安科瑞 司红霞

摘 要：随着社会经济的快速发展，我国变电站正朝着现代化的方向不断发展,自动化设备以及继电保护装置凭借自身优异性能而获得广泛应用。本文介绍的Acrel-3000电能管理系统对现场的智能设备进行监控，能大大提高变电站运行的可靠性、安全性、提高供电质量，有利于实现变电站综合自动化，实现无人或少人值班。

关键词：安全性；可靠性；微机保护装置；综合自动化；高速公路；电力监控系统

1 概述

石阡至玉屏高速公路，是《贵州省高速公路网规划（2008 -2030年）》“678”网的重要加密线，项目起于石阡县大沙坝乡龙硐，接思剑高速公路，终点位于玉屏县大龙镇，接江大高速公路，路线全长88.6公里，双向四车道，设计速度80公里/时，路基宽度24.5米。预算总投资118亿元，途经石阡县大沙坝乡、泉都街道、汤山街道、花桥镇、石固乡、坪地场乡、青阳乡7个乡镇（街道）。2021年9月9日上午，石阡至玉屏(大龙)高速公路通车仪式在石阡东服务区举行，标志着该项目顺利建成通车。

本项目配电工程共有从木湾隧道、周家湾隧道、花桥隧道、石板 坡隧道、白岩湾服务区、罗家山停车区、青阳匝道收费站等41个变电所，其中，天马服务区（南区）、天马服务区（北区）、白岩湾服务区（南区）、白岩湾服务区（北区）、花桥收费站（管理分中心）由于房建问题，暂时待定。变电所高压柜采用KYN28-12型移开式金属铠装高压开关柜，配真空断路器HVX-12/T630A-31.5KA，箱式变电站高压柜采用XGN15-12环网开关柜，配真空断路器HVX-12/T630A-31.5KA。所有高压开关柜均需安装微机保护装置，实现过流、速断、零序、超温等继电保护及实现遥控、遥测、遥信三遥功能。变电站操作电源由专用UPS提供，且UPS满足电力监控系统接口要求。为确保供电的可靠性，各站区10/0.4kV变电所均设置一台柴油发电机组作为备用电源，发电机容量在200kW-500kW之间。在市电停电后，柴油发电机组可以自启动，为重要负荷供电。柴油发电机组各项状态数据，由发电机控制屏数据接口，通过电力监控系统的智能通信管理机传输至路段监控分中心。主电源和备用电源之间利用电源切换屏，使其不能并联运行。

2 系统需求

为实时监视整个配电室的运行以及数据采集，该项目配置一套电力监控系统，主要实现对石阡至玉屏各个变电所的用电监控与管理。监控范围为变电所的微机保护装置、电能表、变压器温控仪、EPS、UPS、无功补偿、柴发、发电机控制屏、邮箱液位仪、风机软启动器和照明控制器。本系统由用户管理层、网络通信层、现场设备层三部分组成，现场设置的电能表采用屏蔽双绞线连接至各分区数据采集器，各分区数据采集器将数据分类处理后，通过网线连接至局域网交换机上传至电力监控系统主机，实现电力监控功能。整个系统的架构如下：

图3 系统架构图

整个电力监控系统的高速公路主界面显示如下：

石阡至玉屏高速公路主界面监视图

电力监控系统可实现的功能如下：

1）实时监测：以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，可以实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分闸状态。各个监控设备的监测界面如下：

毛栗坪隧道1#变电所10kV配电监测界面

毛栗坪隧道1#变电所0.4kV配电监测界面

2）电参量查询：在配电一次图中，可以直接查看该回路详细电参量，包括三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能等。

3）运行报表：查询各回路或设备指定时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等，报表格式有日报表、月报表、年报表等。

毛栗坪隧道1#变电所用电报表

4）实时告警：能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位，保护动作、事故跳闸等事件发出告警。

石阡至玉屏高速公路报警信息

5）历史事件查询：能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警信息进行历史追溯，查询统计、事故分析。

6）故障录波：能够在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平有着重要作用。

7）事故追忆：能够自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时稳态信息，包括开关位置、 保护动作状态、遥测量等，形成事故分析的数据基础。

8）曲线查询：能够查询实时曲线和历史曲线，包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数等所有遥测量。

毛栗坪隧道1#变电所1#进线有功功率查询

9）用户权限管理：设置了用户权限管理功能，通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控的操作，数据库修改等）。系统可以定义不同操作权限的权限组（如管理员组、工程师组、操作员组等），在每个权限组里分配不同用户，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

10）网络拓扑图：支持实时监视接入系统的各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通讯状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。

11）遥控功能：根据电力规程要求，可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

12）通信管理：可以对整个配电系统范围内的设备通信情况进行管理、控制、数据的实时监测。

石板坡隧道2#变电所仪表通信状态

3 现场安装图片

本项目微机保护就地分散安装在各个高压开关柜上，保护装置以及电能表现场安装如下图所示。

微机保护装置以及电能表在石阡至玉屏高速公路配电 工程现场安装图片

4 结语

微机保护装置在电力系统中具有举足轻重的地位，它能够反应设备的故障和不正常工作状态并自动迅速地、有选择性地动作于断路器将故障设备从系统中切除，保证无故障设备继续正常运行，将事故限制在较小范围，提高系统运行的可靠性，保证用户安全、连续供电。本文介绍的AM4-I电流型微机保护装置和AM4-U1电压型微机保护装置，可以针对高速公路配电工程中不同保护对象提供对应的保护功能，并且通过电力监控系统采集相关遥测、遥信数据进行监控，能大大提高变电站运行的可靠性、安全性、提高供电质量，有利于实现变电站综合自动化，实现无人或少人值班。