CN119482108A - 一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站，包括一次电气设备、二次电气设备和变电站建筑结构；一次电气设备包括主变压器、户内GIS配电装置、开关柜配电装置和低压无功补偿装置；二次电气设备包括监控系统和智能辅助监控系统，监控系统包括设备监控网络和设备状态判断系统；智能辅助监控系统包括：一次设备在线监测子系统、二次系统在线监测子系统、火灾消防监测子系统、安全防卫监测子系统、动力环境监测子系统、智能巡视子系统、变电站建筑结构包括围护墙体、楼板、门窗、照明设备、通风设备和降噪设备。与现有技术相比，本发明实现了对各设备全面精确监控，达到数字智能效果；又能减少耗材、提高装配效率，达到绿色低碳效果。

Description

一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站
技术领域
本发明涉及110千伏变电站领域，尤其是涉及一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站。
背景技术
110千伏变电站是一种高压变电站，用于将高压电能转换为低压电能。它的主要用途是将电力从高压输电网分配到低压电网，供电给城市、农村和工业地区。
现有的110千伏变电站包括变压器、二次设备室、GIS室、配电设备、储能设备、二次设备等多种设备。二次设备多采用集中布置方式，即保护测控装置、一体化监控系统、一体化电源、通信设备均布置于二次设备室。
一方面，110千伏变电站中各个设备的状态信息尤为重要，直接影响变电站工作的可靠性，现有的方案中直接根据设备自身发出的状态信息进行控制，但存在于实际状态不同的情况，如断路器状态显示为合位，但实际在闭合过程中受到阻碍，并未完全闭合，导致变电站发生控制故障；
另一方面，现有110千伏变电站的监测大多局限于温度、油温、电流等基本数据的采集监测，无法实现对变电站整体的全面检测，提高其安全运行水平；
并且现有的110千伏变电站的大多为通用的混凝土建筑结构，其防火、气密性、管线安全性和降噪性能均存在隐患。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现对各设备全面精确监控，且结构绿色低碳的基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站，包括一次电气设备、二次电气设备和变电站建筑结构；
所述一次电气设备包括主变压器、户内GIS配电装置、开关柜配电装置和低压无功补偿装置，所述主变压器为三相油浸有载变压器，所述开关柜配电装置为空气绝缘开关柜设备，所述低压无功补偿装置包括连接主变压器的电容器和SVG装置；
所述二次电气设备包括监控系统和智能辅助监控系统，所述监控系统包括设备监控网络和设备状态判断系统，用于对变电站设备进行状态监测；所述智能辅助监控系统包括：
一次设备在线监测子系统，用于实现油温及油位监测、铁芯夹件接地电流监测、避雷器泄漏电流监测、绝缘气体密度监测和开关触头测温；
二次系统在线监测子系统，用于采集二次设备的状态数据，实现二次设备状态在线监视、网络报文分析、二次虚回路在线监视、过程层光纤回路在线监视和二次回路故障智能诊断；
火灾消防监测子系统，用于探测变电站内的火灾信号并发出报警信息；
安全防卫监测子系统，用于对变电站的各个区域进行安全布防；
动力环境监测子系统，用于采集和上传变电站的运行环境数据；
智能巡视子系统，用于对变电站的电气设备、安装地点及周边环境进行全天候的视频监视；
所述变电站建筑结构包括围护墙体、楼板、屋面板、门窗、照明设备、电气管线、通风设备和降噪设备，
所述围护墙体的楼外墙为一体化铝镁锰复合外墙板、内隔墙为钢结构框架填充墙、支撑件采用钢结构柱和钢结构梁；
所述楼板采用压型钢板为底模的现浇钢筋混凝土板；
所述屋面板采用压型钢板为底膜的现浇钢筋混凝土屋面；
所述门窗包括外门、内门和外窗，所述外门为彩钢门，所述内门为防火门，所述外窗为增强型玻纤聚氨酯外窗；
所述照明设备为LED灯；
所述电气管线采用明敷布置，管材采用热镀锌SC钢管；
所述通风设备包括风机；
所述降噪设备包括集成在主变室内墙上的吸声材料。
进一步地，所述设备状态判断系统包括监控主机和智能防误主机，所述监控主机和智能防误主机均设有对应的且相互独立的设备状态监测防误逻辑，形成双确认防误逻辑，该双确认防误逻辑的主判据为设备的开关触点双位置信息，辅助判据为设备所在回路的电压、电流遥测信息、带电显示装置反馈的有无电信息或设备状态传感器反馈的位置状态信息。
进一步地，所述双确认防误逻辑包括断路器双确认判据和隔离开关双确认判据；
所述断路器双确认判据的主判据为断路器的合位、分位双位置遥信信息；对应的辅助判据为三相电流和电压遥测信息；
所述隔离开关双确认判据的主判据为隔离开关的合位、分位双位置辅助接点；对应的辅助判据为安装在隔离开关的分闸和合闸位置的微动开关的感应信息。
进一步地，所述一次设备在线监测子系统包括：
变压器油温、油位数字化远传表计，安装在主变压器上；
中性点成套设备避雷器泄漏电流数字化远传表计，安装在中性点成套设备避雷器支柱上；
变压器铁芯夹件接地电流数字化远传表计，安装在主变压器上；
GIS绝缘气体密度数字化远传表计，安装在GIS本体上；
空气绝缘开关柜触头测温传感器，安装在主变进线柜、分段柜触头上。
进一步地，所述二次系统在线监测子系统包括管理单元和采集单元，所述管理单元由多个综合应用服务器集成；
所述综合应用服务器用于接收采集单元的报文数据，实现二次设备状态在线监视、网络报文分析、二次虚回路在线监视、过程层光纤回路在线监视、二次回路故障智能诊断功能；
所述采集单元用于采集二次设备的状态数据、端口连接状态以及SV/GOOSE报文和MMS报文；
所述综合应用服务器和采集单元通过光纤接口或RJ45电以太网接口经防火墙后直接或组网通信。
进一步地，所述火灾消防监测子系统包括主控制器、探测器组件、手动报警按钮和声光报警器，所述主控制器分别连接探测器组件和声光报警器，用于在发生火灾时，通过探测器组件感知火灾信号，以在主控制器上显示火灾信息，并通过声光报警器发出报警信号；所述手动报警按钮连接声光报警器，用于手动发出报警信号；
所述探测器组件包括在电缆夹层和电缆竖井内配置的点型感温感烟火灾探测器、在GIS室配电装置室内配置的线型光束感烟探测器、在变压器室和电抗器室内配置的缆式线型定温火灾探测器。
进一步地，所述安全防卫监测子系统包括安防监控终端、变电站周界防范设备和站内关键区域防范设备，所述安防监控终端分别通信连接变电站周界防范设备和站内关键区域防范设备；
所述变电站周界防范设备包括设置在变电站四周围墙的高压脉冲的电子围栏；
所述站内关键区域防范设备包括设置在变电站大门上的红外对射传感器；设置在建筑物出入口以及一楼窗口处的红外双鉴探测器；设置在具有长走廊的GIS室的长距离红外双鉴探测器；设置在变电站入口大门、建筑物出入口、二次设备室、主变室、GIS室、10kV配电装置室、电容器、电抗器室的门禁；设置在变电站围墙四周、二次设备室、开关室和GIS室的声光报警器。
进一步地，所述动力环境监测子系统包括环境监控终端和连接该环境监控终端的环境监控传感设备；
所述环境监控传感设备包括在二次设备室、电容器室、电抗器室、站用变室、配电装置室内每隔第一距离设置的温湿度传感器；在含SF6设备的配电装置室内每隔第二距离设置的SF6泄漏传感器；在二次设备室楼顶配置的微气象传感器。
进一步地，所述一体化铝镁锰复合外墙板的外板为铝镁锰合金，且采用氟碳辊涂；所述一体化铝镁锰复合外墙板的芯材为岩棉；所述一体化铝镁锰复合外墙板的内板为镀锌钢板；
所述内隔墙的外侧敷装有纤维水泥饰面板；
所述钢结构柱和钢结构梁均采用纤维增强硅酸盐板包覆。
进一步地，所述电气管线还包括在半地下电缆层、地面一层走廊、地面二层走廊内设置的建筑电气桥架，用于照明、动力及消防管线敷设；
所述主变压器采用本体和散热器分体布置形式，所述主变压器的本体封闭于室内，所述主变压器的本体的封闭室的墙体采用吸声材料集成墙面。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明为主变压器配置了电容器和SVG装置，SVG装置能实现动态无功补偿统一调控逻辑，实现电压动态柔性调节，支撑新能源接入电网安全稳定运行要求；
对于变电站设备的状态监测，提出了双确认防误逻辑，以设备的开关触点双位置信息，作为主判据；以设备所在回路的电压、电流遥测信息、带电显示装置反馈的有无电信息或设备状态传感器反馈的位置状态信息作为辅助判据，提高了设备状态数据的安全性，使得变电站运行更加稳定可靠；
对于一次设备在线监测子系统，均采用数字化远传表计，实现数据远程传输，减少了布线线束，且能保证数据的实时性和准确性；
对于二次系统在线监测子系统，按区域设置来了多个综合应用服务器，实现报文数据的采集和分析处理，大幅提高了变电站的数据监测能力；
设置的火灾消防监测子系统对各个配电区域分别提供了最适配的火灾探测器，提升火灾探测能力；
设置的安全防卫监测子系统，从变电站周界防范和站内关键区域重点防范两个角度进行了全面布防，对于四周围墙采用了高压脉冲的电子围栏布防，对于站内关键区域分别布置了红外双鉴探测器、长距离红外双鉴探测器和门禁等防卫设备；
设置的动力环境监测子系统，能利用环境监控终端、温湿度传感器、微气象传感器、SF6传感器等设备，实现变电站的运行环境数据的实时采集、处理和上传；
对于建筑结构主体，设置围护墙体的楼外墙采用一体化铝镁锰复合外墙板、内隔墙为钢结构框架填充墙、支撑件采用钢结构柱和钢结构梁，既能实现预先制造，又能达到防火效果；对于门窗，采用防火门和增强型玻纤聚氨酯外窗，具有防火性能，且具有良好的气密性、水密性、隔声性能；
为实现整体降噪，将主变压器设置为本体与散热器分体布置形式，变压器本体封闭于室内，阻隔了其低频噪声的外泄，且采用吸声材料集成墙面，降低房间内噪声经过壁面多次反射形成的混响，并最终降低其对厂界的影响；而散热器噪声较低，小于45dB(A)；
另外，本变电站整体实现基于预制构件的装配式结构，搭建方便且高效；
从整体上，本发明提供了一种既能实现对各设备全面精确监控，达到数字智能效果；又能减少耗材、提高装配效率，达到绿色低碳效果的110千伏变电站。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站的结构框架示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站，包括一次电气设备、二次电气设备和变电站建筑结构；
一次电气设备包括主变压器、户内GIS配电装置、开关柜配电装置和低压无功补偿装置，主变压器为三相油浸有载变压器，开关柜配电装置为空气绝缘开关柜设备，低压无功补偿装置包括连接主变压器的电容器和SVG装置；
二次电气设备包括监控系统和智能辅助监控系统，监控系统包括设备监控网络和设备状态判断系统，用于对变电站设备进行状态监测；智能辅助监控系统包括：
一次设备在线监测子系统，用于实现油温及油位监测、铁芯夹件接地电流监测、避雷器泄漏电流监测、绝缘气体密度监测和开关触头测温；
二次系统在线监测子系统，用于采集二次设备的状态数据，实现二次设备状态在线监视、网络报文分析、二次虚回路在线监视、过程层光纤回路在线监视和二次回路故障智能诊断；
火灾消防监测子系统，用于探测变电站内的火灾信号并发出报警信息
安全防卫监测子系统，用于对变电站的各个区域进行安全布防；
动力环境监测子系统，用于采集和上传变电站的运行环境数据；
智能巡视子系统，用于对变电站的电气设备、安装地点及周边环境进行全天候的视频监视；
变电站建筑结构包括围护墙体、楼板、屋面板、门窗、照明设备、电气管线、通风设备和降噪设备，
围护墙体的楼外墙为一体化铝镁锰复合外墙板、内隔墙为钢结构框架填充墙、支撑件采用钢结构柱和钢结构梁；
楼板采用压型钢板为底模的现浇钢筋混凝土板；
屋面板采用压型钢板为底膜的现浇钢筋混凝土屋面；
门窗包括外门、内门和外窗，外门为彩钢门，内门为防火门，外窗为增强型玻纤聚氨酯外窗；
照明设备为LED灯；
电气管线采用明敷布置，管材采用热镀锌SC钢管；
通风设备包括风机；
降噪设备包括集成在主变室内墙上的吸声材料。
下面对各部分进行具体描述：
1、一次电气设备
主要一次电气设备选型如下：110kV主变压器采用有载调压侧上方分体自然油循环自冷变压器；110kV设备采用GIS，间隔宽度按不大于1.0m考虑；10kV配电装置采用开关柜设备，断路器选用真空式，配弹簧操动机构，10kV主变进线、分段开关及分段引线柜间隔宽度为1.0m，其余开关柜间隔宽度0.8m；10kV电容器采用户内柜式成套设备；10kV SVG采用水冷散热成套设备；10kV接地电阻采用成套不锈钢电阻柜。
1.1、主变压器为三相油浸有载变压器,50MVA,110±8*1.25％/10.5/6.6kV,侧上方分体。能效等级为2级。
1.2、户内GIS配电装置采用全电缆进出线方式，间隔宽度1m，本实施例建设两段母线，房间尺寸为为18.6m×9.0m，房间设置工字钢吊梁，梁底净高7.5米。
本实施例共6个110kV间隔，主要为临港新片区重要负荷供电，110kV间隔气室采用SF6/N2混合气体。
1.3、开关柜配电装置采用空气绝缘开关柜设备，10kV主变进线、分段开关及分段引线柜间隔宽度为1.0m，其余开关柜间隔宽度0.8m。
1.4、低压无功补偿装置的配置如下：
每台主变10kV侧电容器最终按6000kvar配置，本实施例不配置，采用户内柜式成套设备。电容器单元的单台容量为334kvar，户内布置，配干式铁心串抗，电源侧布置，电抗率采用5％；电容器采用“Y”接线，开口三角保护。
每台主变10kV侧SVG最终按±6000kvar配置，本实施例按±6000kvar配置，采用水冷散热成套设备。
2、二次电气设备
二次电气设备包括监控系统和智能辅助监控系统，所述监控系统包括设备监控网络和设备状态判断系统，用于对变电站设备进行状态监测；所述智能辅助监控系统包括：
2.1、监控系统
2.1.1、系统网络
监控系统由站控层、间隔层、过程层设备，以及网络和安全防护设备组成。站控层网络按照安全分区划分为安全Ⅰ、Ⅱ及Ⅳ区。其中保护、监控及站用交直流等系统部署于安全I区；故障录波、计量、一次设备在线监测、二次系统在线监测、火灾消防监测、安全防卫监测、动力环境监测等辅控系统部署于安全Ⅱ区；智能巡视系统宜部署于安全Ⅳ区。站控层网络采用双重化星形以太网络，Ⅰ、Ⅱ区网络之间采用防火墙，安全Ⅱ、Ⅳ区网络之间通过正、反向隔离装置连接。
2.1.2、一键顺控功能
(1)操作内容
针对变电站一键顺控范围操作涉及一次设备和二次设备，一次设备为10kV和110kV断路器和电动隔离开关(含电动手车)及电动接地开关。二次设备包括继电保护装置、安全自动装置等可远程投退的软压板和可远程切换的定值区。
(2)功能要求
变电站一键顺控应实现操作项目软件预制、操作任务模块式搭建、设备状态自动识别、防误联锁智能校核、操作步骤一键启动、操作过程视频联动等功能。由监控系统按照预设程序与防误策略，选择相应的操作任务，自动导出变电站操作票并按步骤顺序执行操作；基于变电站自动化系统后台实现准确的数据采集，包括变电站内所有实时遥信量(断路器、隔离开关、接地开关等)的位置，所有实时模拟量(电流、电压、功率等)，以及其他辅助的状态传感器信息等多重判据，判别确认设备实时状态信息，直至所有步骤全部完成；采用防误双校核和设备状态双确认机制，确保操作控制安全可靠。
(3)总体方案
变电站一键顺控功能在站端实现，部署于安全Ⅰ区，由站控层设备(监控主机、智能防误主机、Ⅰ区数据通信网关机)、间隔层设备(测控装置)及一次设备传感器共同实施。具体由监控主机实现相关功能，与智能防误主机之间进行防误逻辑双校核，通过Ⅰ区数据通信网关机采用DL/T 634.5104通信协议实现调控/集控站端对变电站一键顺控功能的调用。
双确认防误逻辑中，对断路器和刀闸的位置状态确认应至少包含不同源或不同原理的主辅双重判据。主判据应为断路器和隔离开关的机构辅助开关触点双位置信息，辅助判据宜为设备所在回路的电压、电流遥测信息、带电显示装置反馈的有无电信息或设备状态传感器反馈的位置状态信息。
(4)设备配置
1)站控层设备
配置1套智能防误主机，智能防误功能模块1套部署于监控主机，一套部署于智能防误主机。
监控主机的防误逻辑与智能防误主机的防误逻辑应相互独立，两套防误逻辑共同实现防误双校核功能。
由监控系统主机内置的一键顺控功能软件实现一键顺控功能。
一键顺控数据通信功能由监控系统I区数据通信网关机集成。
调控/集控站端通过站内Ⅰ区数据通信网关机调用站端一键顺控功能，并接收一键顺控执行情况的相关信息。本实施例本站站控层需增加1台防误主机、4台公用测控装置，共组2面屏布置于二次设备室。
2)间隔层设备
主判据、辅助判据信息接入本间隔过程层设备，经本间隔测控装置上传至监控系统站控层；当无过程层设备无法接入时，直接接入本间隔测控装置上传至监控系统站控层。
按电压等级配置公用测控装置，接入辅助判据位置信息。
(5)设备双确认判据
1)断路器双确认判据
断路器双确认主判据采用断路器的合位、分位双位置遥信信息。辅助判据采用三相电流和电压遥测信息，110kV电压等级各间隔的电压辅助判据取母线及各间隔三相电压互感器，所以本实施例增加110kV母设间隔及主变间隔三相PT。
主变10kV进线间隔、10kV线路等间隔断路器的辅控判据采用“母线三相PT及间隔三相带电显示装置”。
2)隔离开关双确认判据
隔离开关、接地开关(含110kV GIS中的隔离开关和接地开关、110kV中性点闸刀、10kV开关柜接地开关)：主判据采用隔离开关、接地开关的合位、分位双位置辅助接点。
辅助判据采用微动开关，在分闸、合闸位置各安装1只微动开关。对于三工位开关、隔离开关、接地开关各安装2只微动开关，所以本实施例110kV GIS所有隔离开关和接地开关需要安装微动开关。
开关柜电动手车：本实施例10开关柜手车采用电动手车，开关柜电动手车双确认主判据采用工作位置、试验位置双位置辅助接点，辅助判据采用传感器位置信息(采用微动开关，在开关柜电动手车的工作位置、试验位置各安装1只微动开关)。
2.2、智能辅助监控系统
2.2.1、系统组成与功能
设置综合应用服务器和智能辅助控制系统。智能辅助控制系统设置后台主机，部署于安全II区，后台主机通过综合应用服务器与IV区智能巡视子系统进行信息交互，以实现站内安防、消防、视频、环境、一次设备状态监测等辅助设备的标准接入、监视控制和智能联动，并实现远传至主站端。
2.2.2、一次设备在线监测子系统
在线监测子系统监视实现油温及油位监测、铁芯夹件接地电流监测、避雷器泄漏电流监测、绝缘气体密度监测、开关触头测温等功能。
在线状态监测前端设备实时采集各一次设备状态信息，点对点传输至就地配置的一次设备在线监测IED，IED采用DL/T 860协议将数据整合上送至辅助控制系统后台。前端硬件设备由一次设备集成。
1)变压器油温、油位数字化远传表计
变压器油温、油位数字化远传表计(监测装置)安装于主变本体，与原有监测表计安装位置相同，替换主变原有表计(数字化远传表计数量与原普通数量一致，每台主变配置本体油位数字化远传表计1只、油面温度数字化远传表计2只、绕组温度数字化远传表计1只)。与主变本体成套提供。
2)中性点成套设备避雷器泄漏电流数字化远传表计
中性点成套设备避雷器泄漏电流数字化远传表计(监测装置)安装于中性点成套设备避雷器支柱上，与原有监测表计安装位置相同，替换原有表计(与原数量一致)。建议与中性点成套设备成套。
3)变压器铁芯夹件接地电流数字化远传表计
变压器铁芯夹件接地电流数字化远传表计安装于主变本体，每台变压器1套，建议与主变本体成套提供。
变压器监测终端根据变电站内主变压器数量进行配置，每台主变压器配置一台变压器监测终端，集线器及监测终端安装于主变本体智能控制柜。
每台主变油温、油位数字化远传表计、中性点成套设备避雷器泄漏电流数字化远传表计与铁芯夹件接地电流数字化远传表计共用一个监测终端。
4)110kV GIS绝缘气体密度数字化远传表计
数字化远传表计(压力传感器)安装于GIS本体，与原有监测表计安装位置相同，替换原有表计(与原数量一致，每个绝缘气室配置一只)。与GIS本体成套。
110kV GIS配置1台监测终端，配置4个16口集线器。集线器与监测终端安装于主变智能汇控柜内。
5)10kV空气绝缘开关柜触头测温监测
空气绝缘开关柜触头测温传感器安装于主变进线柜、分段柜触头上，按每面开关柜断路器动静触头共配置6只。与开关柜本体成套。
根据主变进线柜、分段柜数量配置监测终端2台，安装于开关室内分段隔离柜内。采用无线方式接收监测装置信号，使用输变电设备物联网节点装置，无需集线器。
2.2.3、二次系统在线监测子系统
变电站二次系统在线监测子系统由管理单元和采集单元组成，管理单元功能由综合应用服务器集成。
综合应用服务器接收采集单元报文数据，实现二次设备状态在线监视、网络报文分析、二次虚回路在线监视、过程层光纤回路在线监视、二次回路故障智能诊断等功能。变电站内不再独立配置网络分析仪。
采集单元宜按网络配置，采集保护装置、安全自动装置、测控装置、过程层设备和Ⅰ区交换机等二次设备的状态数据、端口连接状态以及SV/GOOSE报文和MMS报文等功能。
综合应用服务器和采集单元应通过光纤接口或RJ45电以太网接口经防火墙后直接或组网通信。
二次系统在线监测子系统具体实现功能如下：
(1)二次设备状态在线监视应具备二次设备温度、电源电压、过程层端口发送/接收光强和保护光纤纵联通道光强监测功能，并能可视化在线监视。
(2)报文分析功能应具备通信过程分析、网络状态诊断、报文一致性检查、报文内容分析和异常情况告警等功能。
(3)二次虚回路在线监视应能显示回路的状态异常时的细节信息，如其所在逻辑链路状态、相关联软压板状态，对应网络报文状态。
(4)过程层光纤回路在线监视应能根据装置的光纤端口监测信息，以及逻辑链路告警信息进行物理链路故障定位，辅助定位故障点或故障区域，给出提示信息，并在此图上进行明显的标识。
2.2.4、火灾消防监测子系统
火灾消防监测子系统由主控制器、各种探测器、手动报警按钮、声光报警器等设备组成，当发生火灾时，探测器将火灾信号送至主控制器，在主控制器上能显示火灾发生的时间、地点，并发出报警信号，实现站内火灾报警信息的采集、传输和联动控制。
各房间、电缆夹层、电缆竖井配置点型感温感烟火灾探测器。GIS室配电装置室应配置线型光束感烟探测器。变压器室、电抗器室等区域，配置缆式线型定温火灾探测器。根据变电站的实际需求，配置消防管网压力变送器和水流变送器，实时监测消防管网压力和水流情况。
2.2.5、安全防卫监测子系统
本站配置1套安全防卫子系统，主要配置1套安防监控终端，布置于二次设备室。采用两层防范方案：第一层为变电站周界防范，第二层为站内关键区域重点防范。
四周围墙采用高压脉冲的电子围栏布防，根据现场实际情况选用双防区主机或单防区主机，采用100米一个防区，6线制；根据当地治安防范要求，可采用小于70米一个防区。电子围栏应满足GB/T 7946-2015的相关设计技术要求，并取得当地公安部门认证。
大门上方采用1～2对红外对射。建筑物出入口及一楼窗口处按需配置红外双鉴探测器。配电装置室、二次设备室等出入口应配置红外双鉴探测器；对部分有长走廊的GIS室宜配置长距离红外双鉴探测器。变电站入口大门、建筑物出入口、二次设备室、主变室、GIS室、10kV配电装置室、电容器、电抗器室应配置门禁。对于需要远传报警信息至110联网报警中心的变电站，可配置1台防盗报警控制器。配置1个紧急报警按钮。围墙四周应配置声光报警器，二次设备室、开关室、GIS室宜配置声光报警器。
安防监控终端将相关信号接入站内智能辅助控制系统，以满足值班人员的需要。
2.2.6、动力环境监测子系统
本站配置1套动力环境监测子系统，主要配置1套环境监控终端，布置于二次设备室，环境监控应能利用环境监控终端、温湿度传感器、微气象传感器、SF6传感器等设备，实现变电站的运行环境数据的实时采集、处理和上传。
在二次设备室、电容器室、电抗器室、站用变室、配电装置室等重要设备间，单个房间每20平方米配置1台温湿度传感器。GIS室等含SF6设备的配电装置室应按每间隔配置1台SF6泄漏传感器。空调系统应具备控制和通信功能。风机系统应具备通信功能，其中变压器室、无功补偿装置室等发热量较大的设备房间配置的风机(除轴流风机外的其他非消防用普通风机)应具备变频调速控制功能。二次设备室楼顶配置1套一体化微气象传感器，采集室外温度、湿度、风速、风向、气压、雨量等数据。
2.2.7、智能巡视子系统
本站配置1套智能巡视子系统，设置独立巡视主机，与站内一键顺控视频双确认主机分开配置。该系统主要负责对全站主要电气设备、安装地点及周边环境进行全天候的视频监视，同时能与其它子系统进行报警联动，满足生产运行对安全、巡视的要求。
摄像机采用网络方式传输图像；电源取自就近检修箱，每台摄像机应配置独立电源适配器，电源适配器必须具备防雷和防过电压能力。
摄像机布置应满足变电站安防监视、设备遥控操作辅助监视及设备远程辅助巡视的要求，满足控制操作到设备冷备用状态辅助监视的要求，就地摄像机按最终规模配置。
2.3、预制式二次设备
本站110kV采用户内GIS设备，过程层设备及保护、测控、电能表等间隔层设备全部就地下放布置于预制式智能控制柜。
全站光缆、控制电缆均采用预制光缆(或尾缆)和预制电缆形式，提升现场接线的效率和质量，实现低碳环保。
3、装配式建筑物
3.1、建筑结构
配电装置楼采用装配式结构，钢框架主体结构的框架梁与框架柱、主梁与次梁、围护结构的次檩条与主檩条(或龙骨)、围护结构与主体结构、雨蓬挑梁与雨蓬梁、雨蓬梁与主体框架柱之间均采用全螺栓连接。
3.2、围护墙体
本站配电装置楼外墙采用一体化铝镁锰复合外墙板，外板为0.8厚铝镁锰合金表面采用氟碳辊涂，芯材使用防火性能为A级的岩棉(容重100kg/m3)，内板采用0.6厚镀锌钢板，外墙内侧不设装饰层，具体优势如表1所示。
地上钢结构框架填充墙：轻钢龙骨两面钉耐火纸面石膏板。防火墙采用3X15mm+150mm(填100mm厚岩棉)+3X15mm，耐火极限不小于3小时，总厚240mm。其他内隔墙采用3X15mm+100mm(填80mm岩棉)+2X15mm，耐火极限不小于2小时，总厚175mm。所有内隔墙外侧敷装6厚纤维水泥饰面板(免涂)，整板工厂裁切后运至现场用结构胶粘接。
钢结构柱和防火墙上的钢结构梁，采用32mm厚纤维增强硅酸盐板包覆，耐火极限达到3小时，外贴纤维水泥饰面板(免涂)和内墙饰面保持一致；其余钢结构梁、外墙檩条、钢结构楼梯和组合楼板的底板采用膨胀性防火涂料。
表1一体化纤维水泥集成内隔墙与轻钢龙骨石膏内隔墙板比选
3.3、楼板及屋面板
楼面采用压型钢板为底模的现浇钢筋混凝土板，屋面采用压型钢板为底膜的现浇钢筋混凝土屋面。
3.4、门窗
外门采用彩钢门，内门采用防火门；设置空调的房间外窗选用增强型玻纤聚氨酯外窗，具体优势如表2所示，采用中空夹胶玻璃为6.76+9A+6.76，(6.76厚夹胶玻璃、夹层内空气层厚9mm、6.76厚夹胶玻璃)。外窗的抗风压性能为3级，气密性能为6级，水密性能为3级,门窗传热系数不大于2.2W/(m2.K)。百页窗采用铝合金窗。
表2玻纤增强聚氨酯节能窗与断桥铝合金窗比选
3.5、绿色照明
本站主变室、110kV配电装置室、电容器室、电抗器室采用投光灯，电缆层采用防水防潮型吸顶灯。110kV配电装置室、10kV配电装置室、电容器室、电抗器室、站变室、消防泵房及走廊采用单端LED灯，开关柜背后维护通道采用单端LED灯，继电器室采用线槽灯，其余辅助房间均采用双端LED灯照明。因本站系无人值班变电站，户外公共部位照明采用光控系统。
站内门厅、走道及楼梯间等公共空间采用智能照明灯具，可以实现对人体的微波智能感应，当检测到人体且环境亮度低于设置条件时，照明开启；当检测不到人体或者亮度过高时，灯具自动熄灭，满足绿色节能环保的要求。
3.6、管线敷设
(1)本站半地下电缆层，各类建筑电气管线采用明敷布置，管材采用热镀锌SC钢管。
本站为预制钢结构变电站，±0.00m以上管线一般均采用暗敷布置；外墙内侧不设装饰层，管线暗敷；均采用热镀锌JDG紧定管。各类建筑电气箱体、开关宜布置于外墙侧。
暗敷于屋面或者穿出屋面的管材应采用热镀锌SC钢管。
热镀锌SC钢管壁厚不小于2.0mm，热镀锌JDG紧定管壁厚不小于1.6mm。
(2)室内照明配电箱、动力配电箱、检修电源箱安装高度为下沿离地1300mm。一般插座底边高度离地300mm；空调和风机电源插座中心距离设备边缘水平距离300mm，其中上部风机电源插座和壁挂机空调内机插座应位于设备侧下方，中心垂直距离设备下边缘300mm；地下室潜水泵的电源插座底边安装高度为潜水泵正上方的侧墙上离地1500mm处；浴室插座底边离地1800mm。面板开关底边离地1300mm，距离门框边缘200mm。
(3)在半地下电缆层、地面一层走廊、地面二层走廊内设置建筑电气桥架，用于照明、动力及消防管线敷设。
电缆层内建筑电气桥架延外墙及内隔墙敷设，主要回路3层桥架，含强电用W400mm×H150mm梯架一层、弱电用W400mm×H150mm梯架一层、消防用W400mm×H150mm一层(布置消防强弱电用2×W200mm×H150mm复合型F2级金属耐火槽盒，其内消防耐火电缆无需穿金属管保护)；次要回路2层桥架，含强弱电用W400mm×H150mm梯架一层(中间设防火隔板)、消防用W400mm×H150mm一层(耐火槽盒布置要求同上)。
走廊内建筑电气桥架布置于走廊通风管道下方、走廊两侧，一侧强弱电用W400mm×H150mm梯架一层(中间设防火隔板)，一侧为消防用W400mm×H150mm一层(耐火槽盒布置要求同上)。
3.7、智能通风
本站采用的非消防用风机需设置控制箱，其控制回路应具备外接无源接点实现远程控制功能，并能将风机的运行情况传至后台，风机根据温度工况切换运行状态。
3.8、辅助降噪措施
主变采用本体与散热器分体布置形式，变压器本体封闭于室内，阻隔了其低频噪声的外泄。变压器噪声按照国网通用设备的技术参数规定，宜小于58dB(A)，主变散热器噪声宜小于45dB(A)；主变室内墙采用吸声材料集成墙面，降低房间内噪声经过壁面多次反射形成的混响，并最终降低其对厂界的影响；同时暖通设计时选用低噪声风机、低噪声的多联空调。110kV变电站南侧、东侧、西侧厂界外声环境执行4a类标准(昼间70dB(A)、夜间55dB(A))，北侧厂界外声环境执行1类标准(昼间55dB(A)、夜间45dB(A))，而北侧厂界无噪声源，在采用Cadna(A)软件进行厂界噪声模拟后，本站不需要再采取其它额外降噪措施就能满足环保要求。
实施例2
本实施例与实施例1大体相同，不同点在于，本实施例中的变电站采用装配式构筑物包括装配式围墙、预制小型基础及构件和给排水结构，具体描述如下。
装配式围墙：站区围墙采用铁艺格栅围墙。预制墙板采用100厚蒸压轻质加气混凝土板；围墙柱采用预制钢筋混凝土工字柱，截面尺寸不宜小于250mm×250mm。围墙顶部宜设置预制压顶。
预制小型基础及构件：
土建方面：标准化小型预制构件主要包括预制水工构件(雨水井、检查井的井盖与泛水、排水沟明盖板等)和预制构筑物构件(混凝土散水、电缆沟盖板、围墙压顶等)，采用预制混凝土型式；电缆沟、排管采用预制混凝土形式。
给排水方面：采用预制式雨水井、污水检查井，并采用铸铁井盖，泛水采用素混凝土。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站，其特征在于，包括一次电气设备、二次电气设备和变电站建筑结构；
所述一次电气设备包括主变压器、户内GIS配电装置、开关柜配电装置和低压无功补偿装置，所述主变压器为三相油浸有载变压器，所述开关柜配电装置为空气绝缘开关柜设备，所述低压无功补偿装置包括连接主变压器的电容器和SVG装置；
所述二次电气设备包括监控系统和智能辅助监控系统，所述监控系统包括设备监控网络和设备状态判断系统，用于对变电站设备进行状态监测；所述智能辅助监控系统包括：一次设备在线监测子系统，用于实现油温及油位监测、铁芯夹件接地电流监测、避雷器泄漏电流监测、绝缘气体密度监测和开关触头测温；二次系统在线监测子系统，用于采集二次设备的状态数据，实现二次设备状态在线监视、网络报文分析、二次虚回路在线监视、过程层光纤回路在线监视和二次回路故障智能诊断；火灾消防监测子系统，用于探测变电站内的火灾信号并发出报警信息；安全防卫监测子系统，用于对变电站的各个区域进行安全布防；动力环境监测子系统，用于采集和上传变电站的运行环境数据；智能巡视子系统，用于对变电站的电气设备、安装地点及周边环境进行全天候的视频监视；
所述变电站建筑结构包括围护墙体、楼板、屋面板、门窗、照明设备、电气管线、通风设备和降噪设备，所述围护墙体的楼外墙为一体化铝镁锰复合外墙板、内隔墙为钢结构框架填充墙、支撑件采用钢结构柱和钢结构梁；所述楼板采用压型钢板为底模的现浇钢筋混凝土板；所述屋面板采用压型钢板为底膜的现浇钢筋混凝土屋面；所述门窗包括外门、内门和外窗，所述外门为彩钢门，所述内门为防火门，所述外窗为增强型玻纤聚氨酯外窗；所述照明设备为LED灯；所述电气管线采用明敷布置，管材采用热镀锌SC钢管；所述通风设备包括风机；所述降噪设备包括集成在主变室内墙上的吸声材料。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站，其特征在于，所述设备状态判断系统包括监控主机和智能防误主机，所述监控主机和智能防误主机均设有对应的且相互独立的设备状态监测防误逻辑，形成双确认防误逻辑，该双确认防误逻辑的主判据为设备的开关触点双位置信息，辅助判据为设备所在回路的电压、电流遥测信息、带电显示装置反馈的有无电信息或设备状态传感器反馈的位置状态信息。
3.根据权利要求2所述的一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站，其特征在于，所述双确认防误逻辑包括断路器双确认判据和隔离开关双确认判据；
所述断路器双确认判据的主判据为断路器的合位、分位双位置遥信信息；对应的辅助判据为三相电流和电压遥测信息；
所述隔离开关双确认判据的主判据为隔离开关的合位、分位双位置辅助接点；对应的辅助判据为安装在隔离开关的分闸和合闸位置的微动开关的感应信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站，其特征在于，所述一次设备在线监测子系统包括：
变压器油温、油位数字化远传表计，安装在主变压器上；
中性点成套设备避雷器泄漏电流数字化远传表计，安装在中性点成套设备避雷器支柱上；
变压器铁芯夹件接地电流数字化远传表计，安装在主变压器上；
GIS绝缘气体密度数字化远传表计，安装在GIS本体上；
空气绝缘开关柜触头测温传感器，安装在主变进线柜、分段柜触头上。
5.根据权利要求1所述的一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站，其特征在于，所述二次系统在线监测子系统包括管理单元和采集单元，所述管理单元由多个综合应用服务器集成；
所述综合应用服务器用于接收采集单元的报文数据，实现二次设备状态在线监视、网络报文分析、二次虚回路在线监视、过程层光纤回路在线监视、二次回路故障智能诊断功能；
所述采集单元用于采集二次设备的状态数据、端口连接状态以及SV/GOOSE报文和MMS报文；
所述综合应用服务器和采集单元通过光纤接口或RJ45电以太网接口经防火墙后直接或组网通信。
6.根据权利要求1所述的一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站，其特征在于，所述火灾消防监测子系统包括主控制器、探测器组件、手动报警按钮和声光报警器，所述主控制器分别连接探测器组件和声光报警器，用于在发生火灾时，通过探测器组件感知火灾信号，以在主控制器上显示火灾信息，并通过声光报警器发出报警信号；所述手动报警按钮连接声光报警器，用于手动发出报警信号；
所述探测器组件包括在电缆夹层和电缆竖井内配置的点型感温感烟火灾探测器、在GIS室配电装置室内配置的线型光束感烟探测器、在变压器室和电抗器室内配置的缆式线型定温火灾探测器。
7.根据权利要求1所述的一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站，其特征在于，所述安全防卫监测子系统包括安防监控终端、变电站周界防范设备和站内关键区域防范设备，所述安防监控终端分别通信连接变电站周界防范设备和站内关键区域防范设备；
所述变电站周界防范设备包括设置在变电站四周围墙的高压脉冲的电子围栏；
所述站内关键区域防范设备包括设置在变电站大门上的红外对射传感器；设置在建筑物出入口以及一楼窗口处的红外双鉴探测器；设置在具有长走廊的GIS室的长距离红外双鉴探测器；设置在变电站入口大门、建筑物出入口、二次设备室、主变室、GIS室、10kV配电装置室、电容器、电抗器室的门禁；设置在变电站围墙四周、二次设备室、开关室和GIS室的声光报警器。
8.根据权利要求1所述的一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站，其特征在于，所述动力环境监测子系统包括环境监控终端和连接该环境监控终端的环境监控传感设备；
所述环境监控传感设备包括在二次设备室、电容器室、电抗器室、站用变室、配电装置室内每隔第一距离设置的温湿度传感器；在含SF6设备的配电装置室内每隔第二距离设置的SF6泄漏传感器；在二次设备室楼顶配置的微气象传感器。
9.根据权利要求1所述的一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站，其特征在于，所述一体化铝镁锰复合外墙板的外板为铝镁锰合金，且采用氟碳辊涂；所述一体化铝镁锰复合外墙板的芯材为岩棉；所述一体化铝镁锰复合外墙板的内板为镀锌钢板；
所述内隔墙的外侧敷装有纤维水泥饰面板；
所述钢结构柱和钢结构梁均采用纤维增强硅酸盐板包覆。
10.根据权利要求1所述的一种基于数字智能和绿色低碳的110千伏变电站，其特征在于，所述电气管线还包括在半地下电缆层、地面一层走廊、地面二层走廊内设置的建筑电气桥架，用于照明、动力及消防管线敷设；
所述主变压器采用本体和散热器分体布置形式，所述主变压器的本体封闭于室内，所述主变压器的本体的封闭室的墙体采用吸声材料集成墙面。
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