智能化变电站中电气二次设计关键点分析

王维琴

【摘 要】变电站是电力系统中重要的组成部分，随着电力系统数字化的发展，变电站也逐渐的演变为数字化结构，有效的提升了变电站的自动化，电气二次设计在数字化变电站的建设当中扮演着相当重要的角色。文章从工作实际出发，从智能变电站的优势详细的分析了相关的工作要点，希望能够为以后的工作提供参考和借鉴。

【关键词】智能化变电站;电气二次设计;设计要点;

1传统二次系统和智能化二次系统的差异

1.1二次回路不同

常规站的二次回路是一张电缆网：所有的信息传递和交互动作均通过二次电缆进行。缺点：需要大量接点，系统接线复杂。优点：设备间的互通关系明确，便于查找故障。

智能站的二次回路是一个通信网络：全站信息转化为虚拟数字的形式，并以IEC61850规约为基准进行交互。缺点：信号的输入输出关系与通信网络接线不对应，增加设计难度。优点：节省电缆，简化施工。

1.2二次系统的逻辑结构不同

常规站采用“两层”结构，即“站控层”和“间隔层”。而智能站增加一个“过程层”，且对原先的“间隔层”的通信方式也有所改动。缘由：智能站要采集整站的全景数据并实现交互共享，若按常规站配置，一则信息传输容量和速率达不到要求，另外也和建立一体化信息平台相冲突。

1.3一次、二次的分界面不同

在常规站中，一次设备和二次设备的划分非常明确，不同类别的设备运行于不同的电磁环境中。而在智能站中，为了传递数字量的需要，原本属于二次设备范畴的保护、测控、计量等单元渐渐和智能一次设备相结合，使得二次设计时需要考虑更多的安全因素。

1.4设计内容的不同

和常规站相比，智能站没有繁杂的端子排图，但增加了以下内容：全站网络图、VLAN划分、IP配置、虚端子设计、虚端子二次接线图、同步系统图等。

2 智能变电站二次系统设计流程

根据智能变电站的二次系统设计特点，采用SV和GOOSE数据流向图以及装置物理连接图，对变电站的额二次回路设计进行完善，并通过全站的虚端子连接表在设计中不断优化。变电站的二次设计图纸，应按照设备电压等级和配电装置和间隔划分内容，进行如下设计：

下一步是绘制装置物理连接图及全站光缆清册。装置物理连接图反映了设备间光缆连接情况，可以清晰的表达各二次装置光口之间的物理连接关系，全站光缆清册，可以体现出全站光缆的接线方式，直接用于指导现场光缆溶接。

首先要根据设计图纸确定二次系统设计技术方案，明确该过程二次设备的订货情况，并各个电压等级的SV数据流程图和GOOSE流程图表进行绘制。这个过程与常规变电站有一定类似之处，其电流、电压回路和控制信号回路以及保护回路图可以得到良好的应用。变电站设备之间电流与电壓数据六的连接方式，能够通过SV数据流图进行标示，上传信号。断路器和隔离开关控制和各保护间的联系，可以通过GOOSE数据流程来进行完善。

然后是全站虚端子的连接，二次设备厂商在绘制外部物理接口示意图的同时提供相应Excel表格形式的装置输入/输出虚端子定义。设计人员根据这种定义情况，结合相关原理设计GOOSE和SV之间的连接，然后将虚端子的绘制表格，发送给全站系统集成商，形成系统设计的SCD文件，最后完成整个二次系统回路设计。

3智能化变电站电气二次设计要点

3.1智能化变电站设备选择要点

对于智能化变电站来说，电气二次设备选择是重要的内容之一，对于涉及的二次设备，包括电子式互感器、智能开关和二次设备三种类型的设备。在建设智能化变电站过程中，进行进线网络化的根本目的是：使得电气二次设备与智能化变电站正常运行要求适应。但是，笔者从自身的实际情况来看，智能开关、电子式互感器等在智能化变电站设计选择时存在的问题包括以下三个方面：一是就智能开关来说，在选择智能开关时，应选择理想的开关或从传统开关基础上发展而来的开关终端模式。其中，较为理想的智能开关，其在实际的运行过程中，主要的特点包括在线监测功能与智能控制功能两个方面。与此同时，智能开关可为智能化变电站提供数字化接口，所以智能化水平相对比较高。但是从投资成本和维修角度来看，智能化开关的费用比较多，因此，在操作方面可能存在缺陷。二是对于传统开关来说，在与智能终端连接过程中，虽可提供数字化接口，但是由于缺少在线监测功能，所以智能化水平较低。在这种情况下，就需要选择投资成本低的智能化装置。三是从电子互感器角度看，有两种装置可供选择：一种是有源电子互感器，另一种是无源性电子式互感器。前者是指带有低功率线圈的电磁式电流互感器，在运行时的特点主要体现为：可实现电源与电子电路之间的匹配，然后通过激光方式，有效解决电源稳定性方面的问题，因此目前得到应用广泛。对后者来说，其建立在光学传感技术基础上实现的电子互感器装置，由于费用比较高，性能的可靠性无法得到保障，因此在目前无法得到广泛应用。

3.2通信规约选择要点

由于不同智能化变电站运行模式和电气设备结构状态等方面存在一定差异，智能化变电站中通信规约设备不尽相同。这就要从智能化变电站运行模式和实际作用效果的角度出发，对智能化变电站中通信规约设备展开有效设计，充分发挥通信规约设备在智能化变电站运行中的优势，更好的调度智能化变电站现有运行状态。而且在对智能化变电站中通信规约设备实施二次设计的过程中，还应对相应设备的优势和缺陷实施深入分析，必要时还应对通信规约设备二次设计中出现的问题展开优化处理，充分发挥通信规约设备的优势，强化通信规约设备在智能化变电站运行中的实际作用效果。不仅如此，在开展智能化变电站电气二次设计时，还应结合不同类型的通信规约设备展开有效分析，继而选取更为合理的通信规约设备，进一步构建智能化变电站。如果智能化变电站中通信规约设备在二次设计过程中出现问题，则需要相关人员对智能化变电站所选取的通信规约设备类型和实际运行模式展开有效分析，并根据各项分析结果规划合理的解决措施，不断优化调整智能化变电站中通信规约设备二次设计过程中出现的问题，确保通信规约设备在智能化变电站中的作用效果得以彰顯。在选取通信规约设备时，还应从多个方面出发考虑通信规约设备经济效益，据此规划合理的二次设计模式，据此保障智能化变电站中各类电气设备二次设计的经济内涵。

3.3网络结构设计要点

对于变电站的网络结构，我们一般将其分成三个层次：站控层、间隔层、过程层，在这三个层次中，每个层次都需要设计人员对其进行设计。尤其是过程层，过程层设备包括变压器、开关、刀闸、电流电压互感器、合并单元、智能终端及独立的智能电子设备等。过程层网络要实现传输GOOSE报文、SV报文，用于间隔层设备和过程层设备间的以及间隔层设备间的信息传递。所以当设计人员在进行设计时，要更重视过程层的组建和优化，充分考虑功能实现和成本控制等要求。

4结束语

伴随着科技不断发展以及相关技术的提升，我国大部分的变电站已然实现了智能化。为了提升变电站的智能化功能，应着重加强智能化变电站的二次设计。电气二次设计必须要将变电站的功能、运行、装置等综合考虑，在设计和完善二次系统过程中，不断总结设计经验，斟酌每套设计方案和内容，提高电气二次设计的质量和变电站的运行可靠性。

参考文献：

[1] 蔡晓亮，姚明.智能变电站二次设计与设备检修方案研究[J].科技创新与应用，2016，（21）：217-217.

[2] 朱辉.智能变电站二次设计的若干问题[J].商品与质量，2016，（21）：222-223.

（作者单位：中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司）