变电站模块化建设精选(九篇)

第1篇：变电站模块化建设范文

关键词 PLM系统；模块化；GIS；工程设计

中图分类号 TP311 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0171-01

气体绝缘金属封闭开关设备简称GIS因其占地面积少、可靠性高、安全性强、维护工作量很小等优点而被用户所接受，自2000年以来设备得到了广泛应用。我国电力工业的持续、快速发展，给输变电设备制造业提供了极好的发展机遇，特别是在过去的4年中，GIS设备用量呈快速增长趋势，2007年至2010年高压开关行业生产126 kV及以上电压等级气体绝缘金属封闭开关设备的间隔数量对比如图1所示，同比增长62.5%。

图1 GIS年需求量对比

随着经济全球化的不断深入，市场竞争日趋激烈；企业必须提供交货快、质量高、成本低和服务好的产品才能在竞争中处于有利地位。为了满足日趋增加的GIS电站的工程设计量，我们必须通过模块化设计，充分利用企业现有设计资源和经验，快速响应用户需求。

本文主要是根据GIS产品的结构特点，首先利用CAD软件进行标准元件的模块化设计；然后将最基本的数据导入PLM系统，根据客户的需求，导出数据库中的相关模块，完成一个电站的设计；最终通过PLM系统输出该电站的数据清单，用于指导生产。

1 模块化设计概念和理论

模块化设计的核心思想是将产品进行模块划分后，通过对某些模块进行重新设计或变异设计得到新的产品，以满足客户对产品个性化的需求，随着产品个性化和大规模定制的兴起，模块化设计已成为关键使能技术，越来越受到青睐。

同时，模块化设计也是一种快速设计，它是在保证产品设计质量的基础上，以缩短工程设计周期为目的的设计方法和技术，随着产品需求的多样化、复杂化和个性化，快速设计日益受到人们的重视。模块化设计作为实现快速设计的主要技术之一，其模块的可互换性和可组合性是产品快速设计的基础。

2 GIS工程模块化工程设计步骤及流程

以GIS二维模块化工程电站设计为例，其主要以二维模块图（数据库）为设计载体，通过PLM专业的软件平台，进行电站配置方式的选择即以标准模块为选择条件。模块化设计步骤大致

如下。

1）建立数据库模块层，共四大模块层。通过CAD软件首先建立相应的标准间隔模块层，然后建立通用元件模块层，其次建立非标准件、改投件模块层，最后建立组合模块层。其中模块一层、二层为不变量，模块三层为变量，模块四层为不变量与变量的组合，各分层元件图2所示。

2）建立供模块层选择以及输入的软件平台，我们将设计好的数据库模块层导入PLM软件作为平台的产品生命周期数据管理系统，供设计院在进行工程电站设计时的模块化选择基础。

模块化工程设计时，分别从标准间隔模块层选择标准间隔、从通用元件模块层选通用元件、对非标件及改投件的图纸纳入输入模块层中，然后将标准间隔模块层、通用元件模块层及输入层进行组合，最后实现电站部分间隔组合的编码选取并生成电站总体布置图。在PLM系统搭建一个电站模块化结构树，最终通过物料清单BOM数据的导出来指导生产。

3 结论

由于电站布置方式不同，我们需要设计很多种类型的模块图，前期工作需要大量的时间，同时我们也不可能将所有的电站工程设计都实现模块化。但企业通过PLM软件平台进行产品模块化设计，使得工程设计更加规范化和智能化，能够提高设计速度和质量、有效减轻设计工作量，降低产品成本，从而提高产品的综合经济效益，增强企业市场竞争力。

参考文献

[1]黎斌.SF6高压电器设计[J].北京:机械工业出版社,2010.

第2篇：变电站模块化建设范文

1新建方案

220V直流电源设备是保证电网安全、断路器分合闸操作和继电保护设备可靠运行的独立电源，不受其他电源的影响，具有安全、稳定、可靠的优势，是每个变电站的标准配置。建议将通信设备-48V电源模块更换为直流220V电源模块，直接采用变电站已有直流220V电源系统，即不再建设通信设备专用电源系统，如图3所示。新建变电站直流电源系统具有以下几个优点。(1)共用变电站直流电源设备，电源更可靠，同时减少了设备投资和相应的安装空间。(2)减少了通信人员的运维量，使通信人员更加关注于通信设备的运维。(3)减少了设备种类，增加了备品备件种类。(4)提高了设备电压，电流降低，电缆上的压降降低，对电缆要求降低，同时降低了电源与设备间的距离要求。从目前来看，采用直流220V电源模块的网络通信设备比较多，如D-link网络交换机、路由器，现代通信大量使用的EPON设备已支持高压直流供电。2009年12月，工信部推出了通信技术准标《通信用240V直流供电系统技术要求》，制定了通信用直流供电系统技术规范，对通信直流供电系统明确了技术要求。中国电信、中国移动、中国联通等各大移动运营商都在大力推广高压直流供电系统，其中江苏电信已全面采用高压直流供电系统。虽然各运营商大力推广高压直流供电系统取代传统的交流UPS，以解决UPS可靠性差、转换效率低、输入电流谐波大等问题，但也侧面证明了高压直流供电系统是大势所趋。从某电网公司实际情况来看，该电网公司拥有500kV变电站1座，220kV变电站15座，110kV变电站34座，35kV变电站33座，所有通信设备均采用48V电源，其电源设备配置如表1所示。若将通信设备全部改为直流220V电源模块，按电源模块每只0.3万元测算，每变电站按4台通信设备，每台通信设备配置2块电源模块计算，则每变电站需：0.3×4×2=2.4万元。对于新建智能变电站，由于直流-48V电源模块与直流220V电源模块价格差别不大，不增加通信设备投资费用。对于常规变电站通信电源设计，220kV变每站可节省投资20万元，110kV变每站可节省投资4万元，35kV变每站可节省投资2万元；对于智能变电站一体化电源设计，则220kV变每站可节省投资10万元，110kV、35kV变每站可节省投资5万元。电网企业每年新投运上百座变电站，直接经济效益非常可观。同时，减少了通信系统运维量，提高了110kV及以下非重要变电站通信节点通信设备电源保障能力。

2实现途径

现在变电站内采用-48V直流电源的通信设备种业较多，包括SDH，PDH，PCM，EPON，OTN、网络交换机、路由器、光放、调度交换机等设备，涉及厂家众多，包括华为、中兴、烽火、广哈等，且数量较大，因此实现变电站内通信设备采用直流220V电源是一个循环渐进的过程。(1)由国家电网组织技术人员制定相应技术规范，作为电网企业的强制标准，并修改变电站典型设计。(2)新建变电站的通信设备电源直接采用直流220V。(3)老旧变电站的通信设备老化进行更换时，新换通信设备应直接采用直流220V；通信专用-48V电源老化需更换时，应强制退役通信电源，将通信设备电源模块改为直流220V供电。(4)建议非变电站的通信机房继续使用-48V供电；对于供电公司核心通信机房，要结合交流IT设备电源由交流改为直流，单独建立直流220V电源系统后，通信设备根据运行情况逐步改为直流220V供电。

3结束语

第3篇：变电站模块化建设范文

关键词：物联网技术；电能计量装置；远程在线监测；平台建设；供电企业 文献标识码：A

中图分类号：TM933 文章编号：1009-2374（2016）34-0016-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.008

如今变电站建设数量逐渐增加，计量点数量也会随之增长，计量点用电信息数据采集负担加重。以往电能计量装置管理，供电企业需要派遣专业人员到现场对信息数据进行采集。电能计量装置发生不良故障问题后，很难在第一时间发现，故障排查也需要消耗较长时间，对供用电双方都会造成不良影响。但以物联网技术为基础的电能计量装置在线监控系统，可以对计量装置运行状态进行实时监控，故障问题发生后可以第一时间发出警报，对提升电能计量装置运行安全、稳定有着积极影响。物联网技术的电能计量装置远程在线监测系统应用是智能电网建设发展的必然需求，必须要给予高度重视。

1 物联网技术的电能计量装置远程在线监测平台介绍

物联网平台主站是对电能计量装置运行进行远程监控，对装置运行状态进行诊断与分析的关键所在。主站系统由主站计算机操作系统、电能计量装置运行状态诊断软件、电能计量装置采集器通信系统、网络接口等组成。主站系统可以提供人机交互界面，工作人员通过计算机可以对管辖区域内所有电能计量装置运行状态做到“了如指掌”，实现电能表、电能表信息数据采集器、二次回路远程在线全面监控。一旦发现电能计量装置运行存在异常情况，其中包括电能表计量装置失压、断电、主副表数值存在较大差距等问题，系统会自动地发出警报信息，对工作人员进行提示，便于在第一时间对不良问题进行调整。警报信息方式众多，可以在计算机主机屏幕上进行提示，也可以通过短信进行通知，警报信息指挥发送给指定负责人员。

物联网平台可以对电能计量装置运行状态进行远程诊断，及时发现电能计量装置运行中存在的异常情况，强化计量信息数据的精准性、时效性。如果是电能计量设备本身发生了问题，供电企业可以及时派遣专业人员进行修整，如果是设备安装或者是受到其他因素影响致使故障问题产生，供电企业也可以在第一时间进行补救。主站诊断报警功能实现需要分析、判断电能计量装置的实际运行状态，依据设备运行现状对计量工作开展的影响程度进行报警等级划分，其中包括一般信息、普通警告、严重警告三种。不同报警信息也会采用不用的报警方式，包括主机屏幕提示、短信提醒和电话通知等。物联网平台会对电能计量装置运行各项参数进行收集，并且与标准参数进行比对，对故障问题进行综合性诊断，然后根据系统处理标准选择相应的报警方式，报警信息会传递给指定负责人员。在此阶段平台还会对故障诊断信息进行记录，为电能计量装置运行维护管理工作开展提供重要依据。

2 物联网技术的电能计量装置远程在线监测推广意义分析

基于物联网电能计量装置远程在线监测系统的推广意义可以从两方面进行阐述，分别为经济效益与社会效益。经济方面主要是在线监测系统运用可以及时发现电能计量装置运行中存在的异常情况，强化电能计量装置周期检测效率，缩减周期检测成本投入。以往变电站电能计量装置检测需要派遣专业技术人员到现场，检测周期较小较长，而且还需要投入大量的人力和物力。在线监测系统还可以对供用电双方的经济效益进行保护，在线监测系统可以准确记录各个电力瞬时量，对线路运行负荷进行跟踪监测，了解电能计量信息数据采集存在的误差问题，为电能追踪提供重要依据，为电网运行查窃漏堵工作开展提供有力支持。电能计量装置在实际运行受到众多不良因素影响常有故障问题发生，在线监测系统应用大幅度提升了电能计量管理的工作效率，对提升供电企业市场竞争力、树立良好企业形象有着积极影响。

3 物联网技术的电能计量装置远程在线监测系统结构分析

以物联网技术为基础的电能计量装置远程在线监测系统结构非常复杂，其中包含内容众多。国内外对电能计量装置远程在线监测系统设计都非常重视，不断强化在线监测系统结构的合理性、科学性，保证基于物联网的在线监测系统可以跟紧时展脚步，满足现代电能计量工作开展的实际需求。

3.1 主站软件部分分析

基于物联网的在线监测系统对主站软件有着较高要求，现阶段应用的主站软件稳定性、可靠性较为良好，操作也非常便捷。主站与分站之间所应用的是通信效率较为良好的C/S模式设计，主站软件应用可以满足电力企业计量现代化建设的实际需求。主站可以概括性地分为两个模块，分别为用户管理模块和通信模块。用户管理模块主要是以电能用户为核心，对电能表、互感器等众多设备运行情况进行了解，对基础信息进行收集和整理。主站软件操作人员会对信息数据进行记录，并且将信息数据输入到信息库中，便于对计量信息进行管理和查询。利用通信模块，主站可以与分站进行信息数据交换，完成数据的接收，从而满足计量装置远程监控的实际需求。多项操作指令的以及信息数据应用需要通过安全可靠的TCP/IP协议。主站计算机控制中心与分站计算机终端需要保持良好通信，在实际通信过程中通过Unicode完成信息数据传送，保证信息数据传输的安全性。

3.2 现场数据采集系统

现场数据采集系统包括电流采集模块、电压采集模块、分站工控设备、多路脉冲采集模块等。电流、电压信息数据采集模块前端通过光纤交换机与三项合并单元进行有效连接，对单元输出进行合并通过光纤交换机对众多计量装置采集信息进行汇总，将信息传输到分站工控设备中去。多路脉冲模块利用以太网与分站工控设备进行连接。分站操作人员对各个模块构成都需要有深入了解，从将现场数据采集系统的重要作用展现出来，保证电能计量装置在线监测功能可以良好实现。

3.3 电压采集模块构成分析

电压采集模块前端所采用的是精密性较为良好的电压互感器，进行电压转换，将100V电压直接转变成为便于数据采集模块A/D采集的4V电压，模块建设所应用的是无源双极电压互感器。主要是因为这种电压互感器可以承受较高阻抗输入，且接于互感器二次输出过程中不会增加相应的负载，对上一层量值传递有着积极影响。经过电压互感器对电压信号进行转变后，应用18位高速AD可以完成高精度的模数转换。因为现场电压信号是较为稳定的，并不会产生较大变化。为了满足长期稳定运行的实际需求，中间并不会进行增益转换设备或者是设置相应控制环节。采样模块采集信息有着多元化的特点，运行过程中会对现场的温度信息进行收集，后台会对现场温度特性进行分析，在温度发生异常情况时能及时进行调增做补偿处理。电压采集模块设计精度必须要严格控制，这样才能保障模块批量测试中满足电能计量装置在线监测系统构建的实际需求。

3.4 电流采集模块构成

现场电流实际变化是不可预测的，电流采集模块建设不仅需要确保电能计量装置运行中电流可以在额定标准范围内，同时还需要进一步的扩展。在电流采集模块构建过程中，为了提升电能计量装置在线监测系统运行的可靠性，降低电流回路承担的负载。该模块结构中电流变换器只可以选用单一比例穿心式设计5A/80mA双级电流互感器，并且运用恒定采样电阻。利用增益设备对采样电阻转换的电压进行放大处理，保证输出信号可以控制在0.4～4V之间。电流采集模块建设完成后需要进行测试，保障电流采样方式的合理性、科学性。工作人员应用双通道交直流比较器对两组信号进行综合性比对，测试工作开展过程中对电流装置比例进行切换，电流互感器对不同信号进行输入，电力互感器二次输出都可以保证80mA信号输出。然后应用变换器对信号进行转换，传输给直流比较仪通道1，通道2在模块测试过程中需要应用固定比例的双极电流互感装置，电流通过相应设备可以完成电压信号转变，应用可编程增益仪对信号进行放大处理，最终输入到比较仪通道2，工作人员通过交直流比较仪记录进行科学计算。深入了解模块构建的合理性，找寻某块结构设置中存在的不足之处，及时对模块结构进行调整，避免对基于物联网的电能计量装置在线监测系统高效运行所造成的不良影响。

4 物联网技术的电能计量装置远程在线监测系统建设分析

物联网技术的电能计量装置远程在线监测系统建设是非常重要的，对于该环节必须要给予高度重视，严格保障系统建设质量，从而将在线监测系统的现代化、科学化特点充分展现出来，为促进智能电网建设发展奠定良好基础，强化电网运行的自动化水平。要通过不同的安装方式实现不同对象的在线监测需求。在发电厂和变电站中，因为点差互感设备与控制室内部电能计量装置二次连接导线设置较长，在中间也存在着众多开关、继电气设备等，这些设备运行都会存在一定的电阻值。在线监测系统应用时间延长，受到线路老化、元件锈蚀等众多因素影响，电阻值也会逐渐提升。物联网技术的电能计量装置远程在线监测系统实际建设过程中，工作人员必须要持有认真、谨慎态度。每一模块安装完成后都需要进行检测，保证系统建设质量，同时还需要注重检修维护工作落实，从而实现远程在线监测系统功能。

5 结语

基于物联网的电能计量装置远程在线监测系统应用，对促进配网运行现代化建设有着积极影响。物联网平台功能具有多元化特点，可以对电能计量装置运行多种信息数据进行采集，及时发现电能计量装置运行中存在的异常情况，缩减了电能计量管理的成本投入，强化了电能计量管理的工作效率。

参考文献

[1] 张田，田文静.浅谈电能计量装置故障分析及管理

[J].科技风，2015，（22）.

[2] 高照远，宋萍.浅谈如何加强电能计量装置的管理

[J].中国管理信息化，2015，（21）.

第4篇：变电站模块化建设范文

关键词:轨道交通;车站;分区模块;集约化

 

      为了解决日益严重的城市交通问题,越来越多大城市把大运量的轨道交通作为缓解城市交通的重要手段。据统计,我国目前有10座城市,近600km轨道交通线路,而到2010年左右这一数据可能变为15座城市,近2000km线路,新建轨道交通线路将达到1500km左右。可见我国轨道交通建设已经进入了快速发展阶段。

      轨道交通工程是复杂的系统工程,一条线路往往由多家单位分包设计,由于设计风格、理念及对总体设计单位意图理解的不同,同一线路不同车站,尽管站址条件基本相同,但没有统一的功能设计模块,各单位均需要在设计前期工作中耗掉大量时间,同时车站规模、风格也往往不能在宏观上统一,进而造成资金浪费、进度延误、设计质量参差不齐等问题。

      设计是工程质量保证的灵魂。为了能更好地贯彻每条线路的技术标准与设计风格,建设节约型社会、实现集约化管理、保障可持续运营,进行轨道交通车站功能分区模块化研究在现阶段显得尤为迫切。

1 轨道交通车站功能分析

1.1 基本功能

      基本功能是要保证车站内部人流的集散。客流在车站内部存在着一条非常明确简洁的交通流线,即乘客购票、进闸机、通过楼扶梯进站台、上车,以及几乎对称的逆向客流。在这个过程中涉及站台、楼扶梯(电梯)、站厅、售检票设施几个最基本的要素。

      除了保证客流在车站内部的集散外,还要最有效、最安全地保证列车的运行和车站的运营,即保证多点之间人流的正常运动。实现这一功能的是车站的设备用房(主要用于通信、信号、供电、环控、给排水、消防报警等系统设施的安装和控制)和管理用房(主要用于站务、公安、行车值班、票务、保洁等工作人员的活动或休息)。

1.2 扩展功能

      由于我国土地资源十分有限,轨道交通投资巨大,因此在满足基本功能的基础上,轨道交通的建设还要兼顾到土地的集约化利用,实现收益最大化。

2 车站功能模块划分

      在功能分析的基础上,把车站划分为公共区模块、设备用房模块、管理用房模块、扩展模块四大模块,见图1。

2.1 公共区模块

      1)站厅公共区模块:是为乘客提供售、检票服务,引导乘客上、下车的过渡空间。其功能比较丰富,包括付费区、非付费区、出入口及通道、楼扶梯、电梯等,见图2。

      2)站台公共区模块:是乘客候车、上下车、疏散的平台,除此之外还包括清扫等附属功能,见图3。

2.2 设备用房模块

      1)强电模块:一般包括0.4kv开关柜室、35kv开关柜室、控制室、整流变压器室、直流开关柜室等,实行集约化布置。

      2)弱电模块:一般包含车控室、弱电综合机房、公网室,其中通信设备、信号设备、afc(自动售检票)、综合监控等设置于防弱电设备机房内,实现集约化布置。

      3)通风空调模块:主要包括区间通风机房、车站环控机房、小通风机房、冷水机组、水泵房、风道等。其中区间通风机房、车站环控机房、冷水机组及水泵房等的布置根据工艺而定;小通风机房靠近新风道及排风道,可以与环控机房合并布置。

      4)水系统模块:主要包括消防泵房、废水泵房和污水泵房(地下站)等各种泵房。其运行时对环境有一定影响,尤其是噪声污染。消防泵房宜邻近消防出入口设置。污水泵房宜在厕所下方或紧邻厕所设置。

2.3 管理用房模块

      管理用房模块主要包括交接班室(兼会议室、餐厅)、警务室、更衣室、站务室、茶水间、管理区厕所等。其中交接班室宜设置于站厅层管理区较安静的部位;警务室应靠近站厅层管理区集中设置;更衣室设在管理区内,面积根据定员确定,内部男女使用面积分割由业主决定;有条件的车站管理区厕所可与公厕合建。

2.4 其他功能布局优化

      除了以上所列的主要模块外,其他用房布局的合理性,也将在一定程度上影响到车站规模、建设进度和乘客使用的舒适与便利程度。因此,对刚开通的上海轨道交通4号线车站进行了详细调研,在此基础上得出以下初步设想:

      1)站长室可根据全线的运营组织需要,仅在中心站设置。

      2)车控室应严格控制规模,一般集中站25~30m2,而非集中站车控室可与人工售票、兑零、补票、问询等组合设置(服务中心)。

      3)考虑到兼顾社会使用及减小车站规模,可将男女公厕与管理区厕所结合人流较多的出入口合建,面积可适当增加。

      4)afc配电室可与照明配电室合并设置,站台层照明配电室可与站务员室结合设置。

      5)清扫间应尽量结合楼扶梯下部空间设置。

3 车站功能模块化设计的价值分析

      相对传统设计方案,模块化设计的优点和缺点见表1。       下面以弱电模块为例,来介绍上海市轨道交通7号线车站弱电设备用房的设置标准和思路:

      原弱电机房布置分为通信设备室、信号设备室、afc、fas(防灾报警)、bas(设备监控)、电缆引入室、公网和车站控制室等,面积一般180～200m2。设备用房各自设置,条块分割,不利于现代集约化管理。整合后的弱电设备机房含:通信设备、信号设备、afc、fas、bas、电缆引入室、公网和车站控制室,集中设置面积指标约118m2,减少了走道面积,大大提高了有效使用面积比率。

      传统车站与优化后的车站弱电设备用房要素对照见表2。比较设计优化前后的参数,优化后的车站设备用房面积是原车站设备用房面积的50%左右,且能实现集约化管理。

第5篇：变电站模块化建设范文

关键词：模块化；预制仓式变电站；110kV配网；电力网络；变电站建设；电力系统 文I标识码：A

中图分类号：TM63 文章编号：1009-2374（2017）11-0080-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.11.041

1 概述

随着我国城市化进程的不断进行，城市的用电负荷也随之不断增加，110kV配网中需要建设更多的变电站。但是，由于城市的人口相对密集，土地面积紧张，想要在市区建设这些变电站，就必须考虑到变电站的占地面积以及电磁干扰噪声干扰等方面的问题。近年来，在我国应用的预制仓式变电站中，能够实现二次自动化设备的预制，但变电站的占地面积与工作量仍然很大，因此选择建设结构更加紧凑的变电站是未来发展的目标，而模块化预制仓式变电站就是能够满足这些需求的变电站结构。

2 模块化预制仓式变电站的建设要求

在城市区域内建设变电站，最基本的要求就是要满足其自身的美观性、可靠性以及经济性，所以模块化预制仓式变电站的具体建设要求包括以下六个方面：第一，变电站能够在户外正常运行，并需要具有较强的抗冲击能力、防盗能力以及防破坏能力；第二，具有优秀的防腐性能，确保正常使用40年后不得产生锈蚀；第三，变电站的防腐这标准必须达到国家标准以上；第四，运行噪声能够得到有效的控制，避免影响市民的正常生活；第五，占地面积应控制在设计范围以内，保证整体结构的紧凑型性；第六，能够实现一体化安装，以缩短工程施工周期。

3 模块化预制仓式变电站建设方案

3.1 变电站整体方案

在模块化预制仓式变电站的结构设计中，通常会包括110kV的GIS预制仓、二次自动化预制仓、无功补偿预制仓、消弧线圈预制仓以及变压器预制仓等。这些预制仓的股价结构均为异地式，能够满足较高的刚度与机械强度要求，选用的材质以优质碳素结构钢为主。预制仓的防护要满足IP33D的要求，而仓体接缝处防护等级要保证在IP54以上，仓体内部应使用钢板与阻燃材料分成不同的隔室，这些隔室之间的防护等级达到IP2X。预制仓中的门板、框架以及上盖据需要使用优质冷轧钢板作为材料，并对表面进行喷砂等方式的防腐处理，框架处钢板的厚度必须保证在2.5毫米以上，门板以及上盖板的厚度必须保证在2毫米以上。仓体内部的填充物可以选用聚氨酯防火材料，保证仓体具有较强的防火性能。仓体中使用的金属构件的防腐处理必须保证40年不出现锈蚀，外侧的冷轧钢板必须经过处理，以确保其防腐性能。由于仓体内部需要设置变压器、计算机等自动化控制设备，必须保证具有良好的防潮与防尘性能。预制仓的外形应符合其应用要求，必须做到不易积水，顶盖应保证有一个大于5°的散水坡度。仓体的设计中必须减少紧固件的外露数量，防止出现水经过紧固件进入壳体内部，对于已经穿透外壳的孔，必须采取有效的密封措施，如果无法避免出现紧固件外露，则应选择不锈钢材质的紧固件，防止出现锈蚀。为了保证仓体具有良好的隔热性，必须保证一般周围空气温度下电器设备的温度低于最高温度，同时必须保证高于最低温度。每个仓体的内部都应在顶部安装自动烟感系统，烟感系统与自动化系统接通，一旦出现火灾，能够避免火灾的进一步

蔓延。

3.2 变电站整体建设模式

在选择模块化预制仓式变电站的建设模式时，需要根据其占地面积与位置的需求来选择，一般选择落地平铺的建设模式，也可以选择立体建设模式，可以将仓体安装在基础层的置顶位置，其设计时必须对仓体承重以及减震系统进行处理。上下两层的仓体间必须设立有效的隔震设施，用户消除震动与噪音。上层的仓体结构的总重量要控制在100吨以下，最下层仓体的框架必须能够承受100兆帕以上的应力。

4 模块化预制仓式变电站主要技术要求

4.1 仓体防辐射性能要求

预制仓的防辐射主要采取工频辐射防护的方式，对110kV的预制仓进行防护相对简单，当时进出线接头处比较容易出现问题，所以变压器预制仓需要采取以下防护方案：第一，选择合适的线路接入方式与路径，尽可能使用地下电缆；第二，变电站中应减少分相设备数量，使用三相设备取代，以便可以应用三相电的优势来消除电磁场；第三，应用适当的方法来屏蔽电磁场，对工频电磁辐射采取屏蔽的措施效果非常明显，站内的高压设备与分立式输电设备在运行时会产生电磁场，因此高压设备应使用GIS装置，利用建筑中的技术结构建立屏蔽网，实现对电磁场的屏蔽。与此同时，在变电站的防雷设计中，可以增加金属网钢筋的数量，使用截面较大的主筋进行连接，还可以通过增加接地极数量，增加金属网的截面等措施提高屏蔽效果。

4.2 变电站隔音性能要求

为了保证变电站在工作过程中发出的噪音不会对居民的正常生活造成影响，在进行模块化预制仓式变电站设计时，必须采取以下隔音措施：第一，在设计中选择低噪声轴流风机与消声百页，从源头减小噪声的产生；第二，将变电站设计为具有形状规整、密封隔音等特点的双侧结构箱体；第三，在变电站周边做好环境保护工作，种植相对高大的数木，在美化环境的同时能够起到隔离噪音的效果。

4.3 仓体防腐性能要求

为了增强仓体表面的防腐性能，需要对其使用热喷锌、喷砂、喷锌加涂料等方式进行处理，对于不锈钢彩板，则需要使用喷砂、喷户外高档聚氨酯面漆的方式提高防腐性能。在这些金属材料经过防腐处理后，必须保证其具有较高的附着力，确保仓体表面能够达到40年不出现锈蚀的目的。与此同时，对于仓体的底架，则需要采用喷砂、喷锌的处理方式，并使用沥青漆进行重度防腐，确保40年不出现锈蚀。对于喷锌表面的质量要求如下：必须保证涂层均匀，其中锌层的厚度必须保证在55～65微米以上，并且不会出现裂纹、起皮、掉块等

缺陷。

4.4 仓体保温性能与耐寒性能要求

预制仓的仓体部分一般采用三层的金属结构，应用与冰箱类似的保温工艺。通常情况下，选用的是双层优质钢板，将这两层钢板间填充聚氨酯等防火保温材料，再与环保金属装修层组合在一起。仓体的门板结构中应用了断桥隔热的技术，其中内板与外板处于悬浮状态，间距必须保证在3毫米以上，并在其中填充聚氨酯，保证门板的热传导率在2%左右。与此同时，仓体的内部还要设计安装自动温控装置与能够长时间加热的装置，确保仓内温度的稳定。高低压仓必须拥有高湿排风设施与自动启停空调设备，如果出现隔室内的温度超出0℃～50℃这一温度范围时，空调设备就可以自动启动，能够实现对内部温度的调控。如果相对湿度达到80%以上，高湿排风设施就会启用，有效地降低仓内的湿度。

4.5 仓体密封性能及仓韧ǚ缧阅芤求

为了确保仓体的密封性能可以满足变电站的要求，必须为仓体制作密封条，这些密封条可以使用硅橡胶或三元乙丙等材料制作完成，具有高弹性的特点，且必须保证其使用寿命可以达到10年以上。与此同时，如果仓体内部设有SF6这类电气设备，必须为其设计专门的监测装置以及排风系统，对仓体上的电动进风风阀以及强制排风轴流风机进行有效控制，保证其能够在需要的时候实现快速起停，电动风阀及轴流风机的总通风量需保证每2min将仓体内空气换气一次。此外，在仓体的设计中会存在仓体密封性能与通风性能的矛盾，为了解决这一问题，必须对排风系统采用严格的防尘处理，风机的数量必须能够满足排风与除湿操作的实际需求。

4.6 仓体的抗内燃弧性能要求

预制仓的仓体必须采取抗内燃弧措施，并为其设置专用燃弧泄压通道。燃弧通道的最佳位置应处于单元柜的上方，并且需要与所有功能隔室的泄压通道形成连接，以确保在电气设备出现故障时的人身安全。此外，在设置泄压通道时，开关柜顶部不应设置泄压板。

5 结语

总而言之，在我国电力系统的发展过程中，模块化预制仓式变电站已经成为110kV配网中的重要组成部分，这类变电站具有占地面积小、投入成本低、施工周期短以及可靠性高的优势，是推动电力系统进一步发展的关键因素。

参考文献

[1] 周佳，贝新宇.输变电设施电磁辐射环境影响评价方法探讨[J].世界核地质科学，2010，（4）.

[2] 赵璐，王友辉.预制仓式全金属密封变电站在城市中心变电站中的应用[J].东北电力技术，2015，（12）.

[3] 王青.智能变电站设计中存在的问题及改进[J].科技创新与应用，2015，（18）.

[4] 李勤.关于变电站设计中存在的关键问题探究[J].硅谷，2013，（19）.

第6篇：变电站模块化建设范文

1自动化路径下的变电站改造

自动化框架内的改造流程有着复杂的特性，归属偏复杂的总流程。改进变电站时，要考量区段内的突发断电、日常的操控运维、二次专业这样的改进。为确认运送稳定的区域电能，着手去规划前应能妥善去拟定时间、调控这样的时间。要提早去勘查，查验变电站布设的真实状态[1]。拟定了规划后，要经由查验及审批，在设定好的时段内递交这一申请。提早予以通知，关联部门应能紧密协同彼此。多样工种要密切搭配，在最大范畴内缩减耗费掉的施工时段，缩减断电的总损耗。

供应最优质的电能不可脱离彼此的协同，应能紧密配合，明晰细化的彼此职责。例如：运行工区侧重去管控运行类的主体、开关及变压器应被划归一次专业来调配、计量所管控了二次专业这样的范畴。综合改造涵盖着二次回路，含有专门的计量、调度及回路计量。在这之中，调度又可分成通信类的分支、自动化特有的保护。专业主体要彼此协同，侧重去消除改造流程内的安全隐患。

2编制改造规划

从运维现有的状态看，监控体系表现出来的集成特性是最优的。设定面向对象，依循拟定好的标准规程来搭设通信必备的路径，添加了抗干扰的优良特性。调试可得更为灵活的新体系，增添可靠保障。这样改建可获取更经济的新体系，便于平日内的维护。详细而言，编制出来的总体规划涵盖了如下：

2.1布设新的监控类体系

变电站配有的监控类体系应被更新，变为新式系统。技术快速在进展，软硬件也日渐被更新。这样的态势下，摒除了集中架构内的单一模式，接纳了分散的、多层这样的新变电站。编制改造规划，要侧重增设面向测量的、可调控电网这样的配件，例如电容器、母线及衔接的进出线、搭配的变压器。变更旧式路径下的单一特性，提升了综合性。集成体系侧重了调配细化的模块，互通并分享现有的数值，增添了集成性。要拓展可靠性，缩减冗余的额外配件，这样的基础上才可维持顺畅的运行[2]。

更改总线依循的架构，替换固有的位总线，布设了现场范畴内的以太网。这是由于，以太网吻合了技术延展的总体趋向，传递速率更高，有着自适应这样的优势。传输可得更安全的各时段信息，布设了完备的集线装置。与此同时，以太网也省掉了繁杂情形下的拓扑，平日传输将更为灵活。介质变得多样，它含有双绞线、同轴线缆及搭配的光纤，且添加了无线通道。增设集线器后，缩减了初始的耗费金额，延展网络本体的综合特性。

2.2依循新式标准来改建

构建起来的新体系整合了可依循的根本规约、接口搭配的硬件、物理架构内的多样模块。接线要增设标准化这样的配套端子，便于延展初始的总容量，便利接续的改进及升级。技术日渐开放，网络添加了多样的渗透特性，也变得更安全。若要传输数值，还需布设物理隔离、增设互通信息的加密、认证及备份等。要构建防火墙，网管可分成多重的细化层次。

2.3布设光纤及抗干扰

布设光纤通道，考虑了它独有的抗干扰优势、最佳的可靠性。光纤延展了传输必备的总体带宽，衰耗也将被缩减。设定了远程架构下的各时段通信，装置自重较轻且便于后续的辐射。针对站内现有的一切模块、互通必备的多样设备，主站都可增添通信依托的光纤路径，设定了数据类的新通道。历经这样的变更，规避了偏繁琐的模拟通信，摒除了低速运转的弊病。

日常运转常常遇有偏强的系统辐射、传导类的干扰。若导线衔接的间隔很长，还会附带着传导流程内的偏强干扰。对于此，要着力去缩减辐射线缆必备的总长，确认吻合了拟定的兼容类指标[3]。符合设定好的指标，也将缩减传递过来的辐射类干扰。可以集中去布设变电设备，增添铜排以便接地。添加屏蔽类的线缆，妥善调控了各区段的干扰源。同时，要随时去测定周边温度，测得变更着的环境温度。

3构建综合的新变电站

针对供电公司，变电站经由自动化特有的综合改造，将提升多重的本体性能，日常送电将更为便捷。编制总体的规划，要侧重去管控及落实。唯有注重去管控，才会确保本源的建造安全，规避建造之中的潜在偏差。建造供电类的综合变电站，归结可得如下的侧重点：

3.1防控突发的触电

着手去建造时，要依循设定出来的总规程来确保安全，保护现场内的安全。依照明晰的图纸来妥善交接，办好各时段内的交接。拟定的标准规程要有着可操控的特性，吻合现场情况。经由审核确认以后，解析潜在的改造风险，搭配必备的管控类措施。交代设定好的改造职责，要拟定完备的详尽管控，细致并且全面。明晰现场细分出来的建造职责，明晰操控依循的流程。防控突发态势下的触电威胁，还要妥善予以交底。明晰工作区段、彼此详尽的分工、场地配备的安全查验及管控、带电的配件位置。经由准许之后，不可随便去变更工作范畴，严格依循设定好的许可规程。

3.2规避偏差的操控

继电保护要审慎规避多样的偏差，严格依循规程。杜绝配件被人为损毁，从全方位着手去缩减故障。杜绝偏差状态下的继电保护，要防控突发的误差传动。短接出口不可衔接着保护类的装置，杜绝配件的偏差。插入及拔出带电类的变电配件先要断掉场地内的电源，不可插错方位。经过审慎的查验，杜绝改造之中的多样误差。装置被测验以前，要查验初始的接线方位，校对出口之处的压板。切断外在的回路，防控后续的多样误动、反充电这类的隐患。要变更固有的定值，调试终结才可变更设定好的这种定值。打印而后签名，妥善留存必备的档案[4]。

3.3更完备的继电保护

高压变电站内，电流互感器常常没能饱和。最近几年，供电类的变电站增设了新型的成套装置，也添加了短路电源。变电体系架构内，为妥善调控继电保护、确认互感器最佳的状态，要限制经由的短路电流。分层布设的架构下，要减低固有的二次连接，侧重平日的运维调控。增设模块级的修复，全面替换故障的模块。

第7篇：变电站模块化建设范文

关键词：500kV智能变电站；一体化电源；异常处理

前言

近年，经济快速发展，我国供电系统也在不断完善和进步，500kV智能变电站在日常生活中得到了广泛的应用。但从实际情况看，我国在500kV智能变电站在一体化电源技术运用方面依然存在不足，影响到其安全性和正常运行。因此，重视智能变电站的一体化电源技术研究，加强异常处理，才能从根本上发挥出500kV智能变电站的应用价值。

1 500kV智能变电站的一体化电源系统组成

对于500kV智能变电站的一体化电源系来说，其为全站提供的工作电源（交流电源380V/220V、直流电源DC220V或DC110V、通信用直流电源DC48V）应该高效安全、稳定可靠。其系统组除了包括ATS以及逆变电源、充电单元之外，还包括有各类监控管理模块以及蓄电池。同时，对于通信电源来说，禁止单独设置充电装置或者蓄电池，而应该在直流母线之上使用DC/DC电源模块。

智能一体化电源系统在设计上主要是采用一体化的方式来进行配置，不管是在分析处理数据信息还是在监测模块的时候，可通过使用DL/T860（IEC61850）标准建模与信息化平台并接。此外，智能变电站的一体化电源系统主要通过采用集中管理以及测控各子单元的形式来达到时时监测运行状态的目的[1]。

2 500kV智能变电站的一体化电源功能分析

2.1 自动转换开关电器（ATS）

交流进线监控模块不但具有备用电源自动投切的功能，还可对每段母线的电流、电压以及断路器运行状态等进行时时监测。一般来说，备用电源自动投切功能应该要符合以下几个方面的要求：（1）确保当工作电源的断路器处在断开状态的时候，在备用电源电压依然正常且工作母线无电压的情况下才使用备用电源。（2）若在电源由人工手断开的情况下，禁止启动自动投入模块。（3）自动投入模块仅仅动作一次且必须延时。（4）当工作的电源供电恢复正常之后，必须要由人工来进行切换回路。（5）自动投入模块在工作母线发生故障状态下禁止动作[2]。（6）自动模块发出动作的时间应该要与警信号发出时间相同。此外，交流监控模块的功能还包括信息一体化平台交互、液晶汉显人机对话界面、分析处理数据信息。

2.2 充电单元

对于充电单元来说，首先应该要具有蓄电池的充电特性，具备自动控制转换均充、浮充的功能，以此来避免蓄电池出现过充或者欠充状态，给蓄电池的使用寿命造成影响。同时，蓄电池还还应该要具备成功率因数校正作用，以便增强电网电能质以及不断提高充电的效率。此外，在每一个充电模块的内部都应可单独工作，具备单独监控的功能。处在正常工作状态时，充电模块、充电监控模块二者在接受充电监控模块的指令的同时还应该保持通信。当充电监控模块停止工作或者出现故障的时候，充电模块还应该继续正常运作[3]。

2.3 蓄电池组

每一套蓄电池监测模块应与每组蓄电池匹配。一般来说，蓄电池监测模的功能主要包括有两个方面，一方面对蓄电池组电压、单体电压进行监测，另一方面测量蓄电池组温度。

2.4 逆变电源

液晶汉显人机对话界面以及信息一体化平台交互是变电源监控模块两个最显著的功能。逆变电源监控模块发生故障的时候出现的几种情形：欠报警且输入电压过、欠报警且旁路交流电压过、逆变电源装置出口发生短路关机信号或者出现过载现象、逆变器故障报警[4]。逆变电源监控模块运行的时候出现的几种情形为：正常输入电流和电压；正常输出电流、电压以及频率；旁路开关位、逆变电源运行状态指示；负载百分比；旁路交流电压。

2.5 通信电源

与逆变电源相同，液晶汉显人机对话界面以及信息一体化平台交互是通信电源监控模块的两大作用。同时，通信电源监控模块的抗干扰能力极强，可有效监测各种工作状态、查询信息以及设置系统参数。一般来说，当通信电源监控模块发生故障的时候，通信模块依然可以正常运作不受到任何影响。同时，通信电源监控模块还可储存过往历史警告相关记录，保障及时掉电后也不会消失。

3 500kV智能变电站异常处理方法

一般来说，500kV智能变电站主要是UPS电源模块、电池单体发生异常，根据异常情况给予处理，具体如下。

针对UPS电源模块发生异常的处理方法包括有两种：（1）针对过流信号这种现象，如果复位之后还未能消除信号，需要及时与厂家联系对针对过温信号进行更换，同时还需要对内部的风扇进行查看，其是否存在老化现象，若风扇存在故障，应及时更换相同型号的风扇。（2）当发生过欠压告警的时候，对输入的电压值进行测量，若电压值显示正常，说明内部检测回路发生故障，此时需要及时与厂家联系并对检测板进行更换[5]。

针对电池单体发生异常的处理方法一般包括有两种：（1）通过监控把电压偏低的电池找出来，并使用万用表监测其电压是否处于正常状态，若电压出现不正常现象则说明电池存在问题；若电压显示正常，那么使用万用表在巡检仪上进行检测，若电压显示正常，那么证明属于巡检仪有问题，若电压显示不正常，极有可能的一种情况是保险接触不良。（2）如果两只相邻的电压为零或者是电压比较低，使用万用表对巡检仪的（9-11号端子）上对电压进行测量，如果显示与监控上显示相同，那么在对第28号蓄电池的保险测量，看其是否正常，若是属于保险断开的情况则应要及时更换。

4 结束语

综合以上所述，只有正确应用500kV智能变电站的一体化电源，针对异常情况做出整出的处理，才能确保智能变电站稳定运行，实现供电事业的可持续发展。

参考文献

[1]罗秋宇.智能变电站交直流一体化电源系统的分析及其应用[J].电源技术应用，2015，23（10）：990-993.

[2]张沛超，高翔.智能变电站[J].电气技术，2016，24（08）：777-779.

[3]范金华，万炳才.华东电网智能变电站的试点研究分析[J].华东电力，2016，24（07）：336-338.

[4]郝晓光，何磊，高志强.智能变电站应具有的功能及建设策略分析[J].河北电力技术，2015，31（S1）：155-157.

第8篇：变电站模块化建设范文

1集气站

目前，山西沁水盆地煤层气田樊庄区块集气站集气规模一般为20×104～50×104m3／d，郑庄区块集气站集气规模一般为50×104～80×104m3／d；鄂尔多斯东缘盆地煤层气田韩城区块集气站集气规模为一般为30×104～100×104m3／d。根据已开发煤层气田集气站的集气规模及目前煤层气田集气站建设需求，集气站标准化设计分为3种，即集气规模分别为50×104m3／d、75×104m3／d和100×104m3／d的集气站。集气站根据功能分为进站区、分离器区、压缩机区、二次分离器区、清管区、外输计量区、放空区及污水罐区等8个功能分区，采用模块化设计手段，能更好地应对煤层气开发各地区的多样性、规模化挑战。在标准化设计中引入模块化设计方法，使地面工程按照“预制”“组装”“复制”的模式建设，实现了特殊场站的标准化设计，提高了设计对滚动开发的应变能力。

1．1工艺流程集气工艺流程：煤层气经采气干管进站后，经分离器进行气液分离，再进入压缩机组增压，增压后的煤层气压力为1．2～1．6MPa，经空冷器冷却至50～54℃后二次分离，经计量后外输。放空流程：进站区放空（分离器放空、压缩机安全放空、二次分离器安全放空、收发球筒放空）放空总管放空管。排污流程：工艺设备（分离器、压缩机、二次分离器、收球筒）排污排污总管污水罐污水罐车。

1．2平面布置平面布置根据生产性质和功能将集气站内、外分成3个区：生产区、生活区、放空区。考虑到生产区内压缩机组噪音对住站人员影响较大，压缩机布置在集气站生活区最远端。各区相对独立，又相互联系，既减少相互影响，又满足生产要求。生产区主要包括：进站区、分离器区、压缩机区、二次分离器区、清管区、外输计量区、放空区、污水罐区。生活区主要包括：值班室、休息室、壁挂炉间、厨房、餐厅、工具间、空压机房、低压配电间及10kV开关室等。放空区：放空区位于全站最小频率风向的上风侧，距集气站的围墙不小于40m。集气规模为50×104m3／d、75×104m3／d和100×104m3／d的集气站标准化平面的占地面积分别为4600m2、5600m2和6000m2。由于煤层气田多处于山区、林区，集气站平面布置受地形地貌影响，部分集气站只能依山而建，或者部分集气站征地可能为不规则形状，如刀靶形、L形，因此，部分集气站无法采用标准化平面［14］。但是，这些集气站可以将各分区的单体模块进行组装拼接形成站场的整体设计。

1．3功能模块分区在站内设计时，把每个功能分区做成独立的、标准的小型模块，小模块单独给出安装图，各模块之间由管网连接在一起，既相互独立又相互联系，有利于设计图纸的模块组合，也给施工预制化奠定了基础。整个站场设置8个功能分区，每个功能分区根据规模划分成各模块，各功能分区情况见表2。每个分区根据集气规模划分成不同模块，比如进站区可划分为35×104m3／d、50×104m3／d模块，分离器区可划分为25×104m3／d、35×104m3／d等模块，这些定型模块所完成的功能一致，模块内的布局和风格保持不变，模块的设备实现定型化、系列化，模块的配管标准、配管要求统一，模块采用三维配管，下料、统计准确，外部的功能和布局，模块的外部接口（开口）高度、方位固化，模块的外部接口连接方式和配管标准统一。选用时可根据集气站规模、设计压力、集输条等工况对各个单体模块进行不同的组合，定型的单体模块通过组装、拼接就可以形成不同类型、不同规模站场的整体设计。

1．4模型图集气规模为50×104m3／d和100×104m3／d的集气站鸟瞰图见图3、4。

2应用效果

目前，该标准化设计成果已应用在山西沁水盆地郑庄区块（产能建设规模为9×108m3、960口单井、5座集气站）的产能建设中，效果良好。1）缩短建设时间。标准化设计使井场设计周期由原来的10d减为3d，集气站设计周期由20d减为10d，同时大大缩短了设备材料的采购和供货周期。模块化建设还大大减少了影响建站的不利因素，缩短了建站周期，工艺安装施工工期预计由原来的120d降为90d，总体有效工期由原来的160d降为110d。2）提高建设质量。避免了施工图纸的错误与安全隐患，模块化建设改善了预制作业环境，实现了单位工程流程化。焊口一次合格率达90％以上。材料采购的系列化、规模化，有利于物资质量验收把关。3）提高综合经济效益。对比山西沁水盆地煤层气田开发的樊庄区块（产能建设规模为6×108m3，2009年建成投产）和郑庄区块（产能建设规模为9×108m3，2012年建成投产），郑庄区块较樊庄区块开发提高了综合经济效益：①缩短新井投产周期。标准化设计使郑庄区块平均投产时间提前50d，气价按2．2元／m3计算，郑庄区块9×108m3煤层气（气量按产量的20％计）预计实现销售收入约3．96亿元。②缩短设计周期。郑庄区块井场设计周期由5d减为3d，需要工艺、电仪、土建、防腐及排水等工程师设计，则每座井场平均节省10个人工日，设计提速产生直接效益约1500元。集气站设计周期由20d减为10d，需要工艺、电仪、防腐、通信、土建及给排水等工程师设计，每座集气站平均节省60个人工日，设计提速产生直接效益约9000元。郑庄区块9×108m3煤层气，建煤层气井960口，集气站5座，设计提速产生直接效益约148．5万元。根据上述测算，郑庄区块产能建设规模为9×108m3，缩短新井投产周期将预计多实现销售收入约3．96亿元，设计提速产生直接效益约148．5万元。

3结论与建议

第9篇：变电站模块化建设范文

【关键词】数字化变电站；IEC 61850标准；非常规互感器；调试技术

Abstract：In the construction background of smart grid, the digital substation construction has attracted much more attentions. The basic structure, key technologies and debugging work are reviewed in this paper. Firstly, the definition of digital substation was introduced, and its four basic characteristics were proposed. And then according to the IEC 61850 standard, the basic structure of digital substation was presented in detail from the physical and logical fields. The key technologies were described, and then the test and debugging work were presented based on traditional substation debugging specifications. Finally, the paper provided the future development direction of digital substation.

Key Words：digital substation; IEC 61850 standard; unconventional transformer; debugging technology

中图分类号：TM411+.4 文献标识码：A文章编号：

1 引言

随着国民经济的不断发展，用户对电力的需求量日益增加，对电能质量的要求也越来越高。如何保证供电质量，以及电力系统的安全性、可靠性和经济性，已成为电力部门关注的主要问题。变电站作为电力系统的重要环节，承担着电能转换、分配、控制和管理的任务。近年来，计算机、信息和网络技术的迅速发展，使得变电站自动化应用技术水平不断提高，加上智能设备等技术的日趋成熟，促使以数字化技术为中心的数字化变电站建设成为可能。

数字化变电站是指以变电站内一次、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础，通过对数字化信息进行标准化，实现变电站内信息共享和互操作，且满足安全稳定、经济可靠运行要求的现代化变电站[1]。与传统变电站相比，数字化变电站具有如下特点[2-3]：1）智能化的一次设备；2）网络化的二次设备；3）自动化的运行管理系统；4）基于IEC 61850的标准化网络通信平台。自2005年以来，国内已相继投运了多座数字化变电站，电压等级涉及110kV到500kV。四川也在2008年启动了110kV南塔变电站数字化改造工程，并于2009年2月28号正式投入运行。未来，在建设坚强智能电网的大背景下，数字化变电站建设必将成为今后变电站建设的重点[4-6]。

2 数字化变电站的基本结构

从物理结构上讲，数字化变电站可分为一次设备和二次设备两类；从逻辑结构上讲，根据IEC 61850标准中通信协议规定，数字化变电站又可以分为“过程层”、“间隔层”和“变电站层”三个层次[7-8]。

2.1 物理结构

2.1.1 一次设备

与传统变电站相比，数字化变电站的一次设备更加智能化。采用微处理器和光电技术设计简化了信号检测与操作驱动回路，并对采集的信号数字化处理，采用光纤进行传输，保证了数字信号传输在电磁环境下的抗干扰水平。同时，一次设备实现了故障的自动检测和诊断，减少了停电检修的几率，提高了电网运行的可靠性。

智能化的一次设备主要包括：电子式电压和电流互感器、智能化断路器和变压器，以及其它电气辅助设备。

2.1.2 二次设备

变电站内的二次设备采用标准化和模块化的微处理器设计，并利用高速网络通信进行各种模拟量、开关量和控制信息的交换，这样就可通过网络实现数据和资源的共享。

网络化的二次设备包括：继电保护、防误闭锁、测量控制、远动、故障录波、电压无功控制、在线状态检测装置，等。

2.1.3 运行管理系统

数字化变电站中运行管理系统应充分利用数字化网络提供的设备运行状态信息，及时发现电气设备的隐患，并对设备运行状态进行综合分析，以及自动智能的判断。变电站运行管理系统应包括电力系统运行数据自动记录和保存；数据信息分层、分流交换自动化；当变电站发生故障时，能及时提供故障分析报告、确定故障原因及处理措施；能自动给出变电站设备检修报告，将变电站设备“计划检修”变更为“状态检修”。

2.2 逻辑结构

2.2.1过程层

数字化变电站中过程层是变电站内一次设备与二次设备的智能化部分，由典型的远方I/O、智能传感器和执行器等装置构成，主要实施电气量参数检测、设备运行状态在线监测、操作控制的执行与驱动等功能。其中，电气量参数检测功能模块主要对由光电电压、电流互感器采集到的电压、电流、相位及谐波分量进行检测，其它电气量可通过间隔层的设备计算得到。同时，用数字信号代替模拟信号，能有效避免外界噪声环境的干扰。设备运行状态在线监测功能模块对变电站内的变压器、断路器、刀闸、母线等设备的温度、压力、绝缘、机械特性等运行状态进行在线监测。操作控制的执行和驱动功能模块主要指在接收到上层的控制指令后，对变电站内的变压器分接头、电容和电抗器投切、断路器和刀闸分合等操作进行控制。在执行控制指令时，具有判别指令真伪及合理性的能力，还能对动作精度进行智能控制。

2.2.2间隔层

数字化变电站中间隔层设备主要由按间隔对象配置的数字式保护测控、低压保护、计量以及其它智能设备规约转换设备组成。间隔层设备的主要功能为汇总本间隔过程层实时数据信息；实施对一次设备保护控制及本间隔层操作的闭锁功能；实施操作同期及优先级控制；实施与上下层的通信功能。

2.2.3 变电站层

数字化变电站中变电站层由后台监控和远动系统组成，可实现变电站与控制系统无缝通信，以及变电站各功能模块的协调运行。变电站层的主要任务为汇总并保存变电站内设备的实时信息；基于IEC 61850标准的规定将数字信息传送至调控中心；接收调控中心发送的控制指令转移到下层执行；具有变电站操作闭锁控制、变电站故障自动分析等功能。

3 数字化变电站关键技术

3.1 IEC 61850标准

IEC 61850标准作为唯一的变电站网络通信国际标准，于2004年由国际电工委员会IEC正式。IEC 61850标准采用了目前计算机、通信、网络等众多相关领域中许多先进、成熟、可靠的技术，包括面向对象的变电站自动化系统通信模型、基于XMLI.0的变电站配置语言SCL、抽象通信服务接口ACSI、特殊通信服务映射SCSM等，保证了电力系统对于实时性、可靠性和稳定性的要求。

与现有其它变电站通信规约比较，IEC 61850标准采用面向对象建模思想，明确了一致性测试标准，将变电站自动化系统与通信技术有效分离，主要优点如下[9]：为满足信息实时传输的要求，将电子设备与变电站自动化系统进行分层；为满足网络发展的要求，采用抽象通信服务接口和特定的通信服务映射；为满足功能模块扩展性及开放互操作性的要求，采用了面向对象的建模技术。

3.2非传统设备的应用

3.2.1 非常规互感器

互感器为电力系统计量和继电保护装置提供了电压和电流信号，其测量精度及运行的可靠性与电力系统安全稳定运行密切相关。传统电磁式电压和电流互感器已逐渐暴露出了诸多缺点：产品造价高，质量重；固有的磁饱和现象严重影响了继电保护装置动作的准确性；输出模拟量信息，容易受外界环境干扰。

一些非常规互感器，包括基于光学传感技术的光电电压和电流互感器，以及基于空芯或低功耗铁芯线圈感应电流的电子式互感器，能有效克服传统电磁式互感器的缺点，受到了国内外研究人员的广泛关注，目前已逐步从试验阶段走向了工程应用，成为数字化变电站建设的主要推动力，必将为变电站自动化技术的发展起到积极的作用。

与传统电磁感应式互感器相比，非常规互感器的主要优点为绝缘性能高，高压侧与低压侧完全隔离；不含铁芯，彻底消除了磁饱和谐振问题；抗电磁干扰能力强；测量精度高；体积小、质量轻。

3.2.2 智能断路器

智能断路器定义为一类配置有电子设备、传感器和执行器，且具有开关设备基本功能，以及其它附加功能（如：监测、诊断功能）的开关设备和控制设备。与传统断路器相比，智能断路器将微电子、计算机技术和新型传感器结合起来，通过建立新的断路器二次系统使其具有智能化的操作能力。

数字化变电站技术的发展对智能断路器提出了新的要求，在IEC 61850标准下，智能断路器必须具备过程层通信接口，能够接收和发送符合IEC 61850标准的通信报文。此外，除完成断路器的基本操作功能外，还能对断路器的运行状态进行有效监视。智能断路器在传统断路器的基础上引入智能控制单元，它由数据采集、智能识别和调节装置3个基本功能模块构成。其中，数据采集功能模块可将电力系统运行数字信号传输至智能识别功能模块，以便分析处理；智能识别功能模块是整个智能控制单元的核心，能根据接收的数字信号和主控室发送的操作信号，自动识别当前断路器的运行状态，并确定最佳的断路器分合闸信息。然后对调节功能模块发出调节信息，待调节完成后发出分合闸信号。

实现断路器的智能操作具有以下的优势：减小断路器分合闸操作下的冲击力和机械磨损，提高断路器的使用寿命和操作可靠性；实现了检测、保护、控制及通信等高压开关设备的智能化功能；实现断路器的定相合闸及选相分闸。

3.3 设备间的互操作性

数字化变电站内设备间的互操作性可在最大范围内促进不同厂家的设备进行集成和扩展，这也是制定IEC 61850标准的目的之一。为保证设备间的互操作性，需进行设备的一致性和性能测试，包括间隔层设备之间、间隔层和变电站层设备之间、基于采样值及扩展性互操作测试。

3.4 数据采集的稳定性

数字变电站中光电互感器的可靠性将直接影响到数字化变电站数据采集的有效性和稳定性。数字化变电站通过采用一些光电电压、电流互感器，将一次和二次系统在电气回路中进行有效隔离，二次系统的设备可直接输出低电平的数字信号。光电互感器包含光电传感器和光纤二次通信网络两个部分，由模拟电路和数字回路构成。其中，模拟回路主要包含光源、光电转换和双光路预处理电路；数字回路将模拟信号进行自动采集分析，完成双光路运算并进行数据管理。光电互感器对温度和电磁干扰十分敏感，到目前为止，光电传感器在实际工程应用中基本处于示范性探索阶段，有待解决的关键技术包括光学传感材料、传感头组装、微信号检测、温度和振动对测量精度的影响等[10]。

4 数字化变电站调试技术

变电站调试是变电站安全、可靠、稳定运行的前提。与传统变电站的调试相比，数字化变电站还未形成一套成熟、规范的调试方法。因此，本文在传统变电站调试方法的基础上，从设备和网络两个方面对数字化变电站进行调试，调试对象为数字化变电站相对传统变电站新增的设备和网络。

4.1 设备调试

4.1.1 数字式光电互感器

数字化变电站中使用的非常规互感器种类繁多，包括电子互感器、光纤互感器、电磁互感器、有源或无源互感器，等。从技术特点来分析，非常规互感器可分为“光学传感+光纤传输”型和“电气传感+光纤传输”型两大类。其中，前者基于Faraday磁光效应或Pockels电光效应进行测量，后者采用Rogowski感应线圈进行测量，光纤起到传递数字信号以及绝缘的作用。根据非常规互感器的工作原理，需进行接地、局部放电、变比和极性、误差测量、低压器件的工频耐压等试验。

4.1.2 合并单元

合并单元伴随着电子式互感器的出现而出现。IEC 61850标准中明确规定，合并单元位于过程层中，提供多个电子传感器输入接口和一个串行或以太网输出接口，具体实现对多路电子式电压、电流互感器信号进行同步采集。

同时，IEC 61850标准将合并单元分成同步、多路数据接收与处理、串口发送三个功能模块。其中，同步功能模块接收变电站内统一的同步信号，并给A/D转换器发送采样同步信号；多路数据接收与处理功能模块将接收的多路信号按IEC 61850标准规定进行数据打包；串口发送功能模块对数据包进行编码，并由光纤传送至间隔层设备。合并单元需进行绝缘耐压、光纤以太网端口、母线和线路合并单元拉合直流、线路合并单元电压切换、母线合并单元电压并列的试验和调试工作。

4.1.3 智能单元

对传统变电站进行数字化改造，需在其基础上安装多种智能单元。如：在常规断路器和主变处安装智能单元，完成信号输出和控制输入的光电转换功能；用可编程软件代替常规继电器控制回路；用数字信号代替常规模拟信号传输，等。根据智能单元的功能和作用，需进行外观、通信网络、光纤链路中断反应、智能终端传动等试验和调试工作。

4.1.4 其它设备

除上述设备外，数字化变电站中的保护和测控装置也必须纳入调试的范畴。根据设备工作原理、运行环境以及电力行业对变电站设备规范，数字化变电站还需进行单装置及屏柜、二次回路检验及调试工作，包括对装置的外部结构、继电保护装置的定值整定及各种配置文件、二次回路的接线、光纤端口、光纤性能等试验和调试工作。

数字化变电站建立在智能化的一次设备和网络化的二次设备基础上，在IEC 61850标准中，数字化变电站等同于一个分层的网络体系，每个变电站设备可看作一个或多个逻辑节点，逻辑节点间由通信网络进行信息交换，并共同完成变电站的基本功能。因此，数字化变电站的各种功能都靠通信网络来完成，通信网络必须具备传输各种节点信息的功能，包括变电站层MMS、过程层GOOSE等。同时，通信网络还应具备快速的实时响应能力、高可靠性、良好的开放性、支持优先级传输以及良好的电磁兼容性能。

数字化变电站的网络调试工作包括网络通信设备、通信协议、网络性能等方面。根据国际、国家及电力系统行业标准，需对变电站二次设备的各种配置文件(如：CID、SCD、GOOSE，等)、网络设备性能(如：网络吞吐量、传输延时、交换机丢包率，等)、网络性能(如：GOOSE、MMS网络，等)进行试验和调试。

5结论

数字化变电站是智能电网运行数据的采集源头和命令执行单元，目前数字化变电站建设已经在全国广泛开展，这将给全国变电站的自动化运行和管理带来深远影响。然而仍存在以下问题有待解决：

1）传统变电站数字化改造过程中需解决传统设备与IEC 61850数字化设备的接口问题；

2）需制定一套全面完整且适合国内变电站环境的变电站网络通信标准；

3）各种新型的数字化设备技术的应用。

【参考文献】

[1] 马丽英，苏小林．国内数字化变电站现状[J]．电力学报，2011，26(2)：127-130．

[2] 杨正盛．简析变电站的数字化发展[D]．北京：华北电力大学，2008．

[3] 张旗，李兆琪．从大石桥变电站看数字化变电站的技术发展方向[J]．信息技术，2011，7：149-152．

[4] 朱大新．数字化变电站综合自动化系统的发展[J]．电工技术杂志，2001，4：20-22．

[5] 杨然静，白小会．数字化变电站技术的发展与应用[J]．供用电，2010，2：11-14．

[6] 殷志良，刘万顺，杨奇逊，等．基于IEC 61850标准的过程总线通信研究与实现[J]．中国电机工程学报，2005，25(8)：84-89．

[7] 吴在军，胡敏强．基于IEC 61850标准的变电站自动化系统研究[J]．电网技术，2003，27(10)：61-65．

[8] 贾润芳．数字化变电站调试方法的研究与实践[D]．北京：华北电力大学，2010．

[9] 张昀．基于IEC 61850标准的变电站技术应用研究[D]．杭州：浙江大学，2008．

[10] 宋卓．数字化变电站的应用基础及调试技术研究[D]．合肥：合肥工业大学，2009．

【作者简介】