GIS智能变电站项目后评价研究-以220kV肖巷变电站为例

发布时间:2021-04-16 20:05:21 论文编辑:vicky
本文以 220kV 肖巷 GIS 智能变电站工程为案例进行了探讨和分析,并应用了层次分析法和物元可拓方法对工程项目进行了综合后评价,通过对评价指标和评价结果的分析,确定了肖巷变电站的优势和不足,并针对不足提出相应的改进建议。由于研究时间与相关条件的局限性,并且 GIS 智能变电站仍然在发展和完善。

第一章 绪论

第一节 研究背景与研究意义
一、研究背景
在现阶段社会的各个领域中,电能得到了最为广泛的运用,为经济的发展提供源源不断的驱动力,也为居民生活提供保障。国家的所有企事业单位的正常运转都离不开电力工业的支持,因此电力工业也被称为基础保障工业。目前我国经济得到快速的发展,普通居民的生活水平得到迅速的提升,用电量一年比一年增多。同时电网公司加大了电力项目建设的力度,特别是新型智能电网的建设,对于社会经济发展、居民用电需求、资源优化配置、清洁能源开发、电网相关产业发展等各方面都具有巨大的推动作用。变电站作为电网的重要支撑点,是连接着输电和配电的枢纽,对发电、输电以及配电发挥着重要作用。国家需要增强变电站的可靠性,从而使电网整体能够可靠稳定地运行。
GIS 变电站曾经受限于成本问题,只在市中心区域有限布置。伴随着我国经济快速发展,社会大众的生活水平得到迅速的提升,对供电的稳定性与电能的质量均提出较高的标准与严格的要求,也对变电站的建设、管理、运行水平提出了更高的要求。安全性和可靠性更高的 GIS 变电站的布置不再局限于市区,郊区甚至农村会有越来越多的新建变电站采用 GIS 技术。
随着计算机、自动化、网络及通讯技术广泛地运用于电网领域中,将新兴电网技术有机地融入到以往的成熟技术当中,逐步实现电网运营的智能化。在电网领域中深入地运用信息与传感器技术,为实时动态地在线监测电网情况与实现排除故障的自动化在技术上提供有力的支撑,并让电网拥有自愈能力,灵活地调度和研发柔性输电技术为运用分布式和可再生性能源提供保障。目前新技术得到了迅猛的发展,在电网中拓展了运用的规模,使智能电网应运而生。在电网中,变电站是至关重要的节点,为了实现智能电网,需要实现变电站的智能化。自 2011 年国家电网第一批试点项目的投入运行以来,我国 GIS 智能变电站建设项目持续增多。
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第二节 国内外研究现状
一、国外研究现状
(一)项目后评价内涵发展
国外项目后评价起源于欧洲发达国家。由于当时这些发达国家需要建设大量的工程项目,如果不能预测建设项目的经济效益,将使投资机构有存在极大风险的可能性。因此人们逐渐地认识到在经济上客观评价项目是势在必行的,可以有效地避免与预防经济方面存在的风险。最开始的时候,评价项目的内容只是评估其经济效益。记载最早的经济效益评价是 1887 年 Arthur Wheeling 在某铁路建设项目中运用了成本分析法。早在上世纪 30 年代,后评价项目的内容起源于美国国会对政府予以监督的“新政”项目;60 年代美国施行应对贫困计划,经过一个阶段的运用,评价项目的方式与理论得到快速的发展。各个国家的金融机构与政府先后构建了后评价系统,从而使资金被合理有效地运用,投资收益得到充分的保障。
随着项目后评价在理论方面的研究日益深入,方法逐步增多。1944 年Von.Neumann 以对策论原理为基础提出多目标决策原理,其内涵是多决策者的目标是尽量使决策者的多元化需求得到满足。1960 年 Aumann 提出效用函数理论,使多目标决策原理在研究上取得突破性的进展,使研究理论的进程加快。1976 年 R.L.Keeny提出属性效用原理。同一年,T.L.Satty 以评价项目为基础提出层次分析法(AHP)[1],并在后评价领域中获得广泛的运用。80 年代 C.L.Hwang 在后评价领域中引入模糊数学原理,促使综合模糊评价法产生。H.Maeda 等有机地结合层次分析法与模糊数学,使模糊多层次评价法形成,并从定量角度对复杂项目进行后评价分析。
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第二章 GIS 智能变电站及项目后评价相关理论分析

第一节 GIS 智能变电站相关概念
一、GIS 智能变电站概念
GIS 即“gas insulated substation”,是一部分或者全部采取特殊气体当作绝缘性介质的封闭式开关设备。其绝缘介质是六氟化硫气体,具备良好的灭弧与绝缘方面的性能,能够在接地金属筒内封闭、阻隔全部的高压元件。对比以往的敞开式设备,其优势包括:较小的体积与面积,元件具备良好的密封性,不受到环境的影响,运行时具备极高的可靠性,能够便捷地进行操作,具备较长的检修间隔周期,易于安装与维护。历经三十余年的研究,GIS 技术得到快速的发展,在世界电力领域中得到广泛运用。目前电力领域对于电网系统的稳定与可靠性提出了极高的标准与严格的要求,这将不断提升 GIS 技术水平,成为高压设备发展的主流技术方向。
智能电网意味着实现电网的智能化,以双向高速度、集成化的通信网为基础,采取测量与传感方面的先进技术与设备、优化控制手段与支持决策系统,使电网得到可靠稳定地运行,提高运行的经济性与安全性,提升运行的效率。智能电网在全球电力行业中是运行与技术模式的方向,在面对新世纪的机遇与严峻的挑战时,智能电网将是未来发展的必然选择[21]。
智能电网布局的支撑点就是智能变电站。智能变电站是由智能化一次设备(断路器、变压器、互感器等)与智能终端以及网络交换机等组成。以 IEC61850 通信规范标准为基础,能够有效地调节与分配电能,对于线路设备发挥保护作用,能够进行远程监测与控制,能够在线地进行监测,同时实现故障录波及通信等具体的功能;最重要的特点是实现设备运行的智能化,可基于网络共享交换信息,集成的程度高,实现控制的自动化,同时能够在线分析与决策[22]。对比以往的变电站,智能变电站的一、二次设备结合的更为紧密。
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第二节 项目后评价的基础理论
一、项目管理理论
项目管理理论指的是在项目中有效地采取专业化的技术技能与知识以及方式,使具体的项目能够满足项目相关人的希望与需求。项目管理是在工程中常被建设者采取的方式与理论。管理项目建设的目的是对项目各种生产要素的资源配置进行优化,从而提供优质的项目工程和满意的服务给用户;此外还需要结合实际情况,以最佳方式确保项目的总体目标实现。管理对象是贯穿于项目生命周期的整体流程,涵盖研究项目的可行性,设计与招标,具体的施工情况,项目调试及项目维护等阶段。项目管理的主体是多方面的,设备材料供应商和建筑承包商及其他分包商都有权站在各自的岗位上对项目进行管理。有关政府部门也有必要监督和管理项目的建设和实施。
二、项目生命周期理论
早在上世纪六十年代,美国的国防部率先提出项目生命周期理论,并运用于成本管理领域,生命周期指的是由提出项目定义至终止的全部时期。周期架构涵盖四个主要阶段:概念阶段、开发或定义阶段、执行阶段和结束阶段。从目前相关资料能够看出,在项目总成本中,总开发成本仅为 10%,生产成本约为 30%,而后期维护成本为 60%。以针对项目整体中的各环节费用的比率控制为基础,美国防部率先提出“全生命周期费用”理论,强调在整个过程中要充分考虑项目成本,有效地平衡建设项目与维护运营的成本,以上两项是研究全生命周期成本的重要环节,经由探究两者的平衡点,从而在最大程度上降低目标成本。项目的成本控制是全生命周期成本管理的重点,即在对整个生命周期成本进行有效分析之后,针对不同的项目采取不同的控制策略,进而优化全生命周期成本目标。
表 4-1 肖巷变电站项目后评价指标体系表
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第三章 220KV 肖巷 GIS 智能变电站工程项目概况................................14
第一节 蚌埠电网概况和规划.........................14
一、蚌埠电网基本概况..................................14
二、负荷预测和电网规划.....................14
第四章 220KV 肖巷 GIS 智能变电站项目后评价指标体系构建与评价方法..........................19
第一节 项目后评价指标体系的构建..............................19
一、评价指标体系构建原则............................19
二、指标体系设计................................19
第五章 220KV 肖巷 GIS 智能变电站项目后评价........................ 32
第一节 数据的采集与处理..........................32
第二节 AHP 法确定指标权重.................... 32

第五章 220kV 肖巷 GIS 智能变电站项目后评价

第一节 数据的采集与处理
本文先根据前文构建的指标体系,对指标的原始数据进行收集,经过整理得到各个指标的值。然后把这些指标值提供给专家,让专家打分。经过整理调查问卷,汇总打分信息,最后进行实证分析。本文利用专家调查法对定性指标进行收集处理,先根据上一章构建的后评价指标体系,利用变电站工程实际运行数据等计算出各个指标的值。然后将获得的定量数据分发给受邀请的多位专家,运用专家们的专业知识,给指标赋值打分。打分共有四种评语:满意、比较满意、一般、不满意。用百分制可表示为U={100、80、60、40}。最后,将打分数据统计整理,并反馈给每位专家。然后专家参考上一轮打分结果,再进行打分,如此重复,直到所有专家对各项指标的打分趋于一致,停止调查。最后一次打分的统计结果即可作为指标的原始数据。按照上述方法收集得到的专家打分表如表 5-1 所示。
表 5-1 专家打分表
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第六章 结论与展望

第一节 结论
近年来,伴随着国家经济发展,生产与生活用电的需求越发旺盛,对于电力行业的要求越来越高。然而随着人口增加,土地资源越来越宝贵,常规敞开式变电站无法解决这个矛盾。所以占地面积小,供电可靠性高的 GIS 智能变电站受到电网公司的青睐。随着 GIS 智能变电站建设工程项目的增多,针对 GIS 智能变电站的评价工作也越来越重要。对于已经投运的 GIS 智能变电站进行后评价分析,将有助于解决改进今后新建变电站项目的实施。本文针对蚌埠 220kV 肖巷 GIS 智能变电站新建工程,利用不同方法,从多个角度进行了后评价研究。主要包括以下内容:
一、分析并阐述了本课题的研究背景及意义,明确该项目建设的重要性和必要性。分析总结了国内外的研究现状,为项目分析做好理论支撑。
二、论述了 GIS 智能变电站的发展和现状,认识 GIS 智能变电站的突出优势。同时介绍了项目后评价相关理论和常用后评价方法。
三、详细介绍了蚌埠电网的实际情况,分析肖巷变电站新建工程的必要性。通过站址选择、变电站建筑、电力系统一次和二次设备,阐明了变电站工程的现状。明确肖巷变电站工程的必要性,为后续分析做准备。
四、首先明确了项目后评价指标体系的构建原则,再据此设计后评价指标体系。确定了本文采用的后评价方法有层次分析法和物元可拓法,并阐述了上述方法的具体步骤。
五、通过对项目数据进行筛选分析,利用层次分析法和物元可拓法对肖巷变电站项目进行后评价分析。首先征求多位专家的意见,建立判断矩阵,确定各层指标的权重;再应用物元可拓法对该工程进行了评价分析;最终得到该项目评价结果为良好,说明 220kV 肖巷 GIS 智能变电站新建工程发挥了积极的作用,但还不够优秀,具有较大提高空间。
本文认为可以从提升工程工艺,降低工程造价,提高供电可靠性,以及降低对环境的影响等方面来改进提高。本文采用的后评价方法和研究技术路线,可以为以后蚌埠地区 GIS 智能变电站新建项目的优化提供参考,也可以为已经投运的变电站优化运行提供指导意见。对其他省市的 GIS 智能变电站工程项目也具有一定的借鉴意义。
参考文献(略)