上海中心智能配電及控制系統(tǒng)設(shè)計-2014.9.18

上海中心智能配電及控制系統(tǒng)設(shè)計-2014.9.18.第一頁，共39頁。現(xiàn)代通信技術(shù)現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)現(xiàn)代控制技術(shù)現(xiàn)代制造技術(shù)+=智能配電與控制提升供配電系統(tǒng)的可靠性、監(jiān)控能力、故障診斷能力、用能分析能力，從而提高系統(tǒng)的維護水平、節(jié)能效益、智能化控制水平，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程智能控制的目的。第二頁，共39頁。超高層建筑供配電系統(tǒng)特點：●供配電系統(tǒng)復(fù)雜、供配電關(guān)鍵節(jié)點多；●供配電系統(tǒng)可靠性要求高；●有大量的重要保障性負荷，供電持續(xù)性要求高；●變電所分布廣，且上樓變電所一般無人值守；●有分布式電源系統(tǒng)，如冷熱電三聯(lián)供、風(fēng)力發(fā)電等。第三頁，共39頁。超高層建筑對供配電智能控制的需求：●關(guān)鍵配電設(shè)備或線路故障，通過智能監(jiān)控實現(xiàn)快速事故響應(yīng)，故障隔離并減少故障區(qū)域，并盡快恢復(fù)供電；●對分布式上樓變電所實現(xiàn)遠程監(jiān)控；●線路停電故障時備用應(yīng)急電源的快速響應(yīng)；●對分布式電源系統(tǒng)的監(jiān)控和調(diào)度；●供配電主要元器件電力運行監(jiān)測，實現(xiàn)對電能質(zhì)量的提升；●通過對系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測，預(yù)判可能潛在的故障危害，防范和減少故障發(fā)生率；●通過對系統(tǒng)和重要元器件的故障錄波監(jiān)測，為故障排除提供決策依據(jù)；●通過對設(shè)備和線路的用能檢測和數(shù)據(jù)記錄，提供節(jié)電分析手段；●降低運行和勞務(wù)成本，提高設(shè)備運行壽命，提高效益。第四頁，共39頁。上海中心工程概況第五頁，共39頁。金茂大廈、環(huán)球金融中心、上海中心三棟標志性建筑展現(xiàn)了中國改革開放的發(fā)展歷程632m492m420.5m第六頁，共39頁。上海中心建筑總高度：632m主樓屋面標高：580m層數(shù)：地上127層地下5層總建筑面積：568346m2地上面積：410035m2垂直電梯：106部自動扶梯：37部避難層數(shù)量：8個2014年底將舉行竣工典禮第七頁，共39頁。9區(qū)：121-127層：阻尼平衡裝置、風(fēng)力發(fā)電、設(shè)備用房

118-120層：觀光7-8區(qū)：111-115層：公寓式酒店

84-110層：超五星級酒店2-6區(qū)（8-81層）：辦公1區(qū)（1-6層）：大堂、商業(yè)、會議地下1-5層：商業(yè)、停車、設(shè)備用房、后勤、人防避難兼設(shè)備(M2)層：7、21、36、51、67、83、100、117設(shè)備層(M1)：6、20、35、50、66、82、99、116功能分區(qū)：1區(qū)2區(qū)3區(qū)4區(qū)5區(qū)6區(qū)7區(qū)8區(qū)9區(qū)第八頁，共39頁。典型標準層和空中休閑空間內(nèi)層幕墻外層幕墻第九頁，共39頁。圖片由Gensler提供第十頁，共39頁。圖片由Gensler提供第十一頁，共39頁。上海中心供配電系統(tǒng)介紹第十二頁，共39頁。計算總負荷：39.8MW供電電源和方式：兩路110kV雙重電源

兩臺40MVA主變1+1模式：兩路電源同時供電、同時使用，互為備用，任一進線和主變失電，均確保大廈正常使用主變安裝負荷密度：140.8VA/m2圖片由Gensler提供第十三頁，共39頁。上海市最高的標志性建筑，為主樓高度632米的超高層建筑，供電要求必須絕對可靠?？蛻艄δ芏ㄎ桓?，有高級酒店和高端商業(yè)辦公、會議、重要IT機房等，供電負荷等級高，確保供電的連續(xù)性。超大的建筑體型，建筑總面積達56.8萬平米，負荷容量大，總計算負荷為39.8MW。建筑構(gòu)造復(fù)雜，設(shè)備層變配電站柱網(wǎng)和空間受到限制。為滿足可在生能源利用的設(shè)計要求，設(shè)置2臺1060kW冷熱電三聯(lián)供發(fā)電機組和塔冠的小容量風(fēng)力發(fā)電機群（設(shè)備總?cè)萘考s300kWp）。建筑特點和供配電要求第十四頁，共39頁。根據(jù)上海市供電部門的最新要求供電電壓為110kV，雙重電源專路供電，主樓地下層設(shè)置110/10kV用戶變電站，設(shè)置兩臺110/10kV

40MVA六氟化硫絕緣主變壓器，總?cè)萘繛?0MVA，分列運行，任何一路進線或主變失電時，仍能確保大樓正常運行，滿足大樓的用戶可靠性和持續(xù)性的供電要求。110/10kV用戶變電站由上海電力設(shè)計院負責(zé)設(shè)計。為確保大樓自身的防災(zāi)能力和規(guī)范要求，設(shè)置用戶應(yīng)急保障發(fā)電機組（4臺2500kW）。為確保酒店和高檔辦公用戶重要設(shè)備對供電持續(xù)性的要求，預(yù)留7臺用戶備用發(fā)電機組位置。供電電壓等級及供電容量的確定第十五頁，共39頁。金茂大廈環(huán)球金融中心上海中心供電電壓等級35kV35kV110kV進線/主變數(shù)量二線四變?nèi)€三變兩線兩變總受電/每線容量40MVA/20MVA37.5MVA/12.5MVA80MVA/40MVA總建筑面積(m2)約28萬約38萬56.8萬負荷密度(VA/m2)142.998.7140.8供電方式容量與金茂、環(huán)球金融的比較第十六頁，共39頁。地下一至三層10/0.4kV變電所110kV/10kV變配電站6F10/0.4kV變電所6臺10KV變壓器20F10/0.4kV變電所6臺10KV變壓器35F10/0.4kV變電所6臺10KV變壓器50F10/0.4kV變電所6臺10KV變壓器66F10/0.4kV變電所6臺10KV變壓器82F10/0.4kV變電所4臺10KV變壓器99F10/0.4kV變電所6臺10KV變壓器116F10/0.4kV變電所4臺10KV變壓器應(yīng)急/備用發(fā)電機房4x2500KW+7x1600KW配變電站分布示意圖計算總負荷：39.8MW供電電源和方式：兩路110kV80MVA

兩臺40MVA主變柴油發(fā)電機設(shè)置：B1層變電所設(shè)置：地上八個設(shè)備層變電所地下三個變電所

B3層4臺10kV變壓器

B2層8臺10kV變壓器

B1層9臺10kV變壓器10kV變壓器數(shù)量：67臺10kV變壓器安裝總?cè)萘浚?6.15MVA變壓器故障運輸通道：利用3.5T貨梯地上設(shè)備層變壓器均選用1250kVA第十七頁，共39頁。一.主要供配電設(shè)備及設(shè)備容量：1.供配電系統(tǒng)采用兩級變（110/10kV、10/0.4kV）方式。2.地下一層、地下二層設(shè)置110/10kV變電和10kV總配電站，地下一至三層、各區(qū)設(shè)備層設(shè)置10/0.4kV分區(qū)配變電所。3.主要設(shè)備容量：110/10KV變壓器：2臺變壓器總裝機容量80MVA10/0.4KV變壓器：68臺變壓器總裝機容量102.4MVA10KV冷水機組：10臺總裝機容量9390KW大樓應(yīng)急柴油發(fā)電機：4臺總裝機容量10MW酒店備用柴油發(fā)電機：2臺總裝機容量3.2MW租戶備用柴油發(fā)電機：5臺總裝機容量8MW三聯(lián)供燃氣發(fā)電機：2臺總裝機容量2.120MW風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)：1套（約300kWp）4.負荷統(tǒng)計：一級負荷（含一級負荷中特別重要的負荷）裝接容量為：31.7MW；其中一級負荷中特別重要負荷的裝接容量為：21.5MW。二級負荷裝接容量為：12.8MW。三級負荷裝接容量為：36.8MW。供配電系統(tǒng)特點第十八頁，共39頁。1.二線二變，任一路110kV線路或變壓器故障時，仍能保障全樓的正常供電，考慮了線路和變壓器冗余。2.應(yīng)急電源系統(tǒng)獨立，且線路獨立豎井敷設(shè)，可靠性高，便于應(yīng)急電源系統(tǒng)維護。3.特別重要負荷分級控制，以應(yīng)對發(fā)電機運行故障。4.供配電系統(tǒng)實現(xiàn)有效監(jiān)控，便于負荷調(diào)度和監(jiān)管。5.10kV配電線路按全冗余設(shè)計，任何一條傳輸線路故障都能確保全負荷供電。6.至分區(qū)兩路10kV線路分別獨立豎井敷設(shè)，避免因火災(zāi)或機械破壞。7.所有10kV線路均采用最新耐火電纜。8.設(shè)置全面的線路供電參數(shù)和開關(guān)故障監(jiān)測，為分析故障機理提供理想的平臺。供配電系統(tǒng)特點第十九頁，共39頁。三.其他設(shè)計要點：設(shè)置全面和完善的供配電電力監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)需對10kV配電開關(guān)進行遠程操控，因此要求系統(tǒng)具備高可靠性、高穩(wěn)定性，通信鏈路和關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)有冗余，故障錄波間隔能滿足毫秒級，具備完善的故障記錄和分析診斷能力。用戶應(yīng)急和備用發(fā)電機組與市電切換采用可靠的PC級雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS，確保任何情況下發(fā)電與市電不會并列運行。對電氣設(shè)備選型均有諧波控制要求，并在分區(qū)變電所設(shè)置調(diào)諧裝置，諧波較為集中區(qū)域，如各分區(qū)10/0.4kV變電所、動力控制中心，設(shè)置有源濾波裝置，所有配電干線均設(shè)置諧波監(jiān)測裝置。供配電系統(tǒng)特點第二十頁，共39頁。110/10kV供配電系統(tǒng)主接線系統(tǒng)聯(lián)鎖關(guān)系：1.K1、K2、K3開關(guān)聯(lián)鎖，K4、K5、K6聯(lián)鎖聯(lián)鎖，平時K2、K5斷開。2.1#線路故障或B2變壓器故障檢修時，斷開K1、K4，接通K2、K5，恢復(fù)全樓供電。3.2#線路故障或B2變壓器故障檢修時，斷開K3、K6，接通K2、K5，恢復(fù)全樓供電。4.K1和K7，K3和K8平時可并機運行，當(dāng)MD1(MD4)10kV母線失電時，對應(yīng)三聯(lián)供發(fā)電機組并機解列。說明：一.任何一路電源失電或變壓器檢修時，均能滿足大樓全負荷供電。二.兩路電源均失電時，投入應(yīng)急發(fā)電機組，確保所有特別重要負荷的供電。三.設(shè)置兩臺10kV/1.06MW燃氣冷熱電三聯(lián)供內(nèi)燃發(fā)電機組，與大樓10kV內(nèi)部并網(wǎng)，并避免向市電網(wǎng)的逆向饋電(并網(wǎng)非逆送)。白天發(fā)電，晚上停機。第二十一頁，共39頁。燃氣發(fā)電機并機簡圖

第二十二頁，共39頁。1#、2#市電與燃氣發(fā)電機并機系統(tǒng)第二十三頁，共39頁。智能配電與控制系統(tǒng)設(shè)計第二十四頁，共39頁。電力綜合管理系統(tǒng)構(gòu)架第二十五頁，共39頁。110/10kV、應(yīng)急電源的系統(tǒng)控制供配電系統(tǒng)控制：1.變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)。

2.應(yīng)急發(fā)電機組監(jiān)控系統(tǒng)。

3.ATS監(jiān)控系統(tǒng)。以上三個監(jiān)控系統(tǒng)組成完整的供配電監(jiān)控系統(tǒng)。應(yīng)急段應(yīng)急變應(yīng)急段系統(tǒng)特點：1.兩線兩變，任一路失電或變壓器檢修時，仍能確保大樓的正常供電，考慮了線路和變壓器冗余。2.應(yīng)急電源系統(tǒng)獨立，且線路獨立豎井敷設(shè)，可靠性高，便于應(yīng)急電源系統(tǒng)維護。3.特別重要負荷分級控制，以應(yīng)對發(fā)電機運行故障。4.供配電系統(tǒng)實現(xiàn)有效監(jiān)控，便于負荷調(diào)度和監(jiān)管。5.10kV配電線路按全冗余設(shè)計，任何一條線路故障都能確保全負荷供電。6.至分區(qū)兩路10kV線路分別獨立豎井敷設(shè)，避免因火災(zāi)或機械破環(huán)。7.所有10kV線路均采用最新耐火電纜。8.設(shè)置全面的線路供電參數(shù)和開關(guān)故障監(jiān)測，為分析故障機理提供理想的平臺。第二十六頁，共39頁。110/10kV系統(tǒng)控制1#、2#電源有電，各開關(guān)狀態(tài)第二十七頁，共39頁。110/10kV系統(tǒng)控制1#電源有電，2#電源無電，各開關(guān)狀態(tài)第二十八頁，共39頁。110/10kV系統(tǒng)控制2#電源有電，1#電源無電，各開關(guān)狀態(tài)第二十九頁，共39頁。110/10kV系統(tǒng)控制1#、2#電源無電，大樓柴發(fā)發(fā)電，各開關(guān)狀態(tài)第三十頁，共39頁。分區(qū)變電所系統(tǒng)控制1#、2#線路有電，各開關(guān)狀態(tài)1#線路有電，2#線路無電，各開關(guān)狀態(tài)2#線路有電，1#線路無電，各開關(guān)狀態(tài)1#、2#線路無電，自備電源有電，各開關(guān)狀態(tài)第三十一頁，共39頁。第三十二頁，共39頁。主控層架構(gòu)圖第三十三頁，共39頁。上海中心電能管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)特點

●主控層、通信管理層、現(xiàn)場控制層三層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架?！耠娔芄芾硐到y(tǒng)主控層服務(wù)器工作站獨立組網(wǎng)，采用千兆雙網(wǎng)冗余核心交換機、雙光纖備份鏈路技術(shù)，接入速度1Gbps，提高數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸及訪問的可靠性及安全性?！裰骺貙訁R集12個工作服務(wù)器，收集電力運行參數(shù)、控制與調(diào)度、電能質(zhì)量分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、故障預(yù)測、數(shù)據(jù)存儲、各類系統(tǒng)接口（應(yīng)急發(fā)電機系統(tǒng)、ATS、風(fēng)力發(fā)電、冷熱電三聯(lián)供機組等），與110/10kV管理系統(tǒng)互聯(lián)。●通信管理層采用高速以太網(wǎng)的環(huán)形鏈路傳輸和雙網(wǎng)雙環(huán)雙機熱備冗余，信息采集網(wǎng)與控制網(wǎng)傳輸分離，提高了故障容錯能力的自愈功能。●現(xiàn)場控制層具備獨立的系統(tǒng)軟件、通訊總線、控制設(shè)備，在結(jié)構(gòu)上也可以完全獨立于總電能管理系統(tǒng)運行，設(shè)計有安全運行模式可以在總站授權(quán)或故障情況下承擔(dān)合理調(diào)配負荷、就地多系統(tǒng)聯(lián)動，遙控一次設(shè)備等功能?！窈诵慕粨Q機、光纖環(huán)網(wǎng)交換機均達到高性能的赫斯曼工業(yè)級。第三十四頁，共39頁。上海中心電能管理系統(tǒng)軟件功能簡述

●具備良好的人機界面；●運行數(shù)據(jù)采集；運行監(jiān)視；●事故預(yù)警；事故記錄與分析；●在線電能質(zhì)量監(jiān)測；三相不平衡監(jiān)視；諧波分析；繼電保護