两型一化”应用专题报告二次

1、第第 2 册册 “两型一化两型一化”应用应用专专题题报报告告2013 年年 3 月月目目 录录1 1 创新特点创新特点 .1 12 2 “两型一化两型一化”变电站变电站 .6 63 3 “两型一化两型一化”智能变电站智能变电站 .7 74 4 智能变电站两型一化实施方案智能变电站两型一化实施方案 .8 84.1 电气一次专业优化方案 .84.2 电气二次专业优化方案 .154.3 土建专业优化方案 .324.4 暖通专业优化方案 .374.5 水工专业优化方案 .385 5 结束语结束语 .383811 1 创新特点创新特点针对工程特点，按照国家电网公司“标准配送、两型一化、无人值守、智能化”

2、变电站设计规定，湖北十堰郧县220kV变电站按照资源节约、环境友好、工业化、智能化的思路开展设计，经创新优化，主要特点如下：A A资资源源节节约约（1）按最终规模一次征地。优化总平面布置，全站围墙内占地面积仅 2.445hm2（合 36.675 亩），总用地面积2.5354 hm2（合 38.031 亩），较可研方案减少35.41%。（2）合理调整站区规划，变电站东侧围墙与场地外南北走向的沟渠、公路平行布置，站址区域内不占用机耕路、无还路还渠工程。变电站大门朝东开启，直接与站外进站公路引接，新建进站道路仅50m。220kV 出线采用同塔四回路出线，500kV 出线采用同塔双回路出线，按照“沿河

3、、沿路”原则布置线路走廊，减少线路走廊对周围环境的影响。（3）远景线路高压并联电抗器需与线路同步投退，取消高抗隔离开关，节约占地约779.5m2（合 1.17 亩）。（4）将 500kV 母线接地开关放置于HGIS 内部，同时将 500kV 两条母线向内侧适当平移，将母线梁宽度由可研的30.5m 优化为 28.5m，使500kV 配电装置纵深尺寸比可研及国网通用设计缩减了4m，500kV 主设备场地相比可研缩减了-1416m2（合 2.12 亩）。（5）220kV 配电装置配合出线走廊规划局部采用双层架空出线方式，上、下层出线挂点高度分别为21m、14m。按出线边相跳线安全净距要求，双层出线间

4、隔宽度优化为24.5m。220kV GIS 进出线套管间距取10m。相比可研方案，节约主母线气管81m，节省投资81 万元。220kV 配电装置占地面积较可研减少1772.5m2（合 2.66 亩）。（6）35kV 无功补偿装置排列方向与主变压器布置方向呈平行的 “一2列式”布置。站用变回路反向对称布置，35kV 配电装置采用 HGIS 设备，并联电抗器采用磁屏蔽紧凑型产品，以控制无功补偿装置的横向宽度。主变及 35kV 无功补偿装置场地占地面积相比可研方案减少了7228.5m2（合10.84 亩）。（11）220kV、110kV过程层 SV、GOOSE共网、共端口传输，按多间隔配置交换机，并

5、采用GMRP技术实现动态组播，远景较常规方案节省交换机18台。（12）全站采用合并单元、智能终端一体化装置，简化开关设备二次回路，提高可靠性，远景减少过程层设备 32台。主变智能组件集成非电量保护、调压功能。（13）采用“常规互感器+合并单元”实现就地数字化采样，优化二次绕组配置，数量减少近25%，容量降低约50%，节省材料和体积。（14）采用面向电压等级和设备功能对象的原则，优化二次设备接线方式、二次屏柜柜体结构、二次设备舱舱体结构和布置，形成二次屏柜标准化柜体尺寸/结构和预制舱式二次组合设备模块化配置/布置方案。以主变及220kV间隔、110kV间隔、公用设备、一体化电源为单元划分，设计预

6、制舱式二次组合设备标准化、模块化配置方案。根据二次系统的模块划分与一次系统基本模块相适应的原则，面向间隔和设备功能对象，配置预制式智能控制柜，实现二次设备与一次设备的一体化配送。（15）优化组柜与布置，220kV、110kV按间隔组柜，同一间隔设备共同组柜，并按相对集中原则设公用设备预制舱。（16）优化光缆/电缆设置，采用预制光缆/电缆，采用槽盒敷设，舱内接线由预制舱式二次组合设备厂家集成。本期光缆电缆总量较常规工程减少105.2km。3（17）通过对6类二次设备及抗干扰接地要求的详细分析，优化二次接地铜排敷设方案，取消场地与保护室间电缆通道 100mm2接地铜排，节省铜材。（18）突出“标准

7、配送、两型一化、智能化”变电站定位，通过对传统湿作业、现场装配式、预制集装箱三大类建筑工法的比较 研究，采用标准集装箱作为站内各建筑物的载体。全站二次设备、交流电源柜以及具有资料、工具摆放和检修人员如厕功能的综合用房均以预制舱的形式下放布置在站内空地，实现建筑功能“设施化”，省去建筑物的施工、验收等繁琐手续，并具有标准化程度高、运输与吊装方便、结构整体性好、回收利用率高等优点。（19）35kV母线架采用“”型钢管架，并对设备支持方式进行优化，减少支柱数量。（20）经过承载力及沉降差计算，设备基础采用二次浇注的方式，一次浇筑的筏板基础进行模块化设计。500kV HGIS基础模块为2.5m33m（

8、“21”布置方案）、2.5m30m（“30”布置方案）；220kV GIS基础模块为8.5m4m、8.5m7m。二次浇筑混凝土面层中掺入1.0kg/m3的抗裂纤维，解决基础表面易产生非结构性裂缝的问题。该方案较传统GIS整板基础减少混凝土用量约465m3，减少造价约18.6万元。（21）提出道路差异化设计的理念，对站内非重型设备运输道路减小路基层及结构层厚度，减少工程量。B B. .环环境境友友好好：（1）通过对“直采直跳”、“直采网跳”、“网采网跳”的详细比较，采用新型“直采直跳”继电保护实现方式，“直采”与“直跳”光口整合，实现光口减半，有效解决发热问题，同时满足可靠性与经济性。（2）兼顾

9、外形美观与布线方便，采用二次装置前接线方式。4（3）取消电缆沟，光缆电缆敷设采用槽盒，节约美观，便于管理维护。（4）站址区域以“浅挖、自平衡”为原则，采用平坡式竖向布置方案，利用站区建、构筑物基础出土填高场平，满足防洪要求，较可研方案减少外购约土方6万m3。（5）进站道路两侧采用“双绞线”生态挡墙，达到站区与环境和谐统一。（6）站内设带有油水分离功能的事故油池，与变压器油坑设有管道相联。事故时，含油污水排入事故油池，经油水分离后，处理合格的废水进入雨水下水道，分离出的废油及时清除，防止污染环境。（5）采用“免水打包厕所”环保型厕所。免水打包厕所原理如下：如厕后手动电按钮自动打包换袋，粪便直接进

10、入接便箱，每条 10米长树脂降解带连续可使用45-50人次，在袋子用完时机械会发出提醒换袋警报声。该类厕所的优势是无需厕所冲洗用水。（6）采用基于可控弱气流技术原理的环境智能控制系统，实现通风、降温及空气调节一体化运行，为光缆接口及智能设备提供优质环境，同时减少能源消耗。C C. .工工业业化化（1）根据装置的实际尺寸及组柜方案，全站二次屏柜采用2260900600mm（站控层服务器柜）、2260600600 mm（保护/测控柜、交直流电源、分电柜及其他二次屏柜）两种尺寸柜体，形成220kV变电站标准化柜体尺寸方案，有利于二次设备舱整齐布置。（2）500kV构架采用 “A”型钢管柱 + 局部单

11、钢管柱结构，节约钢材12.8%，节省占地7%，节约造价约100万元。（3）采用变电构架集成设计软件(3DPTower)，实现构架建模、分析、计算、设计和施工图自动绘制流程一体化。5（4）构支架防腐采用冷喷锌法，长效防腐、节能环保、施工方便。（5）结合智能站光缆传输特点，取消电缆明沟布置。二次电缆敷设采用复合材料地面电缆槽盒，截面尺寸600200mm、200200mm。D D. .智智能能化化（1）采用“高压设备+传感器+智能组件”实现智能化，传感器一体化安装，智能组件就地布置。（2）推荐采用“常规互感器+合并单元”实现互感器采样就地数字化，兼顾可靠性与经济性。（3）对单测控装置，信息上行采用A

12、网完整信息+B网自检信息的方式；控制下行由A网执行，A、B网端口独立，简化逻辑，提高可靠性。（4）高压设备采用“在线”状态监测方式，推荐主变油色谱、避雷器泄漏电流/动作次数采用在线方式。多间隔多参量共用监测 IED，利用一体化信息平台实现状态可视化。E E. .全全寿寿命命最最优优（1）采用智能辅助控制系统实现图像监视、安全警卫、火灾报警、消防、采暖通风集成联动，利用一体化信息平台实现智能管理。（2）采用一体化信息平台集成保信子站、状态监测、智能辅助系统后台功能，实现全景数据监测，为高级功能应用提供统一数据源，较常规方案减少主机6台。（3）高级功能应用分阶段实施方案和应用深度要求。顺序控制、智

13、能告警、状态可视、故障信息综合决策分析本期完整实现。源端维护、支撑经济运行与优化控制、分布式状态估计本期仅完成站内功能，预留远景对外主站需求的功能接口。（4）故障录波与网络记录分析采用一体化装置，共用前端采集与后端分析平台，软件模块按功能设定，共用统一数据源和时标，对比组合分析实现故障精确判别。62 2 “两型一化两型一化”变电站变电站以往变电站存在设计、建设标准不统一，设备型式多，建设和运行成本较高等情况，其中变电站庭院化、主控楼民居化、装修材料高档化、建筑面积较大，变电站功能配置重复、冗余，施工工艺复杂，设计优化不够等情况较为突出。在全面实施变电站通用设计后，上述情况得到有效控制和显著改善

14、，但由于对变电站工业性设施的定位不准确以及固有习惯的影响，大部分地区仍然存在变电站建设互相攀比、工程造价得不到有效控制，工业化建设的方向不明确、思路不清晰、理念不先进等问题。为了进一步提高变电站建设的效益和效率，国家电网公司按照变电站通用设计的总体原则，深化、细化有关技术原则和设计要求，按照 “试点先行、总结完善、稳步推进”的工作步骤，全面开展 “资源节约型、环境友好型、工业化”（以下简称“两型一化”）变电站建设。“两型一化”变电站建设是传统设计和建设理念的一次变革，秉持节能环保、科学发展原则。在设计理念上，贯彻标准化设计，推行全寿命周期最优化设计，开展节能和环保设计。在功能定位上，强化变电站

15、工业性设施的定位，实现变电站的基本功能和核心功能，剥离无用、重复、多余功能；在新技术应用上，积极采用先进适用的新技术，积极开展工程建设管理创新；在施工工艺上，推行工厂化加工、机械化施工、环境友好的作业方式。国家电网公司坚持把标准化建设作为集团化运作的重要基础，从电网建设入手，不断深化各项业务的标准化建设。 随着国家电网公司基建标准化建设深入推进，逐步形成以“三通一标”为基础，以“两型一化”为载体，以“建设项目全寿命周期管理”为引领的三个台阶，并得到应用实施。“三通一标”、“两型一化”是国家电网公司实施集约化管理、标准化建设，发挥规模优势，提高资源利用率，提高电网工程建设和管理效益的重要手段。

16、73 3 “两型一化两型一化”智能变电站智能变电站随着新能源、新材料、信息网络技术、节能环保等高新技术产业和新兴产业的发展，智能化成为电网发展的新趋势。坚强智能电网是安全可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的电网，对于全面提高电网的资源优化配置能力和电力系统的运行效率，保障安全、优质、可靠的电力供应，具有重大意义。面对新形势新挑战，国家电网公司深入贯彻落实科学发展观，提出加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网。作为智能电网的重要组成部分和关键节点，智能变电站的智能化水平决定了整个电网的智能水平。所谓智能变电站是指由先进、可靠、节能

17、、环保、集成的设备组合而成，以高速网络通信平台为信息传输基础，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时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能。智能变电站的设计和建设应充分体现智能电网的的特征，执行“统一规划、统一标准、统一建设”的原则。智能变电站必须在“三通一标” 、 “两型一化”基础上，积极应用电网建设新技术成果，精心设计，突出资源节约型、环境友好型、工业化的特点，体现“以人为本、环境友好，安全可靠、简洁适用，创新优化、节约资源”的设计理念。湖北十堰郧县 220kV 变电站新建工程设计竞赛是国家电网公司为进一步强化设计工作管理，进一

18、步推动设计理念的创新，引领电网设计工作的技术进步方向一项重要举措。在深入学习，吸收消化“两型一化”精神的基础上，本报告以设计竞赛的成果带动智能变电站设计、技术的提高，进而推动“两型一化”的整体进步，促进公司系统变电站工程设计建设整体水平再上新台阶。84 4 智能变电站两型一化实施智能变电站两型一化实施方案方案智能变电站是智能电网的重要组成部分，代表了变电站未来新技术的发展方向，针对智能变电站新技术特点，在满足功能要求的前提下，将“两型一化”的有效措施与智能变电站的特征充分结合起来，进一步明确工业化设施和配置要求。按照“三通一标”的总体原则，统一技术路线、设计标准。突出智能变电站的功能，追求工艺

19、流畅，简洁实用。通过优化电气接线、合理选择设备、优化布置，减少占地面积和建筑面积。采用环保材料装修，开展节能环保设计、集成应用新技术，降低工程投资。同时强化全寿命周期设计理念,积极优化和创新设计方案，控制工程造价，提高工程的总体效益。4.14.1 电气一次专业电气一次专业优化方案优化方案本站的整体设计以及优化方案均从“两型一化” 、 “标准配送” 、 “无人值守”理念出发，全面地、动态地、综合地衡量建设成本，做到综合成本最低。电气一次专业优化方案主要函概三个方面。4.1.1 接线优化（1）远景 1 回 500kV 孝义出线上配置高抗。考虑到高抗需与线路同步运行或检修。如果高抗检修，线路必须停电

20、，此时跳开线路两端断路器，合上线路两端接地开关，即可保证该条线路不带电，而隔离开关的作用是检修时隔离电源。远景高抗与线路同步运行或检修，此时隔离开关隔离电源的作用已经没有意义。线路高压并联电抗器需与线路同步投退，取消高抗隔离开关。（2）220kV 本期即采用双母线双分段接线，避免了远景完善接线的停电时间和停电范围。（3）35kV 不装设总回路断路器。本站本期安装两台主变压器，一台主变的停运并不影响全站的可靠性，同时低压母线故障几率极低，设置总断路器增加占地及设备投资，鉴于此，本工程推荐 35kV 采用不设9置总断路器的单母线接线方式。4.1.2 平面布置优化总布置紧凑，尺寸配合紧密。以主变及

21、35kV 无功补偿装置场地横向宽度作为全站东西向尺寸的控制条件；35kV 无功补偿装置采用“一列式”布置型式，与主变呈“平行式”布置；220kV 配电装置局部采用双层架空出线方式，以与主变及无功补偿装置场地尺寸紧密配合。相比可研方案，变电站南北向长度压缩了 35m，东西向宽度压缩了35m，围墙内占地面积减少了 11196.5m2（合 16.80 亩，31.4）,节省土地投资约 504 万元。采用一、二次设备按建设规模进行标准模块化配置配送的理念，对二次设备舱进行整合优化，分散布置于各配电装置固有空地内。500kV 第 1、2 串和第 4、5 串各配置 1 个二次设备舱，分别布置于1、2 串之间

22、和 4、5 串之间，靠近主变运输道路侧；第 3 串二次设备与公用设备屏整合于 1 个舱内，与直流电源舱、蓄电池舱、通信设备舱一起布置在主变运输道路南侧与第 3 串中间的场地上。220kV 单侧 2 段母线配置 1 个二次设备舱，总计配置 2 个二次设备舱，布置在 220kV 配电装置场地。主变及 35kV 无功补偿装置以主变为单元，每组主变各配置 1 个二设备舱，布置在主变及无功补偿装置场地上。通过采取上述优化措施，本设计龙城（太原南）500kV 变电站围墙内占地面积优化为 24450 m2（合 36.68 亩） ，较原可研方案节约占地11196.5.0m2（合 16.80 亩） ，压缩率为

23、35.41。电气总平面布置详见图纸。A500kV 配电装置布置配电装置布置优化优化1）取消远景高抗回路隔离开关，使远景高抗场地东西向尺寸相比可研压缩了 17m。102）优化配电装置场地纵深，相比可研方案，500kV 场地南北方向压缩了 5m。3）500kV HGIS 两端及最外侧串内设置环形道路，满足 HGIS 设备的运输、吊装、消防和维护检修要求。4）结合上述各项优化，500kV 配电装置占地面积较可研压缩了约2195.5m2（合 3.29 亩） ，压缩率 16.2。节省投资 98.7 万元。表表 1 500kV 配电装置布置优化结果一览表配电装置布置优化结果一览表编号编号比较项目比较项目本

24、设计方案本设计方案可研方案可研方案技术比较技术比较经济比较经济比较（万元）（万元）1占地面积11486m213681.5m2-2195.5m2（合 3.29 亩，16.05）-98.71.1500kV 主设备场地10656m212072m2-1416m2（合 2.12 亩，11.73）-63.61.2高抗场地830.0m21609.5m2-779.5m2（合 1.17 亩，48.43）-35.1说明：表中所列费用仅供方案经济比较，具体投资金额详见技经专业文件。B.220kV 配电装置布置配电装置布置优化优化1）220kV 配电装置出线，跨线及电气设备相间距离按 3.5m 控制、相地距离按 2.

25、5m 设计。对于 24m 间隔宽度，可从两相邻间隔两端引接避雷线直接和双回路终端塔相连，而无需采取其它措施。2）局部采用双层架空出线方式，四个间隔合并一跨，宽度按 24.5m设计。上层出线挂点高度按 21m 设计、下层出线挂点高度按 14m 设计。主变进线构架要求在吊装套管时将悬垂绝缘子串拉偏离一定角度。114）220kV GIS 进出线套管之间按 10m 控制，能够满足相邻间隔不停电吊装要求。5）根据主变和无功补偿装置场地东西向尺寸布置 220kV GIS，较可研方案节约主母线气管 81m（折算成单根） 。节省投资约 81 万元。6）结合上述各项优化，220kV 配电装置占地面积较可研压缩了

26、约1772.5m2（合 2.66 亩） ，压缩率 29.98。节省投资 79.8 万元。表表 2 220kV 配电装置布置优化结果一览表配电装置布置优化结果一览表编编号号比较项目比较项目本设计本设计方案方案原可研方原可研方案案技术比较技术比较经济比较经济比较1占地面积4140 m25912.5 m2减少占地面积1772.5 m2（合 2.66 亩，29.98）节省 79.8 万元2主母线气管（折算成单根）297m378m节约81m（23.02）节省 81 万元说明：表中所列费用仅供方案经济比较，具体投资金额详见技经专业文件。220kV 配电装置布置详见图纸。C.主变及主变及 35kV 配电装置

27、布置配电装置布置优化优化1）主变场地的无功装置采用“一列式”型式与主变呈“平行式”布置，站用变回路与无功补偿装置反向布置，布置在#2、#3 主变中部的空地上。优化电容器、电抗器间隔纵深，主变两两紧靠布置。2）35kV 电抗器采用磁屏蔽式并联电抗器，压缩了电抗器回路横向宽度。3）35kV 配电装置采用 HGIS 设备，进一步压缩了 35kV 无功补偿12回路间隔纵深尺寸。4）将主变及无功补偿装置保护测控设备按每组主变为一个单元，整合为一个二次设备舱，布置在每组主变的无功补偿装置场地上，该布置方式使主变场地一、二次设备分区明确，布置上观感更好，更有利于一、二次设备按建设规模实现标准配送。5）经过各

28、种优化，主变及 35kV 无功补偿装置场地占地面积相比可研方案减少了 7228.5m2（合 10.84 亩） ，压缩率 46.0，节省投资 325.2万元。4.1.2 电气一次设备智能化方案按“两型一化”设计导则要求，智能变电站主要电气一次设备的选择遵照了国家电网公司 110500kV 变电站主设备典型规范 ；短路电流按照变电站远景的系统阻抗进行计算，主变压器的并列情况按照系统确定的最大运行方式进行计算；积极采用全寿命周期内性能价格比高的设备，积极采用占地少、维护少、环境友好的设备；在系统条件允许的情况下，尽量加大无功补偿装置分组容量、减少分组组数。（1）兼顾“安全可靠、成熟适用、经济合理”原

29、则，基于各类互感器应用技术现状，通过技术经济比较推荐本站采用常规电磁原理互感器。A/D调调理理合合并并单单元元A/D采采样样常常规规互互感感器器CPU测测控控、保保护护等等装装置置IEC61850-9-2/FT3组组帧帧小CT小CT5A/1A5A/1A13图图 3 常规互感器常规互感器+合并单元实现就地数字化采样合并单元实现就地数字化采样采用“常规互感器+合并单元”实现电流电压就地数字化采样，合并单元对外采用光缆连接，信息传输数字化、共享化，由此节省场地大量控制长电缆。通过此项优化，500kV 每串可节省电流电压回路长电缆近 30 根，220kV 每间隔可节省电流电压回路长电缆近 15 根，远

30、景节省控制电缆近 40km，除去使用的 10km 光缆，节省费用近 90 万元。（2）主变压器、高压并联电抗器、500kV/220kV GIS 采用“高压设备本体+传感器+智能组件”方式实现智能化，35kV AIS 采用“高压设备本体+智能组件”方式实现智能化。传感器与高压设备本体采用一体化设计安装，智能组件就地布置于智能控制柜，实现就地测量、控制、监测和保护功能。（3）高压设备状态监测采用“在线+离线”结合方式，参量选择按照必要性、合理性、经济性要求，兼顾成熟性、性价比因素，经技术经济比较确定监测范围。主变压器/高压并联电抗器油色谱、避雷器泄漏电流/动作次数采用在线监测方式，GIS 局部放电

31、采用离线监测方式（预制带数据接口的传感器，通过便携式局放仪监测） ，提高状态监测性价比和设备利用率。智能组件按照功能需求进行集成整合，减少装置数量，降低设备投资，利于就地布置。高压设备控制回路与智能组件一体化设计，取消冗余二次回路，提高控制可靠性。14传传感感器器局局放放传传感感器器（含含数数据据接接口口）控控制制器器有有载载分分接接开开关关冷冷却却器器互互感感器器中中性性点点套套管管互互感感器器主主变变本本体体智智能能终终端端在在线线监监测测I IE ED D智智能能控控制制柜柜油油阀阀一一体体化化信信息息平平台台合合并并单单元元油油管管变变压压器器本本体体温温度度传传感感器器（电电缆缆）双

32、双绞绞线线光光纤纤说说 明明电电缆缆传传感感器器油油中中溶溶解解气气体体传传感感器器主主变变保保护护测测控控就就地地部部分分控控制制室室部部分分图图 4 主变压器智能化示意图主变压器智能化示意图G GI IS S智智能能控控制制柜柜G GI IS S本本体体传传感感器器简简化化电电缆缆连连接接机机构构箱箱航航空空插插座座一一体体化化设设计计简简化化二二次次回回路路局局放放传传感感器器（含含数数据据接接口口）避避雷雷器器传传感感器器/ /采采集集器器在在线线监监测测I IE ED D合合并并单单元元智智能能终终端端一一体体化化装装置置说说 明明电电缆缆以以太太网网4 48 85 5通通讯讯光光纤

33、纤/ /光光缆缆一一体体化化信信息息平平台台保保护护测测控控控控制制室室部部分分就就地地部部分分图图 5 GIS 智能化示意图智能化示意图（4）合理选择设备型式和技术参数，积极采用低损耗变压器、本工程拟采用自然油循环风冷型变压器。配电室采用自然进风、机械排风的事故通风方式，降低能耗。取消绿化管网设施，节约水资源和工程投15资。（5）采用 EMTP 程序计算变电站的工频过电压和操作过电压；分析计算系统各种运行方式下的潜供电流和恢复电压水平，采用电磁暂态程序 ATP 计算本站近区雷电侵入波过电压，合理确定了本站避雷器的配置方案。经计算，本工程 500kV、220kV 主变及线路侧均设置避雷器，不设

34、置 500kV、220kV 母线避雷器。4.24.2 电气二次专业优化方案电气二次专业优化方案（1）高压设备就地智能组件功能集成主变本体智能终端集成非电量保护、有载分接开关控制以及测温功能，取消非电量保护、有载分接开关独立装置。全站采用合并单元智能终端一体化装置，将间隔内电流、电压合并单元、智能终端功能整合，实现一次设备过程层 SV、GOOSE 数据统一接口。本期共计节省过程层设备 7 台（约 14 万） ，远景共计节省 18 台（36 万） 。传统TV、TA电子式互感器数据采集和整理隔离开关断路器多个以太网口SVGOOSEIEEE1588时钟选择IRIG-B秒脉冲间隔层LPCT图图 4.2-

35、2 合并单元智能终端一体化装置功能逻辑示意合并单元智能终端一体化装置功能逻辑示意（2）高压设备二次控制回路简化 主变压器二次控制回路简化16主变本体智能终端以逻辑功能取代传统的硬接线回路，实现风冷控制功能，减少装置数量，简化了本体二次回路，提高控制可靠性并方便运行检修。根据实时监测环境温度、变压器油温、变压器负荷的变化以及所有设备的运行和故障情况，并根据控制策略随时调节，以达到变压器的最佳冷却和智能冷却，并且实现节能的目的。主变本体智能终端利用 GOOSE 通信机制实现有载分接开关档位信息的上送和调节控制命令执行，取消传统控制回路。 高压断路器二次控制回路简化220kV 断路器、110kV 隔

36、离式断路器利用智能终端简化本体二次接线，采用软件逻辑实现断路器三相不一致、总位置信号生成；利用GOOSE 跨间隔通信和信息共享取代跨间隔电气闭锁，减少辅助接点数量；智能终端与本体控制回路一体化设计，取消冗余防跳、压力闭锁回路，将一次设备本体（带机构箱）作为一部分，将传统汇控柜、智能控制柜过程层部分作为一个模块，按照一二次整体组合模式，第一部分由一次厂家负责，第二部分由一次和二次厂家配合完成，将过程层设备布置在智能汇控柜中，两模块间的接口采用航空插头，实现接线简化与标准化。17图图 4.2-4 简化前简化前断路器断路器二次控制回路二次控制回路图图 4.2-5 简化后简化后断路器断路器二次控制回路

37、二次控制回路（3）状态监测 IED 装置集成整合，统一后台分析系统采用多间隔多参量共用状态监测 IED 装置，全站本期仅配置 3 台IED 装置，远景仅配置 5 台 IED 装置。统一后台分析系统，不设置独立后台主机，其功能利用一体化信息平台实现，实现重要一次设备状态可视化和状态检修。18总线或无线方式总线方式一体化信息平台状态监测主站系统油中溶解气体传感器泄漏电流、动作次数传感器变压器状态监测IED金属氧化锌避雷器状态监测IEDEthernetMbps， DL/T 860主站部分站内部分变压器局部放电传感器及测试接口图图 4.2-6 状态监测系统结构图状态监测系统结构图（4）继电保护实现方式

38、通过对“直采直跳” 、 “直采网跳” 、 “网采网跳”的详细比较，采用新型“直采直跳”继电保护实现方式， “直采”与“直跳”光口整合，实现光口减半，有效解决发热问题，同时满足可靠性与经济性。（5）保护、测控、计量装置功能整合220kV、110kV 及主变压器采用多功能测控装置，各测控装置集成考核计量功能，10kV 采用保护、测控、考核计量、合并单元、智能终端多合一装置。通过在常规保护测控一体化装置基础上增加计量插件实现计量功能。远景取消独立电能表 51 只。（6）单测控跨双网信息处理机制当单套测控装置跨接过程层双网时，数据上行采用“A 网完整数据+B 网装置自检数据” ，控制下行采用“A 网单

39、网控制不切换”方式，同时要求测控装置 A 口、B 口端口独立，简化测控装置处理逻辑，保证运19行可靠性。合并单元智能终端一体化装置B合并单元智能终端一体化装置A测控装置A口B口一次设备一次设备一次设备信息+装置A自检信息一次设备信息+装置B自检信息测控订阅 “一次设备信息+装置A自检信息”测控订阅 “装置B自检信息”遥控默认从A网执行图图 4.2-9 单测控跨双网信息处理机制示意图单测控跨双网信息处理机制示意图（7）过程层网络优化设计充分利用信息的共享传输优化过程层交换机配置数量，220kV、110kV 采用 SV、GOOSE 信息共网、共端口传输， 220kV 每 3个间隔、3 个间隔+1

40、个母联配置 2 台过程层交换机，110kV 每 4 个间隔、4 个间隔+1 个母联配置 1 台过程层交换机，10kV 采用点对点方式连接，较典设全站远景共计节省过程层交换机 18 台。采用 GMRP 取代手工VLAN，实现过程层数据动态组播，取消对交换机的繁琐配置，方便改扩建。表表 4.2-3 过程层交换机远景优化效果过程层交换机远景优化效果典设方案本方案220kV 过程层中心交换机42 台220kV 过程层间隔换机2010 台110kV 过程层中心交换机4 台2 台110kV 过程层间隔换机13 台9 台共计41 台23 台（8）故障录波与网络记录分析一体化装置在对装置功能分析基础上，整合故

41、障录波与网络记录分析装置，共用前端采集与后端分析平台，软件模块按功能设定，减少独立装置 4 台，本期共计节省投资 24 万元、屏位 2 面。实现故障录波、网络记录分析20共用统一数据源和时标，通过对比组合分析使故障判别更为精确。图图 4.2-10 故障录波及网络记录分析一体化装置硬件结构故障录波及网络记录分析一体化装置硬件结构（9）一体化信息平台功能整合一体化信息平台集成保信子站、状态监测系统后台、智能辅助系统后台功能，主机集成操作员站、工程师站、数据服务器、五防工作站、二次设备在线监视功能，共计减少独立后台主机 6 台，实现全景数据的采集与汇总，利于对高级功能开发与完善提供统一数据源基础。2

42、1远程浏览站控层间隔层过程层模型/图形维护共享SCADA本地监控厂站端调度端故障录波计量装置稳控装置保护/测控装置智能汇控柜智能一次设备综合远动网关站统一数据访问服务变 电 站 统 一 数 据 整 合 与 存 储合并单元综 合 数 据 处 理 与 分 析全 景 数 据 综 合 采 集安全防护设备辅助应用服务运行监视操作与控制辅助应用运行管理综合分析与智能告警标 准 数 据 总 线 与 接 口调控一体化下的调度/控制中心WAMSSCADA保信主站视频主站其他主站系统输变电状态监测系统在线监测安全防护设备数据传输图图 4.2-12 一体化信息平台功能集成整合示意一体化信息平台功能集成整合示意（10

43、）装置信息标准化和应用功能标准化结合“大运行” “大检修”信息及应用需求，细化五类应用功能，对装置信息和功能进行分析、归类，提出设备信息和应用功能标准化设计，组件式安装，统一站内信息模型。（11）模块化高级应用功能分阶段实施方案从功能应用的内涵和外延入手，对高级功能的实现方法等提出模块化设计，并结合湖北十堰郧县 220kV 变电站的建设周期，提出本期高级应用功能的应用深度分类要求，顺序控制、智能告警、状态可视化、故障信息综合决策分析、智能操作票等本期应作为基本功能完整实现，源端维护、支撑经济运行与优化控制、分布式状态估计等本期应实现站内部分功能，同时预留与主站端或外部配合预留功能接口。（12）

44、辅助系统集成整合在传感网监测数据平台基础上，建立智能监测与辅助控制系统，实22现图像监视、安全警卫、火灾报警、消防、采暖通风等功能的集成，不设置独立后台系统，其功能利用一体化信息平台实现，全面实现变电站智能运行管理。针对可能引起变电站内严重人身事故的检修误入间隔问题，首次在智能辅助控制系统中增加了智能门锁系统，为变电站安全管理新增一道可靠防线。图图 4.2-14 智能辅助控制系统功能结构图智能辅助控制系统功能结构图（13）交流、直流、UPS、逆变、通信电源系统整合通过对站用直流系统、UPS、逆变电源、通信电源的负荷性质、配置、维护的分析，全站统一设置一套直流电源系统及蓄电池组，减少设备及占地、

45、节约投资、减少维护管理工作量。（14）防误闭锁方式优化取消独立五防装置，取消就地跨间隔电气联闭锁回路，采用“本间隔电气闭锁+跨间隔监控闭锁”方式实现全站防误闭锁功能。跨间隔监控闭锁利用测控装置横向 GOOSE 通信实现，取消跨间隔闭锁二次电缆接线，减少一次设备辅助接点用量。（15）二次设备在线监视23二次设备在线监视功能由综合应用服务器实现。保护装置的 CPU温度、过程层光纤接口的光强与温度、电源电平输出、过程层网络通信信息、纵联通道通信信息等上传至故障录波装置，接入综合应用服务器；其他二次设备的上述信息接入综合应用服务器。通过记录其长期变化规律，分析装置目前运行的状态，对出现异常的装置进行告

46、警，实时监测装置运行状态。结合装置故障时的状态特征，实现二次设备状态检修。（16）场地光缆、电缆优化设置原则针对标准配送式智能变电站“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”的设计理念，遵循“安全性、适用性、通用性、经济性”协调统一的原则，本工程对二次系统光缆/电缆进行优化整合。在全面分析研究光缆/电缆相关技术现状及实施问题的基础上，针对湖北十堰郧县 220kV 变电站工程特点，通过技术经济比较，提出光缆/电缆选型、敷设及布线方案，突出“即插即用”功能。推荐采用预制多芯室外连接器型室外光缆。其多芯连接器外有高强度金属外壳保护，可以抵抗施工踩踏、挤压，光缆端与跳线端实现盲插操作。对于户外光缆，推荐采

47、用“预制舱内即插即用柜集中配线”方案，光缆双端预制，在现场直接与智能控制柜和预制舱内即插即用柜接插，实现“即插即用” 。对于户内光缆，推荐舱内屏柜之间的连接采用尾缆，技术成熟，经济合理。舱体内接线实现全部厂内加工，施工现场预制舱内仅需敷设外部来的光缆至即插即用柜。为了尽可能减少预制舱内的现场施工量，本站将即插即用柜布置于距离舱外二次槽盒与舱体连接处最近的位置，也节省了电缆光缆的长度。 此外，由于预制舱、智能控制柜易于定位，布置方案确定后，场内光缆长度立即确定，再根据上述光缆规格简化方案，即可“0 延时”提供光缆清册，满足招标、施工周期要求。 24同时，本报告提出全站光缆敷设、布线指导方案，并提

48、出预制光缆流程，可实现对预制光缆的全寿命周期管理。针对配电装置特点，提出将 220kV 断路器、110kV 隔离式断路器一次设备本体（带机构箱）作为一个模块，将传统汇控柜、智能控制柜过程层部分作为一个模块，按照一二次整体组合模式，第一部分由一次厂家负责，第二部分由一次和二次厂家配合完成，将过程层设备布置在智能汇控柜中，两模块间的接口采用航空插头。主变压器本体与智能控制柜之间二次控制电缆采用预制电缆连接。刀闸、互感器与智能控制柜之间二次控制电缆采用预制电缆连接。实现全站户外电缆预制。（17）优化二次组柜与布置方案，减少房间面积采用面向电压等级和设备功能对象的原则，优化二次设备接线方式、二次屏柜柜

49、体结构、二次设备舱舱体结构和布置，形成二次屏柜标准化柜体尺寸/结构和预制式二次设备舱标准化配置/布置方案。以电压等级和设备功能为对象，以主变及220kV间隔、110kV间隔、公用设备、一体化电源为单元划分，设计预制舱式二次组合设备标准化、模块化配置方案，各舱服务对象清晰，利于整体采购、整体设计与标准配送。30表表 4.2-4 湖北十堰郧县湖北十堰郧县 220kV 变电站预制舱式二次组合设备模块化配置方案变电站预制舱式二次组合设备模块化配置方案编号编号舱体名称舱体名称舱体参数舱体参数1公用设备预制舱30 尺双列布置，屏柜前开门屏柜尺寸2260*600*600、2260*600*9002主变及 2

50、20kV 间隔设备预制舱30 尺双列布置，屏柜前开门屏柜尺寸 2260*600*6003110kV 间隔设备预制舱20 尺双列布置，屏柜前开门屏柜尺寸 2260*600*6004一体化电源设备预制舱40 尺单列布置，屏柜前后开门屏柜尺寸2260*600*600、2260*800*60032（18）全站二次光缆、电缆总量优化通过二次设备舱就地布置，以光缆取代控制电缆、过程层设备就地布置、二次设备优化组柜与布置、二次光缆/电缆优化设置等措施，全站本期规模光缆 1.93km、电力电缆 2.8 km，控制电缆 1.66km，仅为常规方案的 19.97%。 （不计通信专业光缆）表表 4.2-5 二次光缆

51、、电缆总量优化效果二次光缆、电缆总量优化效果常规方案本方案较常规增减量节省度二次光缆总量10km1.93km+10.8km控制电缆总量10km1.66km-114km二次电力电缆总量12km2.8km-2km共计32km6.39km-105.2km80.03%4.34.3 土建专业土建专业优化方案优化方案（1）标准配送式综合用房突出“标准配送、两型一化、智能化”变电站定位，通过对传统湿作业、现场装配式、预制集装箱三大类建筑工法的比较研究，采用标准集装箱作为站内各建筑物的载体。全站二次设备、交流电源柜以及具有资料、工具摆放和检修人员如厕功能的综合用房均以预制舱的形式下放布置在站内空地，实现建筑功

52、能“设施化” ，省去建筑物的施工、验收等繁琐手续，并具有标准化程度高、运输与吊装方便、结构整体性好、回收利用率高等优点。标准配送式建筑物强调最大限度地利用和节约资源，保护环境和减少污染。结合标准化设计、模块化组合、工业化生产、集约化施工的设计需求，建设适宜、高效的建筑空间。在符合功能要求的前提下，在建筑物全寿命周期内，实现资源节约与综合利用，减轻环境负荷。提出“全站建筑功能设施化”的设计理念，优化标准配送式功能设施平面布33置、功能组成、结构选型、节能构造，积极采用新技术，新材料。从全站总设计来看，合理优化变电站内的设施类型。根据标准配送式建筑物设计特点，将原来的主控通信楼转化为标准配送式综合

53、用房，取消车库、消防小间、消防泵房等零散建筑。将二次设备室、蓄电池室、站用直流电源室等房间转化为 220kV 二次设备舱、500kV 第 1、2 串二次设备舱、500kV 第 4、5 串二次设备舱、公用及 500kV 第 3 串二次设备舱、蓄电池舱和站用直流电源舱等设备舱。通过总平面尺寸的合理布置，所有设备舱就近布置于设备场地附近，设备舱与设备布置一一对应，直接发生对应关系，形成一定的标准化和模块化，节约电缆和用地，提高了变电站建设全过程标准化和精益化。综合用房仅满足资料、安全工具存放及卫生间功能需求，优化集中布置成一规整的预制集装箱中。平面尺寸为 30 尺标准集装箱91252438mm，占地

54、面积仅为 22.25m2。图图 4.3-1 标准配送式综合用房内部设计标准配送式综合用房内部设计根据本站无人值守智能变电站的功能定位和标准配送式建筑物的设34计要求，综合用房结合场地条件、预制集装箱式结构布置成“一”字形，设在变电站主入口一侧。标准配送式综合用房高度 2896mm，室内净高为 2699mm。本方案采用集装箱式标准配送式综合用房设计。集装箱的外表展现出强烈的工业化特征，将这样一种特殊的运载容器应用于变电站中，其功能的转化表现出创新与突破，加上其简洁的几何体块通过组合所产生的美感，使集装箱在某种程度上契合了先锋文化的创新精神。而这种气质在某种程度上契合了国网公司提出标准化设计、模块

55、化组合、工业化生产、集约化施工建筑的需求，使变电站建设走向科技含量高、资源消耗低、环境污染少、精细化建造的道路。造型采用统一的风格设计，采用简洁、规律式式设计，合理体现标准配送式一体化风格。上下部分则根据黄金分割特点分三段处理，下部勒脚采用 200 高架空平台，中间墙身采用集装箱体金属材质，外涂冷喷锌。局部采用国网绿色色带和国网标示进行调整。建筑立面设计力求简洁、舒展。具有现代工业设施气势和明快，典雅又富于变化。 （详见效果图） 。35图图 4.3-2 综合用房工具舱综合用房工具舱（2）围墙、防火墙围墙建议采用预制钢筋混凝土柱+水泥基墙板的装配式围墙方案。预制混凝土柱采用 C25 混凝土，每个

56、柱距布置 3 块水泥基轻质围墙板，顶部一块为装饰板，其宽度为 600mm，最下面一块板底部高于站内场地设计标高 100mm，除装饰板外，其余各块板材宽度根据不同围墙高度确定，并满足板材的宽度模数。当围墙高度为 2200mm 时，普通板材宽度为 500mm；围墙高度为 2500mm 时，则普通板材宽度为 600mm。本工程推荐装配式防火墙采用现浇钢筋混凝土柱（设凹槽）+水泥基墙板，主要受力构件、墙体和封口梁组成。其中防火墙的立柱基础采用现浇杯形基础，立柱插入后采用细石混凝土二次灌浆填实。主要受力构件为现浇钢筋混凝土柱，柱设有特殊凹槽，安装完柱后卡入墙体水泥基墙板，防火墙上部再采用预制钢筋混凝土梁进行封口。3