智能化變電站中電氣二次設(shè)計關(guān)鍵點(diǎn)分析

王維琴

【摘 要】變電站是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，隨著電力系統(tǒng)數(shù)字化的發(fā)展，變電站也逐漸的演變?yōu)閿?shù)字化結(jié)構(gòu)，有效的提升了變電站的自動化，電氣二次設(shè)計在數(shù)字化變電站的建設(shè)當(dāng)中扮演著相當(dāng)重要的角色。文章從工作實(shí)際出發(fā)，從智能變電站的優(yōu)勢詳細(xì)的分析了相關(guān)的工作要點(diǎn)，希望能夠為以后的工作提供參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】智能化變電站;電氣二次設(shè)計;設(shè)計要點(diǎn);

1傳統(tǒng)二次系統(tǒng)和智能化二次系統(tǒng)的差異

1.1二次回路不同

常規(guī)站的二次回路是一張電纜網(wǎng)：所有的信息傳遞和交互動作均通過二次電纜進(jìn)行。缺點(diǎn)：需要大量接點(diǎn)，系統(tǒng)接線復(fù)雜。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備間的互通關(guān)系明確，便于查找故障。

智能站的二次回路是一個通信網(wǎng)絡(luò)：全站信息轉(zhuǎn)化為虛擬數(shù)字的形式，并以IEC61850規(guī)約為基準(zhǔn)進(jìn)行交互。缺點(diǎn)：信號的輸入輸出關(guān)系與通信網(wǎng)絡(luò)接線不對應(yīng)，增加設(shè)計難度。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省電纜，簡化施工。

1.2二次系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)不同

常規(guī)站采用“兩層”結(jié)構(gòu)，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(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)交互共享，若按常規(guī)站配置，一則信息傳輸容量和速率達(dá)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(guī)站中，一次設(shè)備和二次設(shè)備的劃分非常明確，不同類別的設(shè)備運(yùn)行于不同的電磁環(huán)境中。而在智能站中，為了傳遞數(shù)字量的需要，原本屬于二次設(shè)備范疇的保護(hù)、測控、計量等單元漸漸和智能一次設(shè)備相結(jié)合，使得二次設(shè)計時需要考慮更多的安全因素。

1.4設(shè)計內(nèi)容的不同

和常規(guī)站相比，智能站沒有繁雜的端子排圖，但增加了以下內(nèi)容：全站網(wǎng)絡(luò)圖、VLAN劃分、IP配置、虛端子設(shè)計、虛端子二次接線圖、同步系統(tǒng)圖等。

2 智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計流程

根據(jù)智能變電站的二次系統(tǒng)設(shè)計特點(diǎn)，采用SV和GOOSE數(shù)據(jù)流向圖以及裝置物理連接圖，對變電站的額二次回路設(shè)計進(jìn)行完善，并通過全站的虛端子連接表在設(shè)計中不斷優(yōu)化。變電站的二次設(shè)計圖紙，應(yīng)按照設(shè)備電壓等級和配電裝置和間隔劃分內(nèi)容，進(jìn)行如下設(shè)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(shè)備間光纜連接情況，可以清晰的表達(dá)各二次裝置光口之間的物理連接關(guān)系，全站光纜清冊，可以體現(xiàn)出全站光纜的接線方式，直接用于指導(dǎo)現(xiàn)場光纜溶接。

首先要根據(jù)設(shè)計圖紙確定二次系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)方案，明確該過程二次設(shè)備的訂貨情況，并各個電壓等級的SV數(shù)據(jù)流程圖和GOOSE流程圖表進(jìn)行繪制。這個過程與常規(guī)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(hù)回路圖可以得到良好的應(yīng)用。變電站設(shè)備之間電流與電壓數(shù)據(jù)六的連接方式，能夠通過SV數(shù)據(jù)流圖進(jìn)行標(biāo)示，上傳信號。斷路器和隔離開關(guān)控制和各保護(hù)間的聯(lián)系，可以通過GOOSE數(shù)據(jù)流程來進(jìn)行完善。

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

3智能化變電站電氣二次設(shè)計要點(diǎn)

3.1智能化變電站設(shè)備選擇要點(diǎn)

對于智能化變電站來說，電氣二次設(shè)備選擇是重要的內(nèi)容之一，對于涉及的二次設(shè)備，包括電子式互感器、智能開關(guān)和二次設(shè)備三種類型的設(shè)備。在建設(shè)智能化變電站過程中，進(jìn)行進(jìn)線網(wǎng)絡(luò)化的根本目的是：使得電氣二次設(shè)備與智能化變電站正常運(yùn)行要求適應(yīng)。但是，筆者從自身的實(shí)際情況來看，智能開關(guān)、電子式互感器等在智能化變電站設(shè)計選擇時存在的問題包括以下三個方面：一是就智能開關(guān)來說，在選擇智能開關(guān)時，應(yīng)選擇理想的開關(guān)或從傳統(tǒng)開關(guān)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的開關(guān)終端模式。其中，較為理想的智能開關(guān)，其在實(shí)際的運(yùn)行過程中，主要的特點(diǎn)包括在線監(jiān)測功能與智能控制功能兩個方面。與此同時，智能開關(guān)可為智能化變電站提供數(shù)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(guān)的費(fèi)用比較多，因此，在操作方面可能存在缺陷。二是對于傳統(tǒng)開關(guān)來說，在與智能終端連接過程中，雖可提供數(shù)字化接口，但是由于缺少在線監(jiān)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(yùn)行時的特點(diǎn)主要體現(xiàn)為：可實(shí)現(xiàn)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(wěn)定性方面的問題，因此目前得到應(yīng)用廣泛。對后者來說，其建立在光學(xué)傳感技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的電子互感器裝置，由于費(fèi)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(yīng)用。

3.2通信規(guī)約選擇要點(diǎn)

由于不同智能化變電站運(yùn)行模式和電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)狀態(tài)等方面存在一定差異，智能化變電站中通信規(guī)約設(shè)備不盡相同。這就要從智能化變電站運(yùn)行模式和實(shí)際作用效果的角度出發(fā)，對智能化變電站中通信規(guī)約設(shè)備展開有效設(shè)計，充分發(fā)揮通信規(guī)約設(shè)備在智能化變電站運(yùn)行中的優(yōu)勢，更好的調(diào)度智能化變電站現(xiàn)有運(yùn)行狀態(tài)。而且在對智能化變電站中通信規(guī)約設(shè)備實(shí)施二次設(shè)計的過程中，還應(yīng)對相應(yīng)設(shè)備的優(yōu)勢和缺陷實(shí)施深入分析，必要時還應(yīng)對通信規(guī)約設(shè)備二次設(shè)計中出現(xiàn)的問題展開優(yōu)化處理，充分發(fā)揮通信規(guī)約設(shè)備的優(yōu)勢，強(qiáng)化通信規(guī)約設(shè)備在智能化變電站運(yùn)行中的實(shí)際作用效果。不僅如此，在開展智能化變電站電氣二次設(shè)計時，還應(yīng)結(jié)合不同類型的通信規(guī)約設(shè)備展開有效分析，繼而選取更為合理的通信規(guī)約設(shè)備，進(jìn)一步構(gòu)建智能化變電站。如果智能化變電站中通信規(guī)約設(shè)備在二次設(shè)計過程中出現(xiàn)問題，則需要相關(guān)人員對智能化變電站所選取的通信規(guī)約設(shè)備類型和實(shí)際運(yùn)行模式展開有效分析，并根據(jù)各項分析結(jié)果規(guī)劃合理的解決措施，不斷優(yōu)化調(diào)整智能化變電站中通信規(guī)約設(shè)備二次設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題，確保通信規(guī)約設(shè)備在智能化變電站中的作用效果得以彰顯。在選取通信規(guī)約設(shè)備時，還應(yīng)從多個方面出發(fā)考慮通信規(guī)約設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益，據(jù)此規(guī)劃合理的二次設(shè)計模式，據(jù)此保障智能化變電站中各類電氣設(shè)備二次設(shè)計的經(jīng)濟(jì)內(nèi)涵。

3.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

對于變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，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(shè)計人員對其進(jìn)行設(shè)計。尤其是過程層，過程層設(shè)備包括變壓器、開關(guān)、刀閘、電流電壓互感器、合并單元、智能終端及獨(dú)立的智能電子設(shè)備等。過程層網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)傳輸GOOSE報文、SV報文，用于間隔層設(shè)備和過程層設(shè)備間的以及間隔層設(shè)備間的信息傳遞。所以當(dāng)設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計時，要更重視過程層的組建和優(yōu)化，充分考慮功能實(shí)現(xiàn)和成本控制等要求。

4結(jié)束語

伴隨著科技不斷發(fā)展以及相關(guān)技術(shù)的提升，我國大部分的變電站已然實(shí)現(xiàn)了智能化。為了提升變電站的智能化功能，應(yīng)著重加強(qiáng)智能化變電站的二次設(shè)計。電氣二次設(shè)計必須要將變電站的功能、運(yùn)行、裝置等綜合考慮，在設(shè)計和完善二次系統(tǒng)過程中，不斷總結(jié)設(shè)計經(jīng)驗，斟酌每套設(shè)計方案和內(nèi)容，提高電氣二次設(shè)計的質(zhì)量和變電站的運(yùn)行可靠性。

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

（作者單位：中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計院有限公司）