智能變電站模塊化建設中二次設備配置方案的探討

秦媛媛

摘要：模塊化變電站是一種變電站建設的新模式，按功能進行模塊化設計，工廠化生產，將各個功能模塊運抵現場，現場進行簡單的接線和聯調即可。模塊的劃分合理，接口靈活，建設規模的變化只引起模塊的簡單增減，各個模塊應能獨立完成相應的功能，安全性、通用性高。體現了“安全性、獨立性、適應性、靈活性、通用性、先進性、經濟性”相協調統一的原則。

關鍵詞：模塊化;智能變電站;二次設備

引言：

新一代智能變電站以“系統高度集成、結構布局合理、裝備先進適用、經濟節能環保、支撐調控一體”為目標，以功能需求為導向，這必然要求變電站建設推出一種新型的建設模式，以達到上述目標，即智能變電站模塊化建設。本文主要研究二次設備模塊化。

1? 二次設備室采用模塊化組柜

二次設備室模塊劃分與屏柜布置根據變電站二次設備不同功能，按照相近功能區域組合安裝的理念，將二次設備物理上分為不同的功能模塊。每個模塊由3面～5面屏體組成。每一模塊屏體數量較少，施工工藝難度不大，且對現場施工空間沒有要求，屏柜運輸、安裝較為方便。二次設備室二次設備按功能的理念可分為一體化監控模塊、全站監測模塊、一體化電源模塊、通信模塊、站域保護及公用接口模塊等。一體化監控模塊：主要包括站內各種服務器、通訊網關機等設備。全站監測模塊：主要包括智能輔助系統控制柜、對時系統屏、故障錄波器柜、主變消防控制屏等。一體化電源模塊：主要包括交流電源、直流電源、通信電源、UPS電源等。站域保護及公用接口設備模塊：主要包括站域控制保護柜、站控層公用測控柜、網絡設備柜等設備。通信模塊：主要包括調度數據網屏及通信專業相關屏位等。

2 二次設備集成工程概況

國家電網公司海北500kV智能化變電站遠期10回歸線，安裝2組主變壓器，每組主要變壓器壓側各裝設有2組低壓電抗器，500kV設2個繼電器小室。按照遠期分段可以分為兩側設置，主變可以設置一個小的電器小室，主要控制設置通信室，分為計算機室和控制室兩種。二次設備配置主要是變電站全站的三層結構網絡站控制，網絡層面主要可以采用100M以太網進行控制，然后采用統一標準進行通信規定。每一個系統之間都要實現非常完全的操作，保護好這種方式，計量上要采用網絡方式進行計算，二次設備主要是互感器和合并單元布置保護方式，還要利用智能化終端設置方式，測控裝置獨立進行配置，配置斷路器可以設計氣體密度，使用避雷器和對主變壓器色譜進行檢測裝置。

1、互感器選擇方式

隨著光纖技術和光電子學原理的研究和發展，各種光學原理和電子互感器快速發展，和常規的電磁式互感器相互比較，可以對電子互感器進行詮釋，對體積非常小的絕緣體結構進行簡單的設置，和企業設置要進行相互結合。電子數字量要進行二次網絡化輸出，如果沒有二次輸出會導致危險，不能切斷高壓和測量一定范圍，要對常規電流和電壓進行相互比較，對實際運行的電子式要進行相互的完善，合理解決好問題，如果出現問題會直接影響到變電站的可靠性運行。經過對運行智能變電站分析，可以很好地對互感器進行分析，電子采集器故障要對電子故障進行類型的比例調整，還要對電子互感器進行分析，同時還要對電子互感器存在問題進行振動分析，電磁兼容問題要進行精度分析。

2、站用直流系統整合

將通信直流系統與站用直流系統進行整合，取消通信專用蓄電池組，通信設備通過采用雙套DC/DC變換裝置分別從兩段操作直流系統母線取電源。提出這種整合方案的原因如下：站用設備和通信設備的供電電壓可保持不變，站用直流系統和通信直流系統的蓄電池供電時間是根據故障修復時間而確定的，所以蓄電池供電時間可統一到站用直流系統的蓄電池供電時間。直流變換器可采用隔離型高頻開關變換器，此變換器滿足通信電源正極接地要求且對站用直流系統不影響，站用設備與通信設備的負荷性質相當接近，都由大規模集成電路構成，對供電質量有相同的要求，高頻開關變換器的應用大大提高站用直流系統的供電質量，且減少了其開停對系統的沖擊，另直流變換器輸入容限較寬，動態響應較快，輸出變化較小，對通信設備供電影響非常有限。某變電站站用直流電源額定電壓采用110V，通信電源額定電壓-48V。蓄電池容量根據二次設備2小時事故放電時間、通信設備4小時事故放電時間計算。因此該變電站設置了2組隔離型高頻開關DC/DC變換器，且每組DC/DC變換器模塊按+1配置，而模塊容量的選擇充分考慮了運行的安全可靠性。2組DC/DC變換器輸入分別引自站用直流系統的不同母線。通信部分則配置2面獨立的通信直流配電屏，用于2段-48V直流母線的配電。

3、一體化信息平臺

就現在的技術發展趨勢而言，未來的一體化信息平臺即是一體化監控平臺和保信子站、智能輔助系統、狀態監測系統之間的整合，從而實現全景數據監測。目前一體化監控平臺的技術現狀是：明確提出其概念和功能，但在實際工程中受制于技術和管理尤其是安全分區管理方面的因素。值得期待的是國網自動化處關于二次安全分區的原則已經在制定中，這對后續的工程具有重要的指導意義。通過二次安全分區的調整，將智能輔助系統信息和站內狀態監測系統信息進行升區處理來使一體化監控平臺整合相關系統實現全景數據監測。按照應用類別一體化監控平臺應用功能可分為5類：運行監視類應用、操作與控制類應用、信息綜合分析與智能告警類應用、運行管理類應用、輔助應用。

結語：

模塊化變電站是落實“兩型一化”變電站建設思想的具體化措施，可減少變電站的占地和建筑面積、壓縮附屬設施，以利于環保和可持續發展。嚴格貫徹“安全可靠，經濟適用，符合國情”的電力建設方針，在保證安全可靠的前提下，可大大縮短工程施工周期，提升工作效率，控制工程造價，有著不容忽視的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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（葫蘆島市電力工程勘察設計有限公司）