某大型煉油廠配電設(shè)計(jì)及Acrel-2000智能配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用

　　1　項(xiàng)目概述

　　本項(xiàng)目為某煉油廠配電改造項(xiàng)目，110KV/6KV甲變電站原主變壓器為兩臺(tái)兩圈有載調(diào)壓變壓器，110KVGIS為內(nèi)橋接線5個(gè)間隔、6KV饋出76個(gè)回路。由于廠內(nèi)新建CFB鍋爐配套了2臺(tái)30MW發(fā)電機(jī)組，并采用35KV并網(wǎng)，因此對(duì)變電站進(jìn)行改造并增加35KV電壓等級(jí)，除了一次設(shè)備和變電站主接線發(fā)生變化外，配電自動(dòng)化系統(tǒng)也進(jìn)行升級(jí)，采用Acrel-2000智能配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

　　2　配電一次方案設(shè)計(jì)

　　由于CFB鍋爐項(xiàng)目新上發(fā)電機(jī)組使現(xiàn)有設(shè)備滿足不了并網(wǎng)要求，本項(xiàng)目改造內(nèi)容包括：

　　1)更換2臺(tái)主變壓器，電壓等級(jí)為110KV/35KV/6KV，容量比為1/1/1;

　　2)增加110KV GIS主變進(jìn)線間隔，主接線由內(nèi)橋接線方式改為單母線分段方式;

　　3)增加35KV配電裝置，用于接引CFB工程新上發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的需要;

　　4)因系統(tǒng)短路容量增加，原有6KV開關(guān)柜遮斷容量已不滿足要求，更換了38面，其它通過前側(cè)增加電抗器限制短路電流。

　　根據(jù)改造內(nèi)容，設(shè)計(jì)如圖1所示的配電方案。為了滿足變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的無人值守方案設(shè)計(jì)，需對(duì)變電站內(nèi)的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、控制、測量、監(jiān)視。因此在二次方案設(shè)計(jì)時(shí)，給每個(gè)間隔開關(guān)柜內(nèi)配置了安科瑞電氣股份有限公司的具有保護(hù)測控功能的AM5、AM6系列保護(hù)裝置，具體設(shè)備如表1：

　　表1 二次方案保護(hù)設(shè)備

　　間隔類型產(chǎn)品名稱產(chǎn)品型號(hào)保護(hù)功能

　　1#主變、2#主變變壓器差動(dòng)

　　保護(hù)測控裝置AM6-D3變壓器差動(dòng)保護(hù)、諧波制動(dòng)保護(hù)、差動(dòng)速斷保護(hù)

　　變壓器后備保護(hù)測控裝置AM6-T間隙零流保護(hù)、零序電流保護(hù)、零序電壓保護(hù)、復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)

　　變壓器非電量保護(hù)裝置AM6-FD主變非電量保護(hù)

　　3#主變、4#主變變壓器差動(dòng)

　　保護(hù)測控裝置AM6-D3變壓器差動(dòng)保護(hù)、諧波制動(dòng)保護(hù)、差動(dòng)速斷保護(hù)

　　變壓器后備保護(hù)測控裝置AM6-T間隙零流保護(hù)、零序電流保護(hù)、零序電壓保護(hù)、復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)

　　變壓器非電量保護(hù)裝置AM6-FD主變非電量保護(hù)

　　變壓器出線柜廠用變保護(hù)裝置AM5-T三段式帶復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)、變壓器非電量保護(hù)

　　PT柜PT監(jiān)測裝置AM5-UPT斷線監(jiān)測、低電壓告警、過電壓告警

　　母聯(lián)柜備自投保護(hù)裝置AM5-B備自投裝置及母聯(lián)保護(hù)

　　

 

　　圖1 配電一次方案圖

　　3　智能配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

　　變電站采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，依據(jù)無人值守方案設(shè)計(jì)，對(duì)變電站的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)控。所有模擬量、狀態(tài)量通過采集、處理、統(tǒng)計(jì)，準(zhǔn)確真實(shí)地反映，為值班人員創(chuàng)造如臨現(xiàn)場的運(yùn)行條件，并達(dá)到各類設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范的要求，實(shí)現(xiàn)與企業(yè)信息中心以及其他變電站設(shè)備和工業(yè)現(xiàn)場控制中心的通訊，能夠可靠有效的對(duì)變電站進(jìn)行管理。

　　Acrel-2000智能配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际浇Y(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮后采用最合適的組網(wǎng)方式。

　　站控管理層設(shè)于中心變電站值班室，包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、打印機(jī)、UPS、對(duì)時(shí)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置以及Acrel-2000智能配電系統(tǒng)。站控管理層計(jì)算機(jī)可以放置于值班室的操作臺(tái)面上，也可以安裝于網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜組成監(jiān)控屏。網(wǎng)絡(luò)通訊層包含通訊采集器、光端機(jī)以及用于和站控層連接的其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，安裝于通訊采集箱，通訊采集箱和現(xiàn)場設(shè)備層裝置就近安裝，掛墻明裝。通訊層是一個(gè)承上啟下的物理層，負(fù)責(zé)把設(shè)備層裝置的信息傳送給站控層，并且把站控層的命令下達(dá)給設(shè)備層裝置。現(xiàn)場設(shè)備層包含中低壓柜上的AM5、AM6系列保護(hù)裝置、ASD系列開關(guān)柜測控裝置、多功能電力儀表、溫控儀、直流屏等。Acrel-2000智能配電系統(tǒng)是基于Windows平臺(tái)的應(yīng)用軟件，能夠模擬用戶的供配電網(wǎng)絡(luò)，提供監(jiān)測、遙信、遙控、遙調(diào)、告警、報(bào)表、事故記錄分析等功能。

　　3.1 甲變電站Acrel-2000的系統(tǒng)配置

　　甲變電站Acrel-2000的系統(tǒng)配置圖如圖2。高壓部分保護(hù)測控裝置配置如表1，低壓部分選用的測量、計(jì)量裝置如表2。所內(nèi)通信網(wǎng)用雙絞線敷設(shè)而成總線形網(wǎng)，考慮變電站遠(yuǎn)期規(guī)模，能夠很靈活地在網(wǎng)上增加各間隔層裝置。當(dāng)任一部分裝置有故障時(shí)只影響局部的可靠性。所內(nèi)二次電纜大大減少，使安裝、維護(hù)工作量簡化并節(jié)省投資。

　　表2 低壓系統(tǒng)設(shè)備

　　產(chǎn)品名稱產(chǎn)品型號(hào)主要功能

　　ACR系列

　　網(wǎng)絡(luò)電力儀表ACR230ELH三相電壓、電流、有功、無功;四象限電能計(jì)量;最大需量;2-31次諧波分析等

　　終端電能計(jì)量儀表DTSD1352三相電流、電壓、有功、無功功率、四象限電能等

　　四遙單元ARTU-K32遙信單元

　　ARTU-J16遙控單元

　　ARTU-M32遙測單元

　　3.2 站內(nèi)通信網(wǎng)

　　Acrel-2000采用總線形網(wǎng)，組態(tài)靈活、擴(kuò)展性好、網(wǎng)上增加或減少接點(diǎn)非常方便，任一節(jié)點(diǎn)的投入或退出都不影響其它節(jié)點(diǎn)的正常通信;站增接點(diǎn)可以設(shè)在任意地點(diǎn);對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作等重要信息設(shè)有優(yōu)先權(quán)，在最短時(shí)間內(nèi)及時(shí)響應(yīng)，且通信可靠性高。

　　

 

　　圖2 Acrel-2000配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

　　3.3 保護(hù)裝置功能及應(yīng)用

　　本改造項(xiàng)目選用的是安科瑞保護(hù)裝置，具有故障分析功能：事件記錄、故障記錄、故障錄波;監(jiān)視功能：越限監(jiān)視;診斷功能：上電診斷，不間斷自檢，測試功能運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視;通訊功能：前面板RS232口用于當(dāng)?shù)鼐S護(hù)，后面板2個(gè)接口用于遠(yuǎn)方通訊，通訊規(guī)約均modbus或103可選。

　　3.3.1 6KV出現(xiàn)保護(hù)測控裝置

　　母線分段保護(hù)測控裝置1臺(tái)(帶備自投)，選用安科瑞公司的AM5-B。線路保護(hù)測控裝置22臺(tái)，電動(dòng)機(jī)保護(hù)測控裝置3臺(tái)，電容器保護(hù)測控裝置4臺(tái)，配電變壓器保護(hù)測控裝置4臺(tái)，均選用AM5裝置，依次為AM5-F、AM5-M、AM5-C、AM5-T。其保護(hù)測控功能保護(hù)：多段相過流保護(hù)、接地故障保護(hù);就地或遠(yuǎn)方操作斷路器，斷路器故障監(jiān)視、可編程方案邏輯;電壓、電流、功率、功率因素測量。具體功能可見表1所述。

　　電壓互感器保護(hù)測控裝置2臺(tái)，選用AM5-U裝置，實(shí)現(xiàn)低電壓/過電壓保護(hù)，零序過電壓保護(hù)，相電壓/線電壓測量。

　　3.3.2 主變壓器保護(hù)測控屏：2面

　　每面保護(hù)測控屏由主變差動(dòng)保護(hù)裝置一臺(tái)，主變后備保護(hù)裝置高中低側(cè)各一臺(tái)及測量裝置等來完成。主變差動(dòng)保護(hù)選用安科瑞公司的AM6-D3，包括三圈差動(dòng)保護(hù)，差動(dòng)速斷，二次諧波比率差動(dòng)保護(hù)，CT斷線判別、告警，差流越限報(bào)警。由于各側(cè)電流互感器的變比可能不同，有平衡差動(dòng)保護(hù)各側(cè)電流的措施，跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。后備保護(hù)選用AM6-T，三段三時(shí)限的復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)，過負(fù)荷發(fā)信、啟動(dòng)主變風(fēng)冷、三段三時(shí)限的零序電壓電流保護(hù)，PT斷線告警。變壓器本體內(nèi)部的瓦斯、溫度、壓力釋放、油位異常以及冷卻系統(tǒng)故障信號(hào)等采用變壓器非電量保護(hù)，選用AM6-FD，其主要功能和技術(shù)要求為變壓器重瓦斯可帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘出口，變壓器輕瓦斯只動(dòng)作于信號(hào);變壓器的溫度測量裝置提供無源接點(diǎn)給非電量保護(hù)，當(dāng)溫度過高時(shí)發(fā)出信號(hào)或跳閘;變壓器的油位測量裝置提供無源接點(diǎn)給非電量保護(hù)，當(dāng)油位異常時(shí)保護(hù)裝置發(fā)出信號(hào)或跳閘。

　　3.3.3 35KV保護(hù)測控裝置

　　母線分段保護(hù)測控裝置一臺(tái)(選用AM5-B)，線路保護(hù)測控裝置6臺(tái)(選用AM5-F)。

　　3.3.4 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控網(wǎng)絡(luò)主站

　　主要功能為收集各保護(hù)測控層裝置上送的網(wǎng)絡(luò)信息;將網(wǎng)絡(luò)信息轉(zhuǎn)換成與后臺(tái)機(jī)約定協(xié)議要求的格式;與后臺(tái)配合完成四遙功能;驅(qū)動(dòng)事故音響和預(yù)告音響。在實(shí)施中，在發(fā)出事故音響或預(yù)告音響時(shí)，驅(qū)動(dòng)語言報(bào)警系統(tǒng)，利用清晰明了的話語，告訴值班員當(dāng)時(shí)發(fā)生的事件。當(dāng)?shù)乇O(jiān)控網(wǎng)絡(luò)配置界面如圖3所示。

　　

 

　　圖3 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控網(wǎng)絡(luò)主站配置

　　3.3.5 遠(yuǎn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)主站

　　主要功能為收集保護(hù)測控層裝置上送的網(wǎng)絡(luò)信息，將網(wǎng)絡(luò)信息轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約所要求的格式，并傳輸?shù)竭h(yuǎn)方監(jiān)控站;接受遠(yuǎn)方監(jiān)控站的命令，完成四遙功能;驅(qū)動(dòng)事故音響和預(yù)告音響。

　　3.3.6 監(jiān)控主機(jī)站

　　主要用于保護(hù)定值的調(diào)整和修改，并對(duì)專用錄波網(wǎng)送來的事故信息進(jìn)行圖形、波形、數(shù)據(jù)分析。Acrel-2000配電系統(tǒng)上配置的四遙功能界面如圖4。

　　

 

　　圖4 35KV線路變壓器保護(hù)細(xì)節(jié)圖

　　3.3.7 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理

　　本系統(tǒng)可以對(duì)電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、功率因素等電參量實(shí)時(shí)采集，如圖5為電容器保護(hù)裝置上實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)圖。對(duì)模擬量信息按掃描周期定時(shí)采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換、濾波、精度檢驗(yàn)及數(shù)據(jù)庫更新等。對(duì)要求追憶的模擬量，能追憶記錄事故前1分鐘至事故后5分鐘的采集數(shù)據(jù)。也可對(duì)斷路器、隔離開關(guān)以及接地開關(guān)的位置信號(hào)、繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作及告警信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)視。對(duì)狀態(tài)量信號(hào)按快速掃描方式周期采集輸入量、并進(jìn)行狀態(tài)檢查機(jī)數(shù)據(jù)庫更新。對(duì)斷路器位置信號(hào)、繼電保護(hù)動(dòng)作信號(hào)等需要快速反應(yīng)的開關(guān)量按其變位發(fā)生時(shí)順序進(jìn)行事件記錄。如圖6為系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集到的告警信息。

　　

 

　　圖5 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

　　

 

　　圖6 實(shí)時(shí)狀態(tài)、動(dòng)作信號(hào)采集

　　本煉油廠甲變電站工設(shè)置“三遙”量1648點(diǎn)，其中遙信723點(diǎn)，遙測878點(diǎn)，其中電能量182點(diǎn)，遙控47點(diǎn)，基本上準(zhǔn)確而真實(shí)的反映了設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況。

　　4　設(shè)備清單

　　變電站內(nèi)高壓部分設(shè)備清單如下：

　　1監(jiān)控主站(每套含)數(shù)量型號(hào)

　　單價(jià)

　　主機(jī)：CPU：酷睿雙核，主頻：2.7G;內(nèi)存：2G;硬盤：160G;光驅(qū)：DVD刻錄光驅(qū);操作系統(tǒng)：Windows XP1DELL7000

　　標(biāo)準(zhǔn)鍵盤及光電鼠標(biāo)1DELL200

　　22寸寬屏液晶顯示器1DELL1700

　　音響及語音報(bào)警系統(tǒng)1聯(lián)想120

　　A4激光打印機(jī)1HP 11081300

　　監(jiān)控系統(tǒng)軟件1安科瑞Acrel-200060000

　　2通訊接口柜

　　通訊接口裝置(雙擊冗余配置)1ANet-Lx812000

　　GPS時(shí)鐘同步裝置1ATS1000E6100

　　以太網(wǎng)交換機(jī)1TPLINK500

　　UPS逆變電源(2KVA/1A)1C2K/2KVA3800

　　柜體15000

　　3主變保護(hù)測控柜2面

　　主變差動(dòng)保護(hù)裝置2 安科瑞AM6-D38000

　　主變后備保護(hù)裝置6安科瑞AM6-T6000

　　主變非電量保護(hù)裝置2安科瑞AM6-FD5000

　　打印機(jī)1HP 11081300

　　柜體1PRC5000

　　4開關(guān)柜就地安裝設(shè)備

　　35kV線路保護(hù)測控裝置6安科瑞AM5-F5000

　　35kV母聯(lián)保護(hù)測控裝置1安科瑞AM5-B5000

　　6kV線路保護(hù)測控裝置22安科瑞AM5-F5000

　　6kV電容器保護(hù)測控裝置4安科瑞AM5-C5000

　　6kV電動(dòng)機(jī)保護(hù)測控裝置3安科瑞AM5-M5000

　　6kV配電變壓器保護(hù)測控裝置4安科瑞AM5-T5000

　　6kV電壓互感器保護(hù)測控裝置2安科瑞AM5-U5000

　　6kV備自投及母聯(lián)保護(hù)測控裝置1安科瑞AM5-B5000

　　5通訊線纜

　　串口通信雙絞線300米1419A1400

　　以太網(wǎng)通訊雙絞線200米0-219413

　　300

　　5 結(jié)論

　　Acrel-2000智能配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)提高變電站安全、穩(wěn)定、可靠、管理的運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)具有十分重要的意義。二次配電系統(tǒng)中配備的AM5、AM6系列保護(hù)測控裝置集保護(hù)、測量、控制于一體，針對(duì)不同一次設(shè)備可以靈活配置不同的保護(hù)功能，可以實(shí)現(xiàn)35kV及以下電壓等級(jí)變配電站全面保護(hù)測控功能，適用于線路、母聯(lián)、配電變壓器、高壓電動(dòng)機(jī)、高壓電容器等設(shè)備的保護(hù)和自動(dòng)控制功能。裝置采用先進(jìn)成熟可靠的保護(hù)原理和算法，抗干擾性能強(qiáng)，可靠性高，保護(hù)實(shí)現(xiàn)方式靈活，通訊采用冗余設(shè)計(jì)。裝置采用全圖形化編程技術(shù)，可以根據(jù)需要對(duì)裝置進(jìn)行邏輯編程，滿足多數(shù)用戶的要求。如果保護(hù)測控裝置在使用過程中需要更換保護(hù)功能，只需通過裝置的維護(hù)端口更新內(nèi)置邏輯圖即可，實(shí)現(xiàn)方式簡單靈活。

　　通過甲變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)施中所累積的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)方面的經(jīng)驗(yàn)，為我司其他變電站項(xiàng)目工作的開展，打下了良好的基礎(chǔ)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]Vi-S2000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用..智能電器及綜合自動(dòng)化.阮凱，朱有志

　　[2]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.1版.

　　[3]安科瑞電氣股份有限公司能效管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝圖冊2013.11版.

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