一体化智能监测保护装置在某工厂 10kV 变配电站的应用研究-技术文章-安科瑞电气股份有限公司手机版

一体化智能监测保护装置在某工厂 10kV 变配电站的应用研究

时间：2026-06-29 阅读：219

摘要：制酸厂属于连续化化工生产装置，供电系统一旦失稳将导致生产中断、废料剧增、设备损坏及安全风险，对变配电站的可靠性、安全性与智能化水平提出高要求。以辽宁某制酸厂 10kV 变配电站项目为工程实例，介绍一套集微机保护、智能操控、无线测温、局部放电监测、弧光保护、电力监控平台于一体的综合自动化解决方案。项目采用 AM5SE 系列微机保护实现故障快速切除与多维度电气防护；通过 ASD320 智能操控与 ATE400 无线测温完成开关柜状态显示、环境调控与关键节点温度在线监测；配置 APD300‑L 三合一局放装置对绝缘缺陷提前预警；部署 ARB6 弧光保护实现母线故障毫秒级切除与精准定位；所有设备数据统一接入 Acrel‑2000 电力监控系统，实现遥测、遥信、遥控、事件告警、趋势分析、报表管理与远程运维一体化。工程投运后，变配电站运行稳定性显著提升，有效避免非计划停电与设备恶性事故，为制酸厂长周期连续安全生产提供坚实电力保障。

关键词：制酸厂；10kV 变配电站；综合自动化；微机保护；无线测温；局部放电；弧光保护；电力监控系统

0 引言

硫酸生产具有工艺连续、流程密闭、高温高压、介质强腐蚀性等特点，属于典型的连续性化工生产装置。生产链一旦因电力中断停机，将造成触媒失效、管道结晶、设备腐蚀、大量废料产生及高昂经济损失，甚至引发气体泄漏等安全事故。变配电站作为全厂动力核心，其供电可靠性直接决定生产连续性与企业经济效益。

传统配电室依赖人工巡检、经验判断、被动抢修，存在故障发现滞后、隐患定位困难、操作风险高、数据不透明等短板。为满足制酸厂高可靠、高安全、长周期运行需求，辽宁某制酸厂对 10kV 变配电站实施智能化升级，构建覆盖保护、测控、状态监测、智能操作、弧光保护、远程监控的完整电力安全体系，实现设备状态可感知、故障可预警、操作可闭锁、系统可管控的智慧运维模式。

1 项目概况与需求分析

1.1 项目背景

本工程为辽宁某制酸厂 10kV 变配电站新建与智能化改造项目。厂区主要负荷包括鼓风机、循环泵、酸泵、除尘系统、控制仪表等，均为一级重要负荷，不允许停电。原有配电系统保护配置简单、状态监测缺失、运维手段落后，难以应对长期满负荷运行与化工复杂环境，亟需建设高可靠综合自动化系统。

1.2 核心建设目标

实现全站电气设备全面保护，故障快速切除、精准隔离，防止事故扩大。
对开关柜触头、母线、电缆终端等发热点进行 24h 在线测温，超温预警。
实时监测开关柜局部放电，提前识别绝缘劣化隐患。
配置母线弧光保护，毫秒级切断电弧故障，保障设备与人身安全。
实现开关柜智能操控、五防闭锁、温湿度自动控制、语音防误提示。
搭建统一电力监控平台，数据集中展示、远程监控、事件记录、报表输出。

1.3 系统总体架构

项目采用间隔层 — 通信层 — 站控层三层架构：

间隔层：AM5SE 微机保护、ASD320 智能操控、ATE400 无线测温、APD300‑L 局放、ARB6 弧光保护。
通信层：RS485 / 以太网，Modbus、103、104 等规约。
站控层：Acrel‑2000 电力监控系统，实现集中监控与管理。

2 关键设备配置与技术方案

2.1 微机保护系统（AM5SE 系列）

按间隔全覆盖配置，满足进线、母联、PT、配电变、电动机、电容器等不同回路保护需求。

进线：三段式过流、重合闸、过负荷、PT 断线。
母联：速断、过流、备自投。
变压器：三段式过流、过负荷、非电量保护。
电动机：过流、热过载、堵转、电压不平衡。
电容器：过流、不平衡电压 / 电流、欠压。

装置具备独立操作回路、故障指示、手动就地复位，可在线测试，满足化工现场高可靠性要求。

2.2 智能操控与无线测温

ASD320 开关柜智能操控装置集成：

一次模拟图、开关位置、储能状态、带电显示与核相、电磁闭锁。
两路温湿度自动控制，加热 / 降温输出。
语音防误、人体感应照明、事件记录、故障告警。
无线测温接入、RS485 通讯。

ATE400 无线测温传感器采用 CT 感应取电（感应电流≥5A），安装于梅花触头、电缆接头、母排，测温范围‑50~125℃，精度 ±1℃，实时上传温度数据，超温分级告警。

本项目共配置ASD320 共 28 台，每台对应ATE400 传感器 12 只，覆盖全部 10kV 开关柜。

2.3 局部放电监测（APD300‑L）

采用特高频 UHF + 地电波 TEV + 超声波 AE三传感器融合检测，同步采集温湿度与噪声辅助判据，有效识别绝缘缺陷、悬浮电位、放电等早期隐患。装置磁吸安装于电缆室，RS485/MODBUS 上传数据，实现绝缘状态在线评估与趋势预警。

2.4 弧光保护系统（ARB6）

针对母线故障配置 ARB6 弧光保护，采用弧光 + 电流双判据，动作速度快、选择性强、可靠性高。

弧光探头全覆盖母线室与进线室，故障点精确定位。
支持分区域跳闸、定值自定义、光纤链路自检。
具备故障录波、事件记录、Modbus/103 通讯。
可在毫秒级切断电弧，避免母线烧毁、设备爆炸及人身伤害。

2.5 电力监控系统（Acrel‑2000）

系统具备遥测、遥信、遥控、遥调、事件告警、实时 / 历史曲线、报表统计、用户权限等功能，支持 IEC60870‑5‑103/104、Modbus RTU/TCP 等标准规约。界面包括一次主接线、实时数据、告警列表、温度监测、局放监测、弧光保护状态、趋势曲线、电能报表等，实现全站配电可视化、智能化、少人化运维。

3 系统功能与运行效果

3.1 多方位保护功能

微机保护覆盖过流、过载、过压、欠压、零序、非电量、备自投等，实现故障秒级切除；弧光保护实现毫秒级灭弧，从根本上抑制事故扩大。

3.2 状态在线监测

温度：关键节点 24h 监测，超温提前预警，杜绝发热烧蚀事故。
局放：绝缘状态连续监测，早期发现隐患，避免绝缘击穿。
运行参数：电压、电流、功率、功率因数、频率实时采集。

3.3 智能操控与安全闭锁

ASD320 实现防误操作、状态可视化、环境自动调节、带电闭锁，降低人为操作风险。

3.4 集中监控与远程管理

Acrel‑2000 实现数据统一接入、集中展示、历史存储、异常告警、报表输出，支持远程监视与控制，大幅提升运维效率。

3.5 运行效果

供电可靠性显著提升，非计划停电次数降至零。
设备隐患提前发现、提前处置，避免重大设备事故。
运维由被动抢修转为主动预警，人力成本降低 50% 以上。
满足制酸厂连续生产要求，保障长周期安全稳定运行。

4 现场实施与应用

项目严格按照设计方案完成设备安装、接线、调试与联调：

微机保护与智能操控装置开孔安装于仪表室柜门。
无线测温传感器固定于触头、母排、电缆接头。
局放装置磁吸安装于电缆室柜壁。
弧光探头布置于母线室与进线室。
通讯总线统一接入后台监控主机。
系统一次性投运成功，各项功能满足设计与规范要求。

5 结语

制酸厂连续化生产对电力系统的可靠性、安全性、智能化提出严苛要求。辽宁某制酸厂 10kV 变配电站综合自动化项目，以微机保护为基础、状态监测为核心、弧光保护为关键、智能操控为保障、电力监控平台为中枢，构建了完整的安全防护与智能运维体系。项目投运后，实现故障快速处理、隐患提前预警、操作安全可控、运行数据透明，有效提升供电稳定性与设备健康水平，为化工企业变配电站智能化建设提供可复制的工程实践方案。

未来可进一步融合 AI 边缘计算、故障诊断模型、数字孪生等技术，推动系统向自主预警、智能决策、远程运维更高阶段发展，持续保障制酸行业安全生产与高效运行。