配电变电站论文（精选10篇）
配电变电站论文 篇1
随着现代化的电子科技的发展, 我国一般传统的变电站正在往智能型的变电站的方向发展, 从而提高了我国在变电站中应用配电设备的技能, 在未来的智能型变电的设备使用中我们应该首先采用先进、可靠、低碳、环保、集成等这些方面的设备, 我们要通过实现变电站的信息数字化、通信上平台的网络化以及在信息上可共享的几方面为基本的要求, 自动完成在变电站配电设备的控制, 保护和检测的基本功能, 进而提高了智能型变电站配电设备的各项功能。
1 智能型变电站配电设备系统的概念及特点
1.1 智能型变电站配电设备系统的概念
智能型变电站配电设备系统的概念是通过智能型电网的概念的提出而演化过来的, 它们两者之间的关系是十分的密切的, 故而, 智能型变电站配电设备系统是通过计算机技术、现代化设备、控式技术以及管理等方面的各项技术集于一身的一项高科技, 它是运用各种通信网络把带有很多通信接口的低压开关和控制设备与总的计算机相连接起来, 有总的计算机来进行智能化的管理, 实现了智能化变电站配电设备系统的集中控制、分析、处理和调度。
1.2 智能型变电站配电设备系统的特点
智能型变电站配电设备系统与一般传统的配电设备系统相比较的话, 智能型变电站配电设备系统具有良好的稳定性和可靠性, 可方便集中的控制, 可以在无人值守的时候做到保障安全, 在各设备之间组网后可以降低费用上的浪费等优点, 所以说, 智能型变电站配电设备系统将在以后的时间里会逐步的取代传统意义上的配电设备系统, 进而实现了智能型变电站配电设备系统与计算机网络、信息数字化的平台得到了紧密地结合, 从而大大的提高了配电设备系统上的智能水平, 是智能型变电站配电设备系统替代传统的配电设备系统的理想升级解决方案。
2 智能型变电站配电设备在安装前需要作的准备工作
2.1 配电设备的外观、证书、材料文件的检查
1) 检查设备的材料是否符合国家颁布的现行标准、设计要求等, 同时要有设备出厂的合格证书;2) 设备上表面没有锈斑, 没有扭曲和弯折的现象, 设备焊接的缝隙没有腐蚀现象等, 且具有合格证书;3) 在镀锌制品的支架、垫圈、螺栓等设备表面上都没有锈斑出现, 且具有质量合格证明书;4) 像铅丝、油漆、绝缘胶垫等这些其他材料方面检查时也要看是否符合质量上的要求;5) 在配电设备的箱体一般要具备很强的机械强度, 并且设备的周边没有任何的损坏。进行刷漆防腐措施。如体制的箱体二层底板厚度不<1.5mm;木质箱体的板盘厚度不<20mm;阻燃型塑料箱体二次底板厚度不<8mm;6) 设备中的导线和电缆必须符合设计要求, 并且要有合格证书。
2.2 配电设备要进行定时规格检查
1) 配电设备内的主要器械元件应该设置为两部, 分别是原电力部和符合设计上的要求;2) 设备中的配线和线格等配件都要与器械元件相互匹配;3) 设备的手动式开关要有足够的机械强度和刚度。
2.3 配电设备在安装时必须具备的各项条件
1) 必须在房间的土建工程, 门窗全部封安装好, 墙面屋顶的油漆全部喷刷完毕以及室内地面完工等工作完成时才可安装配电设备;2) 在土建工程施工安排的特定位置安装配电设备的暗装箱体;3) 在进行明或暗的配电设备箱体的安装时像刷漆、喷浆和抹灰这些方面的施工必须完成;4) 土建工程施工的基础位置、标高以及埋件都必须符合国家的设计要求;5) 在配电设备施工时必须要具备施工图纸和设备技术等资料的齐全, 质量方面的措施要必备, 这时的安装设备工作才算完成;6) 配电设备的材料要全部到位, 且设备的型号和质量都要符合国家设计的要求。
3 智能型变电站配电设备在各领域的应用
3.1 电力设备在智能型变电站配电设备中的应用
随着我国电力设备系统的迅猛发展, 对于智能型电网系统的自动控制技术上的需求是越来越普遍了, 在电网中的根据各项功能 (如发电、配电等) 的各环节来应用智能型的一次设备和现代自动控制技术将会成为未来智能型变电站配电设备中电网的热点。而在智能型配电设备的电网中通过发电机、变电器和开关等一次设备来进行电网的发电、配电和用电等各项功能结成了设备的网架;在通过信息通讯和计算机等技术来构成互动、快速的信息平台;还通过配电设备的控制理论来实现设备的自动调控和优化。同时在配电设备电力系统中的自动控制和电力电子技术的发展方向是最为活跃的。进而实现了对电压、有功和无功潮流等设备的控制, 且对设备进行了在线检测、保护和调度等方面。这样就保证了电力设备在智能型变电站配电设备中稳定、可靠的运行。
3.2 箱式变电站在智能型变电站配电设备中的应用
箱式变电站是一种通过把高压开关设备、低压配电设备和配电变压器这三种方式按照一定接线方案来完成工厂预制型的户内外排成一体的紧凑型配电设备。而箱式变电站与传统上的土建变电站的特点是不同的, 其在两者之间的不同点是:1) 变电站在完成厂方的设计、制造和安装时也要完成设备内部电气上的接线;2) 变电站要经过严格的型式试验考核;3) 变电站要经过严格的出厂试验验证。
所以说它具备体积小, 占地少, 损耗少, 周期短, 选址灵活, 安装和使用方便, 成套性强, 适应性强, 运行方面可靠, 投资少见效快, 可以深入负荷中心, 提高供电质量等等一系列的优点。
4 结论
随着社会对机械自动化控制上的要求不断提高, 各种智能型变电站配电设备也不断的出现在当今的社会, 在各企业中配电设备系统是全自动化设备系统的基础, 因此, 我们结合国内智能型变电站配电设备系统的发展趋势, 我们本着以良好的性能、创新的结构以及优质的服务等方面来实现配电设备系统上的完善。
参考文献
[1]秦建华.变电站综合自动化系统通信网络技术的研究和应用[D].四川大学, 2006.
[2]王远璋, 徐继民, 张全元.变电站综合自动化现场技术与运行维护[M].北京:中国电力出版社, 2004.
配电变电站论文 篇2
光伏电站接入配电网典型设计研究
白
熊
王 骏 海
高 振 宇
周 昱 甬
华北电力大学 北京
杭州市电力局 杭州
摘 要 分析光伏发电系统的分类和并网电压 等 级 准 入 功 率 研究并网点与 公共连接点的 要 求 配 电设备选择的要求 保护及安全自动装置 通信 与监测以及电能计量 提出了光伏发 电 接 入 配 电 网 的 典型设计技术标准和管理要求
关键词 光伏电站 接入 配电网 典型设计
中图分类号 文献标志码 文章编号
近年来浙江省 政府出 台了加 快 光 伏 电 源 等 可再 生能源 推广 应用的 若干意 见 规划 浙 江 省 未 来 三年要 实现六 个一百 和一 个示范 工程 大 批 以 光 伏 电 源 为 主 的 可 再 生 能 源 项 目 申 请 已 获 批 准 以 积 极 的 姿 态 应 对 大 量 可 再 生 能 源 接 入 系 统 并 充分 考虑由 此带来 的影 响已成 为电力 公司 所 面 临 的 重要 课题
光 伏 建 筑 一 体 化 电 源 的 大 规 模 接 入 电 网 给 电 网 的规划运行 控制和 管理带 来了一 系列 挑战 为应
对 大规模 光伏电 源接入 给电 力 系 统 带 来 的 冲击 保 障光 伏电源 接入后 的电网 能 安 全 稳 定 运行并 可靠地 向电力 用户 提供优 质电 力 浙 江 省 电力 公司承 担了国 家电网 公司 关于分 布 式 光 伏 电 源 接入配 电网 的规划 设计和 运行控 制技 术 研 究 课 题 浙 江省电 力试 验研究 院和杭 州市 电 力 局 分 别 承 担了其 中的规 划设计 和运 行控制 研 究 工 作 杭 州 市电 力局就 配电网 网架模 型的建 立 光 伏 电 源 并网后 负荷预 测与 电力电 量平衡 方法 分 布 式 光 伏 电 源 并 网 对 配 电 网 可 靠 性 的 影 响光 伏 电 站 与 调 度 系 统 配 电 网 自 动 化 系 统 的 信 息 交 互 技 术 光伏发电电能计量计费技术等进行了深入研究
目前该 研究项 目已取 得阶段 性 成 果 编 制 了 光 伏 电 站 接 入 系 统 典 型 设 计 方 案 年
月
并 于
日通过 由国家 电网 公 司 专 家 和 高 校 教
典型 设 计 的 目的 和 意 义
目前 光 伏发电 及并网 还缺乏 相 应 的 管 理 规 定技 术 标 准 不 完 善 国 家 政 策 和 激 励 措 施 也 未 考虑 对电网 企业综 合经济 效益 的补偿因 此 对 光 伏发 电产 业和电 网企业 的健康 有序 发展产 生了一 定 的 不 利 影 响 同 时光 伏 电 源 出 力 的 间 歇 性 周 期 性 和 随 机 性计 费 供 电可靠 性和 分 布 式
加 上 逆 变 器 并 网
孤 岛
效 应 等 因 素 也 会 影 响 电 网 电 能 质 量 电 量 计 量
随 着大容 量并网 光伏电 站
授组成 的评审 组的审 核 典型 设 计 研 究的 主 要 内 容
并网光 伏系统 多以分 布式电 源形 式接 入 配 电 网研究光 伏电 源并网 对配电 网的影 响主 要从以 下 两 方 面 考 虑一 方 面 光 伏 电 源 属 于 间 歇 式 电 源具 有 显 著 的 不 连 续 性 和 受 天 气 影 响 的 群 发 性 另 一 方 面 由 于 分 布 式 光 伏 电 源 的 接 入 配 电网由 传统 的单端 辐射型 网络发 展成 为复杂 的多 端 系 统 因 此通 过 对 光 伏 电 源 准 入 容 量 和 接 入 位 置光 伏 电 源 配 电 系 统 可 靠 性 评 估光 伏 电 源 引 起 的 备 用 需 求 等 重 点 课 题 的 研 究 形 成 通 用 全 面 典 型 接 入 系 统 设 计 方 案以 指 导 今 后 光 伏 电源 的接入 系统设 计
光伏电 源准入 原则和 并网电 压等 级
目前的 配电网 接线模 式主要 有电 缆网 络 的 双 电 源 双
接 线 双 电 源 单
接 线 及 架 空 线 路 多
分段多 联络网综合考 虑光伏 电源 并网后 的 区 域 配 电 网 可 靠 性 电 压 质 量电 压 稳 定 以 及 谐 波 注 入量等 方面的 要求 通 过合 理控制 接入电 源 的 电 压等 级和安 装容量有效降 低光 伏电源 对 区 域 配 电 网 的 冲 击 经 多 次 仿 真 计 算初 步 确 定 光 伏 电 站接 入公用 电网的 总安 装容量 应控制 在上级 变电 站最小 单台 变 压 器 额 定 容 量 的 以 内光 伏 电
站 接 入
公用 线路 其总安 装容量 应 控 制
在该 线路最 大输送 容量的以内
并网点 与公共 连接点 的技术 要求
依 据 电 力 部 门 调 度 管 理保 护 整 定计 量 等 需 求
光 伏 电 源 的 并 网 点 应 设 置 易 于 操 作 可 闭 锁且具 有明显 断开点 的并网 总断 路器
以 确 保 电
力设施 检修 维护人 员的人 身安全光伏 电 站 与 电 网 之 间 的 连 接 点 即 并 网 点 也 称 为 公 共 连 接 点 只 能 有 唯 一 一 个作 为 解 并 列 点 原 则 上 公 共 连 接点就 是电能 质量 考核点
当光伏 电站采 用 并网 且 只 有 单 台 逆 变 器 时逆 变 器 出 口 处 作 为 并 网 点 并 装 设 并 网 断
路 器 当光 伏电站 采用并 网 且 有 多 台 逆 变
器 时逆 变 器 通 过
交 流 母 线 汇 接 汇 接 点
作 为 并 网 点然 后 在 并 网 点 装 设 并 网 断 路 器 光 伏电 站采用 高压并 网时光伏电 站升压 变 高 压 侧 作 为 并 网 点如 果 有 多 台 升 压 变 压 器 变 压 器 高 压侧 可并列 运行 高压母 线作为 并网点 设 置 并 网
断路器
保护及 安全自 动装置
目 前国 内 投 产 的 光 伏 电 源 数 量 较 少 相 关 运 行 经 验 还 不 成 熟 特 别 是 光 伏 电 源 受 光 照 温 度 等 天 气 气 候 因 素 的 影 响 较 大对 其 性 能 变 化 情况不 够了解传统辐 射状配 电网 的 潮 流 是 从 电 源到用 户单 向流动 的 且配 电网大 多 数 故 障 具 有 瞬时 性 所以 传统配 电网 的保护 设计 通 常 是 在 变 电站安 装反向 过流继 电器 主 馈线 装 设 自 动 重 合 闸 装 置 支 路 装 设 熔 断 器接 入 分 布 式 电 源 后 必 须 在 系 统 侧 和 光 伏 电 站 侧 配 置 一 定 的 保 护 装 置 使 配 电 网 能 保 持 保 护 装 置 原 有 的 协 调 性 避 免 原有保 护设备 误动
系统侧 保护
公用电 网接入 光伏电 站 后 电 网 保 护 应 保 持 可 靠 性 选 择 性 灵 敏 性 和 速 动 性 的 要 求 光 伏 电 站 接 入 公 用 电 网 的 供 电 线 路专 线 电 网 侧 应 配 置 一 套 线 路 保 护
并 网 线 路 一 般 配 置 距
离保护系统有 稳定要 求或短 线路 整 定 配 合 困 难 时 应 装 设 光 纤 电 流 差 动 保 护 并 网 线 路
一 般 配 置 方 向 过 流 保 护方 向 元 件 可 投 退 如 有
电 网稳定 要求需配置 全线速 动保护
光 伏 电 站 采 用 接 方 式 接 入 公 用 电 网 或
纯 架 空 线 路 或 电 缆 架 空 混 合 线 路 时
电网侧 线路 保护应 具备重 合闸功 能 重 合 闸 应 具 备检 测线路 无压功 能 并
网断 路器保 护
一 般 情 况 下并 网 总 断 路 器 配 置 速 断 过 流 保 护如 距 离 及 过 流 保 护 带 方 向 的 过 流 保 护 以 及 光 纤 差 动 保 护 同 时光 伏 电 站 必 须 具 备 快 速 监 测孤岛 且立 即断开 与电网 连接的 能力对 于 非 计划孤 岛 应能 保证从 孤岛 发生到 并 网 断 路 器 跳 开光 伏 电 站 与 电 网 断 开的 时 间 不 大 于并
网 断 路 器 一 般 应 具 有 低 周 低 压 及 高 周 高 压 解
列功能
由于光 伏电站 的接入系 统 变 电 站 主 变 应 设 置间隙 零序电 流保护 和零序 电压 保护 当 并 网 光 伏 电 站 接 入 企 业用 户内 部 电 网且 设 计 为 不 可 逆并网 方式时应配置 逆功 率保护
通信与 监测
并 网 光 伏 电 站 应 安 装 能 够 自 动 采 集 记 录 远程传 输光伏 电站 各类电 气参数 和气象 环 境 参 数的采集 装置 光 伏电站 向电网 提供 的监测 信 息 至 少应包 括以下 内容
光 伏 电 站 并 网 状 态 信 息 太 阳 板 倾 斜 面
辐 照度
光伏电站并网 点有功 功率无 功功 率有
功电量无 功电量功率 因数
并网点 的电压电流
变 压 器 分 接 头 档 位 断 路 器 和 隔 离 闸 刀
位 置信息 等
采用
或
线 路 并 网 的 光 伏 电 站 能
接 受 的 电 网 远 方 调 度 控 制 指 令 应 包 括 有 功 功 率 有 功 功 率 最 大 变 化 率 电 压 无 功 调 节 方 式 参考电 压光伏 电站停 机指 令等
数据通 信系统 应能满 足继电 保护 安 全 自 动 装置 调度自 动化 及电能 信息和 有关状 态 信 息 的 传 输要求
光 伏 电 站 可 考 虑 接 入 电 力 系 统 系 统
或负 控终端采用
或
线 路 并 网 的 光
伏电站其通信 通道应 采用光 缆通 信方式 接 入 电 力 调 度 通 信 网 并 具 有 双 光 缆 路 由光 缆 线 路 结 合并网 线路建 设 采用
线 路 并 网 的 光 伏 电
站其 通 信 通 道 可 选 用 专 用 通 道 以 太 网 络 以 及
等 电能计 量
计量关 口设置 原则为 资产分 界点 关 口 表 应 采用 双向计 量装 置 具体 设置在 双方协 议 中 进 一 步 明 确 光 伏 电 站 采 用 专 线 接 入 公 用 电 网 时 计 量点 设在 产 权 分 界 点光 伏 电 站 采 用 接 方 式 接 入 公 用 线 路 时 计 量 点 设 在 光 伏 电 站 进 线 侧 光 伏 电 站 接 入 企 业用 户内 部 电 网 的计 量 点 设 在 并网点
计量装 置至少 应具备 双向有 功和 四象 限 无 功 计 量 功 能 事 件 记 录 功 能 配 有 标 准 通 信 接 口 具备本 地通信 和通过 电能信 息采 集终端 远程通 信 的功能电能计 量装置 的配置 和技 术要求 应 符 合电 能 计 量 装 置 技 术 管 理 规 程和 电 能 量 计 量 系 统 设 计 技 术 规 程 以 及 相 关
标准规 程要求
光伏 电 源 接 入系 统 典 型 设 计方 案 及 应 用
对典型 设计方 案的研 究 是以 配电 网 网 架 结 构和 历史数 据为 基础 围 绕光伏 电源的 出 力 特 性
进 行 深 入 分 析 并 对 光 伏 电 源 在 不 同 电 压 等 级 不 同 接 线 方 式 下就 光 伏 电 源 的 接 入 位 置 设 备 选 型保 护 自 动 化 配 置 方 案通 信 及 计 量 计 费 方 式 进 行 研 究 形 成 光 伏
电 源 通 过
专 线
专 线
接 线 及
线 路 并 网 等 种
接入电 网典型 设计 方案 研 究成果 为 大 量 光 伏 发 电接 入系统 做好理 论和实 践准 备 接 入 方 案 详 见 表
通 过 编 制分 布 式 光 伏 电 源 接 入 系 统 典 型 设 计
使接 入系统 典型化规 范 化为 光 伏 电 源 有 序可 控接入 提供 指导意 见
参照典 型设计目前已 完成多 个 光 伏 电 站 接 入 系 统 设 计 其 中 杭 州 能 源 与 环 境 产 业 园
光 伏 发 电 站 并 网 项 目 已 于
年
月 并
网 投运 该 项目根 据典型 设计 的技术 标 准 和 管 理 要 求通 过 收 集 光 伏 电 站 的 安 装 容 量逆 变 器 参 数 和配电 升压站 的设 备参数详细论 证 了 接 入 系 统 方 案 保 护 配 置 方 案 和 监 控 监 测 方 案 最 终 确 定 通 过回
专 线 接 入
渔 桥 变 在系 统 和 光 伏 电 源 侧 配 置 带 方 向 的 过 流 等 相 关 保 护在 并 网 断 路 器 侧 配 置 解 列 装 置 确 定 了 通 过 回光 缆线路 接入余 杭 环网 的通信 方案
该 工 程 成 功 并 网 运 行 后 年平均 发 电 量 达
万 与 相 同 发 电 量 的 火 电 厂 相 比 每 年
可 节 约 用 煤 减 少 排 放 二 氧 化 碳 二 氧 化 硫近
氮 氧 化 合 物
烟 尘
此外还可节约大量的水资源
在接入 系统的 设计过 程中 严 格 遵 循 了 典 型 设计 方案 确 保了 杭州第 一个用 户光 伏 示 范 项 目 安 全 可 靠 并 网为 光 伏 电 源 的 有 序 可 控 接 入 积 累了真 实可信 的实践 经验
结语
随 着 接 入 电 网 的 光 伏 电 源 规 模 的 日 益 扩 大 光 伏 电 源 将 在 未 来 电 力 系 统 中 发 挥 重 要 作 用 同 时 也 会 给 电 力 系 统 规 划运 行 管 理 带 来 许 多 挑 战 光 伏并 网发电 只有在 满足一 定的 技 术 约 束 条 件 下对接 入系统 容量 和位置 进行合 理 规 划 和 设 计才 能 在 发 挥 光 伏 发 电 优 势 的 同 时 保 障 电 力 系 统的安 全可 靠运行通过对 光伏系 统 分 类 和 并 网电压 等级 准 入功 率及并 网点与 公 共 连 接 点 的 要 求 配 电 设 备 选 择 的 要 求 保 护 及 安 全 自 动 装
表
分 类
光 伏 系 统 分 类 及 对 应 的 典 型 设 计 方 案
并 网 电 压 等 级
或
接 入 方 式
接 入
接 入 方 案
变 电 站
或
接 入 或 接 入 接 入 或 接 入
间 隔 变 电 站
间 隔
光 伏 电 站 总 安 装 容 量 专 线 接 入 公 用 电 网 变 电 站
光 伏 电 站 总 安 装 容 量
宜
专 线 接 入 公 用 电 网 变 电 站 或 开
关 站
宜
专 线 接 入 公 用 电 网 变 电 站
开 关 站 间 隔 变 电 站
间 隔
光 伏 电 站 总 安 装 容 量
光 伏 电 站 总 安 装 容 量
开 关 站 间 隔 架 空 线 路主 干 线 环 网 柜 间 隔主 干 线架 空 线 路分 支 线 环 网 柜 间 隔分 支 线
接 于 接 入
公 用 电 网
接 于 接 入
光 伏 电 站 总 安 装 容 量
宜接 入
光 伏 电 站 总 安 装 容 量
接 入 用 户 高 配 间 隔 接 于 接 入
公 用 电 网
架 空 线 路主 干 线 环 网 柜 间 隔主 干 线架 空 线 路分 支 线 环 网 柜 间 隔分 支 线
光 伏 电 站 总 安 装 容 量
宜接 入
接 于 接 入
系 统 总 安 装 容 量
宜 接 入
公 用 电 网
接 入 用 户 高 配 间 隔 接 入 接 入
公 网 低 压 间 隔 用 户 低 压 间 隔
置通 信 与 监 测 以 及 电 能 计 量 等 方 面 的 研 究 旨 在 探 索 光 伏 发 电 接 入 配 电 网 的 规 划 设 计 技 术 导 则形 成 光 伏 发 电 接 入 电 网 典 型 设 计 方 案 为 大 量 光伏 发电的 接入做 好理论 和实 践准备
国 家 电 网 公 司 光 伏 电 站 接 入 电 网 技 术 规 定国 家 电 网 发 展
号 文 件
收 稿 日 期
作 者 简 介白熊
上 海 电
男浙 江 温 岭 人华 北 电 力 大 学
在 职 研 究 生从 事 电 力 系 统 自 动 化 和 管 理 工 作
王 骏 海
男浙 江 杭 州 人高 级 工 程 师从 事
参考 文 献
桑 妲 小 型 光 伏 发 电 系 统 并 网 对 电 网 的 影 响 力
国 家 电 网 公 司 业 扩 供 电 方 案 编 制 导 则试 行 国 家 电 网 营 销
号 文 件
电 力 系 统 电 网 规 划 设 计 和 管 理 工 作
本 文 编 辑龚皓
下 期 要 目
基 于合作博弈成本分摊理论的电力系统备用容 量分配 的研究 浙江典型区域输电线路雷击跳闸与地闪密度的 相关性 分析
同 塔双回 线路 舞动故 障机理 分析及 整
改措施
机 组渣煤 水处 理系统 评估
机 组锅炉 燃烧 印尼煤 和扎煤 的研究
机 组汽包 连续 排污系 统存在 的问题 及
对策
浙 江省火 电厂 锅炉汽 包水位 测量保 护系统 问 题分析 及技术 措施
交 流电动 机变 频运行 中绝缘 损坏的 分析 浅 析大客 户直 购电实 施方案 及其对 电网公 司 的影响
配电变电站论文 篇3
【关键词】水电站；配电装置；运行维护
0.前言
水电站配电装置是接收及电能分配方面电气设备，经由开关设备以及监测测量仪表和保护电器还有连接母线等构成。配电装置运行之前务必进行详细检查，运行过程中电气断开元件和机械转动等相关位置应施以定期或者是不定期检修。科学合理的检修方式能够有效确保装置运行是安全稳定的，并且可以充分延长装置使用时间。务必要依据规定操作来展开，维修人员才可以进入熔断器内施行检修，这样可以充分保障维修人员安全。
1.配电装置运行维护
水电站通常在有人员值班时，应该对其相关配电装置每班及每天施以详细外部检查，并且在无人值班时应该在每个月对配电装置进行一次检查，若是出现短路导致开关跳闸或者是自然灾害等情况，务必对配电装置施以全方位详细检查。并且，其余装置依据运行规程运作时，检查过程中若是发现了存在异常运行状态或者是装置及人身安全时，务必停机处理。
1.1配电装置正常运作下检查内容
室外的电缆头白班务必进行一次巡查，不管配电装置是处在运行或者是备用情况下，每班均应施以详细巡查，在前夜班用电量高峰阶段时务必要对各种配电装置施以熄灯检查。关于配电装置检查，务必要检查各种安全性工具；或者是在配电装置处于异常状态下时务必要强化监控力度，并且详细检查继电保护及讯号指示灯装置状况，每一次的短路事故跳闸之后均应对配电装置施以外部检查。新安装或者是大修之后的配电装置开始运用24小时之内务必要每个班检查两次，油开关油箱内部有无出现放电声音或者是杂音，电力电容器外壳有无出现漏油情况。
1.2配电装置维护内容
关于配电室以及配电箱损坏位置务必要施以强化维护，比如盖子及门窗，清除配电室内部配电盘及配电箱间灰尘，并且及时维修或者是更换已经损坏的各类仪表及熔断器与开关等方面电气装置和零件，螺丝钉若是出现松动务必要将其拧紧，及时将各个接线端子进行更换及上紧，还有及时维修并更换损坏的绝缘导线。为了能够确保水电站配电装置是正常运行的，电气装置操作务必要依据电业安全工作规程中的规范化操作进行，并填用操作票，依据电气装置倒闸操作要求来进行正确操作。
2.配电盘及继电保护和二次回路正常运行与维护
2.1配电盘及继电保护和二次回路基本要求
通常为了充分确保水电站正常、安全可靠的运作，以便于降低故障发生率，因此对配电盘及继电保护和二次回路会有一定严格要求。二次回路絕缘电阻通常是使用500V兆欧表进行测定，并且其对应绝缘电阻不能低于0.5欧姆；继电保护装置通常是在整定值校正后再进行封印，一经封印便不可以所以启封；继电保护整定值与二次接线是任何人都不能够任意更改的。务必要在更改时通过技术负责人员同意之后才可以更改；继电保护装置投入及切除，务必依据相关人员命令来执行。
2.2电流互感器及电压互感器
通常在二次回路间测量及监视与继电保护等各类二次设备均是经由电流互感器及电压互感器二次侧供电。因此电流互感器及电压互感器运作正常是极为关键。为了安全可靠无故障运行，电流互感器处在二次回路中工作时通常是禁止把电流互感器二次侧开路，这样能够预防二次回路存在高压。电压互感器处在二次回路中运作时是禁止把电压互感器二次侧短路，这样预防短路电流会烧毁装置。在运用电流互感器及电压互感器是，可以把对应测量仪表或者是继电器及自动保护装置接在高压装置上，以便于能够实现测量安全，仪表及继电器生产标准化，有效降低生产成本。
2.3水电厂用电正常运行
水电厂往往有着诸多机械，水泵、油泵或者是空压机等，这些机械通常均是经由感应电动机来进行拖动。并且，水电厂之内必定是需要照明的，因此水电厂之内务必具有充足厂用电源，这样才能提供电能给电动机与照明。
通常水电厂厂用电是经由专门变压器来供电的，变压器容量是依据厂用用电总量来确定的；厂用变压器不会提供给场外用电；厂用电关键是负荷厂用电动机，在厂用电动机处在合理完好状态之下时的绝缘电阻务必要合格；厂用电务必要具有备用电源，以便于在没有电源时能够及时投入备用电源；切换厂用电源时必定要重视相序相同，以便于预防厂用电动机出现反转；并且，要定期检查或者是抽查变压器及附属设备装置。
3.配电装置异常情况处理方式
3.1集控台仪表指示异常
通常二次回路与仪表本身会出现发电机励磁电压表或者是励磁电流表一个失去指示。通常励磁电压表或者是励磁电流表有一个没有指示，并且其余表计数均是正常，这时可以肯定并不是发电机出现失磁。所以不需要采用发电机失磁方式处理故障。单一化励磁电压表出现问题，这时应该检查电压表本身及对应电压表二次回路；单一化励磁电流表出现问题，这时应该检查电流表本身和自分流器出来的对应电流表回路。或者是出现了发电机功率因素表进相，并且功率表降低。这时值班人员应该进行诊断，是二次回路局部故障所导致的，并不会影响到机组安全运作。
3.2电动机异常运行
在启动电源投入时电动机出现较为低沉的嗡嗡声音，并且电动机不启动，这时就表明是电动机只有两相电源的投入，应该即刻拉开刀闸施以检查；在运行过程中电动机嗡嗡声音持续提高，转速降低，这时用手去触摸外壳，出现外壳发热过度说明电动机已经处于两相运作状况。这时务必要即刻来开刀闸施以处理；运行过程中电动机内部出现冒烟及焦臭味或者是发热过度，这时表明电动机内存在短路现象，务必要即刻停止电动机运行；通常为了要确保某一个相的熔丝熔断之后，两相电源加进电动机，导致电动机持续运作以致烧毁，务必要控制电动机运行电磁启动器绕组对应电源两相熔断器下桩头，电源的A相可以是大于B及C相熔丝进行连接。这样电动机因为某个故障而使得电流提升时，熔丝A相及C相会起先熔断，电磁启动器绕组就会失去电压而出现释放，促使电动机停止运作，进而充分保障了电动机安全。
3.3断路器合闸失灵
在电动机合闸失灵时应该先诊断是关于电气回路故障还是关于机械部分故障。若是接触器没动就是控制回路出现故障。若是接触器可以动作但合闸铁芯不动，这时就是主合闸回路出现故障。若是主合闸铁芯动作却出现卡住或者是机构相关挂件不牢固所导致脱扣情况，通常是属于机械故障，不过也有时及电气回路有关联，若是跳跃闭锁和辅助性触头打开太早也会导致开关出现失灵现象，这就是机械部分及电气回路这两个部分同时导致的。
4.结语
总而言之，配电装置是水电站电力系统关键设备，能够充分保障电力系统正常运作，因此务必要充分加强关于配电装置运行维护，应该定期检查以及不定期抽查相关配电装置，以便于及时发现所存在的问题，有利于及时采取相关有效策略来处理问题，确保电力系统运行是安全可靠的。 [科]
【参考文献】
[1]杨晓东.变配电室、高低压配电装置的运行和维护[J].科技与企业，2014（9）.
配电变电站论文 篇4
1 UPS的选择
1.1 UPS工作方式的选择
目前UPS的厂家和品牌较多, 对UPS的工作方式的划分各有标准。商家出于利益的考虑, 往往过分强调其品牌工作方式优势, 而不涉及具体实际使用情况。根据国家标准《GB07260-2003 第3部分:确定性能的方法和试验要求》。附录B定义, 将 UPS运行方式分为双变换运行、互动运行、后备运行等三类运行方式, 即双变换UPS、互动UPS、后备UPS等三种, 而且标准中给出了各种工作方式说明及标准的原理框图。早期使用的“在线式”, 国标明确避免使用, 只使用术语“双变换”。在UPS工作方式的选择上, 符合变电站DCS系统要求的UPS应是双变换UPS, 只有此种UPS提供的电源质量才能满足DCS的要求。国标给出的UPS双交换见图1。
注1—交流输入端子可连接在一起; 注2—二极管模块 (晶闸管或开关)
1.2 UPS指标的选择
通信行业标准《YD/T 1095—2000通信用不间断电源—UPS》是目前UPS比较全面的一个标准, 对UPS的电气性能给出了21个指标项目。 从UPS供电的高可靠性、高质量要求, 认为在UPS指标的选择上参照YD/T 1095—2000中的Ⅰ类技术要求进行。市场上常见的UPS全部指标不多见, 给出的常用指标也可以满足标准的要求。表1列出了部分指标供参考 (表中的序号为该标准中序号) 。
1.3 UPS容量的确定
手册中规定作为工作电源, UPS的容量应按各类仪表耗电总和的1.2倍计算, 考虑备用电源时, 可以按1.5倍计算。UPS实际供电容量应是所选容量的80%[1], 也就是选取1.25的系数。哈尔滨石化公司各变电所共有21台容量在20 kVA以上的UPS, 这些UPS实测的负荷率都不足20% , 有的运行电流不过1 A, 造成这种情况的一个重要因素是仪表专业计算用电负荷不准确, 保安容量过大, 致使UPS长期运行在低负荷的状态下, 降低了使用寿命, 增加了建设投资。因此, 电气专业人员应对仪表用电负荷情况进行校核, 系数可按1.15～1.25选取, 这样可以保证容量的选择。
2 电池容量及后备时间的选择
蓄电池在UPS的生产成本中占有相当大的比例。在UPS中, 大量使用蓄电池作为储存电能的装置, 中小型UPS使用的是密封式铅酸电池, 它的价格比较贵, 一般约占UPS总售价的1/4～1/3。电池的选择是十分重要的, UPS供电故障的40%来源于电池[2], 因此一定要选择高品质的电池。蓄电池的实际可供使用容量与放电电流大小、蓄电池工作环境温度、蓄电池存储时间的长短、负载种类和特性 (电阻性、电容性、电感性) 等因素密切相关, 只有在充分考虑这些因素之后, 才能正确选择和确定蓄电池可供使用容量与蓄电池标称容量的比率。电池的后备时间是关系到电池造价的一个重要因素。《化工仪表设计手册》规定静止不间断电源配套的电池组工作的时间为30 min。在电池的后备时间的选择上, 要求满载工作时间为10 min、 15 min 、30 min。[1]由于石化企业要求供电系统非常可靠, 一般都有2～3个电源, 出现长时间停电的机率很小。以哈尔滨石化公司为例, 近10年没有出现停电事故, 局部停电的时间也没有超过5 min。另外, 仪表计算负荷过大也会使电池的容量有很大的裕度。因此, 按10 min的后备时间选择应该可以满足要求。具体计算时, 可以先求出所需蓄电池的最大放电电流, 可参照公式 (1) 进行计算。
undefined (1)
式中, S为UPS电源的标称输出功率;PF为负载的功率因数, 一般取为0.8;η为逆变器的效率, 一般取为0.8;UDC min为蓄电池放电终了电压。
求得蓄电池放电电流后, 可根据选择的后备时间来确定电池组的容量, 具体可参照公式 (2) 计算:
Cn=k (Ia/In) (2)
式中, In为查表得电池放电速率;Cn为电池总容量 (Ah) ; k为修正系数, 一般取0.75。
3 其他功能的选择
从UPS的发展趋势上看, 高频化和模块化是未来UPS发展的主要方向。选择UPS应尽可能具有智能管理和通信功能。智能管理功能要求UPS本身具有本地智能管理接口, 可实现本机与电池自动检测, 显示、报警以及运行参数的设置功能。通信功能网络管理需要专用电源监控软件, 支持SNMP网管器, 可支持的管理平台及相应的认证;网络通讯支持基于TCP/IP之上的网络信息传送;公用网通讯支持公用电话网的信息传送。这些功能有助于实现对UPS的网络化管理。
4 UPS配电方式选择及其配置
4.1 UPS配电方式的选择
连续生产企业要求UPS供电系统在运行中绝对可靠性, 不允许出现任何瞬间供电中断的停电事故, 不允许出现由普通的市电经交流旁路直接向负载供电的情况。UPS电源的三种工作状态 (即逆变工作、电池工作及旁路工作) 表明确实有较高的供电质量和可靠性, 但UPS 电源毕竟是成百上千个电子元器件、功率器件、散热风机与其它一些电气装置组成的。当采用单台UPS电源进行供电时, 由于其存在单点瓶颈性故障隐患, 还会出现UPS电源本身的故障而中断供电的现象。按照当今的UPS设备技术水平, 解决这个问题的方法是采用双总线输入+UPS冗余直接并机供电系统+双总线输出+负载自动切换开关的供电方案。这是一种具有高度容错能力的冗余供电系统, 只要设计妥当, 就可以消除可能出现在UPS供电系统中的单点瓶颈故障隐患。如在每个供电点都采用此方案, 必然增加几倍的投资, 因此, 在单点供电的情况下采用双机并联热备份1+1冗余的供电方案, 可使供电系统的可靠性得到很大提高。UPS串联备份比单机的可靠性高两个数量级[2], 而双机并联冗余系统的可靠性又比串联时的可靠性高出两个数量级。并联的概念是增容, 而冗余的概念则是可靠性。
4.2 单点与多点供电方案选择及UPS的配置
并联热备份1+1冗余的供电方案是解决单点供电的有效方式。单点供电的配电方式存在着投资大、电源间不能互为备用的缺点。那么多个负载需要多点UPS电源供电时, 可以用一台大功率UPS集中供电, 或者用双机并联的方式供电, 但供电线路的增加必然会带来可靠性的下降。集中与分散供电方案选择应按照负荷的分布情况配置UPS。
4.2.1 密集型负荷供电方式的配置
同一生产装置的不同操作室, 间距在150 m以内、负载比较集中, 工艺关联密切, 为便于管理, 一般是用一台大功率UPS电源集中供电;如果要增加可靠性, 还可考虑用两台大功率UPS电源热同步并机冗余集中供电。
4.2.2 非密集型负荷供电方式的配置
由于石化企业各生产装置距离相对较远 (超过150 m) , 如采用热同步冗余结构集中供电, 供电路径的安全性必然会下降。建议采用一种较佳的供电方案:中心负荷采用冗余结构UPS供电, 其它较远的负荷采用独立UPS供电, 并保证冗余结构UPS电源的容量有能力兼供另外一处负荷, 各UPS电源点之间具有手动并网联络功能, 从而形成强大的UPS电源网络。这种解决方案可以提高整体供电的安全性, 其运行方式比较灵活。
4.3 UPS外电路的选择
石化行业早期工业仪表供电通常采用多电源接触器互投的方式来增加供电的可靠性。因此, 在UPS外电路的选择上, 将传统的供电方式作为UPS主电源或者外电路以增加系统的可靠性。动态开关为有触点开关, 靠机械动作完成转换。动态开关转换过程有几十毫秒的瞬时供电中断, 中断时间大于微型计算机。允许的10 ms要求, 故此种配电方式不能在不中断供电时实现电源切换, 会增加供电系统的故障点。外加双电源互投设备对UPS作为DCS系统供电电源没有必要, 都无法避免UPS本身故障, 装置长周期运行必须考虑UPS故障在线更换的要求, 应设置一个外电路使UPS完全断电进行维修或者整机更换, 具体方案如图2所示。
5 结论
哈尔滨石化公司在重整加氢等五套重要生产装置采用UPS并联热备份1+1冗余的供电方案进行技术攻关和改造, 使UPS的供电可靠性达到99.99%。2009年4月14日15时35分, 电力系统出现故障, 哈尔滨石化公司停电25 min, UPS全部正常发挥作用, 保证了该公司变电站安全运行。
摘要：结合变电站供电电源的特点, 阐述了UPS的选择及其配电方式, 对UPS在实践应用中存在的问题进行了分析, 提出了具体的解决方案。
关键词：UPS选择,配电方式,探讨,应用
参考文献
[1]张乃国.UPS供电系统应用手册[M].北京:电子工业出版社, 2003.
配电变电站论文 篇5
电力系统方向课程设计任务书和指导书
题目： 110kV变电站电气主接线及配电装置平面布置图的设计
指导教师：江静
电气主接线及配电装置平面布置图课程设计任务书 题目： 110kV变电站电气主接线及配电装置
平面布置图的设计
一、课程设计的目的要求
使学生巩固和应用所学知识，初步掌握部分工程设计基本方法及基本技能。
二、题目：
110kV变电所电气主接线设计
三、已知资料
为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定新建1座降压变电气。原始资料： 1变电所的建设规模 ⑴类型：降压变电气
⑵最终容量和台数：2×31500kVA：年利用小时数：4000h。2电力系统与本所连接情况
⑴该变电所在电力系统中的地位和作用：一般性终端变电所；
⑵该变电所联入系统的电压等级为110kV，出线回路数2回，分别为18公里与电力系统相连;25公里与装机容量为100MW的水电站相连。⑶电力系统出口短路容量：2800 MVA；
3、电力负荷水平
⑴高压10 kV负荷24回出线，最大输送2MW，COSΦ＝0.8，各回出线的最小负荷按最大负荷的70％计算，负荷同时率取0.8，COSΦ＝0.85，Tmax＝4200小时/年； ⑵24回中含预留2回备用； ⑶所用电率1％
4、环境条件
该所位于某乡镇，有公路可达，海拔高度为86米，土壤电阻系数Р＝2.5×104Ω.cm，土壤地下0.8米处温度20℃；该地区年最高温度40℃，年最低温度－10℃，最热月7月份其最高气温月平均34.0℃，最冷月1月份，其最低气温月平均值为1℃；年雷暴日数为58.2天。
四、设计内容
1、设计主接线方案
⑴确定主变台数、容量和型式
⑵接线方案的技术、经济比较，确定最佳方案 ⑶确定所用变台数及其备用方式。
2、计算短路电流
3、选择电气设备
4、绘制主接线图
5、绘制屋内配电装置图
6、绘制屋外配电装置平断面图
五、设计成果要求
1、设计说明书1份 编写任务及原始资料 ⑴编写任务及原始资料
⑵确定主变压器台数、容量和型式 ⑶确定主接线方案（列表比较）
⑷计算短路电流（包括计算条件、计算过程、计算成果）⑸选择高压电气设备（包括初选和校验，并列出设备清单）。
2、变电站电气主接线图1份
采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。接线按单线图绘制，仅在局部设备配置不对称处绘制三线图，零线绘成虚线。在主母线位置上注明配电装置的额定电压等级，在相应的方框图上标明设备的型号、规范。
3、屋内10kV配电装置图1份
采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。该图应能显示开关柜的排列顺序、各柜的接线方案编号、柜内的一次设备内容（数量的规格）及其连接，设备在柜内的大致部位，以及走廊的大致走向等。
4、屋外110kV配电装置平断面图1份
采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。该图应能显示各主要设备的布置位置及走廊的大致走向等。
5、编制设计说明书及计算书 六、日程安排
第一天：布置任务、介绍电气设备选择 第二天：电气主接线最佳方案的确定 第三天：短路电流计算
第四、五天：电气设备选择 第六天：绘制电气主接线图
第七天：绘制10kV配电装置订货图
第八天：绘制110kV配电装置平面布置图 第九天：绘制110kV户外配电装置断面图 第十天：整理设计说明书、考核 电气主接线及配电装置平面布置图课程设计指导书
第一节
一、主接线方案设计所需原始资料
设计主接线方案时，首先需要了解原始资料：
（一）水能资料
包括水电站的装机台数和容量，年装机利用小时数、调节性能、开发 形式等。
（二）电力系统资料
1．水电站在电力系统中的地位和作用； 2．电力系统的情况和参数； 3．与电力系统的耦合方式；
4．负荷的性质、重要程度、供电容量和输电距离； 5．厂用电的情况；
（三）气象情况
包括选择电气设备所需的各种温度等大气条件等
（四）其它有关资料
包括配电装置型式，各主要设备的保护方式等。
二、主变压器型式、台数和容量的确定
三、电气主接线方案的确定
（一）电气主接线的基本形式
（二）电气主接线方案的技术比较
根据任务书所列的已知资料，先拟出几个可能的电气主接线方案，先进行粗略的技术比较，筛选出2~3个满足供电可靠性和电能质量等要求的接线方案。最后进一步进行较详细的技术比较，确定出最佳方案。
技术比较一般从以下几个方面论证，分析其优缺点：
1．技术上的选择与灵活性； 2．供电的可靠性； 3．运行的安全性；
4．维护、检修方便以及布置的合理性；
5．继电保护的简化、适应运行人员的技术水平；
6．电气设备的制造问题、就地取材问题、占地面积问题等。
四、厂用电器
（一）厂用变压器的台数和容量
1．台数：有地区外来电源作备用或装机容量较小时，可采用一台，否则骨干电站应考虑两台；
2．备用方式：采用暗备用方式，若采用油浸式变压器，每台容量按70%
电气主接线方案设计 计算容量选择；若采用干式变压器，则每台容量按100%计算容量选择。
（二）厂用电源的引接原则
1．有母线的电气主接线，从电压等级较低的母线上引接厂用电源； 2．无母线的电气主接线，可从发电机——变压器之间分支上引接厂用电源。
（三）厂用电母线的接线方式
按厂用变台数进行分段或不分段，但必须装设备用电源自动投入装置（BZT）。
第二节
短路电流计算及电气设备选择
一、电气设备的配置：
（一）开关电器的配置原则
每一回路须有操作电器、保护和隔离电器。
根据设计任务书的要求及已知资料，在选定的电气主接线方案草图上配置开关电器时应考虑以下问题：
1．35KV屋外配电装置管理开关带接地刀闸问题
根据不同电气主接线具体情况需要，从检修、试验的安全角度出发，在隔离开关，在隔离开关的一侧或双侧装设接地刀闸。
2．接在主母线上的阀型避雷器与电压互感器合用一组隔离开关。3．厂用变压器高压侧一般采用熔断器作为操作、保护电器。
（二）互感器的配置
互感器的配置应充分满足保护及自动装置、测量、同期以及绝缘监察的 需要。
（三）其它
1．设备之间的连接方式
一般采用母线连接，当布置有困难时采用电力电缆连接。2．防雷保护即侵入波过电压的保护 3．通讯问题
二、短路计算条件
在短路电流计算之前，应先确定短路计算条件，包括以下内容： 1．计算电路图的确定
（1）系统容量及电抗的确定（已知系统部分参数时）；（2）最大运行方式的确定；（3）短路计算点的确定。2．短路计算时间的确定
三、短路电流的计算
1．根据电气设备选择的需要，短路电流应计算下列参数：
I‘’、Izt、Izt/
2、ich和 Ich
。2．短路电流计算步骤：
（1）选取基准Sj，Uj=Up，计算各元件电抗标么值，并绘制等值电路图
（2）网络化简，求各电源到短路点的综合电抗（3）短路电流计算
四、电气设备选择
主要选择下列设备：各电压级汇流主母线、断路器、隔离开关、熔断器、互感器、电力电缆、回路载流导体及绝缘子等。并对所选设备进行校验。
第三节
安装接线图
安装接线图是二次接线的主要施工图，也是提供厂家制造屏和柜的图纸。施工图经过施工和运行检修并修正后，就成为对二次回路进行维护、试验和检修的基本图纸。
安装接线图一般包括屏面布置图、端子排图、屏背面接线图三种。本设计是要求根据已知的二次原理展开图及所选用的设备，设计相应的屏内设备的屏面布置图，然后再由原理展开图及屏面布置图，设计出端子排图。最后根据以上三种图纸设计屏背面接线图。
一、屏面布置图
屏面布置图是加工、制造屏、台、盘和安装屏、台、盘上设备的依据。屏、台、盘上各设备的排列、布置系根据运行操作的合理性并适当考虑到维护和施工的方便而决定的，必须按照设备尺寸和设备之间的距离及一定的比例进行绘制。
二、端子排图
端子排图是表示屏、台、盘内需要装设端子排的数目、型式、排列顺序、位置，以及它与屏台排上设备和屏、台、盘外设备连接情况的图纸。
端子排土实际是屏背面接线图的一个组成部分，它主要是表示屏内设备与屏外设备的连接（电缆）情况。
三、屏背面接线图
屏背面接线图是以屏面接线图为基础，并以原理接线图为依据而绘制的接线图，它标明了屏上各个设备引出端子之间的连接情况，以及设备与端子之间的连接情况，它是一种指导屏上配线的图纸。
为了配线工作及识图的方便，在这种接线图中，对各设备和端子排一般都增加了一种采用“相对编号法”进行的编号，用以说明这些设备相互连接的关系。例如，甲接线柱上标了乙接线柱的编号，乙接线柱上标上甲接线柱的编号，这表明甲和乙两接线柱之间应连接起来。
第四节
配电装置布置图
配电装置是电气一次接线的工程实施，是发电厂及变电站的重要组成部分。它是按电气主接线的要求，由开关电器、载流导体和必要的辅助设备所组成的电工建筑物，在正常情况下用来接受和分配电能；发生事故时能迅速切断故障部分，以恢复非故障部分的正常工作。
一、绘制屋内配电装置订货图
屋内配电装置订货图是厂家根图形进设计、订货、安装的重要资料，厂家将根据订货图进行具体的配料。
二、屋内配电装置布置图
将屋内配电装置如成套开关柜合理地布置的屋内。
三、屋外配电装置平、断面图
将屋外配电装置布置合理在屋外的场地进行布置，即应满足对安全距离的要求，又应节约用地。
第五节
设计成果
一、绘制水电站电气主接线图
1．采用75×50cm方格纸，图形符号必须按国家新标准符号绘制，并有图框和标题栏，字体应采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。2．接线按单线图绘制，仅在局部设备配置不对称处绘制三线图，零线绘成虚线。
3．在主母线位置上注明配电装置的额定电压等级，在相应的方框图上表明设备的型号、规格。
二、绘制屋内配电装置配置图
1．采用50×375cm方格纸绘制。
2．设备的型号、规格和数量采用列表的形式。
三、绘制35kV屋外配电装置平断面图
1．两张图分别采用75×50cm和75×50cm图纸绘制。
2．屋外配电装置布置图应按与实际尺寸成比例画出，要求布置协调对称、美观。各元件的型号规格必须列在设备表中。
四、绘制设计说明书
1．任务及原始资料。
2．主变台数、容量及型式的确定（需论证）。3．主接线方案的确定（列表比较）。
4．短路电流计算（包括计算条件即计算电路图确定说明，计算过程和结果表）。
5．电气设备的选择。6．主要一次设备清单（包括设备名称、型号、规格、单位和数量等）。
配电变电站论文 篇6
湖南常宁220k V变电站位于衡阳常宁市宜谭乡邺南村, 站址呈丘陵地貌, 占地区域为一个大山包, 中间高, 四周低, 自然标高约84.62~101.66m, 最大高度差达17.04m, 自然地形高度差较大。竖向设计采取因地制宜的做法, 随地形起伏布置各配电装置:220k V、110k V配电装置分别位于站区内山包的东西向山坡, 东侧220k V配电装置区域以6.13%的坡度放坡, 西侧110k V配电装置区域以15.97%的坡度放坡, 中部区域主变场地为平坡式布置, 在东西向放坡的基础上靠南北侧36.0m处分别向南、北以5.0%的坡度放坡。针对该站地貌不同于常规地貌的特点, 本文对配电装置的构支架及基础进行了优化设计, 以满足变电站安全运行的要求。
2 构支架及基础的优化设计
本工程220k V配电装置构架柱采用预应力环形杆, 进出线构架梁及母线梁采用三角形断面格构式钢横梁;110k V配电装置构架柱及进出线构架梁均采用预应力环形杆, 母线构架梁采用型钢梁。所有配电装置支架均统一采用预应力环形杆。
2.1 220k V配电装置母线构支架设计
按总平面布置, 220k V配电装置区域顺自然地形由西向东以6.13%坡度放坡, 场平标高东西向最大高度差为3.25m, 110k V配电装置区域顺自然地形向西以15.97%的坡度放坡, 场平标高东西向最大高度差为5.75m, 南北向坡度设计为在靠南、北两侧36.0m处以5.0%的坡度分别向南、北两端围墙放坡。
220k V配电装置母线采用的是悬挂式管母线, 母线构架柱采用的是A型构架柱, 2组母线在运行上相对独立, 放坡方向垂直于母线。如果将2组母线布置在同一水平高度, 以坡面高处母线对地最近相的高度满足带电距离要求。高处的母线构架高度确定后, 势必会导致低处的母线构架高度升高, 造成母线构架根开不一致, 构架配型组合也有差别, 而且基础埋深也不相同, 视觉观感效果不好, 给施工也会带来麻烦。
考虑到预应力环形杆是定型产品, 只有配型一致才能保证根开一致, 设计须通过调整基础高度来保证2组母线布置在同一水平高度, 借鉴线路杆塔的高低腿设计, 用高杯口基础可以满足要求, 通过计算, 基础露出地面最高要达到2.67m, 这就带来一系列问题, 如检修爬梯的设置, 观感效果差等等。
因此, 和电气专业人员沟通后, 最终确定2组母线根据东西向地势布置在不同的高度, 每组母线的三相保持水平, 对地距离以对地最近相母线的高度满足要求来设计。对于南、北两端的母线构架, 顺母线方向由于场地坡度变化, 最大高度差为1.3m, 电气工艺要求顺母线方向构架顶保持水平, 为了保证预应力环形杆标准化、工厂化加工, 将基础杯口加高形成高杯基础, 通过调整基础底标高、杯口标高来达到要求。
对于跨线和出线构架柱东西向布置的考虑也和母线构架柱一样, 由于配电装置在坡面布置, 跨线到出线的软导线两端挂点不在同一水平高度, 构架高度以满足跨线与母线构架的带电距离要求而定。最后通过计算, 构架高度在15m时既能满足带电距离的要求, 也能满足构架柱受力的要求, 因此, 确定构架高度为15m。构架在南北向的坡面上也采取将基础杯口加高形成高杯基础, 通过调整基础底标高、杯口标高来达到要求。
2.2 110k V配电装置母线构支架设计
110k V配电装置母线采用的是支持式管母线, 2组母线在运行上相对独立, 放坡方向垂直于母线。2组母线根据地势布置在不同的高度, 2组母线构架采用的是独立单杆、独立布置, 因110k V配电装置区域场地坡度较大, 设计考虑每组母线的三相保持水平, 2组母线不同高度布置, 对地距离以对地最近的一相满足要求为原则, 因此, 母线构架高度较常规站的会高些。顺出线方向构架高度随场地坡度变化, 但其相对地面的高度保证带电距离的要求, 顺母线方向场地靠南、北侧36.0m处向南北以5.0%的坡度放坡, 电气工艺要求顺母线方向构架顶保持水平, 基础处理同220k V构架母线基础, 将基础杯口加高形成高杯基础, 通过调整基础底标高、杯口标高来达到要求。
对于跨线和出线构架柱东西向布置的考虑也和母线构架柱一样, 顺地势布置, 但考虑到抬高了母线支架, 且较大的坡度导致跨线存在明显的倾角, 电气专业人员通过验算母线与跨线间的带电距离, 将跨线和出线构架柱高度升高了1m, 即第一层跨线构架高度为11m, 第二层跨线构架高度为14m。构架在南北方向的坡面上也采取将基础杯口加高形成高杯基础, 通过调整基础底标高、杯口标高来保证出线构架梁在同一水平面上。
2.3 构支架优化设计
220k V配电装置区域场地坡度为6.13%, 每组隔离开关 (其它设备同样) 应布置在同一水平高度上, 支架高度以最靠近地面的一相满足带电距离要求来控制, 考虑预应力环形杆为定型产品, 每组设备支架选型一致, 通过调整基础埋深的调节来满足支架顶水平。母线下不同间隔的隔离开关设备顶标高一致, 保证触头到母线的距离相同。其它不同间隔的同种设备顶标高不同, 随地势变化而定。
110k V配电装置区域场地坡度较大, 达到15.97%, 每组设备支架顶水平, 支架高度以最靠近地面的一相满足带电距离要求来控制, 支架选型一致, 通过基础埋深的调节来满足支架顶水平。不同间隔的同种设备顶标高不同, 随地势变化而定。
3 结束语
配电变电站论文 篇7
配电变电站规划在配电网规划过程中起着承上启下的重要作用,规划方案的优劣直接影响配电网网络结构、运行维护经济性和供电可靠性。因此,科学合理的配电变电站规划一直是国内外学者研究的重要课题。
近年来,有关配电变电站规划的研究工作取得了长足进步,形成了多种模型和算法。文献[1]提出一种配电变电站参考模型帮助管理者有效地进行投资估计。文献[2]提出一种将电压降、变电站容量等因素考虑进规划模型的变电站选址定容规划模型。文献[3]提出基于改进遗传算法的变电站位置及容量改造与规划方法。文献[4]提出一种结合遗传算法与交替定位分配算法的混合遗传算法解决变电站选址规划问题。文献[5]考虑变电站投资和运行费用以及地理信息对规划方案的影响,建立变电站选址定容模型。文献[6]建立基于区间层次分析法,考虑用地性质、交通情况、防洪排水、地质地貌、施工条件等因素的地理信息因子和变电站建设、运行等费用的变电站规划模型。文献[7]在变电站规划模型中,考虑负荷预测结果误差对规划结果的影响,采用三角模糊数描述负荷的不确定性,并根据投资费用的模糊期望值构造适应度函数。文献[8]提出了变电站选址和定容方法,并采用层次分析法计及地理环境因素对初选变电站的位置进行修正。文献[9]运用启发式和专家系统方法对变电站位置进行规划。文献[10]采用动态规划方法建立变电站的多阶段优化规划模型,决定各阶段所投建的变电站数目、容量类型和供电范围。文献[11]建立基于区间层次分析法,并考虑用地性质、交通情况、防洪排水、地质地貌、施工条件等因素的地理信息因子和变电站建设、运行等费用的综合规划模型。
对上述规划模型进行分析后发现,为了降低问题复杂度,这些规划模型都将网络负荷与配电变电站之间的关系简化为直接相连,忽略了配电变电站出线数量有限的客观实际。文献[12]建立了综合考虑配电变电站规划和配电网线路规划的数学模型,并提出了两层改进的遗传算法与一层最短路算法相互嵌套的求解方法。该模型虽然在一定程度上解决了此问题,但配电变电站规则与线路规划彼此独立,未考虑相互之间的影响。
本文提出一种基于负荷分区的配电变电站规划模型,首先根据网络负荷总量确定合理的出线条数,并采用改进的K-means聚类算法对网络负荷进行区域划分。然后选择一个网络负荷作为整个区域与配电变电站的连接点,该网络负荷称之为源负荷。最后应用果蝇优化算法求解配电变电站的位置,在迭代过程中分2步评价果蝇个体:根据配电变电站的位置为每个分区设置一个源负荷,基于“先主干后支路”原则以源负荷为起始点建立分区内负荷间的网络连接;将分区内网络负荷总量叠加于源负荷,建立配电变电站与源负荷间的放射连接。此外,本文将地理因素引入规划模型, 通过惩罚因子与奖励因子来影响规划方案的投资成本,使规划结果更贴近于实际。
1 配电变电站规划模型
配电变电站规划问题可表述为:已知目标年的负荷大小和分布,在满足供电可靠性的前提下,以投资年费用最小为目标,确定待建配电变电站的位置、容量及配电网的结构。
传统的配电变电站规划模型中年费用包括:配电变电站投资与运行年费用;低压侧线路综合投资年费用;低压侧线路网损年费用。其目标函数如下:
其中,ST cost为配电变电站的投资及运行年费用;FE cost为变电站低压侧线路综合投资年费用;CQ cost为变电站低压侧线路网损年费用;C为新建变电站的投资费用;r0为贴现率;t为变电站折旧年限;SR为新建变电站的运行费用;N为新建变电站个数;J为网络电负荷数量;L为单位长度线路投资费用;l为变电站低压侧线路折旧年限;dij为变电站i与网络负荷j之间的线路长度,,(Xi,Yi)和(lxj,lyj)分别为变电站i和网络负荷j位置坐标 ;α为线路网损折算系数,,α1为单位电能损耗折价系数,α2为线路单位长度电阻,α3为线路年损耗小时数,U为线电压,cosθ为功率因数;Pj为网络负荷的有功功率;S为新建变电站总容量;δ(S)为新建变电站的最大负载率;D为供电半径。
上述规划模型中配电变电站的出线费用和网损年费用仅是估算值,其精确值需要在配电网线路规划后才能得出,因此得到的规划方案往往与预期目标有一定差距。针对此情况,本文将网络负荷划分区域,先对区域内的负荷进行线路规划,然后建立配电变电站与区域之间的连接,同时加入地理优化因子使规划模型更加符合实际。修改后的规划模型为:
其中,FRE cost和CRQ cost分别为配电变电站与源负荷间线路的投资和运行年费用;CRcost为区域内线路投资费用和网损费用;Zdl为地理因子;G为区域划分个数;Cg为区域内负荷个数;Pf为负荷f的有功功率;如果负荷e和负荷f之间有连接则H(e, f ) = 1,否则H(e, f ) = 0;dref为负荷e和负荷f之间的线路长度;K为不适宜建站区域总数;M为适宜建站区域总数;dpik为配电变电站i距离不适宜建站区域k的中心距离;daim为配电变电站i距离适宜建站区域m的中心距离。地理因子约束条件可表示为:
其中,Dk为不适宜建站区域k的半径;Dm为适宜建站区域m的半径; Pu为惩罚因子;Aw为奖励因子。
2 模型求解
针对上述规划模型,本文应用负荷区域划分技术和果蝇优化算法求解配电变电站规划方案,规划流程见图1。首先根据合理的配电变电站出线条数对网络负荷进行区域划分,然后将配电变电站的位置视为果蝇群体位置,将式(5)中的投资成本作为浓度判定函数,应用果蝇优化算法迭代更新果蝇群体位置直到发现最优解。在每次迭代中,根据果蝇个体的位置确定源负荷,采用“先主干后支路”原则对区域内负荷进行线路规划,之后建立配电变电站与源负荷的放射状连接,最终将配电变电站和所有线路的投资与运行费用作为浓度判定函数值来引导果蝇趋向食物。
3 负荷区域划分及线路优化
负荷区域划分是在确定配电变电站合理出线条数的基础上,将网络负荷划分为相应数量的互不重叠的区域。在后续应用果蝇优化算法进行配电变电站规划过程中,区域划分结果维持不变,但区域内负荷间的连接关系随着配电变电站位置的改变不断优化。
3.1 确定变电站的出线条数
文献[13]介绍了根据不同线路型号确定配电变电站的出线条数方法,为简化计算,在配电变电站规划中均使用同一型号线路,本文设计的计算公式如下:
其中,lnum.min、lnum.max分别为出线条数下限、上限值;为配电变电站所带区域内所有负荷点的有功之和;Pmax为线路最大有功容量;Pmin为线路最小有功容量;int[·] 为对小数取其整数部分 ;rand为取 [0,1]的随机小数;lnum为配电变电站出线条数。
3.2 基于 K-means 聚类算法的负荷区域划分
网络负荷区域划分应该满足以下要求:每个区域的负荷总量尽可能均匀; 区域内负荷总量不超过配电变电站出线最大容量;各区域间不存在联络线。本文在传统K-means聚类算法[14]中加入分区间负荷转移操作,并将其应用于网络负荷区域划分,步骤如下:
a. 在规划范围内随机选择lnum个聚类中心;
b. 根据每个网络负荷位置计算其与lnum个聚类中心的距离,把负荷分配到与其距离最近的类中;
c. 对每个类中的负荷总量进行计算,并分为高负荷区类和低负荷区类(大于配电变电站出线最大容量的区域称为高负荷区类,未超过配电变电站出线最大容量的称为低负荷区类);
d. 选择总负荷最高的区域Cmax,比较与Cmax相邻的2个区域,没有转移出负荷的区域记为Cdes,如果2个区域均未转移出负荷,则负荷总量较低的区域记为Cdes,将Cmax中距离Cdes侧最近的若干负荷转移过去,以保证调整后的区域Cmax属于低负荷区类,并标记Cmax转移出负荷;
e. 重复步骤d,使得所有区域均属于低负荷区类;
f. 计算重新分配后的聚类中心 ,执行步骤b,直到聚类中心不再改变,算法结束。
3.3 分区内线路优化
在划分好的负荷区域内,以源负荷为起始点对所有负荷进行线路优化,要求负荷间必须连通且不存在线路跨越。本文参照已有众多实际配网线路走向,提出“先主干后支路”的连接原则,在配电变电站位置Ps0= (X0,Y0)确定后 ,一个负荷区域内r个网络负荷{Ps1,…,Psj,…,Psr}的线路优化流程如下:
a. 计算负荷区域内距离配电变电站Ps0最近的网络负荷,记为源负荷
b. 找到距离源负荷Ps*最远的负荷点P*s,标记负荷Ps*和P*s;
c. 令将P*s和所有未标记的负荷构成集合计算Ps i与Q之间的距离Di1,Ps i与直线之间的距离Di2,记标记负荷Ps并将连接添加到集合E,更新
d. 重复执行步骤c,直到Ps= P*s;
e. 对所有未标记的负荷Psi,计算已标记的负荷中与其距离最近的负荷P*si,距离为Di,令Psm为所有距离Di中最小数值对应的负荷,标记负荷Psm并将添加到集合E;
f. 重复执行步骤e,直到区域内所有负荷标记完毕,集合E即为该区域的线路优化结果;
g. 根据集合E计算CRcost得出负荷分区内的投资和运行年费用。
图2是一个具有9个网络负荷的区域,其中0点为源负荷,线路优化结果更贴近于实际情况。
4 基于果蝇优化的配电变电站规划算法
4.1 果蝇优化模型
果蝇优化算法[15]是最近提出的一种基于果蝇觅食行为的全局优化方法,已引起广大学者的关注[16,17]。果蝇在感官知觉上优于其他物种,尤其是在嗅觉和视觉方面, 该性能使果蝇能很好地搜集飘浮在空气中的各种气味, 然后飞近食物位置后亦可使用敏锐的视觉发现食物与同伴聚集的位置,并往该方向飞去。
依据果蝇搜索食物的特性,果蝇优化算法可归纳为以下步骤。
a. 给定群体规模psize、最大迭代数gmax,随机初始化果蝇群体位置Pos0= (Pos0x,Pos0y);
b. 赋予每个果蝇个体利用嗅觉搜寻食物的随机方向与距离:
其中,R为搜索半径。
c. 由于无法得知食物位置 ,故先估计与原点的距离di,再计算味道浓度判定值Si,其为距离的倒数。
d. 将Si代入味道浓度判定函数(亦为适应度函数),用来求出果蝇个体位置的味道浓度ρsi:
e. 找出群体中味道浓度最高的果蝇(最优个体):
f. 记录并保留ρsbest对应的个体Posbest及相应的坐标,此时果蝇群体利用视觉向该位置飞去。
g. 进入迭代寻优 ,重复执行步骤b—e,直到迭代次数大于gmax或最优味道浓度不再变化。
4.2 基于果蝇优化的配电变电站规划求解算法
本文讨论的配电变电站规划属于单源规划问题,只需确定配电变电站的最优位置,这与果蝇个体搜索食物过程非常相似。可将果蝇个体表示为配电变电站位置,则果蝇优化算法的搜索空间由所有可行的配电变电站位置组成。在搜索过程中,配电变电站规划的投资成本作为味道浓度判定函数,将果蝇个体的位置代入判定函数中可以计算出投资成本,数值越低则味道浓度值越高,果蝇个体越优秀。将果蝇优化模型应用于配电变电站规划的步骤如下。
a. 参数设置。其中,果蝇优化算法涉及的参数有果蝇种群规模大小和迭代次数;规划模型中用到的参数包括贴现率、折旧年限、线路单位长度投资费用、网损折算系数、惩罚因子和奖励因子。
b. 应用3.1节方法计算配电变电站出线条数 ,采用3.2节方法对网络负荷进行区域划分。
c. 初始化果蝇群体位置,理论上该位置距离最优解越近越好,因此本文将所有网络负荷的加权质心作为群体初始位置,即:
d. 设置果蝇个体的随机方向和距离,并计算相应的浓度判定函数。针对每个果蝇个体,先根据其所在位置找到各负荷区域的源负荷,以此为起始点应用3.3节方法建立区域内线路连接 ;再以式 (5) 作为浓度判定函数评价个体,数值最小的为最优个体。为应用果蝇优化模型,将浓度判断函数F变换为Si的映射。
这样浓度判定函数变为:
e. 应用果蝇优化模型执行迭代过程,直到满足结束条件,所得最优解即为配电变电站的最佳位置。
5 算例及结果分析
5.1 算例设计
根据电网发展规划,某地区计划建一座35 k V的变电站,年负荷预测结果为13 630 k W,根据规划导则要求。35 k V变电站容载比为1.8,则可确定规划年变电站总容量至少为24543 k V·A,则规划变电站的规模方案为3×16 MW,已知该地区共有32个负荷点,如图3所示,其中特殊地理区域范围如表1所示。
应用本文所提配电变电站规划模型,设置贴现率r0为0.08,折旧年限t为16 a,线路单位长度投资费用L均为150万元 / km,网损折算系数α=0.00469(假设线路全年投入运行),果蝇群体初始位置为以所有网络负荷的加权质心为中心的[-2,2]km区间,迭代过程随机飞行方向与距离区间为[-1,1]km,果蝇种群规模大小为30只,迭代次数为100,惩罚因子为100,奖励因子为100。规划结果见图3,所有的负荷被划分为6个区域,可见规划结果更符合实际。
5.2 算法分析
本文的规划模型中负荷区域划分是至关重要的环节,也是与传统规划模型的区别所在。如果区域划分个数过多甚至等于网络负荷个数,那么本文模型将退变为传统规划模型。因此合理的区域个数对规划结果影响较大,为此针对5.1节中的算例,分别选取区域个数从6到10进行重复实验。结果显示随着区域个数的增多,区域内负荷间线路减少,变电站与源负荷间线路增多,但其线路长度远大于负荷间线路长度,所以投资成本增加。
惩罚因子和奖励因子体现了地理区块是否适宜建设配电变电站,其数值大小直接影响变电站位置的选择。过分强调奖励因子的作用则导致规划位置必定落入适宜建站区域,同样过大的惩罚因子将规划位置排除在不适宜区域。若出现这种情况,寻优策略的效果将大打折扣。相反地,如果降低其比重,则失去了地理信息对规划结果的导向作用。通过大量实验结果分析,惩罚因子和奖励因子取值都为100时,优化过程兼具自由度和倾向性。
在果蝇群体寻优过程中,搜索区间的范围制约着寻优速度和最优结果。如果搜索区间过大会覆盖整个规划区域,果蝇群体会变为随机搜索,很难发现最优解;而搜索区间过小,果蝇搜索时间将会增加,且容易陷入局部最优。本文选取搜索区间从[-1,1]km到[-5,5]km,针对每个搜索区间分别执行10次规划过程,算法平均执行时间和获得最优投资费用见图4,从图中看出区间[-2,2]km是一个较为理想的选择。
5.3 结果对比
为说明本文规划模型的有效性,基于5.1节算例分别实现文献[12]和文献[18]中的规划模型。文献[18]的规划模型不仅包含以往的变电站选址定容模型问题中可量化的因素,还将地理信息约束作为惩罚因子融合入模型中,增加了变电站选址模型的实用价值,规划结果见图5。由于采用放射状连接,规划方案中变电站位置更趋向于网络负荷的加权质心位置。
而文献[12]利用改进的遗传算法与经典的最短路算法之间的嵌套调用,重点是确定最优线路规划方案,对于变电站规划只是计算候选站址的优劣。图6是对随机生成10个变电站候选站址计算后得到的最优规划方案,结果显示较之放射连接有所改进,但模型中未考虑出线数量和站址寻优环节,且线路连接方式受站址影响较大,分支数量的确定缺少明显理论依据。表2是3种算法的规划结果对比,从中可发现本文的规划方案投资费用更加合理,网架结构更接近于实际情况。虽然本文规划过程相对比较复杂,但快速的果蝇优选算法框架很大程度上弥补了该不足。
6 结论
配电变电站规划是一个多约束、多目标、大规模、非线性的组合优化问题,本文针对现有规划模型中存在变电站出线数量和网络负荷数量不匹配的缺陷,提出一种基于负荷区域划分的配电变电站规划模型,并将改进的果蝇优化算法应用于求解过程。通过对算例结果分析,得出如下结论:
a. 基于负荷区域划分的配电变电站规划模型更贴近实际需求,区域内的线路优化采用“先主干后支路”的方法,最大限度地贴近实际规划原则;
b. 将果蝇优化算法引入配电变电站规划问题中,充分发挥其计算速度快、全局寻优能力强、具有较好的综合寻优性能等优势;
配电变电站论文 篇8
配电变电站过程层数字化为继电保护实现跨间隔数据融合利用奠定了基础。跨间隔集成保护输入信息量增加[1],能有效提高保护测控性能;特别是含间歇性分布式电源(DG)接入的配电变电站,实现过程层数据的实时共享能有效实现接入电源的并网及减载等操作,提高变电站的运行灵活性,从而为实现微网的安全稳定运行奠定基础[2,3],但是,其前提必须是实现变电站过程总线跨间隔数据交换的高度实时性和稳定可靠性。
IEC 61850标准对数字化变电站过程总线组网给出了4种基本原则:面向间隔、面向位置、单一总线和面向功能。文献[4]提出过程总线根据不同间隔或功能划分为多个星形子网,站级总线物理拓扑结构兼顾不同电压等级对网络可靠性的要求,但间隔之间信息交互只能通过中心交换机转发实现,跨间隔数据共享的实时性有待分析。文献[5]提出按照不同电压等级将过程总线分为几个子网,该方案减少了交换机的数量,实现了同一电压等级设备的信息共享,但对于不同电压等级信息交换的性能需要进一步评估。文献[6]对基于IEC 61850-9-2标准的220 kV变电站通信网络进行了仿真,探讨了全站环形和星形网络结构下的典型数据流通信特性;但该文重点是面向现有保护配置,例如单间隔保护和母差保护等进行评估分析,没有进一步探讨过程总线数据共享的最大能力。
本文面向数字化配电变电站过程总线,从保护对数据共享需求角度出发,评估“面向间隔”、“面向位置”设置时的通信特性,分析讨论“面向功能”设置过程总线时存在的通信问题及其解决方案。
1 智能配电变电站结构和过程层信息共享通信特性需求
1.1 配电变电站典型一次设备和通信拓扑结构
图1所示为典型35 kV变电站主接线图。
35 kV单母线分段运行,配备有载调压变压器2台;2路进线一主一备;10 kV单母线分段,每段母线各有5条馈线,馈线以接负荷为主。但是,随着DG的快速发展,DG经馈线接入10 kV母线的模式也越来越多。
考虑到通信可靠性,目前变电站通信网络主要采用过程总线和站级总线分离的组网方式[5],如图2所示。图中,给出了过程层交换机可能存在的星形、环形、总线形组网结构,P&C为保护测控单元,MU为合并单元,ICB为智能断路器。为了简化,只画出了星形网络结构与站级总线交换机的通信链接。
1.2 过程层信息共享通信特性需求
如图1所示,传统微机保护功能的实现主要是面向间隔来构建,保护之间的数据通信也仅限于跳闸闭锁信号等。但也有跨间隔构建保护的特例,主要目的在于提高选择性(例如分布式母线保护[7])、速动性(基于本地信息的系统保护[8])和可靠性(非全相运行下的负序方向纵联保护[9])等。因此,从继电保护角度,按照对过程总线通信性能要求最高的分布式母线保护来配置:通信需求同一电压等级所有进出线的采样值(SAV)信息共享;不同电压等级(近后备保护范围内)的通用面向对象变电站事件(GOOSE)报文快速共享。
间歇性DG并网使配电变电站由传统的简单地按轮次低压、低频减载的控制模式,变成主动稳定可靠的微网运行控制模式,使切机、切负荷等安全稳定控制要求更加精细化和快速,自然需要整个配电变电站高压输入和馈线输出全部间隔的监控信息[10]。从通信角度,需要整个过程层高、低压侧所有进线、出线SAV信息和GOOSE快速报文的共享。
文献分析及现场运行经验表明[11],采用冗余星形拓扑结构具备最佳的整体网络通信实时性和良好的运行可靠性。因此,以下将基于星形网络结构,从实时性角度分析配电变电站过程总线SAV和GOOSE信息的快速共享特性。
2 智能配电变电站过程层通信网络特性分析评估
基于OPNET Modeler仿真软件,从“多间隔SAV数据共享(面向基本集成保护)”和“多间隔SAV数据共享与GOOSE报文快速共享在同一网络中混合发送(面向集成保护控制)”2个角度进行仿真分析。仿真选用Ethernet_station_adv模型模拟P&C,MU和ICB,数据链路以100 Mbit/s网络为主,同时也对比分析1 000 Mbit/s网络的运行优势。MU发送长度为123字节的SAV报文,其优先级高于GOOSE开入报文;过程层总线上的所有P&C均接收所有MU和ICB发来的信息报文。仿真采用虚拟局域网(VLAN)和广播技术实现多播发送机制。
2.1 考虑SAV数据共享的面向间隔组网的过程总线特性仿真
按照面向间隔的过程总线组网原则,将变电站过程总线分为3类子网,如图3所示。
1)14个线路间隔子网:
包括2条35 kV进线、10条10 kV馈线以及35 kV和10 kV母联间隔。每个过程总线子网包括该线路的MU、ICB、P&C和1台交换机。
2)2个变压器间隔子网:
每个变压器间隔子网包括高、低压侧的2个MU、2个ICB、2个P&C和1台交换机。
3)2个母线保护子网:
35 kV(10 kV)母线保护子网由35 kV(10 kV)母线保护装置通过一个主交换机与35 kV(10 kV)母联间隔以及35 kV(10 kV)进线间隔交换机相连构成。
一台过程层中心交换机链接所有过程总线子网交换机构成星形拓扑结构。理论上,实时稳定的网络流量要满足以下条件:
式中:fS为采样频率;LT为报文最大长度;n为所能连接的最大可能的间隔数;BN为网络带宽。
基于图3模型,以保证网络通信实时性(网络端对端通信时延小于4 ms)和可靠性(丢包率为0)为目标,分别仿真分析满足SAV数据共享需求的最大采样率(每周期采样点数)和最大间隔数;并基于Excel软件统计分析两者之间的函数特性,如图4所示,图中横坐标采用对数坐标。
只要网络流量位于运行范围内,当各个间隔报文长度相同时,能实现数据共享的最大间隔数与单间隔信号采样率近似成反比。如图4(a)所示,间隔数与采样率之间的函数关系拟合曲线为:
式中:y为最大共享间隔数;x为采样率。
由图4可见,采样率为每周期80,200和400点时,能实现数据共享的最大间隔数分别为16,7和3路。图4也标注了各仿真案例的网络端对端时延,均小于等于0.32 ms。
当采样率上升至每周期1 000～1 553点时,过程层网络只能保证单间隔数据的实时传输;当采样率更高时,通信网络性能将严重阻塞。
对于1 000 Mbit/s网络,由于受交换机发包速率只有5×105包/s的限制,因此每个间隔的发包速率要满足:
可见,当采样率为每周期80,200和400点时,所能连接的最大可能间隔数分别为125,50和25路,显著低于理论上100 Mbit/s网络共享数据间隔数的10倍。根据图4(b)所示的函数拟合曲线特性,1 000 Mbit/s网络的共享数据间隔数仅为100 Mbit/s网络的6倍左右。
2.2 考虑SAV数据和GOOSE报文共享的面向位置组网的过程层特性分析
如图5所示,面向位置组网的过程总线模型包括:2条35 kV进线及母联MU,ICB和P&C连接在一台交换机上,组成一个子网;10条10 kV馈线和母联MU,ICB和P&C连接在另一台交换机上,组成另一个子网;每个变压器间隔分别组成一个子网,4个子网交换机连接到一台中心交换机上,构成星形拓扑结构。
目前的配电变电站过程层总线,GOOSE快速报文一般指从ICB向P&C发送的开关状态和动作信息。类似于跨间隔SAV信息的共享,GOOSE开入信息的跨间隔共享也具有重要意义,例如对于有效识别相邻线路跳闸导致的负荷转移(见南瑞集团公司NS3000数字化变电站产品说明书)。因此,基于面向位置的组网结构,分别仿真“仅有MU发送SAV数据共享”、“SAV数据+ICB的GOOSE报文(开入)在同一网络中混合发送”的最大间隔数和端对端时延特性。考虑到实际ICB的GOOSE报文的处理能力,仿真中GOOSE开入报文的发送周期为2 ms,报文长度为47个字节,其中包含5个开关量状态字节。
同时,仿真也增加比对了“SAV数据+ICB的GOOSE报文(开入)+P&C的GOOSE报文(开出)在同一网络中混合发送”模式下的网络特性。这种模式强调了P&C的GOOSE连续开出特性(以2 ms为发送周期),有别于传统P&C的GOOSE间歇式开出特性(例如首次发送后1 ms,2 ms,4 ms重发机制);而且发送模式也不是传统的端对端模式(单一P&C对同一间隔ICB模式),而是采用广播或多播模式(单一P&C对同一过程总线上的其他所有P&C)。
分析这种GOOSE报文共享模式的主要目的是期望进一步挖掘P&C的数据共享能力。既然基于过程总线数据共享,只要能够保证数据共享的实时性,保护与测控单元之间完全可以不受传统P&C开出节点数量的限制,可以实现更多GOOSE开出报文的共享。这种优势可将GOOSE开出报文传输从传统的跳闸、重合闸、闭锁等保护判断结果信息扩展至P&C在故障数据分析处理流程中产生的保护启动、故障选线、故障选相、振荡闭锁等多种信息,从而更加有助于实现集成保护整体性能的提升。
3种仿真案例结果如表1和表2所示。
在增加了GOOSE开入和开出快速报文共享后,可实现最大共享间隔数有所下降。例如:采样率为每周期40点时,从38路间隔下降为33,30路间隔;采样率为每周期80点时,共享间隔数也依次减少了1路。但是,对于高采样率(10 kHz以上),由于跨间隔SAV数据共享下空余频带的余度较大,因此,能够在不减少共享采样间隔的前提下,实现对GOOSE快速报文共享的兼容。
2.3 讨论
由以上算例仿真可见,面向间隔和面向位置构建的过程层网络数据共享实时特性基本相同。主要原因是,在这2种模式下,任意间隔单元订阅其他间隔信息时,数据经过的交换机数量一致。时延特性或者说整个过程层通信网络的数据共享特性,主要取决于交换机的性能和数量。
传统面向间隔的保护配置理念,决定了传统变电站过程层通信网络的配置也着重强调直接链接P&C,MU,ICB的交换机的性能,例如采用实时双重化配置、运行的模式。而从过程层数据共享角度,链接各间隔交换机或各位置交换机的中心交换机的性能将更加重要。
虽然根据表1给出的仿真结果,当采样率为每周期80点时,100 Mbit/s网络能够保证接近20路间隔数据的实时共享。但是,还存在如下问题:
1)如果采样率进一步提高,例如传统的暂态、行波信号的典型采样率(1 MHz左右),报文总量超过子网交换机或中心交换机的处理能力时,交换机将成为信息共享的瓶颈。
2)从通信角度,提高集成保护的选择性和灵敏性与提高可靠性和实时性相矛盾,需要有效平衡。
解决以上问题的核心是需要确定跨间隔集成保护控制系统的具体核心功能是什么以及对通信系统的具体要求。因此,后续研究有必要从面向功能的角度进一步分析:
1)从跨间隔集成保护控制的具体功能出发,确定不同功能要求的信息间隔数和最高频带;针对超出交换机容量的高采样率信号,利用保护控制功能需求分析信息的相关性,实现低通信量的故障信息完整表达。
2)从面向站域功能角度,分析最佳信息共享网络方案,构建满足高度实时性、可靠性的通信网络。
3 结语
本文针对智能配电变电站过程层跨间隔数据共享的需求,从保护控制算法的本身需求出发,提出了过程层数据总线存在的MU发SAV数据、ICB的GOOSE开入、P&C持续GOOSE开出信息共享3种模式,仿真给出了可能的数据共享最大间隔数与采样率的函数关系。仿真结果表明,100 Mbit/s网络下,面向间隔和面向位置的过程层组网方式基本能够满足低采样率下的数据共享,主要时延和数据共享限制取决于交换机的性能。后续需面向功能进一步分析全频带信息的数据共享,以及最佳的过程层保护用跨间隔通信共享拓扑结构。
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配电变电站论文 篇9
1 无线测温技术介绍
由于高压开关柜自身结构封闭狭小, 存在高电压、高温度、强磁场以及极强的电磁干扰, 因此对开关柜采用人工巡查测温是无法实现的。新型中置开关柜母线都加防护套, 即使用红外测温枪, 从观察窗也无法测温。目前测温工作方式基本上采用被动式测温。
2014年初, 我公司引进了Yado-EJJ-X集中测温技术, 将该技术成功运用在110k V变电站10k V配电系统开关柜断路器的梅花触头或母线搭接头处。该套装置主要原理是通过各测温点绑带式无线传感器发出测量温度信号, 通过433MHz无线载波信号发射, 经地址编码对应后发送至Yado-ETJ-X测温接收装置, 测温装置接收并显示各测温点温度数据。该装置对设备的运行状态进行长期连续的在线监测, 及时掌握各监测点的异常运行情况, 将各监测点的温度越限、温升过快等报警信息可引至无源常开输出点直接动作;还可以通过有线RS-485或无线通讯方式接入EDM8000监测系统, 由监测主机给出告警信息, 可通过声光报警、短信报警等多种方式, 通知运行值班人员处理, 避免恶性事故的发生。无线传感器装置安装方便、简易、灵活, 能真实反应触头的实时温度, 接收范围50m内有效, 内部采用高效节能锂电池, 使用寿命长达5~7年, 信号发射每4分钟一次。
考虑到测量精度, 我们在使用前专门做了温度检测比对工作, 在常温下, 将该装置显示的温度与红外测温枪、温湿度计以及管式水银温度计四者进行实测比对。表1的比对结果表明无线测温装置精度误差小, 完全适用于现场环境需求。图1为绑带式无线传感器及其现场安装图。
℃
注:无线测温数据为A/B/C三相。
2 应用实例
2.1 事件介绍
2015年3月24日中班21:30, 值班人员巡检时发现1号主变901开关上出线动触头和母线出线搭接头两处温度同时达到85℃, A相出现异常温度高报警显示, 并与B、C相的温差22℃, 且有加速上升趋势。22:30时出线动触头温度已上升至99℃, 加上误差, 估算应有101℃, 快要接近金属导体长期工作发热允许最高温度105℃限值。采取应急措施, 随即立刻打开小车室门, 采取外加风扇对断路器进行强迫冷却, 冷却达到了效果, 8h后, 出线动触头温度下降至68℃, 与B、C相的温差20℃且趋于稳定。
因生产需要, 一时不能停电处理, 于是值班人员密切关注温度变化, 每隔半小时巡视一次, 并每小时记录温度在册。
一周后, 经生产调配, 将1号变压器由运行转冷备用, I段母线停电实施临时抢修, 摇出901开关, 发现A相静触头表面和固定螺栓发热变黑, 拆下静触头后, 铜排与垫板表面也同样有发热变色迹象。因更换备件没购回, 只好采取应急补救措施, 将铜排氧化层表面用细砂布轻微打磨, 再用绝缘清洗剂清洗, 表面接触处涂抹一层导电膏, 拧紧恢复原状。经上电带负载运行后, 监测三相温度最高68℃, 温差不到3℃, 三相温度平衡, 问题得到处理。
2.2 原因分析
一分厂采用110k V侧电源单回路进线, 2台110/10k V容量40 000k VA变压器为外桥式接线方式。变电站内10k V母线分两段经联络柜并列运行。
一般情况下1号主变压器负荷为25~26MW左右, 901开关上出线触头温度低于63℃。3月9日因2号发电机组临时性抢修, 退出并网运行, 致使变压器负荷增加至29~32MW之间, 电流也较以往升高, 而901开关柜没有安装横流风机进行散热, 采用全密封结构, 柜内母排及触头位置产生的热量不易散热, 同时A相静触头与母排之间的垫板接触不良造成电阻值偏大 (属该静触头在安装过程中存在的隐患) , 该处比其他B、C两相发热上升更快。由于安装了高压在线测温系统, 该故障点被检测出来, 防止了这个隐患可能带来的重大安全事故。
2.3 改进措施
1) 新增加柜顶横流风机, 改善换热风道。
2) 定期检查动静触头结合面, 减小接触面电阻。
3) 对其他负荷较重的开关增加测温点。
3 结束语
配电变电站论文 篇10
铁路是国民经济的大动脉,电力是铁路运输生产的主要动力之一,铁路电力部门担负着对铁路指挥系统、自动化系统、牵引系统及铁路各行业供电的任务。随着铁路运输事业的发展和自动化、电气化程度的不断提高,需要供电的部门越来越多,对铁路供电可靠性的要求也越来越高。
铁路负荷的特点是:1)负荷沿铁路分布,且容量较小;2)要求不间断供电的多为一级负荷。由于以上两个特点,对于10 kV和35 kV电力线路的供电半径,铁路系统较电力系统长。
铁路较早建成的配电设施均为传统的土建变电房及杆上变电站,设备陈旧落后,容量小,维护工作量大,已不能适应目前用电负荷增长的需要,由于箱式变电站具有成套性强、体积小、占地少、能深入负荷中心、提高供电质量、减少线路损耗、缩短送电周期、选址灵活、对环境适应性强、安装方便、运行安全可靠及投资少、见效快等一系列优点,所以箱式变电站在铁路供配电系统中是一个值得推广使用的新型变配电设备。
2 箱式变电站的结构及功能特点
2.1 箱式变电站的结构
箱式变电站是由高压电气设备,配电变压器和低压配电装置按一定接线方案排成一体的工厂预制紧凑型的变配电成套设备(以下简称箱变)。箱内一般分为高压室、低压室及变压器室。箱变的高压室一般由高压负荷开关、高压熔断器和避雷器组成,可进行停送电操作,并且有过负荷和短路保护功能;低压室由低压断路器、电流互感器、电流表、电压表等组成;变压器室一般采用在四周壁填加隔热材料、采用双层夹板结构、顶板采用带空气垫等措施来防日照辐射,并采取自然通风和机械强制通风来保证电气设备的散热。另外还设置了一些去湿、调湿、防凝等保护装置。
2.2 箱式变电站的功能特点
1)自动化程度高。整体采用智能化设计,保护系统采用变电站微机综合自动化装置,分散安装,可实现“四遥”,可对运行参数进行远方设置,根据需要还可实现图像远程监控。2)工厂预制化。所有设备在工厂一次安装、调试合格,真正实现变电站建设工厂化,缩短了设计制造周期。现场安装简单高效,整个变电站从安装到投运大约只需5 d～8 d的时间,大大缩短了建设工期。3)组合方式灵活,运输、安装简便。箱式变电站结构比较紧凑,每个箱均构成一个独立系统,箱式变电站没有固定的组合模式,使用单位可根据实际情况自由组合一些模式,以满足安全运行的需要。4)投资省见效快,运营维护成本低。箱式变电站较同规模常规变电所减少投资40%～50%,在箱式变电站中,由于先进设备的选用,特别是无油设备运行,从根本上彻底解决了常规变电所中的设备渗漏问题,变电站可实行状态检修,减少维护工作量,整体经济效益十分可观。5)占地面积小,外形美观,易与环境协调。由于箱式变电站将配电装置的大部分布置于封闭的箱体内,通过优化设计、合理组合,各部分之间的绝缘距离大大减小,缩小了占地面积和空间。箱体外壳采用镀铝锌钢板及集装箱制造技术,外形设计美观,在保证供电可靠性前提下,通过选择箱式变电站的外壳颜色,从而极易与周围环境协调一致。
3 箱式变电站在铁路供配电系统中的应用
3.1 箱式变电站在站场供电的应用
车站信号、通信等一、二级负荷为双路电源供电,设计为独立的箱式变电站为之供电,箱式变电站两路电源引入,分别接引自铁路电力贯通电源和铁路电力自闭电源,设计的箱变专用于10 kV铁路信号电源系统的产品。它将高压环网开关柜、变压器、低压开关柜、双电源监测装置和电力线路故障自动切除系统等组合在一起。在铁路线路附近安装,能够有效避免干扰,并能对电源实时监控和高压线路故障分段,车站的信号电源及户外真空开关的参数均通过集成在箱变内的远程终端“RTU”接入远动系统受到监控。利用2 M专用铁通光缆作为通信数据通道,调度站与被控站间的通信采用“环引”方式,将各个配电所及各站信号负荷主要开关状态、电流、电压、功率等参数值传输至调度端的主控站,由供电段调度统一调度监控。
车站综合箱式变电站的变压器容量在100 kVA左右,作为车站生产房屋照明、各种设备供电以及站场夜间货运作业的照明等三级负荷的供电,高压侧接引自铁路电力贯通电源;综合箱变及信号专用箱变的高压系统方案一致,如图1所示。
3.2 箱变在区间供电的应用
以新建隧道供电为例,按照规定直线隧道长度超过1 km,曲线隧道长度超过500 m的,都应有隧道固定照明,并且需要设置维修插座箱以便对线路及隧道的维护;机械专业需要在隧道内设置机械强制排风系统,以上各负荷点大多都设在隧道内,在隧道壁预留洞口安装箱式变电站,设计成专用于隧道内供电的紧凑型箱变。它将高压环网开关柜、变压器、低压开关柜、双电源监测装置和电力线路故障自动切除系统等组合在一起。隧道内的避人洞中安装。太兴线工程的控制工程二青山隧道是一条长17 km的隧道,其隧道内的供电设备使用10 kV电压等级的箱变,在隧道口各新设一座35 kV的箱式变电站作为隧道强制排风风机的电源。该变电站全部高压设备集中在四套集装箱内,“一”字形排列,从左至右依次为35 kV开关箱、主变压器箱10 kV开关箱(带控制)、10 kV开关箱(带补偿电容),主变箱及带电容器的开关箱箱顶采用隔层气楼结构,箱体底部也有进出风口,以保证电气设备通风散热;35 kV和10 kV高压断路器选用手车式真空断路器,主变、所变、电压互感器均采用干式设备,这样全面实现无油化运行,从根本上避免了由设备渗漏而引起的停电检修。箱体内配装烟雾报警系统及远程图像监控系统,将报警信号及图像上传至调度所进行24 h监控,可防止火灾、爆炸等事故的发生和蔓延,另外还设有五防措施。二次设备采用DSA微机保护控制系统,分散布置,该系统集保护、“四遥”等功能于一体,保护电流与测控电流分别输入,装置机箱采用整板模压成型,具有结构紧凑、密封性好、抗干扰、抗震能力强等特点。以上设备的选用使供电自动化程度大大提高,同时也降低了运行维护费用,符合铁路电力发展的需要。
4结语
我国在新的世纪对铁路建设进行了跨越式的大发展,大力建设客运铁路专线和高速铁路,将铁路运输的能力提高到了一个新的台阶。而在铁路供电系统中广泛采用箱变是现代化发展的必然结果,箱变所具有的优点是土建变电站及杆式变电站都不能比拟的。相信箱式变电站在铁路供电系统改造和新建铁路供电系统中将继续大有作为,为国家铁路建设发展及运营所需要的可靠连续供电能力做出重要的贡献。
摘要：结合铁路供电负荷的特点,介绍了箱式变电站的结构及其功能特点,在此基础上,以新建太兴铁路的施工设计为例,具体阐述了箱式变电站在铁路供配电系统中的应用,以期满足目前我国铁路用电负荷增长的需要。
关键词：箱式变电站,铁路供电系统,功能特点
参考文献
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