某大型煉油廠配電設計及Acrel-2000智能配電綜合自動化系統應用

　　1　項目概述

　　本項目為某煉油廠配電改造項目，110KV/6KV甲變電站原主變壓器為兩臺兩圈有載調壓變壓器，110KVGIS為內橋接線5個間隔、6KV饋出76個回路。由于廠內新建CFB鍋爐配套了2臺30MW發電機組，并采用35KV并網，因此對變電站進行改造并增加35KV電壓等級，除了一次設備和變電站主接線發生變化外，配電自動化系統也進行升級，采用Acrel-2000智能配電綜合自動化系統。

　　2　配電一次方案設計

　　由于CFB鍋爐項目新上發電機組使現有設備滿足不了并網要求，本項目改造內容包括：

　　1)更換2臺主變壓器，電壓等級為110KV/35KV/6KV，容量比為1/1/1;

　　2)增加110KV GIS主變進線間隔，主接線由內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工程新上發電機并網的需要;

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

　　根據改造內容，設計如圖1所示的配電方案。為了滿足變電站綜合自動化系統的無人值守方案設計，需對變電站內的各個設備進行保護、控制、測量、監視。因此在二次方案設計時，給每個間隔開關柜內配置了安科瑞電氣股份有限公司的具有保護測控功能的AM5、AM6系列保護裝置，具體設備如表1：

　　表1 二次方案保護設備

　　間隔類型產品名稱產品型號保護功能

　　1#主變、2#主變變壓器差動

　　保護測控裝置AM6-D3變壓器差動保護、諧波制動保護、差動速斷保護

　　變壓器后備保護測控裝置AM6-T間隙零流保護、零序電流保護、零序電壓保護、復壓閉鎖過流保護

　　變壓器非電量保護裝置AM6-FD主變非電量保護

　　3#主變、4#主變變壓器差動

　　保護測控裝置AM6-D3變壓器差動保護、諧波制動保護、差動速斷保護

　　變壓器后備保護測控裝置AM6-T間隙零流保護、零序電流保護、零序電壓保護、復壓閉鎖過流保護

　　變壓器非電量保護裝置AM6-FD主變非電量保護

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

　　PT柜PT監測裝置AM5-UPT斷線監測、低電壓告警、過電壓告警

　　母聯柜備自投保護裝置AM5-B備自投裝置及母聯保護

　　

 

　　圖1 配電一次方案圖

　　3　智能配電綜合自動化系統

　　變電站采用綜合自動化系統，依據無人值守方案設計，對變電站的各個設備進行保護、監控。所有模擬量、狀態量通過采集、處理、統計，準確真實地反映，為值班人員創造如臨現場的運行條件，并達到各類設計技術規范的要求，實現與企業信息中心以及其他變電站設備和工業現場控制中心的通訊，能夠可靠有效的對變電站進行管理。

　　Acrel-2000智能配電綜合自動化系統，采用面向對象的分層分布式結構，整個系統可分為三層：站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。根據用戶用電規模、用電設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方式。

　　站控管理層設于中心變電站值班室，包括監控計算機、網絡交換機、打印機、UPS、對時裝置、遠動裝置以及Acrel-2000智能配電系統。站控管理層計算機可以放置于值班室的操作臺面上，也可以安裝于網絡機柜組成監控屏。網絡通訊層包含通訊采集器、光端機以及用于和站控層連接的其他網絡設備，安裝于通訊采集箱，通訊采集箱和現場設備層裝置就近安裝，掛墻明裝。通訊層是一個承上啟下的物理層，負責把設備層裝置的信息傳送給站控層，并且把站控層的命令下達給設備層裝置。現場設備層包含中低壓柜上的AM5、AM6系列保護裝置、ASD系列開關柜測控裝置、多功能電力儀表、溫控儀、直流屏等。Acrel-2000智能配電系統是基于Windows平臺的應用軟件，能夠模擬用戶的供配電網絡，提供監測、遙信、遙控、遙調、告警、報表、事故記錄分析等功能。

　　3.1 甲變電站Acrel-2000的系統配置

　　甲變電站Acrel-2000的系統配置圖如圖2。高壓部分保護測控裝置配置如表1，低壓部分選用的測量、計量裝置如表2。所內通信網用雙絞線敷設而成總線形網，考慮變電站遠期規模，能夠很靈活地在網上增加各間隔層裝置。當任一部分裝置有故障時只影響局部的可靠性。所內二次電纜大大減少，使安裝、維護工作量簡化并節省投資。

　　表2 低壓系統設備

　　產品名稱產品型號主要功能

　　ACR系列

　　網絡電力儀表ACR230ELH三相電壓、電流、有功、無功;四象限電能計量;最大需量;2-31次諧波分析等

　　終端電能計量儀表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 站內通信網

　　Acrel-2000采用總線形網，組態靈活、擴展性好、網上增加或減少接點非常方便，任一節點的投入或退出都不影響其它節點的正常通信;站增接點可以設在任意地點;對繼電保護動作等重要信息設有優先權，在最短時間內及時響應，且通信可靠性高。

　　

 

　　圖2 Acrel-2000配電綜合自動化系統

　　3.3 保護裝置功能及應用

　　本改造項目選用的是安科瑞保護裝置，具有故障分析功能：事件記錄、故障記錄、故障錄波;監視功能：越限監視;診斷功能：上電診斷，不間斷自檢，測試功能運行狀態監視;通訊功能：前面板RS232口用于當地維護，后面板2個接口用于遠方通訊，通訊規約均modbus或103可選。

　　3.3.1 6KV出現保護測控裝置

　　母線分段保護測控裝置1臺(帶備自投)，選用安科瑞公司的AM5-B。線路保護測控裝置22臺，電動機保護測控裝置3臺，電容器保護測控裝置4臺，配電變壓器保護測控裝置4臺，均選用AM5裝置，依次為AM5-F、AM5-M、AM5-C、AM5-T。其保護測控功能保護：多段相過流保護、接地故障保護;就地或遠方操作斷路器，斷路器故障監視、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。

　　電壓互感器保護測控裝置2臺，選用AM5-U裝置，實現低電壓/過電壓保護，零序過電壓保護，相電壓/線電壓測量。

　　3.3.2 主變壓器保護測控屏：2面

　　每面保護測控屏由主變差動保護裝置一臺，主變后備保護裝置高中低側各一臺及測量裝置等來完成。主變差動保護選用安科瑞公司的AM6-D3，包括三圈差動保護，差動速斷，二次諧波比率差動保護，CT斷線判別、告警，差流越限報警。由于各側電流互感器的變比可能不同，有平衡差動保護各側電流的措施，跳主變三側開關。后備保護選用AM6-T，三段三時限的復壓閉鎖過流保護，過負荷發信、啟動主變風冷、三段三時限的零序電壓電流保護，PT斷線告警。變壓器本體內部的瓦斯、溫度、壓力釋放、油位異常以及冷卻系統故障信號等采用變壓器非電量保護，選用AM6-FD，其主要功能和技術要求為變壓器重瓦斯可帶時限動作于跳閘出口，變壓器輕瓦斯只動作于信號;變壓器的溫度測量裝置提供無源接點給非電量保護，當溫度過高時發出信號或跳閘;變壓器的油位測量裝置提供無源接點給非電量保護，當油位異常時保護裝置發出信號或跳閘。

　　3.3.3 35KV保護測控裝置

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

　　3.3.4 當地監控網絡主站

　　主要功能為收集各保護測控層裝置上送的網絡信息;將網絡信息轉換成與后臺機約定協議要求的格式;與后臺配合完成四遙功能;驅動事故音響和預告音響。在實施中，在發出事故音響或預告音響時，驅動語言報警系統，利用清晰明了的話語，告訴值班員當時發生的事件。當地監控網絡配置界面如圖3所示。

　　

 

　　圖3 當地監控網絡主站配置

　　3.3.5 遠動網絡主站

　　主要功能為收集保護測控層裝置上送的網絡信息，將網絡信息轉換成標準遠動規約所要求的格式，并傳輸到遠方監控站;接受遠方監控站的命令，完成四遙功能;驅動事故音響和預告音響。

　　3.3.6 監控主機站

　　主要用于保護定值的調整和修改，并對專用錄波網送來的事故信息進行圖形、波形、數據分析。Acrel-2000配電系統上配置的四遙功能界面如圖4。

　　

 

　　圖4 35KV線路變壓器保護細節圖

　　3.3.7 實時數據采集與處理

　　本系統可以對電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、功率因素等電參量實時采集，如圖5為電容器保護裝置上實時采集數據圖。對模擬量信息按掃描周期定時采集數據并進行相應轉換、濾波、精度檢驗及數據庫更新等。對要求追憶的模擬量，能追憶記錄事故前1分鐘至事故后5分鐘的采集數據。也可對斷路器、隔離開關以及接地開關的位置信號、繼電保護裝置的動作及告警信號實時監視。對狀態量信號按快速掃描方式周期采集輸入量、并進行狀態檢查機數據庫更新。對斷路器位置信號、繼電保護動作信號等需要快速反應的開關量按其變位發生時順序進行事件記錄。如圖6為系統實時采集到的告警信息。

　　

 

　　圖5 實時數據采集

　　

 

　　圖6 實時狀態、動作信號采集

　　本煉油廠甲變電站工設置“三遙”量1648點，其中遙信723點，遙測878點，其中電能量182點，遙控47點，基本上準確而真實的反映了設備實際運行情況。

　　4　設備清單

　　變電站內高壓部分設備清單如下：

　　1監控主站(每套含)數量型號

　　單價

　　主機：CPU：酷睿雙核，主頻：2.7G;內存：2G;硬盤：160G;光驅：DVD刻錄光驅;操作系統：Windows XP1DELL7000

　　標準鍵盤及光電鼠標1DELL200

　　22寸寬屏液晶顯示器1DELL1700

　　音響及語音報警系統1聯想120

　　A4激光打印機1HP 11081300

　　監控系統軟件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時鐘同步裝置1ATS1000E6100

　　以太網交換機1TPLINK500

　　UPS逆變電源(2KVA/1A)1C2K/2KVA3800

　　柜體15000

　　3主變保護測控柜2面

　　主變差動保護裝置2 安科瑞AM6-D38000

　　主變后備保護裝置6安科瑞AM6-T6000

　　主變非電量保護裝置2安科瑞AM6-FD5000

　　打印機1HP 11081300

　　柜體1PRC5000

　　4開關柜就地安裝設備

　　35kV線路保護測控裝置6安科瑞AM5-F5000

　　35kV母聯保護測控裝置1安科瑞AM5-B5000

　　6kV線路保護測控裝置22安科瑞AM5-F5000

　　6kV電容器保護測控裝置4安科瑞AM5-C5000

　　6kV電動機保護測控裝置3安科瑞AM5-M5000

　　6kV配電變壓器保護測控裝置4安科瑞AM5-T5000

　　6kV電壓互感器保護測控裝置2安科瑞AM5-U5000

　　6kV備自投及母聯保護測控裝置1安科瑞AM5-B5000

　　5通訊線纜

　　串口通信雙絞線300米1419A1400

　　以太網通訊雙絞線200米0-219413

　　300

　　5 結論

　　Acrel-2000智能配電綜合自動化系統的應用對提高變電站安全、穩定、可靠、管理的運行水平，降低運行維護成本，提高經濟具有十分重要的意義。二次配電系統中配備的AM5、AM6系列保護測控裝置集保護、測量、控制于一體，針對不同一次設備可以靈活配置不同的保護功能，可以實現35kV及以下電壓等級變配電站全面保護測控功能，適用于線路、母聯、配電變壓器、高壓電動機、高壓電容器等設備的保護和自動控制功能。裝置采用先進成熟可靠的保護原理和算法，抗干擾性能強，可靠性高，保護實現方式靈活，通訊采用冗余設計。裝置采用全圖形化編程技術，可以根據需要對裝置進行邏輯編程，滿足多數用戶的要求。如果保護測控裝置在使用過程中需要更換保護功能，只需通過裝置的維護端口更新內置邏輯圖即可，實現方式簡單靈活。

　　通過甲變電站綜合自動化系統在實施中所累積的設計、安裝、調試、運行維護方面的經驗，為我司其他變電站項目工作的開展，打下了良好的基礎。

　　參考文獻：

　　[1]Vi-S2000變電站綜合自動化系統應用..智能電器及綜合自動化.阮凱，朱有志

　　[2]安科瑞電氣股份有限公司產品選型手冊2013.1版.

　　[3]安科瑞電氣股份有限公司能效管理系統設計安裝圖冊2013.11版.

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