導語：如何才能寫好一篇標準化變電站建設方案，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】110kV變電站;建設;造價對比

1.工程概況

某110kV變電站是國家電網公司標準配送式智能變電站首批投產5項依托工程之一，該變電站全站無常規建筑物，采用全預制艙方案，實現安全可靠、技術先進、節能環保、成本最優、縮短工期。該站本期建設規模為：50MVA變壓器1臺，110kV出線1回，35kV出線3回，10kV 出線8回，主變10kV側安裝1組3.6Mvar和1組4.8Mvar并聯電容器。站區為三列式布置，110kV戶外配電裝置、安全工器具間預制艙布置在站區的北側，3臺主變布置于站區中部北側，35kV設備艙、10kV設備艙艙1、2共3個預制艙布置在站區中部南側，10kV電容器、接地變成套裝置布置于站區南側，二次設備艙布置于站區西側，進站出入口位于站區西側，與主變運輸道路相接。

變電站本期預制艙總面積為212.2m2，遠景預制艙面積共345.4m2，比通用設計110-C-8方案555 m2節約面積209.6m2。

2.裝配式方案介紹

該110kV變電站創新性采用標準配送式智能變電站建設，應用“兩型一化”理念，采用“標準化設計、工廠化加工、裝配式建設”。

2.1 標準化設計

（1）積極應用通用設計、通用設備。全面實現設備型式、回路接線、土建設計標準化，形成110-C-8方案施工圖深度通用設計成果。

（2）一次設備與二次設備、二次設備間采用標準化連接，實現二次接線“即插即用”。

（3）支撐“大運行、大檢修”，實現信息統一采集、綜合分析、智能報警、按需傳送。實現順序控制等高級應用功能模塊化、標準化、定制化。

2.2 工廠化加工

（1）全站無常規磚混建筑物，35kV、10kV配電裝置采用預制艙。構筑物主要構件，采用工廠預制結構型式。

（2）保護、通信、監控等二次設備采用“預制艙式二次組合設備”。

（3）艙內接線及單體設備調試均在工廠內完成。一、二次集成設備最大程度實現工廠內規模生產、集成調試。

圖1 工程建設周期比較

2.3 裝配式建設

（1）建、構筑物采用裝配式結構，減少現場“濕作業”，實現環保施工，提高施工效率。

（2）一次、二次預制艙均為鋼框架結構，圍護材料為金邦板，白墻灰頂，外觀統一。

（3）110kV構架采用全聯合單管柱梁構架，全法蘭裝配安裝，減少耗鋼量，簡潔美觀。

（4）主變、110kV配電裝置等采用通用設備基礎，統一基礎尺寸，采用標準化定型鋼模澆制混凝土澆制， 提高了工藝水平。

（5）全站電纜溝采用預制壓頂、復合無邊框電纜溝蓋板，電纜支架工廠化加工，現場裝配式施工。

（6）1020m2生態擋墻護坡，采用預制鋼筋混凝土模塊，現場階梯式吊裝、土方填充，施工簡便快捷。

（7）270m圍墻采用工字鋼立柱和ALC墻板，安裝周期短。

（8）全站采用LED燈照明，節省站用電，促進節能減排。

（9）工程建設推進現場機械化施工，減少勞動力投入，降低現場安全風險，提高工程質量。

3.機械、人工投入經濟數據

該站采用全預制艙方案，提高智能變電站建設效率，在標準化設計基礎上，最大化的實現工廠化加工，裝配式建設，圍墻、擋墻、護坡、構架、支架等構筑物采用工廠化預制，現場裝配，減少現場“濕作業”，實現環保施工，工期僅為90天，極大的提高了智能變電站的建設效率。

3.1 現場采用機械化施工

本站在土方清運、基坑開挖、管溝修填、商混泵送、艙體就位、構架吊裝、擋墻護坡安裝等過程均采用機械化施工;基礎以上無濕作業，一次設備、預制艙安裝，全部實現機械吊裝，施工快捷。

施工機械投入與常規變電站施工相比，電氣施工增加大型起重機械吊裝各設備艙，增加50噸汽車吊5個臺班（二次艙、35kV艙、10kV艙、安全工器具間預制艙就位安裝）。

3.2 勞動力人工投入

施工人員投入：由于本工程比常規施工工期短，受天氣原因影響，土建與電氣安裝交叉施工，人員比常規變電站安裝多投入約600工日，詳見表1所示。

表1 各項目工種

序號 重要工序名稱 工種

木工 泥水工 鋼筋工 輔助工 安裝工

1 構支架基礎、艙體基礎 25 8 5 30

2 電纜溝 15 8 1 25

3 圍墻、基礎、排水管、護坡基礎 25 10 0 20

4 圍墻安裝 10 12

5 護坡安裝 16 12

6 場地平整 20 20

7 110kV設備安裝 10

8 主變安裝 14

9 二次電纜敷設及安裝 16

4.變電站工期工日分析

工程建設周期：90天，與常規工程建設相比節約210天。土建施工：74天，與常規工程建設相比節約106天。其中，一次/二次預制艙就位安裝6天，裝配式圍墻施工10天，預制式生態護坡施工15天，與常規施工相比分別節約24天、20天，10天。電氣安裝：20天，與常規工程建設相比節約70天。其中，預制電纜、光纜敷設施工3天，一次預制艙就位安裝3天，二次預制艙就位安裝1天，與常規施工相比分別節約7天、22天、5天。現場調試：9天，與常規工程建設相比節約21天。工程建設周期比較圖如圖1所示。

5.裝配式變電站各項費用與常規變電站對比（如表2所示）

表2 裝配式變電站各項費用與常規變電站對比表

項目名稱 常規站方案 裝配式方案 增減 主要原因

建筑費 441 789 348 1.原概算設計按熟地考慮，初設修編設計人員根據工程場地實際情況提出：

1）場地平整：增加土石方12300m3，增加約26萬元;

2）護坡：增加裝配式生態護坡1000m2，增加約92萬元;

3）地基處理：增加換填毛石混凝土500m3、換填碎石2000m3，增加抽水臺班1300個，增加約62萬元;

4）站外排水溝：原為漿砌毛石，設計要求更改為素混凝土排水溝，同時增加圍墻邊排水溝264m，坡頂排水溝增加鋼絲網圍欄270m2，增加約68萬元;

2.道路及地坪：站內外道路由普通混凝土路面改為瀝青混凝土路面，同時增加站外瀝青混凝土道路90m，增加透水磚地坪面積1875m2，減少人行步道及廣場磚地坪220m2，共增加約24萬元;

3.建筑編制年價差：由于工程量增加及材機價格變化，增加建筑編制年價差約76萬元。

設備費 1221 1309 88 1）輔助控制系統采用多維圖像監控，訂貨價比原概算多100萬元。）取消箱式變，改用#2站用變采用施工變，減少費用12萬元。

安裝費 233 245 12 1）站區投光燈采用LED，廠家帶支架，訂貨價增加7萬元。2）增加3個30米深接地井，費用增加5萬元等。

其他費用 565 718 154 1）建安工程費、設備費增加，其他費用也相應增加。

2）特殊調試費增加25萬元。

3）站外青賠增加2225平米增加費用22.25萬元。

合計 2460 3060 601

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關鍵詞：標準配送式；變電站；二次系統；設計

1引言

為集成應用新技術、 深化標準化建設；適應“大運行”、“大檢修” 要求；提高智能變電站建設效率；全面提高電網建設能力。國網公司2013年決定繼續選取部分110kV～500kV變電站作為第二批配送式變電站試點。某110kV變電站作為第二批試點工程，于2014年2月開工建設，2014年9月竣工投產。結合工程特點，總結配送式變電站設計中關鍵二次技術要點。

2標準配送式變電站技術特點

配送式變電站遵循“安全性、適用性、通用性、經濟性”協調統一原則 ，實現安全可靠、技術先進、節約環保、節地節資。概括為“標準化設計、工廠化加工、裝配式建設”。

（1）標準化設計

應用通用設計、通用設備。一次設備與二次設備、二次設備間采用標準化連接，實現二次接線“即插即用”。支撐“大運行、大檢修”，實現信息統一采集、綜合分析、智能報警、按需傳送。實現順序控制等高級應用功能模塊化、標準化、定制化。

（2）工廠化加工

建、構筑物主要構件，采用工廠預制結構型式。保護、通信、監控等二次設備，按電氣功能單元采用“預制艙式組合二次設備”。一、二次集成設備最大程度實現工廠內規模生產、集成調試。

（3）裝配式建設

建、構筑物采用裝配式結構，減少現場“濕作業”，實現環保施工，提高施工效率。采用通用設備基礎，統一基礎尺寸，采用標準化定型鋼模澆制混凝土，提高工藝水平。推進現場機械化施工，減少勞動力投入，降低現場安全風險，提高工程質量。

3二次設備布置及預制式組合二次設備艙

（1）二次設備布置

全站僅設置1面Ⅲ型預制式二次組合設備艙，放于配電裝置區，取消二次設備室。交直流一體化電源布置于10kV開關室內，一體化電源模塊柜主要包括2個模塊：1組蓄電池+直流饋線柜+直流充電柜；交流進線+分段柜。一體化生產、調試，整體運輸，減少現場拼柜及柜間布線調試時間。智能終端合并單元一體化裝置安裝于預制式智能控制柜內，在廠內安裝調試后配送至變電站。

（2）預制式組合二次設備艙

艙體尺寸12200×2800×3133mm（長×寬×高），保護測控裝置屏柜尺寸統一為2260×600×600mm（高×深×寬），服務器柜尺寸統一為2260×900×600mm（高×深×寬），為增加艙內屏柜數量，預制艙采用“前接線前顯示”二次裝置，屏柜雙列布置。

艙內二次設備按照功能分為站控層設備模塊、間隔層設備模塊、通信設備模塊。預制艙內二次組合設備，含消防、通風、照明等附屬設施均在工廠內規模生產、集成調試、模塊化配送，實現二次接線“即插即用”，有效減少現場安裝、接線、調試工作，提高建設質量、效率。

4 二次設備前接線技術

（1）保護、測控裝置“筆記本式”前接線方案

在保持現有裝置硬件結構基本不變的情況下，保留操作顯示面板，面板和裝置插箱一體，顯示面板的一側和插箱面板通過鉸鏈相連。正常工作時，顯示屏遮擋住插箱內部的端子接線、連接器、板卡等；操作顯示屏時，只需要打開屏柜門。前接線示意圖如圖4-1所示。此方案對現有裝置硬件結構改動量小，同時可滿足施工、運行使用需求。但設計中要注意面板電源供電可靠性及電磁干擾問題，目前主要設備廠家均已解決干擾問題。

（2）電源模塊 “熱插拔式”前接線方案

交直流監控裝置、絕緣監測裝置本身采用插件式安裝，所有的插件板均可獨立的從裝置中抽出，可將原裝置旋轉180°，使接線端子朝向屏前方，液晶顯示面板可與上述保護、測控裝置類似前置布置。

整流模塊、DC/DC變換器、UPS電源模塊采用的多個模塊組合設計，模塊本身是熱插拔設計，無需改為前接線即可方便安裝和檢修。

其他元件包括開關信號采集模塊、開關遙控控制模塊、蓄電池巡檢模塊、輔助電源模塊和繼電器裝置等。這些元件本身不帶顯示面板，實現前接線方式非常方便。

5預制電纜及光纜

慈云變110kV及主變一次設備至智能控制柜間電纜使用預制航空插頭，實現二次標準接口。預制電纜采用圓形高密度航空插頭，體積小，密度高，單端預制。

戶外預制光纜與艙內裝置連接方案采用光纖集中接口柜+艙內尾纜方案，艙間長光纜統一采用4、8、16、24芯，雙端預制；艙內尾纜由廠家連接后連同二次設備艙整體配送。

6信息一體化及高級應用

站內信息內容應規范化及標準化，采集采取統一命名格式，實現信息分類展示。本站高級應用功能由站控層設備集成實現，主要的功能有順序控制、智能告警及分析決策、事故信息綜合分析輔助決策、支撐經濟運行與優化控制、源端維護等功能。

參考文獻

[1]高美金，傅旭華.標準配送式變電站的特點與建設[J].浙江電力，2014（03）.

[2]盛曉云.標準配送式智能變電站建設實踐[J].通訊世界，2014（1）.

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關鍵詞：110 kV～220 kV；變電站；土建設計

近年來，隨著我國經濟快速持續穩定的發展，對電力的需求也逐年增加，電力建設取得了前所未有的發展。

1變電站土建設計的主要原則

110 kV～220 kV變電站的土建設計必須堅持“以人為本”與“可持續發展”的設計理念，每一個方案、模塊化的設計，應當充分考慮各個設備的選擇、布置的尺寸，每一個問題的解決方案都應具有合理性。變電站的土建設計的基本原則為：安全值得信賴、技術科學先進、投資客觀合理、標準統一，以及運行智能、高效、可靠的3C綠色電網。

（1）統一性。土建設計遵循中國南方電網公司110 kV～500 kV變電站標準設計（2011年版）要求，結合南方電網的實際情況及運行特點，力求安全、可靠、經濟、實用，并融入南方電網的企業文化內涵，體現其企業文化特征。

（2）可靠性。變電站的設備正常運行需要土建工程安全可靠的支撐，設計中的模塊經過重新組合后，依然能夠保證變電站電氣設備安全使用的可靠性。

（3）先進性。變電站的設備選型應當先進合理，站址占地面積較小，并注重環境保護，土建設計中的各項經濟技術指標具有先進性。

（4）經濟性。安全可靠、技術先進、造價合理、追求性能價格比最優，滿足變電站的基本功能和核心功能，剝離無用、重復、多余功能，同時，力求設備的壽命周期內實現企業最佳的經濟效益。

（5）實效性。建立變電站土建標準化設計的滾動修訂制度，伴隨著電網的發展與技術進步，對土建設計不斷地進行更新、補充和完善。

（6）和諧性。變電站的整體形象和變電站周邊的人文環境協調統一。

2 110 kV～220 kV變電站土建設計的四個階段

2.1 110 kV～220 kV變電站的選址階段變電站在選址階段主要的工作是選出2～3個可行的站址后，通過經濟技術手段論證比選站址建設的可行性問題，避免出現顛覆性，推薦最佳站址。因此，變電站站址的選擇必須靠近系統人員提供的負荷中心，在保證線路出線方便、合理的同時，還要滿足以下幾個方面。

（1）站址的選擇必須符合當地政府規劃的要求。設計人員在選址前應到當地規劃和國土等政府部門收集城市規劃和土地利用總體規劃資料，擬建的當地工業區變電站還需收集到工業區的相關規劃。按照國家土地使用相關要求，為了建設資源節約型、環境友好型的電網，對于耕地與經濟效益比較高的土地應該少占用或者不占用，應當盡可能地利用劣地與荒地。對于基本農田保護區，除通過國土部門對土地利用總體規劃進行調整外，不得占用基本農田。

（2）站址的選擇還要注意周邊環境的影響。特別要了解清楚選址周圍是否有軍事設施、通信設施、機場、導航臺、風景旅游區等，如果有以上設施存在，則需按照國家規程規范要求，避開安全干擾距離，并應獲取相關部門協議的批復意見。同時，還要了解站址區是否存在政府劃定的礦產資源、歷史文物等。

（3）除了上述提及客觀的因素影響選址外，水文氣象、站址工程的水文地質條件、站用電源、站區供水水源條件、防洪排水及大件運輸，甚至拆遷賠償等，也是我們需要了解的內容。設計人員應當盡量選擇地形較為平坦、進站道路較短且緩、拆遷量比較少、能夠直接對水源進行利用、日后運行方便的站址。特別注意的是，220 kV等級及以上的變電站要滿足高于百年一遇的洪水位的要求，而110 kV變電站要滿足高于五十年一遇的洪水位或內澇水位的要求。

2.2 110 kV～220 kV變電站的初步設計階段110 kV～220 kV變電站初步設計階段的土建設計，主要工作是在確定站址位置的基礎上進一步細化，將總平面的布置、豎向的布置、建筑結構以及水工消防等設計方案進行比較，繼而選出經濟合理的設計方案，并且對變電站站址的最終占地面積進行確定。

（1）總平面的布置。土建設計的總平面布置圖應當以電氣專業為主，在滿足電氣功能需求的同時，盡量從進出線、電氣安全距離、消防、運輸等方面進行優化，并根據規程規范對各建構筑物進行合理布置。

（2）豎向的布置。根據電壓等級，結合設計規范，在滿足百年一遇或者五十年一遇洪水位或內澇水位的前提下，對現有的地形條件進行充分利用，以及考慮變電站場地的排水情況后，場地平整可以采用平坡式、斜坡式或者階梯式的布置型式。在滿足防洪和防澇的前提下，站區的標高應當盡量以站區內土石量自平衡的方式確定；如果土石方量不能自平衡，則可對技術經濟方面進行比較，探討采用外購土方或者利用防洪墻等設計方案。邊坡設計是豎向布置設計中很重要的一項任務。邊坡的高度是場地平整后確定的，其坡率是根據巖土工程地質經過實驗并經邊坡穩定性計算后確定的。根據邊坡高度可采用擋土墻、護坡或者兩者結合，屬于高邊坡設計，需編制專題報告。為了使邊坡穩固且不受雨水沖刷，防止水土流失，在坡頂和坡腳應設置截（排）水溝。

（3）建筑結構設計。依據變電站的設計規模，結合中國南方電網公司標準設計進行模塊化組合，在滿足功能需求的情況下，最終確定建筑物的建筑面積。建筑外立面力求融合周圍環境特點，采用南網標準化設計。

3結語

本文通過變電站土建設計過程中的四個設計階段，說明每個階段設計的相關主要內容。按照中國南方電網公司標準設計后，土建設計的難度系數有所下降，但是諸如“三通一平”及“0”m以下地基處理屬標準化以外的設計內容，仍需土建設計人員抓住關鍵要點，多多思考，積累設計經驗，根據不同地區、地形、地質等采取不同設計方案，才能設計出合格的產品。

參考文獻：

[1] 中國南方電網有限責任公司.中國南方電網公司110～500 kV變電站標準設計（2001年版）[S].2011.

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關鍵詞：數字化變電站；繼電保護；IEC61850變電站；

Abstract: Based on digital substation technology, conventional substations are analyzed and put forward the existing problems, and the digital substation construction in the emergence of new problems were discussed.

Keywords: digital substation; relay protection; IEC61850 substation;

中圖分類號：TM411+.4 文獻標識碼：A文章編碼：

引言

目前,在國內變電環節有常規變電站和數字化變電站2大模式。常規變電站存在著采集資源重復、多套系統并存、廠站設計和調試復雜、互操作性差、標準化規范化不足等問題;數字化變電站存在著缺乏相關標準規范、過程層設備穩定性和可靠性有待驗證、缺乏相關評估體系和手段等問題。另外,隨著特高壓電網建設進入實用化階段,風電、光伏發電等新能源也將陸續接入系統,因此對系統的安全穩定性要求就會更高,同時也對作為智能電網支撐節點的變電站提出了新的要求。所有這些都影響了變電站生產運行的效率,不利于電網安全運行水平的進一步提高,迫切需要一種新的變電站模式。

智能變電站是科技進步的必然趨勢.正如繼電保護和安全自動裝置的實現原理由最初的電磁型、晶體管型、集成電路型逐漸發展到現在的微機型原理一樣,體現了一個從能量型逐步向低功耗非能量型的發展過程。智能變電站相關技術的應用與推廣,進一步證實和延續了這一發展規律。

國際電工委員會提出的變電站通信網絡與系統的國際標準IEC61850為智能變電站和電力系統信息化提供了全面的建設規范.以下以IEC61850 為基礎,提出了智能變電站建設方案。

1、基于IEC61850的智能變電站建設的可行性分析

1.1 IEC61850解決了信息建模和互操作問題,為智能變電站建設提供了基礎

IEC61850是基于網絡通信平臺的變電站自動化系統的唯一國際標準, 共10大類、14個分冊。主要研究分析了4方面的內容, 分別是變電站自動化系統專用信息模型、信息交換方法 (即抽象通信服務接口AS-CI)、抽象通信服務接口對具體通信模型的映射(即特定通信服務映射SCSM)、變電站IED的配置.它采用面向對象的建模技術、面向未來通訊的可擴展架構, 為智能變電站建設提供了有力的理論支撐。

基IEC61850的變電站自動化系統和二次系統網絡通信協議滿足了智能變電站互操作性的要求。在國家電網公司互操作試驗的推動下,基于IEC61850數字化變電站系統和設備的研究已取得了較大進展,基于IEC61850 的變電站自動化系統已在諸多變電站投運,而且,國內投運的較具代表性的云南110kV 翠峰變電站和內蒙古220kV 杜爾伯特變電站在站內通信均按IEC61850標準實現,可見將IEC61850規約應用于數字化變電站的各個環節都現實可行。

1.2電子式互感器用于擴大數字化技術范圍、統一簡化采集源

傳統變電站中是以電磁式互感器和電纜作為主要的信息傳遞通道,存在諸多缺陷和技術瓶頸。在二次設備的技術層面上,目前傳統的電磁型互感器技術以及二次回路的電纜傳輸模式已經落后于當前二次設備技術的發展。而電子式互感器可以從本質上解決這些方面的問題, 進一步提高二次系統的可靠性。國內電子式互感器實現原理和制造工藝的不斷改進,使得國產設備已具有較高的性能,而且相關產品已有多年的掛網運行經驗,在云南翠峰、南京六合、蘭州永登等變電站運行情況良好.電子式互感器技術的日趨成熟為智能變電站的建設提供了基礎保證。

1.3智能終端技術促進了一次設備智能化的實現

目前, 雖然完全智能化的一次設備系列產品相對較少,但近年來,狀態監測技術及具備百兆以太網接口的智能終端的研制和應用,使得采用常規一次設備+智能終端來實現一次設備智能化的方案得以應用和發展。

智能終端可就地實現電氣設備的狀態監測,并通過基于IEC61850標準的通信接口實現與過程層的通信功能。目前,國內已有一系列的智能終端設備,并有一定的運行經驗,智能終端設備可以作為現階段完全智能化的一次設備選型相對困難時,實現一次設備智能化和數字化現實有效的方法。

1.4現有二次設備技術能夠滿足智能變電站建設的發展和需要

具備光纖以太網接口和IEC61850通信協議標準的數字式保護、監控、計量和錄波等二次設備,促進了智能變電站過程層設備的成型。例如,內蒙古220 kV杜爾伯特變電站中已有該類新型數字式線路保護、變壓器保護、母線保護、測控裝置、遠動裝置等二次設備投運, 運行狀況穩定。

2、智能變電站的技術特點

1)一次設備應具備高可靠性, 智能化所需各型傳感器或/和執行器與一次設備本體可采用集成化設計。

2)二次系統一體化。傳統的變電站,繼電保護、自動化、狀態監測等設備自成體系,且一般根據一次主設備進行間隔配置,很大程度上方便了運行和停運檢修。但隨著電網新技術的發展和電網規模的擴大,按照現有配置方式, 能夠挖掘的潛力十分有限。IEC61850的推出和應用,推進了變電站的標準化,使得各類二次設備以標準的方式建模和通信, 變電站內的二次設備融合成為一種趨勢。

3)簡化接線。ECT和EVT 實現了數字化輸出,同時借助光纖傳輸,不僅增強了抗干擾能力, 也完全摒棄了傳統互感器的二次交流回路,真正實現了一、二次系統之間的電氣隔離。由于智能開關的應用,現場執行機構的控制與主控室的保護及測控設備之間已沒有直接的電聯系.現場的智能開關單元作為終端設備接受并執行控制命令,各單元之間界限分明,可減少現場繼保工作人員誤接線、誤觸碰等情況.同時也可簡化斷路器控制回路的二次接線設計,減少繼電保護裝置的I/O插件,提高變電站全生命周期降低成本造價。

4)簡化變電站繼電保護的配置。由于面向變電站事件的通用對象通信技術的應用,可以實現同一標準平臺上的實時信息數據共享,提高了繼電保護信息交互的靈活性及便捷性。

3、智能變電站的網絡結構設計

IEC61850標準將智能變電站分為過程層、間隔層和站控層. 基于IEC61850標準的智能變電站系統拓撲結構如圖1所示。各層內部及各層之間采用高速網絡通信。整個系統的通訊網絡可以分為站控層和間隔層之間的間隔層通訊網、間隔層和過程層之間的過程層通訊網。

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關鍵字：IEC61850；關鍵技術；改造；改進方案

Study on a new method of Staged Digital Retrofit of Substation based on IEC61850

Abstract: In the early 21st century,the proposition of Smart Grid broke new ground for the power industry around the world.Intelligent Substation,as the physical basis of Smart Grid, would go through the entire process of smart grid construction. The main content of this thesis which has been focused on analyzing and researching the technology of the digitized subsutation, mainly includes: IEC61850, non Conventional Instrument Transformer, the intelligent circuit breaker and so on. innovations of this article are to propose a new structured rehabilitation programs, and programs are compared with the general, and paoposes the improvement paogram .In the end the economic benefit of the digital substation is introduced.

Key words: IEC61850; key technology ;transform; improved plan

0 引言

目前，國內數字化變電站系統的應用和實施尚處于探索、起步階段，從數字化變電站的技術發展現狀和經濟效益來分析，拆除原有的常規變電站而新建數字化變電站的成本太大，尤其是對于一些剛剛進行完微機綜合自動化改造的變電站，新設備還沒有產生效能就更換，勢必造成資金的嚴重浪費。因此，對傳統變電站進行數字化改造將是最佳方案。既有效地利用傳統變電站現有設備、最大限度地減少投資和工程量，又能充分發揮數字化變電站的優點，使當前正在運行的傳統變電站過渡到數字化變電站。本文針對現階段實際情況，提出分階段進行傳統變電站數字化改造的實施方案[1]。

1 數字化變電站關鍵技術

1.1 IEC61850標準

智能變電站信息共享的基礎首先在于信息的規范化與標準化，進而實現互操作。IEC61850標準作為變電站通信網絡與系統的惟一國際標準和電力系統無縫通信體系（變電站內、變電站與控制中心之間）的基礎，是變電站信息建模與信息交互的必然選擇[2]。

IEC61850標準與以往的通信規約相比，有著本質的不同。以往規約主要用于傳輸電力系統實時數據和一些定值及配置信息，完全基于點表方式，缺乏對變電站系統模型和功能模型的描述，也沒有將系統應用與通信技術進行分層處理，同時還缺乏一致性測試，因此變電站自動化系統的應用受到通信技術的限制，傳輸的信息量偏少，且互操作性差，擴展性差。

IEC 61850具有3項基本目標：①真正意義上的互操作；②功能自由分布；③良好的擴展性以適應SA和通信技術的發展。為實現上述目標，與以往的變電站通信標準相比，IEC 61850體現出如下技術特征：①功能分層的變電站；②面向對象的信息模型；③面向對象的數據自描述；④變電站配置語言。

1.2 非常規互感器

非常規互感器的應用是智能變電站技術體系中重要的一個環節。智能變電站內新一代的二次裝置支持電壓電流值的小功率信號輸入及數字信號輸入，以及基于IEC61850標準的過程總線通信技術的發展，使得電子式互感器在技術上有了應用的可能性，在實際工程中也具有越來越多的應用需求[3]。

國際上將有別于傳統的電磁型電壓/電流互感器的新一代互感器統稱為非常規互感器(Non Conventional Instrument Transformer，簡稱NCIT)。非常規互感器依據其變換原理可以分為有源和無源兩大系列，有源非常規互感器又稱為電子式電壓/電流互感器(EVT/ECT)，無源非常規互感器主要指采用法拉第效應光學測量原理的互感器，又稱為光電式電壓/電流互感器(OVT/OCT)，見圖1-1：

圖1-1 非常規互感器

Fig. 1 Non Conventional Instrument Transformer

有源式電子互感器主要指羅柯夫斯基(Rogowski)線圈互感器，簡稱羅氏線圈，又稱為電子式電壓/電流互感器(EVT/ECT)，其特點是需要向傳感頭提供電源，目前成熟產品均采用光纖功能方式。

無源式電子互感器主要指采用光學測量原理的電流互感器，又稱為光電式電壓/電流互感器(OVT/OCT)，其特點是無須向傳感頭提供電源。

篇6

摘 要：隨著我國電力建設的不斷加快，電力設計水平也需要不斷加大力度，例如：110～220 kV的設計和建造就需要對電氣布置、結構形式等土建工程加以規劃和設計，需要不斷在先進性、經濟性、實用性、安全性上加大研究力度。

關鍵詞：變電站建站 土建設計 方案優化

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（b）-0072-02

隨著經濟建設的不斷加快，持續穩定的發展需要電力能源的支持，電力建設得到了前所未有的發展機遇，同時也面對著巨大的壓力。為了加快建設，配合城市化建設步伐和改善城市化建設環境，給予城市化建設巨大的能源支持，需要不斷地對變電站的建設進行規劃和設計，確保變電站的快速擴建的同時，不會影響到周邊居民的正常生活。因此，該文對110～220 kV變電站的土建設計是具有一定代表性，研究好設計的原則、選擇階段的可行性研究等工作，對設計和施工類似工程具有重要的意義。

1 變電站土建設計之站址選擇

做好變電站土建設計的原則首先是以人為本，然后是可持續發展。110～220 kV的土建設計理念，對每個方案進行模塊化設計，是起始的工作，應該得到重視。首先對設備的選擇進行設計，包括尺寸的布置、方案的設計等。對站址的設計要利用經濟技術的手段加以論證，特別是可行性建設的問題，避免出現重復性建設，造成浪費，最終達到最佳站址的設計目的。對變電站站址的選擇，決定了日后系統人員在線路出線的方便操作、合同的合理執行等工作能否順利開展，因此，要注意做好以下幾個方面的工作。

第一，φ局返難褚獲得政府的許可，符合政府規劃的設計要求。在進行選址的前期要與當地的規劃和設計主管部門進行意見溝通和收集，特別是對城市規劃和土地利用總體規劃的資料要得到一手的材料，將擬建的變電站的情況及時與上級主管部門進行溝通。按照國家土地規劃的要求進行電網的規劃和設計，本著資源節約、環境友好的原則，充分利用土地，避免侵占耕地的情況發生，還要兼顧經濟效益，對劣質地和荒地充分利用，保護農田水利基礎設施，通過國土部門的總體規劃的調整后，得到站址的最佳選擇結果[1]。

第二，站址的選擇要考慮周邊的環境，了解環境中與選址是否有沖突的地點和設施，如軍事、通信、機場、導航設施等，還有風景游覽區等，也是要考慮的范疇。如果有這些設施存在，就要按照國家有關規程規范的要求，進行合理的規避，做好安全防控，保持干擾距離，等待相關部門協議后再進行施工，尤其是遇到有礦產資源或者歷史文物的時候，更要注意站址的選擇要與上述地點錯開和規避。

第三，對于客觀因素的影響，如水文、氣象、地質等條件，特別是進行站址的現場勘察，勘察的內容涉及站區的供水、電源供應、防洪排水、設備運輸，還有對站址區域內的拆遷情況的了解以及補償費用的計算等。設計人員選擇的地形一般為平坦、進站道路無障礙、拆遷量少的區域，而且水源的利用要保證充足和合理，尤其是220 kV等級以上的變電站，對于防洪的要求較高，110 kV以上的變電站對洪水位的年限要求等方面都要進行全面的分析，保證站址的選擇具有可行性、可持續性[2]。

2 變電站土建設計之可行性研究

對110～220 kV變電站的可行性研究，包括對土建設計的工作重點，如占地面積、站址、拆遷賠償、地基處理、地下設施的施工技術等眾多內容。

第一，站址位置的主變臺數、總平面布設、出線回數等，都是可行性研究的重要內容。以南方電網公司的標準化模塊組合的設計標準來刊，對室外的配電裝備以及建筑物關系的合理調配，首先要考慮的是先進設備和布置工藝的方式，如空間發展如何能不侵占土地面積，建筑的建造如何能夠對環境不造成破壞，同時又要具有相應的功能等；在單體建筑和綜合建筑的建設上如何能夠在保證規范建設的基礎上又能適合變電站的功能建設要求等。另外，對于變電站建設中涉及到的雙層出線問題、擋土墻和圍墻的建設問題、場地的平整問題等，都要考慮施工的環節、技術以及支出的費用等。

第二，在可行性研究上，同樣要充分結合國土規劃部門的要求，盡量在站址的建設和周邊環境的建設投資方面進行充分的調研，盡量選擇靠近能夠利用水源、道路連接短、地形平坦等方面有優勢的位置進行建站。

第三，是土建設計的重要關注點，還包括對不利于建站的地質條件進行建設，例如：對于地質構造穩定性、邊坡等做出合理性評價，還要對巖土的物理性質等進行勘測，把溶洞、土洞、地下暗河等具有不良影響的地形地貌考慮在內，分析危害的后果或者可能帶來不良后果的概率，并提出合理的、有效的防護措施，因此，土建設計人員擔負的職責是十分繁重而重要的，提出的方案應包含對于土層的物理條件以及站址挖填區的合理化分析等方面[3]。

3 變電站土建設計之設計階段

對于變電站的設計階段的土建設計，包括的內容眾多，如平面的布置、建筑結構的設計、水工消防的設計等，應在經濟合理的基礎上加強設計方案的布設、經過多方驗證后方能進行方案的確定。

第一，是總平面的布置，要考慮電氣的布設、進出線的布設、電氣的安全距離、消防設施的優化等。

第二，是豎向的布設，包括電壓等級、設計規范，防洪設施等，利用現有的地形條件，對變電站的排水、場地、邊坡等選擇合理科學的布置方式加以布設，尤其是防洪防澇的工作，應對站區內土石方的平衡方式、技術施工環節等進行合理的設計，充分利用防洪墻的功能，將之納入到設計思路中，例如：邊坡的高度設計，就是豎向設計中的重要內容，將邊坡的高度經過穩定性計算后與擋土墻等結合，進行高邊坡的設計，編制出專題的報告，保證邊坡穩定，而且能夠防止水土流失帶來的危險。

第三，是建筑結構的設計。根據變電站的規模進行模塊化組合設計，這是南方電網標準設計的先進經驗，不僅滿足了變電站的功能要求，也符合電網的標準化設計要求，例如：在抗震能力和空間擴大方面，采用了混凝土框架設計的方法，同時也找到了電氣設備安裝的合理性原則[4]。

第四，是施工圖設計。經過初步審查后，找相關的規程規范，對設備的尺寸、概算投資數額等加以整理和計算后，得到了土建的總圖設計方案和建筑設計方案。場地采用綠化設計方案，使用碎石鋪設，操作小道鋪設了地面磚，電纜溝的設計使用了內嵌式角鋼包邊的蓋板設計等。建筑的設計考慮到了220 kV戶外變電站建筑面積的限制，對通信機房的面積采用了國際標準的建設要求，建筑外墻的顏色統一為藍、灰、白，外墻門統一采用不銹鋼防盜甲級防火門等。另外，在結構、給排水、暖通、節能降耗的設計上，也進行了專業化的設計。

4 結語

變電站的土建設計擁有規范化的設計階段，每個階段都有相關的內容。隨著技術的不斷進步，可以說現代的土建設計的難度系數在下降，但是土建設計人員依然要樹立嚴肅、嚴格、高效的意識，對標準化設計進行深入的思考，多積累設計經驗，有針對性地開展設計工作，力爭多出合格的優秀的設計產品。

參考文獻

[1] 陸峰.110～220kV變電站土建設計探討[J].軍民兩用技術與產品，2014（19）：179.

[2] 唐斌.淺談220kV變電站構架選型及優化[J].電子世界，2014（21）：49-50.

篇7

【關鍵詞】智能電網;智能變電站;繼電保護

1.引言

什么樣的變電站算是智能變電站？采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站[1，2]。智能變電站的概念是隨著智能電網概念的產生而提出的，它是智能電網的重要組成部分和關鍵環節，是作為智能電網的變電一環出現的，更形象的來說它是智能電網的一個最重要、最關鍵的“終端”，智能電網提供數據和控制對象等功能均由其承擔，而且智能變電站還為智能電網的信息化、自動化、互動化提供技術基礎。曾經有多個的數字化變電站采用IEC61850標準作為試點科研，為智能變電站的發展提供了經驗。從目前智能電網的發展前景來看，統一規劃、科學設計的智能變電站是建設堅強智能電網的重要保障。

2.智能變電站繼電保護技術規范

《智能變電站繼電保護技術規范》按照“統一規劃、統一標準、統一建設”的原則制定。本規范完善了智能變電站繼電保護的應用，加快了建設堅強智能電網的步伐，提高了智能變電站建設效率和效益。本規范只對智能變電站繼電保護的特殊之處進行統一規范，除此之外還應滿足國調六統一標準化設計的相關規定。本規范從指導工程應用的角度出發，是對《智能變電站技術導則》等相關規范繼電保護部分的細化、補充和完善。

繼電保護技術應用的研究與探索應以進一步提高保護的性能和安全可靠性為目的。不能為了智能化而智能化，繼電保護的智能化必須服從保護的“選擇性、快速性、靈敏性和可靠性”。

從規范看出，典型220kV電壓等級的繼電保護及與之相關的設備、網絡等應按照雙重化原則進行配置，雙重化配置的繼電保護也有諸多要求。

（1）每套獨立的保護裝置對有可能發生的所有類型的故障應都能處理。而且兩套獨立的保護之間不應存在任何電氣聯系，一套保護出現問題或退出時，另一套保護仍能正確處理故障;兩套保護的采樣值（電壓、電流）應分別來自相互獨立的合并單元;電子式互感器兩套獨立的二次采樣系統應與雙重化配置的合并單元一一對應，每路采樣系統應用雙A/D系統，每個合并單元輸出兩路數字采樣值應由同一路通道進入一套保護裝置。保護采用點對點直接采樣，采樣同步不依賴于外部時鐘，本間隔的斷路器位置也采用點對點方式。智能變電站可以不采用電子式互感器，繼電保護裝置采用就地安裝方式時，就適合采用常規互感器，而且采用電纜跳閘。

（2）雙重化配置保護使用的SV（GOOSE）網絡也必須相互獨立，當一個網絡癱瘓或退出時不應影響另一個網絡的運行。SV網絡可以進行采樣值得傳輸;繼電保護之間閉鎖、失靈啟動等信息通過GOOSE網絡方式傳輸，還有一些保護采用網絡方式跳閘，間隔間的斷路器位置也是采用網絡方式。同一裝置接入不同網絡時，有可能相互干擾，因此裝置內部各網絡的數據接口控制器也必須完全獨立。

（3）兩套保護的跳閘回路應分別對應兩個獨立的智能終端，兩個智能終端也分別對應斷路器的兩個跳閘線圈;對于單間隔的保護應直接跳閘，涉及多間隔的保護（母線保護）也宜直接跳閘。在特殊情況必須采用其他方式跳閘時，保護必須滿足快速性和可靠性的要求。

（4）雙重化的線路縱聯保護也應具備兩套獨立的通信設備，以及自己獨立的電源;兩套保護的相關設備（電子式互感器、合并單元、智能終端、網絡設備、跳閘線圈等）的直流電源也應一一對應。

（5）保護宜獨立分散、就地安裝。這對保護裝置本身和運行環境都有嚴格要求。保護設備就地安裝時，應置于開關柜、GIS匯控柜或智能控制柜內。柜內溫度應介于-25℃～70℃之間。

3.220kV變電站雙母線接線型式繼電保護實施方案

3.1 220kV 線路保護

220KV的線路傳輸功率較大，并且傳輸距離較長，對系統安全穩定影響很大。220KV母線上線路的典型配置方案如圖1所示，每回線路應配置兩套不同廠家的包含有完整的主、后備保護功能的線路保護裝置。配置的保護應使用主、后一體化的保護裝置，合并單元、智能終端均應采用雙套配置，線路上的ECT 為合并單元提供電流，母線上的EVT為母線合并單元提供電壓，然后母線合并單元通過點對點方式轉接給間隔合并單元。從圖1中可看出，合并單元、智能終端與保護直接相連，可以實現直接采樣和直接跳閘。對于啟動母差失靈功能和母差保護動作遠跳功能等跨間隔信息采用GOOSE網絡傳輸方式。

圖1 220kV 線路保護（單套）配置方案

3.2 母線保護

在電力系統中，母線將配電裝置中的各個載流分支回路連接在一起，起著匯集、分配和傳送電能的作用。母線保護按雙重化進行配置，包括各間隔的合并單元、智能終端均采用雙重化配置。單套保護的配置方案如圖2所示。采用分布式母線保護方案時，各間隔合并單元、智能終端以點對點方式接入對應子單元。母線保護與其他保護之間的聯閉鎖信號（失靈啟動、母聯（分段）斷路器過流保護啟動失靈、主變保護動作解除電壓閉鎖等）采用GOOSE 網絡傳輸。

圖2 220kV 母線保護（單套）配置方案

3.3 變壓器保護

變壓器是電力系統電壓升高和降低的元件，造價昂貴。為維護設備齊安全，一般會配備四種保護功能，其中220KV及其以上變壓器保護要按照雙重化進行配置，每套保護包含著完整的主、后備保護功能的變壓器保護裝置。變壓器各側都對應著各自的合并單元、智能終端。圖3為主變保護（單套）配置方案。從圖中可以看出，變壓器保護也是直接采樣，直接跳閘。變壓器保護跳母聯、分段斷路器及閉鎖備自投、啟失靈等可采用GOOSE網絡方式，此方式還可接收來自失靈和母差屏的跳閘命令。非電量保護是就地直接電纜跳閘，單套配置，就地布置，變壓器本體智能終端負責將非電量動作報文和調檔及接地刀閘控制信息上傳至GOOSE網絡。

圖3 220kV 主變保護（單套）配置方案

3.4 220kV 母聯（分段）保護

母聯（分段）保護與線路保護類似，而且結構更為簡單。跳閘方式與線路保護一樣，通過相互獨立的GOOSE網絡和SV網絡實現跨間隔的數據傳輸。

最后，對于220kV及以上變電站，為了防止同一設備跨不同電壓等級網絡，防止同一設備跨接雙網，按電壓等級和網絡配置故障錄波裝置和網絡報文記錄分析裝置。為了便于事故分析，主變宜單獨配置故障錄波器。當SV或GOOSE接入量較多時單個網絡可配置多臺裝置。存在故障錄波裝置和網絡報文記錄分析裝置跨接不同電壓等級問題時，應采用獨立的數據接口控制器。

4.結束語

智能變電站是數字化變電站的升級和發展，數字化變電站的功能是智能變電站發展的基礎。與數字變電站相比，智能變電站能夠完成比數字變電站范圍更寬、層次更深、結構更復雜的信息采集和信息處理。智能變電站設備具有信息數字化、功能集成化、結構緊湊化、狀態可視化等主要技術特征，符合易擴展、易升級、易改造、易維護的工業化應用要求。智能變電站技術方案不僅很好的解決了數字變電站所存在的諸多缺陷，同時消除了變電站內的信息孤島，提供了統一斷面全景數據采集，為電網的智能化打下了良好的信息基礎，為智能電網的分析、決策系統提供了信息及功能支撐[3]。智能變電站是變電站自動化技術的發展必然趨勢。智能變電站是智能電網建設的核心環節，基于以上背景和思考，有必要開展對智能變電站新技術條件下繼電保護的新原理、組織模式、架構體系的研究，解決智能變電站技術發展、實施及推廣過程中關鍵性技術要素和難點，滿足電網安全穩定運行對于繼電保護專業的要求，確保繼電保護專業技術發展方向的正確性、科學性以及前瞻性[4]！

參考文獻

[1]國家電網公司.智能變電站繼電保護技術規范：Q/GDW441-

2010 [S/OL].[2010-04-27].

[2]國家電網公司.110（66）kV～220 kV智能變電站設計規范： Q/GDW393-2009[S].北京：中國電力出版社，2010.

篇8

1．變電站建設的時間周期變電站

由于建設規模的不同其建設周期也有所不同，針對建設目標規劃，進行合理的電網建設規模控制，建立可行性的電網施工建設審計報告，針對國家資源的使用效率，合理的安排國家變電站的建設施工周期，從而保證合理的投產時間內完成有效的變電站建設。一般在2至3年內，可以實現變電站的正常施工供電效果，保證正常工程周期建設的同事，不耽誤相關的變電站使用質量。

2．資金投資較大、建設質量要求

高變電站的建設在實際的投資建設中因其特殊的建設施工特點，與后期的變電施工管理有密切的關系，因此在前期的施工投資來說較多，在施工的各個環節都需要大量的資金支持，從而完善自動化系統設備建設過程。為了保證電力資源可以被各行業人們所使用，變電站的良好質量運行狀態是較為核心的問題。提高電力變電站施工的質量，保證變電站在施工設計、施工安裝、施工質量驗收和維護等各個方面的施工標準，從而實現合理的施工竣工驗收過程，投產運行實現合理的變電站電網安全運行，這對于變電站的各方面施工要求都很高，在合理的風險評估安全下，實現合理的變電站安全調控，保證有效化的施工安全管理過程。

3．變電站的收益回籠長

由于變電站的基礎性建設需要長期的、高質量的施工要求，為了保證良好的施工投產效果，我國的電力公司對于各類輸電配送用戶的電費收取都采用先償還施工貸款，而后期的電費與施工費用之間的這樣一種轉換是需要長期的變化過程，變電站的收益不能用費用來衡量，而是要以長遠的眼觀，分析變電站可以帶給一個地區，甚至幾個地區之間輸配電的效果。

二、變電站的施工管理

施工管是依據變電站施工的工程建設基本要求，重點關注工程項目的施工質量控制過程，從而提高施工過程中相關環節的有效控制過程，保證合理的施工質量管理，實現多項目角度的施工質量控制。保證施工前、施工過程中、施工后的各種施工質量問題的有效管理，提高安全意識風險投資管理過程，制定施工狀態控制過程，保證整體施工效果的合理性，實現快速合理的高效變電站施工建設管理

1．施工管理前的準備工作合理的控制

施工前的施工質量，保證施工產品原料、相關機械配件、半成品原料等各種內容的管理，提高設備維護和產品質量標準的審查工作，制定合理的施工組織方案，提高新產品、新激素的開工審查過程，保證整體施工現場的施工作業的安全性和技術合理性，從而提高施工管理人員的培訓管理過程，保證施工建設中各個施工過程的嚴格控制要求，從而完善施工前的相關準備工作。

2．施工中的施工過程分析

根據施工中的相關施工建設過程進行合理的工程分析，對相關的施工標準程序進行質量控制，對變電站的各個施工過程進行優先處理，保證施工材料的供給合理性、提高施工過程的正常運轉，制定良好的材料標準分析過程，提高工程的成本控制管理過程，從而建立良好的材料管理過程控制，采用證件檢查和進場驗收的方法控制施工質量，保證供應商供貨渠道和供貨質量，嚴格按照施工質量進行標準化施工驗收，提高施工過程中人員的基本素質意識管理，從而保證施工的整體質量控制。

3．施工后期的質量控制

根據施工的竣工驗收情況進行質量控制管理，對施工質量控制標準、產品運行合格標準等各項內容進行分析，制定合理的施工狀態分析過程，對不合理的施工工程進行返工處理，及時進行安全保護意識管理，制定良好的安全管理體系，實現快速的安全監管過程，對各類安全防護措施進行合理的評價，從中尋求較為合理的施工改進方案，從而有效的降低施工安全事故發生的比例。

4．制定合理的施工進度管理

保證風險投資程度根據施工發展過程進行施工進度控制，采用合理的施工進度管理過程，完善相關的施工進度，對施工中可能出現的各類建筑問題進行合理的分析，及時對不合理或不得到的施工問題進行處理，對施工中各個環節的內容進行作業分析，確保施工進度的合理性。逐步降低施工的管理風險，保證有效的建設可行性方案的研究過程，建立良好的風險監督控制管理機制，進行定期風險管理投資分析，從而逐步糾正施工過程中的監管問題，保證管理目標的合理實現。

三、結語

篇9

關鍵詞：超高壓變電站自動化系統模式方案策略

本文的目的在于通過對超高壓變電站自動化系統中集中模式、相對分散模式、分層分布分散模式等主要結構模式的介紹以及幾個典型工程的實踐經驗，提出在系統集成、面向對象、標準化、通信通道、抗干擾等方面需要注意的問題，并總結了一種綜合考慮了可靠性、靈活性、經濟性、可維護性等因素的典型系統方案，該結構模式能夠適應目前絕大多數工程的需要。同時，本文還對超高原變電站自動化系統的體系結構、總線結構、系統安全和通信方式等相關技術發展的新動向，以及發展超高壓變電站自動化系統應采取的策略進行了探討。

1、概述

電力工業是國民經濟的基礎和命脈，我國對電力工業的發展一直非常重視。目前,兩網改造接近尾聲，取得了顯著的效果；已經啟動的為西部大開發和東部經濟建設服務的“西電東送”，又掀起了新一輪的電力建設；三峽工程建設正如火如荼；以330KV/500KV為主網架的大區電網已經形成，全國聯網的序幕已經拉開，更高電壓等級的輸電線路正在緊張地規劃和前期準備。我國電力建設已經進入一個全新的建設和發展階段。

在這些電力建設工程中，超高電壓等級（220KV/330KV/500KV，以及將出現的750KV）變電站自動化系統占有重要的地位。有關部門對此也極為重視，專門出臺了超高電壓等級變電站自動化系統的模式化方案并推廣實施。筆者在模式化方案實施的基礎上，結合實施過程中的經驗體會和有關技術的最新發展，通過對改進方案的說明，試圖對超高壓變電站自動化系統在以后的發展模式再作探討。

關于超高壓變電站自動化包含的內容、應具備的主要功能、實施的原則等內容，筆者在《簡論超高壓變電站自動化系統的發展策略》[1]一文中已作過說明，在此不再贅述。

2、目前超高壓變電站自動化系統采用的主要模式

超高壓變電站自動化系統的結構模式從早期的以集中為主，發展到現在的以相對分散和分層分布分散為主，經歷了一個探索、改進和完善提高的過程，在模式設計和實際的工程建設中都有應用。

所謂集中模式，指的是保護、監控、通信等自動化功能模塊均在控制室集中布置，各模塊從物理上聯系較弱甚至毫無聯系。早期的系統，包括許多引進的產品，主要采用這種結構模式，目前仍有為數不少的這樣的系統在運行。

相對分散模式，指的是自動化系統設備按站內的電壓等級或一次設備布置區域劃分成幾個相對獨立的小區，在該小區內建設相應的設備小室，保護、監控等設備安裝于設備小室中，主站通信控制器、直流、錄波等設備仍集中安裝在控制室，各小室之間以及與控制室之間均通過工業總線網絡互聯。這種模式從90年代后期開始得到大量應用。

分層分布分散模式亦即全監控，指的是參照中低壓變電站綜合自動化的結構模式，除主變、母線和高壓線路的保護測控、中央信號、通信仍采用集中組屏外，出線、電容器的保護、監控等設備完全按設備間隔安裝于就地的設備小室或直接安裝在一次設備上，各模塊之間采用標準局域總線和通信規約互聯。當然，也可按集中組屏的方式安裝這些模塊。這種模式在最近有迅速發展的勢頭。[2]

隨著新技術的發展、新標準的制訂、新應用需求的提出，還會出現與之相適應的新的系統結構模式。

3、超高壓變電站自動化系統建設中需注意的問題

根據工程實踐，筆者認為在超高電壓變電站自動化系統的建設中，需要對以下幾個方面給予特別的注意。

（1）在系統集成方面，應更強調功能集成、模塊協調，實現數據、資源共享，除了因可靠性要求外，要減少一切不必要的冗余，以提高系統的運行可靠性和性價比。

（2）對減少建設投資的考慮，應從減少占地、減少二次連接電纜、減少裝置數量、減少每個裝置中所用元器件數量、減少人員、降低后續的維護費用等方面綜合考慮，才能全面反映出采用新型設備所取得的經濟效益。

（3）對于面向對象問題，需對對象有統一明確的定義。面向變電站、面向電壓等級、面向設備間隔、面向物理監控對象等不同的基點，會產生不同的設計思想，從而會引起系統結構的完全不同。

（4）關于系統的標準化問題，不僅通信接口硬件、通信規約要標準化，而且模塊的物理結構尺寸、接線端子也要盡量標準化，以利于系統未來的擴容升級改造。

（5）對于系統的診斷，需要診斷軟件能夠迅速定位和隔離故障，并增加設置專用“黑盒子”，避免再出現類似二灘電廠那樣的大事故卻無法追蹤的尷尬局面。

（6）直接采用數字載波、數字微波、光纖等高速數據通信通道，徹底避免數字通道模擬使用、高速通道低速使用的弊端。光纖通道由于具有：可靠性高、抗干擾能力強、傳輸頻帶寬、通信容量大、傳輸衰耗小、通信距離遠、傳輸速度快、體積小、重量輕、敷設方便等優點應優先考慮采用。

（7）關于變電站自動化系統中保護壓板的設置問題，應考慮盡量減少硬壓板而采用軟壓板，保護投退可全部采用軟壓板。當然，保護出口回路仍必須采用硬壓板。

（8）低周減載功能應智能化，結合時間定值、負荷性質、負荷容量等從系統級綜合考慮。

（9）對小電流接地選線功能，若完全分散完成則降低了選線的準確性，傳統的完全集中又過多地占用了硬件資源，所以應采用數據共享法來保證準確性和低造價。

（10）電壓無功綜合控制功能，應由系統完成，而不考慮另配置專門的功能單元。

（11）系統設備的維護問題，應提倡現場模塊級維護，對故障模塊進行更換，盡量避免現場的元件級維護。

（12）系統干擾主要有輻射干擾和傳導干擾，長導線易引起傳導干擾，所以要盡量減少電纜長度，要符合電器設備電磁兼容性國際標準國家標準行業標準。輻射干擾對系統的影響則比較有限。

（13）直流電源的配置方式需給以充分考慮。保護監控就地分散安裝后，直流電源供電電纜成了主要的傳導干擾源，因此其配置方式就成了抗干擾的瓶頸。

（14）SCADA實時數據、電量計費數據、保護數據、故障錄波數據等盡量統一規約，統一通道，統一時標。

（15）事故總信號最好由保護系統的中心管理模塊統一集中產生，

（16）保護遠方復歸-自動化系統須考慮遠方復歸功能，但運行單位可根據當地的規定選擇投入或退出以及屏蔽。

（17）主變主保護高中低壓后備保護非電量保護從硬件上應結合成一體，由于共用一套出口回路，如果分開設置相互之間連線太多，而且操作箱出口故障時后備也起不到后備作用。

當然，在工程建設中還會出現一些新的問題，需要進一步探討解決。

4、一種典型的超高壓變電站自動化系統方案

按照全國電力調度“十五”規劃的要求，電力自動化系統要實現主干通道光纖化、信息傳輸網絡化、電網調度智能化、運行指標國際化、管理手段現代化的目標。在此總的要求下，結合多種模式站的優點，提出一種超高壓變電站自動化系統的實現方案，簡述如下，其結構見圖一。

由于綜合考慮可靠性、靈活性、經濟性、可維護性等因素，超高壓變電站主接線形式一般按500KV進線采用3/2接線、200KV出線采用雙母線單分段帶旁路接線、35KV出線采用單母線的結構。[3]本方案即是基于這種接線方式而總體考慮的，當然也能適應其各種變形。系統結構框圖如圖一所示。

整個系統的設計思想是分布分散或相對分散，即220KV/35KV的測控保護可按設備間隔或電壓等級分散安裝，當然也可以集中布置。系統的設計目標是最大限度地提高抗干擾能力，尤其是防止由傳導引起的干擾。

整個系統采用三級總線結構。站級總線采用標準高速以太網絡，10MB/100MB/1GB自適應，并兼容即將推出的10GB以太網總線結構，提供了高速的當地人機交互手段和完善的SCADA功能；設備級采用標準10MB以太網，比傳統的現場總線從傳輸速率上提高了幾個數量級，為模塊間提供了通暢的數據高速公路，為多個上級調度中心提供了充裕的數據通道，且為直接接入廣域網提供了便利手段；間隔級采用已經業界驗證過的QSPAN總線，這是一種增強的PCI總線，既滿足可靠性要求，又照顧了通用性。各級總線網絡通信協議均采用TCP/IP。

系統的通信管理模塊DEP-MTU采用主備結構，CPU為MOTOROLA的68360，另配置大容量的ROM/RAM，最多可配置32個RS-232/422/485串口，能夠同時處理數十種不同類型的通信規約。

系統的測控模塊DEP-GTU直接通過單/雙以太網通信，2個以太網接口，2個RS-232接口，1個RS-485接口，CPU采用摩托羅拉公司的高性能32位68360，并配置2MBFlashEPROM和8MBDRAM，交流采樣采用TI公司的高級DSP芯片，模塊除具備測量、信號、控制、調節、脈沖累加、網絡通信、串口通信等常規功能外，還專門考慮了處理和電流的功能，完全適應3/2接線的要求，無須再作其它特殊考慮。僅修改設置參數，就可配置成同期單元，無需另配專門模塊。

系統“黑盒子”采用專門設計的模塊，CPU采用摩托羅拉公司的高性能32位68360，并配置16MBEPROM、32MBDRAM存貯器，能夠保存最近的30000條完整的系統訪問記錄。同時，它還具有極強的物理特性，防火、防水、防震、防塵、抗砸、抗壓、抗10000伏高電壓長時間沖擊。

5、超高壓變電站自動化系統發展的新動向

隨著微電子技術、計算機軟硬件技術的發展，近年來超高壓變電站自動化系統在以下幾個方面都有不同程度的進展。

5．1系統體系結構：

由傳統的單一的集中模式向與相對分散式、分層分布分散式多種體系結構模式轉變，由傳統的面向單個測量、控制對象向面向電網元件（如進線、出線、變壓器、母線、電容器等）轉變，由各功能單獨考慮向系統功能綜合考慮轉變，由一味強調功能全面向更強調功能實用和高可靠性轉變。

5．2總線結構：

無論是模塊級、間隔級還是站級，均由專用、低速向通用、標準化、高速轉變，原來采用的位總線、LonWorks、CAN、FF等現場總線統一向以太網轉變，這從國際電工委員會（IEC）即將推出的IEC61850系列正式標準中也可看到這個趨勢。

傳統的PLC技術不能滿足日趨增長的對分布式實時控制性能的要求，傳統現場總線技術也是如此。經長期實踐證明，在所有的網絡技術中，以太網技術是至今最理想的選擇，主要原因是：

（1）它充分考慮了今后的發展需要，具有高傳輸速率和自適應，目前能達到10MB/100MB/1GB的速率，10GB以太網也即將面世；

（2）高傳輸安全性和可靠性以及集線器技術的完善和確定性；

（3）幾乎不需考慮網絡的拓撲結構，非常靈活；

（4）傳輸物理介質多樣，:雙絞線、光纖、同軸電纜甚至無線通道都可容納；

（5）集線器的應用可不需考慮網絡的擴展；

（6）以太網的應用已經建立起一種業界的標準，亦即一個新的工控總線標準；

（7）全面與最前沿的IT技術接軌，出現了被稱之為“世界標準”的TCP/IP技術的應用；

（8）能滿足低成本高性能面向未來的開發的需要。

5．3信息共享度：

保護監控功能以及數據共享從邏輯上的結合越來越緊密，物理上的結合也將隨著光電傳感技術的不斷發展和完善而更加緊密。

5．4防誤功能：

逐步走向不再配備專門的“五防”閉鎖硬件系統，而是把范圍更廣的綜合防誤操作功能結合在系統中，利用監控設備的智能邏輯來靈活實現網絡級的防誤操作。

5．5安全性：

隨著技術開放度的提高、網絡功能的滲透、以及國內外形勢的復雜化，系統的安全性更顯得特別重要。因此，除加強傳統的安全機制外，還應專門配置變電站自動化系統“黑盒子”來記錄自動化系統中的所有操作與通信的狀況，該模塊與飛機上的黑盒子類似，具有極大的存貯容量和極強的物理性能，能忠實地記錄下一定時間的所有內外部操作記錄。為防止黑客攻擊和人為的破壞，必須與其它網絡從物理上隔離，數據單向傳輸。如果采用網絡數據傳輸，還須考慮適當的防火墻、物理隔離、數據加密、數據備份、數字認證、多級網管等網絡安全措施。

5．6新型就地數字化互感器：

IEC新標準草案推薦使用，這使得部分設備級與間隔級的分界產生了變化。

5．7通信方式：

不管是站內模塊與設備間的互聯還是與主站系統之間的通信，均采用最新的通信技術，如無線、寬帶、高速通道，徹底防止數字通道模擬使用、高速通道低速使用的弊端。特別值得一提的是與主站系統通信采用基于TCP/IP協議的廣域網/INTERNET技術，站內各功能單元之間則采用“藍牙技術”，避免復雜的接線和通信協議，減少了屏上接線端子，從而可以使設備更靈活地布置和具有更大的輸入輸出容量。

所謂藍牙（Bluetooth）技術，實際上是一種短距離無線電技術，利用“藍牙”技術，能夠有效地簡化智能通信終端設備之間的通信，也能夠成功地簡化這些設備與因特網之間的通信，從而使這些設備與因特網之間的數據傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。藍牙技術使得現代一些便攜的移動通信設備、電腦設備等不必借助電纜就能實現無線網絡連接，其實際應用范圍還可以拓展到各種測量設備計量設備保護設備監控設備維護設備接口設備，組成一個巨大的無線通信網絡“藍牙”技術屬于一種短距離、低成本的無線連接技術，是一種能夠實現語音和數據無線傳輸的開放性方案，因此，目前無線通信的“藍牙”已經引起了業界的密切關注。藍牙技術產品采用低能耗無線電通信技術來實現語音、數據和視頻的傳輸，其傳輸速率最高為每秒1Mb/s，以時分方式進行全雙工通信，通信距離為10米左右，配置功率放大器可以使通信距離進一步增加。藍牙產品采用的是跳頻技術，能夠抗信號衰落；采用快跳頻和短分組技術，能夠有效地減少同頻干擾，提高通信的安全性；采用前向糾錯編碼技術，以便在遠距離通信時減少隨機噪聲的干擾；采用2.4GHz的ISM（即工業、科學、醫學）頻段，省去了申請專用許可證的麻煩；采用FM調制方式，使設備變得更為簡單可靠；“藍牙”技術產品一個跳頻頻率發送一個同步分組，每組一個分組占用一個時隙，也可以增至5個時隙；“藍牙”技術支持一個異步數據通道，或者3個并發的同步語音通道，或者一個同時傳送異步數據和同步語音的通道。“藍牙”的每一個話音通道支持64kb/s的同步話音，異步通道支持的最大速率為721kb/s、反向應答速率為57.6kb/s的非對稱連接，或者432.6kb/s的對稱連接。在電力自動化系統中有廣闊的應用前景。

6、我國發展超高電壓等級變電站自動化系統應采取的策略

為了使我國電力自動化系統的發展與國際同步，應時刻跟蹤最新的技術發展動向和應用情況，迅速全面等同采用相關的國際標準，相機出臺相應的指導性和規范性文件，有針對性地解決在實際工作中遇到的問題。同時，也要利用進入WTO的良機，吸收采用國際先進技術成果，借鑒國內外成功的經驗，設計開發出性能優越、運行可靠、價格合理的完全具有自主知識產權的超高電壓等級變電站自動化系統。實現這個目標，已經具備了必要的條件和基礎，有關部門應給予必要的重視和相應的支持。

7、結束語

我國的變電站自動化已走過了一個漫長而曲折的過程，目前逐步趨向成熟和理性，這為超高壓變電站自動化系統的發展創造了空前的良機。全面采用技術先進、運行可靠、結構合理、性能價格比高的自動化系統，必將為我國的電網運行帶來可觀的經濟效益和社會效益。

變電站自動化系統正在向著隨著功能結構的標準化和開放度的提高，系統安全問題變得非常突出，必須給予足夠的重視。本典型方案中的“黑盒子”即為系統提供了一種跟蹤手段。此外，通信協議的通用化標準化、通信通道的數字化高速化、通信結構的網絡化、設備抗干擾能力的提高等方面也取得了明顯的進展。

時代在進步，技術在發展。如何采用先進技術、設計開發出具有自主產權的實用可靠的超高壓變電站自動化系統，需要業內人員付出巨大的精力。相信隨著電力建設的迅速發展，超高壓變電站自動化系統也會隨之邁上一個新的臺階。

參考資料

1、劉清瑞，簡論超高壓變電站自動化系統的發展策略，電網技術，1999年第2期，77-80頁

LIUQingrui,PreliminaryDiscussionontheDevelopmentStrategyofAutomationSystemforSuperHighVoltageSubstation,PowerSystemTechnology,Vol.23No.2Feb.1998,77-80

2、宋繼成，220－500KV變電所二次接線設計，北京：中國電力出版社，1996年

SONGJicheng,SecondaryWiringDesignfor220-500KVSubstations,Beijing:ChinaElectricPowerPress,1996

篇10

關鍵詞：變電站；生產綜合樓；鋼筋混凝土結構；鋼結構；全壽命周期

中圖分類號：TM63 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）033-000-01

一、引言

為了加快推進標準配送式智能變電站建設，遵循“安全性、適用性、通用性、經濟性”協調統一的原則，根據國家電網公司2013年大力推行“標準化設計、工廠化加工、裝配式建設”，建設標準配送式智能變電站的理念，本文對鋼結構和鋼筋混凝土結構的技術經濟性進行對比分析，為今后變電站工程確定設計方案提供參考依據。

二、變電站中建筑物的結構形式技術比較

目前我國變電站建筑物以鋼筋混凝土框架結構為主。這種結構施工的優缺點主要有以下幾個方面：①鋼筋混凝土結構使用的砂石材料量占總材料量的80%以上，這些材料取材方便，均可就地取材。②鋼筋混凝土結構整體性好，可塑性強，可以滿足設計要求的尺寸和形狀。③現場施工效率低，施工工期長。現澆結構體系施工，多數工作主要由手工勞動完成，生產效率十分低下。再加上現場露天作業受自然條件影響，有可能使工程工期進一步延長。④工程成本難以有效控制，由于現澆結構體系的工序復雜，受外界干擾大，許多成本因素難以控制。而且，工期越長，影響成本的因素變化就越多，進一步加大了成本控制的難度。

鋼結構與鋼筋混凝土結構相比具有如下優點：①所有構件均可以由工廠制作現場拼接安裝，與鋼筋混凝土結構相比可大大節約施工工期。 ②結構自重非常輕，大大減少了上部結構傳給基礎的荷載，使得基礎截面減小，同時對地基承載力的要求也相應降低。③抗震性能好：由于鋼結構屬于柔性結構、自重輕，因而能有效地降低地震響應及災害影響程度，極有利于抗震。④鋼結構是環保材料，壽命周期結束后可以回收利用，同r大大減少了砂、石、灰的材料用量。

三、變電站中建筑物的結構形式經濟比較

根據變電站建筑物的特點，以某220kV變電站綜合樓為例，通過對變電站中建筑物分別采用鋼筋混凝土結構和鋼結構正兩種方案的技經投資測算，并結合全壽命周期理案的經濟性進行比較，優選出技術先進、經濟合理的技術方案。

鋼結構綜合樓為三層層建筑物，地上兩層。采用鋼筋混凝土獨立基礎，鋼筋桁架模板體系樓板、壓型鋼板有保溫屋面板、外墻采用保溫金屬墻板、內墻采用預制輕骨料混凝土墻板；門采用鋼通風門和防火門。

鋼筋混凝土結構綜合樓為三層層建筑物，地上兩層。采用鋼筋混凝土筏板基礎，現澆鋼筋混凝土樓板及屋面板 、實體磚墻；外窗采用鋁合金斷橋窗，一層窗加鋁合金防盜網；部分房間采用防火門。

由表1-1可知，鋼結構建筑工程費較鋼筋混凝土結構的費用增加31萬元，這主要原因是由于鋼結構采用大量鋼材導致的費用增加。

從全壽命周期成本角度來看，鋼結構建筑的成本費用較鋼筋混凝土的費用減少125萬元。（見表1-2）

鋼結構建筑全壽命周期的成本節約的影響因素有以下幾點：

1.工期縮短，人工費用節約：在相同施工條件下，鋼結構建筑的柱、梁、樓板以及維護結構，均采用工廠成品加工、現場安裝的施工工藝；較鋼筋混凝土結構而言，減少了施工現場濕作業和混凝土的養護工期，從而減少施工現場的人工投入，費用節約43萬元。

2.建筑物各構件的成品外表面均可達到要求的裝修效果，無需另做建筑裝修，較鋼筋混凝土結構費用節約21萬元。

3.建筑物達到使用年限60年后，鋼材可回收利用，費用節約92萬元。

四、結語