智能变电站二次回路设计分析

葛会伸 肖洋

（1.山东盛合电力工程设计有限公司，山东 济南 250000；2.良建实业集团有限公司，山东 菏泽 274000）

一、智能变电站的基本特点

智能变电站具有全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、高级应用互动化的特点，通过光纤网络把采集到的各种数据，经过信息一体化系统进行自动分析，自主完成控制、保护、监测等功能，实现智能告警、顺序控制、事故分析决策等自动化功能，与系统无缝对接。与传统变电站相比，智能变电站二次回路中的数据转换和信息传输的环节增多了。A/D 和D/A 的转换、光电信号的转换、以太交换网络的竞争等待、报文的编码与解码、交换机的报文接收与转发都存在一定的延时。设备和处理环节的增多显然不利于信息快速及时的传输。

二、智能变电站二次回路设计方案

（一）二次设备的设计

在对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。

（二）二次回路的设计

1.设计思路

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。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.单/双母线接线线路间隔方案

在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。在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。

图1 单/双母线接线线路二次设备配置与连接图

3.母线间隔方案

在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

4.TV 间隔方案

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。

5.二次系统整体的框架

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。

结束语

综上所述，通过智能变电站二次回路设计进行分析，在对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。