變電站電氣二次設備自動化設計分析

楊 濤

（寧夏送變電工程有限公司，銀川 750001）

目前，隨著我國經濟的穩步高速增長，我國的科學技術水平也得到了很大提高，而電氣二次設備自動化設計水平也隨之獲得了提高。變電站的自動化能夠通過網絡技術提高自身的技術水平，不僅能夠對電網信息進行共享，還可以實時監控變電站的日常運行情況。另外，還實現了其控制系統和通信技術的結合，極大地方便了工作人員的操作。除此之外，變電站的自動化，還可以實時記錄變電站的數據，提高了數據的準確率。

1 電氣二次設備自動化和變電站自動化的相同點和區別

變電站自動化系統信息化水平較高，而且系統性較強，通過通信手段和信息技術的結合，可以對變電站進行遠程監控，并進行管理，可以實現電力系統的穩定運行。變電站自動化系統信息的交流和共享及時有效，因此，系統的運行監測比較完整。而電氣二次設備的設計是基于一次設計，能對一次設備進行保護和監測，有序變換電壓的等級，也是運輸和分配電能的途徑。電氣二次設備的自動化設計包括變電站自動化系統，能夠鞏固和加強電氣一次設計。變電站自動化系統為了保證其功能完整，需要使用計算機技術、信息技術等。電氣二次設備的設計和變電站自動化系統都具有繼電保護、防誤閉鎖和后臺監控的功能，這些功能是這2 者的共同點[1]。

2 電氣二次設備自動化設計

變電站的電氣二次設備主要監測和控制一次設備的工作，以及進行調節和保護，另外，設備維護人員需要的生產指揮信號也是由電氣二次設備提供。二次設備可以為一次設備的正常運行提供技術支持。電氣二次設備通過對整個系統進行后臺監控，能夠及時發現運行中的故障，并做好預防和處理措施，從而提高電力系統運行的效率，保障系統運行的穩定性。變電站的電氣二次設備自動化設計需要保證電力系統的運行安全，而且設計方案具有可行性。

變電站的二次設計和一次設計相比，優勢明顯，不僅能夠保證電力系統運行的安全和穩定，還能保證其電力生產的連續性，電力供應穩定，方便電能的類型轉換，電力的分配和輸送過程也變得順暢，而且可操作性強，比較靈活。變電站電氣二次設備自動化設計有較強的綜合性，通過其應用，不僅能夠保證電力系統的穩定和安全，還可以提高變電站的經濟效益，同時，可降低電力設備的故障率，因此，維護設備的費用也大大降低[2]。所以，電氣二次設備的自動化設計具有重大的應用意義和良好的應用效果，但是在設計過程中，也存在一些不足，需要進行重點關注，解決這些問題，提高其設計的水平和質量。

3 電氣二次設備自動化設計要點

3.1 繼電保護設計

繼電保護系統能夠保證變電站的運行安全。一旦繼電保護功能出現問題，就會對變電站的穩定運行造成影響。繼電保護系統有多個保護單元，各保護單元都可以發揮保護系統的作用。所以，變電站系統出現故障時，通過繼電保護系統還能夠正常運行。例如，某省的變電站，自動化系統先進，通過監控保護設置，可以動態監測間隔層的電流，采集相關的數據信息，然后通過繼電保護系統，可以對間隔層的電氣二次設備進行保護。因此，對電氣二次設備進行自動化設計時，需要做好繼電保護系統的設計，完善其功能，以此達到對變電站系統的維護。

3.2 跳合閘設計

通過自動化的變電站系統，利用隔離開關、斷路器等，可以完成對故障線路的隔離工作。關鍵是，隔離工作的開展需要通過遠程控制和二次回路，所以，跳合閘的設計，需要考慮如何在變電站自動化系統下，使用何種方法來轉換線圈中強電和弱電信號的電平。進行跳合閘設計時，需要考慮到變電站的四通功能，并分析其設計要點。例如，某變電站，設計自動化的跳合閘時，對選線功能和接地方式進行了考慮，使用了獨立于通信功能的選線，接線方式使用了3IO 技術。因此，電氣二次設備的設計，對變電站的接地方式要進行充分的考慮。

3.3 備自投設計

我國變電站備自投方式主要有2 種，一種是母聯分段供電，另一種是通過雙進線向單項母線供電。第一種備自投方式，是斷開分段開關時，對正在作業的設備進行供電，供電依靠工作電源，在這一過程中，有2 個電源都保持在備用狀態。這種備自投方式也叫暗備用；第二種備自投方式有2 條備用線路，分別是1#和2#，這種備自投方式也叫明備用。在某變電站中，電氣二次設備的自動化設計對變電站自動化系統具體情況進行了考慮，也考慮到了各項因素，比如，電壓、電流等，從而使用了最佳的備自投方式，達到了變電站穩定運行的要求[3]。

3.4 防誤閉鎖設計

防誤閉鎖有2 種類型，一種是微機防誤閉鎖，一種是電氣防誤閉鎖。對于防誤閉鎖的設計，需要注意的是，為了防止出現高壓設備的錯誤操作，需要積極地使用防誤閉鎖措施。電氣防誤閉鎖實質是通過電氣的聯動效應，通過相關的設備進行輔助，進行閉鎖，該方法需要的電纜數量較多，而且連接線路的過程復雜，不利于運行的管理。另外，輔助接點常常會發生不穩定的問題。二次接線和防誤功能關系密切，因此嚴禁對其隨意進行變動。微機防誤閉鎖對斷路器、隔離開關等的控制是通過程序來進行的，管控實現可數字化，對于電氣防誤閉鎖的缺陷進行了彌補，比如電氣防誤閉鎖不能獨立完成防誤閉鎖，而該技術比較智能，功能齊全，具有較強的可操作性，為相關信息的補充和增加提供了有利條件。微機防誤閉鎖方式工作原理如圖1 所示。變電站自動化技術日趨成熟，一些生產廠家將防誤閉鎖功能設計到了相應的變電站系統中，通過變電站對該項技術的應用，取得了良好的應用效果，具有科學性和實際的應用價值[4]。

圖1 微機防誤閉鎖方式工作原理

3.5 后臺監控自動化設計

電氣二次設備的自動化設計，需要站在后臺監控的角度，對變電站的監控和中央控制進行充分的考慮。后臺監控主要是通過計算機設備，然后在計算機中安裝監控軟件，來實現集成管理。后臺監控，即便是無人值守，也可以正常工作，完成監控工作。所以，進行電氣二次設備的自動化設計時可以不對后臺監控的模式進行考慮，但是需要對計算機中交流電的模式進行考慮，設計過程中，需要保證計算機所使用交流電的穩定性。在某變電站的實例中，通過穩定專屬交直流電的配備，保證了后臺監控工作的正常進度，也提高了電力系統的穩定性。如圖2 所示。

圖2 穩定專屬交直流電的配備

3.6 遠程通信設計

一般情況下，變電站的信息傳輸主要是通過遠程通信系統。實際的應用過程中，變電站的日常運行信息，以及故障信息是通過遠程通信系統進行傳遞的，具體過程是：由計算機完成信息的傳遞，主要是傳遞到調度中心，幫助調度中心對變電站的實際運行進行了解，然后對于故障問題及時發現及時解決。對電氣二次設備進行自動化設計，可以遠程傳播四通，還可以實現保護值的遠方修改，另外，調度中心的對時可以通過全球定位系統（GPS）實現。某變電站的實際工作過程中，系統的時間同步是通過衛星時鐘GPS 來實現的，系統內的保護和監控設備的對時也是通過此項技術實現的。所以，相關的設計人員需要在設計電氣二次設備自動化時，對電氣二次回路中的對時系統進行考慮，通常情況下，監控網絡的對時不夠準確，所以，需要以變電站的實際情況為依據，進行對時方式的選擇。

3.7 四遙系統設計

雖然變電站自動化系統功能眾多，但是最基本的功能還是其四遙系統，其是其他眾多功能的基礎，并且基于此系統進行發展，同時該系統能夠對數據進行共享。變電站系統采集信息、分類和傳輸都是通過四遙系統來實現的，方便各單元對信息進行及時的接收，使變電站能夠穩定正常的運行。因此，在電氣二次設備的自動化設計中，需要對四遙系統的各項功能進行考慮，例如，實例中的變電站，收集信息并進行分類，是通過四遙系統中的功能來實現的，同時，在檢修過程中為變電站提供了數據支持，保證了變電站系統內有效的信息傳遞。

3.8 小電流接地選線設計

目前，全世界范圍內的大部分生產廠家都不能生產獨立的小電流接地選線設備，一般情況下，是通過其他設備進行代替。比如，通過后臺監測系統來代替。對于接地故障一般是通過零序電壓來進行判斷，或者通過5 次諧波方式。其中，10 kV 的保護測控設備負責為零序電壓提供數據信息，利用網絡信息完成信息數據的傳送后，到達處理區。10 kV 的出線在大型變電站中屬于電纜，有優越的對地電容功能，可以通過小電流接地線設備對其進行保護，減少雷擊的風險，保證電力系統的穩定運行。

3.9 低周減載設計

在變電站的電氣二次設備自動化設計過程中，通過低周減載能夠降低其設計的難度。因為變電站自動化系統可以實現10 kV 和110 kV 這2 種線路的低周減載功能，無須建立專屬的系統模塊。另外，布置線路也比較簡單，同時，也會減少工作人員的工作量和難度。

3.10 直流供電設計

變電站能源和動力的提供來自直流供電系統，直流供電系統能夠為變電站輸送穩定而且持續的能源，能夠對變電站的綜合性能進行提升。通過直流供電系統的使用，能夠突破斷電的限制，再加上供電電池的合理設計，能夠提供無障礙供電，實現良好的變電站運行狀態，提高處理電力的水平。對直流供電系統的設計，一般需要通過計算機技術，計算機技術能夠保障電力輸送的正常轉化。

3.11 收集故障信息

對于變電站故障問題的處理，傳統的處理方式效率低，如果出現故障，故障的修復所需人力物力較大，維修成本也很高。而自動化的變電站系統，可以記錄相關的數據信息，一旦發生故障，工作人員就會收到反饋信息，有利于及時排除故障，并提出解決辦法，減少事故的發生，減輕工作人員的壓力和工作量，從而提高變電站電力系統運行的穩定性，提高電力系統的建設水平。

4 電氣二次設備自動化設計的發展

首先，隨著科學技術的發展，變電站的電氣二次設備自動化設計會實現智能化，也是其未來的發展方向。這對于維護變電站的穩定安全運行具有重要的意義，尤其是對系統故障的智能化處理，能發揮重要的作用。其次，變電站電氣二次設備中的回路問題需要引起相關部門的重視，所以，需要使用合適的自動化技術對這一問題進行解決，這也是未來電氣二次設備自動化設計的一個方向。最后，電氣二次設備的自動化設計，過去是以功能設計為主，現在則是以對象為主，其設計模式發生了改變，這也是未來變電站電氣二次設備自動化設計的發展方向。

5 結束語

隨著人們對電力需求的增加，以及科學技術的發展，做好變電站中電氣二次設備的自動化設計已經成為需要重點進行關注的問題。通過使用計算機技術、通信技術及其他先進的信息技術，能夠實現電氣二次設備的自動化，提高變電站電力輸送的能力，穩定其正常運行。但是，變電站的自動化系統中，仍然存在一些問題，因此就需要進行電氣二次設備的自動化設計，完善變電站自動化系統，同時要重視設計過程中的技術問題，通過科學合理的設計，提高變電站的運行質量和水平。