智能變電站工程建設(shè)監(jiān)理工作方法研究

摘要：從2011年起智能電網(wǎng)建設(shè)開始進(jìn)入到全面建設(shè)階段，各地都在籌備或進(jìn)行智能變電站建設(shè)以及傳統(tǒng)變電站的智能化改造工作。以國家電網(wǎng)公司第一個220千伏智能變電站江蘇無錫西涇變電站的建設(shè)監(jiān)理工作為基礎(chǔ)，對如何做好智能變電站工程建設(shè)監(jiān)理進(jìn)行了研究。將監(jiān)理工作的“四控兩管一協(xié)調(diào)”為研究重點，根據(jù)工程建設(shè)中遇到的難題和解決經(jīng)驗，提出合理化建議。

關(guān)鍵詞：智能變電站；工程監(jiān)理；IEC61850；光纜

作者簡介：戚緒安（1973-），男，江蘇沭陽人，江蘇省宏源電力建設(shè)監(jiān)理有限公司，工程師；杜長青（1984-），男，安徽淮北人，江蘇省宏源電力建設(shè)監(jiān)理有限公司，工程師。（江蘇 南京 210036）

中圖分類號：F273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）24-0109-02

智能變電站作為建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，在近兩年得到了國家的大力支持和發(fā)展。按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建設(shè)”的原則，為指導(dǎo)智能變電站建設(shè)，國家電網(wǎng)公司組織編寫了《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》。導(dǎo)則積極創(chuàng)新變電站建設(shè)理念，著力推廣新技術(shù)，探索新型運維管理模式，并融合了調(diào)度、生產(chǎn)、基建、科研等方面的需求，充分展現(xiàn)智能變電站技術(shù)前瞻、經(jīng)濟合理、環(huán)境友好、資源節(jié)約等先進(jìn)性，引領(lǐng)智能變電站技術(shù)發(fā)展方向。

本文以國家電網(wǎng)公司第一座220千伏智能變電站江蘇無錫西涇變電站的建設(shè)監(jiān)理工作實踐為基礎(chǔ)，分析智能變電站建設(shè)工程中監(jiān)理工作的難點、重點，并總結(jié)監(jiān)理人員從事智能變電站工程建設(shè)監(jiān)理工作時處理問題的方法經(jīng)驗。

一、智能變電站簡介

根據(jù)智能變電站技術(shù)導(dǎo)則，智能變電站就是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。

1.分層體系

根據(jù)國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC61850，將智能變電站分為站控層、間隔層和過程層。由站級總線和過程總線完成各層的信息交互，各層之間的聯(lián)系均可采用光纜，或過程層采用光纜，站級總線采用電纜。導(dǎo)則強調(diào)對智能變電站高級應(yīng)用功能的研究，強調(diào)互動，智能變電站結(jié)構(gòu)如圖1 所示。站控層包括自動化系統(tǒng)、站域系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和對時系統(tǒng)等設(shè)備。站控層實現(xiàn)面向全站或一個以上的一次設(shè)備的測量和控制功能，完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護(hù)信息管理等相關(guān)功能。間隔層設(shè)備一般指繼電保護(hù)裝置、測控裝置和故障錄波等二次設(shè)備，實現(xiàn)使用一個間隔的數(shù)據(jù)并且作用于該間隔一次設(shè)備的功能。間隔層通過光纖與過程層通信。過程層包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備、合并單元和智能終端，完成變電站電能分配、變換、傳輸及其測量、控制、保護(hù)、計量、狀態(tài)監(jiān)測等相關(guān)功能。

2.智能化一次設(shè)備

光電技術(shù)的應(yīng)用使得一次設(shè)備智能化，過程層的智能化使得間隔層與過程層之間采用光信號通信技術(shù)成為現(xiàn)實，其關(guān)鍵在于光學(xué)原理或法拉第磁光效應(yīng)的電子式互感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。基于法拉第磁光效應(yīng)原理的互感器是在一次電流導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場中，安裝閉環(huán)塊狀磁光玻璃作為傳感元件，通過光纖信號傳輸至二次處理系統(tǒng)得到一次電流量。由于采用光電技術(shù)，不再有常規(guī)CT 二次負(fù)載的擔(dān)憂，因此，也不像常規(guī)CT 那樣需要多個次級線圈。西涇變電站的斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備仍采用GIS。

3.基于統(tǒng)一信息平臺的一體化監(jiān)控系統(tǒng)

西涇變的一體化智能系統(tǒng)框架如圖2所示，可以看到站內(nèi)全景數(shù)據(jù)的統(tǒng)一信息平臺利用先進(jìn)的測量技術(shù)獲得數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成規(guī)范的信息，包括避雷器泄漏電流、避雷器電壓相位、GIS局放值、SF6微水含量信息、絕緣子泄漏電流、智能視頻監(jiān)控、無線溫濕度、開關(guān)量、水浸無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、暖通、給排水、消防、安防、門禁等。各類IED信息由底層傳感器獲得，并經(jīng)過各子系統(tǒng)處理后進(jìn)入IEC61850過程總線，經(jīng)過站內(nèi)控制主機最終進(jìn)入站控層集控中心，為變電站運行相關(guān)決策提供數(shù)據(jù)支持。

二、智能變電站建設(shè)監(jiān)理工作難點

1.交叉作業(yè)頻繁，安全生產(chǎn)壓力巨大

智能化設(shè)備安裝處于工程中后期，現(xiàn)場易出現(xiàn)建筑電氣、電氣安裝、調(diào)試、廠家、各小專業(yè)人員在同一施工區(qū)域同時作業(yè)的情況，交叉作業(yè)繁多。此時變電站的交直流系統(tǒng)已經(jīng)啟動，部分施工環(huán)境已經(jīng)帶電。這些問題給施工現(xiàn)場帶來很多安全隱患，也給監(jiān)理項目部的安全控制工作帶來極大的難度。

2.新設(shè)備、新技術(shù)出現(xiàn)，質(zhì)量控制壓力加重

智能化設(shè)備在在線監(jiān)測、通信、測量等領(lǐng)域與傳統(tǒng)施工方法存在較大差異。如果電氣監(jiān)理人員對新技術(shù)、新設(shè)備不熟悉，將無法做到高水平的質(zhì)量控制。如SF6微水在線監(jiān)測裝置在安裝工藝出現(xiàn)失誤時，將極易出現(xiàn)SF6氣體的泄露，造成氣體壓力告警。

3.智能組件就地安裝，成品保護(hù)難度加大

西涇變采用智能組件下放就地安裝的創(chuàng)新方案，將智能組件下放布置于就地智能控制柜，實現(xiàn)一次設(shè)備的保護(hù)、測量、控制、在線監(jiān)測等功能。傳統(tǒng)變電站中此類設(shè)備均安裝在繼電器室及主控室中，由于智能控制柜就地安裝完成后，一次設(shè)備附近仍存在施工，極易出現(xiàn)成品損壞的情況，而返工周期長，對工期影響極大。

4.傳感器、光纜眾多，管理困難

智數(shù)據(jù)能變電站輔助系統(tǒng)中增加了大量的狀態(tài)檢測點，如SF6微水檢測，GIS局放在線監(jiān)測等，現(xiàn)場的傳感器大大增加。西涇變的基站和傳感器數(shù)量統(tǒng)計如表1所示，全站基站共有30個，各類傳感器共有479個。而一體化信息平臺構(gòu)架中的信息傳輸大多以光纜或同軸電纜為載體。西涇變的光纜達(dá)到15620米，長光纜共28根，短光纜達(dá)到1000余根，過程層中大量傳感器引出的光纜敷設(shè)成為工程管理的難點。

表1 基站和傳感器數(shù)量統(tǒng)計表

序號位置基站溫度傳感器溫濕度傳感器磁傳感器水浸傳感器

1220kV GIS室56430—

210kV電容器室32043——

3110kV GIS及二次設(shè)備室6313194

410kV開關(guān)室712042—2

5電纜層4—4——

6場地525———

總計3035866496

5.輔助專業(yè)單位繁多，協(xié)調(diào)難度加大

西涇變電站采用物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)輔助設(shè)備智能化，比以往變電站涉及更多小專業(yè)施工，如視頻監(jiān)控、安防、消防報警、通信、防火封堵、物聯(lián)網(wǎng)安裝等。由于小專業(yè)施工單位的施工作業(yè)范圍未納入總承包合同中，監(jiān)理項目部必須對小專業(yè)施工單位單獨進(jìn)行管理，工作任務(wù)繁重。在施工過程中，各單位間經(jīng)常出現(xiàn)光纜走線通道、設(shè)備安裝材料、設(shè)備位置等方面的矛盾，監(jiān)理項目部必須針對這些矛盾出面協(xié)調(diào)。

三、西涇變電站建設(shè)監(jiān)理工作總結(jié)

1.及時掌控現(xiàn)場施工動態(tài)，嚴(yán)格掌控現(xiàn)場安全

監(jiān)理項目部在工程建設(shè)過程中要求各單位人員進(jìn)入現(xiàn)場必須向監(jiān)理項目部登記，要求每周匯報工作地點、內(nèi)容、時間以及人員，并將施工作業(yè)票進(jìn)行備案。監(jiān)理人員在仔細(xì)比對交叉作業(yè)施工內(nèi)容、作業(yè)環(huán)境后，如發(fā)現(xiàn)工作存在交叉作業(yè)或者潛在的鄰近帶電作業(yè)的危險源時，及時向相關(guān)單位人員提示，做到危險點的預(yù)控，保證安全控制的到位。

2.深入學(xué)習(xí)智能電網(wǎng)相關(guān)知識，把好智能化的質(zhì)量關(guān)

智能變電站建設(shè)涉及到很多新知識、新技術(shù)，監(jiān)理的質(zhì)量控制若想達(dá)到“望聞問切”的水平，監(jiān)理人員必須做到多看、多問、多說。通過公司、項目部的智能化知識普及，現(xiàn)場電氣監(jiān)理人員已經(jīng)對智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)有了一定的了解。在現(xiàn)場電氣監(jiān)理人員與廠家、施工單位、調(diào)試人員就一次智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行深入探討，并結(jié)合工程管理經(jīng)驗對施工過程可能出現(xiàn)的問題提出建議，取得了良好的質(zhì)量控制效果。

3.加強現(xiàn)場巡視，通過現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)施加強成品保護(hù)管理

西涇變的智能組件就地安裝帶來了成品保護(hù)的困難。為了保護(hù)智能化建設(shè)的成果，提高現(xiàn)場巡視頻率，安排監(jiān)理人員輪流巡查，對成品設(shè)備附近存在機械施工時實行旁站管理。當(dāng)人員出現(xiàn)周轉(zhuǎn)困難時，監(jiān)理項目部借助現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)施對智能化成品實施攝錄，以保證萬一出現(xiàn)成品損壞時能在第一時間發(fā)現(xiàn)并掌握第一手材料。

4.加強各單位間協(xié)調(diào)，為順利投運保駕護(hù)航

由于智能變電站光纜眾多，易出現(xiàn)錯拉錯接的情況，監(jiān)理項目部對光纜及同軸電纜實施統(tǒng)一編號管理，對光纜編號及走向進(jìn)行登記，并將信息提供給相關(guān)單位，以免出現(xiàn)由于各單位掌握圖紙具有片面性而產(chǎn)生錯誤施工的情況。監(jiān)理項目部在日常工作時要求監(jiān)理人員做到主動看、主動問、主動說、主動寫。在日常巡視時，監(jiān)理人員要重點到IED安裝區(qū)域查看，及時發(fā)現(xiàn)問題，做到處理問題時心中有數(shù)；遇到各單位人員時監(jiān)理人員主動詢問施工中遇到的問題，立即解決問題；監(jiān)理人員在協(xié)調(diào)時要根據(jù)豐富的工程管理經(jīng)驗提出智能化建設(shè)合理建議；對于不能協(xié)調(diào)或者難以確定的問題，監(jiān)理人員要在第一時間向業(yè)主或者設(shè)計單位提出報告，為工程順利開展節(jié)省出寶貴工期。

四、結(jié)論

智能變電站建設(shè)作為建設(shè)統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)的重要實踐，需要業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計、施工等各單位充分配合推進(jìn)。西涇變電站作為國家電網(wǎng)公司46座智能變電站新建工程試點中投運的首座220千伏站，其設(shè)計和建設(shè)水平全國領(lǐng)先，對國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)智能變電站建設(shè)起到了引領(lǐng)和示范作用。西涇變電站的智能化建設(shè)監(jiān)理工作經(jīng)驗也將進(jìn)一步拓展工程建設(shè)監(jiān)理工作研究領(lǐng)域，并促進(jìn)智能變電站工程建設(shè)監(jiān)理工作水平的提升。

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（責(zé)任編輯：劉輝）