高压柜35KV变电所自动化系统

1. 概述
高压柜35KV变电站综合自动化系统是我司根据电力系统自动化及无人值守的要求，总结国内外的研究和生产的经验，专门研制出的新一代电力监控系统。本系统具有保护、遥测、遥信、遥脉、遥调、遥控、遥视等功能，可实现无人或少人值守功能，为监控系统的安全、可靠、经济运行提供了全新的解决方案。

2.高压柜35KV变电站综合自动化系统结构图

3.变电站综合自动化系统主要功能
3.1实时监测
实时监控35kV、10kV进出线各回路断路器、刀闸等运行状态及电压、电流、功率等运行参数，及时预警和事故报警。

3.2报警光字牌
报警光字牌实时监测各回路的事故和预警，主要有速断、过流、差动、超温、重瓦斯、压力释放等事故跳闸信号及温度高告警、轻瓦斯告警、控制回路断线、装置自检异常告警信号、节点温度告警及设备通信异常告警等。

3.3电接点温度无线监测
实时监控35kV、10kV进出线各回路断路器、刀闸等运行状态及电压、电流、功率等运行参数，及时预警和事故报警。
3.4电参量查询
配电一次图中可以直接查看回路详细电参量，支持棒图形式直观展示三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、电能等。

3.5曲线查询
曲线查询界面，可以直接查看各电参量曲线，包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、温度等曲线。
3.6运行报表
运行报表查询各回路或设备设置好的时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括∶各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能、温度值等。可以按照日、月、年的格式进行查询、导出、打印。
3.7实时告警
具有实时告警功能，系统能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位，保护动作、事故跳闸等事件发出告警。支持图元告警、弹出事件报警窗口、实时语音告警、短信告警、告警。

3.8历史事件查询
对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。
3.9电能统计报表
系统具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。
3.10开关次数统计报表
系统具备对开关分合次数统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来各开关量每日、月分合次数，分合时间以及掉线时间。
3.11用户权限管理
系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控的操作，数据库修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。
3.12电能质量监测
对重要进出线回路电能质量进行持续性的监测，提供谐波频谱和数据表分析总谐波畸变率和各次含有率，帮助用户及时采取相应的措施，减少因谐波造成的危害发生。

3.13遥控操作
对整个配电系统进出线回路及重要设备进行远程遥控和遥调操作，支持双席监护操模式。配合五防系统发送的闭锁、解锁信号，实现开关遥控操作的禁止、许可，确保系统操作的安全性。
3.14故障录波
系统可在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平有着重要作用。
3.15事故追忆
系统自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时稳态信息，包括开关位置、保护动作状态、遥测量等，形成事故分析的数据基础。
3.16五防闭锁功能
系统与微机五防软件系统之间交换数据，接受闭锁、解锁命令操作防误，五防软件支持模拟操作、图形开票。

案例分享

某有限公司35kV供配电工程，共有35kV总变电所一个，包括35kV配电系统和总变10kV配电系统；东区配电室一个；西区配电室一个。本工程一期用电容量为10000kVA，采用单电源供电，供电电源暂由110kV新桥变322桥鼎线T接引入；35kV电力电缆型号为3*（ZR-YJV62-26/35-1*400），引入35kV变电所35kV高压进线柜。电源由220kV小坝变35kV供电间隔T接引入。本工程35kV主变选用型号为SZ13-10000/35的三相双绕组有载调压电力变压器，容量为10000kVA。本变电站35kV部分共设KYN61-40.5型铠装移开式高压开关柜6面，接线方式为单母线接线方式，进、出线柜内断路器采用ZN85-40.5kV型固封极柱式真空断路器，柜体布置方式为单列布置。本变电站10kV部分共设KYN28A-12型铠装中置式高压开关柜6面，接线方式为单母线分段接线方式，进、出线柜内断路器采用ZN63-12kV型固封极柱式真空断路器，柜体布置方式为单列布置。本项目东区配电室设KYN28A-12型高压开关柜9面，采用双电源供电，主供电源由新建35kV变电站10kV出线柜“T”接引入，备用保安电源由110kV盛家墩变512新材线干线115#线杆“T”接引入，两路电源在高压侧不设母联。西区配电室设KYN28A-12型高压开关柜6面，采用双电源供电，主供电源由新建35kV变电站10kV出线柜“T”接引入，备用保安电源由东区配电室2AH4高压出线柜“T”接引入，两路电源在高压侧不设母联。

本工程共有一个35kV变电站和1个10kV开闭所，2个10kV变电所，35kV市电引入后经由35kV/10kV变压器，降至10kV电引入开闭所，再由开闭所进行分配电能至各个分变电所，整个变电站的一次系统干线图以及平面布局图如下：

图1 一次系统干线图

图2 35kV变电站和10kV开闭所平面布局图

图3 东区配电室平面布局图

图4 西区配电室平面布局图

2 项目需求

本项目35kV变电站为终端用户变，35kV采用单母线接线，为防止35kV变电站故障涉及其它变电所安全运行：需在35kV侧配置主变保护柜2面，以及变电站综合自动化系统Acrel-1000一套，实现对高压柜的设备运行情况实时监视和保护。

本次针对该35kV配电工程项目中不同保护对象配置不同微机保护装置，35kV主变柜按主保护加后备保护配置：差动保护装置AM5SE-D2、高后备保护装置AM5SE-TB、高侧测控装置AM5SE-K、低侧测控装置AM5SE-K；35kV进线柜配置AM5-F线路保护装置；10kV电容补偿柜配置AM5-C电容器保护装置；10kV变压器出线柜配置AM5-T变压器保护装置；10kV分段柜（预留）配置AM5-B备自投保护装置；10kV母线设备柜配置AM5SE-UB PT并列及监测装置，10kV出线柜配置AM5-F线路保护装置。针对各高压开关柜配置智能操控无线测温整体化装置ASD320，每面开关柜配置6点测温，其中,PT柜配置电池型无线测温传感器ATE200，其余高压开关柜配置CT取电型无线测温传感器ATE400。各型号产品主要实现的功能如下：

3 产品方案

本工程分为一个35kV变电站、10kV开闭所和2个10kV变电站，需要对每面高压柜配置AM5/AM5SE系列微机保护装置、ASD320-P6智能操控无线测温整体化装置、AMC96多功能仪表，此外，每个主变柜还需配置一只UP858-19AN档位变送器和一只ARTM-8温度巡检仪，档位变送器用于对主变压器的档位进行调节，温度巡检仪用于对主变压器温度的测量，以35kV变电站和10kV开闭所为例，上图方案如下：

图5 35kV变电站上图方案

图6 10kV开闭所上图方案

整个配电室所配置产品型号与数量如下：

4 系统需求

为实时监视整个配电室的运行以及数据采集，该项目配置一套Acrel-1000变电站综合自动化系统，主要实现宁夏天泽35kV各个变电所的用电监控与管理。监控范围主要为变电所的微机保护装置。本系统由用户管理层、网络通信层、现场设备层三部分组成，现场设置的装置采用屏蔽双绞线连接至各变电所通信管理机，各变电所通信管理机将数据分类处理后，通过网线连接至交换机，上传至监控系统主机，实现电力监控功能。整个系统的架构如下：

图7 系统架构图

Acrel-1000变电站综合自动化系统可实现的功能如下：

1）实时监测：以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，可以实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分闸状态。

图8 35kV变电站配电监测界面

图9 10kV开闭所配电监测界面

2）电参量查询：在配电一次图中，可以直接查看该回路详细电参量，包括三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能等。

3）运行报表： 查询各回路或设备设置好的时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等，报表格式有日报表、月报表、年报表等。

图10 电参量统计报表

4）实时告警：能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位，保护动作、事故跳闸等事件发出告警。

5）历史事件查询：能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警信息进行历史追溯，查询统计、事故分析。

6）故障录波：能够在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平有着重要作用。

7）事故追忆：能够自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时稳态信息，包括开关位置、 保护动作状态、遥测量等，形成事故分析的数据基础。

8）曲线查询：能够查询实时曲线和历史曲线，包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数等所有遥测量。

图11 历史曲线查询

9）用户权限管理：设置了用户权限管理功能，通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控的操作，数据库修改等）。系统可以定义不同操作权限的权限组（如管理员组、工程师组、操作员组等），在每个权限组里分配不同用户，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

10）网络拓扑图：支持实时监视接入系统的各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通讯状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。

图12 网络拓扑图

11）遥控功能：根据电力规程要求，可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

12）通信管理：可以对整个配电系统范围内的设备通信情况进行管理、控制、数据的实时监测。

5 现场安装图片

本项目35kV主变保护采用组屏方式安装，35kV进线柜以及10kV设备就地安装在各个高压开关柜上，电力监控系统主机放置于高压配电房值班室内中，现场安装图片如下。

图13 现场安装图片

6 结语

微机保护装置在电力系统中具有举足轻重的地位，它能够反应设备的故障和不正常工作状态并自动迅速地、有选择性地动作于断路器将故障设备从系统中切除，保证设备继续正常运行，将事故限制在较小范围，提高系统运行的可靠性，较大限度地保证向用户安全、连续供电。Acrel-1000变电站综合自动化系统，可以通过通信管理机及网络交换机实时采集微机保护装置、智能操控装置、多功能仪表等二次设备数据，实现整个厂区供配电系统的全方面电力监控与自动化管理，能大大提高变电站运行的可靠性、安全性、提高供电质量，实现无人或少人值班。