本發(fā)明涉及一種基于模塊組合的變電站電氣二次電纜用量預估裝置及方法，屬于變電站的二次電纜用量分析技術領域。

背景技術：
隨著社會經濟的發(fā)展，用電需求越來越大，近年來電網工程建設一直保持較大的投資，其中變電站建設是電網建設的重要組成部分。在變電站工程建設中，電氣二次電纜的用量較大，據不完全統計，電氣二次電纜的投資占電氣二次系統總投資約25～30%左右。根據工程建設流程，在可行性研究、初步設計階段以及施工招標時，需計算出電氣二次電纜總量，作為工程初設概算和施工招標工程量計算的依據。但因該階段施工圖尚未開始，無法開列電纜清冊，僅能預估電纜的用量余熱預估，而電纜預估的誤差直接影響到工程總承包的合同額，給項目的費用和成本控制造成了一定的風險，在此階段對電纜量的估算誤差越小越有利于工程前期對成本的優(yōu)化控制。在目前的電網工程中，變電站電氣二次電纜用量的估算通常采用如下兩種方法：第一種方法，參考以往已竣工投產的具有相似規(guī)模的工程來對比統計，由于不同變電站工程的設備布置、場地大小、系統設計等各不相同，這種方法統計的結果是建立在以往工程實際基礎之上的，通常誤差在10%以上，使得該方法估出的結果誤差較大，且缺乏數據支撐，說服力不足，給工程概算編制、電纜的采購、施工招標工程量計算造成不利的影響。第二種方法，通過組織大量人力根據以往的變電站工程對電氣二次電纜進行統計，因變電站內的電氣二次電纜型號眾多，敷設路徑多樣，且不同工程規(guī)模不同，使得電纜用量的估計繁瑣復雜，耗時費力，如果計算精確可將誤差降到10%以下，但需耗費大量的人力和時間。綜上所述：現在電氣二次電纜的預估方法存在以下問題：1.無法形成準確的電氣二次電纜預估計算依據和技術資料文件，可參考借鑒性差，工作效率低，人力成本耗費大。2.不同的變電站工程中，其所占場地面積大小各不相同，因此，由室外場地間一次設備到主控制室的距離長度也各不一樣，這就使得二次電纜敷設路徑的長度因不同的變電站占地面積各異，進而使通過參考以往竣工項目的數據去估算一個新建變電站電氣二次電纜用量的方法普遍性較差，且不易形成數據基礎作為新建工程使用或參考。3.對不同的變電站而言，場地內一次設備的布置也不完全相同，在不同的變電站中，一次設備的布置方式、布置位置、間距等各不相同，因此，由一次設備到主控制室或繼電器室的電氣二次電纜長度及敷設路徑不盡相同，且通過參考相似工程的規(guī)模來進行電纜估算的方法得出的估算結果誤差較大，通常在10%以上。

技術實現要素：
本發(fā)明的目的之一，是為了克服現有電氣二次電纜的預估方法誤差大、費時費力的缺點，提供一種基于模塊組合的變電站電氣二次電纜用量預估裝置，該裝置能夠快速統計出變電站的電氣二次電纜用量，避免人們計算時出現誤差。本發(fā)明的目的之二，提供一種優(yōu)化的、統計精度高的基于模塊組合的變電站電氣二次電纜用量預估方法。該方法簡便、易操作、省時省力，能夠快速統計出電氣二次電纜用量，提高統計精確度從而減少誤差。本發(fā)明的目的之一可以通過采取如下技術方案達到：基于模塊組合的變電站電氣二次電纜用量預估裝置，包括變電站電氣設備、電氣二次電纜測算機構和數據信息單元，其特征在于：所述變電站電氣設備包括至少三個電壓等級設備模塊組，每個電壓等級設備模塊組包括多個不同間隔，每個模塊由不同的間隔構成，各個不同模塊產生二次電纜用量信息，各個不同模塊的輸出端連接數據信息單元的輸入端；電氣二次電纜測算機構由數據采集單元、數據處理單元、統計單元和輸出單元構成，數據采集單元的輸入端連接數據信息單元的輸出端，數據采集單元的輸出端通過數據處理單元連接統計單元的輸入端，統計單元的輸出端連接輸出單元的輸入端；數據信息單元中設有過往數據模塊和現場數據模塊，數據處理單元通過數據采集單元從過往數據模塊讀取數據信息，選擇性地將數據信息寫入現場數據模塊以形成新的數據信息單元及測算出各不同模塊的電氣二次電纜用量。本發(fā)明的進一步方案：所述電壓等級設備模塊組，是指將變電站劃分為500kV、220kV和35kV三個電壓等級設備模塊組。本發(fā)明的進一步方案，對每個模塊，按電纜兩端敷設的位置，將每個模塊劃分為屏柜-屏柜電纜、屏柜-場地電纜和場地-場地電纜三部分。本發(fā)明的進一步方案：所述每個電壓等級設備模塊組由多個不同模塊構成，是指：1）在500kV電壓等級中按不同間隔劃分為500kV線路-變壓器完整串模塊、500kV線路-線路完整串模塊、500kV線路不完整串模塊、500kV變壓器不完整串模塊、500kV高壓并聯電抗器模塊、500kV母線及電壓互感器模塊和500kV配電裝置模塊；2）在220kV電壓等級中按不同間隔劃分為220kV線路模塊、220kV母聯模塊、220kV分段模塊、220kV母線及電壓互感器模塊和220kV配電裝置模塊；3）在35kV電壓等級中按不同電力設備劃分為35kV電容器組模塊、35kV電抗器組模塊、35kV站用變壓器模塊、35kV母線及電壓互感器模塊和35kV配電裝置模塊。本發(fā)明的目的之二可以通過采取如下技術方案達到：基于模塊組合的變電站電氣二次電纜用量預估方法，其特征在于：1）劃分模塊包括將變電站按照電壓等級劃分模塊組，以及將每個電壓等級的模塊組按不同間隔劃分模塊；2）將每個模塊的電纜分類對每個模塊的電纜，按電纜兩端敷設的位置，將變電站工程中電氣二次電纜劃分為屏柜-屏柜電纜、屏柜-場地電纜和場地-場地電纜三部分；3）建立每個模塊的電纜數據表單首先根據已竣工投產的若干變電站的實際電纜數據，建立各模塊二次電纜數據表，表中的數據按照步驟2）的原則進行分類統計，然后以各模塊二次電纜數據表的數據為基礎，估算屏柜-屏柜電纜、屏柜-場地電纜和場地-場地電纜用量；將綜合建立各模塊二次電纜數據表的數據用作預估其他變電站二次電纜的基礎數據；4）根據步驟3）得到的屏柜-屏柜電纜、屏柜-場地電纜和場地-場地電纜用量，預估出每個模塊的二次電纜用量，將所述各個模塊的二次電纜用量相加得到變電站的電氣二次電纜用量。本發(fā)明的目的之二還可以通過以下技術方案實現：本發(fā)明的進一步方案：步驟1）所述劃分模塊，是將變電站按照電壓等級劃分模塊組，是指先將變電站劃分為500kV、220kV和35kV三個電壓等級模塊組，再將每個電壓等級的模塊組按不同間隔劃分模塊。本發(fā)明的進一步方案：所述將每個電壓等級的模塊組按不同間隔劃分模塊，是指：1）在500kV電壓等級中按不同間隔劃分為500kV線路-變壓器完整串模塊、500kV線路-線路完整串模塊、500kV線路不完整串模塊、500kV變壓器不完整串模塊、500kV高壓并聯電抗器模塊、500kV母線及電壓互感器模塊和500kV配電裝置模塊；2）在220kV電壓等級中按不同間隔分為220kV線路模塊、220kV母聯模塊、220kV分段模塊、220kV母線及電壓互感器模塊和220kV配電裝置模塊；3）在KV35kV電壓等級中按不同間隔劃分為35kV電容器組模塊、35kV電抗器組模塊、35kV站用變壓器模塊、35kV母線及電壓互感器模塊和35kV配電裝置模塊。本發(fā)明的進一步方案：預估各模塊中屏柜-場地部分的二次電纜用量時，根據屏柜-場地的二次電纜根數和屏柜-場地的二次電纜敷設長度Lav得出屏柜-場地的二次電纜用量；屏柜-場地的二次電纜敷設長度Lav通過在變電站總平面圖上測量每個模塊中相應屏柜-場地的二次電纜敷設路徑長度計算出相應該模塊中屏柜-場地的二次電纜敷設長度Lav，表達式如下：式中，L11為控制室內的屏柜到同一模塊中場地最遠端間隔的二次接線端子箱所經過的電纜敷設路徑的長度，L12為控制室內的屏柜到同一模塊中場地最近端間隔的二次接線端子箱所經過的電纜敷設路徑的長度，Lm為場地內的二次端子箱的垂直高度，Ln為控制室內二次屏柜的垂直高度，Lh為控制室地面的樓層高度；總平面布置圖比例為1:n，測量長度單位為mm。本發(fā)明的進一步方案：步驟1）所述劃分模塊，還包括將跨不同電壓等級的部分劃分為直流電源系統模塊、主變壓器模塊、10kV和380V站用電系統模塊。本發(fā)明的進一步方案：步驟1）所述劃分模塊，還包括將公用部分劃分為交流不停電電源系統UPS模塊、時間同步系統GPS模塊、相量測量系統PMU模塊、保護信息子站系統模塊、故障測距系統模塊、屏間照明電源模塊和其他設備模塊。本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明基于模塊組合的變電站電氣二次電纜用量預估裝置中變電站電氣設備包括至少三個電壓等級設備模塊組，每個電壓等級包括多個不同間隔，通過數據信息單元實現各模塊的二次電纜用量信息與電氣二次電纜測算機構的信息交互，通過電氣二次電纜測算機構對各模塊的二次電纜用量信息進行統計處理，得到變電站的電氣二次電纜預估用量，在進行模塊組合式統計時利用了已竣工的電站二次電纜用量數據建立當次變電站的電氣二次電纜用量數據庫。本裝置能夠快速預估出二次電纜用量，同時避免了人們統計時出現計算誤差，減小了電纜預估數據的誤差。本裝置能夠當作電氣二次專業(yè)的設計工具使用，在工程勘測設計項目尤其是總承包工程項目初設階段、施工招標工程量估算。2、本發(fā)明基于模塊組合的變電站電氣二次電纜用量預估方法，該方法采用模塊組合的統計方式，將變電站按照電壓等級劃分模塊組，以及將每個電壓等級的模塊組按不同間隔劃分模塊，每個模塊的電纜，按電纜兩端敷設的位置，將變電站工程中電氣二次電纜劃分為屏柜-屏柜電纜、屏柜-場地電纜和場地-場地電纜三部分進行統計，將各個模塊的二次電纜用量相加得到變電站的電氣二次電纜用量。本方法一方面既保證了在不同變電站工程初期對電氣二次電纜統計的準確性；另一方面又通過本方法的應用為后續(xù)電站建設提供了基礎數據，從而降低了電氣二次電纜預估的人力成本，提高了電纜估算的工作效率，將電氣二次電纜預估誤差控制在5%以下，為總包工程費用的精細化控制，給項目贏利最大化創(chuàng)造有利條件。3、本發(fā)明方法簡單易行，省時省力，具有較高的實用價值，從而本發(fā)明在變電站工程中具有普遍性、實用性，保證了本發(fā)明在變電站工程中具有可推廣應用的價值。附圖說明圖1是本發(fā)明的結構方框示意圖。具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。參照圖1本實施例涉及的基于模塊組合的變電站電氣二次電纜用量預估裝置，包括變電站電氣設備1、電氣二次電纜測算機構3和數據信息單元2，所述變電站電氣設備1包括三個電壓等級設備模塊組1-1，每個電壓等級設備模塊組1-1包括多個不同間隔，每個模塊由不同的間隔構成，各個不同模塊產生二次電纜用量信息，各個不同模塊的輸出端連接數據信息單元2的輸入端；電氣二次電纜測算機構3由數據采集單元3-1、數據處理單元3-2、統計單元3-3和輸出單元3-4構成，數據采集單元3-1的輸入端連接數據信息單元2的輸出端，數據采集單元3-1的輸出端通過數據處理單元3-2連接統計單元3-3的輸入端，統計單元3-3的輸出端連接輸出單元3-4的輸入端；數據信息單元2中設有過往數據模塊2-1和現場數據模塊2-2，數據處理單元3-2通過數據采集單元3-1從過往數據模塊2-1讀取數據信息，選擇性地將數據信息寫入現場數據模塊2-2以形成新的數據信息單元2及測算出各不同模塊的電氣二次電纜用量。已竣工的多個變電站工程的實際數據構成數據信息單元2中過往數據模塊2-1中的數據。根據每個模塊，按電纜兩端敷設的位置，將每個模塊劃分為屏柜-屏柜電纜、屏柜-場地電纜和場地-場地電纜三部分進行統計、建立各模塊的二次電纜數據統計表，如表2所示，表中包括屏柜-屏柜的二次電纜用量、場地-場地的二次電纜用量，屏柜-場地的二次電纜根數、敷設長度。各模塊的二次電纜數據統計表中的數據來源于數據信息單元2中。所述電壓等級設備模塊組1-1，是指將變電站劃分為500kV、220kV和35kV三個電壓等級設備模塊組。基于模塊組合的變電站電氣二次電纜用量預估方法：1）劃分模塊包括將變電站按照電壓等級劃分模塊組，以及將每個電壓等級的模塊組按不同間隔劃分模塊，如表1所示；步驟1）所述劃分模塊，是將變電站按照電壓等級劃分模塊組，是指先將變電站劃分為500kV、220kV和35kV三個電壓等級模塊組，再將每個電壓等級的模塊組按不同間隔劃分模塊。所述將每個電壓等級的模塊組按不同間隔劃分模塊，是指：在500kV電壓等級中按不同間隔（按變壓器、串、配電裝置和母線及電壓互感器）劃分為500kV線路-變壓器完整串模塊、500kV線路-線路完整串模塊、500kV線路不完整串模塊、500kV變壓器不完整串模塊、500kV高壓并聯電抗器模塊、500kV母線及電壓互感器模塊和500kV配電裝置模塊；500kV線路-線路完整串指500kV交流配電場地采用3/2（一個半斷路器）接線形式，每串為3臺斷路器，可接兩個出線回路，當同期工程中同一串內新上3臺斷路器且兩條出線均為線路時，稱此串為500kV線路-線路完整串；當兩條出線一條為線路、一條為主變壓器時稱此串為500kV線路-變壓器完整串。500kV線路不完整串：500kV交流配電場地采用3/2（一個半斷路器）接線形式，每串為3臺斷路器，可接兩個出線回路，當同期工程中同一串內新上2臺斷路器且出線為線路時，稱此串為500kV線路不完整串；出線為主變壓器時，稱此串為500kV變壓器不完整串。在220KV電壓等級中按不同間隔分為220kV線路模塊、220kV母聯模塊、220kV分段模塊、220kV母線及電壓互感器模塊和220kV配電裝置模塊；220kV線路指在電力系統中的220kV高壓輸電線路。220kV母聯指在電力系統中的220kV母線聯絡設備（其中包括有斷路器，刀閘等一次設備）。220kV分段模塊指在電力系統中的220kV母線分段設備（其中包括有斷路器，刀閘等一次設備）。在35kV電壓等級中按不同電力設備劃分為35kV電容器組模塊、35kV電抗器組模塊、35kV站用變壓器模塊、35kV母線及電壓互感器模塊和35kV配電裝置模塊。步驟1）所述劃分模塊，還包括將跨不同電壓等級的部分劃分為直流電源系統模塊、主變壓器模塊、10kV和380V站用電系統模塊等。步驟1）所述劃分模塊，還包括將公用部分劃分為交流不停電電源系統UPS模塊、時間同步系統GPS模塊、相量測量系統PMU模塊、保護信息子站系統模塊、故障測距系統模塊、屏間照明電源模塊、母差保護模塊、故障錄波模塊、保護復接接口屏模塊和其他設備模塊。表1：變電站的模塊劃分表2）將每個模塊的電纜分類對每個模塊的電纜，按電纜兩端敷設的位置，將變電站工程中電氣二次電纜劃分為屏柜-屏柜電纜（屏柜-屏柜之間聯系電纜）、屏柜-場地電纜（屏柜-場地端子箱之間聯系電纜）和場地-場地電纜（場地-場地設備之間聯系電纜）三部分（屏柜是指繼電器室或主控制室內二次屏柜，本文簡稱屏柜；場地是指變電站內一次設備安裝場地，亦稱開關場地，本文簡稱場地）；3）建立每個模塊的電纜數據表單首先根據已竣工投產的若干變電站的實際電纜數據，建立各模塊二次控制電纜數據表，表中的數據按照步驟2）的原則進行分類統計，如表2所示，表中包括屏柜-屏柜的二次電纜用量、場地-場地的二次電纜用量，屏柜-場地的二次電纜根數、敷設長度。然后以各模塊二次電纜數據表的數據為基礎，估算屏柜-屏柜電纜、屏柜-場地電纜和場地-場地電纜用量；將綜合建立各模塊二次電纜數據表的數據用作預估其他變電站二次電纜的基礎數據，測算出各模塊中屏柜-屏柜的二次電纜用量和場地-場地的二次電纜用量。所述屏柜-屏柜的二次電纜和場地-場地的二次電纜用量數據采用實際工程的屏柜-屏柜的二次電纜和場地-場地的二次電纜用量統計分析得出經過實際工程驗證，對于不同的變電站工程，其電纜使用總量相差不大，誤差較小，因此屏柜-屏柜的二次電纜和場地-場地的二次電纜用量采用來自于二次電纜數據表的基礎數據。預估各模塊中屏柜-場地部分的二次電纜用量時，通過屏柜-場地的二次電纜的根數乘以屏柜-場地的二次電纜敷設長度Lav得出屏柜-場地的二次電纜用量。屏柜-場地的二次電纜敷設長度Lav，因不同的變電站，其場地大小、站區(qū)的形狀、設備的布置等各不相同，為了盡量減少上述因素對電纜預估誤差的影響，對于屏柜-場地這一部分電纜，提出了電纜長度計算公式，減少場地大小、布置方式、電纜敷設路徑對電纜長度測量的影響，所以屏柜-場地的二次電纜敷設長度，通過在變電站總平面圖上測量每個模塊中相應屏柜-場地的二次電纜敷設路徑長度計算出相應該模塊中屏柜-場地的二次電纜敷設長度Lav，表達式如下：式中，L11為控制室內的屏柜到同一模塊中場地最遠端間隔的二次接線端子箱所經過的電纜敷設路徑的長度，L12為控制室內的屏柜到同一模塊中場地最近端間隔的二次接線端子箱所經過的電纜敷設路徑的長度，Lm為場地內的二次端子箱的垂直高度，Ln為控制室內二次屏柜的垂直高度，Lh為控制室地面的樓層高度；總平面布置圖比例為1:n，測量長度單位為mm。上述計算方法，充分考慮到變電站的設備布置、場地大小、電纜溝道走向、屏柜高度、電纜溝高度等工程實際情況，比較準確的反應了屏柜-場地的二次電纜敷設長度Lav。表2：各模塊二次控制電纜數據表4）根據步驟3）得到的屏柜-屏柜電纜、屏柜-場地電纜和場地-場地電纜用量，預估出每個模塊的二次電纜用量，將所述各個模塊的二次電纜用量相加得到變電站的電氣二次電纜用量。新建工程中電氣二次電纜采用本發(fā)明的預算方法，首先根據電壓等級劃分500kV、220kV和35kV三個等級模塊組，再將每個電壓等級的模塊組按不同間隔劃分模塊；然后對各個模塊的電纜用量按屏柜-屏柜的二次電纜、屏柜-場地的二次電纜和場地-場地的二次電纜進行統計，其中屏柜-屏柜的二次電纜和場地-場地的二次電纜用量采用二次電纜數據表的基礎數據。屏柜-場地的二次電纜用量，通過統計屏柜-場地的二次電纜根數和屏柜-場地的二次電纜敷設長度Lav得出屏柜-場地的二次電纜用量。屏柜-場地的二次電纜敷設長度Lav采用在變電站總平面圖上測量每個模塊中相應屏柜-場地設備的電纜敷設路徑長度，屏柜-場地的二次電纜敷設長度Lav的表達式如下：采用該公式便可方便的計算出相應模塊的屏柜-場地的二次電纜用量；最后根據新建工程的實際規(guī)模統計各個模塊的電纜用量即可計算出整個工程的電纜用量，本方案經過實際工程驗證，其計算結果與工程中實際的電纜用量誤差均在5%以下。