安科瑞用户变电站变配电监控解决方案

日期：2023-08-11 来源：国际能源网

国际电力网

2023

08/11

16:01

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关键词：安科瑞电气供配电系统电力系统

0 用户变电站概述

110kV及以下用户变电站监控解决方案针对110kV及以下用户变电站，通过微机保护装置、弧光保护装置、智能操控装置、接点测温产品、局放监测装置、电能质量监测/多功能仪表、环境传感器等二次设备采集变电站内各类信息到监控系统/EMS平台进行分析、预警及控制，保障用户变、配、用电全过程的可靠、安全、有序运行。系统监控范围包括用户变电站、开闭所、变电所、低压配电室、直流系统以及变配电环境和视频监控等。

1 微机保护装置及综自系统

1.1设计标准

GB/T 14285 继电保护和安全自动化装置技术规范

GB/T 14598.2 2011 量度继电器和保护装置第1部分：通用要求

GB/T 14598.26 2015 量度继电器和保护装置第26部分：电磁兼容要求

GB/T 14598.27-2008 量度继电器和保护装置第27部分：产品安全要求

GB/T 14598.300-2008 微机变压器保护装置通用技术要求

GB/T 14598.303-2011 数字式电动机综合保护装置通用技术条件

GB/T 7261-2016 继电保护和安全自动装置基本试验方法

DL/T 5103 35-110KV无人值班变电所设计规程

GB 50059 35-110 KV变电所设计技术规程

GB 50052 供配电系统设计规范

GB 50053 20kV及以下变电所设计规范

GB/T 19964-2012 光伏发电站接入电力系统技术规定

1.2系统拓扑

监控子系统：

包括模拟量、开关量和电能量数据等遥测、遥信；

事件记录SOE、故障录波记录；

遥控功能；

微机保护子系统：

包括进线公用测控屏；

主变保护屏；

母联、PT、电容器等其他回路保护功能；

微机五防系统：

综自系统和微机五防系统联动，

实现110kV系统的五防防误操作功能；

电压无功综合控制子系统：

补偿电容器、电抗和有载调压等功能；

系统的低频减载负荷控制;

备用电源自投控制；

变电站远动调度：

包括站内通讯和远动上传调度功能；

站内控制电源系统：

包括直流屏、交流屏等。

1.3保护配置

1.4 110kV变电站

1.4.1微机保护装置-110kV变电站

1.5 35kV变电站

1.5.1 微机保护装置-35kV变电站

1.6综自系统主要功能

1）实时监控：模拟量遥测，开关量遥信，事件记录SOE

2）微机保护：进线公用测控，主变保护，母联保护，PT并列，电容器保护，录波记录，遥控操控

3）微机五防：遥控操控防止误分合断路器，防止带负荷分合隔离开关，防止带电合接地开关，防止带接地开关合断路器，防止误入带电间隔

4）直流屏监测：合母控母电压电流，电池电压电流温度，合母控母电池过欠压状态，电池充放电状态，交流进线的输入状态

5）光字牌：开关变位信号，微机保护装置告警信号，微机保护跳闸信号，装置异常信号，弧光保护动作信号，节点温度告警，设备通信异常告警

6）调度上传：平衡式101，非平衡式101，IEC60870-5-104，MQTT

1.7微机保护装置及综自系统—二次设备清册

1.8微机保护装置及综自系统—现场图片

1.9微机保护装置及综自系统—产品资质

1.10微机保护装置及综自系统—典型业绩

1.11 微机保护装置

1.11.1 技术参数

1.11.2 功能参数

1.11.3 特点对比

1.11.4型号规格

1.11.5 项目案例

1.11.6 产品资质

1.11.7 现场图片

1.12 微机保护装置及综自系统一二次设计

1.13 微机保护装置及综自系统典型案例

2 弧光保护装置

2.1产品设计标准

GB/T14598.302-2016 弧光保护装置技术要求

DL/T1504-2016 弧光保护装置通用技术条件

NB∕T 42076-2016 弧光保护装置选用导则

GJB 10329-2021 舰船用弧光保护装置规范

SL 455 水利水电工程继电保护设计规范

NB/T 10190-2019 弧光保护测试设备技术要求。

2.2需求分析

中低压供电系统由于无母线保护、出线多、操作频繁、三相导体线间距离及与大地的距离比较近、易受小动物危害、设备制造质量比高压设备差等因素，弧光故障事故很容易发生。

1）什么是弧光：

1、空气被电离时，温度随之急剧上升产生电弧，这种放电称之为电弧光放电

2、电流增大，光强增大

3、主要集中在200-400nm的紫外区、部分紫光。

2）弧光产生的原因：

1、设备元件老化、绝缘损坏

2、过电压

3、人为失误

4、污染、腐蚀

5、柜体结构不合理、维护不到位

3）弧光保护的意义：

1、在燃弧初期快速断开故障点

2、使得快速恢复供电成为可能

3、延长一次设备的使用寿命

4、避免人员伤亡

5、可以实现中低压母线保护功能

6、有效补充中低压系统母线保护缺陷

（母差保护接线复杂、对CT要求高，安装于中低压母线上较为困难，且保护范围受CT安装位置限制）

弧光保护与传统母线保护方案的比较：

环流原理的高阻抗母线保护

方案特点：是专用的母线保护方案，保护动作时间一般为35 ～ 60 ms。

方案缺点：接线复杂、对CT 要求高，安装在中低压开关柜有很多困难，也不经济；

由于其保护范围受到CT 安装位置的限制，不能保护发生故障几率较高的电缆接头处的故障；

不能提供故障定位，实用性差。

弧光保护

方案特点：用于保护中低压开关柜（母线室、手车室、电缆室）：

方案优点：动作时间快，相比于传统的保护系统更具优越性；

采用弧光和电流过流双重判据，增加了可靠性和安全性；

能对故障点准确地定位，可减少维修人员查找故障点的时间，大大减短了维修时间，从而保障事故检修之后快速恢复供电。

2.3 集中式母线弧光保护方案

集中式母线弧光保护方案，由弧光保护主控单元、弧光探头及塑料光纤等构成。

2.4 弧光探头ARB-S

2.5典型配置

2.6安装实例

安装前准备：

1.最好全过程了解掌握项目施工进展，尤其是拼柜完成时间节点。

2.确认好各元器件的开孔和电流采集、动作出口接线。

3.根据项目清点物料和工具

物料包括探头数量/塑料光纤长度/粗、细研磨纸数量/研磨液数量。

工具包括扎带和固定粘块/吊牌或套管以及开孔防护贴和软管（如有条件）/螺丝刀及全套刀头（含开孔刀头）/斜口钳/扳手/万用表/安全帽及劳保衣服。

调试注意事项：

1.测试前建议先把主控单元跳闸出口压板断开后，测试每个弧光探头回路的保护逻辑准确性；

2.配合验收确认方做弧光保护功能测试，一般安装和测试工作由成套方负责，我司可适当培训指导。

2.7 应用案例

3电气接点在线测温— ARTM系列

3.1需求分析

1）温度可以体现设备的运行状态

各种电气设备只要接入电力系统，通过一定的电流，就会产生一定的热量，温度就会升高。

在电力系统中，许多重大事故都是由于电气设备过热激化造成，如能及时发现电气设备过热隐患，

及时采取维护或检修措施，排除故障隐患，可大大减少供电系统的运行事故，提高供电的可靠性。

因此，如何做到电气设备过热部位的及时发现、正确分析判断是非常重要的。

2）电气接点异常温升原因

1. 现场环境比试验更复杂，现场长期运行具备温升累积效应。

2. 接头处不同材质金属膨胀效应存在差异，高温膨胀时受应力作用的影响和制约缓慢发生塑性变形，使接头处产生微小的空隙。

3. 温度变化造成接头处氧化腐蚀，接触电阻增大。

4. 触头反复活动，连接部位紧固螺栓压力不合理，导致接触面变形，减小接触面积，增大电阻。

5. 导体原材料纯度不够，造成导体材料电导率不满足要求。

6. 在加工、连接、安装母线过程中，对母线接触表面处理不到位、不够平整，进而减少有效接触面积，增大接触电阻而产生发热。

3.2 设计标准

NB/T 42086 2016 无线测温装置技术要求

NB/T 10091-2018 高压开关设备温度在线监测装置技术规范

GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验第2部分

GB/T 17626.2-2018 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验（IEC61000-4)

GB/T 17626.3-2016 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验

GB/T 17626.4-2018 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

GB/T 17626.5 -2016 电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰性试验

GB/T 17626.6-2017 电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度

3.3 测温需求 - 高压开关柜

变压器

低压柜

配电箱、室内电缆等

3.4 传感器介绍

3.5 无线收发器

3.6显示终端

3.7典型配置

1）高低压柜内电气接点无线测温

2）高压柜内电气接点无线测温带操显功能（单柜就地显示）

3）高低压柜内电气接点无线测温（集中就地显示/就地无显示）

4）就地壁挂式集中显示方案

5）就地壁挂式集中显示方案

6）无线测温系统

3.8 产品资质

3.9 应用案例

4 智能操控装置

4.1设计标准

GB/T 17626.2-2018 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验

GB/T 17626.3-2016 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验

GB/T 17626.4-2018 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

GB/T 17626.5 -2016 电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰性试验

GB/T 17626.6-2017 电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度

DL/T 538-2006 高压带电显示装置技术条件

GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验第2部分

4.2产品功能

4.3应用案例

5 开关柜局部放电监测装置-APD系列

对开关柜的局部放电进行监检测是评估设备绝缘状况的重要手段

电气设备的绝缘内部如气泡间隙、杂质、尖刺等缺陷，在强电场作用下使得开关柜绝缘内部的电场分布不均匀，在缺陷

部位的电场强度会增大，从而容易导致该部位发生未贯穿整个绝缘的放电，即局部放电。

局部放电一般不会引起开关柜内部绝缘的穿透性击穿，但是却会导致绝缘介质的局部损坏。若其长期存在，则会在一定条件下造成绝缘装置电气强度的破坏，最终造成开关柜内部绝缘击穿。

开关柜局放监测，能尽早发现设备潜伏性故障，实现故障预警，是避免故障发生的有效措施之一。

开关柜局部放电现象

1、电气设备局部放电产生的同时，会伴随着电、光、声、热等一系列物理现象的发生，因此高压开关柜局部放电监检方法都是基于检测这些能反映局部放电现象的物理量展开的。

2、电力设备绝缘体的绝缘强度和击穿场强都很高，当局部放电在很小的范围内发生时，该击穿过程会很快，并且在击穿过程中会产生上升沿很陡的局部放电脉冲电流，其上升时间为ns级，并激发频率高达数GHz的电磁波信号。因此可以运用特高频传感器监测电气设备内部局放电流激发的电磁波信号对开关柜的局部放电情况进行评估。

6 电能质量监测装置—APView系列

随着电气环境中自动化程度的提高，以电力电子技术为代表的各种整流、逆变、变频等非线性负载比重不断增大，加之调控手段不完善及外来干扰等原因，使得电能质量下降。基于计算机、微处理器控制的精密电子仪器在国民经济企业中大量使用，对供电质量的敏感程度越来越高，对电能质量提出了更高的要求，从而使电能质量问题及其解决措施逐渐成为研究的热点。

要对电网的电能质量进行改善，首先要对电能质量做出精确的检测和分析，测量电网的电能质量水平，并分析和判断造成各种电能质量问题的原因，为电能质量的改善提供依据。