关键词：变电站模块化应用建设
中图分类号：TM63 文献标识码：A
12000年后，35kV、10kV的开关设备开始分别在工厂安装在预制箱体内，实现了变电站模块化的第二阶段即35kV变电站的两侧箱式阶段，实现了局部模块化，箱体内仍选用常规开关柜，体积大、运输和吊装不便、操作走廊小、维护不便等问题仍然存在。
2006年开始提出全封闭、全绝缘的模块化变电站思路。高压开关选用封闭式组合电器，进出线用拔插式电缆接头连接，中压设备及二次设备都在预装式箱体内，在工厂内完成设计、制造、安装和内部电气接线，出厂前整组调试合格后再通过现场整体调试即可完成变电站的建设，这样形成了变电站模块化的第二阶段即66～110kV模块化变电站阶段。
2011年实现了35kV变电站除主变压器放置户外，其它所有设备箱式化，并且各模块在设计中可以进行整合。各模块分别在工厂内预制、调试完成，现场安装时只需将一二次电缆简单连接即可完成变电站建设，这样实现变电站模块化的第四阶段即35kV箱式模块化变电站。
2模块化变电站总体概述
模块化变电站提出了一种变电站建设的新模式，它可将变电站划分为高压开关、主变压器、中压开关、综合自动化、中压配套设备五个主要功能模块。
高压开关功能模块为进出线采用拔插式电缆接头连接的气体绝缘封闭式组合电器；主变压器模块的变压器高压进线采用拔插式电缆接头结构，中压出线采用多股电缆或全绝缘封闭母线桥架方式；中压开关模块内采用一体化预装式开关室或户外绝缘全封闭组合电器；综合自动化模块采用一体化预装式控制室；中压配套装置模块包括无功补偿装置、接地变压器、消弧线圈等配套设备。中压开关柜、综合自动化、中压配套设备等模块中的主要设备均安装在非金属箱体。
以上各功能模块在工厂中预制并调试完成，现场安装时只需将高压开关、主变压器、中压开关及中压配套设备等模块采用一次电缆进行连接，综合自动化模块与其它模块采用二次电缆及通讯线路进行连接，最后进行整体调试即可完成变电站的建设。
3模块化变电站的技术特点
高压开关模块。110kV及以上电压等的各种封闭式组合电器可以作为高压进出线模块的基础，此类设备集成化程度高，可配置电压互感器、电流互感器、避雷器等多种设备。如果进出线采用工厂预制的整体式电缆套管及可插拔式电缆插接头将更能体现模块化的特点，可更方便于安装及运行中的维护。
变压器模块。主变压器仍采用户外常规布置，为了减少现场接线工作量，变压器模块需要对变压器的进出线端子进行改进，一次侧采用可拔插的电缆附件或油气套管与进线模块相连，二次侧可以考虑电缆或架空两种出线方式，但需采取绝缘封闭措施。
中压开关模块。35kV及10kV进出线模块有两种模式：拼装式和户外箱式。拼装式最初是采用常规的手车式或固定式户内开关柜，由于常规开关柜体积大而造成整体模块的体积庞大，运输、吊装困难，箱体内的维护通道也比较狭窄，厂家和用户都感到不便；近几年来，进出线模块开始采用以永磁机构真空开关为基础的紧凑型开关柜或气体绝缘封闭式开关柜，由于体积小、重量轻、维护少、吊装和运输方便等优点，提高了这种模式的可行性，已应用于35kV及110kV变电站。这种模式将以上类型的开关柜拼装到一个预制的箱体内，箱体采用覆铝锌板等双层金属材料或金邦板等非金属材料，中间填充隔热材料，同时箱体内设计合理的通风系统，并且安装空调设备，使箱体具有防潮、隔热、防凝露等性能。另一种模式是户外共箱式，将开关设备装在充气箱体内，电缆接头作为进出线连接，并兼隔离断口功能，外边再加防护壳体。这种模式相当于使用35kV户外型封闭式组合电器或10kV户外环网柜。这些设备结构紧凑，体积小，维护少，布局简捷，使变电站的建设和运行更加简化，工厂化特点更加突出，其实现的技术关键点主要有两个，一是开关设备的免维护，二是大电流参数的电缆接头。由于35kV电压等级较少有户外型封闭式组合电器产品，模块化变电站的中压进出线模块主要采用的仍是拼装式。
4变电站的技术经济比较
综合自动化模块。综合自动化模块主要包括变电站综合自动化系统、交直流电源设备、通信系统设备、图像监控设备、故障录波设备及微机五防设备等。其中35kV及10kV保护设备在一体化预装式开关室中分散安装，其余部分放置在一体化预装式控制室内。
中压配套装置模块。无功补偿和消弧线圈可以敞开式布置加顶罩，也可采用户内成套设备安装在箱体内，小容量变电站也可与出线模块合并为一个模；接地变压器、站用变均采用干式电气设备放置于箱体内。
其余辅助设备。辅助设备中包括变电站消防系统、防雷及接地系统、照明系统、采暖系统、排水系统等。
5模块化变电站与35kV常规变电站的技术经济比较
主变压器：变电站最终建设2台三相双绕组自冷式全密封有载调压变压器，容量为5000kVA，电压等级为35/10.5kV。
35kV侧：主变压器进线2回，采用单母分段线接线，进出线4回，本期1回，配电装置按31.5kA短路电流水平设计。
310kV侧：主变压器进线2回，采用单母分段线接线，出线8回，本期4回，配电装置按25kA短路电流水平设计。
6无功补偿：配置1组600+600=1200kvar无功补偿并联电容器组。
从以上比较数据可知，模块化变电站整体投资与常规户内站相当，略高于全户外建站方式。由于采用了小型化开关柜（充气柜及永磁操动机构）设备费高于常规建站方式，但在土建筑工程费（地基、围墙、场平、电缆沟道等）、安装工程费（电气一、二次设备安装、接地等）及其它费用（征地、人工、管理费等）节省了大量费用，由此可见，采用模块化变电站不仅可提高设备的整体运行性能，而且能大量的节省占地面积，简化了建设步骤，减少了现场施工量，缩短了施工周期，为工程尽早送电，创造了必要条件。
2000年后，35kV、10kV的开关设备开始分别在工厂安装在预制箱体内，实现了变电站模块化的第二阶段即35kV变电站的两侧箱式阶段，实现了局部模块化，箱体内仍选用常规开关柜，体积大、运输和吊装不便、操作走廊小、维护不便等问题仍然存在。
2006年开始提出全封闭、全绝缘的模块化变电站思路。高压开关选用封闭式组合电器，进出线用拔插式电缆接头连接，中压设备及二次设备都在预装式箱体内，在工厂内完成设计、制造、安装和内部电气接线，出厂前整组调试合格后再通过现场整体调试即可完成变电站的建设，这样形成了变电站模块化的第二阶段即66～110kV模块化变电站阶段。
2011年实现了35kV变电站除主变压器放置户外，其它所有设备箱式化，并且各模块在设计中可以进行整合。各模块分别在工厂内预制、调试完成，现场安装时只需将一二次电缆简单连接即可完成变电站建设，这样实现变电站模块化的第四阶段即35kV箱式模块化变电站。
模块化变电站总体概述
模块化变电站提出了一种变电站建设的新模式，它可将变电站划分为高压开关、主变压器、中压开关、综合自动化、中压配套设备五个主要功能模块。
高压开关功能模块为进出线采用拔插式电缆接头连接的气体绝缘封闭式组合电器；主变压器模块的变压器高压进线采用拔插式电缆接头结构，中压出线采用多股电缆或全绝缘封闭母线桥架方式；中压开关模块内采用一体化预装式开关室或户外绝缘全封闭组合电器；综合自动化模块采用一体化预装式控制室；中压配套装置模块包括无功补偿装置、接地变压器、消弧线圈等配套设备。中压开关柜、综合自动化、中压配套设备等模块中的主要设备均安装在非金属箱体。
以上各功能模块在工厂中预制并调试完成，现场安装时只需将高压开关、主变压器、中压开关及中压配套设备等模块采用一次电缆进行连接，综合自动化模块与其它模块采用二次电缆及通讯线路进行连接，最后进行整体调试即可完成变电站的建设。
模块化变电站的技术特点
高压开关模块。110kV及以上电压等的各种封闭式组合电器可以作为高压进出线模块的基础，此类设备集成化程度高，可配置电压互感器、电流互感器、避雷器等多种设备。如果进出线采用工厂预制的整体式电缆套管及可插拔式电缆插接头将更能体现模块化的特点，可更方便于安装及运行中的维护。
变压器模块。主变压器仍采用户外常规布置，为了减少现场接线工作量，变压器模块需要对变压器的进出线端子进行改进，一次侧采用可拔插的电缆附件或油气套管与进线模块相连，二次侧可以考虑电缆或架空两种出线方式，但需采取绝缘封闭措施。
中压开关模块。35kV及10kV进出线模块有两种模式：拼装式和户外箱式。拼装式最初是采用常规的手车式或固定式户内开关柜，由于常规开关柜体积大而造成整体模块的体积庞大，运输、吊装困难，箱体内的维护通道也比较狭窄，厂家和用户都感到不便；近几年来，进出线模块开始采用以永磁机构真空开关为基础的紧凑型开关柜或气体绝缘封闭式开关柜，由于体积小、重量轻、维护少、吊装和运输方便等优点，提高了这种模式的可行性，已应用于35kV及110kV变电站。这种模式将以上类型的开关柜拼装到一个预制的箱体内，箱体采用覆铝锌板等双层金属材料或金邦板等非金属材料，中间填充隔热材料，同时箱体内设计合理的通风系统，并且安装空调设备，使箱体具有防潮、隔热、防凝露等性能。另一种模式是户外共箱式，将开关设备装在充气箱体内，电缆接头作为进出线连接，并兼隔离断口功能，外边再加防护壳体。这种模式相当于使用35kV户外型封闭式组合电器或10kV户外环网柜。这些设备结构紧凑，体积小，维护少，布局简捷，使变电站的建设和运行更加简化，工厂化特点更加突出，其实现的技术关键点主要有两个，一是开关设备的免维护，二是大电流参数的电缆接头。由于35kV电压等级较少有户外型封闭式组合电器产品，模块化变电站的中压进出线模块主要采用的仍是拼装式。
变电站的技术经济比较
综合自动化模块。综合自动化模块主要包括变电站综合自动化系统、交直流电源设备、通信系统设备、图像监控设备、故障录波设备及微机五防设备等。其中35kV及10kV保护设备在一体化预装式开关室中分散安装，其余部分放置在一体化预装式控制室内。
中压配套装置模块。无功补偿和消弧线圈可以敞开式布置加顶罩，也可采用户内成套设备安装在箱体内，小容量变电站也可与出线模块合并为一个模；接地变压器、站用变均采用干式电气设备放置于箱体内。
其余辅助设备。辅助设备中包括变电站消防系统、防雷及接地系统、照明系统、采暖系统、排水系统等。
模块化变电站与35kV常规变电站的技术经济比较
主变压器：变电站最终建设2台三相双绕组自冷式全密封有载调压变压器，容量为5000kVA，电压等级为35/10.5kV。
35kV侧：主变压器进线2回，采用单母分段线接线，进出线4回，本期1回，配电装置按31.5kA短路电流水平设计。
310kV侧：主变压器进线2回，采用单母分段线接线，出线8回，本期4回，配电装置按25kA短路电流水平设计。
无功补偿：配置1组600+600=1200kvar无功补偿并联电容器组。
从以上比较数据可知，模块化变电站整体投资与常规户内站相当，略高于全户外建站方式。由于采用了小型化开关柜（充气柜及永磁操动机构）设备费高于常规建站方式，但在土建筑工程费（地基、围墙、场平、电缆沟道等）、安装工程费（电气一、二次设备安装、接地等）及其它费用（征地、人工、管理费等）节省了大量费用，由此可见，采用模块化变电站不仅可提高设备的整体运行性能，而且能大量的节省占地面积，简化了建设步骤，减少了现场施工量，缩短了施工周期，为工程尽早送电，创造了必要条件。
【关键词】模块化 智能变电站 运用
1 模块化在变电站中的发展历程
在变电站发展过程中，模块化技术在90年代末开始发展。我国部分厂家开始在预制箱体内，安装二次装置、10kv开关设备，其他设备仍然常规布置，即模块化技术在变电站运用的第一阶段，称为10kv箱式变电站。因大多采用常规开关柜，因体积较大，使得箱体的操作走廊变小，安全性不高，维护、吊装极为不便，且影响整体运输。选择金属材料制作外层钢板，影响了箱体防潮和保温。
从2000年开始，10kv开关设备和35kv开关设备逐渐在预制箱体内安装，即模块化技术在变电站中运用的第二阶段，称为两侧箱式阶段，进而实现局部模块化。但是，箱体内仍然选择常规开关柜，使得箱体的操作走廊变小，安全性不高，维护、吊装极为不便，且影响整体运输。
在2006年，开始进入全绝缘和全封闭状态，使用高压开关和封闭式组合电器方式，通过拔插方式，连接进出线的电缆接头，二次设备、中压设备均在预制箱体内安装。在工厂内，即完成了安装、设计、制造，在出厂之前，通过整组调试和现场调试，完成变电站建设。
在2011年，对于35kv变电站，实现在户外放置主变压器，实现设备箱式化，在设计阶段，即整合各模块，待调试完成后，在现场安装时，通过一次电缆和二次电缆，就能完成变电站建设。至此，模块化技术在变电站的运用，进入了第四阶段。
2 模块化变电站概述
针对模块化变电站，是变电站建设的创新模式，由主变压器、高压开关、中压开关、中压配套设备与综合自动化等五个功能模块，构成智能变电站。
主变压器，是通过拔插方式，连接高压进线电缆接头，通过全封闭、多股电缆的母线桥架，连接中压出线。
高压开关，在进出线选择拔插方式，通过气体绝缘封闭方式，连接组合电器。
中压开关，是选择一体化预装式组合电器。
中压配套设备，主要包含消弧线圈、接地变压器与无功补偿装置。
综合自动化，是选择一体化预装式的控制室。
在工厂中，上述五种功能模块均预先调试完成，在现场安装时，秩序选择一次电缆，连接变压器、开关和配套设备，综合自动化选择通讯线路、电缆连接，最后通过整体调试，就能实现变电站建设。
3 模块化变电站的技术特点分析
3.1 高压开关模块
针对110kv电压的封闭式组合电器，可将其作为进出线模块基础，该设备集成化程度较高，能够配置避雷、电流互感、电压互感等设备。若进出线选择工厂预制方式，可选择拔插方式、电缆套管等方式，连接电缆插头，实现模块化，以便于安装维护和运行稳定。
3.2 变压器模块
针对主变压器，可选择户外常规布置，以降低现场接线量，同时需要改进变压器进线端子和出线端子，在一次侧，可选择拔插油气套管、电缆附件，连接进线模块。在二次侧，可选择架空、电缆出线方式采用绝缘封闭方式。
3.3 中压开关模块
针对10kv进出线、35kv进出线，有户外箱式、拼装式两种方式。在固定式开关柜、手车式开关柜中，拼装式较为常用，然而因常规开关柜的体积极大，增加了整体模块体积，提高了吊装和运输难度，使得箱体维护通道变窄，用户、厂家也十分不便。在近几年来，永磁真空开关运用较多，大多选择气体绝缘封闭、紧凑型开关柜，因重量较轻，体积较好，吊装运输极为方便，提高了模式可行性，在110kv、35kv变电站中应用较多。该类模式的在一个预制箱体内安装开关柜，选择双层金属材料、铝锌板制作箱体。采用隔热材料充填中间部分，箱体内设置通风系统，安装有空调设备，具有良好的隔热防潮功能。同时，户外共箱式是另外一种模式，在充气箱体中设置开关设备，将电缆接头连接进出线，可隔断端口功能，通过防护壳体，该模式效果等同于10kv户外环网柜、35kv户外组合电器，因设备体积较小，结构较为紧凑，布局十分简洁，促进了变电站建设、运行的简易化。
4 变电站技术性和经济性对比
4.1 综合自动化模块
针对综合自动化模块，包含了交直流电源、故障录波、图像监控、综合自动化、通信系统、维护等设备，10kv保护设备、35kv均在一体化预装式的开关室内分散安装，其他在一体化控制内分散安装。
4.2 中压配套装置模块
针对消弧线圈、无功补偿，可选择敞开式顶罩方式，或选择户内成套城北。针对小容量变电站，和出线模块共同合并一个模块。针对接地变压器，可选择干式电气设备，在箱体内放置。
4.3 其他辅助设备
主要包含照明、采暖、防雷、接地、排水、消防等系统。
5 模块化变电站和35kv常规变电站对比
5.1 主变压器
对于变电站的最终建设，可选择两台三相双绕的自冷式方式，使调压变压器绝缘密封，容量设置为5000kva，设置电压为35/10.5kv等级。
5.2 35kv侧
针对主变压器，设置进线两回，选择单母分段线接线。设置进出线四回和本期一回，可设置31.5ka电流配电装置。
5.3 310kv侧
对于主变压器进线两回，选择单母分段线接线，设置出现八回和本期四回，可设置25ka电流配电装置。
5.4 无功补偿
可设置一组1200kvar的无功补偿并联电容器组。
通过上述数据可以看出，模块化智能变电站和常规变电站相比，整体投资基本相当，稍高于户外建站方式。因选择小型开关柜，其设备费用比常规建站要高。然而，在变电站建设工程费用、安装费用、其他费用中，能够节省大量费用。因此，选择模块化变电站，可有效提升设备整体运行效能，节约变电站占地面积，促使建设步骤简化，降低工程现场施工量，加快施工速度，为工程尽早送电创造条件。
6 结束语
综上所述，模块化技术在智能变电站中的运用，转变了传统变电站建站模式，提高了变电站技术含量，降低了资源小孩，减少了环境污染，实现了过程精细化。近些年来，随着我国电力事业日益发展，按照模块化智能变电站的特点，在农网建设、城网终端改造方面，将会得到更广泛运用。对于设备绝缘要求高、地势和负荷较大，尤其的高原地区，模块化技术具有广泛应用前景。
参考文献
[1]樊陈，倪益民，窦仁晖等.智能变电站顺序控制功能模块化设计[J].电力系统自动化，2012，36（17）：67-71.
[2]苏麟，石慧，王爱民等.预制光缆在智能变电站应用技术研究[J].中国电业（技术版），2014，（9）：64-67.
[3]余盛超，陈文军，司海建等.模块化变电站建设及运维过程分析[J].中国电业（技术版），2014，（7）：63-65.
作者简介
宋丽娜（1975-），女，现为许继电气股份有限公司工程师，从事电力系统继电保护工程设计工作。
关键词：程序模块化；变电站建造；土建方案；电气方案
中图分类号： F407 文献标识码： A
一、引言
变电站采用模块化装配结构建筑模式，通过工厂生产预制，现场装配安装两大阶段来建设变电站，这种建设方式大大减少了变电站的占地面积，大幅缩减建设工期。随着程序模块化装配式变电站在浙江，安徽等变电站的试点成功，国内外出现了许多变电站建设的模块化产品，表明这种模块化装配式变电站将会成为今后变电站建设的主流模式。
二、传统变电站的建造方案
1、 户外型变电站
传统户外型变电站模式的高压开关设备采用户外布置形式，变压器放置在户外， 10kV设备采用户内开关柜形式布置在开关室中，各电气设备采用露天连接方式，即设备之间采用导线或母线端子排，利用户外构支架支撑进行连接。由于高压设备及其连接直接暴露在户外，对环境及绝缘配合的要求较高，变电站通常构架高耸，高压线复杂，电力设施的体积和间距较大，占用土地较多，与周边环境不相协调，建设点选置比较困难。
2、户内型变电站
为了解决与土地和环境的矛盾，出现了户内型变电站，其电气设备全部或部分安装在户内。其高压设备多选用气体绝缘封闭式设备（GIS），各电气设备之间的连接多采用电缆方式。户内型变电站需要现房建设，且安装、调试工作量较大，施工周期长，总体造价约比户外变电站高出1倍，适用于土地紧张的城市中心区域。
3、地下或半地下型变电站
这种模式接近户内型变电站，只是将所有电气设备全部或部分安装在地面以下，更为有效地节省了土地面积，但是这种模式的变电站建设及维护运行费用高，只适用于土地资源更为紧缺的发达城市。
以上变电站模式各有优劣，适用于不同场所，但均是设备分散运抵现场后，再进行安装调试的建设方式。从变电站可研立项到竣工投运，每一个变电站都需经过设计、招标、安装、调试等复杂过程。如果把变电站设计为预制装配式结构，相关设备由生产厂家按通用规范分模块在工厂内安装完毕，并且完成内部联机和调试，到现场后只需进行外部连接、整体联机和调试，则可以降低综合造价，缩短建设周期，减少维护投入。
三、程序模块化变电站建造方案
模块化装配式变电站是变电站建设的一场革命，改变了传统的变电站电气布局、土建设计和施工模式，通过工厂生产预制、现场安装两大阶段来建设变电站。模块化装配式变电站是“两型一化”变电站的具体体现，其标准化设计、模块化组合、工业化生产、集约化施工，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。模块化装配式变电站把“三通一标”作为标准化建设的主要抓手，深化通用设计、通用造价、通用设备、标准工艺，做到优化、美化、简化。针对面广量大、建设工期紧迫、安质风险加大的基建实际，寻求高效、可控、标准、节能、环保、经济的建（构）筑物建造的新模式、新方法、新途径。
1、土建方面
全面落实资源节约、环境友好，实现社会综合效益最大化，有以下三个方面。
系统策划，标准先导，改变传统电气布置型式，废除传统建筑结构形式。推广土建专业通用设计，因地制宜，美化设计，使之与城市发展、周边环境相协调，并融入自然环境中。
贯彻建筑节能、节材、节水、节地方针，土建结构安全裕度精准，建筑耐久性与变电站运行寿命相协同，力求使建筑结构轻型化。在变电站设计方面，开展创新设计，变电站采用砂石地坪，主控楼采用工业化设计，施工采用清水墙工艺和节能环保材料，体现工业设施本色。
变现场浇筑、砌筑、粉刷为工业标准化生产检验合格后，送现场按标准工艺快速拼装；变施工串联流程为并联流程；相应简化净化施工现场，减少施工期粉尘、噪音、污水污染以及水资源消耗。建筑物主体及围墙采用装配式结构，现场基础、柱、梁、板、屋架一次就位，缩短了近一半施工周期。
2、电气方面
分进线模块、主变压器模块、出线模块、综合自动化模块、无功补偿和消弧线圈模块，各模块之间的现场连接是技术难点。此外必须系统制定变电站通用设计、部件加工详图、工厂生产工艺、现场拼装工艺、建筑取费定额、装配式建造管控六大标准体系。
进线模块。各种封闭式组合电器可以作为进线模块的基础，目前国内110kV以上电压等级的封闭式组合电器需要现场制作电缆连接套管，施工工艺要求严格。而国际上出现了工厂预制的整体式电缆套管及可以插拔式电缆插接头，更加便于安装及运行维护。
主变压器模块。变压器模块需要对常规变压器的进出线端子进行改进。一次侧可以采用可拔插的电缆附件或油气套管与进线模块相连。二次侧可以考虑电缆或架空线两种出线考虑，但需要考虑绝缘封闭的要求。
出线模块。出线模块目前主要有拼装式和户外共箱式。拼装式采用常规的中置柜、手车式或固定式户内开关柜，这种开关柜体积庞大、运输、安装困难，箱体内的维修空间也比较狭窄，厂家和用户都感到不便。近几年永磁机构真空断路器的出现，生产出了紧凑型开关柜，其体积小、重量轻、维护少、吊装和运输方便，提高了出线模块拼装模式的可行性。户外共箱式是开关设备装在充气箱体内，大电流参数的电缆接头作为进出线连接并兼有隔离断口功能，再加装防护外罩。这种型式利用了开关设备免维护的优点，结构紧凑，体积小，维护工作量少，布局简单，变电站的建设和运行更加简化。以共箱式开关设备为基础的全绝缘、全封闭型设计方案灵活、占地极小，将是今后重点推广的技术。
综合自动化模块。综合自动化模块包括保护屏、交直流屏、电度表屏、通信屏等后台部分，目前采用的是常规变电站的标准设备。
无功补偿和消弧线圈模块。无功补偿和消耗线圈可以采用敞开式布置加顶罩，也可以采用户内设备安装在箱体内。目前也没有新的适用技术。
四、其他补充
程序模块化装配式建造模式需要预制件、钢构件现代化工厂作支撑，需要对传统土建工程招标及标段划分作调整，需要对采购方式与施工组织重新定义。
程序模块化变电站的建设过程，通过工厂生产预制、现场装配安装两大阶段缩短土建施工周期，减少工程建设人员，简化检修维护工作。通过探索实践，完善出设计、加工、施工、管理、定额等标准，从而有效地控制工程质量、建筑周期和工程造价。其标准化设计、模块化组合、工业化生产、集约化施工，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。
结束语
程序模块化变电站建造在推广的过程中肯定会遇到很多的问题，但随着科学技术的进步与创新，随着人们发明创新意识的提高和思维的开拓，模块化装配式变电站建设应用一定会越来越广泛，在工程建设资源集约化、环保先行的社会发展大环境推动下，模块化装配式变电站的技术、产品和实施经验一定会很快成熟起来，并必将成为新形势下变电站建设的重要选择方案之一，并不断适应高速发展的城市建设过程。
参考文献：
[1] 柳国良等；变电站模块化建设研究综述[M]；电网技术；2008年32（14）
[2] 国家电网公司，“两型一化”试点变电站建设设计技术导则；2007年
关键词：智能变电站； 综合性能测试
随着智能变电站及数字化变电站大量投运，各类智能变电站新型设备（电子式互感器、合并单元、智能终端、网络交换机）将数据从源头规范数字化，达到信息集成、数据共享的目的。作为智能变电站综合性能测试系统，在对智能变电站现场级IED设备测试过程中，必须保证测试结果的准确性。
一 智能变电站综合性能测试系统需求分析
1. 传统的智能变电站测试时，保护安装处的各电气量状态是由测试人员经过计算判断得到的，人为因素降低了测试结果准确性。为此，可以设计一个数字化仿真平台来解决该问题，通过数字仿真建立系统模型，将变电站一次设备运行状况一目了然，测试人员通过简单操作可模拟系统的各种故障，减少人为因素对测试环节中的影响。
2. 目前智能变电站通过合并单元就地将互感器采样值数字化输出SV报文发送给所需此采样的间隔层设备，变电站现场不同间隔之间距离远，用传统设备从不同间隔加量难度大同时试验线过长造成衰耗影响试验效果。因此，可以采用无线传输方式，主机和模拟器之间通过无线方式以数字量传输，就不会存在上述问题。
3. 传统智能变电站测试设备的适用性和测试效率比较低，为此，需要一种新型的智能变电站综合测试平台，可适用于各种试验环境，减少误差，减少配置工作提高测试效率。
二 智能变电站综合性能测试系统设计方案
为了满足上述系统需求，提高智能变电站测试精度，本文分别设计了三个平台：数字化仿真平台、无线传输平台及智能变电站综合测试平台。由这三个平台组成智能变电站综合性能测试系统。
1 数字化仿真平台
数字化仿真平台要能够实现智能变电站设备和线路的建模，模拟动态和时域仿真，对仿真结果进行辅助分析和显示，同时将仿真数据传送到无线控制主机。基于上述分析，数字化仿真平台需要包括以下几个模块：图形建模模块、电力系统仿真模块、模拟量波形显示模块和控制试验模块及电脑。
各模块功能：图形化建模模块用来构建电力系统中主要电气设备的模型库，完成智能变电站及直连设备、电源。电力系统仿真模块将“图形化建模软件”建立的智能变电站仿真模型构建微分方程组，对于设定的时序和故障对象，先模拟动态仿真过程，再完成时域仿真。模拟量波形显示模块对仿真结果的进行辅助分析，将模拟量的时域仿真结果以波形的方式显示出来。控制模块对试验条件、时序参数进行设置，实现试验控制功能。通用计算机用来提供功能软件运行的硬件环境。
数字化仿真平台支持用电力设备功能模块构建变电站及周边电网仿真模型，建模方法快捷、简单，经简单培训即可具备建模能力；模型结构和功能与运行单位采用的表达方法保持一致；故障仿真能力满足对电网继电保护进行功能和性能进行检验的要求；对于变电站仿真模型和事件过程，仿真软件可自动建立微分方程组，以获得试验数据组。对于复杂继电保护装置的特殊配合试验，系统仿真能力完全可以实现。
2无线传输平台
无线传输平台要能够实现实验系统的同步对时，接收数字化仿真平台的时域仿真结果，并将时域仿真结果以无限传输方式下装到采集模拟器，图1为无线控制主机系统试验示意图。
基于上述分析，本文设计的无线传输平台包括以下几个模块：GPS对时模块、高稳定主时钟模块、基于无线方式的IEEE 1588授时模块、无线收发控制模块。各模块功能如下：
GPS对时模块：接收来自GPS卫星的时钟信号，并向“高稳定时钟模块”授时。
高稳定时钟模块：根据GPS对时模块的授时信号以完成对时，为试验系统提供同步时钟。
无线1588授时模块：将“高稳定时钟模块”时钟信号以无线1588方式向“采集器模拟器”、“开关模拟器”授时。
无线收发控制模块：接收“智能变电站仿真平台”的控制命令和时域仿真数据，以无线方式发送试验控制命令和时域仿真数据包；接收“无线控制主机”的仿真数据包、试验控制命令、时钟同步信号；将“仿真数据包”和“试验控制命令”转送到“输出控制模块”，将“时钟同步信号”转送到“高稳定从时钟模块”。
3 智能变电站性能综合测试平台
智能变电站性能综合测试平台的对象是“电子式互感器”，“合并单元”，“保护装置”及“智能终端”，要能够实F数据的处理、各装置同步性能测试以及系统级校验。综合测试平台包括以下几个模块：数据处理模块、延时测试模块以及校验模块。
数据处理模块统计合并单元发送报文的丢包数及丢包率；分析合并单元输出信号；分析合并单元发送报文时间抖动特性。
延时测试模块测试电子式互感器及合并单元稳态绝对延时时间和暂态绝对延时时间；保护装置GOOSE变位延时时间；智能终端DI变位延时时间；合并单元额定延时时间。
校验模块完成电子式互感器及合并单元的稳态和暂态准确度校验；互感器极性校验。
三 结语
方案中的智能变电站系统级综合测试系统，能够实现模拟全站运行工况的网络分析工具，实现智能变电站各种智能设备的全站测试，涵盖智能变电站的所有测试环节，包括研发、试验、生产、现场调试、运行维护等，并实现测试模型、方法和数据共享和重用，实现智能变电站运行全过程的准确、完整记录，为智能电网提供全景数据，能够满足国家智能电网智能变电站的系统测试需求，同时该系统可广泛应用于智能电网的智能变电站系统，并在电力系统的生产、科研领域获得应用。
参考文献：
【关键词】一体化；数字化；变电
变电站站用交、直流电源包括：站用交流电源、站用直流电源、站用不问断电源和站用通信电源。传统的交、直流电源各部分都是分散配置，分散管理，运行维护不便，难以实现系统管理和协调。鉴于常规站用电源存在的缺点，本文提出了站用电源一体化、数字化的思路 ，即：将站用交流电源、站用直流电源、站用不间断电源和站用通信电源统一设计、生产；通过一体化监控模块将站用电源各子系统通信网络化，实现站用电源信息共享，建立数字化电源软件平台；通过将站用电源所有开关智能模块化，建立数字化电源硬件平台；一体化监控模块通过以太网口，采用IEC61850规约与监控系统通信，使站用电源成为智能、开放的系统。
1.站用电源一体化
1.1站用电源现状及存在问题
1）配置分散，即站用电源的各部分独立配置，通常由不同的供应商提供；2）管理分散：站用电源的各部分由运行单位的不同部门管理。这也使得站用电系统存在以下的问题：运行维护不方便。现有变电站站用电源分配不同专业人员进行管理。交流系统和直流系统由变电站人员进行运行维护，UPS由自动化人员进行维护，通信电源由通信人员维护，人力资源不能总体调配。通信电源、UPS没有纳入变电站严格的巡检范围，可靠性得不到保障；2）难以实现系统管理。由不同供应商提供的交流系统和直流系统通信规约一般不兼容，难以实现网络化系统管理，自动化程度较低；3）提高系统稳定性、协调性的各种技术方案难以实施。站用电源的低压减载、蓄电池自动核容、节能应用等技术方案，在站用电源整体没有实现网络智能化的基础上难以实施；4）经济性较差。直流系统配置一套蓄电池组，UPS不间断电源系统、通信电源系统各自分别配置独立的蓄电池，浪费严重；5）系统二次接线较多，跨屏二次电缆较多；6）涉及跨子系统联动方案难以实施。
为了解决常规站用电源存在的缺点，提出了站用电源一体化的思路。所谓一体化就是：将站用交流电源、站用直流电源、站用不间断电源和站用通信电源统一设计、生产；通过一体化监控模块将站用电源各子系统通信网络化，实现站用电源信息共享，建立数字化电源软件平台；通过将站用电源所有开关智能模块化，建立数字化电源硬件平台。
1.2实现站用电源一体化实现的具体措施
针对现有站用电源存在的主要问题，我们认为站用电源一体化的实现，可以采用以下的措施，其主要的组成模块和配置如图1所示。
集中布置：一体化站用电源屏在继电器室集中组屏布置，蓄电池组布置于专用蓄电池室内。
一体化监控模块；配置一体化监控模块，用于采集站用电源各子系统信息。模块支持IEC--61850，通过以太网口和站控层网络连接，实现与监控后台通信。
开关智能模块化；采用“开关+传感器+智能电路”的方式实现智能交流进线模块。智能模块集进线开关、ATS开关、电流互感器、智能电路于一体。主要功能包括：电量采集、电源智能切换、与站用变保护配合的接地保护、过负荷保护、遥控、遥调定值、对时、事件记录等。
交流、直流馈线模块。
集开关、电流传感器、智能电路于一体。主要功能包括：开关位置及事故跳闸报警、电流采集、漏电流采集及越限告警、通信、遥控、对时、事件记录等。
共享直流蓄电池组。
共享直流蓄电池组，取消传统UPS电源、通信直流电源的蓄电池和充电设备。UPS电源逆变模块和通信电源DC／DC模块由站用直流电源馈线提供直流电源。
对防雷、联动功能进行统一设计。
由于一体化电源系统集中组屏，各子系统均实现了模块化，可以对整个系统的防雷和子系统间联动进行统一设计。
2.站用电源数字化
2.1站用电源的物理设备划分
站用电源包括了站用交流电源、站用直流电源、站用不间断电源和站用通信电源等多个部分。从物理的角度看，是由多个物理设备组成的。但是，一体化的电源系统采用了一体化的监控模块，各子系统的信息统一由一体化监控模块采集处理，并通过以太网口与站控层网络通信，也就是说，整个电源系统对外只提供一个接口与外界通信。因此，按照IEC61850建模的思想，我们把整个系统视为一个物理设备。
2.2站用电源的逻辑设备划分和逻辑节点
在IEC61850标准中，逻辑设备的划分没有严格的规定，可以将整个系统视为一个逻辑设备，也可以按各个子系统划分为多个逻辑设备。在对站用电源系统进行数字化建模的过程中，最重要的是逻辑节点的建立。站用电源系统重要的逻辑节点包括：开关、电池、互感器、充电装置、逆变装置等。对于开关、电池、互感器这些逻辑节点，在IEC一61850—7—4（兼容的逻辑节点类和数据类）中有明确的规定。而对于充电装置、逆变装置这些逻辑节点，在一7—4中没有定义，可以按照一7—4中对扩充逻辑节点的规定进行定义。
2.3抽象通信服务接口和特定通信服务映射
完成了站用电源系统数据模型的建立，下一步就是按照IEC一61850—7—2（抽象通信服务接口ACSDI）的规定建立模型的抽象通信服务接口。然后，采用IEC一61850—8—1（特定通信服务映射到MMS）的方法，将模型数据映射到站控层网络的MMS[4][5]，实现站用电源系统信息与监控后台的通信。
3.环保、经济效益分析
3.1一体化电源对环保的贡献
站用电源系统中的蓄电池是对环境造成污染的主要因素。减少蓄电池的用量可以大大减轻对环境的污染。一体化电源的一个重要措施就是共享蓄电池。取消了通信电源的专用蓄电池组，通信电源的DC／DC模块输入由站用直流系统馈线来。共享蓄电池大大减少了变电站蓄电池的用量，对环境的污染得到了有效的降低。
关键词 PLM系统；模块化；GIS；工程设计
中图分类号 TP311 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0171-01
气体绝缘金属封闭开关设备简称GIS因其占地面积少、可靠性高、安全性强、维护工作量很小等优点而被用户所接受，自2000年以来设备得到了广泛应用。我国电力工业的持续、快速发展，给输变电设备制造业提供了极好的发展机遇，特别是在过去的4年中，GIS设备用量呈快速增长趋势，2007年至2010年高压开关行业生产126 kV及以上电压等级气体绝缘金属封闭开关设备的间隔数量对比如图1所示，同比增长62.5%。
图1 GIS年需求量对比
随着经济全球化的不断深入，市场竞争日趋激烈；企业必须提供交货快、质量高、成本低和服务好的产品才能在竞争中处于有利地位。为了满足日趋增加的GIS电站的工程设计量，我们必须通过模块化设计，充分利用企业现有设计资源和经验，快速响应用户需求。
本文主要是根据GIS产品的结构特点，首先利用CAD软件进行标准元件的模块化设计；然后将最基本的数据导入PLM系统，根据客户的需求，导出数据库中的相关模块，完成一个电站的设计；最终通过PLM系统输出该电站的数据清单，用于指导生产。
1 模块化设计概念和理论
模块化设计的核心思想是将产品进行模块划分后，通过对某些模块进行重新设计或变异设计得到新的产品，以满足客户对产品个性化的需求，随着产品个性化和大规模定制的兴起，模块化设计已成为关键使能技术，越来越受到青睐。
同时，模块化设计也是一种快速设计，它是在保证产品设计质量的基础上，以缩短工程设计周期为目的的设计方法和技术，随着产品需求的多样化、复杂化和个性化，快速设计日益受到人们的重视。模块化设计作为实现快速设计的主要技术之一，其模块的可互换性和可组合性是产品快速设计的基础。
2 GIS工程模块化工程设计步骤及流程
以GIS二维模块化工程电站设计为例，其主要以二维模块图（数据库）为设计载体，通过PLM专业的软件平台，进行电站配置方式的选择即以标准模块为选择条件。模块化设计步骤大致
如下。
1）建立数据库模块层，共四大模块层。通过CAD软件首先建立相应的标准间隔模块层，然后建立通用元件模块层，其次建立非标准件、改投件模块层，最后建立组合模块层。其中模块一层、二层为不变量，模块三层为变量，模块四层为不变量与变量的组合，各分层元件图2所示。
2）建立供模块层选择以及输入的软件平台，我们将设计好的数据库模块层导入PLM软件作为平台的产品生命周期数据管理系统，供设计院在进行工程电站设计时的模块化选择基础。
模块化工程设计时，分别从标准间隔模块层选择标准间隔、从通用元件模块层选通用元件、对非标件及改投件的图纸纳入输入模块层中，然后将标准间隔模块层、通用元件模块层及输入层进行组合，最后实现电站部分间隔组合的编码选取并生成电站总体布置图。在PLM系统搭建一个电站模块化结构树，最终通过物料清单BOM数据的导出来指导生产。
3 结论
由于电站布置方式不同，我们需要设计很多种类型的模块图，前期工作需要大量的时间，同时我们也不可能将所有的电站工程设计都实现模块化。但企业通过PLM软件平台进行产品模块化设计，使得工程设计更加规范化和智能化，能够提高设计速度和质量、有效减轻设计工作量，降低产品成本，从而提高产品的综合经济效益，增强企业市场竞争力。
参考文献
[1]黎斌.SF6高压电器设计[J].北京:机械工业出版社,2010.
