變電二次設(shè)計過程中的細節(jié)問題探析

馬生強

【摘 ?要】因為作為電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行的重要部分，在電力系統(tǒng)中變電站的地位非常重要。隨著當(dāng)前供電質(zhì)量在不斷進步的科學(xué)技術(shù)的推動下逐步提升，對于當(dāng)前人們對用電量需求的逐漸提高，變電站相關(guān)系統(tǒng)已經(jīng)無法有效的滿足，所以應(yīng)對加強改進和更新的力度，變電站電氣二次設(shè)計可在技術(shù)上為電力系統(tǒng)安全高效的運行保駕護航。本文分析了智能變電站的特點和作用，闡述了智能化變電站電氣二次設(shè)計策略，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】智能變電站;電氣二次設(shè)計;保駕護航

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1 引言

近年來，智能變電站的數(shù)量急劇增長。同傳統(tǒng)變電站不同，智能站的二次系統(tǒng)發(fā)生了根本性改變。傳統(tǒng)變電站的二次設(shè)計方法已不再適用于智能變電站的設(shè)計需求。二次系統(tǒng)作為變電站設(shè)計中極其重要的一部分，研究其設(shè)計方法具有極其重要的現(xiàn)實需求。

2 智能變電站的特點和重要作用

和傳統(tǒng)的變電站相比較，智能變電站具有的功能更多，它是集監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護、安全裝置為一體的變電站。而且還可使重復(fù)配置硬件的浪費資源的問題得到有效的改善，達到有效傳遞信息和信息傳遞成本降低的目的。在合理的分析智能變電站的結(jié)構(gòu)后可知，其主要是由間隔層、站控層和過程層，及利用站控層網(wǎng)和過程層網(wǎng)促使信息實現(xiàn)傳輸和共享的三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可保證數(shù)據(jù)信息共享和傳輸?shù)幕A(chǔ)上，對變電站電氣設(shè)備的運行做到實時監(jiān)控。和傳統(tǒng)的變電站相比，這種結(jié)構(gòu)具有突出的優(yōu)勢，通過網(wǎng)絡(luò)傳遞信息，對數(shù)字化信息的共享和傳輸起到有效的促進作用，其優(yōu)勢主要包括：第一，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能變電站間隔層設(shè)備中的有效應(yīng)用，可較大程度的為信息傳輸和共享的效率的提升提供指導(dǎo);第二，智能變電站中設(shè)置的過程層，加上變電站設(shè)置的通信網(wǎng)絡(luò)電氣設(shè)備，對提高智能變電站的數(shù)字化水平起到較大的促進作用;第三，智能化變電站能對電氣設(shè)備進行實時診斷和監(jiān)控，具有特別明顯的性能特征，同時智能系統(tǒng)還能對其中電子執(zhí)行器和傳感設(shè)備的良好運行統(tǒng)計進行控制;第四，智能終端在智能變電站間隔層的安裝，可把光纖與其智能終端有效的連接在一起，使智能終端可以發(fā)揮其有效的監(jiān)測智能變電站運行的電氣回路情況的目的。所以可得出，智能變電站具有非常顯著的優(yōu)勢，和傳統(tǒng)的變電站相比較，只是一個過程層的增加，便能達到變電站數(shù)據(jù)化水平有效提升的目的。而且智能化變電站的網(wǎng)絡(luò)化還可以利用間隔層實現(xiàn)，還可較高的提升其交換信息的效率，與變電站控制和管理的需求相符合。

3 智能變電站電氣二次設(shè)計注意事項

3.1 可研、初設(shè)階段

這個階段，電氣二次專業(yè)的設(shè)計人員，應(yīng)當(dāng)重點把握好以下幾個方面。1）電氣主接線。電氣主接線是電氣一次專業(yè)給電氣二次專業(yè)提交的重要資料，在和電氣一次專業(yè)配合的過程中尤其要重視。a、根據(jù)工程需求正確配置CT繞組數(shù)量，比如500kV串CT一般按7-9-7配置。同時結(jié)合系統(tǒng)保護專業(yè)的要求設(shè)置保護、測量、計量繞組的組合。特別是擴建工程，需要考慮前期設(shè)計參數(shù);b、根據(jù)系統(tǒng)及一次提交資料，計算CT級次及容量，注意P1、P2極性是否正確設(shè)置，及時給電氣一次專業(yè)反饋意見;c、注意主接線中不同間隔斷路器采用分相機構(gòu)或三相聯(lián)動機構(gòu)，注意是否正確設(shè)置出線PT及PT繞組數(shù)量;d、擴建工程中，如涉及間隔調(diào)整，特別需要關(guān)注間隔名稱及前期調(diào)度命名是否一致，以免造成不對應(yīng)。2）主控室及預(yù)制艙。主控室亦即通常所說的繼電保護室或二次設(shè)備室。主控室是變電站的控制中樞，是繼電保護裝置安裝的地方，因此在可研、初設(shè)階段需要結(jié)合保護、通信、遠動等專業(yè)的需求向土建專業(yè)提出二次設(shè)備室及預(yù)制艙的尺寸、規(guī)格。收集各專業(yè)需求的過程中，特別要注意保護、測控等裝置的屏柜組裝原則。室內(nèi)GIS站要考慮保護、測控裝置的下放，模塊化變電站需要考慮預(yù)制艙的選型，注意蓄電池室的尺寸等等。

3.2 選擇通信規(guī)約的要點

智能變電站電氣二次設(shè)備的設(shè)計過程在通信規(guī)約方面一般存在的差異比較明顯。站控層網(wǎng)絡(luò)一般對103通信規(guī)約比較適用，而傳統(tǒng)的設(shè)計不具有操作優(yōu)勢，設(shè)計形式也存在較大的局限，因而在較低要求的變電站系統(tǒng)中應(yīng)用的較多。而另外一種通信規(guī)約IEC61850，和103規(guī)約相比較具有更加突出的優(yōu)勢，可以為智能變電站的需求提供滿足，但是在成本方面可能花費較多。IEC61850規(guī)約對于過程層的網(wǎng)絡(luò)規(guī)約比較適用，主要是因為FT3幀格式的傳輸延時和實施性能更良。另外IEC60044-8也是一種具有較強針對性的促進智能變電站發(fā)展的重要的通信規(guī)約，但其實施會提高成本，在穩(wěn)定性方面也存在不足，還有待在實踐中進一步完善。

3.3 控制保護電源

在該智能變電站建設(shè)中，秉持無人值班或者盡量少人值班的原則，因此，變壓器保護、220kV線路保護均按雙套配置，重要的控制回路也考慮了必要的冗余，故要求控制保護電源必須安全可靠且也應(yīng)按冗余進行配置。在變電站控制方面，可以采用兩套閥控式密封鉛酸蓄電池作為電源，蓄電池直流220V，蓄電池容量初步估算為400Ah，蓄電池只數(shù)為104只，單體蓄電池浮充電壓為2.23V。站區(qū)220V直流系統(tǒng)充電浮充電裝置選用一套微機型高頻開關(guān)電源裝置，并選擇10A的充電模塊，并采用單母線分段接線形式。本電站設(shè)備所需的交流控制操作電源取自廠用電380/220V系統(tǒng)。計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)置有獨立的電源裝置（UPS）。

3.4 繼電保護及安全自動裝置

在該智能變電站建設(shè)中，對于所有保護設(shè)備，都采用微機型。為了確保發(fā)電機、主變壓器保護裝置的正常運行，應(yīng)該提升其抗干擾能力，并要求具備良好的自檢功能和自恢復(fù)功能，同時還能夠與計算機監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)通信。根據(jù)發(fā)電機、主變壓器等主設(shè)備分別組屏。對于變壓器及全站供配電系統(tǒng)等的繼電保護裝置，分別采用微機型測控保護綜合裝置，安裝在相應(yīng)的高壓開關(guān)柜上，測控保護綜合裝置采用I/O和數(shù)字通信兩種接口方式與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的公用LCU聯(lián)接。

3.5 簡化電壓并列切換回路

以SV信號的形式取母線電壓;以GOOSE信號的形式去開關(guān)位置;經(jīng)由母線電壓合并單元，實現(xiàn)各間隔間的電壓級聯(lián)。該方法從源頭上避免了二次反充電現(xiàn)象。可見，這些設(shè)計明顯簡化了智能控制柜的二次回路，具有優(yōu)點：節(jié)約投資成本，降低事故發(fā)生的可能性，減少現(xiàn)場調(diào)試任務(wù)，縮短工程周期，提高設(shè)備的集成度，實現(xiàn)更方便、更可靠。

4 結(jié)束語

總而言之，智能變電站電氣二次設(shè)計就是要優(yōu)化變電站系統(tǒng)，不斷提升變電站的運行效率和安全系數(shù)，實施有效的變電站運行模式，深入挖掘電力資源優(yōu)勢，更好地滿足現(xiàn)代化發(fā)展需要。因此，必須要深入了解智能變電站電氣二次設(shè)計的重要性和可行性，充分發(fā)揮智能技術(shù)優(yōu)勢，全面加強變電站的信息系統(tǒng)建設(shè)，降低變電站建設(shè)總造價，提升變電站安全使用系數(shù)。

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（作者單位：哈密電力實業(yè)開發(fā)有限公司）