摘 要：現如今，各領域不斷的進步，促使電力電網的快速發展，人們對電力系統運行的安全性以及穩定性的要求越來越高，而微機保護裝置能夠對電力系統的運行起到合理的保護作用。本文介紹的微機保護裝置，可以針對35kV配電工程中不同保護對象提供對應的保護功能，并且通過變電站綜合自動化系統采集相關遙測、遙信數據進行監控，能大大提高變電站運行的可靠性、安全性、提高供電質量，有利于實現變電站綜合自動化，實現無人或少人值班。
關鍵詞：安全性；可靠性；微機保護裝置；變電站綜合自動化系統；
1.項目概況
山東凱瑞英材料科技有限公司位于山東省德州市樂陵市循環經濟示范園高新技術創業孵化基地，成立于2018年03月30日。經營范圍包括一般項目：技術服務、技術開發、技術咨詢、技術交流、技術轉讓、技術推廣；化工產品生產（不含許可類化工產品）；化工產品銷售（不含許可類化工產品）；基礎化學原料制造（不含危險化學品等許可類化學品的制造）。（除依法須經批準的項目外，憑營業執照依法自主開展經營活動）許可項目：危險化學品生產；二、三類監控化學品和第四類監控化學品中含磷、硫、氟的特定有機化學品生產；技術進出口；貨物進出口；建設工程設計；各類工程建設活動。
本工程為山東凱瑞英材料科技有限公司35kV供配電工程，共有35kV總變電所一個，包括35kV配電系統和總變10kV配電系統； 10kV循環水場變電所一個；10kV裝置變電所一個。本工程由兩路35kV電源供電，安裝兩臺容量為16MVA的主變壓器。35kV總變電所配置8面KYN61-40.5中置式開關柜，進出線方式為電纜下進下出，柜體顏色為RAL7035，斷路器選用VBG-40.5P-31.5，電流互感器選用LZZBJ9-35D1；配置25面KYN28A-12(Z)中置式開關柜，進出線方式為銅排上進，電纜下出，柜體顏色為RAL7035，斷路器選用VBG-E-12P-31.5，電流互感器選用LZZBJ9-10C1。循環水場變電所配置25面KYN28A-12(Z)中置式開關柜，進出線方式為電纜下進，電纜下出，柜體顏色為RAL7035，斷路器選用CZK2-12-31.5，電流互感器選用LZZBJ9-10C1。裝置變電所配置24面KYN28A-12(Z)中置式開關柜，進出線方式為電纜下進，電纜下出，柜體顏色為RAL7035，斷路器選用CZK2-12-31.5，電流互感器選用LZZBJ9-10C1。本工程共有一個35kV變電站和1個10kV開閉所，2個10kV變電所，35kV市電引入后經由35kV/10kV變壓器，降至10kV電引入開閉所，再由開閉所進行分配電能至各個分變電所，整個變電站的一次系統干線圖以及平面布局圖如下：
圖1 一次系統干線圖
圖2 35kV變電站和10kV開閉所平面布局圖
圖3 循環水場變電所平面布局圖
圖4 裝置變電所平面布局圖
2 項目需求
本項目35kV變電站為終端用戶變，35kV采用單母線分段接線，為保障35kV變電站和各分變電所一次設備穩定安全運行：需在35kV側和10kV側各高壓開關柜配置微機保護裝置，智能操控無線測溫整體化裝置，以及變電站綜合自動化系統Acrel-1000一套，實現對高壓柜的設備運行情況實時監視和保護。
本次針對該35kV配電工程項目中不同保護對象配置不同微機保護裝置，35kV主變柜按主保護加后備保護配置：差動保護裝置AM5SE-D2、高后備保護裝置AM5SE-TB；35kV進線柜配置AM5SE-F線路保護裝置；35kV分段柜配置AM5SE-B備自投保護裝置；35kV母線設備柜配置AM5SE-UB PT并列及監測裝置；10kV開閉所進線柜配置AM5SE-TB低后備保護裝置；裝置變電所和循環水場變電所10kV進線柜配置AM5SE-F線路保護裝置；10kV備用出線柜配置AM5SE-F線路保護裝置；10kV電容補償柜配置AM5SE-C電容器保護裝置；10kV電動機出線柜配置AM5SE-M電動機保護裝置，10kV變壓器出線柜配置AM5SE-T變壓器保護裝置；10kV分段柜配置AM5SE-B備自投保護裝置；10kV母線設備柜配置AM5SE-UB PT并列及監測裝置。其中，根據本次項目需求，在AM5SE-TB低后備保護裝置上增加遙控升檔，遙控降檔，遙控急停，來實現主變壓器的檔位調節，并采集變壓器的檔位信號，上傳至電力監控系統；在35kV側進線柜和分段柜對應的保護裝置增加檢同期功能，確保在停電檢修時，為不影響正常生產，能夠可靠合環。針對各高壓開關柜配置智能操控無線測溫整體化裝置ASD320，每面開關柜配置6點測溫，其中,PT柜配置電池型無線測溫傳感器ATE200，其余高壓開關柜配置CT取電型無線測溫傳感器ATE400。各型號產品主要實現的功能如下：
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產品圖片 |
產品型號 |
保護功能 |
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AM5SE-D2 差動保護裝置 |
差動越限告警、CT斷線告警、比率制動差動保護、差動速斷保護 |
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AM5SE-TB 后備保護裝置 |
三段式過流保護（可經復合電壓閉鎖、可帶方向閉鎖）、反時限過流保護（可經復合電壓閉鎖）、兩段式零序過流保護、零序反時限過流保護、過負荷保護、啟動通風保護、閉鎖有載調壓（常閉點）、非電量保護、兩段間隙零序過流保護、兩段零序過壓保護、控制回路斷線告警、PT斷線告警、FC回路配合的過流閉鎖功能、自產零序過流保護、遙控升檔、遙控降檔、遙控急停 |
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AM5SE-F 線路保護裝置 |
三段式過流保護（可經低壓閉鎖，可帶方向）、反時限過流保護（可經低壓閉鎖）、兩段式零序I01過流/反時限過流保護、兩段式零序I02過流/反時限過流保護、重合閘、后加速過流保護（可經低壓閉鎖）、過負荷告警、過負荷跳閘、失壓跳閘、失壓告警、過電壓保護、零序過壓保護、逆功率保護、低頻減載/高頻保護（可經滑差閉鎖）、PT斷線告警、控制回路斷線告警、FC回路配合的過流閉鎖功能、非電量保護、CT斷線告警、檢同期 |
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AM5SE-T 變壓器保護裝置 |
三段式過電流保護（可經復合電壓閉鎖）、反時限過流保護（可經復合電壓閉鎖）、兩段式零序I01過流保護、兩段式零序I02過流保護、零序反時限過流保護、過負荷告警、過負荷跳閘、PT斷線告警、控制回路斷線告警、非電量保護、FC回路配合的過流閉鎖功能 |
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AM5SE-M 電動機保護裝置 |
過流一段保護（啟動中、已運行）、過流二段保護、反時限過流保護、兩段式負序過流保護、負序反時限過流保護、兩段式零序過流保護、熱過載保護、過負荷告警、過負荷跳閘、堵轉保護、啟動時間過長、非電量保護、PT斷線告警、控制回路斷線告警、低電壓保護、零序過壓告警、FC回路配合的過流閉鎖功能、電壓不平衡保護、相序保護、電壓斷相保護、過電壓保護 |
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AM5SE-C 電容器保護裝置 |
兩段式定時限過流保護、反時限過流保護、兩段式零序過流保護、欠電壓保護、過電壓保護、自產零序過電壓保護、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、非電量保護、PT斷線告警、控制回路斷線告警 |
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AM5SE-B 備自投保護裝置 |
三段式過流保護（可經復合電壓閉鎖、可帶方向閉鎖）、反時限過流保護（可經復合電壓閉鎖）、后加速過流保護（可經復合電壓閉鎖）、備自投功能（支持11種供電系統的備自投要求）、PT斷線告警、控制回路斷線告警、母線充電保護、重合閘、過負荷聯切/告警、兩段式零序過流保護、零序后加速過流保護、檢同期 |
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AM5SE-UB PT并列及 監測裝置 |
I母PT投入、II母PT投入、PT自動并列解列、PT遙控并列解列、I母PT低電壓告警、I母PT過電壓告警、I母PT零序過壓告警、I母PT斷線告警、II母PT低電壓告警、II母PT過電壓告警、II母PT零序過壓告警、II母PT斷線告警 |
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ASD320 智能操控無線測溫整體化裝置 |
一次動態模擬圖指示及自檢；帶電顯示、閉鎖及自檢；核相、強制加熱、強制照明；加熱回路故障告警；語音防誤提示；人體感應及柜內照明、已帶電語音播報；分合閘、遠方就地、儲能轉換開關；分合閘回路完好指示/電壓測量；預分預合閃光指示；斷路器分合次數統計；RS485接口；開關柜節點無線測溫。 |
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ATE400 CT取電型 無線測溫傳感器 |
無線頻率：470MHz； 測溫范圍：-50 ℃～+125 ℃； 采樣頻率：25s； 發射頻率：25s～5min； 精 度：±1℃； 工作溫度：-40 ℃～+85 ℃； 電池使用壽命應不小于5年； 傳輸距離：空曠距離不大于150米。 |
3 產品方案
本工程分為一個35kV變電站、10kV開閉所和2個10kV變電站，需要對每面高壓柜配置AM5SE系列微機保護裝置、ASD320-P6智能操控無線測溫整體化裝置、AMC96多功能儀表，以35kV變電站和10kV開閉所為例，上圖方案如下：
圖5 35kV變電站上圖方案
圖6 10kV開閉所I段母線上圖方案
圖7 10kV開閉所II段母線上圖方案
4 系統需求
為實時監視整個配電室的運行以及數據采集，該項目配置一套Acrel-1000變電站綜合自動化系統，主要實現凱瑞英35kV各個變電所的用電監控與管理。監控范圍為變電所的微機保護裝置、智能操控裝置、多功能儀表、第三方低壓保護裝置。本系統由用戶管理層、網絡通信層、現場設備層三部分組成，現場設置的裝置采用屏蔽雙絞線連接至各變電所通信管理機，各變電所通信管理機將數據分類處理后，通過網線連接至交換機，上傳至變電站綜合自動化系統，實現電力監控功能，同時，該項目配備了雙機熱備功能，正常情況下主機擔任采集監控任務，從機同步主機中數據庫的數據，當主機出現網絡異常、CPU異常、斷電等故障時，從機主動承擔采集監控任務，并在主機恢復工作時將數據同步傳回。整個系統的架構如下：
圖8 系統架構圖
Acrel-1000變電站綜合自動化系統可實現的功能如下：
1）實時監測：以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，可以實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態。
圖9 35kV變電站配電監測界面
圖10 10kV開閉所I段母線配電監測界面
圖11 10kV開閉所II段母線配電監測界面
2）電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量，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、正向有功電能等。
3）運行報表： 查詢各回路或設備設定時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等，報表格式有日報表、月報表、年報表等。
圖12 電參量統計報表
圖13 有功電能統計報表
4）實時告警：能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。
5）歷史事件查詢：能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警信息進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。
6）故障錄波：能夠在系統發生故障時，自動準確地記錄故障前、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、判斷保護是否正確動作、提高電力系統安全運行水平有著重要作用。
7）事故追憶：能夠自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩態信息，包括開關位置、 保護動作狀態、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。
8）曲線查詢：能夠查詢實時曲線和歷史曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數等所有遙測量。
9）用戶權限管理：設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）。系統可以定義不同操作權限的權限組（如管理員組、工程師組、操作員組等），在每個權限組里分配不同用戶，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
10）網絡拓撲圖：支持實時監視接入系統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可在線診斷設備通訊狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。
圖14 網絡拓撲圖
11）遙控功能：根據電力規程要求，可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。
12）通信管理：可以對整個配電系統范圍內的設備通信情況進行管理、控制、數據的實時監測。
5 現場安裝圖片
本項目各微機保護裝置、智能操控無線測溫整體化、多功能儀表就地安裝在各個高壓開關柜上，變電站綜合自動化系統主機放置于高壓配電房值班室內中，現場安裝圖片如下。
圖15 現場安裝圖片
6 結語
微機保護裝置在電力系統中具有舉足輕重的地位，它能夠反應設備的故障和不正常工作狀態并自動迅速地、有選擇性地動作于斷路器將故障設備從系統中切除，保證無故障設備繼續正常運行，將事故限制在較小范圍，提高系統運行的可靠性，較大限度地保證向用戶安全、連續供電。Acrel-1000變電站綜合自動化系統，可以通過通信管理機及網絡交換機實時采集微機保護裝置、智能操控裝置、多功能儀表等二次設備數據，實現整個廠區供配電系統的全方面電力監控與自動化管理，能大大提高變電站運行的可靠性、安全性、提高供電質量，實現無人或少人值班。
參考文獻
[1] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.6月版
[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統設計與產品二次原理圖集.2020.10月版
[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2021.9月版
作者介紹：
曾亞妮，女，現任職于江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向為繼電保護裝置的應用。手機:18761593852（微信同號），QQ：2881068604，郵箱:2881068604@qq.com