220kV变电站前期规划设计

吕佳莹

摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国综合国力的提升，当前，随着电力行业迅速发展，居民对用电需求量与日俱增，为满足工业用电、居民用电，各地区逐步增加新的变电站，因此有必要研究探讨变电站的规划设计，使设计更规范、建设更可靠、成本更低、环境更环保，已然成为电力发展的趋势。本文主要对220kV变电站前期规划设计做论述。希望通过本文的分析研究给行业内人士以借鉴和启发。

关键词：220kV；变电站；前期；规划设计

引言

依据远景规划目标年负荷分布预测的结果，利用“规划软件”中变电站选址容量优化软件自动进行计算，得到远景目标年的变电站布点和主变容量方案。依据城市规划和地形地貌的实际情况通过规划专家的修正得到最终的变电站布点方案，利用规划软件自动计算变电站的供电范围，确定变电站应带的负荷大小。

1基于图论的变电站巡检机器人全局路径规划

基于图论的变电站巡检机器人全局路径规划主要涉及到以下方面具体内容：经过多年的技术革新和换代，现有变电站巡检机器人搭载可见光相机、红外热像仪等传感检测设备，可实现站内设备外观检测、开关位置观测、表计读数、红外测温以及异常状态告警、声音视频采集等功能，已经发展成为融合视觉模式识别、导航及路径规划、无线传输控制及自主充电等众多技术于一体的智能型系统。巡检机器人除了用于变电站日常巡视外，还可以在高温、冰雪、雷暴、台风等天气条件下进行巡检；在设备检修投运后、新设备24h试运行期、系统过负荷以及特殊保供电时期，对某区域的设备进行反复巡检；还可以实现远方状态识别、远方异常确认、缺陷定点跟踪等一系列功能。220kV及以上变电站占地面积大，设备分布广、数量多，使用巡检机器人的优势更加明显。与人工巡检相比，机器人巡检可以有效提高巡检效率和覆盖面，降低恶劣天气下巡视的安全风险，巡检数据记录全面、连续，有助于后续分析。机器人巡检是智能和无人值守巡检技术的发展方向，具有广阔的发展空间和应用前景。实际应用过程中，部分巡检机器人的行驶路线并非为最优路线，导致巡检过程不够高效。考虑到电池续航能力和行驶速度的限制，为了提高巡检机器人工作效率，应该对其巡检路线进行优化。目前文献中报道的优化方法有3类：1）采用智能算法对巡视路线进行优化。采用Hopfield神经网络算法对巡检机器人巡视路线进行优化，将巡视点与网络神经元相对应，最优路径与网络的能量函数对应，得到正常巡视、特殊巡视下巡检路线优化图。将变电站巡视问题转化为对关键巡视点的遍历问题，采用蚁群算法对巡视路径进行优化，得到较好的可行解。基于遗传算法的改进蚁群算法对巡视路线图进行优化，对于异常路线，采用深度优先搜索算法，进行巡检机器人局部路径规划。2）通过相关算法获取任意2个巡视点之间的最短距离，并将所求距离存入解集合供下一步使用；通过相关算法（烟花算法、蚁群算法、遗传算法、模拟退火算法等）对前期解集合中的解进行组合，得到最短巡检路线的巡视点顺序。将全局最优路径规划分为两部分，分别为求解任意2个巡视点之间的最短路径以及求解使得总路径最短的巡视点最优化排列组合。将改进Dijkstra算法与模拟退火算法相结合，应用于变电站巡检机器人路径规划。3）采用图论中的Kruskal算法、Prim算法求得最小生成树，对结果进行调整以遍历所有节点回到原点。图的遍历是按照某种规则访问图中各顶点且仅一次的操作，即将网络结构按某种规则线性化的过程。

2考虑分布式电源接入的配电系统

为了应对因接入大量分布式电源后对配电网的影响，促进配电网的健康发展，引导配网进一步规划建设改造，国家能源局和国家电网有限公司先后发布了《配电网规划设计技术导则》(DL/T5729—2016)、《配电网规划设计技术导则》(Q/GDW738—2012(正在修编))，并且针对光伏、风电等电源接入电网做了一系列规定，如《分布式电源接入配电网设计规范》(Q/GDW11147—2017)、《分布式电源接入电网评价导则》(Q/GDW11619—2017)、《分布式电源接入电网承载力评估导则》(DL/T2041—2019)等。这些规划导则与相关规定对分布式电源接入配电网进行了规范，包括如不同容量分布式电源的接入等级、推荐接入位置以及评价原则等。然而，由于分布式电源接入点多面广，接入容量和方式也多种多样，不同地区不同种类的清洁能源资源各异，所面临的分布式电源接入需求也不尽相同，再考虑到储能、需求响应等各种灵活性资源的接入，仅依靠相关规定指导分布式电源安全稳定入网并发挥其最大效益还不能够满足目前的需求。为了实现各地区配电网因地制宜地实现清洁能源最大化消纳，除了相关导则标准外，还需要建立面向各种场景的算例系统，验证各类方案的可实施性和实际效益。

3电力设施用地弹性预留管控

由于城市电力走廊有限，大部分线路须采用电缆方式接入，城市空间及政府投资压力较大。为解决这个困难，厦门市在部分产区园区根据片区供电特点提出采用220千伏开关站供电模式。在用户供电可靠性和供电能力没有明显差异的前提下，这种为开关站接入4回大截面线路的模式既解决了片区供电问题，又在开关站附近预留面积足够的电力设施建设用地，远期可根据实际负荷发展情况调整电力规划方案，同时减少高压电力架空线走廊占用的城市用地。

4基础设施用地整合规划

变电站与其他市政公用设施用地合建可看作是城市用地综合开发的特殊案例。各类市政设施有条件的可共用出入口、消防通道及停车场等，当与其他电力设施合并建设时，还可进一步做到电力线路的统筹规划与同步设计、建设。例如：考虑到对周边用地开发的邻避影响，厦门市规划将某220千伏变电站和220千伏轨道牵引变电所设于相邻地块，规划选址阶段完成了两座变电站的总平面设计，按节地方案进行用地审批。两座变电站共用出入口、消防通道等设施，可节约城市用地面积约500平方米。

5控制及信号回路

根据保护配置原则，合理配置各保护，同时调度要求上送信号应做必做，并确保能可靠上送。比如监控后台断路器、隔离（接地）开关的分合位置，保护动作、装置故障、运行异常、操作箱信号，CT、PT、主变压器、断路器、隔离(接地)开关、GIS本体信号等；远动装置、交换机、相量测量系统、直流系统、交流不间断电源系统、时间同步系统、消防及火灾报警系统、视频及环境监测系统等全站公用系统的“电源消失”、“装置故障”等报警信号应接入公用测控装置；监控网中，保护装置和测控装置宜分别接入不同的交换机。

结语

总之，本文为220kV变电站工程，通过前期规划设计，可及时发现问题并予以修正，避免后期返工，贻误工期，还使得施工时有据可依，施工进度更快，节约成本。

参考文献

［1］杨俊，黄礼华，张立平.变电站巡检机器人关键技术及其适用性研究［J］.湖北电力，2017，41（1）：20-24.

［2］国网浙江省电力有限公司温州供电公司.变电站巡检机器人［M］.北京：中国电力出版社，2019.

［3］杨旭东，黄玉柱，李继刚，等.变电站巡检机器人研究现状综述［J］.山东电力技术，2015，42（1）：30-34.

［4］尹琪，殷军，屠楚明，等.提升变电站机器人巡视作业率的方案探究［J］.电力安全技术，2020，22（2）：75-78.