《10kV油机发电机的并机及负载投切管理研究》开题报告(20210309005308)

1、中国移动集团级重点研发项目（含联合项目） 开题报告 一、项目编号及名称: 项目名称：10kV油机发电机的并机及负载投切管理研究 、项目组: 三、课题背景和意义 随着通信技术和业务的飞速发展，设备的小型化趋势和集成化程度越来越 高，机房单位面积的用电负荷急剧上升，用电容量也越来越大。近年来，中国移 动在各地兴建了许多大规模通信机房群，随着单址内机房面积越来越大，单位面 积的用电负荷又越来越高，出现了负荷需求几万甚至几十万 kVA的用电天量。相 应地，单址内备用发电机组配置的数量也越来越多。根据目前情况，各地在发电 机组的选用和配置上，通常采用传统的400V低压发电机组和10kV高（中）压发 电机

2、组两种模式。 对于大型通信机房群，如继续采用传统配置方式，则存在需配置的低压发电 机组数量偏多，安装位置分散等问题，主要表现在： 1. 需要接近通信负荷使用的特点使发电机房在布局上位置分散，徒增土建 和降噪成本；并最终导致园区土地使用效率低下； 2. 分散在机房群内的发电机房其相应的备用油库（油箱、油罐）也成为园 区内遍布的“地雷”，防灾压力大； 3. 分散布置的结果还造成维护、操作的人员配置大幅增加，人力浪费严重 4. 通信机房一般按业务需求逐步启用楼层，而配电系统通常按楼层配置， 在建成前期，发电机组的利用率较低； 5. 容灾备份或采用应急方式的成本非常大。 考虑到上述因素，近年来某些省份

3、在新建的大型机房群中引入了 10kV 高压 油机发电机组， 作为通信用备用发电机组配置的新模式， 在一定的场景下， 较好 地解决了传统低压发电机组存在的一些问题。 但目前通信业内高压发电机组的应 用案例较少，对于机组在系统组网的设计及应用上没有形成规范性和经验性的成 果。 本课题主要针对高压油机发电机组应用在不同场景通信机房时， 分析比较使 用中应注意的相关配置、 参数设置、负载管理等， 提高高压油机发电机组在通信 机房使用的规范性、安全性，以便对后续项目建设提供指导。 四、课题研究目标 本课题基于视高压油机发电机组本身为一种成熟技术， 主要从高压油机发电 机组的应用和配置角度出发， 对其组成

4、的发电机并机系统上的各环节所需设备的 技术参数，提出高压油机发电机组在不同场景不同配置方式下的对应关系。 由于高压油机发电机组在使用上， 与传统低压油机发电机组有更多必须考虑 的因素，本课题围绕高压油机发电机组的具体应用， 通过理论和实际的结合， 将 应用要点归纳为两项，作为本次课题的研究目标： 1. 高压油机发电机组在接入过程中各设备的技术参数要求 2. 高压油机发电机组并机系统的后级负荷的投切管理 五、课题研究内容 （ 包括研究总体框架、难点及解决方案、主要技术方案和关键技术等） 5.1 研究总体框架 课题研究内容主要包括二块： 第一项为“ 10k V油机发电机组的电气接入”，主要是解决高

5、压发电机组如 何用的问题。 第二项为“负载的投切管理”，主要是解决高压油机发电机组后端负载的应 用问题 5.2难点及解决方案 该课题的难点主要在于选用问题和应用问题。 选用问题主要体现在发电机组作为 10kV的电源，它的中性线的接地方式。 中性线如何接地，采用何种接地方式应结合通信机房用电的实际来确定和分析。 高压油机发电机较多应用于工业，而工业配电的相关要求和通信配电存在一定的 差异性，因此，不能将工业的成熟应用方案直接照搬到通信配电上来。 应用问题主要体现在发电机组的并机及负荷投入问题。10kV发电机组在与 市电投切完成后，发电机组的顺序并机和配电变压器、 高压空调主机作为负荷的 投切顺序

6、问题，由于变压器、空调主机数量多，启动冲击电流大等特点，如何在 最短时间内，安全可靠的投入到并机系统中去，将是一个难点问题。 对于上述两种问题，课题中暂时考虑的解决方案如下： 选用问题的解决方案：结合通信机房用电的特点，结合10kV供配电相关 规范和理论基础，确定一个合理的、标准的接地系统配置方案 应用问题的解决方案：结合目前成熟的PLC编程和完善的综合继保功能， 制定合理逻辑方案，形成可靠的自动并机和负荷投切的逻辑电路。 5.3 主要技术方案和关键技术 1. 10kV 系统接地方式： 中性点直接接地 中性点不接地 中性点经消弧线圈接地 中性点经电阻接地 对上述方案的优缺点，结合通信配电相关要

7、求，确定接地方式。 2. 并机控制系统和负荷投切控制系统的智能化控制 高压发电机组的顺序启动、顺序并机、顺序撤出、顺序停机，以及后级各种 负荷的顺序投切实现智能化、自动化控制的逻辑研究将是本课题的重中之重。 PLC（可编程控制器）的发展已经非常成熟，由于编程灵活，功能齐全，应 用广泛，比继电器系统的控制简单，且使用方便，抗干扰力强，性价比高，工作 寿命高，而其本身具有体积小，重量轻，耗电省等特点。另外 PLC的调测和现场 接线简便， 可以应用其内部的软继电器简化继电器系统的繁杂中间环节， 实现软 接线逻辑构成系统，方便集中控制；PLC还具有自诊断、故障报警、故障报警种 类显示及网络通讯功能，

8、便于操作和维修人员检查。 因此， 并机控制系统和后级 负荷的智能化、自动化投切控制，将基于 PLC技术来完成。 六、专利检索情况 根据中国移动研发项目管理办法第十九条规定：为推动自有专利实施和 尽量降低专利风险， 对集团级重点项目， 尤其是业务类或预计形成企业标准的项 目，应在开题时开展自有和他人相关专利的调查与分析， 并对项目可能涉及的他 人专利提出初步的应对策略。 本部分应对目前课题涉及领域的专利分布情况进行检索和阐述， 包括我公司 的专利和其他申请人在此领域的专利现状等内容。 对本课题研究部分，未涉及专利侵权。 七、已有的研究工作积累和取得的研究成果 2008年，浙江公司三墩枢纽楼配置了

9、 10台1600KW柴油发电机组（400V额 定电压），每 5台发电机组组成并机系统， 在正常备用时， 与低配系统一一对应， 当某台发电机组故障时， 剩余机组并机后为低配系统供电。 浙江公司在发电机组 低压并机上有了丰富的使用、 维护经验， 对低压油机发电机组的并机系统有较深 的认识。 浙江公司在2010年即开展了关于10kV柴油发电机组的技术交流，对高压油 机发电机组的物理、 电气性能有了一定的了解。 并与低压柴油发电机组进行了系 统的比较，得出了较为详细的对比结论。 2012年浙江公司信息产业园项目已经处于初步设计阶段，产业园内将设置 110kV变电所，110kV市电经过主变后变为10kV

10、市电与10kV柴油发电机组进行 切换。该方案目前已经获得了省电力部门的审批，因此，对10kV发电机组在省 内的应用及其规章制度、审批流程有了一定经验积累。 八、本课题的创新点和专利点 创新点： 本课题以10kV高压油机发电机组的实际应用角度出发，侧重于机组组成的 系统各环节设备的技术参数与场景的对应关系。 目前在并机控制系统、 负荷智能 投切、接地等方面没有成熟的技术规范要求， 本课题将以此为创新点， 形成技术 规范书。 专利点： 本课题对于并机系统后的负荷管理及控制进行重点分析和平台研发。 其负荷 管理方案可形成实用新型专利点，其控制平台可形成发明专利点。 九、外部合作伙伴委托方案 本课题研

11、究涉及到外部合作伙伴委托， 项目小组研发过程中将严格按照集团 公司知识产权保护相关思路， 纳入研发项目管理全过程， 及时、系统地保护科技 创新成果，有效控制研发项目知识产权风险，全面提高知识产权创造、运用、保 护和管理能力。在和合作伙伴合作过程中明确知识产权归属及知识产权相关的权 利义务。 本课题合作单位是华信邮电咨询设计研究院有限公司。 合同中明确知识产权 归属及知识产权相关的权利义务， 适时应用我公司自有知识产权研究制定专利许 十、预期研究产出 10.1 研究成果（研究报告、形成的软硬件平台）： 10k V油机发电机的并机及负载投切管理研究（本课题） 10.2 标准成果（形成的企业标准及标

12、准化组织成果）： 10kV 油机发电机组并机系统技术规范 10kV油机发电机组接地柜技术规范 10.3 专利成果（专利申请计划）： 实用新型专利：一种10kV油机发电机组并机系统的负载管理方法 发明专利：10k V油机发电机组负载管理的智能控制平台 10.4 试验成果（开展的相关试验室及外场测试工作中形成的试验报告）： 10kV油机发电机组并机系统测试报告 一、课题研究分工 研究项目中， 浙江公司为项目的主导单位， 主要负责提出项目需求、 管控项 目进度及对项目的质量进行管控审核。 设计院作为项目的承接方， 主要负责依据 项目需求进行方案的编制、 测试情况的跟踪、技术报告以及企业标准规范的编制

13、， 最终完成本研究项目。 十二、项目研究计划进度 2012年 3 月 课题开题及最终目标的确立 2012年4月成熟应用案例的调研 2012年6月 完成第一部分内容：电气接入分析 2012年8月 完成第二部分内容：负载投切管理 2012年10月 完成第二部分内容的平台软件及硬件主体 2012年11月项目总结、评审。 十三、项目关键技术决策点及完成时间计划 项目关键决策点 决策点简要描述 研究完成时间计划 高压发电机的适应场景 容量、布局、配电模式等不冋 场景对高压发电机组的适应性 2012年5月底 高压发电机的并机接入 并机接入、并机控制及接地的 技术要求 2012年6月底 高压发电机组的后级负

14、荷投切 管理 高压发电机组并机后的负荷管 理方案及逻辑架构、软件硬件 平台 2012年11月底 十四、项目企业绩效贡献情况预测 项目对企业绩效贡献的量化路径图 项目特征指标（PAV ） 指标名称 项目应用前指标现状 值：PAVc 项目应用1年后指标预 期值：PAVel 此项目带来的指标变动 量: PAV 油机发电机组平均利用率 30% 70% 40% 企业特征指标一网络及生产类（EAV-PS ） 指标名称 项目应用前指标现 状值（EAVc ） 项目应用1年后指 标预期值（EAVe） 此项目应用带来的 指标变动量（AEAV） 发电机组及配套占 地面积 18% 12% 6% 企业特征指标一市场及财

15、务类（EAV-MF ） 指标名称 项目应用前指标现状值 （EAVc） 项目应用1年后指标预 期值（EAVe ） 此项目应用带来的指标 变动量（AEAV） 油机房建筑造价成本（平 均单台） 100万元 75万元 25万元 企业绩效指标（EPV ） 指标名称 项目应用前指标现状值： EAVc 项目应用1年后指标预 期值：EAVe 此项目应用带来的指标 变动量：AEAV 营运收入 营运支岀 110万元 95万元 -15万元 资本开支 3000 万元（5 台 2000KW 总投资） 1800 万元（3 台 2000KW 总投资） -1200万元 注: 1） 填写各项指标数值时，请在数值后一并填写指标数值的度量单位（如RMB万元、万人、等）和指标数 值对应的应用范围（如 XX地市、X省全省、31省全网等）。 2） 项目特征指标是本项目应用后产生的主要可量化成效，最多不超过3个。如传输灾难性设备故障抢 修系统项目应用的可量化直接成效表现为“缩短故障处理时间”，此即项目特征指标。其EAVc为X X小时，其 EAVe为XX分钟，其 EAV=EAVe- EAVc。 3）企业特征指标是本项目应用后对企业生产（产品及服务）和经营（市场及财务）带来的可量化成效， 分为“网络及生产类（EAV-PS ”和“市场及财务类（EAV-MF ”，