解析智能化變電站的電氣二次設計

黃繼君（國網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司，江西九江332000）

解析智能化變電站的電氣二次設計

黃繼君（國網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司，江西九江332000）

隨著本世紀科學技術的飛速發(fā)展，智能化已經(jīng)成為了各領域技術革新的發(fā)展趨勢，變電站作為供電網(wǎng)絡當中的重要節(jié)點，其設備改造有利于我國電網(wǎng)的穩(wěn)定發(fā)展。本文即是研究智能化變電站電氣二次設計問題，首先對智能化的變電站的概念，同時說明了智能化變電站的優(yōu)勢，最終闡述了智能變電站電氣二次設計的要點，以期能為相關工作提供參考。

智能化變電站；電氣二次設計；要點

21世紀是計算機技術高速發(fā)展的時代，同時也是促進了智能化技術的發(fā)展，如何將智能化技術應用在變電站電氣二次設計當中就成為了當前電力企業(yè)發(fā)展的重要研究課題。引入該技術后變電站的電氣設備工作效率將會大大提升，能夠更好地保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

1 智能化變電站的概念和優(yōu)勢

智能化變電站指的是基于當下智能化技術改造后的變電站，其包括了智能化的電氣一次設備和二次設備，從而使各電氣設備之間的數(shù)據(jù)能夠有效共享，進一步提升變電站操作的效率。其與傳統(tǒng)的變電站設備技術有著較大的區(qū)別，第一點優(yōu)勢在于將電氣一次設備也納入了智能化系統(tǒng)當中，從而保證了二次設備在運行時能夠更加穩(wěn)定流暢；第二點優(yōu)勢在于利用網(wǎng)絡化技術可以將設備運行信息直接傳導到變電站的主控系統(tǒng)中，不需要再利用接口轉(zhuǎn)換信號，大大提升了設備系統(tǒng)的整體運行效率；第三點優(yōu)勢在于智能化電氣二次設備具備了可視化的操控體系，可以有效地將設備運行監(jiān)控、診斷、故障處理等融為一體；第四點優(yōu)勢在于智能化改造后的各二次設備之間數(shù)據(jù)連接轉(zhuǎn)變?yōu)榱斯饫|，不再依靠測控柜內(nèi)的電纜傳輸信號，不僅提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，而且降低了傳輸過程中的損失和干擾，提升了設備操控過程中的準確性[1]。

2 智能化變電站電氣二次設備設計要點

2.1 智能化設備整合

①在選擇智能開關時，應結(jié)合原有傳統(tǒng)開關設計方案，將變電站內(nèi)所有電氣二次設備的接口全部轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化模式，然后將其與智能終端機相連接。這種直接的方式雖然可以降低智能化變電站設備的投資成本，但是由于缺乏了數(shù)據(jù)線路監(jiān)控設備，因此從智能化角度看仍存在明顯的缺陷。②可以選擇在數(shù)字化接口處加裝有源性或無源性電子互感器，其中有源性互感器能夠有效地使電源和電路之間形成匹配，解決了電源本身穩(wěn)定性的問題；無源性互感器則主要是采用光學傳感技術，所需要的費用較高，因此目前國內(nèi)智能化改造設計中不常應用。③可以選擇基于IEC61850的自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以將電氣二次設備實現(xiàn)網(wǎng)絡化轉(zhuǎn)變，同時可以與變電站內(nèi)各打印設備相連接，從而實現(xiàn)設備集控、打印集控的設計目的。

2.2 直流通信電源整合

電氣二次設備的電源中包括蓄電池，而蓄電池的容量則應該按照2h獨立發(fā)電為標準，如變電站本身地理位置偏遠，則蓄電池容量應滿足4h獨立通信或2h獨立發(fā)電。智能化電氣二次設備設計時應采用分段式開關設計，即采用整合直流電源設計方案。該方案并不會刪除變電站已有的直流供電線路，而是在48V線路和220V線路上設計兩個直流母線，并根據(jù)變電站內(nèi)實際電流負荷情況設計蓄電池的容量，并且不設計單獨的通信線路蓄電池，具體如圖1所示。

圖1 整合直流通信電源線路示意圖

該設計方案可有效降低二次電氣設備的優(yōu)勢在于可有效降低設備所占場地面積，并且降低了蓄電池的使用數(shù)量，可選擇單獨的空間進行安防，大大提升了設備的安全性，也避免了設備過多所引發(fā)的熱輻射型火災。在整合之后蓄電池的容量設計最為重要，我國2014年頒布的標準中指出變電站電氣二次設備蓄電池負荷系數(shù)應為0.6，但經(jīng)整合后應提升到0.8[2]。

2.3 通信規(guī)約的選擇

在智能化改造后的電氣二次設備網(wǎng)絡中，其主要包括兩個層次，其一是站控層；其二是過程層，兩個層次網(wǎng)絡所涉及的通信規(guī)約也有著不同的特點。首先，站控層次網(wǎng)絡的通信規(guī)約通常選擇103，其是以傳統(tǒng)通信規(guī)約為基本架構(gòu)，因此操作的互助性明顯降低，但所需要的成本也會大幅度下降。還可以選擇以IEC61850為基礎的通信規(guī)約，其可以構(gòu)建數(shù)字化的變電站電氣二次設備控制平臺，不過構(gòu)建成本明顯偏高，但使用效果號。該類通信規(guī)約適用于構(gòu)建過程層次的網(wǎng)絡，其具有的FT3幀格式、傳輸延時性固定、串口通信要求高等特點均顯示了更好的使用可靠性，更適合接受信號較為復雜的過程層次網(wǎng)絡。

2.4 電源一體化智能監(jiān)控網(wǎng)絡的構(gòu)建

智能變電站電氣二次設備設計時，應建立高效的智能化電源監(jiān)控設備，可將變電站內(nèi)各子電源監(jiān)控系統(tǒng)整合在一起，從而形成一體化的監(jiān)控網(wǎng)絡，直接對電氣二次設備進行監(jiān)視。其具體設計方案如圖2所示。

圖2顯示的是集中式一體化電源監(jiān)控網(wǎng)絡，其主要是利用總線連接的模式，將各個電氣設備電源的智能監(jiān)控模塊直接與監(jiān)控設備進行連接，從而節(jié)約設備使用成本，但其對監(jiān)控設備的處理能力要求較高。另外還可以采用分布式的設計理念，具體如圖3所示。

該設計方案也就是在總線的基礎上對每一個電源監(jiān)控模塊均設計相應的監(jiān)控設備，通過智能化網(wǎng)絡端口實現(xiàn)各監(jiān)控設備的總控制，達到一體化監(jiān)控的目的。這種設計方案雖然可以大幅度降低監(jiān)控設備的工作負荷和系統(tǒng)的處理負荷，但所需要的電氣二次設備數(shù)量大大增加，提高了電氣二次設備投資和維護成本[3]。

圖2 集中式一體化電源監(jiān)控網(wǎng)絡示意圖

圖3 分布式一體化電源監(jiān)控網(wǎng)絡示意圖

2.5 智能設備網(wǎng)絡的完善

為了保證智能化的電氣二次設備通信良好，應該對智能網(wǎng)絡進行完善，可利用通信光纜代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜，提升通信數(shù)據(jù)信號在傳輸通道中的噪聲比，此時信號數(shù)據(jù)的傳輸效率就會呈現(xiàn)正比增高的狀態(tài)?？刹捎脝为毞胖脭?shù)據(jù)線路或強化外保護設備的設計方式，降低周邊其它設備輻射信號對線路信號的影響，但需要注意信號噪音并不能降低為0，而信號的傳輸功率也不可無線增加，因此應根據(jù)變電站設備的實際運行狀況選擇最合理的設計方案，使數(shù)據(jù)傳輸速度達到臨界值即可[4]。也可采用 MMS、GOOSE、SNTP三網(wǎng)合一的構(gòu)建方式，以100M星型雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)作為基礎，雙網(wǎng)雙工運行，從而實現(xiàn)SNTP同步機制。還要提高SV、GOOSE對時報文的共網(wǎng)傳輸效率，采用對點跳閘和網(wǎng)絡跳閘并行方案。

3 結(jié)語

變電站智能化電氣二次設備的設計有助于提升變電站的運行效率，應合理整合直流電源，選擇科學的通信規(guī)約，并建立一體化智能監(jiān)控體系，提升通信網(wǎng)絡的傳輸效率。

[1]李 飛.110kV數(shù)字化變電站電氣二次設計[J].現(xiàn)代制造，2014（27）：131～132.

[2]鐘 澎.智能化變電站中電氣二次設計要點研究[J].中國高新技術企業(yè)，2014（33）：31～32.

[3]宋志龍.變電站電氣二次設備自動化設計淺述[J].科技與創(chuàng)新，2015（20）：109.

[4]胡 珂.電氣二次設計中的問題與有效措施分析[J].商品與質(zhì)量，2016（08）：102～103.

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2095-2066（2016）36-0085-02

2016-12-12