解析智能化變電站的電氣二次設計

黃繼君（國網江西省電力公司九江供電分公司，江西九江332000）

解析智能化變電站的電氣二次設計

黃繼君（國網江西省電力公司九江供電分公司，江西九江332000）

隨著本世紀科學技術的飛速發展，智能化已經成為了各領域技術革新的發展趨勢，變電站作為供電網絡當中的重要節點，其設備改造有利于我國電網的穩定發展。本文即是研究智能化變電站電氣二次設計問題，首先對智能化的變電站的概念，同時說明了智能化變電站的優勢，最終闡述了智能變電站電氣二次設計的要點，以期能為相關工作提供參考。

智能化變電站；電氣二次設計；要點

21世紀是計算機技術高速發展的時代，同時也是促進了智能化技術的發展，如何將智能化技術應用在變電站電氣二次設計當中就成為了當前電力企業發展的重要研究課題。引入該技術后變電站的電氣設備工作效率將會大大提升，能夠更好地保證電網的穩定運行。

1 智能化變電站的概念和優勢

智能化變電站指的是基于當下智能化技術改造后的變電站，其包括了智能化的電氣一次設備和二次設備，從而使各電氣設備之間的數據能夠有效共享，進一步提升變電站操作的效率。其與傳統的變電站設備技術有著較大的區別，第一點優勢在于將電氣一次設備也納入了智能化系統當中，從而保證了二次設備在運行時能夠更加穩定流暢；第二點優勢在于利用網絡化技術可以將設備運行信息直接傳導到變電站的主控系統中，不需要再利用接口轉換信號，大大提升了設備系統的整體運行效率；第三點優勢在于智能化電氣二次設備具備了可視化的操控體系，可以有效地將設備運行監控、診斷、故障處理等融為一體；第四點優勢在于智能化改造后的各二次設備之間數據連接轉變為了光纜，不再依靠測控柜內的電纜傳輸信號，不僅提高了數據傳輸的速度，而且降低了傳輸過程中的損失和干擾，提升了設備操控過程中的準確性[1]。

2 智能化變電站電氣二次設備設計要點

2.1 智能化設備整合

①在選擇智能開關時，應結合原有傳統開關設計方案，將變電站內所有電氣二次設備的接口全部轉變為數字化模式，然后將其與智能終端機相連接。這種直接的方式雖然可以降低智能化變電站設備的投資成本，但是由于缺乏了數據線路監控設備，因此從智能化角度看仍存在明顯的缺陷。②可以選擇在數字化接口處加裝有源性或無源性電子互感器，其中有源性互感器能夠有效地使電源和電路之間形成匹配，解決了電源本身穩定性的問題；無源性互感器則主要是采用光學傳感技術，所需要的費用較高，因此目前國內智能化改造設計中不常應用。③可以選擇基于IEC61850的自動化系統，該系統可以將電氣二次設備實現網絡化轉變，同時可以與變電站內各打印設備相連接，從而實現設備集控、打印集控的設計目的。

2.2 直流通信電源整合

電氣二次設備的電源中包括蓄電池，而蓄電池的容量則應該按照2h獨立發電為標準，如變電站本身地理位置偏遠，則蓄電池容量應滿足4h獨立通信或2h獨立發電。智能化電氣二次設備設計時應采用分段式開關設計，即采用整合直流電源設計方案。該方案并不會刪除變電站已有的直流供電線路，而是在48V線路和220V線路上設計兩個直流母線，并根據變電站內實際電流負荷情況設計蓄電池的容量，并且不設計單獨的通信線路蓄電池，具體如圖1所示。

圖1 整合直流通信電源線路示意圖

該設計方案可有效降低二次電氣設備的優勢在于可有效降低設備所占場地面積，并且降低了蓄電池的使用數量，可選擇單獨的空間進行安防，大大提升了設備的安全性，也避免了設備過多所引發的熱輻射型火災。在整合之后蓄電池的容量設計最為重要，我國2014年頒布的標準中指出變電站電氣二次設備蓄電池負荷系數應為0.6，但經整合后應提升到0.8[2]。

2.3 通信規約的選擇

在智能化改造后的電氣二次設備網絡中，其主要包括兩個層次，其一是站控層；其二是過程層，兩個層次網絡所涉及的通信規約也有著不同的特點。首先，站控層次網絡的通信規約通常選擇103，其是以傳統通信規約為基本架構，因此操作的互助性明顯降低，但所需要的成本也會大幅度下降。還可以選擇以IEC61850為基礎的通信規約，其可以構建數字化的變電站電氣二次設備控制平臺，不過構建成本明顯偏高，但使用效果號。該類通信規約適用于構建過程層次的網絡，其具有的FT3幀格式、傳輸延時性固定、串口通信要求高等特點均顯示了更好的使用可靠性，更適合接受信號較為復雜的過程層次網絡。

2.4 電源一體化智能監控網絡的構建

智能變電站電氣二次設備設計時，應建立高效的智能化電源監控設備，可將變電站內各子電源監控系統整合在一起，從而形成一體化的監控網絡，直接對電氣二次設備進行監視。其具體設計方案如圖2所示。

圖2顯示的是集中式一體化電源監控網絡，其主要是利用總線連接的模式，將各個電氣設備電源的智能監控模塊直接與監控設備進行連接，從而節約設備使用成本，但其對監控設備的處理能力要求較高。另外還可以采用分布式的設計理念，具體如圖3所示。

該設計方案也就是在總線的基礎上對每一個電源監控模塊均設計相應的監控設備，通過智能化網絡端口實現各監控設備的總控制，達到一體化監控的目的。這種設計方案雖然可以大幅度降低監控設備的工作負荷和系統的處理負荷，但所需要的電氣二次設備數量大大增加，提高了電氣二次設備投資和維護成本[3]。

圖2 集中式一體化電源監控網絡示意圖

圖3 分布式一體化電源監控網絡示意圖

2.5 智能設備網絡的完善

為了保證智能化的電氣二次設備通信良好，應該對智能網絡進行完善，可利用通信光纜代替傳統電纜，提升通信數據信號在傳輸通道中的噪聲比，此時信號數據的傳輸效率就會呈現正比增高的狀態。可采用單獨放置數據線路或強化外保護設備的設計方式，降低周邊其它設備輻射信號對線路信號的影響，但需要注意信號噪音并不能降低為0，而信號的傳輸功率也不可無線增加，因此應根據變電站設備的實際運行狀況選擇最合理的設計方案，使數據傳輸速度達到臨界值即可[4]。也可采用 MMS、GOOSE、SNTP三網合一的構建方式，以100M星型雙網結構作為基礎，雙網雙工運行，從而實現SNTP同步機制。還要提高SV、GOOSE對時報文的共網傳輸效率，采用對點跳閘和網絡跳閘并行方案。

3 結語

變電站智能化電氣二次設備的設計有助于提升變電站的運行效率，應合理整合直流電源，選擇科學的通信規約，并建立一體化智能監控體系，提升通信網絡的傳輸效率。

[1]李 飛.110kV數字化變電站電氣二次設計[J].現代制造，2014（27）：131～132.

[2]鐘 澎.智能化變電站中電氣二次設計要點研究[J].中國高新技術企業，2014（33）：31～32.

[3]宋志龍.變電站電氣二次設備自動化設計淺述[J].科技與創新，2015（20）：109.

[4]胡 珂.電氣二次設計中的問題與有效措施分析[J].商品與質量，2016（08）：102～103.

TM63

A

2095-2066（2016）36-0085-02

2016-12-12