南水北调中线一期工程邢石段电力监控自动化系统设计

赵 欣

(北京城建设计发展集团股份有限公司,北京 100000)

南水北调中线一期工程邢石段电力监控自动化系统设计

赵 欣

(北京城建设计发展集团股份有限公司,北京 100000)

对南水北调中线一期工程邢台至石家庄段总干渠沿线降压站的电力监控自动化系统进行了设计.对电力监控自动化系统的组成、继电保护的配置方案和对电力监控自动化系统的运行进行了详细的介绍.并针对长距离35kV专线供电系统采用全计算机监控方式，实现全线供电线路的保护、故障清除和网络重构，保证了供电线路的连续性和安全性.

35 kV；电力监控；继电保护

0 引 言

南水北调中线一期工程总干渠采用35 kV专线供电，全线供电系统采用全计算机监控方式，邢石段总干渠电力监控自动化系统的设计与全线保持一致.在邢石段供电区段北沙河中心开关站设置1套监控子站，在中心开关站和降压变电站设置完善的保护自动装置、智能终端模块、短路故障指示器、测量及计量设备等，实现对本区段内中心开关站和降压变电站35 kV设备的监控，并且通过和相邻区段中心开关站监控子站后台进行通信，实现全线的供电线路的保护、故障清除和网络重构(故障识别、隔离、清除、非故障区段供电恢复)，保证本区段及全线供电的安全性和连续性.

1 项目概况

南水北调中线一期工程主要解决鄂、豫、冀、京、津等五省市的城市生活和工业用水，并兼顾沿线生态和农田灌溉用水，多年平均调水量95亿m3，属特大型长距离调水工程.

南水北调中线一期工程总干渠供电系统采用35 kV中心开关站和中心开关站间互为备用并沿总干渠堤外架设35 kV专用输电线路构成的分区段专用网供电方案，在负荷点设置降压变电站向负荷供电.

工程用电负荷主要为各类闸门的启闭设备、倒虹吸检修排水设施、通信设备、计算机监控设备及管理生活用电负荷等，对供电可靠性和连续性要求较高.邢石段总干渠用电负荷共合并为24个负荷点，设置24座35/0.4kV降压变电站.每座降压站用电容量均在50～400 kVA之间，邢石段降压站用电总容量约3800 kVA.

邢石段总干渠在北沙河倒虹吸出口设置1座中心开关站，由元氏县泉村110 kV变电站引1回35 kV线路至北沙河中心开关站的母线上，再由北沙河中心开关站母线引出2回35 kV专用线路向总干渠的上下游两侧辐射供电.北沙河中心开关站与相邻的10号中心开关站和唐河中心开关站互为备用.中心开关站之间设置了午河渡槽联络开关站和永安村联络开关站.正常运行时，午河渡槽联络开关站和永安村联络开关站联络开关处于“断开”位置，各中心开关站之间彼此独立供电；当35 kV输电线路发生故障或某中心开关站失去系统电源时，通过切除故障线路或故障点、闭合联络开关等一系列操作实现相邻两中心开关站之间的互为备用.根据负荷性质和重要程度，负荷点降压变电站35 kV侧采用典型的“π”形或“T”形接线方式接入供电专网.

北沙河中心开关站共有3种供电方式.方式一：正常运行方式.供电范围为河北邢石段的24座降压变电站和京石段的7座降压变电站，最大用电容量约4720 kVA.中心开关站上游供电距离约33.4 km，下游供电距离约41.7 km.方式二：作京石段备用方式.供电范围为河北邢石段的24座降压变电站和京石段的24座降压变电站，最大用电容量约6645 kVA.中心开关站上游供电距离约33.4 km，下游供电距离约107.6 km.方式三：作邢台段备用方式.供电范围为河北邢石段的24座降压变电站、京石段的7座降压变电站和邯邢段的12座降压变电站，最大用电容量约6295 kVA.中心开关站上游供电距离约107.1 km，下游供电距离约41.7 km.

北沙河中心开关站各种供电方式的供电系统接线及负荷点降压变电站典型接线详见图1.

2 电力监控自动化系统的组成

为了保证35kV供电系统的安全性和可靠性，设置电力监控自动化系统，使监控中心实时掌握各降压站的运行情况，直接对相关设备进行操作，及时了解故障情况，并迅速进行处理，使整个供电系统的管理科学化、规范化.

2.1 电力监控自动化系统的设备

整个监控系统可分为系统硬件、系统软件、微机保护测量装置、系统连接的第三方系统及装置.

系统硬件包括相关计算机主机、监控子站、光端机、外部设备等；系统软件包括相关系列后台软件、系统操作软件、通讯软件、相关应用支持软件等；微机保护测量装置包括微机式光纤纵差保护测控装置、电流电压保护测控装置、智能终端采集模块等；系统连接的第三方系统及装置包括变压器温控器、断路器状态节点、断路器控制机构、负荷开关控制机构等.

2.2 降压站设备配置

在各个降压站根据功能不同配置不同的设备，为电力监控自动化系统功能的构成奠定硬件基础.

在北沙河中心开关站配置电力监控子站、智能终端采集模块、微机式光纤纵差保护测控装置、电流电压保护测控装置、短路故障指示器、通信设备等；在断路器站设置智能终端采集模块、微机式光纤纵差保护测控装置、短路故障指示器、通信设备等；在负荷开关站设置智能终端采集模块、短路故障指示器、通信设备等.

3 继电保护配置方案

图1 继电保护配置示意图

3.1 保护配置

如图1所示，本系统中心站进线配电流电压保护测控装置，投入过电流保护功能；中心站出线配线路差动保护装置，投入线路纵差保护、过电流保护和重合闸功能；环网断路器柜配线路差动保护装置，投入线路纵差保护和重合闸功能.

3.2 线路差动保护介绍：

保护功能：分相电流差动保护、相间过流保护、零序过流保护、断路器失灵保护.

系统保护(用于就地判别)：相电流突变量保护、零序电流突变量保护、欠电流保护.

其它功能：单/双断路器的单/三相重合闸、故障录波、事件记录、交流输入量监视.

3.3 保护间的配合及动作行为：

环网中的断路器两两相邻构成电流差动，保护范围是两断路器之间线路.

中心站出线断路器投入定时限过电流保护和过电流保护，作为差动保护的后备保护.

3.4 保护装置与电力监控自动化系统的连接

保护动作后输出动作信号至智能终端采集模块，通过智能终端采集模块将信号上传至监控系统.监控系统根据保护动作信号来启动故障判别程序.

4 电力监控自动化系统的运行

4.1 正常供电情况

本线路处于正常供电状态，无相间短路或者接地故障发生.北沙河中心开关站监控范围上游至午河渡槽，下游至永安村分水闸.

永安村分水闸安装两套智能终端采集模块及光端机，分别与北沙河中心开关站和唐河中心开关站的监控子站通讯.

午河渡槽安装两套智能终端采集模块及光端机，分别与北沙河中心开关站和10号中心开关站的监控子站通讯.

4.2 事故情况

4.2.1 电源进线事故

元氏县泉村110 kV变电站至北沙河倒虹吸出口中心开关站的引接线短路，进线柜自动断开，监控子站采集到该信号后，控制永安村联络站合闸.此时，北沙河中心开关站的正常供电范围由下游的唐河中心开关站供电.

4.2.2 主线路事故

线路上某点发生短路，故障点相邻断路器跳闸.电源至故障点之间的进线开关柜中的故障指示器均会发出故障信号，故障点至开环点之间的开关柜中的故障指示器不发出故障信号.监控子站采集到该变位信号，以此判断出故障位置.

故障点位置查明后，监控子站控制该点两侧最近负荷开关分闸.同时控制之前断开的断路器站合闸.

如果该故障点出现在北沙河中心站和永安村分联络站之间，监控子站需要控制合永安村联络开关.此时，北沙河中心开关站正常供电范围中的一部分降压站由下游的唐河中心开关站供电.

如果该故障点出现在北沙河中心站至午河渡槽联络站之间，监控子站需要控制合午河渡槽联络开关.此时，北沙河中心开关站正常供电范围中的一部分降压站由上游的10号中心开关站供电.

5 总 结

在本系统的设计中，相邻配对使用的微机式光纤纵差保护测控装置在选型时应该选择同一品牌和型号的产品，否则无法实现纵差保护功能.而且微机式光纤纵差保护测控装置在选型时不仅应满足对保护功能要求，同时要考虑到对保护距离的要求.一般的微机式光纤纵差保护测控装置的保护距离在20 kM以内，而由于南水北调工程的特殊性，大多数相邻配对使用的微机式光纤纵差保护测控装置的距离都大于20 kM，因此在选型时应特别注意.且应选择单模光纤以满足通讯传输距离的要求.

[1]长江水利委员会长江勘测规划设计研究院.南水北调中线一期工程干渠供电初步设计大纲[R].武汉：长江水利委员会长江勘测设计研究院，2004.

The first phase of south-to-north water transfer project XingShi period of power monitoring automation system design

ZHAOXin

(Beijing urban construction design and development group co.,LTD.,Beijing 100000)

through the first phase of the middle route of south-to-north water transfer,xingtai to shijiazhuang section along the main canal decompression station power monitoring automation system design.On the composition of power monitoring automation system,relay protection configuration scheme and monitoring automation system for electricity has carried on the detailed introduction.And long distance power supply system of 35 kv line adopts full computer monitoring method,realize all the protection of the power supply circuit,fault removal and network reconfiguration,guarantee the continuity and security of the power supply circuit.

35 kv;Power monitoring;Relay protection

2016-04-11

赵欣(1985 -)，男，工程师，从事电力监控自动化系统设计及研究.

TM 7

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