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為了確保發揮出理想的電能輸送、調配的結果,電力系統規劃設計應該遵循一定的原則。一是周期性原則,電力系統規劃設計應該在規定的周期內完成,對于一些大型的大力系統規劃應該制定全面、較完善的規劃方案,在規定的期限內完成避免給用戶正常使用帶來不利影響;二是安全性原則,安全性是電力系統規劃設計的首要條件,在電力系統規劃設計的時候應該杜絕安全隱患,在必要的時候應該配備長期性的系統檢測功能;三是成本原則,電力系統規劃設計師為了實現系統功能,但也需要衡量系統設計成本,尋找系統功能效應與投入成本的平衡點,節約成本。
二、電力工程中涉及電力系統規劃設計的主要內容
電力系統規劃設計是對電力系統長期、中期的規劃設計。在我國電力工程中電力系統規劃設計具有較強的導向性。在進行電力工程規劃設計的時候,涉及到系統規劃設計的內容有:分析預測電力工程建設現場的電力負荷指數;處理周邊地區電源規劃情況;分析電力負荷數據,完善電源規劃機構,平衡電力與電量;選擇科學的電力工程接入方案;正確計算電力工程介入方案,確保方案的準確性;深入分析計算結果,綜合考慮經濟效益與方案技術的關系;主義考慮電力設計相關學科,借鑒電力學科資料。
(一)電力負荷預測與分析
電力負荷預測與分析是電力系統規劃設計中重要的準備工作,對電力系統規劃設計有巨大意義。電力負荷需要經過相關人員周密的計算分析,才可以給予電網規劃設計獲得具有參考價值的數據與信息。對中短期負荷的預測,應該分析我國經濟發展情況,分析近幾年來經濟數據,知道我國經濟大概發展情況,從而對電力最大負荷的層次進行分析。另外,規劃設計人才可以參考已經完成的大規模電力系統情況,參考其電力負荷數據,對其進行分析,預測電力負荷,這種方式是我國電力負荷預測常采用的方法。預測電力負荷的方式比較多,比較常見的是預測方法、專家預測和模糊理論等。我國電力工程運用這些方法來預測分析電力負荷。分析負荷增長原因,從而可以分析出電力系統發展趨勢,從而進行科學合理的電力系統設計。
(二)電源規劃情況及出力
電源規劃是對即將建設工程供電量分析,其周圍的電網建設的規劃研究,實現電力工程建設目標,是電力系統規劃設計的重要組成部分。電力電源可以分為統一的調度電源和地方性電源兩種,其中統一的調度電源是指電網調度統一的大型發電站;而地方電源是具有專用的發電設備的小型的地方性的水電站或發電站,每種電源發揮著作用是不同的,另外電源設備的投入使用可以看出電力系統規劃的資金使用情況,對電源的出力情況進行分析可以有利于下一步工作的開展。
(三)電力電量平衡
電力電量平衡對電力系統的規劃設計是具有制約作用的,根據電力負荷預測和電源出力分析,電力工程項目所在的供電區域、所在地區的電力與電量進行計算,平衡計算結果并對其進行分析,電力電量的平衡需要考慮分區間的電力電量的交換情況,這樣就可以將電力工程的規模與布局確定下來。根據分析預測的電力系統各水平年的最大負荷,再根據各類電源的出力情況,可以計算出電力電量的盈虧,確定電力工程系統所需要的變電設備容量、所需要的發電量。確定的電力工程系統需要的容量應該是要加上系統需要的備用容量。
(四)接入系統方案
接入系統方案擬定的過程需要考慮電力工程的特點和電網的發展情況來確定,還需要考慮政府部門的相關意見及電網規劃來進行方案的比較,使得擬定的方案時效性與實用性更強。接入系統方案要注意節遠近結合,綜合考慮節能降耗、節約用地,并運用電網新技術。同時需要提出電力工程項目各方案的規模與布局,終期近區電網結構、供電電壓及運行方式等內容。
(五)電氣計算
電氣計算主要包括潮流計算、穩定計算、短路流計算和無功補償計算。潮流計算是對電力網中電壓分布和功率的計算。潮流計算可以計算中電網各網絡原件電力損耗、電網各節點電壓和電力潮流的分布情況,可以分析各接入系統方案的經濟性、合理性和可靠性。穩定計算是對電力工程西戎的各故障情況進行模擬計算分析,確定電力工程系統穩定水平和穩定問題,穩定計算是以潮流計算為基礎的,可以校驗電力工程系統各個接入系統方案運營是否滿足穩定性的要求。短路電流計算是驗證故障短路在給定的網架中電氣元件產生的不正常的電流值。短路電流計算可以校驗電氣設備,在發生故障的時候切斷短路電流,減少短路帶來的損失。無功補償計算可以減少由于傳輸無功功率的各網絡元件造成的電能損耗。
(六)方案比較
分析比較方案可以使得運算結果符合實際需要,確保電力系統更加可靠、安全,對方案進行橫向縱向多層次的分析比較,可以形成最優化的方案,得到的方案設計是最符合實際需求的。
(七)系統專業提資
通過合理的系統設計、可靠的系統電氣計算,選出綜合條件最優的推薦接入系統方案中,確定電力工程項目的投產時間和建設規模,為電力工程規劃設計提供準確的數據支撐和有效的設計依據。
三、電力系統規劃設計工作的經驗總結
隨著我國社會經濟的發展,電力系統進入快速發展時期,電力系統規劃設計在電力工程設計中發揮著重要作用。如何更好的進行電力系統規劃設計是電力工程規劃設計中遇到的主要問題。本人認為在電力系統規劃設計準備階段應該了解大網區的基本情況和特點,收集附近地區電力系統情況,并將其錄入數據庫,作為電網現狀的基礎資料,了解附近區域電網發展變化情況,將其發展規劃錄入數據庫中,為后續工作提供依據。在電力系統設計的時候應該時刻注意電力系統發展變化,收集更新數據資料庫,掌握附近地區變電站、電廠和電力路線的數據資料和分布情況,收集當地負荷情況,計算各類系統電氣,配合電力項目工程項目工作,不斷更新完善基礎數據。
四、總結
實際設計工作中,初步設計可以不涉及主要設備的詳細參數數據,在設計時間節點上基本是可控的。進入施工圖設計階段后,由于土建設計的部分圖紙必須在電氣提供相關圖紙(如:平面定位和預埋件布置等)后才能實施,設計時間的邏輯關系受到主設備招標時間的制約。所以,施工圖設計階段常常出現滯后現象,滯后問題主要集中體現在土建專業圖紙未能按業主要求的進度及時提供上。列舉具體范例如下:
1.1126kVGIS設備
國網公司技術規范要求,GIS間隔寬度可為0.8~1.5mGIS間隔長度(不含匯控柜)為不大于6.0m(摘自國網物資采購標準及范本“126kV~550kV組合電器通用技術規范”P64)。根據以上描述,GIS設備沒有唯一的外形尺寸。若確定中標廠家未確定,設備則無法準確定位,導致土建建筑結構承重梁位置無法確定,結構受力傳遞途徑不清晰,無法進行結構計算。
1.2變壓器
國網公司技術規范要求,主變基礎采用條形基礎,基礎數量統一為兩條,基礎間距統一為2.04m,基礎表面預埋鋼板,變壓器底座宜采用點焊方式固定在基礎的預埋鋼板上。主變基礎周圍設置儲油池,油坑長、寬尺寸應比主變外廓尺寸每邊大1m(摘自國網物資采購標準及范本“110kV變壓器通用技術規范”P17)。根據以上描述及《110kV變電站工程創優設計圖集》對主變基礎的要求,雖可以設計通用的主變基礎圖,不過,國網通用技術規范沒有對主變的外廓尺寸,110kV套管、35kV套管、10kV套管等具置做出規定,因此,若沒確定中標廠家,則將會產生以下問題:(1)110kVGIS出線套管與主變110kV套管的連接可能會出現較大的傾斜度,無法滿足風偏要求;(2)10kV主變進線開關柜與主變10kV套管的連接可能會出現較大的偏差而無法做成封閉式(戶內GIS變電站);(3)主變中性點及10kV母線橋無法準確定位。
1.3電容器
國網公司技術規范要求,并聯電容器裝置(組裝框架式),圍欄尺寸宜滿足以下要求:10kV,1000、2000、3000、3600、4000kvar為3.5m×5m;10kV,4800、5000、6000kvar為3.5m×6m;10kV,8000、10000kvar為3.5m×7m。圍欄焊接在預埋鋼板上,當圍欄內安裝有串聯電抗器時,圍欄不應成閉環回路,應由絕緣子或絕緣材料進行隔離,以免產生環流(摘自國網物資采購標準及范本“66kV-750kV變電站用并聯電容器成套裝置通用技術規范”P16)。根據以上描述,國網公司沒有強制要求廠家要有統一的圍欄尺寸(對應的容量),因此無法設計基礎預埋圖。且該變電站方案將電容器布置在綜合樓二層,若沒確定中標廠家,設備則無法準確定位,影響到土建工藝部分電纜溝道布置、基礎預埋槽鋼及一、二次電纜預埋管無法準確實施。
2節點時間參數的確定
分析了事項內容和其邏輯關系后,接下來考慮的是網絡圖各節點的時間參數確定。根據經驗對每個專業設計時間進行估算,通過計劃評審法(PERT)來確定各專業節點“最樂觀估計時間”及“最悲觀估計時間”。同時,我們也注意到主設備招標定標的不確定因素,電氣布置圖位置的提供是土建平面圖出圖的緊前工序,在土建設計時間參數上給予適度延長,并增加“平面草圖”分部節點(即先采用常規設計,待主設備提資后進行設計修改),以滿足業主方在土建開工場地平整時間上的需求,同時在管理上加強電氣主設與土建主設及業主方的溝通,做好緊前緊后工序的有效銜接。
3網絡圖的繪制
確定了事項工序和節點時間參數后,就可以按照雙代號網絡圖的繪制原則進行網絡圖的繪制,繼而在此基礎上確定出關鍵線路,并根據計劃時間與關鍵路線工期進行比較,計算各專業設計節點的最早開始時間(ES)、最遲開始時間(LS)、最早結束時間(EF)、最遲結束時間(LF)、總時差(TF)和自由時差(FF),并對項目設計進行網絡圖優化。
4網絡圖優化
網絡計劃技術理論的運用,重點在于工效的提高及資源的節省,即在網絡優化中達到項目“工期優化、費用優化、資源優化”的目的。
4.1工期優化
工期的優化是建立在對每個設計階段(節點)都有設計周期要求,如果一個項目其中一個設計階段的工期超出了預計的工期要求,就要通過調整(壓縮)計算工期(關鍵活動)來實現,但前提是要保證關鍵活動被壓縮后仍為關鍵活動。本例中作為乙方的設計單位必須按合同期限來調整設計工期。
4.2費用優化
費用優化是建立在業務承接的基礎上來考慮的。對于工程設計而言,直接費用主要體現在人力成本(人工工資及加班費等)上。項目工期優化總工期的縮短,直接費用會上升、間接費用(設計管理費用等)會相應下降,這里就存在一個工期、直接費用與間接費用總體最優的問題——即總費用最小的最優工期。
4.3資源優化
在設計階段主要體現在人力資源的調配與工期目標的關系上,理論上可以通過利用人力資源的有效調配,調整節點自由時差不為零的活動和改變該節點的開始時間以達到資源均衡來實現。實際工作中,因設計單位專業分工細密,個別專業設計人員有限,本例主要通過改變節點的開始時間來實現資源與工期目標的優化為主。
5過程管控
筆者注意到,設計階段一些情況突變或因素的變化(如設備訂貨滯后、設備技術參數變動、線路路徑變更等),都將導致設計進度計劃的偏差和調整,所以,過程管控是網絡計劃順利實施的關鍵,是通過組織、經濟、技術、合同幾方面措施來保證和圍繞關鍵線路的運行,以確保工期的導向。定期(每周)召開各專業主設協調會,建立內部溝通機制,及時了解土建與電氣各專業的設計進度,討論實際工作中出現問題的解決方法,并及時進行設計網絡計劃的調整和偏差分析。在網絡計劃的調整中,如涉及到關鍵線路,需對網絡圖關健線路重新計算時間參數;如涉及非關鍵工作時差的調整,需注意非關鍵線路調整后是否影響到關鍵線路的時差。增減項目內容,可能會對原網絡圖產生影響,需注意增減項目相關事項的順序和邏輯關系,應盡量不打亂整體而只調整局部。
6總結與分析
1.檔案保管方式不同。傳統的項目圖紙等實物檔案,按照卷冊號有序地存放于庫房的檔案排架上,依照檔案庫的防火、防霉、防盜等規定進行保管。數字檔案的安全保管建立在數據中心的系統安全管理、設備操作管理、訪問權限管理、數據備份管理等一系列的安全管理措施之上,側重于防病毒、防攻擊、防災害等數據安全管理,其安全性明顯高于傳統檔案。
2.檔案利用方式不同。傳統檔案利用需要設計人員親自到檔案館借閱,且受限于實體檔案的數量、檔案的借閱情況、檔案館的開館時間等,利用率較低。數字檔案充分利用網絡數據傳輸的便捷性和實時性,隨時為用戶提供瀏覽或下載檔案服務。數字檔案的使用率遠遠高于紙質檔案,使檔案充分發揮出其自身的價值。但是,數字檔案的頻繁訪問也對檔案系統的健壯性、數據結構的合理性、檔案編研的科學性,提出了更高的要求。
二、在電力工程設計中加強數字檔案管理的對策
1.加強檔案管理業務平臺建設。檔案管理服務于電力工程設計工作,所以,數字檔案管理平臺不是孤立的,而是與協同設計平臺集成于同一工作平臺。電力設計院的設計人員與檔案管理人員,都使用該平臺進行設計和檔案管理等工作,并通過該平臺實時在線溝通。在協同設計平臺上設計完成的電力工程,其電子檔案基于網絡審核合格后,由檔案管理人員負責接收、整理和網上歸檔。應用檔案管理業務平臺實現在線檔案收集,保證了電子文檔的真實性、及時性和有效性,并能定期對電子文檔進行版本更新,極大地提高了工作效率。
2.構建各類檔案信息庫。檔案數字化是一項細致而繁瑣的工作,底圖和文書檔案需進行掃描,聲像檔案可采用錄像轉視頻文件、照片生成電子圖片等方式,集中進行數字化處理。工程檔案采用大流水工作方式數字化后,需進一步進行網上編目,自動生成流水號、文檔掛接等工作,構建各類檔案信息庫。檔案管理平臺具有電子檔案密級和權限劃分功能,可以根據密級和權限劃分規則,對全部電子檔案進行密級和權限劃分,從而實現了檔案信息庫的自動安全管理。