1 概述

新柳南高速公路是自治區(qū)統(tǒng)籌推進的重大項目，是廣西高速公路規(guī)劃網中規(guī)模最大、總里程數(shù)最長的在建項目之一，是廣西高速公路網“七縱”桂林-柳州-南寧公路的重要組成部分。本次項目主要涉及柳州到南寧路段。項目起點位于柳州市洛滿鎮(zhèn)，接三江至柳州高速公路，終點位于南寧市五塘鎮(zhèn)，接南寧外環(huán)高速公路。主線長200公里，連接線長113.4公里。主線采用雙向四車道高速公路標準建設，瀝青混凝土路面，路基寬26.5米，設計行車速度120公里/小時。全線共有70座橋梁，21座隧道，13處互通式立交，4對服務區(qū)，項目總概算207.5億元。

本項目配電工程包括五塘服務區(qū)、里高收費站、將帽山隧道等48個變電所。變電所高壓柜采用SM6型環(huán)網高壓開關柜和KYN28-12型移開式金屬鎧裝高壓柜。所有高壓開關柜均需安裝微機保護裝置，主要包括大量的進出線柜和幾個母聯(lián)柜，實現(xiàn)過流、速斷、零序、失壓、超溫等繼電保護及實現(xiàn)遙控、遙測、遙信三遙功能。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。

2 項目需求

本次針對廣西新柳南高速公路配電工程項目中不同對象配置不同的微機保護裝置，10kV進線柜、變壓器出線柜均配置AM4-I微機保護裝置；高壓自動轉換開關柜中主供進線配置AM5-B備自投保護裝置，實現(xiàn)兩路進線的自動切換功能。這兩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：

3 產品方案

本項目10kV配電工程有48個變電所，以將帽山隧道1#變電所和鼓鳴隧道入口1#、2#、3#變電所為例，上圖方案如下：

圖1 將帽山隧道1#變電所上圖方案

圖2 鼓鳴隧道入口1#、2#、3#變電所上圖方案

整個廣西新柳南高速公路共有48個變電所，每個變電所所設微機保護型號與數(shù)量如下：

上述廣西新柳南高速公路變電所共配置126臺AM4-I微機保護裝置和3臺AM5-B備自投保護裝置，此外，本項目針對各回路配置12只AMC96電能表、1655只AMC72電能表和59只PZ96L電能表。

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)對柳州至南寧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，現(xiàn)場設置的電能表采用屏蔽雙絞線連接至各分區(qū)數(shù)據(jù)采集器，各分區(qū)數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)分類處理后，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。整個系統(tǒng)的架構如下：

圖3 系統(tǒng)架構圖

整個電力監(jiān)控系統(tǒng)的高速公路主界面顯示如下：

圖4 新柳南高速公路主界面監(jiān)視圖

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)。各個監(jiān)控設備的監(jiān)測界面如下：

圖5 將帽山隧道1#變電所10kV配電監(jiān)測界面

圖6 將帽山隧道1#變電所0.4kV配電監(jiān)測界面

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： 查詢各回路或設備指定時間的運行參數(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。

圖7 將帽山隧道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(fā)出告警。

圖8 新柳南高速公路報警信息

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。

圖9 將帽山隧道1#變電所SOE事件

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。

圖10 寧賓隧道變電所變壓器功率查詢

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。

圖11 新柳南高速公路變電所網關通信狀態(tài)

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，保護裝置以及電能表現(xiàn)場安裝如下圖所示。

圖12 微機保護裝置以及電能表在新柳南高速公路配電工程現(xiàn)場安裝圖片

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，保證無故障設備繼續(xù)正常運行，將事故范圍控制在最小范圍內，提高系統(tǒng)運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全、連續(xù)供電。本文介紹的AM4-I微機保護裝置和AM5-B備自投保護裝置，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(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。