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劉細鳳
摘 要:在電力系統(tǒng)的運行過程中,變電站作為整個電力系統(tǒng)的核心,在保證電力系統(tǒng)可靠的運行方面起著至關(guān)重要的作用,基于此需對變電站監(jiān)控系統(tǒng)的特點進行分析,結(jié)合變電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求,對變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)合和功能進行研究。本文闡述了某數(shù)據(jù)項目的高/低壓供配電系統(tǒng)的組成,及其電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能,從供電可靠性的角度分析供配電系統(tǒng)設(shè)計。
關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);變電站;數(shù)據(jù);電力監(jiān)控系統(tǒng)
1.概述
隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的快速發(fā)展,人們對“大數(shù)據(jù)"業(yè)務(wù)需求不斷增長,為了滿足日益增長的應(yīng)用需求,數(shù)據(jù)的建設(shè)規(guī)模也在向超大型、園區(qū)級數(shù)據(jù)方向發(fā)展。通信、金融、商業(yè)等行業(yè),面對未來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆發(fā)式增長需求,都在積作出調(diào)整,提前布局,為在未來的競爭中取得先機,在時代發(fā)展的浪潮中處于地位,園區(qū)級數(shù)據(jù)的建設(shè)在很多領(lǐng)域相繼展開。
本項目數(shù)據(jù)定位為大型商業(yè)化的數(shù)據(jù)中 心、數(shù)據(jù)存儲和信息災(zāi)備基地。 項目主要面向國內(nèi)外企事業(yè)單位,提供以數(shù)據(jù) 為核心的IT外包服務(wù),提供高品質(zhì)的生產(chǎn)、災(zāi) 備、存儲等外包服務(wù)。
本次建設(shè)內(nèi)容包括:樓內(nèi)10kV高壓配電系統(tǒng)、10/0.4kV配電系統(tǒng)、備用10kV發(fā)電機配電系統(tǒng)。數(shù)據(jù)機樓建設(shè)等級為。電源分界點為110kV變電所,110kV變電所屬城市供電部門負責設(shè)計,不在本次項目范圍內(nèi)。從110kV變電所的10kV出線放射至1號樓10kV配電系統(tǒng),再由10kV配電系統(tǒng)放射至各個樓層變壓器,每套變壓器組的兩個供電回路從不同10kV母段各引兩路專線10kV電力電纜。
本工程負荷等級:
(1)負荷(含特別重要負荷):機房IT設(shè)備負荷、空調(diào)主設(shè)備負荷、機房風柜負荷、消防用電負荷、消防水泵、消防電梯、防排煙風機、消防應(yīng)急照明、排尾氣風機、生活水泵、客梯等;
(2)二級負荷:貨梯、機房保證照明等;機房配套用房照明等;
(3)三級負荷:非機房用的動力、空調(diào)及照明用電負荷,室外景觀等用電。
本工程自備應(yīng)急電源共安裝10臺發(fā)電機,為2套并機系統(tǒng)(每套5臺),單臺發(fā)電機主用功率為2200kW,兩套系統(tǒng)做母聯(lián),當每套兩路10kV市電電源均失電后,柴油發(fā)電機能快速自啟動,向本工程變電所供電,為本工程、二級負荷提供用電保證。
2.變配電結(jié)構(gòu)
本工程供配電系統(tǒng)按《數(shù)據(jù)設(shè)計規(guī)范》GB50174-2017;機房設(shè)計。變壓器及供配電系統(tǒng)采用M(1+1)方式的配置;重要負荷均由兩回路供電,由兩臺不同的變壓器,不同的保證母線段采取放射式供電,兩回路供電線路及出線開關(guān)均可實現(xiàn)互為備份。變、配電所布置深入負荷,采取高低壓配電室、變壓器室及電力電池室貼近負荷的布局,在各層設(shè)置變壓器和低壓配電室、電力電池室,向數(shù)據(jù)機房設(shè)備供電。
2.1高壓供電系統(tǒng)
本次工程高壓供電系統(tǒng)中10kV斷路器采用真空斷路器短路電流為25kA,在10kV出線開關(guān)柜內(nèi)裝設(shè)氧化鋅避雷器作為真空斷路器的操作過電壓保護。10kV繼電保護進線采用過流、速斷、零序保護;出線采用過流、速斷、零序保護;變壓器設(shè)置過流、速斷、溫度保護。電能計量設(shè)計采用高壓集中計量,在每路10kV電源進線處設(shè)置專用計量裝置,并可根據(jù)要求設(shè)置低壓電力分表。
2.2低壓配電系統(tǒng)
本次工程低壓配電系統(tǒng)中變壓器低壓側(cè)采用單母線分段方式運行,設(shè)母聯(lián)開關(guān)。聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)自投/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)。主進開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間設(shè)電氣連鎖,任何情況下只能有兩個開關(guān)處在閉合狀態(tài)。低壓配電系統(tǒng)采用射式與樹干式相結(jié)合的方式,對于單臺容量較大的負荷或重要負荷采用放射式供電;對于照明及一般負荷采用樹干式與放射式相結(jié)合的供電方式。低壓保護裝置采用主進斷路器、聯(lián)絡(luò)斷路器設(shè)過載長延時、短路短延時和瞬時保護脫扣器,其他低壓斷路器設(shè)過載長延時、瞬時脫扣器,部分回路設(shè)(分勵)脫扣器。
圖1 供配電系統(tǒng)架構(gòu)圖
3.監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
電力監(jiān)控系統(tǒng)是指:通過執(zhí)行規(guī)定功能來實現(xiàn)某一給定目標的一些相互關(guān)聯(lián)單元的組合,電力監(jiān)控系統(tǒng)是利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備的功能進行重新組合、優(yōu)化設(shè)計,對變電站全部設(shè)備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量。
系統(tǒng)可分為三層結(jié)構(gòu):即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺管理層。
現(xiàn)場設(shè)備層:包含微機保護、智能操控、多功能儀表、計量表等設(shè)備,用于采集站內(nèi)配電柜內(nèi)電氣運行參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、電氣接點溫度等數(shù)據(jù),同時分別在每處10kV變配電所配置1套直流電源,保障現(xiàn)場設(shè)備良好的運行環(huán)境。
網(wǎng)絡(luò)通訊層:包含ANet-2E8S智能網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù),并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)存儲,分散變電所通過數(shù)據(jù)采集箱(內(nèi)置智能網(wǎng)關(guān))采集數(shù)據(jù)通過光纖上傳至消控室電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺。
平臺管理層:?電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)DCIM。
圖2 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
4.解決方案
4.1方案綜述
本項目10kV開閉所1座,區(qū)域變電所4座,此項目變、配電所布置深入負荷,采取高低壓配電室、變壓器室及電力電池室貼近負荷的布局在各層設(shè)置變壓器和低壓配電室、電力電池室,向數(shù)據(jù)機房設(shè)備供電。
其中一層為10kV開閉所、二層、三層、四層以及地下一層為10kV變壓器及0.4kV開關(guān)室。消控室位于一層10kV開閉所內(nèi)。
10kV開閉所一次系統(tǒng)圖如圖1所示,共有48面開關(guān)柜,分別為:4面進線隔離柜、4面進線柜、24面出線柜、4面計量柜、4面PT柜、4面母聯(lián)柜、4面油機進線柜。
圖3 10kV供配電一次系統(tǒng)圖
區(qū)域變電所10kV采用多回路電源供電,采用10kV變電所內(nèi)高壓計量。變壓器出線柜裝設(shè)定時限過流、速斷、零序、失壓報警,干式變壓器超溫跳閘保護,高溫報警。低壓配電柜采用固定分隔柜,配電柜進出線電纜、插接母線采用上進上出方式,變壓器不允許并列運行,同一套低壓系統(tǒng)市電進線、聯(lián)絡(luò)采用自動電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng),三者只能任合其中二個,保證兩路電源進線開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)不能同時投入。變壓器供電采用M(1+1)配置,平時運行時每臺變壓器的負荷率不大于50;當一臺變壓器故障時,另一臺變壓器可帶起全部負荷。(注:負荷計算時按"當一臺變壓器故障時,另一臺變壓器可帶起全部負荷"計算)。
圖4 區(qū)域10kV變電所10kV進線部分一次系統(tǒng)圖
圖5 區(qū)域10kV變電所低壓配電部分一次系統(tǒng)圖
4.2功能需求
4.2.1本地數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)發(fā)
電力監(jiān)控系統(tǒng)需采集設(shè)備數(shù)量共計88臺,同時將采集的數(shù)據(jù)中每個配電房計量柜的電量數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)的DCIM平臺,根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)類型主要分為遙測、遙信、電能三類數(shù)據(jù),部分數(shù)據(jù)展示如下:
?遙測量
?遙信量
?電
4.2.2二次防護需求
為了加強本工程供配電系統(tǒng),對本項目電氣二次部分加強防護,10kV進線采用過流、速斷、零序保護;出線采用過流、速斷、零序保護;變壓器設(shè)置過流、速斷、溫度保護。電能計量設(shè)計采用高壓集中計量,在每路10kV電源進線處設(shè)置專用計量裝置,并可根據(jù)要求設(shè)置低壓電力分表。低壓保護裝置采用主進斷路器、聯(lián)絡(luò)斷路器設(shè)過載長延時、短路短延時和瞬時保護脫扣器,其他低壓斷路器設(shè)過載長延時、瞬時脫扣器,部分回路設(shè)(分勵)脫扣器。
4.2.3系統(tǒng)硬件配置需求
5.系統(tǒng)功能
5.1實時監(jiān)測
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好,能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài),實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中,10kV配電系統(tǒng)中監(jiān)測的開關(guān)量主要有:斷路器分、合閘信號,手車工作、試驗位置信號,遠方/就地切換位置信號、彈簧儲能狀態(tài)信號、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號,保護跳閘信號和事故預(yù)告信。
圖6 實時監(jiān)測主界面圖
5.2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、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能等,并可以查看24小時相電流趨勢曲線。
圖7 電參量查詢界面圖
5.3運行報表
能查詢各回路或設(shè)備時間的運行參數(shù),報表中顯示電參量信息應(yīng)包括:各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。
5.4歷史事件查詢
能夠?qū)b信變位,保護動作、事故跳閘,以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析。
5.5 電能統(tǒng)計報表
具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況,即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。
圖8 電運行統(tǒng)計報表界面圖
5.6 網(wǎng)絡(luò)拓撲圖
系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài),能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài),發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。
圖9 站內(nèi)設(shè)備系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖
參考文獻
[1]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05月版