智能操控、无线测温、局放监测与弧光保护装置在电力监控系统中的工程应用

       摘  要：制酸厂一般用于硫酸生产工程，而在其生产过程中，具有工艺连续生产不可中断的特征，一旦发生因电力系统失能导致生产过程终端会导致产生大量肥料以及增加极大成本的后果，因此变配电站电力系统运行稳定对于制酸厂项目来说是十分重要的，作为全厂电力供应的核心枢纽，其安全稳定运行是制酸厂连续生产的根本保障。因此对于变电站站内的开关柜配置微机保护可以反应电力系统故障及不正常运行的状态，并且可以作用在断路器跳闸上，配置智能操控装置可以实时显示开关柜一次状态，以及综合显示控制开关柜内环境，对开关柜内易发热部位配置无线测温装置，可以实时监测开关柜内的节点温度，配置局放产品可以通过超声波，地电波以及特高频三种方式综合监测放电产生的波信号，实现对开关柜放电情况的监测，最后再配置弧光保护装置以及弧光探头可以完成对柜内放电情况，绝缘情况的监测以及保护。通过使用微机保护装置，智能操控装置，无线测温产品和弧光保护产品，再将其数据上传至安科瑞电力监控系统中，可以实现从就地侧到平台的整体电力监控解决方案，完成对整个变配电站的配电系统的综合智能管理。

关键词：制酸厂；微机保护；智能操控；无线测温；局放；弧光保护；电力监控系统；

1概述

本工程为辽宁某制酸厂10KV变配电站项目，制酸厂属于典型的化工连续性生产装置，变电站作为全厂电力供应的核心枢纽，其安全稳定运行直接关系到制酸厂的安全生产与经济效益。本次项目将会在10KV配电房中使用微机保护装置来反映电力系统状态，以及控制断路器跳闸，使用弧光保护装置实现对开关柜内放电产生的电弧光的监测以及对开关柜的保护；使用智能操控产品完成对开关柜一次状态的指示以及对柜内环境的监测和控制；使用无线测温产品对易发热的节点完成节点在线温度监测，预防因长期载流，电气间隙导致的节点温度异常升高；使用局放监测产品实现对开关柜内局部放电情况的监测，一定程度上反应开关柜的绝缘情况；使用弧光保护产品可以通过对电弧光和电流的监测来实现对开关柜的母线保护。最后将以上全部产品采集到的信息上传至Acrel-2000电力监控系统中完成从就地侧到系统平台的整体电力监控方案，实现能源流每个节点的监测、保护与控制功能，确保供电系统的可靠运行。

2产品需求及配置

本次针对某制酸厂项目，需要配置微机保护装置、智能操控装置、无线测温产品、局放产品、弧光保护装置，对厂区内配电工程中的10KV开关柜进行的监测。

下面是配电室内10KV开关柜一次图：

首先该项目的微机保护要求如下：

继电保护装置采用性能稳定可靠具有良好运行经验的综合保护继电器。

当开关柜在线工作时，所有保护继电器性能均应能够被测试。只有在实际测试时，被测试继电器的跳闸回路暂时不能工作。

所有动作跳闸的保护继电器均应有指示标志或装有指示器，并且只能在就地手动复位。

1）10kV进线：三段式过流、重合闸、过负荷、PT断线告警；独立的操作回路；

2）10kV母联：过流保护、速断保护、备自投保护；独立的操作回路；

3）10kVPT: PT监测、PT并列；

4）10kV变压器：三段式过流、过负荷、PT断线告警、非电量保护；独立的操作回路；

5）10kV电动机：三段式过流、热过载、堵转保护、电压不平衡保护；独立的操作回路；

6）10kV电容：二段式过流、不平衡电压保护、不平衡电流保护、欠电压保护；独立的操作回路；

根据上述继电保护要求，故此选择AM5SE系列微机保护装置。

第二，对于智能操控产品的要求：

开关柜智能操控装置具备以下功能：断路器分合位置动态显示；接地开关位置动态显示；弹簧储能动态显示；语音防误提示功能；LCD显示多项数据；事件记录，故障报警；分合闸转换开关，远方就地开关；两路温湿度控制器功能；两路加热和一路降温输出；节点在线无线测温功能，针对开关柜的断路器梅花触头6点、电缆接头3点、铜排3点进行实时温度监测，测温传感器使用感应取电供能，感应电流不小于5A，人体红外感应探头；现场可编程；高压带电显示和闭锁装置；RS485通讯功能，Modbus 通讯协议。

根据上述要求，故此选择安科瑞的智能操控装置及无线测温产品如下表。

配置方案如下：

第三对于局放产品的要求如下:

局放产品需要能通过超声波、地电波、特高频三种方法来监测局放信号，通过环境的温湿度以及噪声辅助监测环境中的局部放电信号，并且可以通过RS485有线通讯接口，通过MODBUS通讯协议传输数据。

根据以上要求故选择APD300-L。

最后，对于弧光保护装置的要求如下:

要求需要对本段进线以及各个开关柜母线室实现多组弧光保护逻辑，以及分区域选择性的跳闸功能，能对产生弧光放电的故障点定位，可以自定义弧光产生后动作的门槛值，以及电流电压的定值，具备弧光装置以及弧光探头的自检功能，支持modbus以及IEC60870-5-103通讯协议。

3产品介绍

1）产品电力监控拓扑图：

2）AM5SE系列微机保护测控装置

AM5SE 系列微机保护测控装置（以下简称装置）集保护、控制、测量、通讯和监视功

能于一体，资源丰富、维护方便、性能稳定，适用于 35kV 及以下电压等级电力

系统的保护和测控，实现进线、主变、配电变、电动机、电容器、母联、PT 等保护。应用

领域覆盖电力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行业。

装置硬件设计采用可靠性配置，软件配以专门的保护算法，抗干扰性能强，可靠性高，

保护实现方式灵活，能与 Acrel-2000Z 电力监控系统配套使用，为电力系统的安全可靠运行提供保障。

3）智能操控装置ASD320

ASD320开关柜综合测控装置用于3~35kV户内开关柜，适用于中置柜、手车柜、固定柜、环网柜等多种开关柜。具有一次回路模拟图及开关状态指示，高压带电显示及核相，自动温湿度控制，加热回路故障告警，分合闸回路完好指示、分合闸回路电压测量、预分预合闪光指示、电气节点无线测温，人体感应自动照明，语音提示，RS485通讯接口等众多功能，集操作、显示于一体。

4) 无线测温传感器ATE400

无线测温传感器ATE400可用于3~35kV户内开关柜，包括中置柜、手车柜、固定柜、环网柜等多种开关柜；也可用于0.4kV低压柜，包括固定柜，抽屉柜等。可安装于柜内任何发热点上，利用无线数据传输技术实时发送监测数据，再通过接收装置将温度数据传输到显示装置或者远程监控系统。

5）三合一有线局放装置APD300-L

APD300-L中压开关柜局部放电监测装置通过通过特高频传感器（UHF）、地电波传感器（TEV）和超声波传感器（AE）监测检测电气设备运行时的局部放电信号，从而判断高压电气设备内部是否存在绝缘隐患，提前预警，保障电力系统安全可靠运行。

6）弧光保护装置ARB6

ARB6 系列弧光保护装置集保护、测量、监视、控制、通讯、故障录波、事件记录等多种功能于一体，实时监测弧光信号、保护电流或电压信号，实现 0.4kV~35kV 中低压配电系统的电弧光保护功能。装置硬件采用一体化设计，即内部集成了电源模块、CPU 模块、弧光采集模块、电流电压采集模块、开入开出模块、通讯模块等硬件电路；软件配以专门的保护算法，保护实现方式灵活，抗干扰性能强，可靠性高。

7）电力监控系统Acrel2000

Acrel-2000 电力监控系统通过以太网或 RS-485 总线与间隔层的设备直接进行通信，系统设计遵循国际标准 IEC 60870-5-103、IEC 60870-5-104、Modbus RTU、Modbus TCP、DLT-645、CDT、MQTT 等传输规约，安全性、可靠性和开放性都得到了极大的提高。

Acrel-2000 电力监控系统具有遥测、遥信、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、报表和用户管理等功能。可以监控电力系统中设备的运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。

Acrel-2000 电力监控系统主要特点是采用开放式系统结构，模块化设计，硬件兼容性强，软件移植性好，应用功能丰富。系统具有处理能力，快速的事件响应，友好的人机界面，方便的扩充手段。系统软件的设计依据软件工程的设计规范，模块划分合理，接口简捷明了，主要包括人机界面、实时事件、事件处理、数据采集、数据监视、综合控制、图形组态、综合配置等几大模块。

主界面显示：

告警界面显示：

实时曲线界面显示：

历史曲线界面显示：

实时报表界面显示：

弧光保护界面显示:

无线测温界面显示：

局放装置显示界面;

4现场安装照片

微机保护和智能操控装置现场安装图

无线测温传感器现场安装图

局放装置现场安装图

5结语

制酸厂作为典型的化工连续性生产装置，工艺流程环环相扣，任何因电力系统失稳导致的生产中断，均可能造成大量废料产生、设备不可逆损伤，甚至引发有毒有害气体泄漏等重大安全事故。因此，10kV变配电站作为全厂电力供应的核心枢纽，其安全稳定运行是制酸厂连续生产的根本保障。本项目针对辽宁某制酸厂10kV变配电站，配置了AM5SE系列微机保护装置、ASD320智能操控装置、ATE400无线测温传感器、APD300-L三合一局放监测装置及ARB6弧光保护装置，并将各设备数据统一上传至Acrel-2000电力监控系统，构建了从就地侧到系统平台的一体化电力监控解决方案。通过以上产品的系统化配置与协同应用，本项目为制酸厂10kV变配电站构建了智能化监控体系，有效提升了配电系统的安全性、可靠性和稳定性，为制酸厂长周期安全连续运行提供了坚实的电力保障。