|
Acrel-3000型10kV及以下变配电监控系统
胡
慈1
吴 孔2
罗炳华2
1合肥市建筑设计研究院
安徽合肥 230041 2上海安科瑞电气有限公司
上海 201801
摘要：本文介绍了Acrel-3000型10kV及以下变配电监控系统的主要组成、网络结构、组网形式以及结合某项工程实例，对继电保护装置、低压网络电力仪表等主要配置的功能、作用作了描述，为其它变配电的设计应用提供了一个范例。
关键词：Acrel-3000型
变配电 继电保护装置 网络电力仪表
1、前言
根据建设部制定的“节能、节水、节地、节材”的战略要求：10kV及以下变配电要实行计算机监控，达到节能降耗的目的。本文介绍Acrel-3000型10kV及以下变配电监控系统，它利用计算机技术、网络技术、控制技术、显示技术与电力变配电设备的结合，对变配电系统进行集中监控管理和分散数据采集，对传统供电系统中变电所内二次设备（继电保护、安全自动装置、测量仪表、操作控制、信号系统）的功能进行重新组合，进行系统保护、控制测量、信号采集、故障录波、谐波分析、电能量管理、负荷控制和运行管理，取消了常规的仪表盘，操作控制屏和中央信号系统等二次设备。
2、系统组成和功能
Acrel-3000型10kV及以下变配电监控系统（以下简称Acrel-3000型系统）由管理层（站控层）、通讯层（中间层）、间隔层（现场监控层）三部分组成，见图1。
2.1
管理层
由高性能的工业控制计算机、显示器、打印机、UPS不间断电源、GPS时间对时器、声光报警设备等组成，主要作用是把通讯层采集到现场设备的数据通过ACRHMI人机对话界面的方式显示给用户，同时发送命令给间隔层设备。它也是系统与运行管理人之间的对话接口。ACRHMI人机对话界面见图2。
2.2
通信层
位于管理层与间隔层中间，采用现场管理机（前置处理机或光纤环网交换机或通信服务器或以太网关）等作为通信层。主要作用将多种装置和设备通过现场总线技术，有机地结合起来，并且在测控网上实现信息交换和资源共享，它具有强大的通信和数据处理能力。实现“上传下达”的作用。
2.3
间隔层
安装微机保护测控装置、综合电力监控仪表、开关量采集模块、模拟量采集模块、继电器输出模块、脉冲采集模块等。采用最先进地高精度交流采样技术通过RS485通信接口上传到通信层。实现对现场数据采集和就地显示功能及通信命令地实施。
间隔层是整个Acrel-3000型系统的最关键部分，它既是分散控制的核心，也是保证管理层得到正确数据的源头。本系统对于高低压二次设备的配置都高于或符合国家的标准。
2.4
实现“五遥”功能
Acrel-3000型系统不仅能实现常规的“遥信”、“遥控”、“遥测”、“遥调”功能外，还可以实现“遥设”功能。
遥信：实时对开关地运行状态，保护工作等开关量进行监视。计算机实时显示和自动报警。
遥控：通过计算机屏幕选择相应的站号，开关号，合/分闸等信息，并在屏幕上将选择的开关状态反馈出来，确认后执行，实时记录操作时间、类型合开关号等。
遥测：通过计算机实时对系统电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、超限报警、频率进行不断地采集、分析、处理、记录、显示曲线，棒图，自动生成报表。
遥调：用于有载变压器的调压升/降。
遥设：用于远方修改分散继电保护装置的定值、控制字；以及调整各种仪表的工作状态。
2.5 Acrel-3000型系统后台软件具有功能
数控采集及处理功能、远程控制及记录功能、图形显示及制作编辑功能、事件报警及查询功能、在线维护合修改功能、电能管理功能、系统自检功能。
2.6 Acrel-3000型系统性能指标见表1
|
序号 |
内容 |
指标 |
序号 |
内容 |
指标 |
|
1 |
事件记录正确率 |
≥99.9％ |
8 |
事故时遥信变位传送时间 |
≤1S |
|
2 |
遥信正确率 |
100％ |
9 |
事故推画面时间 |
<2S |
|
3 |
遥控正确率 |
100％ |
10 |
遥信变位 |
<1S |
|
4 |
遥调正确率 |
100％ |
11 |
遥控过程完成 |
<3S |
|
5 |
遥测正确率 |
≥99.9％ |
12 |
模拟量测量综合误差 |
<0.5% |
|
6 |
重要遥测更新周期 |
<2S |
13 |
电网频率测量误差 |
<0.01Hz |
|
7 |
一般遥测更新周期 |
<3S |
|
|
|
表1、Acrel-3000型系统性能指标
3、Acrel-3000型系统应用实例
本节通过某个工程实例进行Acrel-3000型系统的配置详解。
某10kV变配电所，由2条10kV进线、2段10kV母线、2台10kVPT、2台10kV电容器、2台10kV电动机、2台10Kv/0.4kV配电变压器、2段0.4kV母线、2台0.4kV电容补偿柜、2台0.4kV电动机，9条个0.4kV单相出线柜，7条0.4kV三相出线柜组成。见图3。要求完成变配电所的计算机监控。
针对本项目的技术要求，下面根据Acrel-3000型系统做出了详细的配置。
3.1、高压部分
高压部分选择Acrel系列微机保护测控装置。本系列装置具有很多优点：全汉化液晶显示，信息详细直观，操作、调试方便；保护装置可长期安全工作于-25℃～+55℃环境中；集保护、遥测、遥信、遥控、遥脉、录波功能于一体。
3.1.1、10kV线路进线
两条10kV线路进线选用2台ACL-811型线路保护测控装置，该装置具有以下保护功能：三相/三段低电压闭锁方向过流（速断，限时速断，过流）、三相三次重合闸（检无压，检同期，不检），重合闸延时可设定，带后加速功能、零序电压闭锁方向零序过流保护、具备小电流接地选线功能、低电压保护、低压、无流、滑差闭锁的低周减载功能、过负荷告警功能。
3.1.2、10kVPT
两台10kVPT选用1台ACPT-811型PT断线监测/切换装置，该装置具有以下功能：PT并列/切换、PT断线告警、PT失压告警。
3.1.3、10kV电容器
两台10kV电容器选用2台ACC-811型电容器保护测控装置，该装置具有以下功能：、二段式电流保护（限时速断、过流）、低电压保护、过电压保护、不平衡电流保护、不平衡电压保护、零序电压保护、零序电流保护。
3.1.4、10kV电动机
两台电动机选用2台ACD-811型电动机保护测控装置，该装置具有以下保护功能：二段式定时限过流保护（限时速段、过电流）、二段式反时限过电流保护、过负荷告警、零序过流保护、非电量保护。
其中1台大型电动机，加装了1台ACD-812型电动机差动保护装置，该装置具有以下保护功能：差动速断保护、比率差动保护、CT断线闭锁报警及闭锁差动、非电量保护。
3.1.5、10kV母联
10kV母联选用1台ACZ-811型备自投保护测控装置，该装置具有以下功能：速断、过流保护、进线备自投功能。
3.1.6、10kV配电变压器
两台10kV配电变压器选用2台ACP-811型配电变保护测控装置，该装置具有以下功能：两相二段式过电流保护、过负荷保护、低电压保护、高压侧零序保护、负序过流保护、反时限过流保护、低压侧零序保护、瓦斯保护、油温保护。
3.1.7、Acrel微机保护测控装置
除了上述保护功能外，还具有以下一些功能：
a）、辅助功能：控制回路断线告警、装置故障告警、故障录波、保护定值和时限的独立整定、自检和自诊断；
b）、测控功能：电量测量（遥测量）：电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、功率因数、电网频率等；遥信量：装置共有18路开入量，其中：16路为采集外部遥信，2路为内部开关量信号；遥控量：完成1台断路器就地或遥控分合闸操作；
c）、通讯功能：标准的RS485多机通讯接口；
d）、故障录波：能随时录取、保护动作时录取多个周期波形。
3.2、低压部分
低压部分选择ACR系列网络电力仪表、ARD3电动机，，ARC系列电容器补偿装置等产品。
3.2.1、0.4kV进线
两条0.4kV进线选用2台ACR330ELH网络电力仪表。该装置具有功能：三相I、U、kW、kVar、kVA、kWh、kVarh、cosφ，Hz测量；四象限电能计量、复费率电能累计、THDu、THDi、CF(电压波峰系数)、THFF(电话波形因子)、电流K系数、电压电流正/负零序分量、2-21次各次谐波含量；2DI/2DO、RS485/Modbus、LCD显示。
3.2.2、低压电动机
两台低压电动机选用2台ARD3型电动机保护器。标配功能：过载保护、欠载保护、断相保护、不平衡保护、阻塞保护、堵转保护、起动超时保护、外部故障保护、各种启动方式。选配功能：接地/漏电保护、模拟量（4～20mA）输出、电压功能、温度保护、分体显示面板。
3.2.3、功率因数补偿
两台功率因数补偿电容选用2台ARC-12/J-C型功率因数自动补偿控制仪。该装置具有功能：可以控制6～12组电容器的自动/手动投切，过压保护、欠流锁定、过谐停切、12DI输入、Pt100温度检测控制柜内温度等功能。
3.2.4、0.4kV三相出线
1条0.4kV三相出线选用1台ACR220EL网络电力仪表。具有功能：三相I、U、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ测量、RS485/Modbus。还具有2DI/2DO，两路4-20mA输出功能。
为了节省费用，其余6条选用2台AMC16-3E3/K，可以完全替代6台ACR220EL网络电力仪表。该装置具有功能：三相I、kW、kWh测量、18路DI、1路DO，同一母线电压、RS485/Modbus。
3.2.5、0.4kV单相出线
1条0.4kV单相出线选用1台ACR10E网络电力仪表。具有功能：单相I、U、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ测量、RS485/Modbus。还具有2DI/2DO，两路4-20mA输出功能。
为了节省费用，其余单相出线选用ARTU四遥单元。1台ARTU-K32采集32路开关量，1台ARTU-J16完成16路继电器输出，1台ARTU-P32完成32路脉冲采集，1台ARTU-DM32完成直流4-20mA共32路模拟量采集。
4、实施效果
根据上述配置的某工程，高压设备保护功能齐全，符合中国电网情况，通讯规约齐全、修改方便，外观采用金属标准4U机箱，大屏幕LCD显示，操作简单；低压部分功能齐全，达到了网络监控各种电量、电能、谐波、自动控制/远方控制、自动记录各种事件的功能。
上述工程采用Acrel-3000型系统实现了10kV/0.4kV变配电计算机监控，提高了用电可靠性和运行管理水平，通过快速报警、越限报警、预测与检修管理，减少故障发生；提高了用电质量，通过趋势曲线分析、谐波含量分析、故障原因分析，有针对性地改进用电质量；减少了电能消耗，通过精确的电能计量与分析、用电波峰波谷调配，从而提高设备的利用效率，降低运营成本。
参考文献：
1.
10kV及以下变配电所计算机监控系统设计及安装图集，全国智能建筑技术情报网、中国建筑设计研究院机电院主编，2006年。
2.
解析《变配电所计算机监控系统》，王振声、胥正祥、郭玉欣，智能建筑电气技术，2006年7月第5卷第3期。
3.
电力系统继电保护原理，天津大学、贺家李、宋从炬，1994年10月第三版。
4.
牵引变电所动态无功谐波综合补偿装置设计与应用，吴孔松、铁道运输与经济2006年第12期。
|
