变电站电气二次设备自动化设计分析

杨 涛

（宁夏送变电工程有限公司，银川 750001）

目前，随着我国经济的稳步高速增长，我国的科学技术水平也得到了很大提高，而电气二次设备自动化设计水平也随之获得了提高。变电站的自动化能够通过网络技术提高自身的技术水平，不仅能够对电网信息进行共享，还可以实时监控变电站的日常运行情况。另外，还实现了其控制系统和通信技术的结合，极大地方便了工作人员的操作。除此之外，变电站的自动化，还可以实时记录变电站的数据，提高了数据的准确率。

1 电气二次设备自动化和变电站自动化的相同点和区别

变电站自动化系统信息化水平较高，而且系统性较强，通过通信手段和信息技术的结合，可以对变电站进行远程监控，并进行管理，可以实现电力系统的稳定运行。变电站自动化系统信息的交流和共享及时有效，因此，系统的运行监测比较完整。而电气二次设备的设计是基于一次设计，能对一次设备进行保护和监测，有序变换电压的等级，也是运输和分配电能的途径。电气二次设备的自动化设计包括变电站自动化系统，能够巩固和加强电气一次设计。变电站自动化系统为了保证其功能完整，需要使用计算机技术、信息技术等。电气二次设备的设计和变电站自动化系统都具有继电保护、防误闭锁和后台监控的功能，这些功能是这2 者的共同点[1]。

2 电气二次设备自动化设计

变电站的电气二次设备主要监测和控制一次设备的工作，以及进行调节和保护，另外，设备维护人员需要的生产指挥信号也是由电气二次设备提供。二次设备可以为一次设备的正常运行提供技术支持。电气二次设备通过对整个系统进行后台监控，能够及时发现运行中的故障，并做好预防和处理措施，从而提高电力系统运行的效率，保障系统运行的稳定性。变电站的电气二次设备自动化设计需要保证电力系统的运行安全，而且设计方案具有可行性。

变电站的二次设计和一次设计相比，优势明显，不仅能够保证电力系统运行的安全和稳定，还能保证其电力生产的连续性，电力供应稳定，方便电能的类型转换，电力的分配和输送过程也变得顺畅，而且可操作性强，比较灵活。变电站电气二次设备自动化设计有较强的综合性，通过其应用，不仅能够保证电力系统的稳定和安全，还可以提高变电站的经济效益，同时，可降低电力设备的故障率，因此，维护设备的费用也大大降低[2]。所以，电气二次设备的自动化设计具有重大的应用意义和良好的应用效果，但是在设计过程中，也存在一些不足，需要进行重点关注，解决这些问题，提高其设计的水平和质量。

3 电气二次设备自动化设计要点

3.1 继电保护设计

继电保护系统能够保证变电站的运行安全。一旦继电保护功能出现问题，就会对变电站的稳定运行造成影响。继电保护系统有多个保护单元，各保护单元都可以发挥保护系统的作用。所以，变电站系统出现故障时，通过继电保护系统还能够正常运行。例如，某省的变电站，自动化系统先进，通过监控保护设置，可以动态监测间隔层的电流，采集相关的数据信息，然后通过继电保护系统，可以对间隔层的电气二次设备进行保护。因此，对电气二次设备进行自动化设计时，需要做好继电保护系统的设计，完善其功能，以此达到对变电站系统的维护。

3.2 跳合闸设计

通过自动化的变电站系统，利用隔离开关、断路器等，可以完成对故障线路的隔离工作。关键是，隔离工作的开展需要通过远程控制和二次回路，所以，跳合闸的设计，需要考虑如何在变电站自动化系统下，使用何种方法来转换线圈中强电和弱电信号的电平。进行跳合闸设计时，需要考虑到变电站的四通功能，并分析其设计要点。例如，某变电站，设计自动化的跳合闸时，对选线功能和接地方式进行了考虑，使用了独立于通信功能的选线，接线方式使用了3IO 技术。因此，电气二次设备的设计，对变电站的接地方式要进行充分的考虑。

3.3 备自投设计

我国变电站备自投方式主要有2 种，一种是母联分段供电，另一种是通过双进线向单项母线供电。第一种备自投方式，是断开分段开关时，对正在作业的设备进行供电，供电依靠工作电源，在这一过程中，有2 个电源都保持在备用状态。这种备自投方式也叫暗备用；第二种备自投方式有2 条备用线路，分别是1#和2#，这种备自投方式也叫明备用。在某变电站中，电气二次设备的自动化设计对变电站自动化系统具体情况进行了考虑，也考虑到了各项因素，比如，电压、电流等，从而使用了最佳的备自投方式，达到了变电站稳定运行的要求[3]。

3.4 防误闭锁设计

防误闭锁有2 种类型，一种是微机防误闭锁，一种是电气防误闭锁。对于防误闭锁的设计，需要注意的是，为了防止出现高压设备的错误操作，需要积极地使用防误闭锁措施。电气防误闭锁实质是通过电气的联动效应，通过相关的设备进行辅助，进行闭锁，该方法需要的电缆数量较多，而且连接线路的过程复杂，不利于运行的管理。另外，辅助接点常常会发生不稳定的问题。二次接线和防误功能关系密切，因此严禁对其随意进行变动。微机防误闭锁对断路器、隔离开关等的控制是通过程序来进行的，管控实现可数字化，对于电气防误闭锁的缺陷进行了弥补，比如电气防误闭锁不能独立完成防误闭锁，而该技术比较智能，功能齐全，具有较强的可操作性，为相关信息的补充和增加提供了有利条件。微机防误闭锁方式工作原理如图1 所示。变电站自动化技术日趋成熟，一些生产厂家将防误闭锁功能设计到了相应的变电站系统中，通过变电站对该项技术的应用，取得了良好的应用效果，具有科学性和实际的应用价值[4]。

图1 微机防误闭锁方式工作原理

3.5 后台监控自动化设计

电气二次设备的自动化设计，需要站在后台监控的角度，对变电站的监控和中央控制进行充分的考虑。后台监控主要是通过计算机设备，然后在计算机中安装监控软件，来实现集成管理。后台监控，即便是无人值守，也可以正常工作，完成监控工作。所以，进行电气二次设备的自动化设计时可以不对后台监控的模式进行考虑，但是需要对计算机中交流电的模式进行考虑，设计过程中，需要保证计算机所使用交流电的稳定性。在某变电站的实例中，通过稳定专属交直流电的配备，保证了后台监控工作的正常进度，也提高了电力系统的稳定性。如图2 所示。

图2 稳定专属交直流电的配备

3.6 远程通信设计

一般情况下，变电站的信息传输主要是通过远程通信系统。实际的应用过程中，变电站的日常运行信息，以及故障信息是通过远程通信系统进行传递的，具体过程是：由计算机完成信息的传递，主要是传递到调度中心，帮助调度中心对变电站的实际运行进行了解，然后对于故障问题及时发现及时解决。对电气二次设备进行自动化设计，可以远程传播四通，还可以实现保护值的远方修改，另外，调度中心的对时可以通过全球定位系统（GPS）实现。某变电站的实际工作过程中，系统的时间同步是通过卫星时钟GPS 来实现的，系统内的保护和监控设备的对时也是通过此项技术实现的。所以，相关的设计人员需要在设计电气二次设备自动化时，对电气二次回路中的对时系统进行考虑，通常情况下，监控网络的对时不够准确，所以，需要以变电站的实际情况为依据，进行对时方式的选择。

3.7 四遥系统设计

虽然变电站自动化系统功能众多，但是最基本的功能还是其四遥系统，其是其他众多功能的基础，并且基于此系统进行发展，同时该系统能够对数据进行共享。变电站系统采集信息、分类和传输都是通过四遥系统来实现的，方便各单元对信息进行及时的接收，使变电站能够稳定正常的运行。因此，在电气二次设备的自动化设计中，需要对四遥系统的各项功能进行考虑，例如，实例中的变电站，收集信息并进行分类，是通过四遥系统中的功能来实现的，同时，在检修过程中为变电站提供了数据支持，保证了变电站系统内有效的信息传递。

3.8 小电流接地选线设计

目前，全世界范围内的大部分生产厂家都不能生产独立的小电流接地选线设备，一般情况下，是通过其他设备进行代替。比如，通过后台监测系统来代替。对于接地故障一般是通过零序电压来进行判断，或者通过5 次谐波方式。其中，10 kV 的保护测控设备负责为零序电压提供数据信息，利用网络信息完成信息数据的传送后，到达处理区。10 kV 的出线在大型变电站中属于电缆，有优越的对地电容功能，可以通过小电流接地线设备对其进行保护，减少雷击的风险，保证电力系统的稳定运行。

3.9 低周减载设计

在变电站的电气二次设备自动化设计过程中，通过低周减载能够降低其设计的难度。因为变电站自动化系统可以实现10 kV 和110 kV 这2 种线路的低周减载功能，无须建立专属的系统模块。另外，布置线路也比较简单，同时，也会减少工作人员的工作量和难度。

3.10 直流供电设计

变电站能源和动力的提供来自直流供电系统，直流供电系统能够为变电站输送稳定而且持续的能源，能够对变电站的综合性能进行提升。通过直流供电系统的使用，能够突破断电的限制，再加上供电电池的合理设计，能够提供无障碍供电，实现良好的变电站运行状态，提高处理电力的水平。对直流供电系统的设计，一般需要通过计算机技术，计算机技术能够保障电力输送的正常转化。

3.11 收集故障信息

对于变电站故障问题的处理，传统的处理方式效率低，如果出现故障，故障的修复所需人力物力较大，维修成本也很高。而自动化的变电站系统，可以记录相关的数据信息，一旦发生故障，工作人员就会收到反馈信息，有利于及时排除故障，并提出解决办法，减少事故的发生，减轻工作人员的压力和工作量，从而提高变电站电力系统运行的稳定性，提高电力系统的建设水平。

4 电气二次设备自动化设计的发展

首先，随着科学技术的发展，变电站的电气二次设备自动化设计会实现智能化，也是其未来的发展方向。这对于维护变电站的稳定安全运行具有重要的意义，尤其是对系统故障的智能化处理，能发挥重要的作用。其次，变电站电气二次设备中的回路问题需要引起相关部门的重视，所以，需要使用合适的自动化技术对这一问题进行解决，这也是未来电气二次设备自动化设计的一个方向。最后，电气二次设备的自动化设计，过去是以功能设计为主，现在则是以对象为主，其设计模式发生了改变，这也是未来变电站电气二次设备自动化设计的发展方向。

5 结束语

随着人们对电力需求的增加，以及科学技术的发展，做好变电站中电气二次设备的自动化设计已经成为需要重点进行关注的问题。通过使用计算机技术、通信技术及其他先进的信息技术，能够实现电气二次设备的自动化，提高变电站电力输送的能力，稳定其正常运行。但是，变电站的自动化系统中，仍然存在一些问题，因此就需要进行电气二次设备的自动化设计，完善变电站自动化系统，同时要重视设计过程中的技术问题，通过科学合理的设计，提高变电站的运行质量和水平。