發(fā)布時間：2024-03-19 10:46:30
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的變電站模塊化建設樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
【關鍵詞】預制艙 智能變電站 二次組合
隨著國民經(jīng)濟與社會的發(fā)展，電網(wǎng)工程質(zhì)量與工藝要求越來越嚴格，因此，需要對變電站施工進度進行提高，提高工程施工進度和質(zhì)量。這就給預制艙式智能變電站提供了推廣機會。變電站二次設備現(xiàn)場接線和調(diào)試的工作量特別大，并且現(xiàn)場施工要等待土建、電氣一次等專業(yè)施工完成后才能夠進場，這樣工程的建設周期會受限制，利用預制艙式二次組合設備，能夠讓整套二次設備由廠家來集成，讓工程化加工最大化，減少現(xiàn)場中的二次接線，同時還能夠有效的減少設計、施工、調(diào)試等方面的工作量，對檢修維護工作進行簡化，有效的縮短建設周期。
1 預制艙技術特點
預制艙開創(chuàng)了變電站“標準化設計、工廠化加工、裝配式建設”全新建設模式。新的建設模式：減少占地面積、節(jié)約環(huán)境資源、降低基建投入成本，同時有效縮短了智能變電站的建設、調(diào)試周期，實現(xiàn)快速建站；新的建設工藝：模塊化設計，方便拆裝組合；可以快速更換設備，易于建立檢修元件庫，減少備用間隔投資；通用工藝，簡化裝配，節(jié)能環(huán)保，提高現(xiàn)場施工效率，同時又確保了工程實施的安全和質(zhì)量水平；新的自動化技術：提升了變電站的總體智能化水平，提高了變電站的安全可靠性，進一步凸顯了變電站工業(yè)設施的定位，為智能電網(wǎng)的綠色、健康發(fā)展奠定了堅實基礎。
2 模塊化二次組合設備及優(yōu)勢
2.1 模塊化二次組合基本定義
預制艙二次組合設備由預制艙、二次設備屏柜、二次設備等組成。整套二次設備由廠家集成，并在在工廠內(nèi)完成屏柜間相關配線等工作，并作為一個整體運輸至工程現(xiàn)場，在現(xiàn)場實現(xiàn)與一次設備、土建對接。預制艙組合二次設備一般按二次系統(tǒng)特點及服務的一次對象進行模塊化組合。
2.2 模塊化二次組合優(yōu)勢
模塊化二次組合實現(xiàn)標準化設計、工廠化加工、裝配式建設。建構筑物主要構件采用工廠預制，采用模塊化二次組合設備，應用通用設計、通用設備、實現(xiàn)一次、二次設備的即插即用；土建建構筑物和電氣一次設備、二次設備全面實現(xiàn)工廠預制現(xiàn)場裝配的智能變電站。其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在一下幾個方面：
（1）對比二次設備小室，減少了建筑面積和占地面積，實現(xiàn)了節(jié)約環(huán)保，省去了施工過程中的諸多安裝環(huán)節(jié)，并且減少了環(huán)節(jié)污染。
（2）二次設備在廠家集成安裝并完成接線，這有助于對二次設備功能的整合，能夠改善設備的集中與集成度，有效的節(jié)約設備及減少現(xiàn)場工作量，并符合“資源節(jié)約型”的技術要求。
（3）預制艙式組合二次設備對聯(lián)調(diào)模式也進行了改變，利用工場聯(lián)調(diào)+現(xiàn)場調(diào)試模式。在工場中模擬出設計的運行情況，對全站五防邏輯、信號點表命名等設備SCD文件的固化工作進行完成，在現(xiàn)場僅僅需要和以此設備之間進行傳動驗證。
（4）簡化了二次設計，工場連調(diào)完成后即可生成完整的虛端子點表，可依據(jù)各地調(diào)度的不同要求附在設計文件中。
（5）節(jié)省費用。二次身材就地布置在配電間隔內(nèi)，減少了二次光纜和電纜的長度，節(jié)約材料降低了造價成本。
（6）改變建設流程，將現(xiàn)行的串行施工模式改為并行施工模式，對現(xiàn)場調(diào)試周期節(jié)約百分子六十以上。
3 智能變電站二次系統(tǒng)現(xiàn)狀
當前在智能變電站的建設過程中，二次設備都是在施工現(xiàn)場來完成安裝與調(diào)試的，這就主要存在有以下的一些問題。
（1）會受到施工工序限制，施工周期較長。二次屏柜的安裝是在土建施工結束之后方能進行；與二次系統(tǒng)的光/電纜接線，也是在屏柜安裝完成后才能進行。這就讓二次系統(tǒng)的安裝調(diào)試受制于土建、一次設備的施工安裝時間及進度。
（2）現(xiàn)場工作量較大，效率不高。智能變電站的調(diào)試項目相當多，并且技術較為復雜，這就要求廠家的售后人員必須要常駐現(xiàn)場進行參與到施工調(diào)試之中，這種方式效率較低，并且當智能變電站在電網(wǎng)內(nèi)全面推廣建設之后，各個廠家以及調(diào)試單位往往難以進行有效的應對。
（3）現(xiàn)場施工環(huán)境不好，存在一定的隱患。智能變電站中使用了大量的光口接線，但是工程現(xiàn)場施工環(huán)境不好，有著大量的灰塵，并且二次設備裝置的光口不能夠得到有效的保護，這對裝置光口后期運行的性能以及壽命帶來隱患。
（4）需要設置獨立的二次小室，導致占地面積增加。常規(guī)的二次設備都需要設置獨立的控制室，需占用土地資源，即增加土建施工量又不利于土地資源的節(jié)約。
4 結束語
相對于常規(guī)變電站，采用預制艙式組合二次設備可以有效的減少建筑占地面積。預制艙式組合二次設備使用工廠加工、現(xiàn)場吊裝的方法，省去了建筑物施工過程之中的結構、砌筑、裝飾以及電氣安裝等多個環(huán)節(jié)，有效的減少了環(huán)境污染。與此同時還可以減少粉塵污染，對艙內(nèi)二次設備提供了良好的工作環(huán)節(jié)，有效的保證了設備的安全可靠性。同時因為對減少流程進行了改善，將傳統(tǒng)的串行施工模式，改為并行施工模式，這樣可以有效的提高設計、施工的效率，有效的縮減了建設工期，同時還可以大幅度的減少二次設備的現(xiàn)場的調(diào)試項目。因為預制艙實用的是環(huán)保集成材料來進行拼裝，就地布置在配電間隔內(nèi)，能有效的減少二次光/電纜的長度，使得工程造價得以降低。
參考文獻
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[3]劉群.預制式二次設備在智能變電站中的應用研究[J].電氣開關，2013（04）：59-60.108
[4]盛曉云.標準配送式智能變電站建設實踐[J].電力訊息，2014（01）：104-105.
作者簡介
王國玉（1966-），男，河南省許昌市人?，F(xiàn)為許繼電氣股份有限公司技術中心工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護及控制裝置研發(fā)工作。
羅紅（1970-），女，河南省許昌市人?，F(xiàn)為許繼集團有限公司營銷中心工程師，從事從事營銷管理工作。
作者單位
【關鍵詞】在線監(jiān)測；智能變電站；IEC61850；通信
一、在線監(jiān)測和智能診斷技術簡介
一次設備的絕緣老化的發(fā)展具有統(tǒng)計性，速度難以預測，大多有一定的發(fā)展期。前期表現(xiàn)為設備的物理，化學，電氣等特性變化的征兆，通過對獲取的信息進行分析和處理，可對設備的可靠性做出預測和判斷，從而及早發(fā)現(xiàn)潛在的故障，為設備的檢修提供依據(jù)。
目前，國網(wǎng)提出了建設以信息化，數(shù)字化，自動化，互動化為基本技術特征的堅強智能電網(wǎng)，在變電環(huán)節(jié)要求建設智能變電站，需要安裝智能化設備，這都對變電站設備的選擇，數(shù)據(jù)的采集，通信，分析，和控制環(huán)節(jié)提出了智能化的要求。智能化設備要求具有信息就地處理能力，并可實現(xiàn)對設備健康狀況的自我檢查。智能變電站一次設備的在線監(jiān)測和診斷技術通過安裝傳感器對設備的實時狀態(tài)進行數(shù)據(jù)采集，分析，并進行設備的安全評估和故障診斷。目的是為了實現(xiàn)變電站智能化及無人值班。
二、在線監(jiān)測和智能診斷技術特點
在線監(jiān)測技術的研究始于20世紀80年代初，最近10年來，隨著計算機通信技術，微處理器技術，故障診斷技術和多傳感器信息融合技術的發(fā)展，一次設備在線監(jiān)測技術達到了實用化階段并不斷進步。目前其研究重點轉移到監(jiān)測項目完善，研究符合智能電網(wǎng)建設需求的智能變電站在線監(jiān)測與智能診斷系統(tǒng)。
智能變電站一次設備在線監(jiān)測與智能診斷系統(tǒng)在原有在線監(jiān)測技術上的改進如表所示。
功能和特點 智能在線監(jiān)測系統(tǒng)。 原有在線監(jiān)測系統(tǒng)
通信規(guī)約 RS485/CAV/TCP/IP等不統(tǒng)一 統(tǒng)一采用IEC61850
設計原則 面向監(jiān)測對象，監(jiān)測功能組件化 面向監(jiān)測功能，按監(jiān)測規(guī)劃
監(jiān)測項目形式 集成式，全景式，相互關聯(lián) 單一，孤立，分散
故障診斷形式 綜合診斷 按監(jiān)測項目各自診斷
監(jiān)測系統(tǒng)形式 集成化，一體化 各自獨立的監(jiān)測系統(tǒng)的組合
服務器數(shù)量 一個 多個
數(shù)據(jù)存儲 使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)格式，存儲 分散的數(shù)據(jù)存儲
信息展現(xiàn)方式 一個系統(tǒng)界面和用戶界面 不同的系統(tǒng)界面和用戶界面
（1）信息共享平臺化。支持信息一體化平臺化的要求，站內(nèi)數(shù)據(jù)信息共享；滿足集中監(jiān)控，順序控制，狀態(tài)檢修等要求；站控層一體化平臺和電力數(shù)據(jù)網(wǎng)相連。
（2）信息展現(xiàn)一體化。站內(nèi)系統(tǒng)信息平臺把經(jīng)過整合的信息資源展現(xiàn)給用戶，提供給用戶最全面的全方位監(jiān)測和故障診斷信息，大大提高了信息系統(tǒng)的效率。
（3）監(jiān)測目標全景化。對整個變電站關鍵設備包括變壓器，開關設備等進行全面的狀態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)監(jiān)測目標全景化
（4）系統(tǒng)構架網(wǎng)絡化。網(wǎng)絡結構分為站控層，間隔層，過程層三層網(wǎng)絡結構，系統(tǒng)按照IEC61850協(xié)議進行網(wǎng)絡化的數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡化控制。
（5）設備狀態(tài)可視化。系統(tǒng)基于自監(jiān)測信息和經(jīng)由信息互動獲得的設備其他信息，通過智能組件的自診斷，以智能電網(wǎng)其他相關系統(tǒng)可辨識的方式表述自診斷結果，使設備狀態(tài)在電網(wǎng)中是可觀測的。
（6）全站信息數(shù)字化。對高壓設備本體或部件進行智能控制所需設備狀態(tài)參量及進行就地數(shù)字化測量。測量結果可根據(jù)需要發(fā)送至站控層網(wǎng)絡或/和過程層網(wǎng)絡。設備狀態(tài)參量包括開關設備分合閘狀態(tài)，OLTC分接位置等。
（7）監(jiān)測功能模塊化。監(jiān)測功能可根據(jù)需求對監(jiān)測項目進行靈活配置，各監(jiān)測功能模塊基于統(tǒng)一的通信協(xié)議，具有即插即用得特點。
（8）通信協(xié)議標準化。全站實現(xiàn)通信協(xié)議標準化（IEC61850標準）站控層具有智能高級應用，可以向外部提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡服務接口。
三、智能變電站在線監(jiān)測和智能診斷系統(tǒng)設計方案
一次設備狀態(tài)監(jiān)測與智能診斷技術是實現(xiàn)智能變電站建設的核心內(nèi)容和關鍵支撐技術。一次設備在線監(jiān)測和智能診斷系統(tǒng)的設計要遵循平臺化，一體化，全景化，網(wǎng)絡化，數(shù)字化，模塊化，標準化的原則，設置針對各類變電站一次設備的智能匯控柜，將各監(jiān)測組件，控制組件以及合并單元等按模塊化的標準組件形式實現(xiàn)全景式的在線診斷與智能診斷。
輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測與評估系統(tǒng)是為了適應智能電網(wǎng)建設要求而研發(fā)的新型設備，它通過先進的傳感技術，數(shù)字化技術，嵌入式計算機技術，廣域分布通信技術，在線監(jiān)測技術和故障診斷技術實現(xiàn)了各類電網(wǎng)設備運行狀態(tài)的實時感知，監(jiān)視，分析，預測，故障診斷和評估。該系統(tǒng)的建設對推動智能電網(wǎng)建設具有積極而深遠的意義。
實際工程應用中，變壓器智能匯控柜作為變壓器的智能化裝置，主要有嵌入式處理器（主IED），色譜微水監(jiān)測智能組件，局部放電監(jiān)測智能組件，套管絕緣監(jiān)測智能組件，工況信息監(jiān)測智能組件，繞組溫度光纖監(jiān)測智能組件，冷卻單元監(jiān)測智能組件，有載開關監(jiān)測智能組件及光纖交換機組成，并可根據(jù)需要擴展其他監(jiān)測智能組件。各智能組件均采用無風扇冷卻方式以提高可靠性，采用上架式19英寸標準機箱，安裝在匯控柜內(nèi)。GIS智能匯控柜作為斷路器和GIS的智能化裝置，主要由嵌入式處理器（主IED），局部放電監(jiān)測智能組件，斷路器動作特性監(jiān)測智能組件，SF6微水及密度監(jiān)測智能組件，光纖交換機等組成。各智能組件均采用無風扇冷卻方式設計以提高可靠性，采用上架式19英寸標準機箱，安裝在匯控柜中。
各主IED將依據(jù)獲得的電力設備狀態(tài)信息，采用基于多信息融合技術的綜合評估模型，結合設備的參數(shù)和結構特性，運行歷史記錄和環(huán)境因素，對電力設備工作狀態(tài)和剩余壽命作出評估；對已經(jīng)發(fā)生，正在發(fā)生或可能發(fā)生的故障進行預報，判斷和分析，明確故障的性質(zhì)，類型，程度，原因，指出故障發(fā)生和發(fā)展的趨勢及其后果。提出控制故障發(fā)展和消除故障的有效對策，達到避免電力設備事故發(fā)生，保證設備安全，可靠，正常運行的目的。
四、結語
智能變電站是變電站發(fā)展的必然趨勢，其最終實現(xiàn)尚需要較長的時間。結合IEC61850發(fā)展情況與變電站的工程實踐現(xiàn)狀，給出了現(xiàn)階段切實可行的在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計方案，為今后智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設提供了參考和借鑒。隨著技術的發(fā)展，應逐步實現(xiàn)在線監(jiān)測與測控、保護等功能的一體化以及一次設備與智能組件的最終融合。
參考文獻
[1]劉振亞.智能電網(wǎng)技術[M].北京:中國電力出版社,2010
關鍵詞：預制式二次組合設備艙：新一代智能變電站；應用；必要性
1 概述
1.1 工程概況
依托設計競賽課題“商丘睢縣110kV城南輸變電工程”，設計思路為：在“三通一標”、“兩型一化”設計總體原則基礎上，設計出“標準化設計”、“模塊化建設”的新一代智能變電站。
1.2 新一代智能變電站理念
從2013年國網(wǎng)公司提出創(chuàng)新變電站工程建設模式，裝配式智能變電站建設大力推行，新一代智能變電站應運而生。采用集成化智能設備和一體化業(yè)務系統(tǒng)，采用一體化設計、一體化供貨、一體化調(diào)試模式，實現(xiàn)“占地少、造價省、可靠性高”的目標，打造“系統(tǒng)高度集成、結構布局合理、裝備先進適用、經(jīng)濟節(jié)能環(huán)保、支撐調(diào)控一體”新一代智能變電站。而為了實現(xiàn)新一代智能變電站，采用預制二次設備艙就勢在必行了。本專題報告就是為了重點論述本站預制二次設備艙應用的必要性。
2 預制式二次組合設備艙概念及應用
2.1 概念
預制式二次組合設備由設備艙、艙體輔助設施、二次設備、二次設備屏柜（或機架）組成，并在工廠內(nèi)完成相關調(diào)試、配線等工作；且作為一個整體運輸至工程現(xiàn)場。預制艙采用集裝箱式構造，可由一個或多個分艙體拼接而成，可根據(jù)電氣布置選擇箱體橫向或者縱向拼接，艙內(nèi)可根據(jù)需要配置安防、消防、照明、通信、暖通等輔助設施，滿足變電站二次設備運行條件及變電站運行調(diào)試人員現(xiàn)場作業(yè)的要求。
2.2 國內(nèi)外應用
國內(nèi)外集裝箱式通信機房、集裝箱式活動房、集裝箱式公共設施等由于其運輸方便，現(xiàn)場安裝簡單等得到廣泛應用。
2.3 電力行業(yè)應用
在電力行業(yè)中，35kV、10kV箱式變電站已在工程中等到廣泛應用，集裝箱式SVG設備、集裝箱式電容器、集裝箱式光伏逆變器等也得到廣泛應用。
3 預制式二次組合設備艙艙型研究
3.1 預制式二次組合設備艙尺寸的選取
依據(jù)變電站屏柜布置需要，同時根據(jù)《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》 ，預制式組合二次設備艙橫向尺寸不宜超過2500mm，長度不宜超過13000mm；即建議主要選擇以下三種集裝箱柜：
20尺集裝箱：外部尺寸：6058mm×2438mm×2896mm
30尺集裝箱：外部尺寸：9125mm×2438mm×2896mm
40尺集裝箱：外部尺寸：12190mm×2438mm×2896mm
3.2 預制式二次組合設備艙整體結構型式
預制艙整體結構設計保持集裝箱原結構，最少化改動集裝箱本體的結構設置軸流風機、排氣孔、艙門等，盡可能多的在電力工程建設中優(yōu)化其配置。預制艙內(nèi)必須設置緊急逃生門，且安裝電子門鎖，無論任何情況下都可以緊急啟動。預制艙內(nèi)配置有手提式滅火器。預制艙內(nèi)還需設置軸流風機、空調(diào)采暖通風設施，空調(diào)選用遠程故障告警的分體空調(diào)，軸流風機通風則在通道的選用應滿足除塵防水功能要求。
3.3 預制式二次組合設備艙的配置
預制式二次組合設備艙按照各設備對象模塊化設置布置，方便生產(chǎn)運行、檢修維護。站內(nèi)共配置間隔設備預制艙、公共設備預制艙。間隔設備預制艙內(nèi)配置有該站間隔層設備，包含有主變壓器保護屏、主變壓器測控保護屏、公共測控裝置屏、電度表、直流分屏、交換機等設備。公共預制艙內(nèi)配置有調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設備、二次系統(tǒng)安全防護、站區(qū)計算機監(jiān)控系統(tǒng)站控層設備、通信設備、智能輔助控制系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、交直流一體化電源等設備。
3.4 預制艙內(nèi)部屏柜尺寸選擇
通用設備戶內(nèi)屏（柜）外形尺寸可選用2260mm×800mm×600mm（高×寬×深，高度中包含60mm眉頭）；通信設備屏（柜）外形尺寸可選用2260mm×600mm×600mm（高×寬×深，高度中包含60mm眉頭）。
3.5 多集裝箱內(nèi)部屏布置方案
本站預制艙內(nèi)二次屏柜采用單排布置，柜前后及兩側均留置完全滿足規(guī)程及安全運行要求的維護通道。
3.6 預制艙線纜接口
艙內(nèi)外光纖聯(lián)系采用預制式光纜聯(lián)系。預制艙內(nèi)應設置配電盒、插座盒、開關面板、組合開關箱，均選用嵌入式安裝且選用暗敷管線安裝，且滿足相關規(guī)范規(guī)程要求。
3.7 電纜橋架設計
電纜橋架通過行線架，上機柜統(tǒng)一從上行行線架走線，下機柜通過底部行線架出線，達到走線集中，整齊優(yōu)化。
4 多預制艙的拼接方案
預制式二次設備艙頂部采用彩鋼瓦或其他結構的瓦均為層層相扣形式，以防止雨水滲透；箱體外部在接縫處兩側至少外延300mm，內(nèi)部還考慮了防潮的薄膜，以有效防止雨水和灰塵進入箱體。
5 方案比選
一臺12米預制艙（屏柜雙列布置、含兩側防雨側壁、含艙體空調(diào)、通風、預制光纜接頭等）造價約40萬元。按本設計方案，選用兩臺6米預制艙（含艙體空調(diào)、通風、預制光纜接頭等），造價每臺20萬元。通過比選，集裝箱結構造價投入為47.5萬元，而裝配式預制混凝土墻板結構成本造價為60萬元，集裝箱結構就節(jié)省12.5萬元，節(jié)約了20.8%投資。
通過比選，集裝箱結構只需現(xiàn)場基礎澆制完成，吊裝箱體就位，即可投入使用。裝配式預制混凝土墻板結構除現(xiàn)場基礎澆制完成以及墻板吊裝就位后，仍需二次現(xiàn)場混凝土搭接澆筑工作，之后混凝土凝固與養(yǎng)護，待主體結構完成，還需室內(nèi)外裝飾工程。雖比傳統(tǒng)混凝土工程工期有所縮短，但是后期設備調(diào)試安裝都需大量人力物力以及時間。
6 結束語
隨著生產(chǎn)力飛速發(fā)展，變電站建設模式必須走向減少土地占用、降低造價、縮短建設周期，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)、提高運行可靠性和較少的設備維護發(fā)展模式，同時相關的行業(yè)的技術發(fā)展也推動了變電站建設模式的發(fā)展。
預制式二次設備組合設備艙箱體整合照明、通風管線、外墻保溫隔熱材料，箱體采用標準集裝箱尺寸，工廠一次成型，不拼接，整體性能較好，尤其針對設備小型化特別適合采用。從根本上縮短了生產(chǎn)及安裝工期，大力提高了工作效率，有利于新一代智能化變電站的“標準化設計”、“模塊化建設”。采用預制艙，最大程度地節(jié)約了施工場地以及現(xiàn)場設備材料占地面積，節(jié)約了土地資源。預制式二次設備組合設備艙的投入使用，勢在必行，有利于電力建設機械化、工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。
參考文獻
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【關鍵詞】智能 變電站 設計 技術 理念
為助于智能電網(wǎng)模式轉變，實現(xiàn)調(diào)控整體建設，引導智能電網(wǎng)和變電站發(fā)展的方向，就有必要將現(xiàn)有的智能變電站設計、建設、運行及檢修的經(jīng)驗與存在的問題進行分析研究，結合設計、建設、運行及檢修方法轉變，進行新一代智能變電站研究，整理、歸納智能變電站功能的需求，深入智能變電站核心理論和技術研究以及設備開發(fā)，努力在智能電網(wǎng)領域達到中國創(chuàng)造和引領的目的。目前，變電站的設計主要采用供應商主導分專業(yè)的設計方式，無法達到變電站整體優(yōu)化的目標。設計方法與理念受到設備與技術水平的限制，配置和控制等方案仍存在進一步的提升可能。新一代的變電站可實現(xiàn)由分專業(yè)的設計轉變?yōu)榧苫O計。通過集成化設計，可確認設備所具有的功能及其需求，有助于設備的開發(fā)；通過對主接線及總平面的優(yōu)化，可提高智能變電站的設計技術水平，保證將先進的理念和方法應用到設計當中。
1 新一代智能變電站設計理念
1.1 系統(tǒng)高度集成
新一代智能變電站通過整合系統(tǒng)功能、優(yōu)化結構布局、采用“一體化設備、一體化網(wǎng)絡、一體化系統(tǒng)”為技術構架，有效提升變電站優(yōu)化集成設計水平?！案叨燃伞钡脑O計理念包括：一次與二次設備高度集成、IED裝置高度集成、網(wǎng)絡高度集成、站域平臺高度集成及設備空間高度集成5個方面。
1.2 結構合理布局
在保證電網(wǎng)具備足夠的安全性的條件下，對變電站的主接線進行優(yōu)化，適當?shù)亟档突ジ衅鞯臄?shù)量，對一次設備進行合理的位置安排，節(jié)約變電站設備及基建的費用；將一次設備與傳感器進行整體化設計，在電子互感器穩(wěn)定成熟后，可以集成于一次設備當中，從而進一步地增加設備的集成度，使設備所占體積減少；利用好一次設備空余的面積，將有關二次設備放在一次設備的附近進行就地擺放和安裝，與此同時，采取新型安裝機械設備及檢修裝置，便于惡劣氣候條件檢修及維護；減少二次設備屏柜的數(shù)量，從而節(jié)省建筑面積。
1.3 支撐調(diào)控一體
優(yōu)化設備告警信息直傳、變電站全景遠程瀏覽等功能，簡化一體化監(jiān)控系統(tǒng)配置；深化一鍵式順序控制應用，同時提升高級功能應用水平，滿足無人值守及“大運行”管理模式需求。
1.4 設備先進適用
新一代智能變電站采用智能化一次設備，集成化二次系統(tǒng)，改進現(xiàn)有設備，研制新型設備，技術指標先進、性能穩(wěn)定，全壽命周期長；變電站設計、調(diào)試技術取得突破，設計、配置、調(diào)試工具方便高效。采用基于圖形用戶界面的設計、配置成套工具，二次虛端子接線設計文件與變電站配置文件無縫接口，CAD圖形文件與SCD模型文件可同步轉換，并具備圖形連接與模型中虛端子自動匹配和校核功能。變電站設計、安裝、調(diào)試效率大大提高。
1.5 經(jīng)濟節(jié)能環(huán)保
新一代智能變電站使用的IED減少30%以上，網(wǎng)絡交換機減少50%，占地減少40%～50%，建筑面積減少62.5%，現(xiàn)場安裝工作量減少60%以上，有效體現(xiàn)智能變電站集成化、模塊化、一體化、標準化和工業(yè)化的發(fā)展理念。
2 智能變電站關鍵設備及技術
2009年起，在國網(wǎng)范圍內(nèi)共安排了兩批47座新建智能變電站試點工程建設，試點工程涉及24個網(wǎng)、省、直轄市，覆蓋從66kV？750kV不同電HI等級，采用AIS、GIS、HGIS等設備，涵蓋戶外、戶內(nèi)、地下變電站等多種類型。至2011年底，智能變電站試點項目已經(jīng)梭工投產(chǎn)41座，在技術突破、設備創(chuàng)新、功能提升等方面取得了階段性成果。
2.1 電子式互感器
電子式互感器在智能變電站試點工程中得到廣泛應用。其中，電子式電流互感器有源型、無源型約各占1/2；電子式電壓互感器絕大多數(shù)為有源型，組合式電流電壓互感器也絕大多數(shù)為有源型，而從整站配置來看，羅氏線圈電流互感器+電容分壓式電壓互感器是目前電子式互感器的主流配置。在安裝方式上，大多數(shù)電子式互感器用與HGIS、GIS、開關柜、套管集成安裝的安裝方式。
作為智能變電站的重要設備，電子互感器在集數(shù)字化、控制網(wǎng)絡化、設備緊湊化、狀態(tài)可視化、檢修狀態(tài)化等方面發(fā)揮了重要的作用，但也因運行時間相對較短、技術還未完全成熟，在實際應用中穩(wěn)定性、可靠性較常規(guī)互感器低。
因電子式互感器的研發(fā)、制造、應用仍處于初步階段，在選型配置規(guī)范化、安裝調(diào)試、運行維護方面，還需完善，尤其在可靠性、穩(wěn)定性等產(chǎn)品制造方面還存在一些問題，通過優(yōu)化設計、提高質(zhì)量、嚴格測試、規(guī)范標準等手段，電子式互感器應用有更廣闊的前景。
2.2 智能終端
智能終端從功能角度是一種繼電保護裝置，也是一種執(zhí)行元件，與間隔層保護控制器、負責數(shù)據(jù)采樣的合并單元（MU）共同組成智能變電站集成保護平臺。它的控制對象可以是斷路器、刀閘、主變壓器等一次設備。其主要功能有：（1）控制輸出功能。智能終端具有開關量（DO）輸出功能，而且應具有可擴展性，輸出量點數(shù)可根據(jù)工程需要靈活配置；繼電器輸出接點容量應滿足現(xiàn)場實際需要?？梢酝ㄟ^模塊化設計，來實現(xiàn)可擴展性和靈活配置。（2）GOOSE命令記錄功能，即具有簡單的事件順序記錄功能（SOE）。記錄的內(nèi)容有：收到GOOSE命令時刻、GOOSE命令的來源及保護跳合閘等動作時刻等，并能提供便捷的查看方法。（3）斷路器控制功能?？筛鶕?jù)工程需要選擇分相控制或三相控制等不同模式。一般情況下，220 kV 及以上電壓等級的斷路器都是采用分相控制的。在初期階段，能夠實現(xiàn)簡單的分合閘控制功能即可。
2.3 合并單元
合并單元是電子式互感器與保護、測控等裝置的接口設備，在智能變電站信息傳遞中起著重要的紐帶作用，其不同的配置方案對智能變電站的穩(wěn)定、可靠運行具有重要影響。在試點智能變電站中，合并單元配置主要有兩種布置方式，即室內(nèi)布置方式與就地布置方式。
合并單元在調(diào)試、運行和檢修過程的問題主要有：（1）合并單元與互感器、采集器之間的干擾問題。（2）合并單元裝置耐高溫、抗干擾問題。智能變電站通過合并單元的應用，實現(xiàn)了電流、電壓等模擬量信息的共享，使以往的硬接線模擬量傳輸方式轉化為光纖數(shù)字傳輸方式，簡化了二次接線，節(jié)省了大量的電纜硬接線。隨著智能變電站信息應用的擴展和功能應用的提升，合并單元的作用將更加凸顯。
2.4 高壓開關設備與智能組件整合
通過模塊化的測量、控制、保護、監(jiān)測、計量傳感器部件和統(tǒng)一化的電源、信號接口標準，研究高壓開關設備與智能組件整合技術，采用內(nèi)置插接方式與一次設備集成，實現(xiàn)一次智能設備的測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡化、狀態(tài)可視化、功能一體化和信息互動化。
2.5 時間同步系統(tǒng)
智能變電站的二次系統(tǒng)中電子式互感器、合并單元、交換機、保護測控等設備，保護測控設備的電流電壓等樣值輸入也由模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字信號輸入，信息的共享程度和數(shù)據(jù)的實時性大幅度提高，這些變化對智能變電站的時鐘同步系統(tǒng)提出了嚴格的要求。應用IEEC 61588對時可在避免專門鋪設光纖同步網(wǎng)，只需交換機支持該標準即可。目前支持該標準的交換機價格比較昂貴，在變電站具體實施過程又缺乏具體的設計及運行規(guī)范。隨著二次設備就地化、支持IEC61588對時的網(wǎng)絡交換機成熟及價格下降，IEC 61588對時技術在智能變電站將會廣泛應用。
3 未來發(fā)展方向
目前，雖然智能變電站知識部分實現(xiàn)了一次設備與二次系統(tǒng)的提升，仍存在著占地面積大、運行效率低等一些問題。一次設備智能化的程度較低，即使實現(xiàn)了一次、二次設備間的數(shù)字化連接，但因為智能終端與合并單元的出現(xiàn)，現(xiàn)場增加大量的接口設備，難以實現(xiàn)和一次設備整體化設計；此外，二次系統(tǒng)目前有較大的突破，基本實現(xiàn)了數(shù)字信息化，但網(wǎng)絡實現(xiàn)的過程太過復雜，對于信息的傳遞是否可靠還需進一步的驗證，還未實現(xiàn)信息一體化平臺建設。而對于新一代的智能變電站，將會達到統(tǒng)一標準、整體化設計、先進且實用的發(fā)展目標，這也就對一次設備占地面積大小、智能化的程度，二次系統(tǒng)的集成程度、支撐調(diào)控一體化等問題提出了更高的要求。
4 結語
目前，智能變電站在技術、設備、功能等水平方面實現(xiàn)了較大提升，總體造價與常規(guī)變電站相比基本相當，但與外部運行管理轉變要求和內(nèi)部自身技術發(fā)展要求相比仍存在差距，建設理念需要突破，關鍵技術需要創(chuàng)新，專業(yè)管理有待提升，需要開展新一代智能變電站的研究和建設。
參考文獻：
[1]倪益民，楊宇，樊陳，郭艷霞，竇仁暉，黃國方.智能變電站二次設備集成方案討論[J].電力系統(tǒng)自動化，2014，03：194-199.
[2]宋合志，王化鵬，楊威，許智.新一代智能變電站智能開關設備關鍵技術研究[J].電氣應用，2013，S1：444-447.
【關鍵詞】數(shù)字化 變電站
一、引言
數(shù)字化變電站作為電力自動化發(fā)展史上的一次重大的技術變革，對整個電力事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。數(shù)字化變電站的研究與實施將為實現(xiàn)國家電網(wǎng)公司“一強三優(yōu)”總體戰(zhàn)略目標，提高國家電網(wǎng)整體科技含量，推動電網(wǎng)集約化發(fā)展、集約化管理和集約化運營，建設堅強的數(shù)字化電網(wǎng)發(fā)揮重要的作用。IEC 61850標準――變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)，是國際電工委員會（IEC）TC57工作組制定的《變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)》系列標準，是基于網(wǎng)絡通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)唯一的國際標準。IEC61850規(guī)范了數(shù)據(jù)的命名、數(shù)據(jù)定義、設備行為、設備的自描述特征和通用配置語言，使不同智能電氣設備間的信息共享和互操作成為可能。
二、電子式互感器
電子式互感器通常由傳感模塊和合并單元兩部分構成，傳感模塊又稱遠端模塊，安裝在高壓一次側，負責采集、調(diào)理一次側電壓電流并轉換成數(shù)字信號。合并單元安裝在二次側，負責對來自遠端模塊的各相電流電壓信號進行同步處理，并轉發(fā)給二次設備。電子式互感器是數(shù)字化變電站實現(xiàn)模擬量測量的重要裝置。電子式互感器分為無源電子式互感器和有源電子式互感器兩種。其中有源電子式互感器是空心線圈電流互感器，帶鐵心的低功率電流互感器；電阻分壓或阻容分壓的電壓互感器。無源電子式互感器是基于光效應的互感器，如采用法拉第效應磁光變化原理的電流互感器和普克爾效應電光原理的電壓互感器。
三、智能化一次設備
智能化的一次電氣設備主要包括：智能型斷路器/隔離開關和智能化變壓器等。智能化就是設備具有實時數(shù)據(jù)的采集和處理（應用的）能力，有智能控制的能力，有與其它智能單元實時交換數(shù)據(jù)的能力，設備有自我描述和診斷能力。目前由于一次設備技術發(fā)展尚不成熟，普遍采用就地安裝合并單元和智能操作箱進行就地轉換，一次設備的信息通過電纜接到合并單元和智能操作箱，在由合并單元和智能操作箱通過光纜接入過程層網(wǎng)絡。
四、網(wǎng)絡化的二次裝置
要實現(xiàn)一次設備和二次裝置之間的數(shù)字化通信，以及變電站自動化系統(tǒng)特定的功能要求（比如實時性、精確性、穩(wěn)定性、安全性等），系統(tǒng)網(wǎng)絡結構的設計和網(wǎng)絡信息流的優(yōu)化分配也是非常重要的。
五、站內(nèi)通信系統(tǒng)
根據(jù)數(shù)字化變電站的功能要求，借鑒IEC61850標準的變電站體系，數(shù)字化變電站應采用三層結構。這三層分別是：變電站層、間隔層和過程層。
（一）變電站層：變電站層位于變電站自動化系統(tǒng)的的最上層，應配備監(jiān)控/保護主機、遠動主機、打印機等設備，具有典型的SCADA功能，接收、處理實時數(shù)據(jù)，轉發(fā)實時數(shù)據(jù)至調(diào)度中心和按照電網(wǎng)允許的需要發(fā)出控制和調(diào)節(jié)命令（有些命令直接來自調(diào)度中心，有些命令來自變電站自動化系統(tǒng)本身）。
（二）間隔層：間隔層包括測控、保護等間隔層IED裝置，應按照應用功能合理分配邏輯節(jié)點，完成相應的數(shù)據(jù)分析、處理和控制功能。數(shù)字化變電站內(nèi)二次設備將變成了數(shù)字化功能模塊，如繼電保護、防誤閉鎖、測量控制、遠動、故障錄波、安全穩(wěn)定、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標準化、模塊化的微處理機設計制造，模塊之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡通信，通過網(wǎng)絡真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享；二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路完全被可編程序代替。
（三）過程層：過程層包括二次系統(tǒng)和一次系統(tǒng)的接口單元，承擔一次設備數(shù)字化、智能化的重要功能，是整個數(shù)字化變電站的基礎。過程層是一次設備與二次設備的結合面，或者說過程層是指智能化電氣設備的智能化部分。過程層設備主要包括電子式互感器和智能高壓電器。
六、控制及防誤閉鎖
GOOSE是IEC61850定義的一種通信機制，用于快速傳輸變電站事件，諸如命令、告警、指示、信息。GOOSE實現(xiàn)了裝置間快速信息通信；內(nèi)在自檢功能，在線監(jiān)測；不僅可以傳送開關量，還可傳遞變化不快的模擬量。單個的GOOSE信息由智能單元發(fā)送，并能被若干個智能單元接收使用。所以通過GOOSE可以實現(xiàn)關聯(lián)閉鎖功能。
七、全站統(tǒng)一時鐘
為了保障全站信息（開關量、數(shù)據(jù)采集、保護動作報告等）的實時性和同步性，應對所有的智能單元設備統(tǒng)一GPS時鐘，為多設備關聯(lián)保護裝置正確動作提供有力保障。而且所有事件記錄都帶有毫秒級的時標，有利于現(xiàn)場運行人員進行運行分析和故障分析。
八、常規(guī)變電站數(shù)字化改造策略
常規(guī)綜合自動化變電站的數(shù)字化改造應按照IEC61850的變電站架構進行，應采用基于IEC61850標準的數(shù)字化變電站系統(tǒng)進行改造。由于目前一次智能設備技術發(fā)展尚不成熟，普遍采用分散安裝合并單元和智能操作箱實現(xiàn)一次設備智能化的應用事例較少；各類數(shù)字化接口保護裝置雖然得到了一些應用，但應用時間也較短。因此，針對系統(tǒng)內(nèi)作用重大、地位重要的220kV變電站，應采用積極穩(wěn)妥、漸進發(fā)展的原則，進行改造。即：變電站自動化系統(tǒng)在變電站層和間隔層實現(xiàn)基于IEC61850標準的系統(tǒng)，對于過程層暫時不進行變化；變電站所有裝置和后臺系統(tǒng)實現(xiàn)IEC61850，所有改動僅限于通信層面，對變電站現(xiàn)有格局影響最小。
九、結束語
數(shù)字化變電站是變電站自動化技術發(fā)展的一次重大變革，在我國沒有成熟的經(jīng)驗可以參考。數(shù)字化變電站的功能將不局限于傳統(tǒng)的測控和保護功能，還會涵蓋計量、故障錄波和測距、安穩(wěn)裝置、動態(tài)監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)測、信息管理、仿真、電子式互感器以及智能開關產(chǎn)品等。基于集中式保護的全網(wǎng)絡數(shù)字化變電站是一種可以嘗試的變電站新模式，如果集中保護功能相關的設備運行可靠，成本進一步降低，必將給數(shù)字化變電站傳統(tǒng)保護模式帶來一次結構革新，對大型復雜的變電站二次接線進行變革。
參考文獻：
[1]鄧建平.數(shù)字化變電站技術叢書.成果與展望分冊[M].中國電力出版社，2010（1）.
關鍵詞：新型電力設備基礎；預制拼裝式；變電站應用研究
0引言
隨著電力工程發(fā)展的需要，對變電站建設周期、工程投資、社會環(huán)境提出了更高的要求，傳統(tǒng)混凝土濕作業(yè)方式制約了電力工程建設的快速發(fā)展。電力生產(chǎn)大修、技改工程由于要滿足供電可靠性要求，要求縮短停電時間，對工期要求更高。常規(guī)基礎建設對混凝土有養(yǎng)生周期要求，對大修、技改這種要求工期非常短的項目及不適用。因此，需要尋找一種快速高效的基礎建設形式，我們研制開發(fā)一種新型的預制拼裝式設備基礎，該基礎根據(jù)力學受力分析，預制鋼筋混凝模塊，現(xiàn)場進行模塊化組裝，施工更加方便快捷，從而達到提高工效的目的。拼裝式基礎完全可以高效的完成搶修、停電過渡和冬季施工的要求，對電力系統(tǒng)設備基礎建設形式的發(fā)展具有積極的意義。
1.技術實現(xiàn)原理
預制拼裝式基礎的研究是通過對構支架受力的充分了解，以理論力學、材料力學、結構力學為依托，將混凝土與鋼筋制作成輕型、便捷、高效的小型構件，來替代現(xiàn)澆混凝土基礎，可在搶修、停電過渡、冬季施工過程中發(fā)揮它巨大的優(yōu)勢。
技術實現(xiàn)的基本原理是先將傳統(tǒng)的基礎形式建模，經(jīng)過測算科學分解成小型構件模塊，設計合理的契合連接形式，建立組裝模型。通過力學驗算和強度試驗，充分考慮基礎承受構支架安裝時作用力，以及基礎承受設備自身重以及操作時產(chǎn)生的下壓、剪切、傾覆等作用力，使拼裝式基礎符合運行要求。具體設計方法是將每個基礎分成4個基本模塊，采用“盒式”預埋鐵件，設計了三種不同的螺栓連接方式，鐵件通過錨筋預埋在基礎模塊中，安裝完成后進行防腐封堵。設計了找平梁與定位板。找平梁即梁式墊層，通過數(shù)根找平梁并排鋪設在地基上，形成基礎墊層，無需澆筑混凝土墊層，同時達到找平的目的。找平梁鋪好后，將定位板置于其上，基礎模塊與定位板完全吻合即完成定位，施工方便、快捷。
2.預制拼裝式基礎構造形式確定
2.1設計方案概述：
基礎設計充分考慮便于施工要求，設備基礎分解成四個預制模塊，單體筑塊重量輕，筑塊內(nèi)采用鋼板螺栓連接裝配方式，通過LJ-3的背板開孔固定M20螺栓，埋入基礎混凝土，安裝時通過鋼板連接，螺栓受剪。適用于搶修，過渡及冬季施工，不考慮回填土，混凝土容重為2500kg/m。：
2.2 基礎型式及規(guī)格：
模塊一：尺寸為500*500*600預制混凝土塊，單體重為：375kg。
模塊二：上部尺寸為500*500*200預制混凝土塊，下部尺寸為800*800*300預制混凝土塊， 單體重為：605kg。
模塊三：尺寸為800*800*400預制混凝土塊， 單體重為：640kg。
模塊四：尺寸為800*800*400預制混凝土塊，單體重為：640kg 。
2.3 預制拼裝式基礎受力計算
1）基礎及支架自重取G=0.5t
2）傾覆彎矩設計值
支架高度取h=3.0m，鋼管直徑D=250mm，設備迎風面積取0.5m2，設計風速取30m/s，風荷載標準值取 kN/m2，傾覆彎矩設計值：
3）基礎自重G1=2.26t
4）抗傾覆穩(wěn)定驗算：
5）螺栓連接強度計算
連接均采用M20螺栓。
LJ-1螺栓受拉，螺栓拉力 （4.8級）
LJ-2、LJ-3螺栓受剪，考慮鐵件加工精度，僅計算單個螺栓，螺栓剪力 （4.8級）
6）、使用條件
傾覆彎矩：不大于5.24kN?m（由傾覆控制）
凍深：不大于1.6m。使用前應驗算地基承載力及傾覆穩(wěn)定。
3.關鍵技術要求
3.1 混凝土預制件技術要求
拼裝式基礎預制件要達到表面平整，連接件和接口位置精確，應保證預制件的形狀、尺寸、預留孔道和強度等級符合技術要求，使用前必須檢驗，按照國家相關混凝土標準進行檢驗，混凝土預制件采用后張法，將多個組合件拼裝在一起，混凝土的強度等級不應低于C30。
3.2基礎受力分析檢測要求
先進行基礎構件試驗，取構件的樣本在室內(nèi)試驗室進行壓、拉、彎、扭、剪試驗，記錄數(shù)據(jù)，篩選出合格構件進行場地實驗。場地試驗分別在正常靜態(tài)、荷載組合、破壞性加載狀態(tài)下進行，記錄各狀態(tài)的壓力、剪力、彎矩、傾覆、變形試驗數(shù)據(jù)，對薄弱環(huán)節(jié)進行加強，調(diào)選出最優(yōu)方案。
3.3拼裝式基礎安裝要求
基槽開挖后，應判斷基礎部位的地耐力是否符合要求?；拥膸缀纬叽缂靶螤顟弦?guī)定，基底應平整，混凝土墊層要水平校正，防止不均勻沉降。拼裝式基礎模塊在疊裝時，要避免模塊磕碰，要保證基礎整體平整，部件鏈接緊密，金屬鉸鏈做好防潮密封。
4.拼裝式基礎技術特點
4.1 現(xiàn)場安裝工期短，施工快，減少停電過渡時間。由于拼裝式基礎在工廠加工制作完畢，運抵現(xiàn)場后，僅需對施工現(xiàn)場的地基稍作處理，即可拼接安裝，無需澆搗和養(yǎng)護，大大縮短了基礎施工時間。
4.2 使用成本低。由于拼裝式基礎為工廠化預制，現(xiàn)場拼裝，可以重復使用，利用率高，無需每次安裝都綁扎鋼筋、支模、現(xiàn)場澆注混凝土，從而使攤銷費用大大降低。
4.3基礎工藝質(zhì)量高。由于拼裝式基礎為工廠標準化生產(chǎn)，實現(xiàn)了專業(yè)化流水作業(yè)，制作、養(yǎng)護條件優(yōu)越，質(zhì)量有可靠保證，其構件之間采用高強預應力柔性連接技術，使塊與塊之間實現(xiàn)無縫隙連接，螺栓定位精準，整體性好，因而產(chǎn)品質(zhì)量有可靠保證。
4.4重復利用率高。設計時充分考慮重復利用問題，舊基礎可以挖出移到別處再利用。把基礎設計成通用模式，可用于不同設備的基礎，一旦某工程改造，設備基礎移位，預制混凝土拼裝基礎可運至新位置。
4.5基礎通用性強。拼裝式基礎設計在設計之初就考慮基礎要有應用的廣泛性、安裝的簡便性、整體的通用性。確定了整體通用，局部多樣的原則。針對不同地腳規(guī)格的設備支架，制作多種規(guī)格上部混凝土模塊，安裝時根據(jù)不同設備要求，只需更換上帽模塊即可，下部可直接采用通用基礎模塊部分。
4.6符合文明施工和環(huán)境保護的要求?，F(xiàn)場拼裝沒有噪音、揚塵，對周圍居民影響??；產(chǎn)品現(xiàn)場整體拼裝，便于施工現(xiàn)場組織施工，較易實現(xiàn)保持施工現(xiàn)場良好的作業(yè)環(huán)境、衛(wèi)生環(huán)境、工作秩序和規(guī)范施工現(xiàn)場的場容，保持作業(yè)環(huán)境整潔衛(wèi)生的要求，沒有濕作業(yè)，不產(chǎn)生建筑垃圾。
4.7推廣應用范圍廣。預制拼裝式基礎適用于220kV及以下各個等級的變電站開關、刀閘、CT、PT、避雷器、母線橋等設備構、支架基礎，可根據(jù)構、支架形式和荷載的變換，經(jīng)過作用力分析，調(diào)整拼裝式基礎模塊。預制拼裝式基礎替代了傳統(tǒng)現(xiàn)澆筑施工方法，時效更高，該成果可廣泛應用在生產(chǎn)的大修、技改工程；基建的變電站建設工程；事故搶修的應急工程等領域。
關鍵詞:預制裝配式變電站;兩型一化;變電站設計;110kV楊柳變電站;變電站施工
中圖分類號:TM762文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)10-0026-02
一、背景
本工程為110kV楊柳變電所,位于麗水市云和縣楊柳河開發(fā)區(qū)內(nèi),交通便利工程。其占地為4.78畝,總建筑面積3183 m2。遠景規(guī)劃50MVA主變壓器3臺、110kV出線3回、10kV出線36回、4200kvar并聯(lián)電容器6組;本期安裝50MVA主變壓器1臺,110kV出線2回,10kV出線16回,4200kvar并聯(lián)電容器2組;110kV配電裝置采用內(nèi)橋接線、10kV配電裝置采用中置式成套開關柜雙列布置。本工程土建部分施工周期短,采用預制裝配式施工模式,為浙江省首次采用,施工過程將面臨不可預測的問題,施工難度非常大。
此次全預制裝配式變電站建設重點在土建施工中,我們以變電所綜合樓、圍墻、設備基礎及電纜溝等為說明。
二、預制裝配式變電所
在以往110kV變電站施工中土建施工流程一般都是經(jīng)過基礎施工、主體施工、裝飾等階段。如建筑物施工要先從地基處理開始,到基礎施工,到主體施工,到最后的建筑物裝修。而采用現(xiàn)行的預制裝配模式后,首先在系統(tǒng)策劃階段,設計階段就已經(jīng)依據(jù)標準,改變了傳統(tǒng)的電氣布置型式,廢除了傳統(tǒng)建筑結構形式,開始推廣土建專業(yè)通用設計,因地制宜,美化優(yōu)化結構,使之與社會及周邊環(huán)境相協(xié)調(diào),并且融入自然環(huán)境中;在土建施工過程中,始終貫徹建筑節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地方針,設計及實際安全裕度精準,建筑耐久性與變電站運行壽命相協(xié)調(diào),建筑結構輕型化,如在變電站設計中,創(chuàng)新采用沙石地坪,主控樓采用工業(yè)化設計,采用清水墻工藝和節(jié)能環(huán)保材料;同時,傳統(tǒng)模式中采用現(xiàn)場澆筑、砌筑物,在新模式下采用工業(yè)標準化生產(chǎn)檢驗合格后的產(chǎn)品,直接送現(xiàn)場按標準工藝快速拼裝;使得整個施工流程由傳統(tǒng)的串聯(lián)順序模式,轉變成并聯(lián)同時進行的流程,相應的簡化凈化了現(xiàn)場施工,減少施工期間粉塵、噪音、污水等對周邊環(huán)境造成的影響,節(jié)約了資源消耗。這樣的建筑模式,使得建筑主體及圍墻等采用預制裝配結構,現(xiàn)場只要按設計一次就位,在施工周期上縮短了近一半時間。
本次在麗水云和110kV楊柳變電所,貫徹了全壽命周期變電站設計、建設理念。注重資源節(jié)約,環(huán)境協(xié)調(diào);功能定位工業(yè)性設施核心,剝離冗余功能,注重系統(tǒng)優(yōu)化、全局優(yōu)化、費用優(yōu)化;注重新技術、新材料、新工藝集成應用,注重先進管理方法。通過本工程的實踐,體現(xiàn)在以下幾點:
1.優(yōu)化設計,優(yōu)化總平,取消了110kV區(qū)域一側道路,優(yōu)化110kV區(qū)域平面及主變區(qū)域平面,110kV區(qū)域長寬方向尺寸均有較大壓縮,在各臺主變間設置防火墻,大大縮減了主變區(qū)域的寬度。站區(qū)圍墻內(nèi)占地面積2750平方米,比ZA-3(3363平方米)減少613平方米,相當于ZA-3的81.8%,大大減少了對資源(土地資源和建材等)的有效占用,降低了工程投資,施工范圍緊湊。
2.在追求變電站的基本功能和核心功能的同時實現(xiàn)了工業(yè)性設施功能,剝離與變電站運行無直接影響的功能,將原來二層建筑改一層,取消了電容器室與開關室之間的隔墻,取消了輔助用房及電纜層,取消蓄電池室,蓄電池屏與直流充饋電屏并排安裝,將電容器及接地變設備改為戶外布置,建筑面積只有380平方米,相當于ZA-3(1015平方米)的37.5%。
3.改變電纜溝及圍墻做法,改為預制裝配式;改變電纜溝蓋板做法,為工廠成品預制蓋板,取消電纜支溝,采用直埋管結合電纜井做法;取消操作地坪及綠化,產(chǎn)地鋪設碎石墊層;嚴格控制裝修標準,取消吊頂。
4.建筑風格上體現(xiàn)了工業(yè)設施特點,改變了建筑結構形式,建筑結構上采用了預制裝配式結構,門式鋼結構形式,屋面采用預制大型屋面板,上做防水卷材。在建筑材料上,采用了技術上已經(jīng)論證、工程已成功運用、市場已經(jīng)成熟的環(huán)保、節(jié)能新型材料,如綜合樓維護結構采用的木纖維復合墻板。
5.施工過程中,在工藝上推行工廠化生產(chǎn),機械化環(huán)保施工,在零標高以上施工均采用裝配式施工,各個前期環(huán)節(jié)可以并行施工,降低了粉塵、噪音等對環(huán)境造成的破壞,同時大大縮短了施工工期,降低了工程造價。本次施工實踐整個施工周期為76日,比典型110kV變電所建設工期縮短近50%。
6.由于建筑面積降低,工期的縮短,對施工過程中的能耗降低近40%。
7.通過合理的施工安排和管理,項目的通過質(zhì)量、安全和進度控制,降低工程消耗近5%。
三、結論
“裝配式變電站”源于“兩型一化”思路,它的特點就是“注重新技術、新材料、新工藝集成應用,注重先進管理方法應用”,“注重資源節(jié)約,環(huán)境協(xié)調(diào),剝離冗余功能,注重系統(tǒng)優(yōu)化、全局優(yōu)化、費用優(yōu)化”。同時,“可根據(jù)實際施工情況來并行施工,大大縮短施工工期”。通過110kV楊柳變裝配式變電的實踐探索,有效驗證了其特點和優(yōu)越性,明顯縮短了施工工期,節(jié)約了資源,減少了施工實踐,證明此種方法行之有效,為以后該類型變電站建設量奠定了良好的基礎。
參考文獻
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論文摘要：當今世界，在變電站自動化領域中，智能化電氣的發(fā)展，特別是智能化開關、光電式互感器等機電一體化設備的出現(xiàn)，變電站自動化技術即將進入數(shù)字化新階段。本文論述了數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的特征、結構及功能劃分等。
經(jīng)過幾十年的發(fā)展,變電站自動化技術已經(jīng)達到了一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設中不僅中低壓變電站采用了自動化技術實現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設中也大量采用自動化新技術，從而大大提高了電網(wǎng)建設的現(xiàn)代化水平，增強了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性，降低了變電站建設的總造價，這已經(jīng)成為不爭的事實。然而，技術的發(fā)展是沒有止境的，隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態(tài)檢測、變電站運行操作培訓仿真等技術日趨成熟，以及計算機高速網(wǎng)絡在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應用，勢必對已有
的變電站自動化技術產(chǎn)生深刻的影響，全數(shù)字化的變電站自動化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。
一數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的特點
(1）智能化的一次設備
通常一次設備被檢測的信號回路和被控制的操作驅動回路采用微處理器和光電技術設計，簡化了常規(guī)機電式繼電器及控制回路的結構，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡取代傳統(tǒng)的導線連接。換言之，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。
(2)網(wǎng)絡化的二次設備
變電站內(nèi)常規(guī)的二次設備，如繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠動裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標準化、模塊化的微處理機設計制造，設備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡通信，二次設備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。
(3)自動化的運行管理系統(tǒng)
變電站運行管理自動化系統(tǒng)應包括電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計無紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動化；變電站運行發(fā)生故障時能即時提供故障分析報告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統(tǒng)能自動發(fā)出變電站設備檢修報告，即常規(guī)的變電站設備“定期檢修”改變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”。
二數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結構
在變電站自動化領域中，智能化電氣的發(fā)展，特別是智能開關、光電式互感器機電一體化設備的出現(xiàn)，變電站自動化技術進入了數(shù)字化的新階段。在高壓和超高壓變電站中，保護裝置、測控裝置、故障錄波及其他自動裝置的I/O單元，如A/D變換、光隔離器件、控制操作回路等將割列出來作為智能化一次設備的一部分。反言之，智能化一次設備的數(shù)字化傳感器、數(shù)字化控制回路代替了常規(guī)繼電保護裝置、測控等裝置的I/O部分；而在中低壓變電站則將保護、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關柜上，實現(xiàn)了變電站機電一體化設計。
數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結構在物理上可分為兩類，即智能化的一次設備和網(wǎng)絡化的二次設備；在邏輯結構上可分為三個層次，根據(jù)IEC6185A通信協(xié)議草案定義，這三個層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。
過程層是一次設備與二次設備的結合面，或者說過程層是指智能化電氣設備的智能化部分。過程層的主要功能分三類：（1）電力運行實時的電氣量檢測；（2）運行設備的狀態(tài)參數(shù)檢測；（3）操作控制執(zhí)行與驅動。間隔層設備的主要功能是：（1）匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息；（2）實施對一次設備保護控制功能；（3）實施本間隔操作閉鎖功能；（4）實施操作同期及其他控制功能；（5）對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計運算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制；（6）承上啟下的通信功能，即同時高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡通信功能。必要時，上下網(wǎng)絡接口具備雙口全雙工方式，以提高信息通道的冗余度，保證網(wǎng)絡通信的可靠性。
站控層的主要任務是：（1）通過兩級高速網(wǎng)絡匯總全站的實時數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實時數(shù)據(jù)庫，按時登錄歷史數(shù)據(jù)庫；（2）按既定規(guī)約將有關數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；（3）接收調(diào)度或控制中心有關控制命令并轉間隔層、過程層執(zhí)行；（4）具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；（5）具有（或備有）站內(nèi)當?shù)乇O(jiān)控，人機聯(lián)系功能，如顯示、操作、打印、報警，甚至圖像，聲音等多媒體功能；（6）具有對間隔層、過程層諸設備的在線維護、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能；（7）具有（或備有）變電站故障自動分析和操作培訓功能。
三數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)中的網(wǎng)絡選型
網(wǎng)絡系統(tǒng)是數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的命脈，它的可靠性與信息傳輸?shù)目焖傩詻Q定了系統(tǒng)的可用性。常規(guī)變電站自動化系統(tǒng)中單套保護裝置的信息采集與保護算法的運行一般是在同一個CPU控制下進行的，使得同步采樣、A/D轉換，運算、輸出控制命令整個流程快速，簡捷，而全數(shù)字化的系統(tǒng)中信息的采樣、保護算法與控制命令的形成是由網(wǎng)絡上多個CPU協(xié)同完成的，如何控制好采樣的同步和保護命令的快速輸出是一個復雜問題，其最基本的條件是網(wǎng)絡的適應性，關鍵技術是網(wǎng)絡通信速度的提高和合適的通信協(xié)議的制定。
如果采用通常的現(xiàn)場總線技術可能不能勝任數(shù)字化變電站自動化的技術要求。目前以太網(wǎng)（ethernet）異軍突起，已經(jīng)進入工業(yè)自動化過程控制領域，固化OSI七層協(xié)議，速率達到100MHz的嵌入式以太網(wǎng)控制與接口芯片已大量出現(xiàn)，數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的兩級網(wǎng)絡全部采用100MHz以太網(wǎng)技術是可行的。
四數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展中的主要問題
在三個層次中，數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的研究正在自下而上逐步發(fā)展。目前研究的主要內(nèi)容集中在過程層方面，諸如智能化開關設備、光電互感器、狀態(tài)檢測等技術與設備的研究開發(fā)。國外已有一定的成熟經(jīng)驗，國內(nèi)的大專院校、科研院所以及有關廠家都投入了相當?shù)娜肆M行開發(fā)研究，并且在某些方面取得了實質(zhì)性的進展。但歸納起來，目前主要存在的問題是：（1）研究開發(fā)過程中專業(yè)協(xié)作需要加強，比如智能化電器的研究至少存在機、電、光三個專業(yè)協(xié)同攻關；（2）材料器件方面的缺陷及改進；（3）試驗設備、測試方法、檢驗標準，特別是EMC（電磁干擾與兼容）控制與試驗還是薄弱環(huán)節(jié)。
