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为了确保发挥出理想的电能输送、调配的结果,电力系统规划设计应该遵循一定的原则。一是周期性原则,电力系统规划设计应该在规定的周期内完成,对于一些大型的大力系统规划应该制定全面、较完善的规划方案,在规定的期限内完成避免给用户正常使用带来不利影响;二是安全性原则,安全性是电力系统规划设计的首要条件,在电力系统规划设计的时候应该杜绝安全隐患,在必要的时候应该配备长期性的系统检测功能;三是成本原则,电力系统规划设计师为了实现系统功能,但也需要衡量系统设计成本,寻找系统功能效应与投入成本的平衡点,节约成本。
二、电力工程中涉及电力系统规划设计的主要内容
电力系统规划设计是对电力系统长期、中期的规划设计。在我国电力工程中电力系统规划设计具有较强的导向性。在进行电力工程规划设计的时候,涉及到系统规划设计的内容有:分析预测电力工程建设现场的电力负荷指数;处理周边地区电源规划情况;分析电力负荷数据,完善电源规划机构,平衡电力与电量;选择科学的电力工程接入方案;正确计算电力工程介入方案,确保方案的准确性;深入分析计算结果,综合考虑经济效益与方案技术的关系;主义考虑电力设计相关学科,借鉴电力学科资料。
(一)电力负荷预测与分析
电力负荷预测与分析是电力系统规划设计中重要的准备工作,对电力系统规划设计有巨大意义。电力负荷需要经过相关人员周密的计算分析,才可以给予电网规划设计获得具有参考价值的数据与信息。对中短期负荷的预测,应该分析我国经济发展情况,分析近几年来经济数据,知道我国经济大概发展情况,从而对电力最大负荷的层次进行分析。另外,规划设计人才可以参考已经完成的大规模电力系统情况,参考其电力负荷数据,对其进行分析,预测电力负荷,这种方式是我国电力负荷预测常采用的方法。预测电力负荷的方式比较多,比较常见的是预测方法、专家预测和模糊理论等。我国电力工程运用这些方法来预测分析电力负荷。分析负荷增长原因,从而可以分析出电力系统发展趋势,从而进行科学合理的电力系统设计。
(二)电源规划情况及出力
电源规划是对即将建设工程供电量分析,其周围的电网建设的规划研究,实现电力工程建设目标,是电力系统规划设计的重要组成部分。电力电源可以分为统一的调度电源和地方性电源两种,其中统一的调度电源是指电网调度统一的大型发电站;而地方电源是具有专用的发电设备的小型的地方性的水电站或发电站,每种电源发挥着作用是不同的,另外电源设备的投入使用可以看出电力系统规划的资金使用情况,对电源的出力情况进行分析可以有利于下一步工作的开展。
(三)电力电量平衡
电力电量平衡对电力系统的规划设计是具有制约作用的,根据电力负荷预测和电源出力分析,电力工程项目所在的供电区域、所在地区的电力与电量进行计算,平衡计算结果并对其进行分析,电力电量的平衡需要考虑分区间的电力电量的交换情况,这样就可以将电力工程的规模与布局确定下来。根据分析预测的电力系统各水平年的最大负荷,再根据各类电源的出力情况,可以计算出电力电量的盈亏,确定电力工程系统所需要的变电设备容量、所需要的发电量。确定的电力工程系统需要的容量应该是要加上系统需要的备用容量。
(四)接入系统方案
接入系统方案拟定的过程需要考虑电力工程的特点和电网的发展情况来确定,还需要考虑政府部门的相关意见及电网规划来进行方案的比较,使得拟定的方案时效性与实用性更强。接入系统方案要注意节远近结合,综合考虑节能降耗、节约用地,并运用电网新技术。同时需要提出电力工程项目各方案的规模与布局,终期近区电网结构、供电电压及运行方式等内容。
(五)电气计算
电气计算主要包括潮流计算、稳定计算、短路流计算和无功补偿计算。潮流计算是对电力网中电压分布和功率的计算。潮流计算可以计算中电网各网络原件电力损耗、电网各节点电压和电力潮流的分布情况,可以分析各接入系统方案的经济性、合理性和可靠性。稳定计算是对电力工程西戎的各故障情况进行模拟计算分析,确定电力工程系统稳定水平和稳定问题,稳定计算是以潮流计算为基础的,可以校验电力工程系统各个接入系统方案运营是否满足稳定性的要求。短路电流计算是验证故障短路在给定的网架中电气元件产生的不正常的电流值。短路电流计算可以校验电气设备,在发生故障的时候切断短路电流,减少短路带来的损失。无功补偿计算可以减少由于传输无功功率的各网络元件造成的电能损耗。
(六)方案比较
分析比较方案可以使得运算结果符合实际需要,确保电力系统更加可靠、安全,对方案进行横向纵向多层次的分析比较,可以形成最优化的方案,得到的方案设计是最符合实际需求的。
(七)系统专业提资
通过合理的系统设计、可靠的系统电气计算,选出综合条件最优的推荐接入系统方案中,确定电力工程项目的投产时间和建设规模,为电力工程规划设计提供准确的数据支撑和有效的设计依据。
三、电力系统规划设计工作的经验总结
随着我国社会经济的发展,电力系统进入快速发展时期,电力系统规划设计在电力工程设计中发挥着重要作用。如何更好的进行电力系统规划设计是电力工程规划设计中遇到的主要问题。本人认为在电力系统规划设计准备阶段应该了解大网区的基本情况和特点,收集附近地区电力系统情况,并将其录入数据库,作为电网现状的基础资料,了解附近区域电网发展变化情况,将其发展规划录入数据库中,为后续工作提供依据。在电力系统设计的时候应该时刻注意电力系统发展变化,收集更新数据资料库,掌握附近地区变电站、电厂和电力路线的数据资料和分布情况,收集当地负荷情况,计算各类系统电气,配合电力项目工程项目工作,不断更新完善基础数据。
四、总结
实际设计工作中,初步设计可以不涉及主要设备的详细参数数据,在设计时间节点上基本是可控的。进入施工图设计阶段后,由于土建设计的部分图纸必须在电气提供相关图纸(如:平面定位和预埋件布置等)后才能实施,设计时间的逻辑关系受到主设备招标时间的制约。所以,施工图设计阶段常常出现滞后现象,滞后问题主要集中体现在土建专业图纸未能按业主要求的进度及时提供上。列举具体范例如下:
1.1126kVGIS设备
国网公司技术规范要求,GIS间隔宽度可为0.8~1.5mGIS间隔长度(不含汇控柜)为不大于6.0m(摘自国网物资采购标准及范本“126kV~550kV组合电器通用技术规范”P64)。根据以上描述,GIS设备没有唯一的外形尺寸。若确定中标厂家未确定,设备则无法准确定位,导致土建建筑结构承重梁位置无法确定,结构受力传递途径不清晰,无法进行结构计算。
1.2变压器
国网公司技术规范要求,主变基础采用条形基础,基础数量统一为两条,基础间距统一为2.04m,基础表面预埋钢板,变压器底座宜采用点焊方式固定在基础的预埋钢板上。主变基础周围设置储油池,油坑长、宽尺寸应比主变外廓尺寸每边大1m(摘自国网物资采购标准及范本“110kV变压器通用技术规范”P17)。根据以上描述及《110kV变电站工程创优设计图集》对主变基础的要求,虽可以设计通用的主变基础图,不过,国网通用技术规范没有对主变的外廓尺寸,110kV套管、35kV套管、10kV套管等具置做出规定,因此,若没确定中标厂家,则将会产生以下问题:(1)110kVGIS出线套管与主变110kV套管的连接可能会出现较大的倾斜度,无法满足风偏要求;(2)10kV主变进线开关柜与主变10kV套管的连接可能会出现较大的偏差而无法做成封闭式(户内GIS变电站);(3)主变中性点及10kV母线桥无法准确定位。
1.3电容器
国网公司技术规范要求,并联电容器装置(组装框架式),围栏尺寸宜满足以下要求:10kV,1000、2000、3000、3600、4000kvar为3.5m×5m;10kV,4800、5000、6000kvar为3.5m×6m;10kV,8000、10000kvar为3.5m×7m。围栏焊接在预埋钢板上,当围栏内安装有串联电抗器时,围栏不应成闭环回路,应由绝缘子或绝缘材料进行隔离,以免产生环流(摘自国网物资采购标准及范本“66kV-750kV变电站用并联电容器成套装置通用技术规范”P16)。根据以上描述,国网公司没有强制要求厂家要有统一的围栏尺寸(对应的容量),因此无法设计基础预埋图。且该变电站方案将电容器布置在综合楼二层,若没确定中标厂家,设备则无法准确定位,影响到土建工艺部分电缆沟道布置、基础预埋槽钢及一、二次电缆预埋管无法准确实施。
2节点时间参数的确定
分析了事项内容和其逻辑关系后,接下来考虑的是网络图各节点的时间参数确定。根据经验对每个专业设计时间进行估算,通过计划评审法(PERT)来确定各专业节点“最乐观估计时间”及“最悲观估计时间”。同时,我们也注意到主设备招标定标的不确定因素,电气布置图位置的提供是土建平面图出图的紧前工序,在土建设计时间参数上给予适度延长,并增加“平面草图”分部节点(即先采用常规设计,待主设备提资后进行设计修改),以满足业主方在土建开工场地平整时间上的需求,同时在管理上加强电气主设与土建主设及业主方的沟通,做好紧前紧后工序的有效衔接。
3网络图的绘制
确定了事项工序和节点时间参数后,就可以按照双代号网络图的绘制原则进行网络图的绘制,继而在此基础上确定出关键线路,并根据计划时间与关键路线工期进行比较,计算各专业设计节点的最早开始时间(ES)、最迟开始时间(LS)、最早结束时间(EF)、最迟结束时间(LF)、总时差(TF)和自由时差(FF),并对项目设计进行网络图优化。
4网络图优化
网络计划技术理论的运用,重点在于工效的提高及资源的节省,即在网络优化中达到项目“工期优化、费用优化、资源优化”的目的。
4.1工期优化
工期的优化是建立在对每个设计阶段(节点)都有设计周期要求,如果一个项目其中一个设计阶段的工期超出了预计的工期要求,就要通过调整(压缩)计算工期(关键活动)来实现,但前提是要保证关键活动被压缩后仍为关键活动。本例中作为乙方的设计单位必须按合同期限来调整设计工期。
4.2费用优化
费用优化是建立在业务承接的基础上来考虑的。对于工程设计而言,直接费用主要体现在人力成本(人工工资及加班费等)上。项目工期优化总工期的缩短,直接费用会上升、间接费用(设计管理费用等)会相应下降,这里就存在一个工期、直接费用与间接费用总体最优的问题——即总费用最小的最优工期。
4.3资源优化
在设计阶段主要体现在人力资源的调配与工期目标的关系上,理论上可以通过利用人力资源的有效调配,调整节点自由时差不为零的活动和改变该节点的开始时间以达到资源均衡来实现。实际工作中,因设计单位专业分工细密,个别专业设计人员有限,本例主要通过改变节点的开始时间来实现资源与工期目标的优化为主。
5过程管控
笔者注意到,设计阶段一些情况突变或因素的变化(如设备订货滞后、设备技术参数变动、线路路径变更等),都将导致设计进度计划的偏差和调整,所以,过程管控是网络计划顺利实施的关键,是通过组织、经济、技术、合同几方面措施来保证和围绕关键线路的运行,以确保工期的导向。定期(每周)召开各专业主设协调会,建立内部沟通机制,及时了解土建与电气各专业的设计进度,讨论实际工作中出现问题的解决方法,并及时进行设计网络计划的调整和偏差分析。在网络计划的调整中,如涉及到关键线路,需对网络图关健线路重新计算时间参数;如涉及非关键工作时差的调整,需注意非关键线路调整后是否影响到关键线路的时差。增减项目内容,可能会对原网络图产生影响,需注意增减项目相关事项的顺序和逻辑关系,应尽量不打乱整体而只调整局部。
6总结与分析
1.档案保管方式不同。传统的项目图纸等实物档案,按照卷册号有序地存放于库房的档案排架上,依照档案库的防火、防霉、防盗等规定进行保管。数字档案的安全保管建立在数据中心的系统安全管理、设备操作管理、访问权限管理、数据备份管理等一系列的安全管理措施之上,侧重于防病毒、防攻击、防灾害等数据安全管理,其安全性明显高于传统档案。
2.档案利用方式不同。传统档案利用需要设计人员亲自到档案馆借阅,且受限于实体档案的数量、档案的借阅情况、档案馆的开馆时间等,利用率较低。数字档案充分利用网络数据传输的便捷性和实时性,随时为用户提供浏览或下载档案服务。数字档案的使用率远远高于纸质档案,使档案充分发挥出其自身的价值。但是,数字档案的频繁访问也对档案系统的健壮性、数据结构的合理性、档案编研的科学性,提出了更高的要求。
二、在电力工程设计中加强数字档案管理的对策
1.加强档案管理业务平台建设。档案管理服务于电力工程设计工作,所以,数字档案管理平台不是孤立的,而是与协同设计平台集成于同一工作平台。电力设计院的设计人员与档案管理人员,都使用该平台进行设计和档案管理等工作,并通过该平台实时在线沟通。在协同设计平台上设计完成的电力工程,其电子档案基于网络审核合格后,由档案管理人员负责接收、整理和网上归档。应用档案管理业务平台实现在线档案收集,保证了电子文档的真实性、及时性和有效性,并能定期对电子文档进行版本更新,极大地提高了工作效率。
2.构建各类档案信息库。档案数字化是一项细致而繁琐的工作,底图和文书档案需进行扫描,声像档案可采用录像转视频文件、照片生成电子图片等方式,集中进行数字化处理。工程档案采用大流水工作方式数字化后,需进一步进行网上编目,自动生成流水号、文档挂接等工作,构建各类档案信息库。档案管理平台具有电子档案密级和权限划分功能,可以根据密级和权限划分规则,对全部电子档案进行密级和权限划分,从而实现了档案信息库的自动安全管理。