Изследване на приложението на предварително изработени хибридни кабели с оптически и електрически волокна в интелигентни подстанции

В момента, с цел да се повиши рационално ефективността и ефективността на фазата на инженерното строителство, дълбоко приложение на различни дизайн решения в фазата на приложение, насърчаване на концепцията за управление на целия жизнен цикъл, комплексно приложение на различни нови модерни технологии, създаване на единна и централизирана интерфейс за управление на оборудването и подобряване на ефективността на интензивното инженерно строителство в фазите на проектиране и строителство, IEE-Business започва да извършва проектирането и строителството на трансформаторни станции в стандартизиран разпределителен режим.

Една от основните цели е стандартизиране на параметрите и стандарти за интерфейси на оборудването, позволяващи на първичното оборудване да се свързва с вторично оборудване, а вторичното оборудване да се свързва помежду си по стандартизиран начин. Това гарантира, че вторичните връзки са готови за използване, предоставяйки по-удобни услуги за задачи като предлагане на оборудване, операция и поддръжка, и инженерно проектиране, като същевременно разумно намалява времето за строителство. На базата на това, в умните трансформаторни станции, е проведено детайлно изследване и анализ на приложението на предварително изработени хибридни оптико-електрически кабели, което има изключително важна практически значимост в настоящия момент.

1. Анализ на обхвата на приложението на предварително изработените хибридни оптико-електрически кабели в фазата на приложение

В современия контекст, методите за връзка, използвани за терминалните блокове в традиционните щитове и оптическите кабели в трансформаторните станции по време на процеса на връзка, вече не могат да удовлетворят новите изисквания на предварително изработените трансформаторни станции в фазите на монтаж и експлоатация. В същото време, по време на строителството на умни трансформаторни станции, тъй като са необходими задачи като настаняване на кабели и оптически кабели на място, връзка на цепи и отстраняване на дефекти, когато се свързват кабелите и оптическите кабели в шкафовете, периодът на строителство е относително дълъг.

Това не само води до ниска ефективност на строителството и относително ниска надеждност, но и довежда до определени разлики в разположението, монтажа и методите за връзка на устройствата за връзка във всеки шкаф. Следователно, приложението на процесни технологии по време на фазата на строителство е изключително трудно, което невидимо увеличава разходите за поддръжка и води до обикновено ниска ефективност в фазите на тестове и последваща поддръжка.

С оглед на тази ситуация, като се вземат предвид всички фактори, приложението на предварително изработените хибридни оптико-електрически кабели, които имат предимства като бързо свличане и поставяне, дълъг срок на служба, ниска плътност, малък размер и висока надеждност, може да отговори по-добре на новите изисквания за функционалността "plug-and-play" на оборудването в умните трансформаторни станции в новата ера.

Изследване на приложението на предварително изработените хибридни оптико-електрически кабели в умните трансформаторни станции

Обикновено предварително изработените кабели са подходящи за позициите между тялото на високонапрегованото първично оборудване и умните контролни шкафове. За умните трансформаторни станции, използващи GIS (Географска информационна система) оборудване, могат да бъдат избрани двустранни предварително изработени кабели за връзките между прекъсвателите в тялото на GIS и умните контролни шкафове, между разединители и умни контролни шкафове, между механизми за заземяване и умни контролни шкафове, и между терминалните кутии на главния трансформатор и умните контролни шкафове на главния трансформатор.

За метода на връзка на двете страни, могат да бъдат избрани авиационни раз Tromsø connectors за връзка, и предварително изработени съответстващи гнезда могат да бъдат използвани от двете страни. След това, според принципите на разделение на двойните цепи, силните и слаби токове, и алтернативните и постоянни токове, може да се извърши разумна конфигурация.След приложението на предварително изработените кабели, равнището на компонентите в оборудването по време на събирането ще бъде повишен. Това не само ще спести пространството в щитовете, но и ще позволи по-удобен, бърз и ефективен монтаж на строителната площ.

Когато умното контролно оборудване е свързано с различни устройства на ниво бай, като анализатори на мрежи, устройства за запис на аварии, защитни устройства на главния трансформатор, устройства за измерване и контрол на линии, и защитни устройства на линии, основно се използват оптически кабели. Обаче, процесът на строителство, използван за инсталирането на обикновени оптически кабели, е по-сложен от този на кабели, и изискванията за околната среда по време на сваряване на оптически влакна са изключително високи. Следователно, могат да бъдат избрани предварително изработени оптически кабели с предварително изработени конектори в завод. По време на строителство на място, може да се използва метод без сваряване, което може да минимизира оптическото затихване и загуба по време на строителството на точки за сваряване на оптически влакна и да подобри надеждността и стабилността на оптическата петля по време на връзка.

2. Анализ на техническите характеристики на предварително изработените хибридни оптико-електрически кабели

Хибридните оптико-електрически кабели са кабели, в които са инкорпорирани изолирани проводници в структурата на оптически кабели, интегрирайки медни жици за електроенергийна передача и оптически влакна в едно. Тъй като електроенергийната передача и оптическата кабелна передача принадлежат към два напълно различни типа методи на передача, няма да има възмущение помежду им по време на процеса на передача. Хибридните оптико-електрически кабели не само притежават характеристиките на обикновени оптически кабели, но и съответстват на съответните стандарти и спецификации за нисковолтовата електроенергийна передача на кабели. Те могат да решат едновременно проблемите, съществуващи в предаването на оптически и електрически сигнали на оборудването.

От гледна точка на предимствата на хибридните оптико-електрически кабели, те притежават характеристиките на заемане на малко пространство, лекост, и малък диаметър. В повечето случаи в миналото, проблеми, които са изисквали използването на множество кабели и оптически кабели заедно, сега могат да бъдат разумно решени само с използването на един хибриден кабел. В същото време, приложението на хибридните оптико-електрически кабели има следните предимства:

•  По време на процеса на предаване, те могат да предоставят едновременно множество различни типове технологии за предаване. Оборудването има силна разширяемост и добра адаптивност по време на приложение, и продуктът има относително широк обхват на приложимост.

•  От гледна точка на приложимост, те притежават отлична устойчивост на вътрешно налягане и извиваемост, с относително висока преобладаващост и удобство по време на строителство.

• Клиентите не трябва да похарчат прекомерни разходи по време на закупуването, и разходите по време на строителство са относително ниски.

Тъй като хибриден кабел е предварително изработен, в началната фаза на проектиране, е необходимо точно изчисление и прогноза на реалната дължина на предварително изработения оптичен кабел, за да се предотвратят, колкото е възможно, ситуации, в които дължината не отговаря на стандарта или надвишава стандарта. В момента производителите на оборудване могат да предоставят предварително изработени хибридни оптико-електрически кабели. Диапазонът за персонализация на броя на ядрата в оптическия кабел е около 6 до 48 ядра, и то може да бъде избрано като многомодово или едномодово. Типовете облекчи са най-често мед или коругиран алюминий. Дължината може да бъде предварително изработена, и различни видове електрически конектори или оптически конектори могат да бъдат избрани за конекторите от двете страни.

При избор на распределителен шкаф, се препоръчва използването на модуларен хибриден оптико-електрически распределителен шкаф, който може да конфигурира гъвкаво и научно отношенията между оптическите влакна и медта, според различните различия на потребителските портове на оборудването, максимизирайки задоволяването на различни изисквания в процеса на управление на електроенергийното разпределение.

Според характеристиките на хибридните оптико-електрически кабели, в умна трансформаторна станция, умните терминали на всеки бай могат да бъдат единично комбинирани в сигнал за тревога при загуба на мощност и единичен оптичен сигнал, и да бъдат предадени до защитните, измервателните и контролни устройства на бая, използвайки един и същ тип хибриден оптико-електрически кабел. Когато се свържат AC и DC доставчици от AC и DC распределителните панели на завода за щитове, кабелите, използвани за връзка на оборудването между различни етажи и места, могат да бъдат единично опростени до хибридни оптико-електрически кабели, позволявайки реализацията на идеята, че всички контролни сигнали на типичен бай се свързват с един кабел.

3. Конкретен случай на анализ на приложението на предварително изработените хибридни оптико-електрически кабели

Тази статия взима за основен пример типичните байове на 110 kV и 220 kV страната на определена умна трансформаторна станция. Чрез сравнение на конкретните ситуации на приложението на предварително изработените хибридни оптико-електрически кабели, конкретно се разглеждат основните характеристики на приложението на предварително изработените хибридни оптико-електрически кабели както следва:

(1) Статистически анализ на спецификациите и количествата на хибридните оптико-електрически кабели на 110 kV страната

На базата на двойната шина на 110 kV страната и използването на GIS оборудване за изследване, има единична конфигурация в интегрираното устройство на умния терминал и мерещата единица за 110 kV енергийна линия и секционирането; има двойна конфигурация в интегрираното устройство на умния терминал и мерещата единица за 110 kV главна трансформаторна входна линия. Две мерещи единици на шината са инсталирани в умните контролни позиции на оборудването на шината.

Следващото се взима за пример 110 kV линейния бай. Чрез централизиран анализ на количествата на оптическите кабели и кабелите между умния контролен шкаф и вторичното оборудване, спецификациите и количествата на хибридните оптико-електрически кабели на 110 kV страната се сортират и анализират.

Таблица 1 Статистика на коефициентите на кабели и оптически кабели в интервалите на 110-киловолтови линии

Както е показано в Таблица 1, чрез централизирано броене на броя на ядрата на оптическите влакна и кабелите от процесния слой до слоя на бая в 110 kV линейния бай, и комплексно разглеждане на максималната нужда и действителните резервни ядра, е избран предварително изработен хибриден оптико-електрически кабел, състоящ се от един 12-ядерен оптичен влакен и 6x1.5-размерни медни жици, за изходящите линии и секциониращите байове. Според двойната конфигурация на главната подстанция, са избрани две предварително изработени хибридни оптико-електрически кабела, всяка състояща се от 12-ядерни оптически влакна и 6x1.5-размерни медни жици, за главния умното контролен шкаф на 110 kV страната.

(2) Статистически анализ на спецификациите и количествата на хибридните оптико-електрически кабели на 220 kV страната

На базата на двойната шина на 220 kV страната и използването на GIS (Географска информационна система) оборудване, умните терминали и мерещите единици са единично разположени в умния контролен шкаф. Изследването на конфигурацията на процесния слой и слоя на бая се извършва чрез двойна конфигурация.

Следващото се взима за конкретен пример 220 kV линейния бай. Чрез статистически анализ на количествата на оптическите кабели и кабелите от умния контролен шкаф до вторичната стая с оборудване, се сортират и обобщават действителните спецификации и количества на 220 kV хибридните оптико-електрически кабели.

С оглед на двойната конфигурация на 220 kV страната, броят на ядрата на кабелите и оптическите влакна на втория кабел и неговата конфигурация са същите като на първия кабел. Конкретното съдържание е показано в Таблица 2. Чрез статистически анализ на броя на ядрата на кабелите и оптическите влакна от процесния слой до слоя на бая в 220 kV линейния бай, и систематично разглеждане на максималната нужда и резервните ядра, всеки умното контролен шкаф може да използва две предварително изработени хибридни оптико-електрически кабела с спецификация 24-ядерни оптически влакна и 6x1.5 медни жици.

(3) Агрегация и анализ на данни за приложението на хибридните оптико-електрически кабели в умните трансформаторни станции

На базата на данните от по-горе споменатия статистически процес, анализът показва, че от гледна точка на спецификациите, предварително изработените хибридни оптико-електрически кабели, използвани в умните трансформаторни станции, могат да бъдат оптимизирани до 24-ядерни оптически кабели + 6-ядерни кабели и 12-ядерни оптически кабели + 6-ядерни кабели.

Броят на кабелите от умните контролни шкафове на всяка страна на 220 kV и главната подстанция до вторичната стая с оборудване може да бъде минимизиран до две, а броят на кабелите от умния контролен шкаф на 110 kV страната до вторичната стая с оборудване може да бъде минимизиран до едно.

Докато цената на материали за оборудване в инвестиционния процес продължава да намалява, се генерират редица непосредствени икономически ползи, както следва:

• Процесно-ориентираните и опростени нива на събиране на компонентите на кабелите са по-високи, и ефективността на работата в процеса на строителство е по-висока. Това може да максимизира спестяванията на труд и инженерно време, и да намали разходите за инсталация и строителство на място.

• След използването на предварително изработени кабели, може конкретно да се подобри стандартизираното ниво на потребителите, да се намали разнообразието и количеството на материали, да се освободи рационално заетостта на оригиналния склад на потребителите, и да се намалят разходите за управление.

• Това намалява работната тежест в процеса на по-късна експлуатация и поддръжка, има по-добри зелени и екологични характеристики, и е в по-голяма степен в съответствие с общите изисквания за строителството на "двустранни и стандартизирани" трансформаторни станции.

Таблица 2 Статистика на ядрата на кабели и оптически кабели в интервалите на 220-киловолтови линии

4. Заключение

Под сумата, приложението на предварително изработени кабели в умните трансформаторни станции е насочено към постигане на стандартизирана и регламентирана връзка на оптическите кабели и кабелите между първичното и вторичното оборудване, както и между вторичното оборудване. Това може конкретно да подобри ефективността и качеството на процеса на вторичното оборудване по време на фазата на строителство.

Тази статия е обсъдила главно областа на приложение и техническите характеристики на предварително изработените хибридни оптико-електрически кабели. Едно изучаване и анализ на конкретното приложение на хибридните оптико-електрически кабели в 220 kV умни трансформаторни станции, и обобщение и анализ на няколко общи стандартизирани интерфейса на хибридните кабели, използвани в 220 kV трансформаторни станции.

Използването на предварително изработени хибридни оптико-електрически кабели може органично да интегрира кабели и оптически кабели. То може конкретно да намали работата по прокладка на строителната площ, да намали сеченията на канали и действителната заета площ, и да намали ефективно разходите на проекта през целия жизнен цикъл на умните трансформаторни станции.

Съдържанието на изследването в тази статия е насочено главно към това как да се използват хибридни оптико-електрически кабели за заместване на предварително изработени оптически кабели за връзка на вторичното оборудване между щитове в различни области и райони, така и между помещения.