智能化變電站中電氣二次設計關鍵點分析

王維琴

【摘 要】變電站是電力系統中重要的組成部分，隨著電力系統數字化的發展，變電站也逐漸的演變為數字化結構，有效的提升了變電站的自動化，電氣二次設計在數字化變電站的建設當中扮演著相當重要的角色。文章從工作實際出發，從智能變電站的優勢詳細的分析了相關的工作要點，希望能夠為以后的工作提供參考和借鑒。

【關鍵詞】智能化變電站;電氣二次設計;設計要點;

1傳統二次系統和智能化二次系統的差異

1.1二次回路不同

常規站的二次回路是一張電纜網：所有的信息傳遞和交互動作均通過二次電纜進行。缺點：需要大量接點，系統接線復雜。優點：設備間的互通關系明確，便于查找故障。

智能站的二次回路是一個通信網絡：全站信息轉化為虛擬數字的形式，并以IEC61850規約為基準進行交互。缺點：信號的輸入輸出關系與通信網絡接線不對應，增加設計難度。優點：節省電纜，簡化施工。

1.2二次系統的邏輯結構不同

常規站采用“兩層”結構，即“站控層”和“間隔層”。而智能站增加一個“過程層”，且對原先的“間隔層”的通信方式也有所改動。緣由：智能站要采集整站的全景數據并實現交互共享，若按常規站配置，一則信息傳輸容量和速率達不到要求，另外也和建立一體化信息平臺相沖突。

1.3一次、二次的分界面不同

在常規站中，一次設備和二次設備的劃分非常明確，不同類別的設備運行于不同的電磁環境中。而在智能站中，為了傳遞數字量的需要，原本屬于二次設備范疇的保護、測控、計量等單元漸漸和智能一次設備相結合，使得二次設計時需要考慮更多的安全因素。

1.4設計內容的不同

和常規站相比，智能站沒有繁雜的端子排圖，但增加了以下內容：全站網絡圖、VLAN劃分、IP配置、虛端子設計、虛端子二次接線圖、同步系統圖等。

2 智能變電站二次系統設計流程

根據智能變電站的二次系統設計特點，采用SV和GOOSE數據流向圖以及裝置物理連接圖，對變電站的額二次回路設計進行完善，并通過全站的虛端子連接表在設計中不斷優化。變電站的二次設計圖紙，應按照設備電壓等級和配電裝置和間隔劃分內容，進行如下設計：

下一步是繪制裝置物理連接圖及全站光纜清冊。裝置物理連接圖反映了設備間光纜連接情況，可以清晰的表達各二次裝置光口之間的物理連接關系，全站光纜清冊，可以體現出全站光纜的接線方式，直接用于指導現場光纜溶接。

首先要根據設計圖紙確定二次系統設計技術方案，明確該過程二次設備的訂貨情況，并各個電壓等級的SV數據流程圖和GOOSE流程圖表進行繪制。這個過程與常規變電站有一定類似之處，其電流、電壓回路和控制信號回路以及保護回路圖可以得到良好的應用。變電站設備之間電流與電壓數據六的連接方式，能夠通過SV數據流圖進行標示，上傳信號。斷路器和隔離開關控制和各保護間的聯系，可以通過GOOSE數據流程來進行完善。

然后是全站虛端子的連接，二次設備廠商在繪制外部物理接口示意圖的同時提供相應Excel表格形式的裝置輸入/輸出虛端子定義。設計人員根據這種定義情況，結合相關原理設計GOOSE和SV之間的連接，然后將虛端子的繪制表格，發送給全站系統集成商，形成系統設計的SCD文件，最后完成整個二次系統回路設計。

3智能化變電站電氣二次設計要點

3.1智能化變電站設備選擇要點

對于智能化變電站來說，電氣二次設備選擇是重要的內容之一，對于涉及的二次設備，包括電子式互感器、智能開關和二次設備三種類型的設備。在建設智能化變電站過程中，進行進線網絡化的根本目的是：使得電氣二次設備與智能化變電站正常運行要求適應。但是，筆者從自身的實際情況來看，智能開關、電子式互感器等在智能化變電站設計選擇時存在的問題包括以下三個方面：一是就智能開關來說，在選擇智能開關時，應選擇理想的開關或從傳統開關基礎上發展而來的開關終端模式。其中，較為理想的智能開關，其在實際的運行過程中，主要的特點包括在線監測功能與智能控制功能兩個方面。與此同時，智能開關可為智能化變電站提供數字化接口，所以智能化水平相對比較高。但是從投資成本和維修角度來看，智能化開關的費用比較多，因此，在操作方面可能存在缺陷。二是對于傳統開關來說，在與智能終端連接過程中，雖可提供數字化接口，但是由于缺少在線監測功能，所以智能化水平較低。在這種情況下，就需要選擇投資成本低的智能化裝置。三是從電子互感器角度看，有兩種裝置可供選擇：一種是有源電子互感器，另一種是無源性電子式互感器。前者是指帶有低功率線圈的電磁式電流互感器，在運行時的特點主要體現為：可實現電源與電子電路之間的匹配，然后通過激光方式，有效解決電源穩定性方面的問題，因此目前得到應用廣泛。對后者來說，其建立在光學傳感技術基礎上實現的電子互感器裝置，由于費用比較高，性能的可靠性無法得到保障，因此在目前無法得到廣泛應用。

3.2通信規約選擇要點

由于不同智能化變電站運行模式和電氣設備結構狀態等方面存在一定差異，智能化變電站中通信規約設備不盡相同。這就要從智能化變電站運行模式和實際作用效果的角度出發，對智能化變電站中通信規約設備展開有效設計，充分發揮通信規約設備在智能化變電站運行中的優勢，更好的調度智能化變電站現有運行狀態。而且在對智能化變電站中通信規約設備實施二次設計的過程中，還應對相應設備的優勢和缺陷實施深入分析，必要時還應對通信規約設備二次設計中出現的問題展開優化處理，充分發揮通信規約設備的優勢，強化通信規約設備在智能化變電站運行中的實際作用效果。不僅如此，在開展智能化變電站電氣二次設計時，還應結合不同類型的通信規約設備展開有效分析，繼而選取更為合理的通信規約設備，進一步構建智能化變電站。如果智能化變電站中通信規約設備在二次設計過程中出現問題，則需要相關人員對智能化變電站所選取的通信規約設備類型和實際運行模式展開有效分析，并根據各項分析結果規劃合理的解決措施，不斷優化調整智能化變電站中通信規約設備二次設計過程中出現的問題，確保通信規約設備在智能化變電站中的作用效果得以彰顯。在選取通信規約設備時，還應從多個方面出發考慮通信規約設備經濟效益，據此規劃合理的二次設計模式，據此保障智能化變電站中各類電氣設備二次設計的經濟內涵。

3.3網絡結構設計要點

對于變電站的網絡結構，我們一般將其分成三個層次：站控層、間隔層、過程層，在這三個層次中，每個層次都需要設計人員對其進行設計。尤其是過程層，過程層設備包括變壓器、開關、刀閘、電流電壓互感器、合并單元、智能終端及獨立的智能電子設備等。過程層網絡要實現傳輸GOOSE報文、SV報文，用于間隔層設備和過程層設備間的以及間隔層設備間的信息傳遞。所以當設計人員在進行設計時，要更重視過程層的組建和優化，充分考慮功能實現和成本控制等要求。

4結束語

伴隨著科技不斷發展以及相關技術的提升，我國大部分的變電站已然實現了智能化。為了提升變電站的智能化功能，應著重加強智能化變電站的二次設計。電氣二次設計必須要將變電站的功能、運行、裝置等綜合考慮，在設計和完善二次系統過程中，不斷總結設計經驗，斟酌每套設計方案和內容，提高電氣二次設計的質量和變電站的運行可靠性。

參考文獻：

[1] 蔡曉亮，姚明.智能變電站二次設計與設備檢修方案研究[J].科技創新與應用，2016，（21）：217-217.

[2] 朱輝.智能變電站二次設計的若干問題[J].商品與質量，2016，（21）：222-223.

（作者單位：中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司）