110kV变电站二次系统设计探讨

丁国平

摘 要：变电站在对电能电压处理的过程中，由二次设备及其相关电路组成的二次系统发挥的作用非常大，正是因为二次系统的存在，才使一次系统功能发挥受到很好的保护，进而保证整个变电站运行正常。二次系统主要对一次系统进行监督管控以及保护，其组成结构需要精心谨慎设计，才能使变电站中相关的子系统运行安全可靠，不会给电能运输造成影响。

关键词：110kV；变电站；二次系统；设计

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）24-0191-01

对变电站的二次系统进行设计，不仅要使其运行正常，还要使其性能得到强化，能对一次设备运行中出现的故障提前发现，提前采取保护措施，使变电站智能化、自动化程度和安全系数都得到提高。本文主要针对110kV变电站二次系统设计进行探讨。

1 二次系统中的继电保护设计方案

1.1 GOOSE网功能及设计方案

传统电气设备之间进行信息传递主要通过硬电缆来实现，这种传递方式无论是在速度方面还是安全方面都有局限性，而GOOSE网就和其截然不同，这种网络面向的通用对象是变电站中的自动化系统，使具有自动化功能的开关位置以及跳闸指令等相关信息可以在极短的时间内传递到指定位置，完成自动操作[1]。GOOSE网进行信息的实时快速传递的双方对象都是面对面对等关系，所以说GOOSE网具有P2P信息传递的特点。这种网络用在继电保护中，使其自动保护装置反应更加灵敏。

GOOSE网在方案设计上，主要以其功能所涉及的设备装置配置情况作为前提，对于110kV变电站来说，GOOSE网设计主接线方式的参考是单母分段接线方式，继电保护装置配置的参考是主备配置。根据其接线方式可知单条线路都是通过各自的断路器来实现单母线分段。每条母线在减小电阻以及正常运行中，都需要有母差保护装置来保驾护航，母差保护装置所控制的对象是分段后的单母线的保护装置和智能终端，掌控的方式也是通过信息传递互换实现的。母差保护装置和保护装置以及智能终端是掌控欲被掌控的关系，所以在GOOSE网中，母差保护装置是主要的交换机，而被掌控的练着只能作为子交换机存在。在网络中，还要有测控装置的接入位置，使其能对所有的数据信息进行测控。将该网络的结构设计成能节约时间成本的星型结构，如此便将保护装置等设备之间用来交换信息的交换机数量控制住。GOOSE网对所有信息的处理都这么及时，便也能使保护装置启动的速度更快，及时将故障范围控制住。

1.2 不同形式的继电保护设计方案

（1）常规保护设计方案。该方案主要是对传统的变电站继电保护装置设计方案进行改善，改善的是保护装置的A/C插件以及I/O插件，改善后两者的通信接口均采用光纤形式，并且在通信接口处理和CPU插件模拟量之间实行以新代旧[2]。这种配置方案配置起来比较简单，但相比集中式的保护设计方案来讲，在信息传递方面不够直接，因为信息要经过会花费大量光纤的通信接口才能在传递双方之间完成交互过程。这样的通信方式主要是因为变电站的结构为间隔式。变电站的设备装置在网络结构中主要分布为两层，一层是保护监控装置所在的间隔层，另一层是合并单元以及智能终端存在的过程层，这两层之间可以通过GOOSE网来实现P2P通信。（2）集中式的保护设计方案。这种设计方案主要通过可以互为备用的集中式保护装置实现变电站所有需要保护的设备运行监控保护功能，并且完全没有局限性，如此所有的设备都在监控中，即使发生故障，相关的故障线路也能及时被切断，整个变电站的运行最终不会受到影响。在这里，所谓的集中指的是保护功能的集中，该过程的实现还需要继电保护人员多加研究和实践。

1.3 各种配置的设计方案

（1）110kV线路保护设计方案。每条线路都要满足信息采集、信息分析处理、查找故障以及跳闸断电流程，如此每条线路之间都是单独存在的，即使发生故障，也能及时切断，既不会影响本条线路上的设备，也不会影响其他线路的正常通电。针对每条线路的保护功能实现流程，设置相应的保护装置，该保护装置通过借助其他软件独立进行信息采集传输，所以在线路保护设计中，不需要预备第二套保护装置[3]。此外，还要针对线路保护，配置合并单元智能终端一体化装置。（2）110kV主变保护设计方案，对主变压器进行保护选择的装置保护功能更加集中一些，不仅使主保护配置有效，还使后备保护发挥应有的功能。主保护配置选用的保护方式为纵联差动保护，保护对象为变压器差区内设备，当保护位置出现故障时，其在短时间内就会启动，将相关线路断开。而后备保护对象可以有多种，比如低压侧过流、零序电流等。而主变压器的智能终端集中为变压器非电量保护装置，该保护装置进行信息采集和传递以及跳闸指令下发等过程都是通过GOOSE网完成的。（3）110kV分段保護设计方案，母线是通过断路器来进行分段间隔的，该断路器本身就应具备监控保护功能，断路器以及分段保护装置保护功能集成化强一些，其有多重保护对象和多种保护形式。（4）35kV线路保护设计方案。因为变电站采用的是中压侧35kV单母分段设计方式，所以还要对其进行保护设计。该线路采用的保护装置功能集成化，可以通过测控计量以及录波等操作，将对相关信息的反馈表现在对故障检测以及过电流保护等事项上。该保护装置进行信息采集与传递和其他保护装置无二，都要借助SV和GOOSE网络。（5）35kV分段保护设计方案，在单母线分段保护中，110kV和35kV的分段保护方案可以一致。（6）故障录波器设计方案，该种设备主要对信息进行收集和分析处理，所以整个装置并不是单一的设备，而是由四部分组成。该装置在通过各种网络进行信息采集后，要对其其进行录波，以便寻找故障。

2 110kV变电站自动化装置的设计方案

变电站自动化装置的存在，使二次系统的监控保护功能具有时效性，能使变电站的安全运行得到保障，使变电站智能化程度得到增加，所以还要对自动化装置的相关方案进行设计。变电站自动化模式下的功能主要有四方面：（1）能对变电站所有设备以及线路的有关信息进行收集和处理，并为其建立专门的数据库，使数据享有修改权和存储权。（2）能实行远距离处的设备信息监控，使分区变电站实现无人值班。（3）能在工作人袁发生误操作时，及时发挥防误操作闭锁功能。（4）使二次系统设备接受监控操作的时间是一致同步的，这就实现了对整个二次系统的实时控制[4]。

变电站自动化装置发挥自动化功能主要通过两部分，所以要进行精细设计的也是这两部分，站控层和间隔层。在站控层中，只要将相关设备配置好，使其能发挥各自的功能，应用次数比较多的有五项：（1）监控主机，主机为双机配置，双机进行分工合作，使站内所有信息都得到收集和处理，使各种设备的运行都在监控中。双机之间是存在备用关系的，监控主机的内存和处理能力应该预留升级空间，服务器也应拒绝单核式。（2）操作人员工作站，主要以方便工作人眼工作为设计目的。（3）五防工作站，主要使其获得信息的时效性得到保证，使其能在信息处理过程中实行模拟操作，此外，还能设立操作票专家系统，使误操作出现的机率少一些。（4）远动通信装置，采用双套配置以保证信息远动传输。（5）网络打印机，可以将不同形式的信息打印出来。

3 结语

110kV变电站二次系统设计的目的就是让所有的设备运行处于被保护中，减少故障发生频率以及及时控制故障范围，使非故障部分依旧能保证变电站的可靠运行。所以无论是继电保护还是自动化装置的设计，都要符合变电站的运行要求。

参考文献

[1]刘芳，吕朋伟.智能变电站二次系统设计方法分析[J].电子技术与软件工程，2014，（20）：146-147.

[2]白月芳.220kV变电站二次系统设计分析[J].科技展望，2014，（18）：127.

[3]修黎明，高湛军，黄德斌，唐毅.智能变电站二次系统设计方法研究[J].电力系统保护与控制，2012，（22）：124-128.

[4]温启华.浅谈110kV变电站二次系统设计[J].广东科技，2010，（18）：159-160.endprint