效隔離故障點(diǎn)，防止事故擴(kuò)大，保障設(shè)備與電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 智能操控與無線測溫裝置

• 智能操控裝置（ASD320）：安裝在開關(guān)柜中，集成一次回路模擬圖及開關(guān)狀態(tài)指示、高壓帶電顯示及核相、自動(dòng)溫濕度控制、加熱回路故障告警、分合閘回路完好指示與電壓測量、預(yù)分預(yù)合閃光指示、電氣節(jié)點(diǎn)無線測溫、人體感應(yīng)自動(dòng)照明、語音提示、電參數(shù)測量及RS485通訊接口等功能，集操作、顯示于一體，極大提升了開關(guān)柜的智能化水平。

• 無線測溫裝置（ATE400）：針對(duì)高壓開關(guān)柜觸頭、母線接頭、電纜終端等關(guān)鍵發(fā)熱點(diǎn)位進(jìn)行部署，采用無源無線傳感器實(shí)現(xiàn)24小時(shí)在線溫度監(jiān)測，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。裝置支持超溫分級(jí)告警、溫度趨勢分析及異常預(yù)警功能，可提前識(shí)別設(shè)備過熱隱患，有效避免因接觸不良、過載等引發(fā)的設(shè)備故障。

3. 系統(tǒng)核心功能

3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測

Acrel-1000系統(tǒng)以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參量信息，并動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘等設(shè)備的分合閘狀態(tài)及相關(guān)故障、告警信號(hào)。

圖3 項(xiàng)目一次界面

3.2 曲線分析功能

系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)曲線與歷史曲線兩種分析工具，為運(yùn)行優(yōu)化、故障排查和電能質(zhì)量管理提供可視化支撐。

• 實(shí)時(shí)曲線：用于當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)視，系統(tǒng)按秒級(jí)/分鐘級(jí)采集頻率，將電壓、電流、功率、溫度等模擬量以連續(xù)曲線形式實(shí)時(shí)刷新展示。支持多參數(shù)同屏對(duì)比、曲線縮放與平移，越限曲線自動(dòng)高亮提示，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)過載、過壓/欠壓、功率因數(shù)偏低等異常。

  
  

圖4 實(shí)時(shí)曲線界面

• 歷史曲線：用于歷史數(shù)據(jù)的回溯與分析，支持按日/月/年或自定義時(shí)間段查詢?nèi)我饣芈?設(shè)備的歷史曲線，并自動(dòng)統(tǒng)計(jì)時(shí)間段內(nèi)的最大值、最小值及其發(fā)生時(shí)刻、平均值。支持多曲線疊加對(duì)比（如三相電流對(duì)比、功率與溫度關(guān)聯(lián)分析），曲線數(shù)據(jù)可導(dǎo)出、打印，便于生成報(bào)表與進(jìn)行故障追溯。

  

  圖5 歷史曲線
  

4. 項(xiàng)目現(xiàn)場應(yīng)用

本項(xiàng)目已完成全套設(shè)備的現(xiàn)場安裝、組屏與調(diào)試工作，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)功能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。現(xiàn)場組屏與就地安裝情況如下圖所示：

圖6 現(xiàn)場組屏

圖7 現(xiàn)場組屏

圖8 現(xiàn)場組屏

圖9 現(xiàn)場就地安裝圖

5. 結(jié)語

本35kV變電站綜合自動(dòng)化項(xiàng)目緊密結(jié)合廠區(qū)生產(chǎn)擴(kuò)容實(shí)際需求，成功完成了二次系統(tǒng)的全面建設(shè)。站內(nèi)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、智能操控、無線測溫及遠(yuǎn)動(dòng)通訊等設(shè)備協(xié)同運(yùn)行，形成了完整的智能供電管控體系。項(xiàng)目投運(yùn)后，有效提升了供電容量與電能質(zhì)量，強(qiáng)化了設(shè)備安全防護(hù)、故障處置及遠(yuǎn)程運(yùn)維能力，解決了原有供電短板。目前，整套系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，能夠長期滿足新材料生產(chǎn)線的高標(biāo)準(zhǔn)用電要求，為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的平穩(wěn)開展筑牢了堅(jiān)實(shí)的電力根基。