项目可行性报告案例.docx
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项目可行性报告案例
项目可行性研究报告
一、项目摘要
项目研究了现有***********系统***********实施过程中存在的施工复杂、可靠性低、停电时间长等问题。
通过将断路器、取电单元、测量单元以及控制单元进行一体化设计,研发出新型的10kV***********一体化断路器,可以方便现场安装,杜绝现场接线错误。
达到了结构合理,体积小、重量轻,安装维护方便的设计目标。
***********一体化断路器作为配网在线监控系统的一部分,和主站软件配合实现了配网线路的在线监控功能,能在线监测配网线路的运行情况,并在线路发生故障时定位故障区段并隔离故障。
其创新点还包括:
①采用小型化的高压取能装置,以满足断路器一体化设计的需要;②电流互感器开路防护设计,能够彻底避免电流互感器二次开路的问题,保证安装操作人员的安全。
项目已获得国家专利一项(实用新型专利:
架空线路取能电源ZL20102******57.1),已申报并获受理国家专利三项(发明专利:
***********智能真空断路器,20121*****16.9,实用新型专利:
***********智能真空断路器20122*****16.2,外观专利:
断路器(TAS***********智能真空断路器),20123******88.5);经国家一级查新机构陕西省科学技术信息研究所查新结论表明:
项目在智能断路器的一体化设计、配网线路升级改造中自动化装置取能问题等多个方面填补了国内空白,整体技术处于国内领先水平;经陕西省电力科学研究院检验,各项性能指标均达到设计要求,符合国家相关标准。
二、项目的意义和必要性
2.1项目研究的意义
本项目中研发的10kV***********一体化断路器,采用的高压取能装置、等,可以有效的解决现有***********系统***********实施过程中存在的施工复杂、可靠性低、停电时间长等问题。
所以,相比于现有智能断路器,基于***********技术的一体化监控装置无论在施工的方便快捷上、还是装置的运行维护上,都有较大优势,也有着显著的发展前景。
项目所涉及的理论及关键技术成熟,本公司现已完成主要前期开发工作,进入中试阶段,产品已经在咸阳供电局、渭南供电局及铜川供电局试用,取得了良好的使用效果,获得用户的一致好评,预计项目计划完成时,项目产品主要技术性能指标将在现有基础上进一步提升,并进入批量生产阶段;届时,该系统的开发成功和推广应用对于我省乃至我国***********系统的推广和实用化均具有重要意义。
2.2国内外技术现状和发展趋势
国内现状:
配网线路在线监测对提高供电可靠性,保证电网安全,提升电网经济运行管理水平具有重要意义。
我国从上个世纪九十年代开始研究相关项目,并相继在各地开展了规模不同的试点。
十几年过去了,业内对配网线路在线监测的实际作用,以及究竟按什么模式开展,依然众说纷纭、褒贬不一。
根据目前现有配网线路在线监测系统的运行情况来看,还存在以下问题:
1)在现有配网中,使用的馈线断路器设备主要以普通型真空断路器为主,实施馈线的信息化和自动化时,需要加装电源单元(主要以PT和太阳能设备为主)、电流互感器、智能化数据接口以及前端采集装置(FTU)等设备,涉及的设备数量较多,组织协调复杂,现场安装工程量大。
需要研发一种结构紧凑,设计合理,安装使用便捷,工作可靠性高,安全性能好,实用性强的一体化装置,以适应现场施工方便快捷的要求。
2)前端采集装置工作电源的获取是配网线路在线监控的关键技术。
由于配电网电压等级是10kV,不能直接供给前端采集装置使用,必须使用低压电源作为前端采集装置的工作电源。
目前前端采集装置的工作电源获取有三种方式:
一是采用电力电压互感器(PT)获取低压电源;二是用太阳能电池板获取能量,转换成低压电源;三是用电力电流互感器获取能量,转换成低压电源。
后两种方式因为获取电源不稳定,未得到广泛采用。
3)采用传统PT获取低压电源是目前普遍使用的方式。
传统PT的设计是为了电磁式仪表、继电器而设计的,功率输出比较大,铁芯重量及损耗也比较大。
而现在广泛采用的基于数字电路技术的仪表、微机保护等终端装置功耗都比较低,可以不需要这么大的功率输出,完全可用轻巧的取能装置代替,省去了单独吊装PT的环节,也避免了PT接线错误。
国外现状:
由于国外电网结构和***********解决方案和国内电网有很大区别,目前在公开发表的文献上未见相关报道。
本公司现状:
本项目中研发的10kV***********一体化断路器,采用的高压取能装置、使用的GPRS无线通信技术、以及研究的配网故障判断算法等,可以有效的解决上述问题。
1)本项目中设计研发了***********一体化断路器,将断路器本体、取能单元、测量单元以及前端采集装置进行一体化设计。
采用ZW-32型断路器,将底座延长,在底座延长段顶端安装取能装置,以及信号处理单元,信号处理单元通过电缆与前端采集装置相接。
该断路器结构紧凑,设计合理,安装使用便捷,工作可靠性高,安全性能好,实用性强的一体化装置,适应现场施工方便快捷的要求。
2)为了保证***********一体化断路器的稳定运行和小型化设计,采用项目组专利产品XHQN-611取能装置提供设备电源。
该取能装置工作性能稳定可靠,取能电容采用金属化聚丙烯膜电容器,具有损耗因数低、绝缘电阻高、稳定性高及自愈等特点;AC/DC电源模块具有输入电压范围宽、交直流两用、高效率、高可靠性、低功耗、安全隔离等优点。
该取能装置可以实现线路零负荷启动,避免受天气、负荷大小等外界因素的影响,体积小,工作稳定可靠。
相比于现有智能断路器,基于***********技术的一体化监控装置无论在施工的方便快捷上、还是装置的运行维护上,都有较大优势,也有着显著的发展前景。
2.3市场需求分析
随着国家经济的快速发展,电力供需矛盾日趋紧张。
据统计,至2000年全国装机达2.9亿千瓦,估计至2013年全国总装机将达4.5~5亿千瓦左右。
同时,仅陕西省就有各类变电站近700座,全国仅农村电网就有110kV及以上变电站(所)3625座,35(66)kV变电站(所)15091座,在今后3-5年内还计划新建4590座变电站,如加上城市电网中的变电站,其数量相当大。
相应的配电网线路里程也非常大。
长期以来,电力部门重发电,轻用电的现象比较严重,将主要精力放在大电网、大机组上,对配电网用电质量及可靠性关心不够,忽视了配电网的重要性和特殊性,使配电网技术发展受到严重的影响,造成了配电网供电可靠性差、设备落后、不安全的因素较多等状况。
同时,供电公司对配电网管理只是采用变电站表计监测对10kV出线侧出口电压、电流的进行管理,而配电网分支线路故障、线路局部故障等,由于较难由供电部门发现,只有得到用户报警后才能处理,响应往往跟不上,日常计划停电、事故区间内用户停电情况不能动态掌握,更不要说对线路实时运行状况、负荷电流、故障的监控判断了,所以供电班站投入运行维护管理的时间、人力和物力较多,工作量较大。
根据目前现有的***********装置的运行情况来看,仍有一些遗留问题有待解决。
首先现有的***********系统都不具备准确检测单相接地故障的功能,这对配网中故障率排第一位的单相接地故障来说显然是一个急待解决的问题;其次,现有的***********设备的通讯网络都是通过双绞线或光缆连接,完成数据传输,其施工难度大、造价高、维护困难,从其运行结果来看不能保证系统正常稳定运行。
本项目主要针对以上情况研究立项,重点解决配电网线路户外检测设备的工作电源、现有普通型断路器改造使用以及准确检测线路单相接地故障点等关键技术,实时在线检测线路负荷电流,电压、开关状态以及单相接地故障、相间短路故障等信息,使得运行管理人员可在线掌握线路运行状态和线路故障情况下的故障区段的确定和排除,实现配电网系统的监测保护和控制。
本研究项目的应用将使得配网管理由静态管理水平上升到动态管理水平。
通过对配电网络的动态信息、静态信息有效的收集,再采用技术手段使这些真实的数据为电力企业配网生产提供准确、快速、高效的服务。
同时,增加了配电网的科技含量,提高了供电可靠性和电力企业经济效益,具有极大的推广应用价值。
三、现有工作基础
公司已建成高电压测试中心、大电流检验台,10kV电网线路故障运行检测平台等试验测试平台。
公司生产场所位于西安市电子西街3号生产力大厦,生产面积约1200平方米,环境整洁、明亮。
拥有两条生产、调试生产线,高电压测试中心、大电流检验台,10kV电网线路故障运行检测平台,其中主要设备清单如下:
编号
设备名称
型号
台数
备注
1
SMD拆焊台
TOP-850
1台
2
台式万用表
UT805
1台
3
电动螺丝刀
WJ-802
2台
4
自动调温锡锅
150W
1台
5
示波器
DS5102CA
1台
6
示波器
DS5042M
1台
7
稳压电源
WYK-303B2
1台
8
信号源
SP1641B
1台
9
信号源
DF1636A
1台
10
耐压测试仪
ET2671A
1台
11
绝缘测试仪
TH2881A
1台
12
电桥
TH2880D
1台
13
数据接收装置
DTMF-MODEM
2台
14
FTU调试台
XH-1
1台
15
FTU检验台
XH-2
1台
16
FTU老化台
XH-3
1台
17
手枪钻
4台
18
钻床
1台
18
装置老化台
3台
19
高压室
1间
20
大电流发生装置
1台
21
高低温箱
1台
22
叉车
1台
23
装卸车
1台
24
淋雨试验室
1台
25
周转车
8台
26
生产线
4条
27
演示展台
1台
28
机械磅秤
1台
29
手动吊车
1台
30
升流器
6台
31
升压器
1台
32
小型升压器
2台
33
折叠梯
1个
34
周转筐
20个
35
防静电周转架
20个
36
周转货架
7个
37
调试电脑
2台
38
调试笔记本
2台
40
电瓶测试工装
1台
41
电池测试工装
2台
42
调试工装
1台
43
绕线机
1台
44
雷电冲击发生器
150kV
1台
45
高压试验变压器
220V/50kV
2台
公司汇聚了一批软件工程、电气工程等方面的专业技术人才,掌握了国际先进、国内领先的成熟技术,具有坚实的理论基础和丰富的实践经验,严谨的科学作风和团队攻关协作精神,在电力系统监控装置研发方面具有丰富的经验。
公司科研梯队职称结构、专业结构和年龄结构合理,全部具有本科以上学历,其中博士2名,硕士6名,本科11名,主要技术人员均为公司股东或技术总监等重要负责人。
作为该装置的工作电源,新型高压取电装置的研发是完成本项目的一个重要基础工作,公司已经在该项工作上取得了重要进展,设计研发了一种新型高压取电装置。
该取能装置采用电子式互感器的分压原理,工作性能稳定可靠,具有损耗因数低、绝缘电阻高、稳定性高及自愈等特点。
该取能装置可以实现线路零负荷启动,避免受天气、负荷大小等外界因素的影响,体积小,工作稳定可靠。
四、项目总体目标,实施年限,年度计划安排与阶段目标,具体考核指标。
4.1项目总体目标
本项目要完成基于***********一体化监控装置的研发和批量生产销售,该装置实现了配网线路的在线监控功能,能在线监测配网线路的运行情况,并在线路发生故障时定位故障区段并隔离故障。
在项目执行期内,完成累计销售收入570万元,缴税总额96.05万元,净利润182.8万元,新增就业人员7人。
4.2进度计划安排
第一阶段(2013年1月-2013年6月):
进一步完善技术方案,提供产品样机。
第二阶段(2013年7月-2013年12月):
挂网试运行及后期完善工作。
根据装置挂网运行情况,对装置进行进一步的完善。
完成产品工艺配套、质检体系等。
第三阶段(2014年1月-2014年6月):
进行产品小范围的市场推广。
在全省范围内各电力局对该装置进行试运行并建立几个重要的示范工程。
第四阶段(2014年7月-2014年12月):
以示范工程为基础依据上一阶段市场运行信息反馈,逐步在全国范围内建立完善的销售网络。
4.3具体考核指标
4.3.1经济指标
项目执行期累计实现销售收入570万元,累计缴税总额96.05万元,累计净利润182.8万元,新增就业人员7人。
4.3.2技术指标
名称
单位
数值
额定电压
kV
12
额定电流
A
630
额定频率
Hz
50
绝
缘
水
平
断口绝缘
水平
工频
kV
48
雷电冲击试验电压(峰值)
85
对地及相间绝缘水平
工频
干试
42
湿试
34
雷电冲击试验电压(峰值)
75
开
断
能
力
额定开断短路电流值
kA
20
额定热稳定电流(有效值)
kA
20
额定热稳定时间
s
4
额定短路关合电流(峰值)
kA
50
额定动稳定电流(峰值)
kA
50
额定电缆充电开断电流
A
25
额定投切空载变压器电感电流
A
2.5
机械寿命
次
10000
开断额定短路电流次数
次
≥30
机
械
特
性
合闸速度
m/s
0.8±0.2
分闸速度
m/s
1.2±0.2
触头超行程
mm
2±0.5
触头开距
mm
9±1
分合闸三相同期性
mm
≤2
每项主回路电阻
μΩ
≤80(带刀≤150)
外绝缘爬电比距
mm/千伏
≥35
断路器壳体相间距离
mm
≥340
取能
及保护装置
额定输出功率(24V)
W
1.5
测量误差
%
≤1.5
保护误差
%
≤5
远动跳闸响应时间
s
≤2
后备电源工作时间
h
≥120
其
它
电动操作机构
V
DC24
取能功率
W
1.5
电流互感器数量
A、B、C三相测量CT,
变比200、400、630/5,
精度:
0.5级
断路器本体保护
A、B两相保护CT,
变比:
200、400、630/5,
精度:
10P10
真空灭弧室
选用陕西宝光真空电器股份有限公司的产品
航空插头
户外防水型航空插头
壳体
不锈钢壳体
五、项目的研究内容,课题设置方案,课题考核指标及承担单位选择方式。
5.1项目的主要研究内容
本项目研发了一种基于***********一体化监控装置,项目研究了现有***********系统***********实施过程中存在的施工复杂、可靠性低、停电时间长等问题。
该装置采用了***********断路器一体化设计原理、高压取能原理,实现了配网线路的在线监控功能,能在线监测配网线路的运行情况,并在线路发生故障时定位故障区段并隔离故障。
5.2课题设置方案
项目的技术原理
本项目研发了一种基于***********技术的一体化监控装置,解决了***********实施过程中存在的施工复杂、可靠性低、停电时间长等问题。
通过将断路器、取电单元、测量单元以及控制单元进行一体化设计,可以方便现场安装,杜绝现场接线错误。
由于不需要连接其它电源装置,一次吊装断路器即可施工完毕,施工周期短,减少停电时间;所有二次连线在工厂完工,降低现场施工接线错误的风险。
一体化设计中,所有高压电流互感器的出线都在底座内经过了二级电流互感器的转换处理。
在智能装置未安装时,完全避免了电流互感器误开路,减少现场施工误操作事故。
一体化设计可加装隔离刀闸,形成了真空断路器与隔离开关的组合电器,增加了可见隔离断开点,并具有可靠的连锁操作,提高了该装置的工作可靠性和安全性能。
***********一体化断路器结构如下图所示:
***********一体化断路器原理如下图所示:
根据高压取能原理设计的高压取能装置,是***********一体化断路器的组成部件。
通过在断路器底座上安装高压电容取能装置,使断路器与取能装置一体化。
该取能装置工作性能稳定可靠,取能电容采用金属化聚丙烯膜电容器,具有损耗因数低、绝缘电阻高、稳定性高及自愈等特点;该取能装置可以实现线路零负荷启动,避免受天气、负荷大小等外界因素的影响,体积小,工作稳定可靠。
高压取能装置原理如下图所示:
涉及的关键技术:
1)***********断路器的一体化设计。
通过将断路器、取电单元、测量单元以及控制单元进行一体化设计,可以方便现场安装,杜绝现场接线错误。
一体化设计中,所有高压电流互感器的出线都在底座内经过了二级电流互感器的转换处理。
在智能装置未安装时,完全避免了电流互感器误开路,减少现场施工误操作事故。
2)GPRS数据传输技术。
配网线路的特点是线路长,走径复杂。
如果敷设光纤做为信道,施工造价高,周期长。
采用GPRS通讯技术,信道不受配电网架变化影响,不需要投入基础建设费用,也不需要投入专人维护通信设施。
采取APN+VPN无线专网逻辑隔离,由电力公司通信管理部门实行密钥管理,采用一时一密,过期销毁的方式。
不同终端装置采用不同密钥,保证了数据的安全传输,即使某终端装置被破解,也不会造成大面积电网被侵扰的影响。
主要解决的关键问题:
1)***********断路器的一体化设计,解决了***********实施过程中存在的施工复杂、可靠性低、停电时间长等问题。
通过将断路器、取电单元、测量单元以及控制单元进行一体化设计,可以方便现场安装,杜绝现场接线错误。
由于不需要连接其它电源装置,一次吊装断路器即可施工完毕,施工周期短,减少停电时间;所有二次连线在工厂完工,降低现场施工接线错误的风险。
一体化设计中,所有高压电流互感器的出线都在底座内经过了二级电流互感器的转换处理。
在智能装置未安装时,完全避免了电流互感器误开路,减少现场施工误操作事故。
一体化设计可加装隔离刀闸,形成了真空断路器与隔离开关的组合电器,增加了可见隔离断开点,并具有可靠的连锁操作,提高了该装置的工作可靠性和安全性能。
2)解决了小型化的工作电源问题。
通过在断路器底座上安装高压电容取能装置,使断路器与取能装置一体化。
该取能装置工作性能稳定可靠,取能电容采用金属化聚丙烯膜电容器,具有损耗因数低、绝缘电阻高、稳定性高及自愈等特点;该取能装置可以实现线路零负荷启动,避免受天气、负荷大小等外界因素的影响,体积小,工作稳定可靠。
3)采用GPRS通讯技术传输数据,解决了传统数据传输方式施工造价高,周期长的问题。
配网线路的特点是线路长,走径复杂。
如果敷设光纤做为信道,施工造价高,周期长。
采用GPRS通讯技术,信道不受配电网架变化影响,不需要投入基础建设费用,也不需要投入专人维护通信设施。
采取APN+VPN无线专网逻辑隔离,由电力公司通信管理部门实行密钥管理,采用一时一密,过期销毁的方式。
不同终端装置采用不同密钥,保证了数据的安全传输,即使某终端装置被破解,也不会造成大面积电网被侵扰的影响。
5.3课题考核指标
(1)技术指标
名称
单位
数值
额定电压
kV
12
额定电流
A
630
额定频率
Hz
50
绝
缘
水
平
断口绝缘
水平
工频
kV
48
雷电冲击试验电压(峰值)
85
对地及相间绝缘水平
工频
干试
42
湿试
34
雷电冲击试验电压(峰值)
75
开
断
能
力
额定开断短路电流值
kA
20
额定热稳定电流(有效值)
kA
20
额定热稳定时间
s
4
额定短路关合电流(峰值)
kA
50
额定动稳定电流(峰值)
kA
50
额定电缆充电开断电流
A
25
额定投切空载变压器电感电流
A
2.5
机械寿命
次
10000
开断额定短路电流次数
次
≥30
机
械
特
性
合闸速度
m/s
0.8±0.2
分闸速度
m/s
1.2±0.2
触头超行程
mm
2±0.5
触头开距
mm
9±1
分合闸三相同期性
mm
≤2
每项主回路电阻
μΩ
≤80(带刀≤150)
外绝缘爬电比距
mm/千伏
≥35
断路器壳体相间距离
mm
≥340
取能
及保护装置
额定输出功率(24V)
W
1.5
测量误差
%
≤1.5
保护误差
%
≤5
远动跳闸响应时间
s
≤2
后备电源工作时间
h
≥120
其
它
电动操作机构
V
DC24
取能功率
W
1.5
电流互感器数量
A、B、C三相测量CT,
变比200、400、630/5,
精度:
0.5级
断路器本体保护
A、B两相保护CT,
变比:
200、400、630/5,
精度:
10P10
真空灭弧室
选用陕西宝光真空电器股份有限公司的产品
航空插头
户外防水型航空插头
壳体
不锈钢壳体
5.4承担单位选择方式
本项目由西安******科技有限公司独立承担,一切研发工作均是由公司研发部门的研发人员精诚合作完成。
六、项目涉及的行业共性技术、关键技术、公益技术分析,技术难点和创新点,技术路线。
6.1已攻克的关键技术
(1)10KV导线取电技术;
(2)现有运行中断路器改造应用技术;
(3)负荷电流信息、电压信息在线采集技术;
(4)单相接地故障检测技术;
(5)短路故障检测技术;
(6)采用移动通讯方式实现数据传输技术;
(7)软件系统数据监测、分析、统计功能的实现;
6.2待研究的关键技术
(1)故障判断算法研究。
6.3技术难点
项目完成时主要解决的关键技术问题为10kV***********一体化监控装置的设计与生产
10kV***********一体化监控装置的研发,面向生产与应用,充分考虑现场施工和项目实施的实际情况,为了达到结构合理,体积小、重量轻,安装维护方便的要求,主要采取如下方法:
a)将断路器、取电单元、测量单元以及控制单元进行一体化设计,确保施工简单、维护方便。
b)采用获得专利的高压取能装置提供装置电源,与断路器本体一体化设计,确保电源系统稳定可靠。
c)采用ZW-32型断路器作为研发装置的本体,更改断路器本体结构,使其具备一体化的结构设计要求,同时增加测量电流互感器和智能化数据接口。
d)采用前端采集装置完成一体化断路器的遥信、遥测、遥控和遥调操作。
6.4创新点
6.4.1技术创新
1、电流互感器开路防护设计
普通断路器在更换控制器的时候,有可能出现电流互感器二次开路的情况,这时电流互感器一次电流均成为励磁电流,使铁芯的磁通密度急剧上升,从而在二次绕组感应出高达数千伏的感应电势,可能会对操作人员造成危害。
***********一体化断路器经过巧妙设计,所有电流互感器的出线都在底座内经过了低压电流互感器和信号调理电路模块的二次转换处理,能够彻底
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- 项目 可行性报告 案例