發(fā)布時(shí)間：2024-03-19 10:46:30
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的變電站模塊化建設(shè)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
【關(guān)鍵詞】預(yù)制艙 智能變電站 二次組合
隨著國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，電網(wǎng)工程質(zhì)量與工藝要求越來越嚴(yán)格，因此，需要對變電站施工進(jìn)度進(jìn)行提高，提高工程施工進(jìn)度和質(zhì)量。這就給預(yù)制艙式智能變電站提供了推廣機(jī)會(huì)。變電站二次設(shè)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(jìn)場，這樣工程的建設(shè)周期會(huì)受限制，利用預(yù)制艙式二次組合設(shè)備，能夠讓整套二次設(shè)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(shí)還能夠有效的減少設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試等方面的工作量，對檢修維護(hù)工作進(jìn)行簡化，有效的縮短建設(shè)周期。
1 預(yù)制艙技術(shù)特點(diǎn)
預(yù)制艙開創(chuàng)了變電站“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化加工、裝配式建設(shè)”全新建設(shè)模式。新的建設(shè)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(shí)有效縮短了智能變電站的建設(shè)、調(diào)試周期，實(shí)現(xiàn)快速建站；新的建設(shè)工藝：模塊化設(shè)計(jì)，方便拆裝組合；可以快速更換設(shè)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(shí)又確保了工程實(shí)施的安全和質(zhì)量水平；新的自動(dòng)化技術(shù)：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(jìn)一步凸顯了變電站工業(yè)設(shè)施的定位，為智能電網(wǎng)的綠色、健康發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
2 模塊化二次組合設(shè)備及優(yōu)勢
2.1 模塊化二次組合基本定義
預(yù)制艙二次組合設(shè)備由預(yù)制艙、二次設(shè)備屏柜、二次設(shè)備等組成。整套二次設(shè)備由廠家集成，并在在工廠內(nèi)完成屏柜間相關(guān)配線等工作，并作為一個(gè)整體運(yùn)輸至工程現(xiàn)場，在現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)與一次設(shè)備、土建對接。預(yù)制艙組合二次設(shè)備一般按二次系統(tǒng)特點(diǎn)及服務(wù)的一次對象進(jìn)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(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化加工、裝配式建設(shè)。建構(gòu)筑物主要構(gòu)件采用工廠預(yù)制，采用模塊化二次組合設(shè)備，應(yīng)用通用設(shè)計(jì)、通用設(shè)備、實(shí)現(xiàn)一次、二次設(shè)備的即插即用；土建建構(gòu)筑物和電氣一次設(shè)備、二次設(shè)備全面實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)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(gè)方面：
（1）對比二次設(shè)備小室，減少了建筑面積和占地面積，實(shí)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(shè)備在廠家集成安裝并完成接線，這有助于對二次設(shè)備功能的整合，能夠改善設(shè)備的集中與集成度，有效的節(jié)約設(shè)備及減少現(xiàn)場工作量，并符合“資源節(jié)約型”的技術(shù)要求。
（3）預(yù)制艙式組合二次設(shè)備對聯(lián)調(diào)模式也進(jìn)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(shè)計(jì)的運(yùn)行情況，對全站五防邏輯、信號(hào)點(diǎn)表命名等設(shè)備SCD文件的固化工作進(jìn)行完成，在現(xiàn)場僅僅需要和以此設(shè)備之間進(jìn)行傳動(dòng)驗(yàn)證。
（4）簡化了二次設(shè)計(jì)，工場連調(diào)完成后即可生成完整的虛端子點(diǎn)表，可依據(jù)各地調(diào)度的不同要求附在設(shè)計(jì)文件中。
（5）節(jié)省費(fèi)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(jià)成本。
（6）改變建設(shè)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(dāng)前在智能變電站的建設(shè)過程中，二次設(shè)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(huì)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(jié)束之后方能進(jìn)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(jìn)行。這就讓二次系統(tǒng)的安裝調(diào)試受制于土建、一次設(shè)備的施工安裝時(shí)間及進(jìn)度。
（2）現(xiàn)場工作量較大，效率不高。智能變電站的調(diào)試項(xiàng)目相當(dāng)多，并且技術(shù)較為復(fù)雜，這就要求廠家的售后人員必須要常駐現(xiàn)場進(jìn)行參與到施工調(diào)試之中，這種方式效率較低，并且當(dāng)智能變電站在電網(wǎng)內(nèi)全面推廣建設(shè)之后，各個(gè)廠家以及調(diào)試單位往往難以進(jìn)行有效的應(yīng)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(shè)備裝置的光口不能夠得到有效的保護(hù)，這對裝置光口后期運(yùn)行的性能以及壽命帶來隱患。
（4）需要設(shè)置獨(dú)立的二次小室，導(dǎo)致占地面積增加。常規(guī)的二次設(shè)備都需要設(shè)置獨(dú)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(jié)束語
相對于常規(guī)變電站，采用預(yù)制艙式組合二次設(shè)備可以有效的減少建筑占地面積。預(yù)制艙式組合二次設(shè)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(jié)構(gòu)、砌筑、裝飾以及電氣安裝等多個(gè)環(huán)節(jié)，有效的減少了環(huán)境污染。與此同時(shí)還可以減少粉塵污染，對艙內(nèi)二次設(shè)備提供了良好的工作環(huán)節(jié)，有效的保證了設(shè)備的安全可靠性。同時(shí)因?yàn)閷p少流程進(jìn)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(shè)計(jì)、施工的效率，有效的縮減了建設(shè)工期，同時(shí)還可以大幅度的減少二次設(shè)備的現(xiàn)場的調(diào)試項(xiàng)目。因?yàn)轭A(yù)制艙實(shí)用的是環(huán)保集成材料來進(jìn)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(jià)得以降低。
參考文獻(xiàn)
[1]張焰民.變電站預(yù)制式二次設(shè)備艙專題研究[J].廣東科技，2014（14）：79-80.
[2]鄭瑞忠，陳國華.預(yù)制艙式二次組合設(shè)備布置方式探討[J].能源與環(huán)境，2014（01）：42-43.
[3]劉群.預(yù)制式二次設(shè)備在智能變電站中的應(yīng)用研究[J].電氣開關(guān)，2013（04）：59-60.108
[4]盛曉云.標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站建設(shè)實(shí)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(shù)中心工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及控制裝置研發(fā)工作。
羅紅（1970-），女，河南省許昌市人。現(xiàn)為許繼集團(tuán)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(guān)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(shù)簡介
一次設(shè)備的絕緣老化的發(fā)展具有統(tǒng)計(jì)性，速度難以預(yù)測，大多有一定的發(fā)展期。前期表現(xiàn)為設(shè)備的物理，化學(xué)，電氣等特性變化的征兆，通過對獲取的信息進(jìn)行分析和處理，可對設(shè)備的可靠性做出預(yù)測和判斷，從而及早發(fā)現(xiàn)潛在的故障，為設(shè)備的檢修提供依據(jù)。
目前，國網(wǎng)提出了建設(shè)以信息化，數(shù)字化，自動(dòng)化，互動(dòng)化為基本技術(shù)特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，在變電環(huán)節(jié)要求建設(shè)智能變電站，需要安裝智能化設(shè)備，這都對變電站設(shè)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(shè)備要求具有信息就地處理能力，并可實(shí)現(xiàn)對設(shè)備健康狀況的自我檢查。智能變電站一次設(shè)備的在線監(jiān)測和診斷技術(shù)通過安裝傳感器對設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分析，并進(jìn)行設(shè)備的安全評(píng)估和故障診斷。目的是為了實(shí)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(shù)特點(diǎn)
在線監(jiān)測技術(shù)的研究始于20世紀(jì)80年代初，最近10年來，隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，微處理器技術(shù)，故障診斷技術(shù)和多傳感器信息融合技術(shù)的發(fā)展，一次設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)達(dá)到了實(shí)用化階段并不斷進(jìn)步。目前其研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到監(jiān)測項(xiàng)目完善，研究符合智能電網(wǎng)建設(shè)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(shè)備在線監(jiān)測與智能診斷系統(tǒng)在原有在線監(jiān)測技術(shù)上的改進(jìn)如表所示。
功能和特點(diǎn) 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(shè)計(jì)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(xiàng)目形式 集成式，全景式，相互關(guān)聯(lián) 單一，孤立，分散
故障診斷形式 綜合診斷 按監(jiān)測項(xiàng)目各自診斷
監(jiān)測系統(tǒng)形式 集成化，一體化 各自獨(dú)立的監(jiān)測系統(tǒng)的組合
服務(wù)器數(shù)量 一個(gè) 多個(gè)
數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)格式，存儲(chǔ) 分散的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
信息展現(xiàn)方式 一個(gè)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(tái)化。支持信息一體化平臺(tái)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(tái)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(tái)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(biāo)全景化。對整個(gè)變電站關(guān)鍵設(shè)備包括變壓器，開關(guān)設(shè)備等進(jìn)行全面的狀態(tài)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測目標(biāo)全景化
（4）系統(tǒng)構(gòu)架網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為站控層，間隔層，過程層三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)按照IEC61850協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)化控制。
（5）設(shè)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(dòng)獲得的設(shè)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(guān)系統(tǒng)可辨識(shí)的方式表述自診斷結(jié)果，使設(shè)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(shè)備本體或部件進(jìn)行智能控制所需設(shè)備狀態(tài)參量及進(jìn)行就地?cái)?shù)字化測量。測量結(jié)果可根據(jù)需要發(fā)送至站控層網(wǎng)絡(luò)或/和過程層網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備狀態(tài)參量包括開關(guān)設(shè)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(xiàng)目進(jìn)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(diǎn)。
（8）通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化。全站實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化（IEC61850標(biāo)準(zhǔn)）站控層具有智能高級(jí)應(yīng)用，可以向外部提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口。
三、智能變電站在線監(jiān)測和智能診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與智能診斷技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能變電站建設(shè)的核心內(nèi)容和關(guān)鍵支撐技術(shù)。一次設(shè)備在線監(jiān)測和智能診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要遵循平臺(tái)化，一體化，全景化，網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)字化，模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化的原則，設(shè)置針對各類變電站一次設(shè)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(biāo)準(zhǔn)組件形式實(shí)現(xiàn)全景式的在線診斷與智能診斷。
輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與評(píng)估系統(tǒng)是為了適應(yīng)智能電網(wǎng)建設(shè)要求而研發(fā)的新型設(shè)備，它通過先進(jìn)的傳感技術(shù)，數(shù)字化技術(shù)，嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)，廣域分布通信技術(shù)，在線監(jiān)測技術(shù)和故障診斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了各類電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知，監(jiān)視，分析，預(yù)測，故障診斷和評(píng)估。該系統(tǒng)的建設(shè)對推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)具有積極而深遠(yuǎn)的意義。
實(shí)際工程應(yīng)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(guān)監(jiān)測智能組件及光纖交換機(jī)組成，并可根據(jù)需要擴(kuò)展其他監(jiān)測智能組件。各智能組件均采用無風(fēng)扇冷卻方式以提高可靠性，采用上架式19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(dòng)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(jī)等組成。各智能組件均采用無風(fēng)扇冷卻方式設(shè)計(jì)以提高可靠性，采用上架式19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，安裝在匯控柜中。
各主IED將依據(jù)獲得的電力設(shè)備狀態(tài)信息，采用基于多信息融合技術(shù)的綜合評(píng)估模型，結(jié)合設(shè)備的參數(shù)和結(jié)構(gòu)特性，運(yùn)行歷史記錄和環(huán)境因素，對電力設(shè)備工作狀態(tài)和剩余壽命作出評(píng)估；對已經(jīng)發(fā)生，正在發(fā)生或可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)報(bào)，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(dá)到避免電力設(shè)備事故發(fā)生，保證設(shè)備安全，可靠，正常運(yùn)行的目的。
四、結(jié)語
智能變電站是變電站發(fā)展的必然趨勢，其最終實(shí)現(xiàn)尚需要較長的時(shí)間。結(jié)合IEC61850發(fā)展情況與變電站的工程實(shí)踐現(xiàn)狀，給出了現(xiàn)階段切實(shí)可行的在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，為今后智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)提供了參考和借鑒。隨著技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測與測控、保護(hù)等功能的一體化以及一次設(shè)備與智能組件的最終融合。
參考文獻(xiàn)
[1]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2010
關(guān)鍵詞：預(yù)制式二次組合設(shè)備艙：新一代智能變電站；應(yīng)用；必要性
1 概述
1.1 工程概況
依托設(shè)計(jì)競賽課題“商丘睢縣110kV城南輸變電工程”，設(shè)計(jì)思路為：在“三通一標(biāo)”、“兩型一化”設(shè)計(jì)總體原則基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)”、“模塊化建設(shè)”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(shè)模式，裝配式智能變電站建設(shè)大力推行，新一代智能變電站應(yīng)運(yùn)而生。采用集成化智能設(shè)備和一體化業(yè)務(wù)系統(tǒng)，采用一體化設(shè)計(jì)、一體化供貨、一體化調(diào)試模式，實(shí)現(xiàn)“占地少、造價(jià)省、可靠性高”的目標(biāo)，打造“系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)布局合理、裝備先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)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(shí)現(xiàn)新一代智能變電站，采用預(yù)制二次設(shè)備艙就勢在必行了。本專題報(bào)告就是為了重點(diǎn)論述本站預(yù)制二次設(shè)備艙應(yīng)用的必要性。
2 預(yù)制式二次組合設(shè)備艙概念及應(yīng)用
2.1 概念
預(yù)制式二次組合設(shè)備由設(shè)備艙、艙體輔助設(shè)施、二次設(shè)備、二次設(shè)備屏柜（或機(jī)架）組成，并在工廠內(nèi)完成相關(guān)調(diào)試、配線等工作；且作為一個(gè)整體運(yùn)輸至工程現(xiàn)場。預(yù)制艙采用集裝箱式構(gòu)造，可由一個(gè)或多個(gè)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(shè)施，滿足變電站二次設(shè)備運(yùn)行條件及變電站運(yùn)行調(diào)試人員現(xiàn)場作業(yè)的要求。
2.2 國內(nèi)外應(yīng)用
國內(nèi)外集裝箱式通信機(jī)房、集裝箱式活動(dòng)房、集裝箱式公共設(shè)施等由于其運(yùn)輸方便，現(xiàn)場安裝簡單等得到廣泛應(yīng)用。
2.3 電力行業(yè)應(yīng)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(yīng)用，集裝箱式SVG設(shè)備、集裝箱式電容器、集裝箱式光伏逆變器等也得到廣泛應(yīng)用。
3 預(yù)制式二次組合設(shè)備艙艙型研究
3.1 預(yù)制式二次組合設(shè)備艙尺寸的選取
依據(jù)變電站屏柜布置需要，同時(shí)根據(jù)《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》 ，預(yù)制式組合二次設(shè)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(yù)制式二次組合設(shè)備艙整體結(jié)構(gòu)型式
預(yù)制艙整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保持集裝箱原結(jié)構(gòu)，最少化改動(dòng)集裝箱本體的結(jié)構(gòu)設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)、排氣孔、艙門等，盡可能多的在電力工程建設(shè)中優(yōu)化其配置。預(yù)制艙內(nèi)必須設(shè)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(dòng)。預(yù)制艙內(nèi)配置有手提式滅火器。預(yù)制艙內(nèi)還需設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)、空調(diào)采暖通風(fēng)設(shè)施，空調(diào)選用遠(yuǎn)程故障告警的分體空調(diào)，軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)則在通道的選用應(yīng)滿足除塵防水功能要求。
3.3 預(yù)制式二次組合設(shè)備艙的配置
預(yù)制式二次組合設(shè)備艙按照各設(shè)備對象模塊化設(shè)置布置，方便生產(chǎn)運(yùn)行、檢修維護(hù)。站內(nèi)共配置間隔設(shè)備預(yù)制艙、公共設(shè)備預(yù)制艙。間隔設(shè)備預(yù)制艙內(nèi)配置有該站間隔層設(shè)備，包含有主變壓器保護(hù)屏、主變壓器測控保護(hù)屏、公共測控裝置屏、電度表、直流分屏、交換機(jī)等設(shè)備。公共預(yù)制艙內(nèi)配置有調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、二次系統(tǒng)安全防護(hù)、站區(qū)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)站控層設(shè)備、通信設(shè)備、智能輔助控制系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、交直流一體化電源等設(shè)備。
3.4 預(yù)制艙內(nèi)部屏柜尺寸選擇
通用設(shè)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(shè)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(yù)制艙內(nèi)二次屏柜采用單排布置，柜前后及兩側(cè)均留置完全滿足規(guī)程及安全運(yùn)行要求的維護(hù)通道。
3.6 預(yù)制艙線纜接口
艙內(nèi)外光纖聯(lián)系采用預(yù)制式光纜聯(lián)系。預(yù)制艙內(nèi)應(yīng)設(shè)置配電盒、插座盒、開關(guān)面板、組合開關(guān)箱，均選用嵌入式安裝且選用暗敷管線安裝，且滿足相關(guān)規(guī)范規(guī)程要求。
3.7 電纜橋架設(shè)計(jì)
電纜橋架通過行線架，上機(jī)柜統(tǒng)一從上行行線架走線，下機(jī)柜通過底部行線架出線，達(dá)到走線集中，整齊優(yōu)化。
4 多預(yù)制艙的拼接方案
預(yù)制式二次設(shè)備艙頂部采用彩鋼瓦或其他結(jié)構(gòu)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(cè)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(jìn)入箱體。
5 方案比選
一臺(tái)12米預(yù)制艙（屏柜雙列布置、含兩側(cè)防雨側(cè)壁、含艙體空調(diào)、通風(fēng)、預(yù)制光纜接頭等）造價(jià)約40萬元。按本設(shè)計(jì)方案，選用兩臺(tái)6米預(yù)制艙（含艙體空調(diào)、通風(fēng)、預(yù)制光纜接頭等），造價(jià)每臺(tái)20萬元。通過比選，集裝箱結(jié)構(gòu)造價(jià)投入為47.5萬元，而裝配式預(yù)制混凝土墻板結(jié)構(gòu)成本造價(jià)為60萬元，集裝箱結(jié)構(gòu)就節(jié)省12.5萬元，節(jié)約了20.8%投資。
通過比選，集裝箱結(jié)構(gòu)只需現(xiàn)場基礎(chǔ)澆制完成，吊裝箱體就位，即可投入使用。裝配式預(yù)制混凝土墻板結(jié)構(gòu)除現(xiàn)場基礎(chǔ)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(hù)，待主體結(jié)構(gòu)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(shè)備調(diào)試安裝都需大量人力物力以及時(shí)間。
6 結(jié)束語
隨著生產(chǎn)力飛速發(fā)展，變電站建設(shè)模式必須走向減少土地占用、降低造價(jià)、縮短建設(shè)周期，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)、提高運(yùn)行可靠性和較少的設(shè)備維護(hù)發(fā)展模式，同時(shí)相關(guān)的行業(yè)的技術(shù)發(fā)展也推動(dòng)了變電站建設(shè)模式的發(fā)展。
預(yù)制式二次設(shè)備組合設(shè)備艙箱體整合照明、通風(fēng)管線、外墻保溫隔熱材料，箱體采用標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)”、“模塊化建設(shè)”。采用預(yù)制艙，最大程度地節(jié)約了施工場地以及現(xiàn)場設(shè)備材料占地面積，節(jié)約了土地資源。預(yù)制式二次設(shè)備組合設(shè)備艙的投入使用，勢在必行，有利于電力建設(shè)機(jī)械化、工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]GB50606-2010.智能建筑工程施工規(guī)范[S].2010.
[2]GB50339-2003.智能建筑工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].2003.
[3]JGJ16-2008.民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].2008.
[4]GB50738-2011.通風(fēng)與空調(diào)工程施工規(guī)范[S].2011.
【關(guān)鍵詞】智能 變電站 設(shè)計(jì) 技術(shù) 理念
為助于智能電網(wǎng)模式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)調(diào)控整體建設(shè)，引導(dǎo)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(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行及檢修的經(jīng)驗(yàn)與存在的問題進(jìn)行分析研究，結(jié)合設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行及檢修方法轉(zhuǎn)變，進(jìn)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(shù)研究以及設(shè)備開發(fā)，努力在智能電網(wǎng)領(lǐng)域達(dá)到中國創(chuàng)造和引領(lǐng)的目的。目前，變電站的設(shè)計(jì)主要采用供應(yīng)商主導(dǎo)分專業(yè)的設(shè)計(jì)方式，無法達(dá)到變電站整體優(yōu)化的目標(biāo)。設(shè)計(jì)方法與理念受到設(shè)備與技術(shù)水平的限制，配置和控制等方案仍存在進(jìn)一步的提升可能。新一代的變電站可實(shí)現(xiàn)由分專業(yè)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榧苫O(shè)計(jì)。通過集成化設(shè)計(jì)，可確認(rèn)設(shè)備所具有的功能及其需求，有助于設(shè)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(shè)計(jì)技術(shù)水平，保證將先進(jìn)的理念和方法應(yīng)用到設(shè)計(jì)當(dāng)中。
1 新一代智能變電站設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)布局、采用“一體化設(shè)備、一體化網(wǎng)絡(luò)、一體化系統(tǒng)”為技術(shù)構(gòu)架，有效提升變電站優(yōu)化集成設(shè)計(jì)水平?！案叨燃伞钡脑O(shè)計(jì)理念包括：一次與二次設(shè)備高度集成、IED裝置高度集成、網(wǎng)絡(luò)高度集成、站域平臺(tái)高度集成及設(shè)備空間高度集成5個(gè)方面。
1.2 結(jié)構(gòu)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(jìn)行優(yōu)化，適當(dāng)?shù)亟档突ジ衅鞯臄?shù)量，對一次設(shè)備進(jìn)行合理的位置安排，節(jié)約變電站設(shè)備及基建的費(fèi)用；將一次設(shè)備與傳感器進(jìn)行整體化設(shè)計(jì)，在電子互感器穩(wěn)定成熟后，可以集成于一次設(shè)備當(dāng)中，從而進(jìn)一步地增加設(shè)備的集成度，使設(shè)備所占體積減少；利用好一次設(shè)備空余的面積，將有關(guān)二次設(shè)備放在一次設(shè)備的附近進(jìn)行就地?cái)[放和安裝，與此同時(shí)，采取新型安裝機(jī)械設(shè)備及檢修裝置，便于惡劣氣候條件檢修及維護(hù)；減少二次設(shè)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(shè)備告警信息直傳、變電站全景遠(yuǎn)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(yīng)用，同時(shí)提升高級(jí)功能應(yīng)用水平，滿足無人值守及“大運(yùn)行”管理模式需求。
1.4 設(shè)備先進(jìn)適用
新一代智能變電站采用智能化一次設(shè)備，集成化二次系統(tǒng)，改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備，研制新型設(shè)備，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)、性能穩(wěn)定，全壽命周期長；變電站設(shè)計(jì)、調(diào)試技術(shù)取得突破，設(shè)計(jì)、配置、調(diào)試工具方便高效。采用基于圖形用戶界面的設(shè)計(jì)、配置成套工具，二次虛端子接線設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換，并具備圖形連接與模型中虛端子自動(dòng)匹配和校核功能。變電站設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試效率大大提高。
1.5 經(jīng)濟(jì)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(luò)交換機(jī)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(biāo)準(zhǔn)化和工業(yè)化的發(fā)展理念。
2 智能變電站關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)
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(diǎn)工程建設(shè)，試點(diǎn)工程涉及24個(gè)網(wǎng)、省、直轄市，覆蓋從66kV？750kV不同電HI等級(jí)，采用AIS、GIS、HGIS等設(shè)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(diǎn)項(xiàng)目已經(jīng)梭工投產(chǎn)41座，在技術(shù)突破、設(shè)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(diǎn)工程中得到廣泛應(yīng)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(guān)柜、套管集成安裝的安裝方式。
作為智能變電站的重要設(shè)備，電子互感器在集數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、設(shè)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(yùn)行時(shí)間相對較短、技術(shù)還未完全成熟，在實(shí)際應(yīng)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(yīng)用仍處于初步階段，在選型配置規(guī)范化、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)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(shè)計(jì)、提高質(zhì)量、嚴(yán)格測試、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等手段，電子式互感器應(yīng)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(hù)裝置，也是一種執(zhí)行元件，與間隔層保護(hù)控制器、負(fù)責(zé)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(hù)平臺(tái)。它的控制對象可以是斷路器、刀閘、主變壓器等一次設(shè)備。其主要功能有：（1）控制輸出功能。智能終端具有開關(guān)量（DO）輸出功能，而且應(yīng)具有可擴(kuò)展性，輸出量點(diǎn)數(shù)可根據(jù)工程需要靈活配置；繼電器輸出接點(diǎn)容量應(yīng)滿足現(xiàn)場實(shí)際需要?？梢酝ㄟ^模塊化設(shè)計(jì)，來實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)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(shí)刻、GOOSE命令的來源及保護(hù)跳合閘等動(dòng)作時(shí)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(jí)的斷路器都是采用分相控制的。在初期階段，能夠?qū)崿F(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(hù)、測控等裝置的接口設(shè)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(yùn)行具有重要影響。在試點(diǎn)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(yùn)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(yīng)用，實(shí)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(zhuǎn)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(yīng)用的擴(kuò)展和功能應(yīng)用的提升，合并單元的作用將更加凸顯。
2.4 高壓開關(guān)設(shè)備與智能組件整合
通過模塊化的測量、控制、保護(hù)、監(jiān)測、計(jì)量傳感器部件和統(tǒng)一化的電源、信號(hào)接口標(biāo)準(zhǔn)，研究高壓開關(guān)設(shè)備與智能組件整合技術(shù)，采用內(nèi)置插接方式與一次設(shè)備集成，實(shí)現(xiàn)一次智能設(shè)備的測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化和信息互動(dòng)化。
2.5 時(shí)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(jī)、保護(hù)測控等設(shè)備，保護(hù)測控設(shè)備的電流電壓等樣值輸入也由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸入，信息的共享程度和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性大幅度提高，這些變化對智能變電站的時(shí)鐘同步系統(tǒng)提出了嚴(yán)格的要求。應(yīng)用IEEC 61588對時(shí)可在避免專門鋪設(shè)光纖同步網(wǎng)，只需交換機(jī)支持該標(biāo)準(zhǔn)即可。目前支持該標(biāo)準(zhǔn)的交換機(jī)價(jià)格比較昂貴，在變電站具體實(shí)施過程又缺乏具體的設(shè)計(jì)及運(yùn)行規(guī)范。隨著二次設(shè)備就地化、支持IEC61588對時(shí)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)成熟及價(jià)格下降，IEC 61588對時(shí)技術(shù)在智能變電站將會(huì)廣泛應(yīng)用。
3 未來發(fā)展方向
目前，雖然智能變電站知識(shí)部分實(shí)現(xiàn)了一次設(shè)備與二次系統(tǒng)的提升，仍存在著占地面積大、運(yùn)行效率低等一些問題。一次設(shè)備智能化的程度較低，即使實(shí)現(xiàn)了一次、二次設(shè)備間的數(shù)字化連接，但因?yàn)橹悄芙K端與合并單元的出現(xiàn)，現(xiàn)場增加大量的接口設(shè)備，難以實(shí)現(xiàn)和一次設(shè)備整體化設(shè)計(jì)；此外，二次系統(tǒng)目前有較大的突破，基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信息化，但網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的過程太過復(fù)雜，對于信息的傳遞是否可靠還需進(jìn)一步的驗(yàn)證，還未實(shí)現(xiàn)信息一體化平臺(tái)建設(shè)。而對于新一代的智能變電站，將會(huì)達(dá)到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、整體化設(shè)計(jì)、先進(jìn)且實(shí)用的發(fā)展目標(biāo)，這也就對一次設(shè)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(jié)語
目前，智能變電站在技術(shù)、設(shè)備、功能等水平方面實(shí)現(xiàn)了較大提升，總體造價(jià)與常規(guī)變電站相比基本相當(dāng)，但與外部運(yùn)行管理轉(zhuǎn)變要求和內(nèi)部自身技術(shù)發(fā)展要求相比仍存在差距，建設(shè)理念需要突破，關(guān)鍵技術(shù)需要?jiǎng)?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(shè)。
參考文獻(xiàn)：
[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(shè)備集成方案討論[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)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(guān)設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電氣應(yīng)用，2013，S1：444-447.
【關(guān)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(dòng)化發(fā)展史上的一次重大的技術(shù)變革，對整個(gè)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(shí)施將為實(shí)現(xiàn)國家電網(wǎng)公司“一強(qiáng)三優(yōu)”總體戰(zhàn)略目標(biāo)，提高國家電網(wǎng)整體科技含量，推動(dòng)電網(wǎng)集約化發(fā)展、集約化管理和集約化運(yùn)營，建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的數(shù)字化電網(wǎng)發(fā)揮重要的作用。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)――變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)，是國際電工委員會(huì)（IEC）TC57工作組制定的《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》系列標(biāo)準(zhǔn)，是基于網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)唯一的國際標(biāo)準(zhǔn)。IEC61850規(guī)范了數(shù)據(jù)的命名、數(shù)據(jù)定義、設(shè)備行為、設(shè)備的自描述特征和通用配置語言，使不同智能電氣設(shè)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(gòu)成，傳感模塊又稱遠(yuǎn)端模塊，安裝在高壓一次側(cè)，負(fù)責(zé)采集、調(diào)理一次側(cè)電壓電流并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。合并單元安裝在二次側(cè)，負(fù)責(zé)對來自遠(yuǎn)端模塊的各相電流電壓信號(hào)進(jìn)行同步處理，并轉(zhuǎn)發(fā)給二次設(shè)備。電子式互感器是數(shù)字化變電站實(shí)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(yīng)的互感器，如采用法拉第效應(yīng)磁光變化原理的電流互感器和普克爾效應(yīng)電光原理的電壓互感器。
三、智能化一次設(shè)備
智能化的一次電氣設(shè)備主要包括：智能型斷路器/隔離開關(guān)和智能化變壓器等。智能化就是設(shè)備具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和處理（應(yīng)用的）能力，有智能控制的能力，有與其它智能單元實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)的能力，設(shè)備有自我描述和診斷能力。目前由于一次設(shè)備技術(shù)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(jìn)行就地轉(zhuǎn)換，一次設(shè)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(luò)。
四、網(wǎng)絡(luò)化的二次裝置
要實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備和二次裝置之間的數(shù)字化通信，以及變電站自動(dòng)化系統(tǒng)特定的功能要求（比如實(shí)時(shí)性、精確性、穩(wěn)定性、安全性等），系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)的變電站體系，數(shù)字化變電站應(yīng)采用三層結(jié)構(gòu)。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(dòng)化系統(tǒng)的的最上層，應(yīng)配備監(jiān)控/保護(hù)主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備，具有典型的SCADA功能，接收、處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)時(shí)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(dòng)化系統(tǒng)本身）。
（二）間隔層：間隔層包括測控、保護(hù)等間隔層IED裝置，應(yīng)按照應(yīng)用功能合理分配邏輯節(jié)點(diǎn)，完成相應(yīng)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(shè)備將變成了數(shù)字化功能模塊，如繼電保護(hù)、防誤閉鎖、測量控制、遠(yuǎn)動(dòng)、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(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，模塊之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)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(dān)一次設(shè)備數(shù)字化、智能化的重要功能，是整個(gè)數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)。過程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，或者說過程層是指智能化電氣設(shè)備的智能化部分。過程層設(shè)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(jī)制，用于快速傳輸變電站事件，諸如命令、告警、指示、信息。GOOSE實(shí)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(guān)量，還可傳遞變化不快的模擬量。單個(gè)的GOOSE信息由智能單元發(fā)送，并能被若干個(gè)智能單元接收使用。所以通過GOOSE可以實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)閉鎖功能。
七、全站統(tǒng)一時(shí)鐘
為了保障全站信息（開關(guān)量、數(shù)據(jù)采集、保護(hù)動(dòng)作報(bào)告等）的實(shí)時(shí)性和同步性，應(yīng)對所有的智能單元設(shè)備統(tǒng)一GPS時(shí)鐘，為多設(shè)備關(guān)聯(lián)保護(hù)裝置正確動(dòng)作提供有力保障。而且所有事件記錄都帶有毫秒級(jí)的時(shí)標(biāo)，有利于現(xiàn)場運(yùn)行人員進(jìn)行運(yùn)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(dòng)化變電站的數(shù)字化改造應(yīng)按照IEC61850的變電站架構(gòu)進(jìn)行，應(yīng)采用基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站系統(tǒng)進(jìn)行改造。由于目前一次智能設(shè)備技術(shù)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(shí)現(xiàn)一次設(shè)備智能化的應(yīng)用事例較少；各類數(shù)字化接口保護(hù)裝置雖然得到了一些應(yīng)用，但應(yīng)用時(shí)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(yīng)采用積極穩(wěn)妥、漸進(jìn)發(fā)展的原則，進(jìn)行改造。即：變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在變電站層和間隔層實(shí)現(xiàn)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，對于過程層暫時(shí)不進(jìn)行變化；變電站所有裝置和后臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)IEC61850，所有改動(dòng)僅限于通信層面，對變電站現(xiàn)有格局影響最小。
九、結(jié)束語
數(shù)字化變電站是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的一次重大變革，在我國沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)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(hù)功能，還會(huì)涵蓋計(jì)量、故障錄波和測距、安穩(wěn)裝置、動(dòng)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(guān)產(chǎn)品等。基于集中式保護(hù)的全網(wǎng)絡(luò)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(hù)功能相關(guān)的設(shè)備運(yùn)行可靠，成本進(jìn)一步降低，必將給數(shù)字化變電站傳統(tǒng)保護(hù)模式帶來一次結(jié)構(gòu)革新，對大型復(fù)雜的變電站二次接線進(jìn)行變革。
參考文獻(xiàn)：
[1]鄧建平.數(shù)字化變電站技術(shù)叢書.成果與展望分冊[M].中國電力出版社，2010（1）.
關(guān)鍵詞：新型電力設(shè)備基礎(chǔ)；預(yù)制拼裝式；變電站應(yīng)用研究
0引言
隨著電力工程發(fā)展的需要，對變電站建設(shè)周期、工程投資、社會(huì)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(shè)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(shí)間，對工期要求更高。常規(guī)基礎(chǔ)建設(shè)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(xiàng)目及不適用。因此，需要尋找一種快速高效的基礎(chǔ)建設(shè)形式，我們研制開發(fā)一種新型的預(yù)制拼裝式設(shè)備基礎(chǔ)，該基礎(chǔ)根據(jù)力學(xué)受力分析，預(yù)制鋼筋混凝模塊，現(xiàn)場進(jìn)行模塊化組裝，施工更加方便快捷，從而達(dá)到提高工效的目的。拼裝式基礎(chǔ)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(shè)備基礎(chǔ)建設(shè)形式的發(fā)展具有積極的意義。
1.技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理
預(yù)制拼裝式基礎(chǔ)的研究是通過對構(gòu)支架受力的充分了解，以理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)為依托，將混凝土與鋼筋制作成輕型、便捷、高效的小型構(gòu)件，來替代現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)，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(shù)實(shí)現(xiàn)的基本原理是先將傳統(tǒng)的基礎(chǔ)形式建模，經(jīng)過測算科學(xué)分解成小型構(gòu)件模塊，設(shè)計(jì)合理的契合連接形式，建立組裝模型。通過力學(xué)驗(yàn)算和強(qiáng)度試驗(yàn)，充分考慮基礎(chǔ)承受構(gòu)支架安裝時(shí)作用力，以及基礎(chǔ)承受設(shè)備自身重以及操作時(shí)產(chǎn)生的下壓、剪切、傾覆等作用力，使拼裝式基礎(chǔ)符合運(yùn)行要求。具體設(shè)計(jì)方法是將每個(gè)基礎(chǔ)分成4個(gè)基本模塊，采用“盒式”預(yù)埋鐵件，設(shè)計(jì)了三種不同的螺栓連接方式，鐵件通過錨筋預(yù)埋在基礎(chǔ)模塊中，安裝完成后進(jìn)行防腐封堵。設(shè)計(jì)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(shè)在地基上，形成基礎(chǔ)墊層，無需澆筑混凝土墊層，同時(shí)達(dá)到找平的目的。找平梁鋪好后，將定位板置于其上，基礎(chǔ)模塊與定位板完全吻合即完成定位，施工方便、快捷。
2.預(yù)制拼裝式基礎(chǔ)構(gòu)造形式確定
2.1設(shè)計(jì)方案概述：
基礎(chǔ)設(shè)計(jì)充分考慮便于施工要求，設(shè)備基礎(chǔ)分解成四個(gè)預(yù)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(chǔ)混凝土，安裝時(shí)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(chǔ)型式及規(guī)格：
模塊一：尺寸為500*500*600預(yù)制混凝土塊，單體重為：375kg。
模塊二：上部尺寸為500*500*200預(yù)制混凝土塊，下部尺寸為800*800*300預(yù)制混凝土塊， 單體重為：605kg。
模塊三：尺寸為800*800*400預(yù)制混凝土塊， 單體重為：640kg。
模塊四：尺寸為800*800*400預(yù)制混凝土塊，單體重為：640kg 。
2.3 預(yù)制拼裝式基礎(chǔ)受力計(jì)算
1）基礎(chǔ)及支架自重取G=0.5t
2）傾覆彎矩設(shè)計(jì)值
支架高度取h=3.0m，鋼管直徑D=250mm，設(shè)備迎風(fēng)面積取0.5m2，設(shè)計(jì)風(fēng)速取30m/s，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值取 kN/m2，傾覆彎矩設(shè)計(jì)值：
3）基礎(chǔ)自重G1=2.26t
4）抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算：
5）螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算
連接均采用M20螺栓。
LJ-1螺栓受拉，螺栓拉力 （4.8級(jí)）
LJ-2、LJ-3螺栓受剪，考慮鐵件加工精度，僅計(jì)算單個(gè)螺栓，螺栓剪力 （4.8級(jí)）
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(yīng)驗(yàn)算地基承載力及傾覆穩(wěn)定。
3.關(guān)鍵技術(shù)要求
3.1 混凝土預(yù)制件技術(shù)要求
拼裝式基礎(chǔ)預(yù)制件要達(dá)到表面平整，連接件和接口位置精確，應(yīng)保證預(yù)制件的形狀、尺寸、預(yù)留孔道和強(qiáng)度等級(jí)符合技術(shù)要求，使用前必須檢驗(yàn)，按照國家相關(guān)混凝土標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，混凝土預(yù)制件采用后張法，將多個(gè)組合件拼裝在一起，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。
3.2基礎(chǔ)受力分析檢測要求
先進(jìn)行基礎(chǔ)構(gòu)件試驗(yàn)，取構(gòu)件的樣本在室內(nèi)試驗(yàn)室進(jìn)行壓、拉、彎、扭、剪試驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，篩選出合格構(gòu)件進(jìn)行場地實(shí)驗(yàn)。場地試驗(yàn)分別在正常靜態(tài)、荷載組合、破壞性加載狀態(tài)下進(jìn)行，記錄各狀態(tài)的壓力、剪力、彎矩、傾覆、變形試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)，調(diào)選出最優(yōu)方案。
3.3拼裝式基礎(chǔ)安裝要求
基槽開挖后，應(yīng)判斷基礎(chǔ)部位的地耐力是否符合要求?；拥膸缀纬叽缂靶螤顟?yīng)符合規(guī)定，基底應(yīng)平整，混凝土墊層要水平校正，防止不均勻沉降。拼裝式基礎(chǔ)模塊在疊裝時(shí)，要避免模塊磕碰，要保證基礎(chǔ)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(chǔ)技術(shù)特點(diǎn)
4.1 現(xiàn)場安裝工期短，施工快，減少停電過渡時(shí)間。由于拼裝式基礎(chǔ)在工廠加工制作完畢，運(yùn)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(hù)，大大縮短了基礎(chǔ)施工時(shí)間。
4.2 使用成本低。由于拼裝式基礎(chǔ)為工廠化預(yù)制，現(xiàn)場拼裝，可以重復(fù)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(fèi)用大大降低。
4.3基礎(chǔ)工藝質(zhì)量高。由于拼裝式基礎(chǔ)為工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化流水作業(yè)，制作、養(yǎng)護(hù)條件優(yōu)越，質(zhì)量有可靠保證，其構(gòu)件之間采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力柔性連接技術(shù)，使塊與塊之間實(shí)現(xiàn)無縫隙連接，螺栓定位精準(zhǔn)，整體性好，因而產(chǎn)品質(zhì)量有可靠保證。
4.4重復(fù)利用率高。設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮重復(fù)利用問題，舊基礎(chǔ)可以挖出移到別處再利用。把基礎(chǔ)設(shè)計(jì)成通用模式，可用于不同設(shè)備的基礎(chǔ)，一旦某工程改造，設(shè)備基礎(chǔ)移位，預(yù)制混凝土拼裝基礎(chǔ)可運(yùn)至新位置。
4.5基礎(chǔ)通用性強(qiáng)。拼裝式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)之初就考慮基礎(chǔ)要有應(yīng)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(shè)備支架，制作多種規(guī)格上部混凝土模塊，安裝時(shí)根據(jù)不同設(shè)備要求，只需更換上帽模塊即可，下部可直接采用通用基礎(chǔ)模塊部分。
4.6符合文明施工和環(huán)境保護(hù)的要求?，F(xiàn)場拼裝沒有噪音、揚(yáng)塵，對周圍居民影響小；產(chǎn)品現(xiàn)場整體拼裝，便于施工現(xiàn)場組織施工，較易實(shí)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(yīng)用范圍廣。預(yù)制拼裝式基礎(chǔ)適用于220kV及以下各個(gè)等級(jí)的變電站開關(guān)、刀閘、CT、PT、避雷器、母線橋等設(shè)備構(gòu)、支架基礎(chǔ)，可根據(jù)構(gòu)、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(chǔ)模塊。預(yù)制拼裝式基礎(chǔ)替代了傳統(tǒng)現(xiàn)澆筑施工方法，時(shí)效更高，該成果可廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)的大修、技改工程；基建的變電站建設(shè)工程；事故搶修的應(yīng)急工程等領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞:預(yù)制裝配式變電站;兩型一化;變電站設(shè)計(jì);110kV楊柳變電站;變電站施工
中圖分類號(hào):TM762文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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(yuǎn)景規(guī)劃50MVA主變壓器3臺(tái)、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(tái),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(guān)柜雙列布置。本工程土建部分施工周期短,采用預(yù)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(yù)測的問題,施工難度非常大。
此次全預(yù)制裝配式變電站建設(shè)重點(diǎn)在土建施工中,我們以變電所綜合樓、圍墻、設(shè)備基礎(chǔ)及電纜溝等為說明。
二、預(yù)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(chǔ)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(chǔ)施工,到主體施工,到最后的建筑物裝修。而采用現(xiàn)行的預(yù)制裝配模式后,首先在系統(tǒng)策劃階段,設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn),改變了傳統(tǒng)的電氣布置型式,廢除了傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)形式,開始推廣土建專業(yè)通用設(shè)計(jì),因地制宜,美化優(yōu)化結(jié)構(gòu),使之與社會(huì)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(shè)計(jì)及實(shí)際安全裕度精準(zhǔn),建筑耐久性與變電站運(yùn)行壽命相協(xié)調(diào),建筑結(jié)構(gòu)輕型化,如在變電站設(shè)計(jì)中,創(chuàng)新采用沙石地坪,主控樓采用工業(yè)化設(shè)計(jì),采用清水墻工藝和節(jié)能環(huán)保材料;同時(shí),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(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)檢驗(yàn)合格后的產(chǎn)品,直接送現(xiàn)場按標(biāo)準(zhǔn)工藝快速拼裝;使得整個(gè)施工流程由傳統(tǒng)的串聯(lián)順序模式,轉(zhuǎn)變成并聯(lián)同時(shí)進(jìn)行的流程,相應(yīng)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(yù)制裝配結(jié)構(gòu),現(xiàn)場只要按設(shè)計(jì)一次就位,在施工周期上縮短了近一半時(shí)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(shè)計(jì)、建設(shè)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(shè)施核心,剝離冗余功能,注重系統(tǒng)優(yōu)化、全局優(yōu)化、費(fèi)用優(yōu)化;注重新技術(shù)、新材料、新工藝集成應(yīng)用,注重先進(jìn)管理方法。通過本工程的實(shí)踐,體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
1.優(yōu)化設(shè)計(jì),優(yōu)化總平,取消了110kV區(qū)域一側(cè)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(tái)主變間設(shè)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(dāng)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(shí)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)性設(shè)施功能,剝離與變電站運(yùn)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(guān)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(shè)備改為戶外布置,建筑面積只有380平方米,相當(dāng)于ZA-3(1015平方米)的37.5%。
3.改變電纜溝及圍墻做法,改為預(yù)制裝配式;改變電纜溝蓋板做法,為工廠成品預(yù)制蓋板,取消電纜支溝,采用直埋管結(jié)合電纜井做法;取消操作地坪及綠化,產(chǎn)地鋪設(shè)碎石墊層;嚴(yán)格控制裝修標(biāo)準(zhǔn),取消吊頂。
4.建筑風(fēng)格上體現(xiàn)了工業(yè)設(shè)施特點(diǎn),改變了建筑結(jié)構(gòu)形式,建筑結(jié)構(gòu)上采用了預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu),門式鋼結(jié)構(gòu)形式,屋面采用預(yù)制大型屋面板,上做防水卷材。在建筑材料上,采用了技術(shù)上已經(jīng)論證、工程已成功運(yùn)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(hù)結(jié)構(gòu)采用的木纖維復(fù)合墻板。
5.施工過程中,在工藝上推行工廠化生產(chǎn),機(jī)械化環(huán)保施工,在零標(biāo)高以上施工均采用裝配式施工,各個(gè)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(shí)大大縮短了施工工期,降低了工程造價(jià)。本次施工實(shí)踐整個(gè)施工周期為76日,比典型110kV變電所建設(shè)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(xiàng)目的通過質(zhì)量、安全和進(jìn)度控制,降低工程消耗近5%。
三、結(jié)論
“裝配式變電站”源于“兩型一化”思路,它的特點(diǎn)就是“注重新技術(shù)、新材料、新工藝集成應(yīng)用,注重先進(jìn)管理方法應(yīng)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(fèi)用優(yōu)化”。同時(shí),“可根據(jù)實(shí)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(shí)踐探索,有效驗(yàn)證了其特點(diǎn)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(shí)踐,證明此種方法行之有效,為以后該類型變電站建設(shè)量奠定了良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]柳國良,等.變電站模塊化建設(shè)研究綜述[J].電網(wǎng)技術(shù),2008,32(14).
[2]2008年11月4日國網(wǎng)公司2009年基建工作思路及要點(diǎn)(征求意見稿).
[3]國家電網(wǎng)公司.“兩型一化”試點(diǎn)變電站建設(shè)設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則,2007.
[4]國家電網(wǎng)公司.220kV和110kV變電站典型設(shè)計(jì)推薦方案,2005.
[5]2008年11月4日國網(wǎng)公司輸變電工程全壽命周期設(shè)計(jì)建設(shè)指導(dǎo)意見(征求意見稿).
論文摘要：當(dāng)今世界，在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域中，智能化電氣的發(fā)展，特別是智能化開關(guān)、光電式互感器等機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn)，變電站自動(dòng)化技術(shù)即將進(jìn)入數(shù)字化新階段。本文論述了數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的特征、結(jié)構(gòu)及功能劃分等。
經(jīng)過幾十年的發(fā)展,變電站自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動(dòng)化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性，降低了變電站建設(shè)的總造價(jià)，這已經(jīng)成為不爭的事實(shí)。然而，技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的，隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟，以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用，勢必對已有
的變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響，全數(shù)字化的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。
一數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)
(1）智能化的一次設(shè)備
通常一次設(shè)備被檢測的信號(hào)回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)，簡化了常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號(hào)網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)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(qiáng)電模擬信號(hào)和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。
(2)網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備
變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠(yuǎn)動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)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(dòng)化的運(yùn)行管理系統(tǒng)
變電站運(yùn)行管理自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動(dòng)化；變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)能即時(shí)提供故障分析報(bào)告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告，即常規(guī)的變電站設(shè)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(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域中，智能化電氣的發(fā)展，特別是智能開關(guān)、光電式互感器機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn)，變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字化的新階段。在高壓和超高壓變電站中，保護(hù)裝置、測控裝置、故障錄波及其他自動(dòng)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(shè)備的一部分。反言之，智能化一次設(shè)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(hù)裝置、測控等裝置的I/O部分；而在中低壓變電站則將保護(hù)、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關(guān)柜上，實(shí)現(xiàn)了變電站機(jī)電一體化設(shè)計(jì)。
數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類，即智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備；在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為三個(gè)層次，根據(jù)IEC6185A通信協(xié)議草案定義，這三個(gè)層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。
過程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，或者說過程層是指智能化電氣設(shè)備的智能化部分。過程層的主要功能分三類：（1）電力運(yùn)行實(shí)時(shí)的電氣量檢測；（2）運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)檢測；（3）操作控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)。間隔層設(shè)備的主要功能是：（1）匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；（2）實(shí)施對一次設(shè)備保護(hù)控制功能；（3）實(shí)施本間隔操作閉鎖功能；（4）實(shí)施操作同期及其他控制功能；（5）對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別的控制；（6）承上啟下的通信功能，即同時(shí)高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。必要時(shí)，上下網(wǎng)絡(luò)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(luò)通信的可靠性。
站控層的主要任務(wù)是：（1）通過兩級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，按時(shí)登錄歷史數(shù)據(jù)庫；（2）按既定規(guī)約將有關(guān)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(guān)控制命令并轉(zhuǎn)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(dāng)?shù)乇O(jiān)控，人機(jī)聯(lián)系功能，如顯示、操作、打印、報(bào)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(shè)備的在線維護(hù)、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(dòng)分析和操作培訓(xùn)功能。
三數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)選型
網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是數(shù)字化變電站自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)中單套保護(hù)裝置的信息采集與保護(hù)算法的運(yùn)行一般是在同一個(gè)CPU控制下進(jìn)行的，使得同步采樣、A/D轉(zhuǎn)換，運(yùn)算、輸出控制命令整個(gè)流程快速，簡捷，而全數(shù)字化的系統(tǒng)中信息的采樣、保護(hù)算法與控制命令的形成是由網(wǎng)絡(luò)上多個(gè)CPU協(xié)同完成的，如何控制好采樣的同步和保護(hù)命令的快速輸出是一個(gè)復(fù)雜問題，其最基本的條件是網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性，關(guān)鍵技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)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(shù)可能不能勝任數(shù)字化變電站自動(dòng)化的技術(shù)要求。目前以太網(wǎng)（ethernet）異軍突起，已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)自動(dòng)化過程控制領(lǐng)域，固化OSI七層協(xié)議，速率達(dá)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(dòng)化系統(tǒng)的兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)全部采用100MHz以太網(wǎng)技術(shù)是可行的。
四數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展中的主要問題
在三個(gè)層次中，數(shù)字化變電站自動(dòng)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(guān)設(shè)備、光電互感器、狀態(tài)檢測等技術(shù)與設(shè)備的研究開發(fā)。國外已有一定的成熟經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)的大專院校、科研院所以及有關(guān)廠家都投入了相當(dāng)?shù)娜肆M(jìn)行開發(fā)研究，并且在某些方面取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)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(qiáng)，比如智能化電器的研究至少存在機(jī)、電、光三個(gè)專業(yè)協(xié)同攻關(guān)；（2）材料器件方面的缺陷及改進(jìn)；（3）試驗(yàn)設(shè)備、測試方法、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，特別是EMC（電磁干擾與兼容）控制與試驗(yàn)還是薄弱環(huán)節(jié)。
