港口变电站电力监控系统

1  工程概述
　　
     本工程为华东最大型煤炭中转基地，年设计吞吐量为3000万吨，在能源战略安全地位及其社会经济的可持续发展上起着举足轻重的作用。该工程范围包括：卸船码头2个泊位、皮带机平台及转运楼、辅助用房；装船码头3个泊位、皮带机平台及转运楼、辅助用房；栈桥、海堤工程；陆域大型露天煤炭堆场，煤炭最大堆存设计容量为310万吨。工程东西向约有1.5公里，南北向约有2公里，按照负荷分布，全港区设置一个35kV总变电站和五个6kV分变电所。35kV总变电站与1#分变电所合建。1#变负责后方生产和生活配套设置的供电以及部分堆场工艺设备和照明供电，2#、3#分变电所负责部分堆场工艺设备和照明供电，4#、5#分别负责装船和卸船码头工艺设备、配套设施和照明的供电。在每个变电所均设置电力监控分站，1#分站与35kV总监控站合建。本工程大部分负载主要为卸船机、装船机、堆取料机、皮带机，均为6kV供电。
   2   变配电所监控系统
     
     本工程35kV变配电站和6kV分变电所采用计算机综合保护系统，0.4kV配电装置进线及重要的出线回路设置电力检测。在各分变电所设置操作计算机，可以就地监控本地变电所，但是平时实行无人化管理，仅在35kV总变配电站二楼设全港区电力监控室，设置一台管理计算机和二台中央监控操作计算机，用于操作和监视5个分变配电所设备的运行情况，采集整理各变电所的运行参数。5个变电所之间的通信，通过单模光纤以太环网传输信号。
     
     为了系统独立不相互影响，本工程电力监控系统与港区生产管理和控制系统相互独立，但电力监控系统与中央控制室的生产管理和控制系统设置数据通道，可以在中央控制室调用监视各分变电所的运行情况，但不得控制它。
     
     本电力监控系统，采用AREVA公司（即原ALSTOM公司）的MiCOM-P系列产品。
   3   MiCOM-P系列保护控制装置简介
     
     MiCOM-P系列保护控制装置是专为发电厂和变配电站进行成套设计的微机保护控制产品。该系统具有面向用户的开放式软硬件系统、分布式安装等特点。该系列产品突出解决了微机保护控制装置在恶劣环境下（如低温、潮湿、强电磁干扰、有害气体、灰尘等）长期可靠运行问题和常规控制、测量与信号的兼容性问题；突出解决了综合自动化系统中通讯网络的可靠性、快速性和多种规约的兼容性问题；也突出解决了变电站设计、调试、运行的快速化、简单化、智能化和习惯化问题。正是看中了该装置的以上显着优点，本工程选用了MiCOM-P系列保护控制装置。
     
     MiCOM-P系列保护控制装置主要特点为：分散式系统，保护装置下放至开关柜上，同站监控层主机之间采用总线式通信网连接；全密封钢结构防震机箱；超低功耗，无须考虑散热问题；硬件标准化；背插式结构；大屏幕液晶显示；DC24V-250V开关量输入；接点容量大；可编程方案逻辑；多组独立的保护整定值；抗干扰能力强；精度免调节和免维护；完整的检测功能；故障定位（测距）；事件记录；故障记录；故障录波；短路器开合控制；跳闸回路监视；断路器位置状态监控；断路器运行状态监控；断路器失灵保护；PT、CT监视；就地和远程通讯双口；带有IRIG-B接口；自诊断功能；密码保护等等。
   4   各站基本配置
   4.1  前端工控机
     
     在每个变电站配置一台前端工控机来处理高低压柜和变压器上传的数据，并完成规约的转换，前端工控机采用装置成熟的相关产品，并能提供相关的电力通讯协议，且在国内外得到广泛应用。
     
     前端工控机可以处理数据采集及与主站通信，运行就地自动控制和方便维护数据库中I/O点的数据。它可支持多个通信接口与不同的监控设备及主站通信，每个通信接口是相互独立的，可同时进行数据传输。可以管理相关数据，实现各种（遥测、遥信、遥控）数据的上传下达。
     
     前端工控机除具有数据采集、数据集中和多种通讯规约等功能外，还有独特的配网自动化高级功能软件。完全满足配网自动化所需的馈线故障定位、故障隔离等要求。
     
     前端工控机采用工控标准设计，可靠性高，抗干扰性强，性能远远超过由工作站或其他台式计算机、工作站构成的系统，保证了整个系统的正常、稳定、长期可靠运行。支持多通讯口，每个通讯口都可以支持多种不同的规约。
   4.2  35KV和6kV电源进线、电容柜出线、6kV出线、6/0.4kV变压器保护
     
     实现三相和接地保护、过流保护、速断保护等保护功能。检测该线路和三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率、相序、电度等数据，并可实现遥信、遥控等功能。进线、电容柜出线选用P127；出线和6/0.4kV变压器出线保护选用P122。
     
     其保护功能如下：相过流，速断（具有复合电压闭锁过流功能）；接地故障；热过载（过负荷）；断路器故障；负序/不平衡；中性点电压偏移；欠/过频；外部保护报警和跳闸（如温度、瓦斯等非电量保护） ；欠电压；过电压；负序欠电压（P122无过压和欠压保护功能）。
     
     测量功能如下：三相电流、电压有效值；零序电流；频率；平均和最大需用相电流；有功功率，无功功率，视在功率；有功电能，无功电能，视在电能；每相故障跳闸电流；不平衡度；温度测量。
     
     监控功能如下：远方分合闸；PT／CT断线监视；继电器故障防跳；断路器及开关柜诊断：包括运行时间、储能时间、跳闸回路监视；累积跳闸电流、跳闸次数等；故障录波：支持最少记录2个和最大记录800周波的故障录波；故障记录：支持64个故障事件时标记录；已使用热容量；热过载跳闸前的连续运行时间；热过载跳闸后的等待时间。
     
     通讯功能：ModBus 通讯规约，RS-485串行通讯方式。可通过通讯实现远程控制分／合闸，远程读取测量值，远程读取开关量状态，远程整定。
   4.3  主变压器35/6kV出线保护：P632
     
     在相应的回路设置微机单路监控装置P632，检测线路的频率、电流、电压、功率、功率因数等，也可实现遥信遥控和通讯等功能。除以上所诉功能外，还具有变压器三相差动保护功能、零序差动保护、差动速断保护、CT二次断线闭锁差动保护、过流过负荷过压等保护功能。
   4.4  电动机保护：P225
     
     MiCOM-P225以电流、电压、温度测量为基础，为电动机提供全面的保护。具有短路、启动超时、转子堵转、不平衡、接地故障、欠流、负荷丢失、欠压过压、温度保护等，可设置2组整定值。
     
     本装置通过检测启动前的母线电压、检测跳闸回路是否正常、并提供断路器失灵保护、使系统的可靠性得到进一步加强。
     
     MiCOM-P225特别使用于驱动较大惯性负载的电动机；它的防逆转保护能确保电动机转子在电动机重新启动前停转。
     
     当电动机的电源电流中有相当程度的畸变时，保护装置能提供基于有效值的热成像特性，因此能有效防止出现由于畸变成分所引起的过负荷现象。
   4.5  0.4kV低压配电回路监控
     
     应检测出线的三相电流、电压等参数值，检测出线开关的工作状态（合闸/分闸）及故障状态（正常/故障）。
     
     低压监控系统选用斯菲尔的PD194E系列电力仪表，可以增强低压供电可靠性，通过RS485接口，将数据传至监控中心，提供有关电气设备的完整信息。
     
     低压监控系统功能强大，其功能包括：报警处理、自动任务、精密计量、电能质量及扰动测量、数据传输等。
     
     低压监控系统主要由三部分组成：通讯设备、通讯接口、软件。
     
     框架断路器的通讯配置方案需完成下列功能：遥信断路器的各种状态量；远方控制断路器分合闸操作；遥测控制单元上所能测量的各种电气参数；远方显示整定值和控制单元上所能记录的各种事件；失电时，仍可保留整定值及最近100次事件。
     
     馈线断路器的通讯配置方案需完成下列功能：就地测量各种电气参数（包括电流、电压、功率、电能、频率、功率因数等）；遥测各种电气参数；遥信断路器的开合状态和报警信号。
   4.6  变压器保护
     
     选用的变压器自身应带控制保护装置，具有完善的温度检测和风机控制功能，利用变压器本身提供的铂电阻与模拟量节点连接，获得变压器线圈温度，若检测的温度超过设定门限时，风机仍未启动，则强制启动风机。其控制器中数据通过RS485接口，也可传送至监控中心，执行对变压器状态的监控。
   4.7  电容快速动态补偿保护
     
     由于港口设备的工艺特性，负载容量动态变化较大，一般的静态电容补偿不能满足生产要求，必须选用带快速动态补偿的TSC装置。其控制器采用了美国西屋技术，实现全汉字化菜单式操作，具有良好的人机界面，智能判断、优化控制，快速响应。并具有RS485串行通讯接口，将它也纳入电力监控系统内，实行对电容补偿装置的监控。
   5  总结
     
     由于以上整个港区的综合电力监控系统的配置和可靠运行，做到了电力监控管理逐步向自动化、综合化、集中化、智能化方向发展，绝对保证了各个变配电所的运行可靠安全，为该煤炭中转基地生产的安全可靠运行提供了电源保证。