智能變電站的電氣二次設計策略研討

李濤

摘 要：現如今，智能化技術得到了廣泛應用并成為電力企業主要研究內容，將其應用在電氣二次設計中有助于設備之間的數據傳輸、提高變電站操作效率、提升設備運行穩定性。供電網絡中，變電站作為重要組成部分，進行電氣二次設備有助于電網安全、穩定發展。接下來，筆者結合實踐研究，就智能變電站的電氣二次設計方法進行簡要分析并提出策略。

關鍵詞：智能變電站 電氣二次設計 策略方法

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（b）-0053-02

伴隨著智能技術的成熟發展將其應用在變電站中推動了變電站發展。變電站電氣二次設計包括遠程傳動、測量控制、繼電保護、防誤閉鎖，有助于提高設備運行。近幾年，智能化變電站逐漸趨于數據資源的應用與共享，智能化電氣二次設計對提高變電站運行穩定性發揮著重要影響。

1 智能變電站的特點分析

智能變電站實現了智能控制、故障錄波、變電站監督，兼容繼電保護、安全裝置、監控系統。傳統變電站存在硬件重復分配不足、信息獨立、信息傳遞不及時、成本投入高，而智能變電站的出現解決了傳統變電站不足。智能變電站采用三層兩網結構模式，即：站控、間隔、過程層；站控層、過程層網絡達到信息分享。這種結構形式實現了數據信息數字化分享，優勢作用顯著。首先，智能化變電站增設了過程層，推動了智能化變電站發展。間隔層的設置有效提升了信息交換律。其次，智能化變電站增設了電子、傳感、執行器，強化了監測與診斷功能，確保系統穩定運行。最后，變電站間隔層采用智能終端，通過光纖通信實現一次設備與二次設備的連接。總而言之，智能變電站優點集中體現于數字化水平的進步，實現了網絡化促進信息傳輸、交換率。

2 變電站電氣二次設計有關問題分析

2.1 二次設計分析

以智能設備為依托，智能化變電站綜合了信息搜集、傳輸、處理、輸出。所以，變電站內全部設備都應為智能化設備，并且設備需要通過自我狀態監測、診斷、修復。變電站電氣二次設計主線路為一次設備，對一次設備測量、運行檢測、電路控制的優化設計。二次設計包含計算機智能控制系統、安全檢測、直流電源、工業電視系統、繼電保護等，提高一次設備保護屏障從而保證順利運行。

2.2 問題分析

第一，電氣穩定性。電氣二次設計要求工作人員做好電氣線路設計分析，避免設計時產生安全事故。安全保護方案設計是把安全保護裝置應用到電氣系統，如二次回路設計時發生跳閘與保護跳閘等裝置失靈問題。所以，要求確保電子與正電源具備至少一個端子。第二，繼電保護。發各套保護裝置與斷路器回路啟停對其他系統造成影響，系統內構件發生異常故障，保護系統拒動等。要求設計師對繼電保護裝置設置多項保護配置，確保保護裝置和保護回路運行獨立性，防止裝置和回路相互影響。此外，還需消除故障構件，提高保護裝置動作靈敏性與準確性。第三，縱差保護。變電站內光纖通訊系統和保護系統設計問題，導致難以形成完整的二次系統低阻抗平面，減緩保護系統轉換靈敏性。由此，設計時需采取接地銅排，繼電保護室和通訊機房連接，同時將屏蔽雙絞線和光電轉換構件采取保護接地。第四，流壓變化。變電站智能化設計導致繼電保護電流與電壓互感器具有的測量設備發生變化，測量準確性降低從而制約繼電保護電流和電壓。所以，設計師需通過光電互感器更換互感器，簡化二次的保護與測量設備。

3 智能變電站的電氣二次設計策略

3.1 選擇適合的設備

智能化變電站中，電氣二次設備的選擇是核心基礎，關系著后續變電站運行狀態。首先，開關、電子感應器的選擇，一旦選擇性能低的感應器就會影響設備運行、降低自動化水平?，F階段智能化變電站普遍采用了進線網格化模式，確保二次設備智能化發展，保證智能化變電站的穩定運行。但是，在實際電氣二次設計中存在較多因素影響，如智能開關。工作人員應結合變電站狀態選擇適合的開關，這關系著系統的運行與在線監測效果。選擇適合的智能開關可以提供適合的接口、促進數字化發展。不過，經濟投入較高，還需結合企業實際狀態統籌協調。此外，電子互感器也是主要影響因素。無源式電子互感器是借助光學傳感技術發揮主要作用，但穩定性較差進而應用較少。選擇無源式電子互感器要求采取激光匹配形式，才能提高電源安全性。

3.2 通訊規約確定

智能化變電站電氣二次設計中，通訊規約存在明顯差別。103通訊規約適用于站控層網絡，但在操作性表現上較差。IEC 61850則是一種新的通訊規約，操作性較強，不過經濟投入較大，適合應用在過程層網絡規約。主要因為IEC 61850為FT3幀格式，執行效果強、傳輸延時固定等。此外，還有IEC 6044-8形式，主要對目標設計展開從而優化智能化變電站。但是，該種通信規約應用過程中也存在影響因素限制，例如：難以固定傳輸延時、穩定性差、成本投入大。

3.3 一體化智能控制系統

智能變電站電氣二次設備設計創建智能化電源監控設備，有助于子電源系統的融合，生成一體化監控網絡，便于電氣二次設備的動態監督。一體化電源控制網絡是通過總線連接形式把智能監控單元與監控設備連接，有助于降低經濟投入。不過，該結構形處理要求嚴格。除此之外，也可通過分布式設計形式，其原理為：在總線上對各電源監控單元安裝控制系統，智能化網絡端口主要進行控制系統的監控，實現集成化管理。盡管該模式可以減少系統荷載，但電氣二次設備數量較多，增加了成本與運維投入。

3.4 優化智能設備網絡系統

要想確保電氣二次設備正產運行還需要優化智能設備網絡系統，通過通訊光纜提高通訊信息信號的噪聲比，提高了信息傳輸效果。如果獨立設置數據線路保護形式，減少輻射信號影響則需注意，信號噪音不可降低至0，信號輸送功率也不會無線增加。所以，工作人員還應結合變電站設備運行效果選擇適合的方案，保證信息傳輸率處于臨界參數。此外，創建MMS、GOOSE、SNTP網絡模式也是一種有效方法，按照100M雙網結構形式從而實現穩定運行，達到雙網雙工運營與SNTP同步機制以及SV、GOOSE對報文的共網傳輸，采取網絡跳閘并行模式。

3.5 端子排圖設計

設計師做好智能化變電站內端子排圖設計，取消一次/二次設備端子并優化其他控制回路，實現二次設計與設備優化，提高變電站運行效果。

4 結語

綜合分析，電氣二次設計時不僅要做好智能設備控制，還需做好通訊公約、網絡結構設計。只有這樣才能保證智能變電站電氣二次設計有效性，保證系統運行穩定與質量。此外，對工作人員也有嚴格要求，工作人員必須要抓住電氣二次設計要點與質量管理，進而設計出高質優秀智能化變電站二次設備，推動智能化變電站進步發展。

參考文獻

[1] 趙政，李驊.天荒坪抽水蓄能電站電氣一次設計及技術發展[J].水電與抽水蓄能，2018，4（5）：35-39.

[2] 周益華，唐衛華.安哥拉變電工程保護及電氣二次設計淺析[J].電力勘測設計，2018（S2）：251-255.

[3] 魏偉.發電廠電氣二次設備檢修方法研究[J].山東工業技術，2018（21）：187.

[4] 董卓識.20MW光伏發電系統及其電氣一次設計的探析[J].電工技術，2018（17）：44-45，48.

[5] 畢志杰.供電110kV變電所的電氣二次設計[J].電子技術與軟件工程，2018（16）：218.