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淺析數(shù)據(jù)中心電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
2022-12-05 15:40:26
趙雨
1161

  

  摘要:在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中,變電站作為整個(gè)電力系統(tǒng)的核心,在保證電力系統(tǒng)可靠的運(yùn)行方面起著*關(guān)重要的作用,基于此需對(duì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析,結(jié)合變電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求,對(duì)變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)合和功能進(jìn)行研究。本文闡述了某數(shù)據(jù)項(xiàng)目的高/低壓供配電系統(tǒng)的組成,及其電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能,從供電可靠性的角度分析供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

  關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);變電站;數(shù)據(jù);電力監(jiān)控系統(tǒng)。

  概述

  隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的快速發(fā)展,人們對(duì)“大數(shù)據(jù)”業(yè)務(wù)需求不斷增長(zhǎng),為了滿足日益增長(zhǎng)的應(yīng)用需求,數(shù)據(jù)的建設(shè)規(guī)模也在向超大型、園區(qū)*數(shù)據(jù)方向發(fā)展。通信、金融、商業(yè)等行業(yè),面對(duì)未來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆發(fā)式增長(zhǎng)需求,都在積作出調(diào)整,提前布局,為在未來的競(jìng)爭(zhēng)中取得先機(jī),在時(shí)代發(fā)展的浪潮中處于地位,園區(qū)*數(shù)據(jù)的建設(shè)在很多領(lǐng)域相繼展開。

  本項(xiàng)目數(shù)據(jù)定位為大型商業(yè)化的數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和信息災(zāi)備基地。項(xiàng)目主要面向**外企事業(yè)單位,提供以數(shù)據(jù)為核心的IT外包服務(wù),提供高品質(zhì)的生產(chǎn)、災(zāi)備、存儲(chǔ)等外包服務(wù)。

  本次建設(shè)內(nèi)容包括:樓內(nèi)10kV高壓配電系統(tǒng)、10/0.4kV配電系統(tǒng)、備用10kV發(fā)電機(jī)配電系統(tǒng)。數(shù)據(jù)機(jī)樓建設(shè)等*為A*。電源分界點(diǎn)為110kV變電所,110kV變電所屬城市供電部門負(fù)責(zé)設(shè)計(jì),不在本次項(xiàng)目范圍內(nèi)。從110kV變電所的10kV出線放射*1號(hào)樓10kV配電系統(tǒng),再由10kV配電系統(tǒng)放射*各個(gè)樓層變壓器,每套變壓器組的兩個(gè)供電回路從不同10kV母段各引兩路專線10kV電力電纜。

  本工程負(fù)荷等*:

  (1)負(fù)荷(含特別重要負(fù)荷):機(jī)房IT設(shè)備負(fù)荷、空調(diào)主設(shè)備負(fù)荷、機(jī)房風(fēng)柜負(fù)荷、消防用電負(fù)荷、消防水泵、消防電梯、防排煙風(fēng)機(jī)、消防應(yīng)急照明、排尾氣風(fēng)機(jī)、生活水泵、客梯等;

  (2)二*負(fù)荷:貨梯、機(jī)房保證照明等;機(jī)房配套用房照明等;

  (3)三*負(fù)荷:非機(jī)房用的動(dòng)力、空調(diào)及照明用電負(fù)荷,室外景觀等用電。

  本工程自備應(yīng)急電源共安裝10臺(tái)發(fā)電機(jī),為2套并機(jī)系統(tǒng)(每套5臺(tái)),單臺(tái)發(fā)電機(jī)主用功率為2200kW,兩套系統(tǒng)做母聯(lián),當(dāng)每套兩路10kV市電電源均失電后,柴油發(fā)電機(jī)能快速自啟動(dòng),向本工程變電所供電,為本工程、二*負(fù)荷提供用電保證。

  變配電結(jié)構(gòu)

  本工程供配電系統(tǒng)按《數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174-2017;A*機(jī)房設(shè)計(jì)。變壓器及供配電系統(tǒng)采用M(1+1)方式的配置;重要負(fù)荷均由兩回路供電,由兩臺(tái)不同的變壓器,不同的保證母線段采取放射式供電,兩回路供電線路及出線開關(guān)均可實(shí)現(xiàn)互為備份。變、配電所布置深入負(fù)荷,采取高低壓配電室、變壓器室及電力電池室貼近負(fù)荷的布局,在各層設(shè)置變壓器和低壓配電室、電力電池室,向數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)備供電。

  高壓供電系統(tǒng)

  本次工程高壓供電系統(tǒng)中10kV斷路器采用真空斷路器短路電流為25kA,在10kV出線開關(guān)柜內(nèi)裝設(shè)氧化鋅避雷器作為真空斷路器的操作過電壓保護(hù)。10kV繼電保護(hù)進(jìn)線采用過流、速斷、零序保護(hù);出線采用過流、速斷、零序保護(hù);變壓器設(shè)置過流、速斷、溫度保護(hù)。電能計(jì)量設(shè)計(jì)采用高壓集中計(jì)量,在每路10kV電源進(jìn)線處設(shè)置專用計(jì)量裝置,并可根據(jù)要求設(shè)置低壓電力分表。

  低壓配電系統(tǒng)

  本次工程低壓配電系統(tǒng)中變壓器低壓側(cè)采用單母線分段方式運(yùn)行,設(shè)母聯(lián)開關(guān)。聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)自投/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。主進(jìn)開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間設(shè)電氣連鎖,任何情況下只能有兩個(gè)開關(guān)處在閉合狀態(tài)。低壓配電系統(tǒng)采用射式與樹干式相結(jié)合的方式,對(duì)于單臺(tái)容量較大的負(fù)荷或重要負(fù)荷采用放射式供電;對(duì)于照明及一般負(fù)荷采用樹干式與放射式相結(jié)合的供電方式。低壓保護(hù)裝置采用主進(jìn)斷路器、聯(lián)絡(luò)斷路器設(shè)過載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)和瞬時(shí)保護(hù)脫扣器,其他低壓斷路器設(shè)過載長(zhǎng)延時(shí)、瞬時(shí)脫扣器,部分回路設(shè)(分勵(lì))脫扣器。

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圖1 供配電系統(tǒng)架構(gòu)圖

  監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  電力監(jiān)控系統(tǒng)是指:通過執(zhí)行規(guī)定功能來實(shí)現(xiàn)某一給定目標(biāo)的一些相互關(guān)聯(lián)單元的組合,電力監(jiān)控系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備的功能進(jìn)行重新組合、*化設(shè)計(jì),對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測(cè)量。

  系統(tǒng)可分為三層結(jié)構(gòu):即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺(tái)管理層。

  現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層:包含微機(jī)保護(hù)、智能操控、多功能儀表、計(jì)量表等設(shè)備,用于采集站內(nèi)配電柜內(nèi)電氣運(yùn)行參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、電氣接點(diǎn)溫度等數(shù)據(jù),同時(shí)分別在每處10kV變配電所配置1套直流電源,保障現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備良好的運(yùn)行環(huán)境。

  網(wǎng)絡(luò)通訊層:包含ANet-2E8S智能網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù),并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)存儲(chǔ),分散變電所通過數(shù)據(jù)采集箱(內(nèi)置智能網(wǎng)關(guān))采集數(shù)據(jù)通過光纖上傳*消控室電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)。

  平臺(tái)管理層:電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)DCIM。

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圖2 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

  解決方案

  方案綜述

  本項(xiàng)目10kV開閉所1座,區(qū)域變電所4座,此項(xiàng)目變、配電所布置深入負(fù)荷,采取高低壓配電室、變壓器室及電力電池室貼近負(fù)荷的布局在各層設(shè)置變壓器和低壓配電室、電力電池室,向數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)備供電。

  其中一層為10kV開閉所、二層、三層、四層以及地下一層為10kV變壓器及0.4kV開關(guān)室。消控室位于一層10kV開閉所內(nèi)。

  10kV開閉所一次系統(tǒng)圖如圖1所示,共有48面開關(guān)柜,分別為:4面進(jìn)線隔離柜、4面進(jìn)線柜、24面出線柜、4面計(jì)量柜、4面PT柜、4面母聯(lián)柜、4面油機(jī)進(jìn)線柜。

  圖3 10kV供配電一次系統(tǒng)圖

  區(qū)域變電所10kV采用多回路電源供電,采用10kV變電所內(nèi)高壓計(jì)量。變壓器出線柜裝設(shè)定時(shí)限過流、速斷、零序、失壓報(bào)警,干式變壓器超溫跳閘保護(hù),高溫報(bào)警。低壓配電柜采用固定分隔柜,配電柜進(jìn)出線電纜、插接母線采用上進(jìn)上出方式,變壓器不允許并列運(yùn)行,同一套低壓系統(tǒng)市電進(jìn)線、聯(lián)絡(luò)采用自動(dòng)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng),三者只能任合其中二個(gè),保證兩路電源進(jìn)線開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)不能同時(shí)投入。變壓器供電采用M(1+1)配置,平時(shí)運(yùn)行時(shí)每臺(tái)變壓器的負(fù)荷率不大于50;當(dāng)一臺(tái)變壓器故障時(shí),另一臺(tái)變壓器可帶起全部負(fù)荷。(注:負(fù)荷計(jì)算時(shí)按"當(dāng)一臺(tái)變壓器故障時(shí),另一臺(tái)變壓器可帶起全部負(fù)荷"計(jì)算)。

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圖4 區(qū)域10kV變電所10kV進(jìn)線部分一次系統(tǒng)圖

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圖5 區(qū)域10kV變電所低壓配電部分一次系統(tǒng)圖

  功能需求

  ①本地?cái)?shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)發(fā)

  電力監(jiān)控系統(tǒng)需采集設(shè)備數(shù)量共計(jì)88臺(tái),同時(shí)將采集的數(shù)據(jù)中每個(gè)配電房計(jì)量柜的電量數(shù)據(jù)上傳*數(shù)據(jù)的DCIM平臺(tái),根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)類型主要分為遙測(cè)、遙信、電能三類數(shù)據(jù),部分?jǐn)?shù)據(jù)展示如下:

  遙測(cè)量

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  遙信量

  

  

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②二次防護(hù)需求

  為了加強(qiáng)本工程供配電系統(tǒng),對(duì)本項(xiàng)目電氣二次部分加強(qiáng)防護(hù),10kV進(jìn)線采用過流、速斷、零序保護(hù);出線采用過流、速斷、零序保護(hù);變壓器設(shè)置過流、速斷、溫度保護(hù)。電能計(jì)量設(shè)計(jì)采用高壓集中計(jì)量,在每路10kV電源進(jìn)線處設(shè)置專用計(jì)量裝置,并可根據(jù)要求設(shè)置低壓電力分表。低壓保護(hù)裝置采用主進(jìn)斷路器、聯(lián)絡(luò)斷路器設(shè)過載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)和瞬時(shí)保護(hù)脫扣器,其他低壓斷路器設(shè)過載長(zhǎng)延時(shí)、瞬時(shí)脫扣器,部分回路設(shè)(分勵(lì))脫扣器。

  ③系統(tǒng)硬件配置需求

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  系統(tǒng)功能

  實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

  Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好,能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。其中,10kV配電系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)的開關(guān)量主要有:斷路器分、合閘信號(hào),手車工作、試驗(yàn)位置信號(hào),遠(yuǎn)方/就地切換位置信號(hào)、彈簧儲(chǔ)能狀態(tài)信號(hào)、接地刀合分信號(hào)、變壓器超溫跳閘信號(hào)、高溫報(bào)警信號(hào),保護(hù)跳閘信號(hào)和事故預(yù)告信。

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圖6 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主界面圖

  電參量查詢

  在配電一次圖中,可以直接查看該回路詳細(xì)電參量,包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能等,并可以查看24小時(shí)相電流趨勢(shì)曲線。

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圖7 電參量查詢界面圖

  運(yùn)行報(bào)表

  能查詢各回路或設(shè)備指定時(shí)間的運(yùn)行參數(shù),報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)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。

  歷史事件查詢

  能夠?qū)b信變位,保護(hù)動(dòng)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(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

  電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

  具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況,即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。

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圖8 電運(yùn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)表界面圖

  網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

  系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài),能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài),發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

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圖9 站內(nèi)設(shè)備系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D


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