戶外預制艙變電站前接線二次設備研究
一、技術現狀
隨著科技水平的向前發展,電網建設不斷取得突破,智能化網絡技術的突破,常規變電站中大量的控制電纜接線,被新出現的光纜接線所代替,不僅能夠大量節約有色金屬的使用,而且可以傳輸的信息量超過使用電纜時代,可以減少二次接線的工作量,縮短工期,降低難度,提高準確性。
二次接線均是 對電子插箱式的二次電子設備進行相應的配線,幾乎所有的二次設備生產廠家的產品均按照機箱式設計其二次產品。
大部分的二次設備安裝在屏柜內,嵌入式安裝,柜前為裝置前板,一般包含液晶屏及控制鍵,主要是 用于相關人員與上位機進行人機對話,柜后為裝置接線板,主要是 裝置的動力及信息的輸入輸出。
二、新型接線的演變過程
采用預制艙安裝二次組合設備是 標準配送式智能變電站的核心內容,適用于戶外AIS、戶外GIS和二次設備未下放布置的戶內GIS變電站。
預制艙內除保護自動化等傳統二次設備外,還需要包括交直流系統、服務器、光端機、電能量采集、輔助系統監控等許多設備,而預制艙考慮 運輸因素,艙體結構受限。
前期受技術條件制約,預制艙內屏柜多為單列布置。
由于二次設備艙的造價較高,在調試運維的 方便的前提下, 大限度的利用有限的二次艙空間,所以對單艙體雙列布置進行探討,有非 常突出的價值。
二次屏柜及裝置的前接線技術使得屏柜單艙體雙列布置成為可能。
此種 模式具體方案如下:仍采用普通二次屏柜,機柜后門側貼艙壁布置,在屏柜側面開門,維護時打開側面。這種 方式的優點是 保留了以往的布置習慣,改動較小,以往的二次裝置的背板設計仍然適用。
但這種 方案也有 的限制性,在現場打開艙門維護機柜時不利于防雨雪,二次設備直接暴露在戶外,對二次設備的 穩定運行造成很大影響,運維人員工作受環境影響很大,工作環境很惡劣,艙體受力受到影響,運輸時加裝防護措施。現場維護時由防雨側壁上的門進入艙體外壁,打開艙體側門進行維護。
之后設計出雙排并增加集裝箱側面視窗方案(裝置面板朝外)。
該方案屏柜靠墻布置,內側開門,設備接線側在集裝箱內側。同時,為運行維護方便,在集裝箱外側增加視窗,用于觀察顯 示屏。由于該方案液晶屏設在集裝箱側面,無法開門,只能觀察運行情況,不能設置把手等操作設備。
對于裝置面板朝外方案,可進行相應改進取消裝置顯 示屏,以掃描設備替代,用于在運行維護時獲取設備實施運行信息。另外,此方案需要額外增加防雨側壁,在 ,該方案應用廣泛,在國內因為不適應運行人員的運行習慣而較少采用。
在外柜柜體沒有想到合適的辦法后,將想法投向內柜柜體,有關專家提出搖架式機柜方案。搖架式機柜應用于單側設門的機柜,將裝置布置與柜門上,使其可以與柜門同時移動,便于二次接線,這種 方案在 程度上解決了背板接線困難的問題。這種 方案適用于電纜進線的二次屏柜及開關柜。而對于智能變電站來說, 多的信息通過光纜傳輸,光纜易斷,很容易在裝置移動過程中損壞。因此該方案不適用于智能化變電站的建設。
有光纖接口的二次設備不適合采用搖架式前開門,例如保護測控裝置、故障錄波器、備自投裝置等。所以,考慮 前板接線改造方案。
有關廠家提出對二次設備機箱結構提出調整的建議,常規二次裝置采用電子插箱式結構,可以擴展插板的模式實現功能的擴展。現對常規結構機箱進行區域調整,己達到可以預期的效果。
針對現有裝置的硬件架構特點,創新提出如下前板接線改造方案。
方案1:翻前面板方案
對于裝置硬件設計 為復雜的背板部分無需改動,僅需把人機界面換個方向。人機界面所在前面板采用可翻轉結構,在接線或檢修時,可將其翻起(類似于筆記本電腦顯 示屏),正常運行時可將其翻下,既可滿足現場運行查看的需要,又可將前板接線部分在視覺效果上進行遮擋,滿足外形美觀的要求。
走線槽位于裝置四周,其中光纜朝上方和左方布線,電纜朝下方和右方走線,功能區域清晰,便于運維施工和查線。
通過對現有二次裝置進行前板接線改造,使其可以適用于屏柜前開門布置,從而實現預制艙屏柜雙列布置。此方案對現有裝置硬件結構改動量小,同時可巧妙兼顧施工、運行的使用需求。
方案2:液晶屏后置方案
柜體前門為玻璃+鈑金外框組合而成,左、右豎向門立柱上開有散熱孔 。液晶操作區為柜內置式,整體液晶屏操作板安裝于屏內支撐面板上面,支撐面板上安裝有合頁及鎖,使用時先開啟鎖,面板能夠上下翻轉(可方便裝置接線)。右側靠近門側安裝端子。
方案3:旋轉門結構方案
本方案將液晶板采用可旋轉式設計,預留后背板出線的空間,背板與液晶顯 示板利用通信線RJ45插座相連。
該方案通過對現有二次裝置進行結構改造,可巧妙的解決液晶顯 示與背板接線的問題,可以看做是 方案1和方案2的優化集成。
方案4:分布式液晶屏方案
本方案將液晶板采用分布式布置,以一個獨 立的元件與整體機箱分離,通過柜體內固定安裝,統一裝置接口,對任意一個裝置均能顯 示,即使裝置故障,可直接 換設備,無需考慮 顯 示問題。
外置顯 示終端如果安裝在裝置前側,結構設計非 常困難,裝置整體的美觀性、完整性、可維護性等均有較大程度下降。結構需要考慮 外置顯 示終端的支撐和固定、裝置接線維護的方式等內容,與現有裝置的結構設計差異較大。但是 與各種 不同尺寸的控制保護裝置均可方便配置,裝置無需改動,不需開啟柜門,即可進行裝置狀態,集中安裝在適合人體操作高度的位置,不用踩凳或彎腰觀察和操作,不會影響到屏內接線,可觸及,但可設計為密碼保護。
對比分析以上出現的種 種 方案,方案1~方案3基本以現有的設備為原型,盡量保持現有的運行習慣和模式,現場均能實現功能。能夠解決目前變電站現場遇到的問題,有較高的可行性及 的實用性。
方案4提出了設備分離,且可以進行多裝置互換配合,站在配送式的角 度考慮 ,該方案有較高的設計理念。結合組合式二次設備 的目的,提供一個標準化的人機對話窗口。
在現有的設計方案和廠家技術水平下,現階段推薦裝置采用旋轉門結構做為110kV撬裝房變電站二次屏柜的前接線方案。
三、未來變電站接線模式探討
未來變電站的二次設備集中布置,可看成變電站的數據 ,處理全站的信息,并與外部進行通信,二次裝置高度集成,靈活,而電子插箱式設備體積將會縮小,功能 提高,以插件的形式嵌入集成智能柜體,智能柜體可以對內部插件進行管理,均有 的自我管理和遠方警報功能。內部接線全部固化,插件可以熱插拔,柜內裝置與柜外聯系的時,線纜通過柜內的走線槽至柜體上的航空插頭與柜外設備進行信息及能量的交換。