110kV變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

丁國(guó)平

摘 要：變電站在對(duì)電能電壓處理的過程中，由二次設(shè)備及其相關(guān)電路組成的二次系統(tǒng)發(fā)揮的作用非常大，正是因?yàn)槎蜗到y(tǒng)的存在，才使一次系統(tǒng)功能發(fā)揮受到很好的保護(hù)，進(jìn)而保證整個(gè)變電站運(yùn)行正常。二次系統(tǒng)主要對(duì)一次系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督管控以及保護(hù)，其組成結(jié)構(gòu)需要精心謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)，才能使變電站中相關(guān)的子系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，不會(huì)給電能運(yùn)輸造成影響。

關(guān)鍵詞：110kV；變電站；二次系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）24-0191-01

對(duì)變電站的二次系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅要使其運(yùn)行正常，還要使其性能得到強(qiáng)化，能對(duì)一次設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的故障提前發(fā)現(xiàn)，提前采取保護(hù)措施，使變電站智能化、自動(dòng)化程度和安全系數(shù)都得到提高。本文主要針對(duì)110kV變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

1 二次系統(tǒng)中的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)方案

1.1 GOOSE網(wǎng)功能及設(shè)計(jì)方案

傳統(tǒng)電氣設(shè)備之間進(jìn)行信息傳遞主要通過硬電纜來實(shí)現(xiàn)，這種傳遞方式無(wú)論是在速度方面還是安全方面都有局限性，而GOOSE網(wǎng)就和其截然不同，這種網(wǎng)絡(luò)面向的通用對(duì)象是變電站中的自動(dòng)化系統(tǒng)，使具有自動(dòng)化功能的開關(guān)位置以及跳閘指令等相關(guān)信息可以在極短的時(shí)間內(nèi)傳遞到指定位置，完成自動(dòng)操作[1]。GOOSE網(wǎng)進(jìn)行信息的實(shí)時(shí)快速傳遞的雙方對(duì)象都是面對(duì)面對(duì)等關(guān)系，所以說GOOSE網(wǎng)具有P2P信息傳遞的特點(diǎn)。這種網(wǎng)絡(luò)用在繼電保護(hù)中，使其自動(dòng)保護(hù)裝置反應(yīng)更加靈敏。

GOOSE網(wǎng)在方案設(shè)計(jì)上，主要以其功能所涉及的設(shè)備裝置配置情況作為前提，對(duì)于110kV變電站來說，GOOSE網(wǎng)設(shè)計(jì)主接線方式的參考是單母分段接線方式，繼電保護(hù)裝置配置的參考是主備配置。根據(jù)其接線方式可知單條線路都是通過各自的斷路器來實(shí)現(xiàn)單母線分段。每條母線在減小電阻以及正常運(yùn)行中，都需要有母差保護(hù)裝置來保駕護(hù)航，母差保護(hù)裝置所控制的對(duì)象是分段后的單母線的保護(hù)裝置和智能終端，掌控的方式也是通過信息傳遞互換實(shí)現(xiàn)的。母差保護(hù)裝置和保護(hù)裝置以及智能終端是掌控欲被掌控的關(guān)系，所以在GOOSE網(wǎng)中，母差保護(hù)裝置是主要的交換機(jī)，而被掌控的練著只能作為子交換機(jī)存在。在網(wǎng)絡(luò)中，還要有測(cè)控裝置的接入位置，使其能對(duì)所有的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行測(cè)控。將該網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成能節(jié)約時(shí)間成本的星型結(jié)構(gòu)，如此便將保護(hù)裝置等設(shè)備之間用來交換信息的交換機(jī)數(shù)量控制住。GOOSE網(wǎng)對(duì)所有信息的處理都這么及時(shí)，便也能使保護(hù)裝置啟動(dòng)的速度更快，及時(shí)將故障范圍控制住。

1.2 不同形式的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)方案

（1）常規(guī)保護(hù)設(shè)計(jì)方案。該方案主要是對(duì)傳統(tǒng)的變電站繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改善，改善的是保護(hù)裝置的A/C插件以及I/O插件，改善后兩者的通信接口均采用光纖形式，并且在通信接口處理和CPU插件模擬量之間實(shí)行以新代舊[2]。這種配置方案配置起來比較簡(jiǎn)單，但相比集中式的保護(hù)設(shè)計(jì)方案來講，在信息傳遞方面不夠直接，因?yàn)樾畔⒁?jīng)過會(huì)花費(fèi)大量光纖的通信接口才能在傳遞雙方之間完成交互過程。這樣的通信方式主要是因?yàn)樽冸娬镜慕Y(jié)構(gòu)為間隔式。變電站的設(shè)備裝置在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中主要分布為兩層，一層是保護(hù)監(jiān)控裝置所在的間隔層，另一層是合并單元以及智能終端存在的過程層，這兩層之間可以通過GOOSE網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)P2P通信。（2）集中式的保護(hù)設(shè)計(jì)方案。這種設(shè)計(jì)方案主要通過可以互為備用的集中式保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)變電站所有需要保護(hù)的設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控保護(hù)功能，并且完全沒有局限性，如此所有的設(shè)備都在監(jiān)控中，即使發(fā)生故障，相關(guān)的故障線路也能及時(shí)被切斷，整個(gè)變電站的運(yùn)行最終不會(huì)受到影響。在這里，所謂的集中指的是保護(hù)功能的集中，該過程的實(shí)現(xiàn)還需要繼電保護(hù)人員多加研究和實(shí)踐。

1.3 各種配置的設(shè)計(jì)方案

（1）110kV線路保護(hù)設(shè)計(jì)方案。每條線路都要滿足信息采集、信息分析處理、查找故障以及跳閘斷電流程，如此每條線路之間都是單獨(dú)存在的，即使發(fā)生故障，也能及時(shí)切斷，既不會(huì)影響本條線路上的設(shè)備，也不會(huì)影響其他線路的正常通電。針對(duì)每條線路的保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)流程，設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)裝置，該保護(hù)裝置通過借助其他軟件獨(dú)立進(jìn)行信息采集傳輸，所以在線路保護(hù)設(shè)計(jì)中，不需要預(yù)備第二套保護(hù)裝置[3]。此外，還要針對(duì)線路保護(hù)，配置合并單元智能終端一體化裝置。（2）110kV主變保護(hù)設(shè)計(jì)方案，對(duì)主變壓器進(jìn)行保護(hù)選擇的裝置保護(hù)功能更加集中一些，不僅使主保護(hù)配置有效，還使后備保護(hù)發(fā)揮應(yīng)有的功能。主保護(hù)配置選用的保護(hù)方式為縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，保護(hù)對(duì)象為變壓器差區(qū)內(nèi)設(shè)備，當(dāng)保護(hù)位置出現(xiàn)故障時(shí)，其在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)啟動(dòng)，將相關(guān)線路斷開。而后備保護(hù)對(duì)象可以有多種，比如低壓側(cè)過流、零序電流等。而主變壓器的智能終端集中為變壓器非電量保護(hù)裝置，該保護(hù)裝置進(jìn)行信息采集和傳遞以及跳閘指令下發(fā)等過程都是通過GOOSE網(wǎng)完成的。（3）110kV分段保護(hù)設(shè)計(jì)方案，母線是通過斷路器來進(jìn)行分段間隔的，該斷路器本身就應(yīng)具備監(jiān)控保護(hù)功能，斷路器以及分段保護(hù)裝置保護(hù)功能集成化強(qiáng)一些，其有多重保護(hù)對(duì)象和多種保護(hù)形式。（4）35kV線路保護(hù)設(shè)計(jì)方案。因?yàn)樽冸娬静捎玫氖侵袎簜?cè)35kV單母分段設(shè)計(jì)方式，所以還要對(duì)其進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)。該線路采用的保護(hù)裝置功能集成化，可以通過測(cè)控計(jì)量以及錄波等操作，將對(duì)相關(guān)信息的反饋表現(xiàn)在對(duì)故障檢測(cè)以及過電流保護(hù)等事項(xiàng)上。該保護(hù)裝置進(jìn)行信息采集與傳遞和其他保護(hù)裝置無(wú)二，都要借助SV和GOOSE網(wǎng)絡(luò)。（5）35kV分段保護(hù)設(shè)計(jì)方案，在單母線分段保護(hù)中，110kV和35kV的分段保護(hù)方案可以一致。（6）故障錄波器設(shè)計(jì)方案，該種設(shè)備主要對(duì)信息進(jìn)行收集和分析處理，所以整個(gè)裝置并不是單一的設(shè)備，而是由四部分組成。該裝置在通過各種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息采集后，要對(duì)其其進(jìn)行錄波，以便尋找故障。

2 110kV變電站自動(dòng)化裝置的設(shè)計(jì)方案

變電站自動(dòng)化裝置的存在，使二次系統(tǒng)的監(jiān)控保護(hù)功能具有時(shí)效性，能使變電站的安全運(yùn)行得到保障，使變電站智能化程度得到增加，所以還要對(duì)自動(dòng)化裝置的相關(guān)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。變電站自動(dòng)化模式下的功能主要有四方面：（1）能對(duì)變電站所有設(shè)備以及線路的有關(guān)信息進(jìn)行收集和處理，并為其建立專門的數(shù)據(jù)庫(kù)，使數(shù)據(jù)享有修改權(quán)和存儲(chǔ)權(quán)。（2）能實(shí)行遠(yuǎn)距離處的設(shè)備信息監(jiān)控，使分區(qū)變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班。（3）能在工作人袁發(fā)生誤操作時(shí)，及時(shí)發(fā)揮防誤操作閉鎖功能。（4）使二次系統(tǒng)設(shè)備接受監(jiān)控操作的時(shí)間是一致同步的，這就實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)二次系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制[4]。

變電站自動(dòng)化裝置發(fā)揮自動(dòng)化功能主要通過兩部分，所以要進(jìn)行精細(xì)設(shè)計(jì)的也是這兩部分，站控層和間隔層。在站控層中，只要將相關(guān)設(shè)備配置好，使其能發(fā)揮各自的功能，應(yīng)用次數(shù)比較多的有五項(xiàng)：（1）監(jiān)控主機(jī)，主機(jī)為雙機(jī)配置，雙機(jī)進(jìn)行分工合作，使站內(nèi)所有信息都得到收集和處理，使各種設(shè)備的運(yùn)行都在監(jiān)控中。雙機(jī)之間是存在備用關(guān)系的，監(jiān)控主機(jī)的內(nèi)存和處理能力應(yīng)該預(yù)留升級(jí)空間，服務(wù)器也應(yīng)拒絕單核式。（2）操作人員工作站，主要以方便工作人眼工作為設(shè)計(jì)目的。（3）五防工作站，主要使其獲得信息的時(shí)效性得到保證，使其能在信息處理過程中實(shí)行模擬操作，此外，還能設(shè)立操作票專家系統(tǒng)，使誤操作出現(xiàn)的機(jī)率少一些。（4）遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置，采用雙套配置以保證信息遠(yuǎn)動(dòng)傳輸。（5）網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)，可以將不同形式的信息打印出來。

3 結(jié)語(yǔ)

110kV變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的就是讓所有的設(shè)備運(yùn)行處于被保護(hù)中，減少故障發(fā)生頻率以及及時(shí)控制故障范圍，使非故障部分依舊能保證變電站的可靠運(yùn)行。所以無(wú)論是繼電保護(hù)還是自動(dòng)化裝置的設(shè)計(jì)，都要符合變電站的運(yùn)行要求。

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