110kV模塊化智能變電站二次系統的設計與研究

孫傳旗 李云龍

摘要：繼電保護二次回路常見的故障主要是控制回路、測量回路以遙信回路故障，而傳統的測導通法、對地電位法以及測電壓降法，主要依賴于萬用表且具有一定的限制性，因此有必要研究一種新型故障診斷系統?；诖耍韵聦?10kV模塊化智能變電站二次系統的設計進行了探討，以供參考。

關鍵詞：110kV模塊化智能變電站;二次系統;設計與研究

引言

對于智能變電站二次設備安裝工況在線巡檢系統方面的研究，國內外均十分重視。美國早在20世紀80年代就完成了二次設備安裝工況巡檢方面的實用化研究，很多電力公司都實現了二次設備安裝工況的智能巡檢。有學者提出一種基于嵌入式技術的智能變電站二次設備安裝工況在線巡檢系統，我國對于該系統的研究也在不斷推進，并取得了很多實用性較強的研究成果。

1智能變電站的結構

智能變電站的結構主要體現在“三層兩網”上。在智能變電站運行過程中，其二次系統運行往往依賴于數據獲得的真實性與可靠性，變電站運行會受到二次系統節點故障的影響，導致風險出現。因此應實施化監測并評估系統，保證變電站隱患判斷與評估的及時性。智能變電站中，“三層兩網”的具體內容如下：（1）過程層。主要為一次設備與二次設備的結合面，包含諸多自動化設備，比如電子式互感器、合并單元、智能單元等，能夠對開關量、模擬量采集及控制命令執行等一次設備相關功能加以完成。（2）間隔層。間隔層主要包含二次設備，比如變電站的保護、測控與計量等，通過本間隔數據作用的發揮，可監測本間隔設備，并做出保護判斷，以促進相關任務的順利完成。（3）變電站層。變電站層優勢的發揮，能夠以間隔層設備及一次設備為對象實施控制，并介于遠方控制中心、工程師站及人機界面之間開展通信。在變電站層，變電站監控系統、遠動系統、繼電保護故障信息系統等均是變電站層的重要組成部分。（4）過程層網絡。在間隔層與過程層設備之間，過程層網絡發揮著重要載體作用，能夠將兩者緊密連接，這就促進了間隔層與過程層之間信息交互的順利實現。為保證過程層網絡運行的可靠性，應就網絡流量、網絡傳輸延時等開展綜合分析，確保網絡結構選擇的合理性，繼電保護速動性也能夠得到滿足。（5）變電站層網絡。變電站層設備與間隔層設備之間的連接可通過這一網絡來實現，滿足變電站層與間隔層之間設備信息交互需求。在變電站層網絡中，MMS、GOOSE與SNTP的運行可保持共網狀態，基于數字化、網絡化和共享化方式來促進全站數據傳輸。

2繼電保護二次回路

繼電保護二次回路主要構成包括信號回路、測量回路、控制回路、監察系統、自動化裝置以及調節系統等。其中控制回路主要是根據系統運行需求控制系統開、合閘動作;信號回路主要是顯示系統設備運行狀態，以便工作人員進行各項操作或者調節，具體又分為登陸信號與狀態信號，可以顯示系統保護動作、系統故障以及斷路器監視等多種信號;測量與監察系統主要是監測以及記錄系統運行過程中的各項參數，如電流、頻率、電壓、絕緣以及功率等，以便工作人員判斷系統運行狀態;調節系統主要是對系統運行的各項參數進行調節，確保系統安全、穩定、高效運行。機電保護二次回路在運行過程中比較常見的故障包括遙信回路故障、測量回路故障以及控制回路故障，傳統檢查方式主要是采用萬能表，常用方法包括測導通法、對地電位法以及測電壓降法。其中測導通法需要斷開故障回路的電源，否則會燒毀監測設備，其主要是利用萬能表歐姆檔測量回路電阻，以判斷故障類型、部位。對地電位法以及測電壓降法可以實現在帶電測量，相較而言在實踐中應用較為廣泛。

3設計優化方案

3.1主要模塊劃分

第一，站控層系統模塊。一般包括監視裝置、調度數據裝置二次系統安全防護裝置、輔助控制器等;第二，公用設施的功能模塊。通常包括所看到的區域環境保護控制系統、公用測控系統、時鐘同步系統、故障錄波及網絡分析系統、火災報警器等;第三，一體化的供電設備。一般是由使用的交流電、直流電、蓄電池三部分組成;第四，站控層網絡宜采用單星

形以太網絡，站控層交換機可按二次設備室（艙）或按電壓等級配置交換機，并相互級聯。

3.2設計巡檢軟件模塊

巡檢軟件模塊用于機器人后臺控制、巡檢數據處理以及巡檢任務制訂、分配等，是系統的后臺軟件模塊。巡檢軟件為移動巡檢App，同時支持iOS和Android操作系統，具有在線升級、版本檢測、用戶退出、登錄、注冊等功能。在該App中，用戶可進行拍攝照片壓縮比、采集終端對應IP地址等參數的設置[7]。該App還支持以智能變電站二次設備的類型為依據，查詢設備參數，能夠新建巡檢任務，并向智能巡檢機器人分配任務，以及對照片、日期、布爾量、數字、文本的巡檢數據進行處理，支持歷史記錄、備注信息等多種數據的查詢。

3.3設備配置優化方案

對于110kV模塊化智能變電站的裝置，最為合理適宜的配置措施之一就是：在110kV配電設備的空曠地帶，建立一個相應的間隔層設備預制艙，通常為尺寸12200mm×2800mm×3133mm，艙內為110kV供電系統的保護測控、故障錄波及直流供電模塊。其他的一些模塊則都是利用了一個預制式二次系統，建立在二次設備室內。預制艙內二次模塊通常采用前接線前顯示方式安裝。與模型生產廠家之間的溝通流程：定義標準設備模型→基于標準設備進行保護配置和設計工作→標準設備模型與廠家設備模型之間建立映射→輸出設計成果;在輸出成果之前還要同時進行廠家資料的收集。

3.4軟件系統功能模塊設計

1）設備狀態管理模塊。主要包括針對智能變電站主線路以及系統絕緣性能的報警系統。系統主線路分為CVT絕緣狀態參數、主接線圖、主變壓器鐵心絕緣性能和避雷器絕緣參數。2）設備數據管理模塊。對數據報表進行管理、曲線查詢以及歷史記錄，不同環節實現對數據的整理、打印以及清除的工作。3）設備配置管理模塊。管理系統新增設備以及刪除設備。4）系統管理模塊。登錄管理分為管理用戶賬號信息、變電站名稱、查詢參數以及對數據的擦除工作。賬號信息管理包括管理用戶增減、用戶權限以及登錄等。用戶在登錄系統子模塊時，要輸入用戶名和密碼。5）系統維護管理模塊。用戶登錄系統，整理和分析不同種類的故障清除方式，解決系統出現的問題，提高系統的維護效率。6）系統調試管理模塊。測試在線監測系統，包括對系統通信功能、掃描設備、系統參數配置和運行測試等模塊的調試。對通信進行測試時，首先確定基本的通信參數，通信調試軟件對系統進行通信測試。

結束語

為了確保電力系統正常工作與運行的穩定性與安全，模塊化智能變電站已經逐漸成為電力系統智能變電站的發展方向，這也是我國電力系統達到實現智能化電網目標的根本條件。智能化的變電站系統可以通過一種智能化的裝置，對電網中的信號進行各種智能化調整并進行實時監控，保障變電站的順利運營，對于電力系統具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1]向金水.變電站二次系統的安裝與調試策略[J].集成電路應用，2021，38（05）：178-179.

[2]陳海濱，譚暢，張賓賓，毛建忠.應用于智能變電站二次檢修的一鍵式安措系統設計[J].電力系統保護與控制，2021，49（09）：172-177.

[3]張洪，劉慶國，鄂士平，黎恒烜.智能變電站二次系統優化方案探討[J].電氣技術，2021，22（03）：84-88.

[4]邱雁莊，韓金澤，金鋮.智能變電站二次系統可視化及安措管理裝置開發[J].電子世界，2021（03）：192-193.

[5]張潔.110kV模塊化智能變電站二次系統的設計與研究[D].南昌大學，

2019.