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变电站模块化建设范文1
关键词：变电站；智能化建设；关键技术
Abstract: In this paper, starting from the features and functions of intelligent substation were analyzed, discussed the various technical problems in the intelligent building, in order to guarantee intelligent construction work smoothly.
Key words: intelligent substation; construction; key technology
中图分类号：TM411+.4
前言
智能变电站是坚强智能电网建设中实现能源转换和控制的核心平台之一，是智能电网的重要组成部分，它是衔接智能电网发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节的关键，同时也是实现风能、太阳能等新能源接入电网的重要支撑。是智能电网“电力流、信息流、业务流”三流汇集的焦点，对建设坚强智能电网具有极为重要的作用。
智能化变电站的特点分析
智能化变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实施自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。作为电力网络的节点，同常规变电站一样连接线路、输送电能，担负着变化电压等级、汇集电流、分配电能、控制电能流向、调整电压等功能。智能变电站能够完成比常规变电站范围更宽、层次更深、结构更复杂的信息采集和信息处理，变电站内、站与调度、站与站之间、站与大用户和分布式能源的互动能力更强，信息交换和融合更方便快捷，控制手段更灵活可靠。具有全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化和高级应用互动化等主要技术特征。
2、智能化变电站的功能概述
2.1 紧密联结全网。从智能化变电站在智能电网体系结构中的位置和作用看，智能化变电站的建设，要有利于加强全网范围各个环节间联系的紧密性，有利于体现智能电网的统一性，有利于互联电网对运行事故进行预防和紧急控制，实现在不同层次上的统一协调控制，成为形成统一坚强智能电网的关节和纽带。智能化变电站的“全网”意识更强，作为电网的一个重要环节和部分，其在电网整体中的功能和作用更加明
2.2 支撑智能电网。从智能化变电站的自动化、智能化技术上看，智能化变电站的设计和运行水平，应与智能电网保持一致，满足智能电网安全、可靠、经济、高效、清洁、环保、透明、开放等运行性能的要求。在硬件装置上实现更高程度的集成和优化，软件功能实现更合理的区别和配合。应用FACTS技术，对系统电压和无功功率，电流和潮流分布进行有效控制。
2.3智能化变电站允许分布式电源的接入。在海西电网中，风能、太阳能等间歇性分布式电源的接入。智能化变电站是分布式电源并网的入口，从技术到管理，从硬件到软件都必须充分考虑并满足分布式电源并网的需求。大量分布式电源接入，形成微网与配电网并网运行模式。这使得配电网从单一的由大型注入点单向供电的模式，向大量使用受端分布式发电设备的多源多向模块化模式转变。与常规变电站相比，智能化变电站从继电保护到运行管理都应做出调整和改变，以满足更高水平的安全稳定运行需要。
2.4 远程可视化。智能化变电站的状态监测与操作运行均可利用多媒体技术实现远程可视化与自动化，以实现变电站真正的无人值班，并提高变电站的安全运行水平。
2.5 装备与设施标准化设计，模块化安装。智能化变电站的一二次设备进行高度的整合与集成，所有的装备具有统一的接口。智能化变电站时建设时，所有集成化装备的一、二次功能，在出厂前完成模块化调试，运抵安装现场后只需进行联网、接线，无需大规模现场调试。一二次设备集成后标准化设计，模块化安装，对变电站的建造和设备的安装环节而言是根本性的变革。可以保证设备的质量和可靠性，大量节省现场施工、调试工作量，使得任何一个同样电压等级的变电站的建造变成简单的模块化的设备的联网、连接，因而可以实现变电站的“可复制性”，大大简化变电站建造的过程，而提高了变电站的标准化程度和可靠性。出于以上需求的考虑，智能化变电站必须从硬件到软件，从结构到功能上完成一个飞越。
3、智能化变电站建设的技术关键
与常规变电站设备相比，智能化变电站的核心问题是信息的采样传输与控制，包括 “新技术、新材料及新工艺”的应用，其中，由的技术相对成熟、由的技术还处于试运行和研发阶段，需在现场结合其他变电设备进行调试。智能化变电站通过全景广域实时信息统一同步采集，实现变电站自协调区域控制保护；与调度实现全面互动，实现基于状态监测的设备全寿命周期综合优化管理。
3.1 测量数字化技术。一次设备的状态信号（如变压器油温、分接开关位置、开关设备的分、合位置等）都需要痛过模拟信号电缆传送至控制室进行测量。测量数字化就是对运行控制直接相关的参数进行就地数字化测量。测量结果可根据需要发送至站控曾网络或过程层网络，用于一次设备或其部件的运行与控制。数字化测量参量包括变压器油温、有载分接开关位置、开关设备分、合闸位置。
3.2 控制网络化技术。在运行中，变压器的冷却系统、有载分接开关和开关设备的分、合闸操作都需要控制，而控制网络化就是对控制需求的一次设备或其部件实现基于网络的控制，。控制方式包括：一次设备或其部件自有控制器就地控制；智能组件通过就地控制器或执行器控制；站控层设备通过智能组件控制。
3.3状态可视化技术。状态可视化由智能组件中的监测功能模块完成，但其依据的信息不局限于监测模块，还可以包括测量及系统测控装置等模块的信息。可视化是智能一次设备与电网调控系统的一种信息互动方式，准确实时地掌握一次设备的运行状态。
3.4功能一体化技术。传感器作为二次设备的状态感知原件，参与测量、控制、监测、计量、保护等二次与一次设备的融合，传感器将一次设备的状态信息转化智能组件的可测量信息。
3.5 信息互动化技术。作为智能一次设备的一部分，智能组件是一次设备与电网调控系统之间信息互动的桥梁，作为电网的原件，智能一次设备主要提供智能化信息，而真正的智能化应用，需要有调控系统实现，智能组件将一次设备的智能化信息通过站控层发送至调度系统，支持调控系统对电网优化控制。
变电站模块化建设范文2
关键词：标准配送；智能变电站；标准化；装配
引言
2009年国家电网启动第一批智能变电站试点工程的建设，经过5年的探索和研究，智能变电站技术在原理研究、设备研制、设计优化和标准制定等方面取得了许多成果，并基本确定了新一代智能变电站的发展方向[1-4]。标准配送式智能变电站正是新一代智能变电站的发展方向之一。标准配送式智能变电站的主要技术特征是标准化设计和模块化建设，形成电气一次、二次、土建各专业标准化技术方案，实现“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”的目的，全面提高工程建设质量和效率，降低全寿命周期成本。2013年6月，国家电网公司的首批五项标准配送式变电站试点工程已经相继建成投产，文章对这五项试点工程中应用的主要技术方案进行研究，并对工程的经济技术指标进行分析，提出标准配送式变电站技术的发展方向。
1 技术方案
标准配送式智能变电站的主要技术特征是标准化设计和模块化建设。标准化设计的主要技术表现形式为：应用通用设计和通用设备进行电气主接线设计、电气总平面布置以及设备选择；一次设备与二次设备、二次设备间接线标准化，采用预制光缆、预制电缆，实现“即插即用”；建、构筑物应用装配结构，结构件采用工厂预制，实现标准化，统一建筑结构、材料、模数，规范围墙、防火墙、电缆沟等构筑物类型，应用通用设备基础，应用标准化定型钢模。模块化建设的主要技术表现形式为：电气一次设备高度集成测量、控制、状态监测等智能化功能，监控、保护、通信等二次设备全部集成布置于预制舱，一、二次集成设备最大程度实现工厂内规模生产、集成调试、模块化配送，有效减少现场安装、接线、调试工作，提高建设质量和效率；建、构筑物采用工厂化预制、机械化现场装配，减少现场“湿作业”，减少劳动力投入，实现环保施工，提高施工效率；基础采用标准化定型钢模浇制混凝土，提高成品工艺水平。
（1）一二次设备高度集成。一次设备本体配置传感器、智能组件，集成就地测量、控制、保护、状态监测等智能化功能。智能终端、合并单元、状态监测单元就地布置间隔内，与汇控柜整合形成智能组件柜。厂内完成接线、调试，现场整体安装。10kV、35kV采用“预制舱式配电装置”，10kV、35kV开关柜分别布置于各自预制舱内，舱内设置安防、消防、暖通、照明、接地等设施，整舱运输、现场拼接。
（2）预制舱式二次组合设备。采用预制舱式二次组合设备，实现二次设备整体采购，根据统一功能要求和技术规范，集成商承担全站二次设备配置、调试、运输、安装等工作。预制舱内布置二次设备屏柜、交直流配电系统、通信设备，设置安防、消防、视频监控，配置暖通、照明、接地设施，二次设备在工厂内完成安装、接线、集成调试等工作。预制舱整舱运输配送，现场整体吊装、就位。预制舱式二次组合设备大大减少不同二次厂家之间现场技术协调，提高了二次系统整体性能，缩短了建设周期。
（3）二次接线即插即用。采用预制光缆、预制电缆，实现一次设备与二次设备、二次设备间光缆、电缆标准化连接，二次连接“即插即用”，提高了二次线缆施工的工艺质量和建设效率。
预制光缆、电缆由统一标准的连接器插座和插头、线缆、热缩管等构成。插座侧固定于屏柜与设备连接；插头侧连接线缆，按照定制长度工厂预制，现场插接。变电站二次回路采用标准化设计，跨房间、跨场地不同屏柜间二次装置连接采用预制光缆，一次设备本体机构箱至汇控柜间的控制电缆采用预制电缆，接线快捷、准确。
（4）装配式建构筑物。a.装配式建筑物。建筑物采用标准配送式结构，统一建筑结构、模数、柱距、层高、跨度等，形成标准化预制件，工厂加工、现场整体安装，0米层以上建构筑物全面实现装配化。建筑物主体一般采用轻型门式钢架结构或钢框架结构，外墙、内墙、屋面板等维护结构采用装配式墙体，建筑墙板开展模块化、精益化设计，在工厂内预留孔洞，完成各类埋管、接地件、配电箱、插座等安装定位。现场无需开孔埋管，实现建筑物各类管线全部暗敷。b.装配式防火墙、围墙。围墙、防火墙采用装配式组合墙板体系，预制混凝土柱插接预制墙板型式，墙板工厂预制，运抵现场后采用插接安装。c.装配式构架。设备支架由设备厂家配送支架柱，现场安装的方式，与基础采用地脚螺栓连接，其方便施工及安装，减少混凝土基础杯底找平和二次灌浆施工环节，缩短工程周期。构架梁采用三角形格构式桁架结构，三角形格构式桁架梁分为钢管格构式和角钢格构式，钢管格构式钢梁弦杆拼接接头采用法兰连接；角钢格构式钢梁弦杆拼接接头采用螺栓连接。梁腹杆可以采用焊接和螺栓连接。
2 试点工程的经济技术分析
2.1 大幅减小变电站占地面积。试点工程围墙内占地面积减少10～25%、建筑面积减少15～30%。
2.2 大幅提高工程建设效率。标准配送式智能变电站的工程设计、工厂加工、土建施工、安装调试等环节有效衔接，实现全过程精益化管理。试点工程建设周期较常规变电站减少约60%，土建施工、电气安装、现场调试时间较常规变电站缩短约50～60%。
2.3 有效降低全寿命周期成本。与常规变电站工程相比，标准配送式智能变电站减少了占地面积、建筑面积、二次设备数量、施工安装工作量，现阶段由于建构筑物预制件尚未大规模工厂化生产，建筑工程费用有所增加，初期建设成本较常规变电站高约1.5～5%。标准配送式智能变电站建设大幅缩短建设周期，220kV变电站可提前9～10个月、110千伏变电站提前6～7个月取得经济效益，经LCC成本测算，全寿命周期较常规变电站降低5～10%。
3 发展方向
经过首批五项标准配送式智能变电站的技术经验积累之后，标准配送式智能变电站技术的发展方向是：第一、电压等级向330kV和500kV发展；第二、装配式建筑物向多层结构发展；第三、智能化变电站集成更多的高级应用功能，包括：故障综合分析、智能告警、远方不停电修改及核查定值，实现自动化系统信息一体化、模型标准化。
4 结束语
目前，标准配送式智能变电站还处于起步阶段，随着首批试点工程的实施，其在工程建设中的优势已经突显：占地少、效率高、功能集约、信息集成。随着其在关键技术、设备制造和功能应用等方面的不断提高，标准配送式智能变电站在投资、占地、环保、建设效率和智能应用等方面还有很大的提升空间，其必将是新一代智能变电站的典型发展方向。
参考文献
[1]国家电网公司.智能变电站试点工程评价报告[R].北京：国家电网公司，2011.
[2]国家电网公司.Q/GDW383-2009.智能变电站技术导则[S].北京：中国电力出版社，2011.
[3]国家电网公司.国家电网公司输变电工程通用设计：110（66）～750kV智能变电站部分（2011年版）[M].北京：中国电力出版社，2010.
变电站模块化建设范文3
关键词：智能变电站；技术；应用
中图分类号：TM411文献标识码： A
一、智能变电技术与一般技术的优势比较
1、智能变电站技术上的先进性保证了数据传输的效率和准确性，能够提升供电可靠性，保障电网更加安全稳定地运行。智能高压设备中的智能变压器与控制系统依靠通信光纤相连，可以及时掌握变压器状态参数和运行数据。在运行数据发生改变的情况下，设备会根据系统的电压、功率等情况自动调节。当设备出现问题时，设备也会发出预警并提供状态参数等，在一定程度上降低运行管理成本，减少隐患，提高变电站供电可靠性。
2、智能高压设备中的开关设备具有较高的性能，它配有电子设备、传感器和执行器，具有检测和诊断功能。高压设备中还包括电子式互感器，它能有效克服传统电磁式互感器绝缘难度大、动态范围小、需敷设电缆到二次设备、易产生铁磁谐振，以及高压危机人身和设备安全等缺点。随着智能技术进一步实用化、模块化、标准化，智能变电站的信息采集、传输和处理技术更加规范，有效支撑了“调控一体、运维一体”。通过集成视频联动、状态分析等检测手段，确保了顺控操作准确无误。远方修改及核查保护定值等功能，为无人值守奠定了基础。
3、相对于传统变电站，智能变电站有效实现了节地、节资。由于有效节约了资源，智能变电站的清洁效益也非常明显。智能变电站通过技术创新、设备集成、设计优化，大幅减少了占地面积和建筑面积，减少了二次屏柜数量。
4、智能变电站能够有效提升电网基础设施资源利用率和供电可靠性，达到节能减排的目的。国家电网公司基建部2013年开展的“标准化设计、模块化建设”智能变电站试点工作，在变电站技术模式、设计设备、建设模式等方面都有进一步的创新。与普通变电站相比，模块化智能变电站全面应用了通用设计、通用设备，在土建过程中采用全预制装配结构建筑模式和预制光(电)缆，实现了二次设备“即插即用”。模块化智能变电站还通过工厂内规模生产、集成调试后再运至现场，以及控制室、防火墙、围墙、设备基础等装配式预制技术，减少了现场人工投入。
二、智能变电站的技术要点
1、控制终端的引入
智能变电站中引入了计算机终端，这就使智能变电站具有了自己的大脑，这个大脑可以在最短时间内及时对变电站内实际运行情况进行判断和处理，这样可以有效的确保变电站运行的可靠性，避免由于事故处理不当而导致的输变电站事故发生。
2、分级控制技术的应用
智能变电站内采用分布式控制技术，将变电站层面进行了分割，分别为站控层、间隔层和设备层，而且将具有智能控制和处理能力的设备在各个层面进行安装，这样就有效的确保了分级调控功能的独立性，而且可以有效的降低中央处理设备所需要承载的负荷，确保了设备工作效率的提升，有效的降低和分散了潜在风险的发生。
3、光纤技术的应用和电力装置的集成化
目前在智能变电站内充分的应用了光纤技术，这样就有效的确保了智能变电电各控制层局域网管理功能的实现，信息可以无障碍的在一次设备层、二层设备层和控制中心之间进行自由传播，而且各层级在传输过程中其数据的稳定性和可靠性也得以进一步增强。同时先进的计算机数字技术的应有，有效的提高电能监测和设备管理的集成化，设备配置空间较小，有效的节约了占地面积，节约了安装成本，可以使设备及早投入运行。
4、局部或全局智能控制的实现
智能化变电站，顾名思义，在控制设备的选择上一定符合智能化的要求。于是，光电技术就得到了应用，在一次设备的控制设备中采用光电技术，使得就地控制柜变成一个微型的GIS。在二次设备中添加有自动控制功能和漏电锁闭功能的智能电流互感器和高压电流锁闭装置，在一定程度上解决了小故障不易排查的难题，实现了局部设备的无人职守。智能化的设备实现了对电力设备和电能传输的局部和全局智能控制。
三、智能变电站相关的技术分析
1、智能高压开关设备技术
高压开关设备对智能变电站的安全、可靠运行具有重要的意义，是不可或缺的。根据绝缘方式主要分为三类，即AIS、GIS及HGIS，它们各有特点，在智能变电站建设过程中需要根据经济性、安全性、稳定性作综合比较后选择应用。GIS由于其封闭性和绝缘性好，不仅能抵御环境干扰，占地面积还有所缩减，可靠性较高，但成本较高，施工周期长，GIS的选择应用需要着重考虑智能变电站建设成本。HGIS与AIS和GIS相比，其事故率是最低的。而且在高压开关全寿命周期内，其故障率也是相对较低的，整体运行较为稳定。
2、智能变压器技术
智能变压器是智能变电站的主要设备，也是重要技术之一，在本体方面，智能变压器与常规变压器并无太大区别，只是为了提高变电站的整体智能化，在变压器的控制、测量、保护等附件和功能方面做了智能化处理，相应增加一些智能化功能元件更好使传统变压器更趋向于智能变压器。一般情况下，可根据智能变电站工程等级、类型、要求等合理配置智能变压器智能组件，主要包括测量IED、监测功能组主IED、冷却装置控制IED、合并单元等。
3、电子式互感器技术
电子互感器是变电站中用于测量电压和电流的基础设备，目前变电站工程中所使用的电子互感器产品较多，需结合这些产品的特性选择应用于智能变电站。有源电子式互感器以传统成熟的互感器原理为基础，具有抗干扰强、绝缘性好、成本较低等特点，同时与无源电子式互感器相比较，光路简单、稳定性强。虽然用于AIS结构中，维修和供电有所不便，但若应用于GIS设备，可避免上述问题，因此有源电子互感器能与GIS设备进行很好的融合。无源电子电流互感器若想将其成熟地应用于智能变电站，需重点解决温度、振动、成本及稳定性问题。光学玻璃型互感器选材广泛、稳定性好，但也存在加工困难、材料易碎等缺点，具体实践还有待进一步深入研究。
四、智能变电站技术的应用
1、一次变电设备的智能化
智能变电站顾名思义就是变电内的设备实现了智能化，特别是变电站内高压配电设备智能化的实现，这为智能电网的建设奠定了良好的基础。在智能变电站内，计算机技术得到广泛的应用，特别是电能传感器在计算机的连接上有效的发挥了监控的作用，实现了对电力运行情况的实时监控，这样就有效的控制了电力设备，而且可以对故障进行自动化处理，这对于变电站安全稳定的运行具有极为重要的意义。而且在当前智能变电站内，一次设备实现了一体化，这样就有效的将监测和控制融合为了一体，实现了电能互感器、变压器、断路器和高压设备的有效的连接，从而实现了设计上的一体化，有效的分层控制设备的信息融合管理的实现。
2、高级变电功能的实现
2.1变电设备整体监测。由于建立了计算机终端，通过站控系统可以实现较为全面的设备监测，并可以不间断的获取电力设备运行数据和各种智能变电装置的运行信号，以及电力的输出和输入状态，从而减少了无效数据的采集提高了监控效率。但我们还要注意的一点是，由于技术水平的限制，在部分智能变电站中实现整体监测还有一定的困难，各变电站可以根据实际对关键设备进行监测或采取轮流监测的的方法，达到对高负荷设备进行有效监测的目的。
2.2线路综合故障控制。先进的数据采集技术，使得智能变电站具有了强大的信息处理能力和故障排除能力。智能变电站借鉴了数据库模型技术和在线信息处理技术开发了状态监测和诊断系统，这个监测系统采用了故障诊断数据库技术。技术人员将电力设备正常高效运行时的相关参数和运行特征输入数据库和诊断系统，待系统运行后，根据一定周期内变电系统实际的工作状态对设备进行深入和具体的监控和评价。
2.3智能报警功能。智能变电站的具有的报警功能是建立在分析决策系统基础上的，这样的好处是，分析决策系统能在短时间内对变电站中设备运行产生的大量的数据进行分析和鉴别，找出真正的故障信息，降低了误报率，提高了报警的准确度。另外，为了确保故障信息可以有效地被采纳，智能报警系统还预设了间隔报警机制，对故障进行定时报警。
结束语
智能变电站技术是集多种先进技术的集合，充分的发挥了计算机技术的特点，将现代信息管理技术与电力输变技术进行了有效的结合，提升了变电站技术向数字化方向的发展进程。通过智能变电站技术的应用，不仅有效的提高了变电效率，而且对于电网事故发生率的降低也起到了积极的作用，能够更好的满足当前信息量大，和电力供应需求集中的需求，为电力建设提供了有效的技术保障。
参考文献
[1]邓海方.新技术与新设备在智能变电站的应用[J].2012(26):55-57.
变电站模块化建设范文4
关键词：110 kV～220 kV；变电站；土建设计
近年来，随着我国经济快速持续稳定的发展，对电力的需求也逐年增加，电力建设取得了前所未有的发展。
1变电站土建设计的主要原则
110 kV～220 kV变电站的土建设计必须坚持“以人为本”与“可持续发展”的设计理念，每一个方案、模块化的设计，应当充分考虑各个设备的选择、布置的尺寸，每一个问题的解决方案都应具有合理性。变电站的土建设计的基本原则为：安全值得信赖、技术科学先进、投资客观合理、标准统一，以及运行智能、高效、可靠的3C绿色电网。
（1）统一性。土建设计遵循中国南方电网公司110 kV～500 kV变电站标准设计（2011年版）要求，结合南方电网的实际情况及运行特点，力求安全、可靠、经济、实用，并融入南方电网的企业文化内涵，体现其企业文化特征。
（2）可靠性。变电站的设备正常运行需要土建工程安全可靠的支撑，设计中的模块经过重新组合后，依然能够保证变电站电气设备安全使用的可靠性。
（3）先进性。变电站的设备选型应当先进合理，站址占地面积较小，并注重环境保护，土建设计中的各项经济技术指标具有先进性。
（4）经济性。安全可靠、技术先进、造价合理、追求性能价格比最优，满足变电站的基本功能和核心功能，剥离无用、重复、多余功能，同时，力求设备的寿命周期内实现企业最佳的经济效益。
（5）实效性。建立变电站土建标准化设计的滚动修订制度，伴随着电网的发展与技术进步，对土建设计不断地进行更新、补充和完善。
（6）和谐性。变电站的整体形象和变电站周边的人文环境协调统一。
2 110 kV～220 kV变电站土建设计的四个阶段
2.1 110 kV～220 kV变电站的选址阶段变电站在选址阶段主要的工作是选出2～3个可行的站址后，通过经济技术手段论证比选站址建设的可行性问题，避免出现颠覆性，推荐最佳站址。因此，变电站站址的选择必须靠近系统人员提供的负荷中心，在保证线路出线方便、合理的同时，还要满足以下几个方面。
（1）站址的选择必须符合当地政府规划的要求。设计人员在选址前应到当地规划和国土等政府部门收集城市规划和土地利用总体规划资料，拟建的当地工业区变电站还需收集到工业区的相关规划。按照国家土地使用相关要求，为了建设资源节约型、环境友好型的电网，对于耕地与经济效益比较高的土地应该少占用或者不占用，应当尽可能地利用劣地与荒地。对于基本农田保护区，除通过国土部门对土地利用总体规划进行调整外，不得占用基本农田。
（2）站址的选择还要注意周边环境的影响。特别要了解清楚选址周围是否有军事设施、通信设施、机场、导航台、风景旅游区等，如果有以上设施存在，则需按照国家规程规范要求，避开安全干扰距离，并应获取相关部门协议的批复意见。同时，还要了解站址区是否存在政府划定的矿产资源、历史文物等。
（3）除了上述提及客观的因素影响选址外，水文气象、站址工程的水文地质条件、站用电源、站区供水水源条件、防洪排水及大件运输，甚至拆迁赔偿等，也是我们需要了解的内容。设计人员应当尽量选择地形较为平坦、进站道路较短且缓、拆迁量比较少、能够直接对水源进行利用、日后运行方便的站址。特别注意的是，220 kV等级及以上的变电站要满足高于百年一遇的洪水位的要求，而110 kV变电站要满足高于五十年一遇的洪水位或内涝水位的要求。
2.2 110 kV～220 kV变电站的初步设计阶段110 kV～220 kV变电站初步设计阶段的土建设计，主要工作是在确定站址位置的基础上进一步细化，将总平面的布置、竖向的布置、建筑结构以及水工消防等设计方案进行比较，继而选出经济合理的设计方案，并且对变电站站址的最终占地面积进行确定。
（1）总平面的布置。土建设计的总平面布置图应当以电气专业为主，在满足电气功能需求的同时，尽量从进出线、电气安全距离、消防、运输等方面进行优化，并根据规程规范对各建构筑物进行合理布置。
（2）竖向的布置。根据电压等级，结合设计规范，在满足百年一遇或者五十年一遇洪水位或内涝水位的前提下，对现有的地形条件进行充分利用，以及考虑变电站场地的排水情况后，场地平整可以采用平坡式、斜坡式或者阶梯式的布置型式。在满足防洪和防涝的前提下，站区的标高应当尽量以站区内土石量自平衡的方式确定；如果土石方量不能自平衡，则可对技术经济方面进行比较，探讨采用外购土方或者利用防洪墙等设计方案。边坡设计是竖向布置设计中很重要的一项任务。边坡的高度是场地平整后确定的，其坡率是根据岩土工程地质经过实验并经边坡稳定性计算后确定的。根据边坡高度可采用挡土墙、护坡或者两者结合，属于高边坡设计，需编制专题报告。为了使边坡稳固且不受雨水冲刷，防止水土流失，在坡顶和坡脚应设置截（排）水沟。
（3）建筑结构设计。依据变电站的设计规模，结合中国南方电网公司标准设计进行模块化组合，在满足功能需求的情况下，最终确定建筑物的建筑面积。建筑外立面力求融合周围环境特点，采用南网标准化设计。
3结语
本文通过变电站土建设计过程中的四个设计阶段，说明每个阶段设计的相关主要内容。按照中国南方电网公司标准设计后，土建设计的难度系数有所下降，但是诸如“三通一平”及“0”m以下地基处理属标准化以外的设计内容，仍需土建设计人员抓住关键要点，多多思考，积累设计经验，根据不同地区、地形、地质等采取不同设计方案，才能设计出合格的产品。
参考文献：
[1] 中国南方电网有限责任公司.中国南方电网公司110～500 kV变电站标准设计（2001年版）[S].2011.
变电站模块化建设范文5
【关键词】智能变电站 技术改造 电力设备 运行监测
1智能变电站技术改造概述
1.1变电站智能化改造的优势和特点
随着经济的快速发展以及科技水平的提升，智能电网的建设已经成为一种发展趋势。智能变电站作为智能电网的重要组成部分，通过结合数字化和信息化网络通信平台，对变电站设备运行、输电网络工作状态实行智能化监测、智能化控制、智能化管理，实现设备信息实时传输、电力调度协调最优，其技术优势和特点体现在：智能化程序操作提高工作效率，降低操作风险；自动化程度高，有效防范数据传输过程中的电磁干扰；智能化程度较高，远程任务调度能力强；广域信息实时采集，电网运行安全性能高；其硬件系统采用模块化、集成化和接口式结构，方便功能扩展。
1.2智能变电站的系统架构
智能变电站的系统架构和建设采用了标准的IEC61850通用规约，其典型的配置主要分为三层：站控层、间隔层和过程层，层与层之间通过网络连接。站控层主要由监控系统和网络总线组成，主要作用是信息运转和数据处理以及接收控制命令；间隔层主要由保护设备和控制设备组成，其主要作用体现在上下信息的衔接，同时完成系统保护、设备控制、参数计量等功能；过程层主要由传感设备以及由智能终端组成的执行模块，是一次设备和二次设备的有机结合，其主要作用体现在电气量信息和状态参数的实时采集、设备的运行状态监测以及对控制命令的执行等方面。智能变电站通过清晰的系统结构实现信息的网络共享以及变电站智能化的高级应用。
2智能变电站技改的几个问题及对策探讨
2.1智能变电站的采样同步和采样异常
在智能变电站技术改造的过程中对系统的一次设备以及二次设备的功能要进行重新的设计，例如：将传统变电站保护装置中的A/D采样模块以及交流输入和控制组件等进行了分离形成了功能独立的合并单元（MU），其中MU的主要作用就是作为过程层设备和间隔层设备的功能接口，提供逻辑采样值。传统变电站的采样值是连续的并且采样率不高，而在智能变电站中，IED的采样值是不进行采样跟踪的离散数字量。由于IED以及MU在数据处理方式等方面的不同，技改的过程中存在采样数据不同步的问题，这样就对变电站中某些部件的性能产生一定的影响，智能变电站必须保证数据采样的同步性，当前常利用非同步数据插值重采样法以及统一时钟源法进行处理。同时，智能变电站技改常常存在采样异常的问题，主要是由于保护装置中不同侧的MU软压板存在采样值异常的现象，同时保护装置采取节点闭合的形式进行闭锁保护，这时要密切注意保护功能在切换时以及动作复归后的出口时间，及时的关注技改施工过程中的光纤功能变化。
2.2电力设备运行状态的监测
传统的电网设备以及变电站通常采用定期检修的模式，但是随着电网规模的不断扩大以及变电站数量的增多，这种方式往往受到人力等各个方面的影响。电力设备的运行状态监测技术是智能变电站技术改造的关键技术。状态监测通过在线或者实时获取设备以及机器在故障发生前的信息或者信号，并将这种信息以数据共享的方式及时传达给终端设备或者检修人员，从而达到设备维护或者故障预知的目的。变压器是变电站的重要设备之一，由于在使用和运行的过程中常常出现诸如部件老化、过热等问题，所以变电站智能化技术改造要求能够对变压器的运行状态进行判断以及监测。变压器故障比较常见的是OLTC故障，这种故障产生的原因主要是机械故障以及电气故障，对变压器运行状态的实时监测主要采用在线实时状态监测技术。
2.3智能变电站光纤网络系统建设以及维护
光纤网络系统的建设以及维护也是智能变电站技改的常见问题。变电站智能化技术改造的过程中使用了大量的光纤，采用光纤进行数据传输可以有效解决二次回路中的电磁干扰问题，同时，使用光纤代替控制电缆以及网络通信技术在智能化改造中的应用都使智能变电站接线数量和通信线数量大大减少，简化了智能变电站的线路对接工作，但是光纤的铺设以及维护增加了施工建设的难度，光纤本身的的抗破坏能力比较差，在施工过程中容易受到诸如热源、挤压等外部力量的破坏，使光纤网络系统改造的技术难度进一步增加。因此在光纤铺设时应该采取一定的外部保护措施，例如：使用专用的槽盒进行一定程度的保护，在施工过程中将其与其他电缆分离等。同时要在日常维护的过程中最大限度的保护光纤的可用性。
2.4智能变电站系统的维护
智能变电站相对于常规变电站来说，设备的数量大量增加，设备运行维护的难度也大大提升。当前国家电网的运行维护采取运维一体化的机制，在这种情况下，设备运行维护的责任及其管理的职责都需要重新进行梳理。同时一些专业设备的出现，对运行维护人员的综合素质也提出了一定的要求，维护人员必须能够及时处理合并单元、智能终端、数据服务器以及间隔层交换机等设备的故障，及时的应对各种智能组件和系统运行过程中出现的多种技术问题。此外，智能变电站技术改造完成以后，需要建立一套标准规范的维护体系，这是因为智能变电站的设备和常规变电站的设备维护方法和维护技术存在一定的差异，标准规范的维护体系能够为电力设备和智能系统安全高效运转提供保障。
3结语
智能变电站的出现以及发展大大提高了常规变电站的自动化、数字化以及智能化程度，智能变电站技术改造要尽可能的保留原有的变电站设备，提高使用价值，同时要采用合理的技术方案降低设备改造的技术风险和运行风险，并且在改造完成以后要做好变电站设备的维护工作。
参考文献：
[1]李春江.110kV智能变电站改造浅析[J].科技视界，2012，26：407-408.
变电站模块化建设范文6
关键词：变电站，数字化，调试技术
中图分类号：TM631 文献标识码：A
数字化变电站中新型电子式互感器的出现和工程应用，不仅促进了高压电气设备一体化集成技术的发展，实现了电气设备紧凑化、模块化和智能化，也为继电保护和控制等二次设备发展带来了新的变革，促进了变电站内过程层的数字化和过程总线网络化的发展，实现了变电站控制系统从装置冗余向信息冗余的转变和信息集成化的应用。由于与传统变电站相比，数字化变电站的交流量、控制量、信号量及各指令的传输方式已发生很大的变化，如何进行数字化变电站的现场调试又成为摆在电力行业的一大难题。变电站调试是变电站建设的重要组成部分，对变电站的安全、稳定运行有着极为重要的作用。变电站调试水平的高低，将直接影响到变电站运行可靠性和电网安全稳定运行。若能通对过数字化变电站与传统综自站的技术比较与分析，在原来综自站调试技术的基础上总结、探索一套适合数字化变电站的调试技术，无疑对保证数字化变电站的建设水平，促进数字化变电站技术的广泛应用具有重要意义。
一、数字化变电站概述
1）数字化变电站定义
变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现了无人值班，而且在220kV及以上的高压、超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术，从而大大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的自动化水平，降低了变电站建设的总造价，这已经是不争的事实。然而，技术的发展是没有止境的，随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，变电站自动化系统即将进入数字化新阶段。数字化变电站是由电子式互感器、智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通信标准的基础上分层构建，能够实现智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。根据这个定义，可以引申出数字化变电站应该具有的四个基本特征：
a）智能化的一次设备
数字化的一次电气设备主要包括：电子式电流/电压互感器、智能型断路器/隔离开关、智能型变压器，以及其他电气辅助设备等。一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换言之，变电站二次回路中常规继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字信号和光纤代替。
b）网络化的二次设备
变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理器设计制造，设备之间采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置的1/0现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源共享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。
c）自动化的运行管理系统
变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能及时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。
d）数字化的数据通信
一次电气设备和二次电子装置之间的数字化通信是指利用计算机网络通信技术，如交换式以太网，实现数据相信息的就地采集和数字化传输。从而不仅简化了现有变电站自动化系统中错综复杂的电缆接线，而且通过一次设备信息的共享，有可能对监视、控制、保护和计量等功能进行优化组合和系统集成。如果一、二次设备之间实现全数字化通信，变电站内智能电子设备的数量会急剧增加，因此全站智能电子设备必须采用统一的数据建模及数据通信平台，才能实现设备间的互操作性。IEC 61850标准是至今为止最为完善的变电站自动化的通信标准，它代表了变电站自动化的未来发展方向。IEC 61850标准按照变电站所要完成的监视、控制和保护等功能，提供了完整的信息模型及相关服务，因此数字化变电站的通信系统是基于IEC 61850标准建立的。
二、数字化变电站网络调试项目
数字化变电站是基于智能化一次设备、网络化二次设备建立起来的，数字化变电站调试工作有必要对网络通信设备、通信协议、网络性能的试验项目、方法进行研究和探讨。在分析研究数字化变电站网络结构、网络功能要求的基础上，针对目前通用组网方式，提出数字化变电站网络测试的交接试验项目，以供参考。
2.1数字化变电站结构
从物理上看，数字化变电站仍然是一次设备和二次设备(包括保护、测控、监控和通信设备)两个层面。由于一次设备的智能化，数字化变电站一次设备和二次设备之间的结合比现在更加紧密；在逻辑结构上根据IEC 6185A通信协议草案定义，可分为“过程层、间隔层、站控层”三个层次。各层次内部及层次之间采用高速网络通信，如图2.1所示。
图2.1数字化变电站的系统结构
2.1.1物理结构
1）智能化的一次设备
智能化的一次电气设备主要包括：电子式电流/电压互感器、智能型断路器/隔离开关、智能型变压器，以及其它电气辅助设备。一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计。简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。
2）网络化的二次设备
变电站内的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置设备等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，而不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源共享。常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。
2.1.2逻辑结构
1）过程层
数字化变电站的过程层主要是指智能化电气设备的智能化部分，其功能有三类：电气量参数检测、设备健康状态检测和操作控制执行与驱动。过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分三类：电气量参数检测、设备健康状态检测和操作控制的执行与驱动。
a）电力运行的实时电气量检测
电力运行的实时电气量检测主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测，其他电气量如有功、无功、电能量可通过间隔层的设备运算得出。与常规方式相比所不同的是传统的电磁式电流互感器、电压互感器被光电电流互感器、光电电压互感器取代；采集传统模拟量被直接采集数字量所取代，这样做的优点是抗干扰性能强，绝缘和抗饱和特性好，开关装置实现了小型化、紧凑化。
b）运行设备的状态参数在线监测
变电站需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等数据。
c）操作控制的执行与驱动
包括变压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路器、刀闸合分控制，直流电源充放电控制。即按上层控制指令动作，比如接到间隔层保护装置的跳闸指令、电压无功控制的投切命令、对断路器的遥控开合命令等。过程层的控制执行与驱动大部分是被动的，即按上层控制指令而动作，在执行控制命令时具有智能性能判别命令的真伪及其合理性，还能对即将进行的动作精度进行控制，能使断路器定相合闸，选相分闸，在选定的相角下实现断路器的关合和开断，要求操作时间限制在规定的参数内。又例如对真空开关的同步操作，要求能做到开关触头在零电压时关合，在零电流时分断等。
2）间隔层
数字化变电站的间隔层设备在自动化方面比现在有很大的变化，主要表现为对象的统一建模、通信信息的分层、通信接口的抽象化和自描述规范等技术的应用。数字化变电站的站级层除实现变电站与控制系统的无缝通信外，基于信息共享的站级层运行支持功能可以与变电站运行功能协调工作。间隔层设备的主要功能是：
a）汇总本间隔过程层实时数据信息；b）实施对一次设备保护控制功能；c）实施本间隔操作闭锁功能；d）实施操作同期及其它控制功能；e）对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；f）承上启下通信功能，即同时完成与过程层、站控层的通信功能。必要时，上下网络接口具备双口全双工方式，以提高通道的冗余度，保证网络通信可靠性。
3）站控层
数字化变电站的站控层除实现变电站与控制系统无缝通信外，基于信息共享的站控层运行支持功能可以与变电站运行功能协调工作。站控层的主要任务是：
a）通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；
b）按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；
c）接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；
d）具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；
e）具有(或各有)站内当地监控，人机联系功能，如显示、操作、打印、报警，甚至图像，声音等多媒体功能；
f）具有对间隔层、过程层诸设备在线维护、在线组态，在线修改参数的功能；
g）具有(或备有)变电站故障自动分析和操作培训功能。
2.2数字化变电站网络
2.2.1数字化变电站通信网络的要求
1）功能要求
在IEC 61850中，数字化变电站可以抽象为一个分层的网络体系。通过面向对象统一建模，每一个变电站对象(包括所有一、二次设备)可以分解为一个或多个逻辑节点(如断路器，在IEC 61850中被视为一个逻辑节点)。变电站的功能(如断路器操作)是通过不同层次的多个逻辑节点共同完成的。逻辑节点间的信息交互是通过网络来完成的，也就是说数字化变电站的各种功能应用都依赖于网络。通信网络必须具备传输各种节点信息的功能，包括站控层MMS、过程层GOOSE、采样值网等。
2）性能要求
通信网络的性能要求主要体现在以下几个方面。
a）快速的实时响应能力
测量数据、保护信号、控制命令等都要求实时传送。特别是出现故障时要求信息能在站内通信网络上快速传送，保证严格的时限要求。实时性要求有以下3个方面：①传输速度快：指单位时间内传输的信息多。②响应时间短：指事件发生时，传输到网络上及执行器接收到该信息马上执行所需的时间。响应时间由4个方面的因素决定：执行器控制中断的能力；信息在通信协议的应用层与物理层之间的传输时间；等待网络空闲的时间；避免信息在网络上碰撞的时问，这个时间对大多数通信协议是一个随机数。③巡回时间短：指系统与所有通信对象都至少完成一次通信所需要的时间。
b）高可靠性
网络的可靠性表示网络连续无故障工作的能力，主要从网络设备、链路、网络拓扑结构等方面来保证。由于电力生产的连续性和重要性，站内通信网络的可靠性是第一位的，应避免一个装置损坏导致站内通信中断。
①作为链路层，保证网络可靠性主要是向网络提供可靠的数据传送基本服务，使用户免去对丢失信息、干扰信息及顺序不正确的担心，将物理层的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为无差错的线路。②网络拓扑结构对确保网络可靠性有很重要的意义，可根据需要由星型、总线型和环型网络结构派生出负荷可靠性需要的网络结构。同时，也可以采用网络冗余的手段，对比较重要的网络使用双网结构。
③以太网接口一般有两种：一种是BASE T，双绞铜线；一种是BASE F，光缆。一般场合基本选择光缆，主要是考虑其信号传输能力强、抗干扰能力强等因素；有时选择铜缆主要基于费用少、接口简单等考虑因素。
c）良好的开放性
站内通信网络为调度自动化的一个子系统，除了保证站内智能设备互连、便于扩展外，它还应服从电力调度自动化的总体设计，硬件接口应满足国际标准，选用国际标准的通信协议，方便用户的系统集成。
d）支持优先级传输
数据有轻重缓急之分，重要的数据须优先于其他数据传输，要求支持优先级调度，以提高时间紧迫性任务的信息传输可确定性。
e）良好的电磁兼容性能
变电站是一个具有强电磁干扰的环境，存在电源、雷击、跳闸等强电磁干扰，通信环境恶劣，数据通信网络必须注意采取相应措施消除这些干扰的影响。
2.2.2数字化变电站网络选择
根据数字化变电站特点，现阶段数字化变电站的实施是在传统综合自动化变电站基础上进行的，其实施方案主要分三方面：站控层与间隔设备间通信，采样数据的传输及开关智能终端与间隔层设备间的连接。站控层与间隔设备间通信主要体现在协议层，现在有IEC 6l85O协议和IEC 6187O-5.103协议。后台系统应能同时支持这两种协议的的间隔层设备接入，并能将一些不能走IEC 61850协议的设备通过规约转换器转换后接入后台监控系统。采样数据传输采用IEC 61850-9-1点对点传输协议，跨间隔采用IEC 60044-8传输协议中规定的高速串行FT3传输协议。开关智能终端与间隔层设备间的连接按照GO0SE网络单独组网模式即所有开关量信息、跳闸信息以及跨间隔跳闸信息通过交换机相连分别送至各间隔设备和开关智能设备。
目前通用的组网方式：变电站层使用100M以太网，间隔层使用10M或100M以太网，过程层使用100M以太网。变电站层和间隔层均采用基于集线器或交换机的星型拓扑结构，传输介质根据需要选择双绞线或光纤；过程层选用点到点或基于交换机的星型拓扑结构，传输介质选用光纤。对于可靠性要求很高的220kV及以上变电站自动化系统，则采用双重化以太网来确保单一故障时不损失任何功能。
三、结论
在宁波电网110KV龙湖变数字化改造过程中进行了试验，取得了良好的效果。
作者简介
黄炜（1984年1月—）宁波供电公司职工，长期从事继电保护及自动化工作。
