某大型煉油廠配電設(shè)計及Acrel-2000智能配電綜合自動化系統(tǒng)應用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司  上海 嘉定 201801

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(diào)壓變壓器，110KVGIS為內(nèi)橋接線5個間隔、6KV饋出76個回路。由于廠內(nèi)新建CFB鍋爐配套了2臺30MW發(fā)電機組，并采用35KV并網(wǎng)，因此對變電站進行改造并增加35KV電壓等級，除了一次設(shè)備和變電站主接線發(fā)生變化外，配電自動化系統(tǒng)也進行升級，采用Acrel-2000智能配電綜合自動化系統(tǒng)。

2　配電一次方案設(shè)計

    由于CFB鍋爐項目新上發(fā)電機組使現(xiàn)有設(shè)備滿足不了并網(wǎng)要求，本項目改造內(nèi)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(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)計如圖1所示的配電方案。為了滿足變電站綜合自動化系統(tǒng)的無人值守方案設(shè)計，需對變電站內(nèi)的各個設(shè)備進行保護、控制、測量、監(jiān)視。因此在二次方案設(shè)計時，給每個間隔開關(guān)柜內(nèi)配置了安科瑞電氣股份有限公司的具有保護測控功能的AM5、AM6系列保護裝置，具體設(shè)備如表1：

                      表1  二次方案保護設(shè)備

                            圖1  配電一次方案圖

3　智能配電綜合自動化系統(tǒng)

    變電站采用綜合自動化系統(tǒng)，依據(jù)無人值守方案設(shè)計，對變電站的各個設(shè)備進行保護、監(jiān)控。所有模擬量、狀態(tài)量通過采集、處理、統(tǒng)計，準確真實地反映，為值班人員創(chuàng)造如臨現(xiàn)場的運行條件，并達到各類設(shè)計技術(shù)規(guī)范的要求，實現(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，能夠可靠的對變電站進行管理。

    Acrel-2000智能配電綜合自動化系統(tǒng)，采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际浇Y(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(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zui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)控計算機、網(wǎng)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(tǒng)。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(wǎng)絡機柜組成監(jiān)控屏。網(wǎng)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(wǎng)絡設(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。通訊層是一個承上啟下的物理層，負責把設(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給設(shè)備層裝置?，F(xiàn)場設(shè)備層包含中低壓柜上的AM5、AM6系列保護裝置、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平臺的應用軟件，能夠模擬用戶的供配電網(wǎng)絡，提供監(jiān)測、遙信、遙控、遙調(diào)、告警、報表、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(nèi)通信網(wǎng)用雙絞線敷設(shè)而成總線形網(wǎng)，考慮變電站遠期規(guī)模，能夠很靈活地在網(wǎng)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(nèi)二次電纜大大減少，使安裝、維護工作量簡化并節(jié)省投資。

                      表2  低壓系統(tǒng)設(shè)備

3.2 站內(nèi)通信網(wǎng)

    Acrel-2000采用總線形網(wǎng)，組態(tài)靈活、擴展性好、網(wǎng)上增加或減少接點非常方便，任一節(jié)點的投入或退出都不影響其它節(jié)點的正常通信；站增接點可以設(shè)在任意地點；對繼電保護動作等重要信息設(shè)有優(yōu)先權(quán)，在zui短時間內(nèi)及時響應，且通信可靠性高。

           圖2   Acrel-2000配電綜合自動化系統(tǒng)

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(jiān)視功能：越限監(jiān)視；診斷功能：上電診斷，不間斷自檢，測試功能運行狀態(tài)監(jiān)視；通訊功能：前面板RS232口用于當?shù)鼐S護，后面板2個接口用于遠方通訊，通訊規(guī)約均modbus或103可選。

3.3.1  6KV出現(xiàn)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(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。

    電壓互感器保護測控裝置2臺，選用AM5-U裝置，實現(xiàn)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(cè)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(cè)電流互感器的變比可能不同，有平衡差動保護各側(cè)電流的措施，跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。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(fā)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(nèi)部的瓦斯、溫度、壓力釋放、油位異常以及冷卻系統(tǒng)故障信號等采用變壓器非電量保護，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(fā)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(fā)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?shù)乇O(jiān)控網(wǎng)絡主站

    主要功能為收集各保護測控層裝置上送的網(wǎng)絡信息；將網(wǎng)絡信息轉(zhuǎn)換成與后臺機約定協(xié)議要求的格式；與后臺配合完成四遙功能；驅(qū)動事故音響和預告音響。在實施中，在發(fā)出事故音響或預告音響時，驅(qū)動語言報警系統(tǒng)，利用清晰明了的話語，告訴值班員當時發(fā)生的事件。當?shù)乇O(jiān)控網(wǎng)絡配置界面如圖3所示。

圖3 當?shù)乇O(jiān)控網(wǎng)絡主站配置

3.3.5 遠動網(wǎng)絡主站

    主要功能為收集保護測控層裝置上送的網(wǎng)絡信息，將網(wǎng)絡信息轉(zhuǎn)換成標準遠動規(guī)約所要求的格式，并傳輸?shù)竭h方監(jiān)控站；接受遠方監(jiān)控站的命令，完成四遙功能；驅(qū)動事故音響和預告音響。

3.3.6 監(jiān)控主機站

    主要用于保護定值的調(diào)整和修改，并對錄波網(wǎng)送來的事故信息進行圖形、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線路變壓器保護細節(jié)圖

3.3.7 實時數(shù)據(jù)采集與處理

    本系統(tǒng)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(shù)據(jù)圖。對模擬量信息按掃描周期定時采集數(shù)據(jù)并進行相應轉(zhuǎn)換、濾波、精度檢驗及數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。也可對斷路器、隔離開關(guān)以及接地開關(guān)的位置信號、繼電保護裝置的動作及告警信號實時監(jiān)視。對狀態(tài)量信號按快速掃描方式周期采集輸入量、并進行狀態(tài)檢查機數(shù)據(jù)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(guān)量按其變位發(fā)生時順序進行事件記錄。如圖6為系統(tǒng)實時采集到的告警信息。

                          圖5   實時數(shù)據(jù)采集

                    圖6 實時狀態(tài)、動作信號采集

    本煉油廠甲變電站工設(shè)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(shè)備實際運行情況。

4　設(shè)備清單

   變電站內(nèi)高壓部分設(shè)備清單如下：

5 結(jié)論

    Acrel-2000智能配電綜合自動化系統(tǒng)的應用對提高變電站安全、穩(wěn)定、可靠、管理的運行水平，降低運行維護成本，提高經(jīng)濟具有十分重要的意義。二次配電系統(tǒng)中配備的AM5、AM6系列保護測控裝置集保護、測量、控制于一體，針對不同一次設(shè)備可以靈活配置不同的保護功能，可以實現(xiàn)35kV及以下電壓等級變配電站保護測控功能，適用于線路、母聯(lián)、配電變壓器、高壓電動機、高壓電容器等設(shè)備的保護和自動控制功能。裝置采用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(xiàn)方式靈活，通訊采用冗余設(shè)計。裝置采用全圖形化編程技術(shù)，可以根據(jù)需要對裝置進行邏輯編程，滿足多數(shù)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(nèi)置邏輯圖即可，實現(xiàn)方式簡單靈活。

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

參考文獻：

[1]Vi-S2000變電站綜合自動化系統(tǒng)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(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)計安裝圖冊2013.11版.

作者簡介：

徐霜，女，碩士，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能配電系統(tǒng)設(shè)計，: