1 概述

中原科技城，位于鄭州市鄭東新區(qū)北部龍湖片區(qū)，北至連霍高速，南臨龍湖，東接龍子湖，西達中州大道，核心用地面積約16.4平方公里。這是河南省與鄭州市在“十四五"期間集中全力打造的集數(shù)字文創(chuàng)、信息技術、前沿科技、生命科學、人才教育多領域核心的“城市科技帶"。其中，中原科技城核心起步區(qū)總用地約453畝，建筑面積114.2萬平方米。

本項目為綜合智慧能源A1和A4能源站10kV項目，項目地處于中原科技城核心起步區(qū)內，每個進線來源均為產業(yè)創(chuàng)新開閉所。進出線柜分別采用電纜上進線和上出線的方式，并采用KYN28-12型金屬鎧裝手車式真空開關柜。兩個能源站均為兩進線一母聯(lián)的供電系統(tǒng)，并帶有多個變壓器、電動機、電容器的出線回路。

2 產品需求

2.1 保護功能需求

針對中原科技城智慧能源站配電工程中不同對象配置不同微機保護裝置，其中，進線柜配置AM5SE-F線路保護裝置，PT柜配置AM5SE-UB PT監(jiān)測及并列保護裝置，配電變壓器柜配置AM5SE-T變壓器保護裝置，母聯(lián)柜配置AM5SE-B備自投保護裝置，電容出線柜配置AM5SE-C電容器保護裝置，電機出線柜配置AM5SE-M電動機保護裝置，這幾款微機保護裝置主要通過以下保護功能實現(xiàn)對高壓柜的設備運行情況實時監(jiān)視和保護：

2.2 信號出口需求

中原科技城智慧能源站配電工程需要將多個信號出口分開，將這些信號送到信號箱中，便于實現(xiàn)不同的故障觸發(fā)不同的指示燈，如圖1所示。AM5SE系列微機保護裝置具有信號分開的功能，滿足此需求。同時需要通過電力監(jiān)控系統(tǒng)對微機保護的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測。

圖1 信號箱原理圖

3 產品方案

本工程配電工程共有A1和A4兩個能源站，包括2個10kV變配電室，配電室均兩段母線，均采用單母線系統(tǒng)，包括37面高壓開關柜，整個配電室共設31臺保護裝置，以其中A1能源站的系統(tǒng)為例，上圖方案如下：

圖2 A1能源站10kV一次系統(tǒng)上圖

A1和A4能源站10kV配電工程所設微機保護型號與數(shù)量如下：

4 系統(tǒng)需求

為實時監(jiān)視整個配電室的運行以及數(shù)據(jù)采集，該項目配置一套電力監(jiān)控系統(tǒng)，主要實現(xiàn)對各個變電所的用電監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍為變電所的微機保護裝置、儀表。本系統(tǒng)由用戶管理層、網絡通信層、現(xiàn)場設備層三部分組成，通過網線連接至局域網交換機上傳至電力監(jiān)控系統(tǒng)主機，實現(xiàn)電力監(jiān)控功能。

電力監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能如下：

1）實時監(jiān)測：以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，可以實時監(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、地刀等合、分閘狀態(tài)。

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、總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能等。

3）運行報表： 查詢各回路或設備規(guī)定時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：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，報表格式有日報表、月報表、年報表等。

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(fā)出告警。

5）歷史事件查詢：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(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警信息進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

6）故障錄波： 能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準確地記錄故障前、后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、判斷保護是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運行水平有著重要作用。

7）事故追憶：能夠自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩(wěn)態(tài)信息，包括開關位置、 保護動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎。

8）曲線查詢：能夠查詢實時曲線和歷史曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等所有遙測量。

9）用戶權限管理：設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）。系統(tǒng)可以定義不同操作權限的權限組（如管理員組、工程師組、操作員組等），在每個權限組里分配不同用戶，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

10）網絡拓撲圖：支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網絡結構；可在線診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

11）遙控功能：根據(jù)電力規(guī)程要求，可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的設備進行遠程遙控操作。

12）通信管理：可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的設備通信情況進行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。

5 現(xiàn)場安裝圖片

本項目微機保護就地分散安裝在各個高壓開關柜上，電力監(jiān)控系統(tǒng)主機及顯示器布置于操作臺上，如下圖所示，該項目已于2023年送電使用，運行正常。

圖3 微機保護在中原科技城配電工程現(xiàn)場安裝圖

圖4 電力監(jiān)控系統(tǒng)在中原科技城配電工程現(xiàn)場界面圖

6 結語

微機保護裝置在電力系統(tǒng)處于至關重要的位置，它能夠反應設備的故障和不正常工作狀態(tài)并自動迅速地、有選擇性地動作于斷路器將故障設備從系統(tǒng)中切除，保證完好設備繼續(xù)正常運行，將事故范圍控制在*小范圍內，提高系統(tǒng)運行的可靠性，*大限度地保證向用戶安全、連續(xù)供電。本文介紹的AM5SE系列的微機保護裝置，可以針對中原科技城核心起步區(qū)綜合智慧能源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(jiān)控系統(tǒng)采集相關遙測、遙信數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，能大大提高變電站運行的可靠性、安全性、提高供電質量，有利于實現(xiàn)變電站綜合自動化，實現(xiàn)無人或少人值班。

參考文獻

[1] 安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2020.6月版.

[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統(tǒng)設計與產品二次原理圖集.2020.10月版

[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2021.11月版.