智能變電站的電氣二次設計策略簡述

劉建峰

【摘 要】智能變電站電氣二次系統的復雜程度比較高，其主要作用是負責變電站內各種電氣設備的控制和調節。通過查閱大量的資料，對智能變電站電氣二次系統進行合理的優化設計，以保障智能變電站電氣二次系統的設計質量。

【關鍵詞】智能變電站；電氣二次；設計

1 引言

近年來，隨著經濟社會的快速發展，能源需求越來越大，國家電網公司也加大了對電網建設的投入力度，變電站是輸變電網絡的重要組成部分，特別是智能電網建設正在如火如荼的進行。變電站是電網建設的主要組成部分，智能變電站作為“智能電網”的核心節點，目前已進入全面的建設階段。截至2014年底國內已建成投運近2000座110kV及以上電壓等級智能變電站，“十三五”期間我國將新建數千座智能變電站，建設總量巨大。面對目前國內智能變電站二次系統現場接線調試工作量大、裝置接口通用性差、二次系統模型后期運維困難、變電站后期改擴建停電范圍大等問題，如何在提高建設效率的同時提高建設質量，并且方便變電站改擴建及現場運維，智能變電站二次系統模塊化建設技術無疑是當前智能電網建設難題的最好解決方案。在模塊化變電站設計過程中會有很多新的問題亟待解決，尤其是變電站電氣二次設計涉及諸多專業配合的問題，應當引起足夠的重視。本文結合變電站設計流程展開討論，即充分考慮可行性研究、初步設計、施工圖設計各建設階段存在的問題，對各階段變電站電氣二次設計常見問題進行梳理和總結是有必要的。

2 智能變電站的特點和重要作用

和傳統的變電站相比較，智能變電站具有的功能更多，它是集監控系統、繼電保護、安全裝置為一體的變電站。而且還可使重復配置硬件的浪費資源的問題得到有效的改善，達到有效傳遞信息和信息傳遞成本降低的目的。在合理的分析智能變電站的結構后可知，其主要是由間隔層、站控層和過程層，及利用站控層網和過程層網促使信息實現傳輸和共享的三層兩網結構。該結構可保證數據信息共享和傳輸的基礎上，對變電站電氣設備的運行做到實時監控。和傳統的變電站相比，這種結構具有突出的優勢，通過網絡傳遞信息，對數字化信息的共享和傳輸起到有效的促進作用，其優勢主要包括：第一，網絡技術在智能變電站間隔層設備中的有效應用，可較大程度的為信息傳輸和共享的效率的提升提供指導；第二，智能變電站中設置的過程層，加上變電站設置的通信網絡電氣設備，對提高智能變電站的數字化水平起到較大的促進作用；第三，智能化變電站能對電氣設備進行實時診斷和監控，具有特別明顯的性能特征，同時智能系統還能對其中電子執行器和傳感設備的良好運行統計進行控制；第四，智能終端在智能變電站間隔層的安裝，可把光纖與其智能終端有效的連接在一起，使智能終端可以發揮其有效的監測智能變電站運行的電氣回路情況的目的。所以可得出，智能變電站具有非常顯著的優勢，和傳統的變電站相比較，只是一個過程層的增加，便能達到變電站數據化水平有效提升的目的。而且智能化變電站的網絡化還可以利用間隔層實現，還可較高的提升其交換信息的效率，與變電站控制和管理的需求相符合。

3 智能變電站電氣二次設計策略

3.1 物資招標及施工圖設計階段

1）標書編制。物資招標階段，需要認真編制標書，標書的技術參數及設備數量直接影響后期施工圖設計的進展。第一，電氣二次專業標書有些涉及到相關專業配合，編制時應當及時充分溝通，以保障標書的編制質量。比如交直流一體化電源標書就涉及多個專業。第二，國家電網電子商務平臺上也有很多通用設備標書已經形成了固化ID，在選擇的時候應當選擇和工程相適應的固化ID。例如220kV變電站新建工程規模為一臺或兩臺變壓器時，主變保護裝置的數量是不一樣的，對應選擇的固化ID也不一樣。2）施工圖設計。施工圖設計階段，需將初步設計階段的原則具體細化，因此需要注意的事項也特別多。電氣二次專業對接的廠家眾多，廠家圖紙需要確認各種參數、規格，需謹慎核實并協同相關專業確認圖紙中涉及的參數。電氣二次設計事務瑣碎，特別是一些具體的設計規則也時有變化，因此在施工圖設計階段應當重點做好圖紙確認工作。

3.2 合理選擇變電站二次設備

智能變電站二次設備的選擇是變電站正常運行的重要先決條件，因此應該慎重的對待其電子感應器或其他開關裝置的選擇，如果選擇了具有較差性能的感應器，設備運作的自動化水平等會受到影響，而智能變電站普遍存在進線網格化的現象，對電氣二次設備的運轉和變電站的運行提供了有效依據。在智能變電站電氣二次設計過程中，因為受許多客觀因素的制約，電氣二次設計可能會有以下問題出現：第一，智能開關。在選擇智能開關的過程中，因為智能開關對智能變電站的運行起著決定性的作用，還具有在線監測功能等還影響著智能變電站的控制和在線監測功能，所以應該基于對智能變電站具體情況充分了解和掌握的基礎上合理選擇。另外不同智能開關配置不同接口，所以在建設智能變電站時應該注意智能開關及二次設備的匹配情況可促進變電站的發展更加層次化和智能化。但需要注意，和常規開關相比智能開關具有較高的成本，因此應該視情況分析；第二，如果智能變電站使用的開關的常規類型的，應該設置數字化接口，但是無法實現在線監測功能；第三，選擇電子互感器時，如果選擇的互感器是源式的，為保證電源更加穩定，還需要匹配激光方式。而無源式電子互感器的實現主要是對光學傳感技術的有效應用，但其穩定性不足，而且會耗費較多成本，因此一般情況下選擇較少。

3.3 全站計算機監控系統

變電站中的監控系統應滿足簡單可靠、經濟實用和操作方便的要求。計算機監控系統擬采用全開放分層分布式結構；設置負責全站集中監控的主控級；設置完成對主變及220kV開關站設備的監控任務的一個現地控制單元級；設置完成對水輪發電機組及機組附屬設備的監控任務的三個現地控制單元級；設置完成對電站公用及輔助系統設備的監控任務的一個現地控制單元級。計算機監控系統網絡結構采用單光纖以太網。

3.4 繼電保護及安全自動裝置

在智能變電站建設中，對于所有保護設備，都采用微機型。為了確保發電機、主變壓器保護裝置的正常運行，應該提升其抗干擾能力，并要求具備良好的自檢功能和自恢復功能，同時還能夠與計算機監控系統實現通信。根據發電機、主變壓器等主設備分別組屏。對于變壓器及全站供配電系統等的繼電保護裝置，分別采用微機型測控保護綜合裝置，安裝在相應的高壓開關柜上，測控保護綜合裝置采用I/O和數字通信兩種接口方式與計算機監控系統的公用LCU聯接。

4 結束語

總而言之，智能變電站電氣二次設計就是要優化變電站系統，不斷提升變電站的運行效率和安全系數，實施有效的變電站運行模式，深入挖掘電力資源優勢，更好地滿足現代化發展需要。因此，必須要深入了解智能變電站電氣二次設計的重要性和可行性，充分發揮智能技術優勢，全面加強變電站的信息系統建設，降低變電站建設總造價，提升變電站安全使用系數。

參考文獻：

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（作者單位：國網內蒙古東部電力有限公司經濟技術研究院）