【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ...................................................................28 配電網(wǎng)自動(dòng)化的功能...............................................................................................28 箱式變電站的智能監(jiān)控方案...................................................................................29 硬件設(shè)計(jì)及工作原理....................................................................................29 軟件設(shè)計(jì).........................................................................................................30......................................................................................................................................31參考文獻(xiàn)..............................................................................................................................32致謝......................................................................................................................................33. . . . .1 緒論伴隨著改革開(kāi)放和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷深入，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)正在快速的發(fā)展，電力工業(yè)正逐步跨入世界先進(jìn)水平的行列。而我國(guó)的大中小型的企業(yè)對(duì)電力的需求和運(yùn)行可靠性的需求在不斷增加。為大中小型企業(yè)提供電力的是各式的變電站。由于變電站是土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)工藝系統(tǒng)嚴(yán)密、施工難度較大的工業(yè)建筑。變電站結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、施工裝備的更新、新型建材的采用、隊(duì)伍素質(zhì)的提高、施工方法的改進(jìn)以及采用集中控制和采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控都會(huì)對(duì)變電站的運(yùn)行產(chǎn)生影響。我選擇設(shè)計(jì)本課題，是為了從學(xué)習(xí)和掌握變電站電氣部分設(shè)計(jì)的基本方法培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的工作能力及實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基本技能。同時(shí)也是對(duì)自己已學(xué)知識(shí)的整理和進(jìn)一步的理解、認(rèn)識(shí)。我國(guó)工業(yè)正在迅速的發(fā)展，對(duì)變電站的設(shè)計(jì)提出的要求也在不斷提高，這就更需要我們不斷提高知識(shí)理解應(yīng)用水平，認(rèn)真對(duì)待。降壓變電站是連接供電網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)非常重要的環(huán)節(jié)，所以做好變電站的設(shè)計(jì)是我國(guó)企業(yè)供電建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。在目前的變電站建設(shè)中，存在土地、資金浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象。改造困難、無(wú)線(xiàn)電干擾、工頻電磁輻射和噪聲等環(huán)保問(wèn)題以及電能質(zhì)量差已成為影響企業(yè)供電成本和運(yùn)行質(zhì)量的重要因素。這已經(jīng)違背了我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。所以變電站需要采用節(jié)約資源的設(shè)計(jì)方案,要克服通信干擾和噪聲、既要保證電能質(zhì)量和用電安全等問(wèn)題，同時(shí)還要滿(mǎn)足以后電網(wǎng)改造簡(jiǎn)單、資源再利用的要求。變電站的設(shè)計(jì)或改造需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能保證節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和模塊集成。在這種要求下，變電站電氣主接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰、接地和保護(hù)安全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、電磁輻射污染最小已是大勢(shì)所趨。因而，變電站應(yīng)從電力系統(tǒng)整體出發(fā),力求電氣主接線(xiàn)簡(jiǎn)化,配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)，采用緊湊布置、安全環(huán)保的設(shè)計(jì)方案?；诖耍乙栽O(shè)計(jì)安全系數(shù)高、工業(yè)質(zhì)量好和保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的變電站為目的，從電源設(shè)置、主接線(xiàn)形式確定、設(shè)備選擇和配電裝置布置等方面出發(fā)提出了新的設(shè)計(jì)思路。在國(guó)內(nèi)隨著制造廠(chǎng)生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加，變電站接線(xiàn)日趨簡(jiǎn)化。大量高性能的新型一次設(shè)備不斷出現(xiàn)。變電站設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式向無(wú)油化、真空開(kāi)關(guān)、SF6開(kāi)關(guān)和機(jī)、電組合一體化的小型設(shè)備發(fā)展[3]。但是變電站的設(shè)計(jì)中仍然存在一些問(wèn)題，比如變電站的數(shù)字化水平還比較低。還有企業(yè)對(duì)電力能源的需求持續(xù)增長(zhǎng)，需要建立更多的變電站以提高電力系統(tǒng)供電的可靠性和穩(wěn)定性，然而這些變電站占地面積大。而現(xiàn)在土地資源緊張，環(huán)境要求嚴(yán)格，在稠密的城區(qū)選擇變電站選址相當(dāng)困難。此外計(jì)算機(jī)的滲透已經(jīng)達(dá)到每一個(gè)角落，企業(yè)供電系統(tǒng)也不可避免地進(jìn)入了微機(jī)控制時(shí)代，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。無(wú)論國(guó)內(nèi)國(guó)外，還是從管理方、運(yùn)行方及設(shè)計(jì)單位對(duì)于變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化均取得了共識(shí)。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化也采用了新的技術(shù)全分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[5]。我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的越來(lái)越成熟。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以其簡(jiǎn)單可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)、兼容性好等特點(diǎn)逐步為國(guó)內(nèi)用戶(hù)所接受，并在一些大型變電站監(jiān)控項(xiàng)目中獲得成功的應(yīng)用。在國(guó)外近年來(lái)一些國(guó)家的能源不是很豐富，進(jìn)而導(dǎo)致電力資源不是充足。為了滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)的需求，減少在網(wǎng)路中的損耗，這些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成了完善的變電站設(shè)計(jì)理論，如變電站電壓無(wú)功控制理論和基于模糊控制理論的變電站電壓無(wú)功綜合控制等理論。發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)新的變電站設(shè)計(jì)理論改善和優(yōu)化變電站結(jié)構(gòu)，降低變電站的功率損耗，使變電站運(yùn)行更加節(jié)約﹑集約﹑高效。設(shè)備方面實(shí)現(xiàn)了測(cè)控設(shè)備還和一次設(shè)備完全融合，即實(shí)現(xiàn)所謂的智能一次設(shè)備，每個(gè)對(duì)象均含有保護(hù)、監(jiān)控、計(jì)費(fèi)、操作、閉鎖等一系列功能及信息庫(kù)。戶(hù)外插接式智能型組合電器PASS（Plug and Switch System），已經(jīng)開(kāi)始采用。目前，我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的越來(lái)越成熟。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以其簡(jiǎn)單可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)、兼容性好等特點(diǎn)逐步為國(guó)內(nèi)用戶(hù)所接受，并在一些大型變電站監(jiān)控項(xiàng)目中獲得成功的應(yīng)用。大量高性能的新型一次設(shè)備不斷出現(xiàn)。變電站設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式向無(wú)油化、真空開(kāi)關(guān)、SF6開(kāi)關(guān)和機(jī)、電組合一體化的小型設(shè)備發(fā)展。但是變電站的設(shè)計(jì)中仍然存在一些問(wèn)題，比如變電站的數(shù)字化水平還比較低。還有企業(yè)對(duì)電力能源的需求持續(xù)增長(zhǎng)，需要建立更多的變電站以提高電力系統(tǒng)供電的可靠性和穩(wěn)定性，因此通過(guò)合理的電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備合理選擇、整體布局的緊湊以及綜合自動(dòng)化技術(shù)涉及和應(yīng)用，合理地將通信設(shè)施并入主控室，達(dá)到簡(jiǎn)單高效地監(jiān)控和控制的目的，簡(jiǎn)化變電站內(nèi)附屬設(shè)備，從而達(dá)到減少變電站占地面積，優(yōu)化變電站設(shè)計(jì)，降低投資的目的。在最后對(duì)所有的電氣設(shè)備，電氣主接線(xiàn)，電氣的二次接線(xiàn)，電氣設(shè)備保護(hù)裝置等進(jìn)行優(yōu)化使整個(gè)設(shè)計(jì)方案能夠達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保地對(duì)用戶(hù)供電的目的。10kV降壓變電站電氣部分設(shè)計(jì)的研究主要內(nèi)容是結(jié)合相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)，輔助資料和國(guó)家有關(guān)規(guī)程，主要完成該變電站的一次、二次部分設(shè)計(jì)，參考國(guó)內(nèi)外最新的設(shè)計(jì)方法、研究成果和新的電氣設(shè)備，對(duì)降壓變電站的電氣主接線(xiàn)方案，主變壓器的選擇，電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的選擇以及防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)。主變壓器、各側(cè)電壓等級(jí)的電氣主接線(xiàn)和相關(guān)一次、二次設(shè)備、避雷裝置、繼電保護(hù)裝置進(jìn)行選擇。同時(shí)，完成變電站一次、二次部分總接線(xiàn)圖、10kV變電站平面布置初步設(shè)計(jì)圖和詳細(xì)設(shè)計(jì)圖。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所提供的原始數(shù)據(jù)，以相關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程為標(biāo)準(zhǔn)，參考相關(guān)專(zhuān)業(yè)書(shū)籍，結(jié)合具體學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，準(zhǔn)確的知識(shí)資料，通過(guò)嚴(yán)密的全面的分析，對(duì)變電站的主要電氣設(shè)備、電氣主接線(xiàn)、保護(hù)裝置及接地網(wǎng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們應(yīng)該注意緊密結(jié)合變電站的生產(chǎn)實(shí)際與其它電力系統(tǒng)課程相關(guān)資料之間的聯(lián)系。通過(guò)合理的電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備合理選擇、整體布局的緊湊以及綜合自動(dòng)化技術(shù)涉及和應(yīng)用，合理地將通信設(shè)施并入主控室，達(dá)到簡(jiǎn)單高效地監(jiān)控和控制的目的，簡(jiǎn)化變電站內(nèi)附屬設(shè)備，從而達(dá)到減少變電站占地面積，優(yōu)化變電站設(shè)計(jì)，降低投資的目的。在最后對(duì)所有的電氣設(shè)備，電氣主接線(xiàn)，電氣的二次接線(xiàn)，電氣設(shè)備保護(hù)裝置等進(jìn)行優(yōu)化使整個(gè)設(shè)計(jì)方案能夠達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保地對(duì)用戶(hù)供電的目的。了解并掌握10kV降壓變電站的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀特點(diǎn)和發(fā)展前景，查閱資料，結(jié)合電力系統(tǒng)方向所學(xué)專(zhuān)業(yè)課程以及他人的設(shè)計(jì)、研究成果， 掌握變電站設(shè)計(jì)的過(guò)程和方法，并歸納、創(chuàng)新出自己的研究方案。根據(jù)各地不同情況，在借鑒已建10kV降壓變電站設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)10kV降壓變電站所址的選擇、電氣主接線(xiàn)、二次接線(xiàn)的設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備的平面布置、電氣設(shè)備選型、防火、防雷、接地、防電磁輻射、防噪聲等方面提出一系列設(shè)計(jì)思路。主變?nèi)萘亢托吞?hào)的選擇是根據(jù)負(fù)荷發(fā)展的要求。包括主變壓器型號(hào)的選擇，冷卻方式，有無(wú)勵(lì)磁，有載還是無(wú)載調(diào)壓方式。根據(jù)以上研究思路，本論文共分為七章。第一章簡(jiǎn)要介紹選題背景、選題目的和意義、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀、論文的研究思路和方法。第二章分析了箱式變電站的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)。第三章研究了10kV箱式變電站的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第四章研究了10KV箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型。第五章研究了10kV箱式變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第六章研究了箱式變電站智能監(jiān)控功能設(shè)計(jì)。第七章對(duì)全文做了總結(jié)，并提出了本論文有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題。2 箱式變電站的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn) 箱式變電站的類(lèi)型箱式變電站有美式箱式變電站和歐式箱式變電站。美式預(yù)裝式變電站在我國(guó)叫做“預(yù)裝式變電站”或“美式箱變 ”，區(qū)別歐式預(yù)裝式變電站。它將變壓器器身、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器及高低連線(xiàn)置于一個(gè)共同的封閉油箱內(nèi)，構(gòu)成一體式布置。用變壓器油作為帶電部分相間及對(duì)地的絕緣介質(zhì)。同時(shí)，安裝有齊全的運(yùn)行檢視儀器儀表，如壓力計(jì)，壓力釋放閥，油位計(jì)，油溫表等。歐式預(yù)裝式變電站以前在我國(guó)習(xí)慣稱(chēng)為“組合式變電站”，它是將高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置布置在三個(gè)不同的隔室內(nèi)，通過(guò)電纜或母線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣連接。 箱式變電站的結(jié)構(gòu) 美式預(yù)裝式變電站的結(jié)構(gòu)型式大致有三種：（1）變壓器和負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器共用一個(gè)油箱；（2）變壓器和負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器分別裝在上下兩個(gè)不同的油箱內(nèi)；（3）變壓器和負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器分別裝在左右兩個(gè)不同的油箱內(nèi)?？紤]到開(kāi)關(guān)操作和熔斷器的動(dòng)作造成的游離碳會(huì)影響整個(gè)箱變的壽命。（3）型由于采用普通油和難燃油做為絕燃介質(zhì)，使之既可用于戶(hù)外，又可用于戶(hù)內(nèi)，適用于住宅小區(qū)、工礦企業(yè)及各種公共場(chǎng)所，如機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、碼頭、港口、高速公路、地鐵等。歐式預(yù)裝式變電站的總體結(jié)構(gòu)包括三個(gè)主要部分：高壓開(kāi)關(guān)柜、變壓器及低壓配套裝置，其總體結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：一種為組合式；另一種為一體式。組合式布置是高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、變壓器和低壓配電裝置三部分各為一室，即由高壓室、變壓器室和低壓室三個(gè)隔室組成，可按“目字型”或“品字型”布置，如圖1所示?！澳孔中汀辈贾门c“品字型”布置相比，“目字型”接線(xiàn)較為方便，故大多采用“目字型”布置。但“品字型”布置結(jié)構(gòu)較為緊湊，特別是當(dāng)變壓器室排布多臺(tái)變壓器時(shí)，“品字型”布置較為有利。圖1 歐式預(yù)裝式變電站的整體布置形式 HV—高壓室；LV—低壓室；TM—變壓器室；ZL—操作走廊 箱式變電站與常規(guī)變電站的對(duì)比分析目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的箱變的電壓等級(jí)：高壓側(cè)為 3 ～35kV、低壓側(cè)為 ～10kV 。變壓器的容量：當(dāng)額定電壓比為35/10 、6 、 kV 時(shí)可從幾百KVA～上萬(wàn)KVA、當(dāng)額定電壓比為 6/ kV 時(shí) 可從幾十KVA～幾千KVA。箱式變電站（在IEC及歐洲稱(chēng)為高壓K/低壓預(yù)裝式變電站）是一種集成化程度高，工廠(chǎng)預(yù)安裝、節(jié)能、節(jié)地的發(fā)展中設(shè)備與常規(guī)變電站相比，占地為1/20，工期為1/7，投資為1/2。在國(guó)外應(yīng)用極度為廣泛，在西歐占變電站總數(shù)的70%以上，美國(guó)為90%。在我國(guó)應(yīng)用為10%，是一種新型的裝備。預(yù)裝式變電站是輸變電設(shè)備發(fā)展方向，由前所述，我國(guó)應(yīng)用僅10%左右，而國(guó)外已達(dá)到的7090%，所以預(yù)裝式變電站其社會(huì)效益顯著，適用范圍更廣。箱式變電站與常規(guī)變電站性能比較見(jiàn)表1。表1 箱式變電站與常規(guī)變電站性能對(duì)比表序號(hào)對(duì)比項(xiàng)目常規(guī)變電站組合式（箱變）變電站 1設(shè)計(jì)工作需要土建、電氣二方面設(shè)計(jì)、工作量較大土建工作僅一個(gè)安裝基礎(chǔ)，箱變本身有典型設(shè)計(jì)，只須根據(jù)用戶(hù)要求，作一些調(diào)整，設(shè)計(jì)工作也大為減少。 2基建時(shí)間6個(gè)月以上預(yù)先基礎(chǔ)做好以后，只需46小時(shí)就可以安裝完畢送電。 3占地面積（10kV800K為 例）≥100一般箱變12m2ZBW174m2 4安裝地點(diǎn)和負(fù)荷中心距離不能十分接近負(fù)荷中心，供電線(xiàn)路半徑較長(zhǎng)，電壓降落及電能損失較高。能貼近負(fù)荷中心，甚至直接置于建筑物處，供電線(xiàn)路半徑可以很短電壓降落及電能損失較少，提高了供電質(zhì)量。 5生產(chǎn)方式土建施工后，現(xiàn)場(chǎng)裝配。大規(guī)模、工作化生產(chǎn)，質(zhì)量容量得到保證。 6生產(chǎn)周期7：1 7投資費(fèi)用2：1 8和環(huán)境協(xié)調(diào)性和環(huán)境不協(xié)調(diào)和環(huán)境協(xié)調(diào)一致/,不擋視線(xiàn),美化環(huán)境。 箱式變電站的技術(shù)要求與設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《高壓/低壓預(yù)裝式變電站》（GB/T124671998），以及適合的工藝流程。 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)（1）10KV箱式變電站的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2） 箱式變電站主接線(xiàn)設(shè)計(jì)與一次設(shè)備選型（3）二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)（4）箱式變電站智能監(jiān)控功能設(shè)計(jì)3 電氣主接線(xiàn)的確定 主接線(xiàn)的基本形式 主接線(xiàn)的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，概括為有母線(xiàn)的接線(xiàn)形式和無(wú)母線(xiàn)的接線(xiàn)形式兩大類(lèi)。概況地說(shuō)，對(duì)主接線(xiàn)的基本要求包括安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)四個(gè)方面 安全包括設(shè)備安全及人身安全。要滿(mǎn)足這一點(diǎn)，必須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范