摘 要：随着社會經濟的快速發展，大陸變電站正朝着現代化的方向不斷發展,自動化裝置以及繼電保護裝置憑借自身優異性能而獲得廣泛應用。本文介紹的Acrel-3000電能管理系統對現場的智能裝置進行監控，能大大提高變電站運作的可靠性、安全性、提高供電品質，有利于實作變電站綜合自動化，實作無人或少人值班。
關鍵詞：安全性；可靠性；微機保護裝置；綜合自動化；高速公路；電力監控系統
1 概述
石阡至玉屏高速公路，是《貴州省高速公路網規劃（2008-2030年）》“678”網的重要加密線，項目起于石阡縣大沙壩鄉龍硐，接思劍高速公路，終點位于玉屏縣大龍鎮，接江大高速公路，路線全長88.6公裡，雙向四車道，設計速度80公裡/時，路基寬度24.5米。預算總投資118億元，途經石阡縣大沙壩鄉、泉都街道、湯山街道、花橋鎮、石固鄉、坪地場鄉、青陽鄉7個鄉鎮（街道）。2021年9月9日上午，石阡至玉屏(大龍)高速公路通車儀式在石阡東服務區舉行，标志着該項目順利建成通車。
本項目配電工程共有從木灣隧道、周家灣隧道、花橋隧道、石闆坡隧道、白岩灣服務區、羅家山停車區、青陽匝道收費站等41個變電所，其中，天馬服務區（南區）、天馬服務區（北區）、白岩灣服務區（南區）、白岩灣服務區（北區）、花橋收費站（管理分中心）由于房建問題，暫時待定。變電所高壓櫃采用KYN28-12型移開式金屬铠裝高壓開關櫃，配真空斷路器HVX-12/T630A-31.5KA，箱式變電站高壓櫃采用XGN15-12環網開關櫃，配真空斷路器HVX-12/T630A-31.5KA。所有高壓開關櫃均需安裝微機保護裝置，實作過流、速斷、零序、超溫等繼電保護及實作遙控、遙測、遙信三遙功能。變電站操作電源由專用UPS提供，且UPS滿足電力監控系統接口要求。為確定供電的可靠性，各站區10/0.4kV變電所均設定一台柴油發電機組作為備用電源，發電機容量在200kW-500kW之間。在市電停電後，柴油發電機組可以自啟動，為重要負荷供電。柴油發電機組各項狀态資料，由發電機控制屏資料接口，通過電力監控系統的智能通信管理機傳輸至路段監控分中心。主電源和備用電源之間利用電源切換屏，使其不能并聯運作。
2 系統需求
為實時監視整個配電室的運作以及資料采集，該項目配置一套電力監控系統，主要實作對石阡至玉屏各個變電所的用電監控與管理。監控範圍為變電所的微機保護裝置、電能表、變壓器溫控儀、EPS、UPS、無功補償、柴發、發電機控制屏、郵箱液位儀、風機軟啟動器和照明控制器。本系統由使用者管理層、網絡通信層、現場裝置層三部分組成，現場設定的電能表采用屏蔽雙絞線連接配接至各分區資料采集器，各分區資料采集器将資料分類處理後，通過網線連接配接至區域網路交換機上傳至電力監控系統主機，實作電力監控功能。整個系統的架構如下：
圖3 系統架構圖
整個電力監控系統的高速公路主界面顯示如下：
圖4 石阡至玉屏高速公路主界面監視圖
電力監控系統可實作的功能如下：
1）實時監測：以配電一次圖的形式直覺顯示配電線路的運作狀态，可以實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數資訊，動态監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀态。各個監控裝置的監測界面如下：
圖5 毛栗坪隧道1#變電所10kV配電監測界面
圖6 毛栗坪隧道1#變電所0.4kV配電監測界面
2）電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接檢視該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數、正向有功電能等。
3）運作報表： 查詢各回路或裝置指定時間的運作參數，報表中顯示電參量資訊應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等，報表格式有日報表、月報表、年報表等。
圖7 毛栗坪隧道1#變電所用電報表
4）實時告警：能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。
圖8 石阡至玉屏高速公路報警資訊
5）曆史事件查詢：能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲和管理，友善使用者對系統事件和報警資訊進行曆史追溯，查詢統計、事故分析。
6）故障錄波： 能夠在系統發生故障時，自動準确地記錄故障前、後過程的各種電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正确動作、提高電力系統安全運作水準有着重要作用。
7）事故追憶：能夠自動記錄事故時刻前後一段時間的所有實時穩态資訊，包括開關位置、 保護動作狀态、遙測量等，形成事故分析的資料基礎。
8）曲線查詢：能夠查詢實時曲線和曆史曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數等所有遙測量。
圖9 毛栗坪隧道1#變電所1#進線有功功率查詢
9）使用者權限管理：設定了使用者權限管理功能，通過使用者權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控的操作，資料庫修改等）。系統可以定義不同操作權限的權限組（如管理者組、工程師組、操作員組等），在每個權限組裡配置設定不同使用者，為系統運作、維護、管理提供可靠的安全保障。
10）網絡拓撲圖：支援實時監視接入系統的各裝置的通訊狀态，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可線上診斷裝置通訊狀态，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障裝置或元件及其故障部位。
11）遙控功能：根據電力規程要求，可以對整個配電系統範圍内的裝置進行遠端遙控操作。
12）通信管理：可以對整個配電系統範圍内的裝置通信情況進行管理、控制、資料的實時監測。
圖10 石闆坡隧道2#變電所儀表通信狀态
3 現場安裝圖檔
本項目微機保護就地分散安裝在各個高壓開關櫃上，保護裝置以及電能表現場安裝如下圖所示。
圖11 微機保護裝置以及電能表在石阡至玉屏高速公路配電工程現場安裝圖檔
4 結語
微機保護裝置在電力系統中具有舉足輕重的地位，它能夠反應裝置的故障和不正常工作狀态并自動迅速地、有選擇性地動作于斷路器将故障裝置從系統中切除，保證無故障裝置繼續正常運作，将事故限制在較小範圍，提高系統運作的可靠性，保證使用者安全、連續供電。本文介紹的AM4-I電流型微機保護裝置和AM4-U1電壓型微機保護裝置，可以針對高速公路配電工程中不同保護對象提供對應的保護功能，并且通過電力監控系統采集相關遙測、遙信資料進行監控，能大大提高變電站運作的可靠性、安全性、提高供電品質，有利于實作變電站綜合自動化，實作無人或少人值班。