CN105894187A - 一种变电站技改工程自动设计系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站技改工程自动设计系统，所述的变电站技改工程自动设计系统包括工程类型选择模块、电气参数校验模块和设计成果生成模块。工程类型选择模块按照变电站设备功能、类型的不同，分为变压器改造、配电装置改造和二次系统改造三大类。本发明将变电站技改工程中的各个工程类型进行模块分类，可根据涉及的设备直接调用，使设计人员只需要输入设计条件，并进行简单修改即可方便地输出该工程所需要的主材料、辅材和说明文件，使得设计报告、材料统计表更加全面、规范，大大降低了设计人员的设计时间和出错概率，有利于节约工程建设成本。
Description
技术领域
本发明涉及电力设计辅助系统，特别是一种变电站技改工程自动设计系统。
背景技术
电力系统的稳定运行离不开电力设备的良好运行，对电力设备进行检修、技术改造必不可少，但是对变电站进行改造是一件琐碎且繁杂的工作。目前对于变电站技改工程，并没有统一的典型设计进行规范，设计人员往往仅依照个人经验进行设计。特别是一些技改工程涉及多种设备的匹配，需要对新设备进行选型、校验，若仅凭借设计人员个人经验作出的设计，常常会发生错误，造成现场施工的延误。即使是一些很简单的改造，可能仅涉及一种或极少数设备的更换，也需要设计人员进行反复地核查、校验，造成人力、物力和财力的浪费；而且，类似的变电站技改工程由不同设计人员进行设计时，因为设备选型不同，或个人经验不同，改造时需要的辅材（如低压电力电缆、阻火包、封堵材料等）数量大为不同，引起工程量和造价也相差甚远。总之，此类工程若依靠纯人工完成，不仅工作效率低，而且出错率较高，容易耽误送电时间，影响用户用电。
发明内容
本发明的目的在于克服电力技改工程琐碎繁杂，且需要考虑多方面因素的特点，针对仅凭设计人员经验进行设计容易缺漏的不足之处，提供一种适合电力设计院人员的变电站技改工程自动设计系统。
一种变电站技改工程自动设计系统：所述的变电站技改工程自动设计系统包括工程类型选择模块、电气参数校验模块和设计成果生成模块：
工程类型选择模块按照变电站设备功能、类型的不同，分为变压器改造、配电装置改造和二次系统改造三大类，其中：
（1）变压器改造根据变电站内设备电压等级的不同，分为主变压器改造和站用变压器改造，各类改造均有可选择的设备型号模块，该型号模块与国家电网公司的物资采购系统中的设备或物料、编码、参数、使用条件相匹配；
（2）配电装置改造根据设备类型的不同：分为断路器改造 、隔离开关改造、电流互感器改造、电压互感器改造、GIS设备改造、10kV开关柜改造、站用变系统改造、35kV/10kV电容器改造、10kV电抗器改造、避雷器改造及消弧线圈接地变改造，各类改造均有可选择的设备型号模块，该型号模块与国家电网公司的物资采购系统中的设备或物料、编码、参数、使用条件相匹配；
（3）二次系统改造根据设备功能不同主要分为：保护装置改造、综自系统改造、直流系统改造、故障录波改造、断路器端子箱改造及其他设备改造，各类改造均有可选择的设备型号模块，该型号模块与国家电网公司的物资采购系统中的设备或物料、编码、参数、使用条件相匹配；
电气参数校验模块是对技改工程的新旧设备电气参数进行匹配校验，主要包括：额定电压、额定电流、开断电流短路电流、动稳定电流短路电流校验，载流量校验、变压器并列运行条件校验、绝缘配合校验，对新增加的户外设备还应根据需要进行防雷接地校验、电气安全距离校验；
所述的设计成果生成模块,包括有各待技改工程初始资料输入模块、相关工程资料参考模板模块和成果生成模块；初始资料输入模块包括工程概况及技改原因、技改范围及方法和上一步骤自动生成的设备选型及校验结果；相关工程资料参考模块是各类型技改工程的资料数据库，内含有设计说明书、材料清单、工程估算书或概算书标准模板，可供设计人员直接调用，经简单修改后即可使用；成果生成模块包括生成材料清单，计算工程造价、生成设计说明书。
本发明将变电站技改工程中的各个工程类型进行模块分类，可根据涉及的设备直接调用，使设计人员只需要输入设计条件，并进行简单修改即可方便地输出该工程所需要的主材料、辅材和说明文件，使得设计报告、材料统计表更加全面、规范，大大降低了设计人员的设计时间和出错概率，有利于节约工程建设成本。
所述的主变压器改造包括主变增容改造、主变本体更换改造及主变中性点成套装置更换改造、站用变压器改造包括站用变增容改造、本体更换改造及新增改造；
所述的断路器改造包括三相高压断路器改造及电容器组断路器改造；隔离开关改造包括高压隔离开关改造及接地开关改造；电流互感器改造包括线路侧电流互感器改造、主变套管电流互感器改造及零序电流互感器改造；电压互感器改造包括母线电压互感器、线路侧电压互感器改造及开关柜内电压互感器改造；GIS设备改造包括GIS间隔扩建改造、GIS间隔更换改造及GIS整体改造；10kV开关柜改造包括开关柜新增间隔改造、开关柜更换改造、柜内电流/电压互感器更换改造、断路器更换改造、屏柜功能变更改造及母排更换改造；35kV/10kV电容器包括更换及新增改造；10kV电抗器改造包括更换及新增改造；避雷器改造包括线路侧避雷器改造、母线侧避雷器改造及主变进线侧避雷器改造；消弧线圈接地变改造包括增容改造及更换改造；站用变系统改造包括低压馈线柜改造、交流电源进线柜改造及ATS开关改造。
所述的保护装置改造包括主变保护改造、线路保护改造、电容器保护改造、备自投保护改造、母差保护改造、智能终端及合并单元改造；综自系统改造包括计算机监控系统改造、测控装置改造及备投装置改造；直流系统改造包括直流充电柜改造、直流馈线柜改造、蓄电池组改造、UPS改造及故障录波改造；断路器端子箱改造包括主变侧断路器端子箱改造及线路侧断路器端子箱改造；其他设备改造包括路由器改造、交换机改造及智能辅助控制装置改造。
本发明的变电站技改工程自动设计系统还设置有相关工程数据库模块，用于设计人员可以直接调用既有的资料进行参考设计。
本系统还可以用于存储设计人员的工程历史资料，可以直接调用或者稍做修改后使用。这些成果即是进行可行性研究阶段、初步设计阶段的成品，也可以成为设备招投标阶段、物资清单报送阶段的依据。
本发明系统进行变电站技改工程设计时具体包括以下几个步骤：
（1）根据工程技改要求，选择工程类型；
（2）系统自动选调出选取工程改造所涉及的设备，输入设备数量；
（3）输入工程初始资料，包括工程概况、现有设备型号（运行年限）、改造原因及改造范围、改造方法；
（4）根据系统生成的设备型号结果，对改造工程设计进行电气校验，电气校验的条件根据工程类型自动高亮显示；
（5）若设备选型无法满足电气校验的要求，则返回步骤（2），重新选择设备型号，如果满足电气校验需求，则系统将根据步骤（3）的结果生成相匹配的辅材型号，如电缆保护管、防火封堵、接地扁钢等，和其他辅材的数量；
（6）调整主辅材型号或数量，直至满足工程需求；
（7）根据步骤（3）输入的工程资料，和步骤（4）（6），自动生成设计说明报告、材料统计表、以及工程估算书（概算书），可手动进行调整，符合要求后打印输出。
综上所述，本发明相比现有技术具有如下优点：
本发明建立一整套标准化的变电站技改工程设计的辅助系统。该系统将改造工程进行细化、分类。设计人员可以通过不同的情况，选取要改造的设备型号、数量，从而得到需要与其相匹配的辅材型号、数量。即（1）该发明可避免现场施工因材料不够而影响施工进度，也可避免因设计人员经验不足造成的材料浪费。（2）通过系统对接国网标准材料库，及定额，可快速计算出改造工程所需要的造价。（3）通过系统验证，可全面地校验改造工程的可行性，以及施工中需要注意的问题，提高了改造工程的安全性。（4）该系统可将设计人员从单一改造的繁琐程序中解放出来，提高了设计的可靠性和工作效率；并且可应用于业主、施工队、监理、设计共同的质量监督。（5）利于设计文档的保存。
附图说明
图1为本发明的变电站技改工程自动生成系统流程图。
图2为本发明的工程类型选择模块图。
图3为本发明的电气参数校验模块图
图4为本发明的设计成果生成模块图。
图5为本发明的系统框架图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行更详细的描述
为了更好地描述本发明，下面将结合实例对本发明作详细的介绍。
实施例1
一种变电站技改工程自动设计系统：所述的变电站技改工程自动设计系统包括工程类型选择模块、电气参数校验模块和设计成果生成模块，
工程类型选择模块按照变电站设备功能、类型的不同，分为变压器改造、配电装置改造和二次系统改造三大类，其中：
（1）变压器改造根据变电站内设备电压等级的不同，分为主变压器改造和站用变压器改造；主变压器改造包括主变增容改造、主变本体更换改造及主变中性点成套装置更换改造；站用变压器改造包括站用变增容改造、本体更换改造及新增改造，各类设备均有可选择的设备型号模块，该型号模块与国家电网公司的物资采购系统中的设备或物料、编码、参数、使用条件相匹配；
（2）配电装置改造根据设备类型的不同：分为断路器改造 、隔离开关改造、电流互感器改造、电压互感器改造、GIS设备改造、10kV开关柜改造、站用变系统改造、35kV/10kV电容器改造、10kV电抗器改造、避雷器改造及消弧线圈接地变改造，断路器改造包括三相高压断路器改造及电容器组断路器改造；隔离开关改造包括高压隔离开关改造及接地开关改造；电流互感器改造包括线路侧电流互感器改造、主变套管电流互感器改造及零序电流互感器改造；电压互感器改造包括母线电压互感器、线路侧电压互感器改造及开关柜内电压互感器改造；GIS设备改造包括GIS间隔扩建改造、GIS间隔更换改造及GIS整体改造；10kV开关柜改造包括开关柜新增间隔改造、开关柜更换改造、柜内电流/电压互感器更换改造、断路器更换改造、屏柜功能变更改造及母排更换改造；35kV/10kV电容器包括更换及新增改造、10kV电抗器改造包括更换及新增改造；避雷器改造包括线路侧避雷器改造、母线侧避雷器改造及主变进线侧避雷器改造；消弧线圈接地变改造包括增容改造没更换改造；站用变系统改造包括低压馈线柜改造、交流电源进线柜改造及ATS开关改造，各类技改工程涉及的设备均具有可选择的设备型号模块，该型号模块与国家电网公司的物资采购系统中的设备或物料、编码、型号、参数、及使用条件相匹配；
（3）二次系统改造根据设备功能不同主要分为：保护装置改造、综自系统改造、直流系统改造、故障录波改造、断路器端子箱改造及其他设备改造，保护装置改造包括主变保护改造、线路保护改造、电容器保护改造、备自投保护改造、母差保护改造、智能终端及合并单元改造；综自系统改造包括计算机监控系统改造、测控装置改造及备投装置改造；直流系统改造包括直流充电柜改造、直流馈线柜改造、蓄电池组改造、UPS改造及故障录波改造；断路器端子箱改造包括主变侧断路器端子箱改造及线路侧断路器端子箱改造；其他设备改造包括路由器改造、交换机改造及智能辅助控制装置改造；各种类型工程涉及的设备均有可选择的设备型号模块，该型号模块与国家电网公司的物资采购系统中的设备或物料、编码、型号、参数、及使用条件相匹配；
电气参数校验模块是对技改工程的新旧设备电气参数进行匹配校验，主要包括：额定电压、额定电流、开断电流短路电流、动稳定电流短路电流校验，载流量校验、变压器并列运行条件校验、绝缘配合校验，对新增加的户外设备还应根据需要进行防雷接地校验、电气安全距离校验；
所述的设计成果生成模块,包括有各待技改工程初始资料输入模块、相关工程资料参考模板模块和成果生成模块；初始资料输入模块包括工程概况及技改原因、技改范围及方法、和上一步骤自动生成的设备选型及校验结果；相关工程资料参考模块是各类型技改工程的资料数据库，内含有设计说明书、材料清单、工程估算书或概算书标准模板，可供设计人员直接调用，经简单修改后即可使用；成果生成模块包括生成材料清单，计算工程造价、生成设计说明书。本发明的变电站技改工程自动设计系统还设置有相关工程数据库模块，用于设计人员可以直接调用既有的资料进行参考设计。
以下以某变电站需要进行1台110kV主变压器更换，设计人员在选择工程类型模块中，选择主变压器改造。
1、系统自动提供与主变压器改造相关的设备清单，有2个设备：主变压器、中性点成套装置。选择与国家电网公司物资采购平台上相关联的标准主变压器的物料编码、物料描述，选择需要的物料型号。如果无需进行中性点成套装置的更换，则数量填写为零即可。若需要更换中性点成套装置，则选择需要的物料型号，并填写数量。
2：输入原有的主变压器的型号，中性点成套装置的型号，输入工程改造的原因、现状。
3：对新旧主变进行电气校验，包括新的主变压器的容量、变比、时钟序列、短路阻抗是否满足2台主变并列运行的需求。对新的中性点成套装置进行电气校验，包括额定电压电流和避雷器绝缘配合校验。若新设备无法通过电气参数校验，则返回步骤2，重新选择设备。
4：若新主变、新中性点成套装置能满足各个电气校验的要求，系统自动生成进行1台主变压器改造时可能需要进行更换的其他辅材，包括：钢芯铝绞线、设备线夹、接地扁钢、电缆保护管、防火包、其他辅料。
5：根据工程的实际情况，核查系统自动生成的清单中设备型号和数量，修改完后，自动生成改造工程的设计研究报告、材料统计表和估算/概算书。
本发明有利于提高变电站改造工程的设计效率、对后续的初步设计阶段、物资招投标阶段、施工图设计阶段的材料准备提供参考。提高设计规范性，有利于工程质量的提升。
本发明通过以上具体实施例对本发明的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想；该部分内容不应理解为对本发明的限制。
本实施例未述部分与现有技术相同。
Claims (3)
1.一种变电站技改工程自动设计系统，其特征在于：所述的变电站技改工程自动设计系统包括工程类型选择模块、电气参数校验模块和设计成果生成模块：
工程类型选择模块按照变电站设备功能、类型的不同，分为变压器改造、配电装置改造和二次系统改造三大类，其中：
（1）变压器改造根据变电站内设备电压等级的不同，分为主变压器改造和站用变压器改造，各类改造均有可选择的设备型号模块，该型号模块与国家电网公司的物资采购系统中的设备或物料、编码、参数、使用条件相匹配；
（2）配电装置改造根据设备类型的不同：分为断路器改造 、隔离开关改造、电流互感器改造、电压互感器改造、GIS设备改造、10kV开关柜改造、站用变系统改造、35kV/10kV电容器改造、10kV电抗器改造、避雷器改造及消弧线圈接地变改造，各类改造均有可选择的设备型号模块，该型号模块与国家电网公司的物资采购系统中的设备或物料、编码、参数、使用条件相匹配；
（3）二次系统改造根据设备功能不同主要分为：保护装置改造、综自系统改造、直流系统改造、故障录波改造、断路器端子箱改造及其他设备改造，各类改造均有可选择的设备型号模块，该型号模块与国家电网公司的物资采购系统中的设备或物料、编码、参数、使用条件相匹配；
电气参数校验模块是对技改工程的新旧设备电气参数进行匹配校验，主要包括：额定电压、额定电流、开断电流短路电流、动稳定电流短路电流校验，载流量校验、变压器并列运行条件校验、绝缘配合校验，对新增加的户外设备还应根据需要进行防雷接地校验、电气安全距离校验；
所述的设计成果生成模块,包括有各待技改工程初始资料输入模块、相关工程资料参考模板模块和成果生成模块；初始资料输入模块包括工程概况及技改原因、技改范围及方法和上一步骤自动生成的设备选型及校验结果；相关工程资料参考模块是各类型技改工程的资料数据库，内含有设计说明书、材料清单、工程估算书或概算书标准模板，可供设计人员直接调用，经简单修改后即可使用；成果生成模块包括生成材料清单，计算工程造价、生成设计说明书。
2.根据权利要求1所述的变电站技改工程自动设计系统，其特征在于：主变压器改造包括主变增容改造、主变本体更换改造及主变中性点成套装置更换改造；站用变压器改造包括站用变增容改造、本体更换改造及新增改造；
所述的断路器改造包括三相高压断路器改造及电容器组断路器改造；隔离开关改造包括高压隔离开关改造及接地开关改造；电流互感器改造包括线路侧电流互感器改造、主变套管电流互感器改造及零序电流互感器改造；电压互感器改造包括母线电压互感器、线路侧电压互感器改造及开关柜内电压互感器改造；GIS设备改造包括GIS间隔扩建改造、GIS间隔更换改造及GIS整体改造；10kV开关柜改造包括开关柜新增间隔改造、开关柜更换改造、柜内电流/电压互感器更换改造、断路器更换改造、屏柜功能变更改造及母排更换改造；35kV/10kV电容器包括更换及新增改造；10kV电抗器改造包括更换及新增改造；避雷器改造包括线路侧避雷器改造、母线侧避雷器改造及主变进线侧避雷器改造；消弧线圈接地变改造包括增容改造及更换改造；站用变系统改造包括低压馈线柜改造、交流电源进线柜改造及ATS开关改造；
所述的保护装置改造包括主变保护改造、线路保护改造、电容器保护改造、备自投保护改造、母差保护改造、智能终端及合并单元改造；综自系统改造包括计算机监控系统改造、测控装置改造及备投装置改造；直流系统改造包括直流充电柜改造、直流馈线柜改造、蓄电池组改造、UPS改造及故障录波改造；断路器端子箱改造包括主变侧断路器端子箱改造及线路侧断路器端子箱改造；其他设备改造包括路由器改造、交换机改造及智能辅助控制装置改造。
3.根据权利要求2所述的变电站技改工程自动设计系统，其特征在于：所述的变电站技改工程自动设计系统还设置有相关工程数据库模块，用于设计人员可以直接调用既有的资料进行参考设计。
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