110kV智能变电站二次回路设计分析

费万群

（四川苏华能源工程有限公司上海分公司，上海 200000）

与常规的变电站相比，智能变电站具备较为明显的优势以及特点，不仅实现了一次设备及回路的智能化发展，而且二次设备及回路设计越来越完善，并且逐渐地向数字化、网络化转变，整个变电站的性能得到了大幅度的提高。变电站智能化最主要的就是设备的先进性，电子设备的广泛应用构建起了以信息为基础的模型化，设备间实现了系统化、全方位的连接，进而推动了智能变电站二次回路慢慢地朝着数字化与光纤化方向发展。而此次以110kV智能变电站为例，针对二次回路设计进行了分析。

1 110kV智能变电站的概述

这里所提到的智能变电站其基于环保理念，融入了一些具有当代特点的智能化设施与设备，这些设备可靠稳定，不仅可以采集整理相关的数据信息，而且具备了较强的检测与控制等功能，并且无需人工操作就可以自动完成任务。其根本就是以实际需求为依据，针对电网运行随时随地进行监测，在有效互动的同时，进行智能化的调整，通过线上平台对决策进行分析，这也是常规变电站所不具备的高级功能。智能变电站是在常规变电站功能基础上融入了智能技术，将范围扩大，而且能够完成复杂多变的信息收集与处理，实现了资源的整合，控制方法也更加灵活。智能变电站其优势在于：首先，一次设备实现了智能化为检验、检修带来了较大的便利性，电气设备寿命得到了延长；其次，数字化的融入将其经济性、运行效率提高，成本大幅度降低，实现了低碳环保发展；然后，传统电缆被光缆代替，模拟被数字化代替，干扰问题得到缓解，数据传送更加快捷可靠；最后，信息实现有效共享，无需重复投资软硬件，建设成本降低。

2 110kV智能变电站二次回路设计方案

2.1 二次设备的设计

在对110kV智能变电站二次设备进行设计的时候，为了能够实现数字化监测技术的应用与不断的优化，可将先进且低功耗的通信设备应用到保护装置中，以此为CPU，既实现了原来算法、处理方法的保留，又使配置更加智能化，确保软件运用更加稳定。在110kV智能变电站技术运用中数字化监测是重点，同时也是基础，通过GOOSE组网将相关的信息进行传输，而控制命令同样也是由GOOSE传送到终端平台的。信息数据的收集与整理也是由数字测控技术来完成的，GOOSE作为媒介将模拟量传输到装置上，而一次设备便能够直接在终端线将开关量数据进行采集，然后传输至测控装置，不管是哪种信息，都是由MMS传输到控层设备中的。另外，主变温度一类模拟信息将终端中主变本体信息转变，通过数字化信息呈现，最终完成收集整理与处理。设计二次设备的保护技术要以相应的较大规模保护配置作为基础，运用二次谐波制动的原理，通过新型合闸电阻、铁芯等相关的材料，处理励磁涌流闭锁问题。关于采集模拟量信息方法，与其他方法相比较（AD采样、谐波分量等）优势更加突出，一般情况下，会以二次谐波制动以及波形的对称为根本，建立磁通制动相关的原理，不断优化励磁涌流闭锁原理。

2.2 二次回路的设计

2.2.1 设计思路

110kV智能变电站二次回路的设计主要是基于二次系统，这也是二次回路的关键所在。所以需要以以下原则为根本：首先，是严格按照IEC61850标准与要求；其次，是能够给予电子式互感器、常规互感器双重支持；然后，是继电相应保护设施要独立，配置分散，确保快速做出反应，而且性能可靠；最后，二次系统结合一次系统，二次设备、回路要根据间隔科学合理的配置，其中既包含互联网、软件，又涵盖文件以及相关的信息流。

110kV智能变电站二次设备及回路的技术路线操作更加简单，体系结构清晰明了，确保变电站运行方便又可靠，实现了高效建设目标，具体体现在以下几方面：一是将IEC61850标准简化应用；二是重视体验，将功能作为基础对性能进行优化配置；三是二次回路通过间隔实现了配置更加科学合理，解耦SCD文件，以过程层、间隔层以及站控层为基础解耦CID文件，进而构建起规模小、独立存在的文件，甚至有些无需文件，在对小文件修改时，相互间不影响，而且可以实现部分传输与检测。四是电子互感器整合简化，可靠性提高。

2.2.2 单/双母线接线线路间隔方案

在110kV智能变电站二次回路中，每个间隔都会设计一个相关的数字化装置，主要负责的是对此间隔中的二次回路涉及的连接功能，针对下面的操作主要是将此间隔中开关场电流、电压互感器、断路器智能终端以及TV间隔电压的输入有效地连接在一起，而针对上面则是将间隔保护以及测控等相关装置进行连接，除此之外，还与母线保护装置相关，具体见图1所示。

图1 单/双母线接线线路二次设备配置与连接图

在110kV智能变电站二次回路相关的装置设计的过程中，其涉及不同种类的通信接口，而这些接口能够将不同的装置灵活地接入其中。在对采样值进行传输的时候，各个电流、电压都有其相应的采样延时设计。此装置主要是用来完成以下任务，例如，TA串联、TV并联、联闭锁信号等，另外，关于母线的保护所涉及的电流、电压、信号传输、跳闸命令、启动线路保护以及闭锁信号都是由其来完成的。

在过程层中，将电子式互感器的合并单元有效地取消，则将互感器的远端模块与二次回路相关的装置直接相联。在传统互感器运用时，TA与TV是分开的，而智能化的终端设备中对此方面的设计与配置直接将通信接口和二次回路装置实现了连接。

2.2.3 母线间隔方案

在110kV智能变电站二次回路设计中，母线的间隔不管是在设备配置方面，还是在连接方面，都与线路的间隔存在较大的差别。对母线进行保护主要依赖电气量、开关量、不同类型的连接元件跳闸命令，由不同类型的连接元件间隔相应的二次回路装置完成传输，具体见图2所示。

为了能够确保母线保护可靠性能大幅度地提高，同样也能够针对母线保护设计单独存在的二次回路相关装置，其不管是在配置方面，还是在接线上都不会发生较大的变化，并且与图2基本一致。

图2 母线二次设备配置与连接图

2.2.4 TV间隔方案

110kV智能变电站的TV间隔二次回路设计中，其主要是对不同母线中存在的电压互感器相应的电压、TV刀闸信息进行随时采集，而且将TV电压并列任务完成。由于TV间隔二次回路装置中设计了很多输出的接口，所以能够及时地将电压信号传输至不同的线路间隔的二次回路装置中，具体见图3。

图3 TV间隔二次设备配置与连接图

2.2.5 二次系统整体的框架

110kV智能变电站二次系统的设计中不再涉及过程层以及交换机，而且不同的间隔中二次设备以及回路独立存在。其中站控层设备及网络与之前相比无太大变化。不同类型的互感器实现了就地对信号进行采样，而且采样的时候数值都会附带相应的时标，在计算测量值的时候数据实现了同步使用。

3 结语

此次通过对110kV智能变电站二次回路设计进行分析，在对110kV智能变电站进行了简单概述的基础上，对二次设备的设计进行了分析，并且将侧重点放在了二次回路单/双母线接线线路间隔、母线间隔、TV间隔三个方案的设计方面，但是，需要注意的是，智能化变电站的发展是基于数字化与自动化的，也是对传统变电站的进一步升级与发展，为此应该以常规变电站为基础，并且融合智能化技术，实现变电站的智能化与自动化。时代在不断地进步，而对于智能变电站而言，也应该在设计过程中紧跟时代步伐，以我国智能电网建设需求为依据，在创新中寻求更加适合的发展路径。