安科瑞 宣依依

摘要： 為滿足合肥某新材料公司產(chǎn)線擴容后的高可靠用電需求，企業(yè)新建35kV變電站并配套建設綜合自動化系統(tǒng)。項目采用分層分布式架構(gòu)，集成微機保護、無線測溫及智能操作裝置，構(gòu)建一體化智能管控體系。系統(tǒng)通過微機保護實現(xiàn)電網(wǎng)故障的快速判別、準確隔離與可靠防護，利用無線測溫技術對柜內(nèi)接頭、母線等關鍵點位進行實時在線監(jiān)測與超溫預警，并搭配智能操作裝置完成標準化五防閉鎖與自動化倒閘操作。項目投運后，有效規(guī)避了設備發(fā)熱隱患與人工操作風險，顯著降低運維壓力，推動變電站實現(xiàn)了安全可控、可視可管的智慧運行模式。

關鍵詞： 35kV變電站；綜合自動化；微機保護；無線測溫；智能操作；智能運維

0. 引言

近年來，隨著合肥本地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，某新材料公司生產(chǎn)線完成擴建升級，生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴大，廠區(qū)用電負荷顯著增加。新材料生產(chǎn)設備對供電容量、電能質(zhì)量、供電安全性及系統(tǒng)穩(wěn)定性均提出了更高標準。原有供電設施已難以匹配當前生產(chǎn)需求，突出表現(xiàn)為供電承載力不足、智能化水平偏低、設備隱患管控薄弱等問題。為改善廠區(qū)用電條件，保障生產(chǎn)線連續(xù)穩(wěn)定運行，企業(yè)規(guī)劃新建35kV專用變電站，并同步配套建設二次綜合自動化系統(tǒng)，旨在全面提升供電保障能力與運維水平，為企業(yè)長遠發(fā)展夯實電力基礎。

1. 項目概況與建設目標

1.1 項目背景

在城市擴容與產(chǎn)業(yè)升級的雙重驅(qū)動下，區(qū)域用電負荷持續(xù)增長，傳統(tǒng)變電站自動化程度低、運維模式滯后、設備隱患排查能力不足等問題日益凸顯，難以滿足現(xiàn)代化電網(wǎng)高可靠、高安全、智能化的運行標準[1]。工商業(yè)生產(chǎn)對電能質(zhì)量與供電穩(wěn)定性的要求不斷提升，老舊網(wǎng)架承載力不足、故障處置被動、人工運維效率低下等短板亟需補齊[2]。在此背景下，本項目依托成熟的電力綜合自動化技術，集成微機保護、無線測溫、智能操作控制等設備，構(gòu)建集安全防護、狀態(tài)監(jiān)測、智能操控于一體的新型變電站運行體系[3]，推動傳統(tǒng)人工值守變電站向數(shù)字化、少人值守、主動預警的智慧運維模式轉(zhuǎn)型。

1.2 建設目的與意義

本項目旨在為新材料公司新建35kV變電站綜合自動化系統(tǒng)，以有效滿足企業(yè)生產(chǎn)擴容后的用電需求，替代原有低壓供電模式，解決外網(wǎng)供電不穩(wěn)定、線路重載、電壓偏低等問題。通過優(yōu)化廠區(qū)供電架構(gòu)，提升供電容量與電能質(zhì)量，降低線路損耗與停電風險，確保生產(chǎn)線及關鍵設備持續(xù)穩(wěn)定運行，為工廠安全生產(chǎn)提供可靠的電力支撐。

1.3 項目建設范圍

本項目為合肥某新材料廠區(qū)新建35kV專用變電站工程，建設范圍覆蓋一次設備系統(tǒng)、二次綜合自動化系統(tǒng)的全套設計、設備供貨、安裝施工、調(diào)試聯(lián)調(diào)及驗收交付工作，全面滿足企業(yè)生產(chǎn)線擴建后的大容量、高穩(wěn)定、高安全用電需求。

• 一次系統(tǒng)建設范圍：主要包括35kV高壓配電裝置、主變壓器、高低壓母線、隔離開關、斷路器、互感器、接地系統(tǒng)、避雷器、電纜敷設及配套構(gòu)架、基礎土建等設施。通過全新搭建高壓一次主回路系統(tǒng)，穩(wěn)固廠區(qū)高壓供電架構(gòu)，從根本上解決原有供電容量不足、壓降不穩(wěn)、線路承載力有限等問題。

• 二次系統(tǒng)建設范圍：采用分層分布式綜合自動化架構(gòu)，部署全站微機保護測控裝置，實現(xiàn)進線、主變、母線、出線的全程監(jiān)測與故障快速隔離；部署高壓設備無線測溫系統(tǒng)，對柜內(nèi)觸頭、母線接頭、電纜終端等關鍵部位進行實時測溫與超溫告警；配置智能操作裝置及電氣五防閉鎖系統(tǒng)，規(guī)范倒閘操作流程。同時配套建設站控監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、遠動傳輸、電源系統(tǒng)及后臺組態(tài)等功能，實現(xiàn)全站設備可視、可控、可監(jiān)測、可追溯，達成變電站智能化、少人值守、安全穩(wěn)定運行的建設目標。

1.4 一次系統(tǒng)設計方案

本期項目35kV母線采用單母線分段配電方案，配置兩臺35/10kV主變壓器作為降壓核心。兩路主變降壓后分別接入兩段10kV母線；10kV側(cè)同樣采用單母線分段配電模式，兩段母線統(tǒng)籌覆蓋廠區(qū)動力出線、站用電、無功補償、接地消弧等負荷回路。分段結(jié)構(gòu)設計可實現(xiàn)故障隔離與分段檢修，顯著提升供電可靠性。

圖1 項目一次圖紙

2. Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)解決方案

2.1 方案綜述

本項目二次系統(tǒng)采用分層分布式架構(gòu)，配置監(jiān)控系統(tǒng)、微機保護、智能操控、無線測溫及遠動通訊設備，構(gòu)建集保護、監(jiān)控、操作、狀態(tài)監(jiān)測與數(shù)據(jù)遠傳于一體的綜合自動化體系。該系統(tǒng)實現(xiàn)了全站設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控、故障快速切除、操作安全閉鎖、關鍵部位在線測溫及調(diào)度數(shù)據(jù)雙向交互，有效提升了變電站安全運行與精益運維水平。

圖2 項目拓撲圖

2.2 微機保護系統(tǒng)

微機保護裝置按間隔配置，覆蓋全站35kV/10kV電壓等級設備，具體包括線路保護裝置AM5SE-F、兩圈變差動保護裝置AM5SE-D2、非電量保護裝置AM5SE-FD、光纖差動保護裝置AM6-LD、主變后備保護裝置AM5SE-TB及備用電源自動投入裝置AM5SE-B等。各裝置協(xié)同配合，實現(xiàn)故障速斷、過流保護、過壓/欠壓保護、零序保護及非電量保護等多維度防護功能。當故障發(fā)生時，系統(tǒng)能快速切除故障回路，有效隔離故障點，防止事故擴大，保障設備與電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

2.3 智能操控與無線測溫裝置

• 智能操控裝置（ASD320）：安裝在開關柜中，集成一次回路模擬圖及開關狀態(tài)指示、高壓帶電顯示及核相、自動溫濕度控制、加熱回路故障告警、分合閘回路完好指示與電壓測量、預分預合閃光指示、電氣節(jié)點無線測溫、人體感應自動照明、語音提示、電參數(shù)測量及RS485通訊接口等功能，集操作、顯示于一體，極大提升了開關柜的智能化水平。

• 無線測溫裝置（ATE400）：針對高壓開關柜觸頭、母線接頭、電纜終端等關鍵發(fā)熱點位進行部署，采用無源無線傳感器實現(xiàn)24小時在線溫度監(jiān)測，數(shù)據(jù)實時上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。裝置支持超溫分級告警、溫度趨勢分析及異常預警功能，可提前識別設備過熱隱患，有效避免因接觸不良、過載等引發(fā)的設備故障。

3. 系統(tǒng)核心功能

3.1 實時監(jiān)測

Acrel-1000系統(tǒng)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)等電參量信息，并動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關、接地刀閘等設備的分合閘狀態(tài)及相關故障、告警信號。

圖3 項目一次界面

3.2 曲線分析功能

系統(tǒng)提供實時曲線與歷史曲線兩種分析工具，為運行優(yōu)化、故障排查和電能質(zhì)量管理提供可視化支撐。

• 實時曲線：用于當前運行狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)視，系統(tǒng)按秒級/分鐘級采集頻率，將電壓、電流、功率、溫度等模擬量以連續(xù)曲線形式實時刷新展示。支持多參數(shù)同屏對比、曲線縮放與平移，越限曲線自動高亮提示，便于及時發(fā)現(xiàn)過載、過壓/欠壓、功率因數(shù)偏低等異常。

  
  

圖4 實時曲線界面

• 歷史曲線：用于歷史數(shù)據(jù)的回溯與分析，支持按日/月/年或自定義時間段查詢?nèi)我饣芈?設備的歷史曲線，并自動統(tǒng)計時間段內(nèi)的最大值、最小值及其發(fā)生時刻、平均值。支持多曲線疊加對比（如三相電流對比、功率與溫度關聯(lián)分析），曲線數(shù)據(jù)可導出、打印，便于生成報表與進行故障追溯。

  

  圖5 歷史曲線
  

4. 項目現(xiàn)場應用

本項目已完成全套設備的現(xiàn)場安裝、組屏與調(diào)試工作，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，各項功能指標達到設計要求?，F(xiàn)場組屏與就地安裝情況如下圖所示：

圖6 現(xiàn)場組屏

圖7 現(xiàn)場組屏

圖8 現(xiàn)場組屏

圖9 現(xiàn)場就地安裝圖

5. 結(jié)語

本35kV變電站綜合自動化項目緊密結(jié)合廠區(qū)生產(chǎn)擴容實際需求，成功完成了二次系統(tǒng)的全面建設。站內(nèi)監(jiān)控、微機保護、智能操控、無線測溫及遠動通訊等設備協(xié)同運行，形成了完整的智能供電管控體系。項目投運后，有效提升了供電容量與電能質(zhì)量，強化了設備安全防護、故障處置及遠程運維能力，解決了原有供電短板。目前，整套系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全可靠，能夠長期滿足新材料生產(chǎn)線的高標準用電要求，為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的平穩(wěn)開展筑牢了堅實的電力根基。