智能配電系統監控解決方案在長白山機場配電工程的研究與應用

簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

摘要：現如今各領域不斷的進步，促進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，本文提到的智能配電系統監控整體解決方案能夠對電力系統的運行起到保護作用。本文針對大型機場供配電系統特點及供配電系統高可靠性的要求，提出了保護類、監測類產品解決方案，包括微機保護裝置、電氣接點溫度在線監測裝置、電能質量在線監測裝置和機場智能配電電力監控系統等。本文介紹的AM5SE系列微機保護裝置，可以針對長白山機場配電工程中不同保護對象提供對應的保護功能，并且通過電力監控系統采集相關遙測、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：大型機場；可靠性；微機保護；接點溫度監測；電能質量監測；弧光保護；智能配電電力監控。

0 項目概述

      長白山機場位于中國吉林省白山市撫松縣松江河鎮長白山保護開發區池西區，西北距撫松縣縣城15.5千米，東距長白山天池37千米，西距白山市中心99千米，為4D級森林旅游支線機場。2006年7月10日，長白山機場開工建設；2008年8月3日，長白山機場建成通航；2018年4月，長白山機場二期改擴建工程開工。

      本項目為長白山機場的二期擴建改造工程，包括機場中心變電站擴建、變配電工藝、場內供電、航站區停車場及道路照明等內容。中心變電站新設32臺10kV高壓開關柜（現有高壓開關柜搬遷至車庫變電所），更換高壓柜直流操作電源，高壓系統運行方式為：高壓側為單母線分段，母聯開關手動操作。兩路高壓市電進線開關與一路母聯開關之間設電氣聯鎖，同時只有兩個開關處于合閘位置。低壓側為單母線分段，母聯開關自動投切。中心變電站現有一套供電系統，改造為包括機場飛行區助航燈光、航管樓、供水站、消防站等負荷供電，總負荷容量為825kW。擬利舊兩臺1000kVA干式變壓器，對部分低壓配電柜回路負荷調整，低壓配電柜利舊3面、更換開關4面、新增3面。本供電系統中，油機供電的負荷容量增加至530kW，擬將現有一臺240kW油機更換為600kW油機。系統運行方式不變，即兩臺變壓器同時運行且互為備用，當市電失電后油機自動投入，要求油機從市電斷電開始、到油機恢復對末端設備供電的時間不大于15s，油機為自投不自復。增加一套供電系統，為機場航站區其他負荷供電，總負荷容量為648kW。10kV新設兩臺800kVA干式變壓器、9面低壓配電柜。系統運行方式為：兩臺變壓器同時運行，單母線分段。當其中一臺變壓器因故退出后，母聯開關合閘，由另一臺變壓器帶全部負荷。

1 項目需求

      為滿足智能配電監控的要求，本次中心變電站新建要求在高壓柜裝設微機保護裝置和弧光保護裝置，其中微機保護要求如下：進線柜設三段過流及速斷保護，變壓器柜設帶時限的過電流保護、電流速斷保護、變壓器溫度保護等；弧光保護要求在每面高壓柜母線室裝設弧光探頭，由弧光保護擴展單元采集弧光探頭數據至弧光保護主控單元。

      本次變電所建設還要求每面高壓柜需裝設智能操控裝置，帶電氣接點無線測溫功能，監測斷路器上觸頭、斷路器下觸頭、母排與電纜出線搭接頭等接點處的溫度；為了能提高機場配電的供電質量，在10kV總進線柜裝設電能質量監測裝置，實時監測供電電壓的穩態數據和暫態數據。

      針對上述要求，配置對應的產品型號及功能如下：

2 系統方案

      本工程10kV配電工程中心變電站上圖方案如下：

圖1 10kV中心變電站上圖方案（一）

圖2 10kV中心變電站上圖方案（二）

圖3 10kV中心變電站上圖方案（三）

3 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-2000Z電力監控系統，主要實現對10kV中心變電站的用電監控與管理。

      Acrel-2000Z電力監控系統可實現的功能如下：

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4 10kV高壓柜配電監測界面

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。

運行報表： 

      查詢各回路或設備時間的運行參數，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。

      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。

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。

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。

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。

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。

圖5 實時曲線顯示界面

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。

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6 網絡拓撲圖

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。

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。

4 現場安裝照片

      本項目微機保護裝置、智能操控裝置、電能質量監測裝置、弧光保護主控單元就地分散安裝在各個高壓開關柜上，無線測溫傳感器安裝于斷路器上觸頭、斷路器下觸頭、母排與電纜出線搭接頭上，弧光探頭安裝于母線室，現場照片如下：

圖7 安科瑞智能配電監控產品在10kV中心變電站配電工程現場安裝圖片

5 結束語

      智能配電監控保護類、監測類產品解決方案對于供配電系統的可靠穩定運行起著至關重要的作用，尤其是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*設備繼續正常運行，將事故限制在很小范圍，提高系統運行的可靠性，很大限度地保證向用戶安全、連續供電。本文介紹的AM5SE系列微機保護裝置、電氣接點溫度在線監測裝置、電能質量在線監測裝置和Acrel-2000Z電力監控系統等，可以針對長白山機場配電工程中不同保護對象提供對應的保護功能和監測功能，并且通過電力監控系統采集相關遙測、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。