继电保护自动化通信升压站电能计量等设计施工说明.docx

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继电保护自动化通信升压站电能计量等设计施工说明

继电保护、自动化、通信、升压站、电能计量等设计、施工说明

4.1系统与监测控制要求

本变电站按少人值守变电站设计，采用微机监控装置，可以实现遥控、遥测、遥信，按电网要求配置监测点等。

计算机监控系统（NCS）的主控站可有两个以上，即一个当地监控主站和一个以上远方调度站，实现就地和远方（电网调度）对光伏电站的监视控制，其控制操作需互相闭锁。

计算机监控系统（NCS）包括站控层和间隔层两部分，其网络结构为开放式分层、分布式结构。

站控层为整个并网光伏电站设备监视、测量、控制、管理的中心，通过用屏蔽双绞线、同轴电缆或光缆与升压站控制间隔层及各单元光伏并网逆变器数据采集器相连。

升压站控制间隔层按照不同的电压等级和电气间隔单元分布在各配电室或主控制室内。

在站控层及网络失效的情况下，间隔层（包括逆变器）仍能独立完成间隔层的监测以及断路器的保护控制功能。

站控层设备包括后台监控主站、打印机、GPS对时装置及网络设备等。

间隔层设备由电气设备测控单元、电气微机保护装置通讯单元、单元光伏逆变器数据采集装置、网络通信单元、网络系统等构成。

光伏电站逆变升压配电装置室监控设备为变电站监控系统的间隔层，包括汇流箱、逆变器、逆变升压配电装置室公用测控装置、智能仪表、其他各类智能设备。

每个逆变升压配电装置室为一个监控单元，每个监控单元设备负责所在单元的就地监控和保护功能，通过光缆接入站控层以太网交换机，实现与站控层通讯，从而实现对汇流箱及逆变升压配电装置室设备的管理、控制、监视、联锁、逻辑编程、信号、报警、通讯等全部功能。

（1）微机监控设计原则

35kV线路的二次设备，设有分布式智能化的交流采样测控装置、保护装置、遥控装置和遥信装置等，布置在相应的开关柜内；并与计算机监控系统实现通讯联系。

计算机监控范围有：

主变器、35kV线路、110KV升压站、逆变升压室、UPS系统和直流系统。

35KV集电线路、逆变升压室、SVG无功补偿装置。

变电站计算机监控系统可实现对变电站各断路器、隔离开关的分、合闸操作，主变分接头的调节等。

监视内容包括电流、电压、有功、无功、频率，各断路器、隔离开关的分、合位置，主变有载分接开关档位、各保护装置、自动装置的工作及动作状态等。

监控系统采用现场总线方式，分层、分布式系统，使之具有灵活、快速和可靠的通讯能力。

监控系统有防误操作功能，并具有远动功能，与当地地调网通讯。

（2）调度所对变电站三遥内容（见下表）

附表1：

光伏电站并网运行信息接入要求

光

伏

电

站

部

分

遥测

母线信息

电压、频率

母联/旁路信息

有功、无功、电流

线路信息

有功、无功、电流

变压器信息

有功、无功、电流、档位

无功补偿装置

无功、电流

气象信息

辐照度、气温、气压

逆变器信息

有功、无功、交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、温度、频率

遥信

线路信息

断路器、隔离刀闸、接地刀闸

母线信息

断路器、隔离刀闸、接地刀闸

母联/旁路信息

断路器、隔离刀闸、接地刀闸

变压器信息

隔离刀闸、中性点接地刀闸

无功补偿装置

断路器、隔离刀闸、接地刀闸

逆变器信息

投入/退出状态位置信号

保护信息

主变、线路保护信息

其他信息

事故总信号

1）遥控部分

线路断路器

●35kV馈线断路器

●逆变器接触器

●负荷开关柜断路器

●厂用电箱变（需要实现双电源自动切换）

2）遥信部分

（1）35kV馈线保护动作信号；

（2）35kV线路断路器位置信号；

（3）35kV断路器控制回路断线；

（4）光伏电站事故总信号

（5）线路保护动作信号

●光伏电站35kV断路器位置信号

●35kV线路保护动作信号

●直流系统故障信号

●故障录波器故障信号

●逆变升压单元故障信号（包括负荷开关柜、干式变、逆变器、无功补偿设备断路器位置信号）

●有载调压主变分接头位置

●厂用电箱变故障信号（包括切换信号）

●不间断电源系统（UPS）实现在线监测系统（浮充电压、电流、绝缘等）

3）遥测部分

●35kV馈线电流、有功功率、无功功率和电量

●光伏电站双向总有功功率、无功功率、电度量

●35kV母线电压、电流、双向有功、无功

●35kV集电线路电压、电流、双向有功功率、无功功率、电度量

●每个逆变室升压单元电压、电流、双向有功功率、无功功率、电度量

●直流母线电压

●光功率系统所需数据（风速、风向、环境温度、总辐射、直接辐射、散射辐射等）

●无功补偿装置的进相及滞相运行时无功功率。

●厂用电箱变母线电压、电流、电度量

（3）远动通道

1）光伏电站场内通信。

本工程并网光伏发电系统由太阳电池阵列、汇流箱、直流配电柜、集中型并网逆变器组成。

每1MWp光伏发电设备组成1个独立的光伏发电分系统，全站共有30个1MWp晶体硅光伏发电单元。

每个光伏发电分系统配置一台数据采集处理装置。

该装置通过RS485总线获取本单元逆变器的运行参数、故障状态和发电参数以及每个直流汇流箱内各接入回路的电流量信号并进行储存，同时数据采集处理装置通过工业以太网的传输方式将数据上传至光伏电站计算机监控系统（NCS），在升压站主控制室内通过计算机监控系统操作员站实现上述运行参数的监视、报警、历史数据储存，同时还可在大屏幕上显示。

在35/110kV升压站主控室操作员站上可连续记录、查看光伏发电系统运行数据和故障数据具体如下：

实时显示电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计CO2总减排量以及每天发电功率曲线图。

可查看每台逆变器的运行参数，主要包括：

A、直流电压；B、直流电流；C、直流功率；D、交流电压；E、交流电流；F、逆变器机内温度；G、时钟H、频率；J、当前发电功率；K、日发电量L、累计发电量；M、累计CO2减排量；N、每天发电功率曲线图。

2）监控所有逆变器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间，监控的故障信息至少包括以下内容：

A、电网电压过高；B、电网电压过低；C、电网频率过高；D、电网频率过低；E、直流电压过高；F、逆变器过载；G、逆变器过热；H、逆变器短路；I、散热器过热；J、逆变器孤岛；K、DSP故障；L、通讯失败。

本工程还设置了一套环境参数监测装置，该装置由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组成。

可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，通过RS485总线传输方式将数据上传至附近的某个光伏发电分系统数据采集处理装置上，最终通过该装置将信号送至电站计算机监控系统（NCS），实时记录并显示环境数据。

在35/110kV升压站主控室操作员站上还可以单独对每台逆变器进行参数设置，可以根据实际的天气情况设置逆变器系统的启动和关断顺序，以使整个发电站的运行达到最优性能和最大的发电能力。

3）110kV升压站的通信

本工程35/110kV升压站采用计算机监控系统（NCS）及微机保护自动化装置来实现升压站的控制、保护、测量、远动等全部功能。

计算机监控方式采用开放式、分布式网络结构，所有控制、保护测量、报警等信号均在就地单元内处理，经总线传输至主控室内的监控计算机。

计算机监控系统包括光伏发电系统的数据采集及监控、升压站微机保护信息的采集与监视、升压站断路器及电动隔离开关的就地与远方操作等功能。

微机保护及自动化装置的功能包括主变压器保护测控装置、110kV线路保护装置、35kV线路保护测控装置等。

4）继电保护室及通信机房的布置：

继电保护室布置在综合楼一层，室内布置有主变保护柜，主变测控柜、110kV线路保护柜、110kV线路测控柜、公用测控柜、远动通信柜、GPS同布对时柜、35kV母线保护柜、蓄电池装置、直流馈线屏、UPS电源及视频监控主机柜等设备。

通信机房布置在综合楼一层，内布置有系统通信设备，包括通信电源屏等。

5）外通信部份：

包括与电网调度、集控中心的通信，需配置24芯的opgw光缆，光传输设备、PCM设备、调度交换机、通信电源等，应满足与电网调度、集控中心通信的要求。

（4）其它

110KV升压站内线路断路器、隔离开关、变电站内35kV馈线断路器、负荷开关柜经间隔层就地切换开关，可实现远方控制和就地操作。

逆变升压室内的电气设备（逆变器、单元升压变和开关柜等）及汇流箱的信息通过网络上传至变电站监控系统。

遥测、遥信、遥控量均在后台显示和控制，上位管理机软件在WINDOWSXP以上环境即可运行，人机交互界面良好，实时显示各路数据，每隔10s更新一次，小时整点数据自动存储（存储时间可以设定），与打印机相连，可打印存储，数据存储格式为EXCEL标准格式，可供其它软件调用。

（5）直流系统

本工程拟设置免维护铅酸蓄电池成套直流电源系统（两组），布置在继电保护室。

蓄电池电压220V，容量满足工程终期需要（明确其容量）。

该直流系统能对计算机监控系统、断路器、通信设备及应急照明提供可靠的直流电源，该套直流装置由免维护铅酸蓄电池、直流馈线屏、充电设备等装置组成。

充电设备能够自动根据蓄电池的放电容量进行浮充电、均衡充电，并且能长期稳定运行。

直流系统与微机监控系统有通信联系接口，并具有三遥功能。

（6）不间断电源系统（UPS）

本工程全站拟装设2套容量为5kVA的交流不停电电源，向监控主机、网络设备、火灾报警系统、闭路电视系统等设备提供交流工作电源。

UPS装置自带蓄电池做为备用电源，蓄电池容量按能为UPS装置正常供电2个小时选配。

（7）元件保护及自动装置

继电保护和安全自动装置应按GB/T14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》进行设计，应配置满足电网调度要求的继电保护信息系统的子站设备。

1）主变压器保护：

主变压器应该采用双重化配置，即配置不同厂家、不同保护原理两套主保护。

主变保护采用主、后备保护分开单套配置原则，具体保护配置如下：

（a）差动保护：

采用配置了电流互感器断线闭锁，并设置投、退压板来决定CT断线闭锁的接入、退出。

（b）瓦斯保护：

主变本体及有载调压开关重瓦斯保护动作跳主变两侧断路器，轻瓦斯动作发信号。

重瓦斯保护的继电器动作功率应满足反措的要求。

（c）压力释放保护：

需有发告警信号，并在保护动作时跳主变两侧断路器。

（d）后备保护：

110kV装设复合电压启动的过电流保护，电压元件接于低压侧母线电压互感器上，保护动作跳主变两侧断路器。

（e）主变过负荷保护：

主变高压侧装设过负荷保护，保护动作发信号。

（f）温度保护：

主变温度升高到规定值，保护动作发信号。

2）110kV线路保护装置：

线路两侧均配置一套普通的微机型110kV线路保护，其配置具体为三段式相间距离、三段式接地距离、四段式零序方向过流保护及检同期检无压三相一次重合闸等。

并满足云南电网调度的设计要求。

3）35kV线路保护测控装置：

本工程35kV线路保护设有两段式过流保护，检同期检无压、过负荷保护、小电流接地自动选线等。

4）35kV站用变压器保护：

本工程的35kV站用变压器保护拟配置有电流速断、过电流保护及非电量保护等。

5）无功补偿装置进线保护：

在无功补偿装置进线柜上配35kV电容器保护测控装置，带两段式过流保护、过负荷保护、过电压保护及35kV降压变电流差动保护和非电量保护。

6）0.38kV进线及分段断路器测控装置：

本工程380V进线及分段断路器需装设测控装置。

7）防误操作闭锁：

本工程全站使用一套微机防误操作系统，该系统与计算机监控系统进行通信联系，能对升压站内断路器、隔离开关、接地刀闸和网门等进行五防操作闭锁。

8）GPS系统：

本工程全站装设一套GPS装置，为站内运行需要准确时间的设备（测控装置、继电保护及安全自动装置等）提供时间基准。

（8）逆变升压配电装置室变压器保护

逆变升压配电装置室变压器采用熔断器保护。

（9）安装小电流接地系统接地故障自动检测装置。

（10）火灾自动报警装置。

本工程拟在35/110kV升压站区域及逆变器室设置一套小型火灾报警系统，包括探测装置（点式或缆式探测器、手动报警器）、集中报警装置、电源装置和联动信号装置等。

其集中报警装置布置在升压站主控制室内，探测点直接汇接至集中报警装置上。

在35/110kV升压站区域内设备和房间及各逆变器室发生火警后，在集中报警装置上立即发出声光信号，并记录下火警地址和时间，经确认后可人工启动相应的消防设施组织灭火。

拟采用联动控制方式对区域内主控室、配电室的通风机、空调等进行联动控制，并监控其反馈信号。

（11）本期工程35kV各个回路作为考核点，配置0.2S级三相三线的智能电度表。

35kV各个回路电度表布置在就地开关柜上。

（12）本工程选用的阻燃屏蔽电缆。

二次接线中不同电压等级回路不放在同一根电缆内，二次电缆与电力电缆不同层敷设。

（13）视频安防监控系统。

本工程拟在升压站、光伏方阵、逆变器场地等重要部位设置闭路电视监视点，根据不同监视对象的范围或特点选用定焦或变焦监视镜头。

各闭路电视监视点的视频信号通过图像宽带网，将视频信号处理、分配、传送至主控室内的监视器终端，并联网组成一个统一的覆盖本工程范围的闭路电视监视系统。

本工程拟设70个闭路电视监视点。

电气一次

（1）光伏方阵接线设计

根据初拟的接入系统方案，拟在老鹰岩光伏电站建设中新建一座110kV升压站，全站共设三级电压：

0.4kV、35kV和110kV。

其中0.4kV为低压站用电压，35kV为太阳能电池方阵逆变升压集电电压，110kV为接入系统电压。

每1MWp设置为一发电单元，整个光伏电站有30个单元组成。

每一单元设置一套逆变升压装置，每套装置内配置2台500kW逆变器（海拔修正后的输出容量）和1台1000kVA单元变压器将光伏方阵输出的直流电压逆变升压后输出。

4.2施工说明

1施工准备

1.1、熟悉说明书及技术资料，了解硬件结构。

1.2、技术人员应向参加的有关人员进行技术交底。

1.3、参加调试人员必须参加技术培训，经考试合格后方可上岗。

1.4、施工程序

安装就位→接地→电缆敷设→校接线→送电前检查→启动→一次调校→二次调校

2、技术措施及要求

2.1、开箱检验

开箱检验应有业主、施工单位、监理公司及有关人员共同参加。

开箱要用专用工具并参考厂家提供的资料中的开箱要领打开包装，开箱切勿使设备受到冲击。

检验外观质量并根据设计资料详细检查内部设备、插件、配件、备件的型号、规格、数量及插卡的位置，保存好随机技术资料。

2.2、安装就位

在控制室内搬运、移动机柜、操作台等设备时应铺设胶皮地板，防止损坏室内设施。

机柜、操作台就位后立即固定，安装固定的方法参照控制室内DCS进行。

2.3、接地

应进行接地工作，以防在以后的施工中产生静电而损坏设备，同时接地是关系到系统能否正常运行的关键问题，严格按照设计不同类型的接地系统间应相互独立，不能混接。

2.4、电缆敷设

电缆敷设前应编制电缆敷设方案，详细地安排电缆在控制室内的走向及排列，并应考虑现场来的各种电缆在控制室入口的布置及排列，各种电缆应分开敷设，不得任意交叉，以防相互干扰，排列应合理、整齐。

按设计要求使用专用的随机电缆、专用通信电缆和连接件。

双重化的通信总线应分两条路径敷设，以提高可靠性。

电缆敷设完毕，各机柜、操作站电缆入口应用防护材料密封。

2.5、校接线

按照施工图进行接线，但必须对接线图进行仔细审核，尤其是与电气专业之间连接的电缆要和电气专业技术人员共同审查，在接线前发现问题，解决问题。

电缆接线应采用压接端子，电缆接线的端子号应采用打号机打印。

电缆的屏蔽层应单端接地，其余部位对地绝缘。

多芯电缆备用芯线必须与电缆的屏蔽线一起接到机柜内的屏蔽接地端子上。

接线应准确无误、牢固可靠、排列整齐好看，接线长度要留有余度。

电缆接线完毕应进行全面的校接线检查，校线时必须避免采用具有可能损坏装置部件、元器件的查线器，尤其要注意安全栅的安全。

同时还应做好防静电措施，防止人体静电对元器件的损坏。