变电站的发展方向及二次设计要点分析

章学明

(上海电力高压实业有限公司，上海 200331)



变电站的发展方向及二次设计要点分析

章学明

(上海电力高压实业有限公司，上海 200331)

提出了变电站的发展方向，简单介绍智能化变电站的特点和优点， 提出了智能化变电站电气二次设计需要注意的问题，分析了智能化变电站中电气二次设计的具体方案。

变电站；智能系统；二次设计

由于我国最近几年科技有了很大的发展，变电站作为基础建设之一，也开始使用新技术。目前，无论是计算机网络技术还是计算机模拟技术都已经发展得相当成熟，在我国的电力系统中，信息技术也已经普遍应用。应用信息技术，可以把电力信号智能化，建立强大的数据储备资源，为后期变电系统的控制提供基础。计算机技术可以取代过去古老的变电测量、检测、保护和排查，以全新的方式操控变电站。目前智能化变电站已经可以做到变电站间的数据共通和信息传递，并且具备了现代化变电站应用的规模，因此智能化变电站成为新型变电站建设的发展方向。其中变电站电气二次设计是智能化建设的关键，直接关系着变电站的正常运行。

1 智能化变电站特点与优点简介

智能传感器和智能化设备的使用，加上计算机信息技术和互联网技术的普遍使用，使得我国电力系统变电站的技术也得到了长足的进步和发展。

全智能化系统可以把各种数据转变成智能化的信号，充分体现出电气数据处理和分析的智能化优越性，体现了各种信息和数据集成化的优点，给变电站电气二次设计提供一定的基础。由于以前变电站的数字化系统无论是数据的测量、检测、保护和排查，还是监视、控制、计量和排障都独立运行、互不联系。因此，需要采取计算机网络的形式对整个电气系统进行全面的监控。配备必要的监控系统、继电器和智能开关，将原来设备复杂、信息沟通少、投资费用高的变电器系统，改造成全系统共享数据，信息交换通畅的自动化智能系统，将原有功能单一的装置，整合成信息集中、配备优化的系统。

智能化的变电站结构组成有三层两网，三层：站控层、间隔层、过程层。两网：站控层网络和过程层网络。这种结构可以将所有的信号智能化的进行收集、归纳、分析、处理和输出，基本实现全变电系统的信息、通信系统网络化和智能化，建立标准化、全方位的信息统一体系，真正达到智能化的要求。

智能化变电系统的优点有以下几点：

(1)在智能化变电站中，采用了具有过程层的三层网络结构，这种结构能够大大提高变电站人力和物力的效率；

(2)鉴于智能化变电站采用计算机网络技术，变电站就和网络具有了相同的优点，主要是方便了人们之间的信息交换和共享，提高了信息传递的速度；

(3)科学技术的进步给我们提供了很多精密的电子仪器和设备，这些设备将最先进的技术和实际应用结合在一起，充分发挥了技术的优越性，在变电系统的检查和数据分析上表现出非常强的实用功能；

(4)由于间隔层中智能化终端的使用，使通过光纤进行的通信更直接，更便捷。人们往往只需要控制管理好光纤的具体走向，就可以掌控整个变电站系统的工作情况；

(5)智能化变电站具有灵活性、简便性、可操作性强等特点，有效的实现先进网络通信技术和变电站电气二次设计的完美融合。

2 智能化变电站电气二次设计需要注意的问题

电气二次设计的主要工作包括是检查一次线路和设备、测量一次设备的各项参数和检测控制电路是否正常，一次设备的操作控制等等。电气二次设计主要针对于:元件继电保护、系统继电保护、直流电源系统、变电站计算机监控系统和自动化工程安全监测系统等。

下面就针对于电气二次设计中常遇到的问题进行详细分析。

(1)继电保护问题

继电保护分为元件继电保护和系统继电保护。元件继电保护主要是指对变压器的继电保护，主要包括厂用变压器保护、发电机保护以及变压器组保护等。系统继电保护可以检测出系统中不正常运行的元件，及时切断这些元件和系统的联系。

(2)光纤纵差保护问题

光纤纵差保护是指在两侧电气量转换为数字信号后通过光纤进行双侧通讯，从而比较两侧电气量的一种差动保护。与一般的差动保护相比，光纤纵差保护的差流回路线缆可以很长，也不会对流变二次回路的负载造成太大影响。此外，光纤差动保护防雷防电的能力较强，可以传输的信息量较大、中继距离长。

(3)流变和压变的级次选择配置问题

电流互感器和电压互感器主要是为继电仪表、继电测量、继电保护提供一次电流电压的信息。电流互感器和电压互感器的二次参数与继电仪表、继电测量、继电保护相关联。由于二次缆线长度及电磁干扰的问题使得仪器的测量值不够准确，前后两次参数不重合。光电互感器的发明解决了这个问题。光电互感器是一种将计算机技术和光纤通信技术综合利用的新型互感器，在形成的光纤局域网中，光电互感器与电子式仪器仪表、计算机测量、保护装置的接口标准化、合理化，就能够简化二次保护装置、简化二次测量装置，并提高参数的准确性。

(4)安全生产问题

在保证电气二次设计技术达到指标的基础上，必须高度重视安全问题。电力系统是个复杂而庞大的系统，涉及的电压很高，对人身安全有很大威胁。因此，在进行电气二次设计时，必须有相关的防护措施，一般采用安全防误装置。

3 智能化变电站中电气二次设计的具体方案

(1)挑选先进的设备

智能化变电站主要采用的先进设备有二次设备、电子互感器及智能开关等。由于二次设备种类比较单一，所以只能采用以网络形式为主体的二次设备。在挑选电子互感器时，有两种类型，分为无源电子传感器与有源电子互感器，在我国主要采用的是有源电子互感器，这种类型的互感器适合中国的变电系统。至于智能开关，我国普遍采用智能终端和原始开关相结合的方式。

(2)变电系统组织结构

目前超高压电网中智能变电站系统大部分是220 V电压，可以满足30 kV至500 kV之间的功率要求。上文中已经讨论过，智能变电站系统分为过程层、间隔层和站控层三部分。其中，间隔层与站控层两级的信息交流基本依靠以太网来完成的，而且间隔层的设备采用的系统不仅能够交流数据，还可以对各个单元起到单独封锁的作用。因此，过程层可以通过以太网，准确的将信息传到间隔层和其他设备。

(3)设计电路图

对于智能化变电站电气二次设计，电路的设计也尤为重要。因为电子互感器是通过光缆实现信息和信号的输送和传递的，所以完备的电路图可以保证整个变电系统的稳定运行。变电站电气二次设计所采用的智能终端是能感受命令的终端，它能够及时接收光缆所传递的信息，对系统的开闭起控制作用。这个过程就是系统智能化的过程。由于一次设备的反馈信号会在处理后送至二次设备处，二次设备再把信息输送到智能终端，整个信号的传递过程充分地体现了智能变电站系统在信息的整合和输送功能方面的优势。

(4)屏的组成

智能化变电站电气二次设计还关系到组屏的设计。区别于传统的组屏模式，一般来说，智能化变电站的组屏方法是：能够同时包括所有要求的功能，操作简单，系统组成一目了然。此外，如果适用的电压不同，那么组屏的方式也要有所不同。可以采用先分组进行组屏，待各个部分组屏成功后，再将所有分组进行整合。变电站的主机部分的操作一定要在中心控制室中完成，除非某些特别的设备能够独立完成工作。

(5)终端接线图

智能化变电站电气二次设计很重要的部分包括终端接线部分。为了简化工序，一次和二次终端的设计可以同时进行，主电路设计完成后，再规划额外的电路部分，达到综合优化设计的目的。如果二次电路设计得简单一些，就能大大降低事故发生的危险性。此外，老化的电缆要及时更换，保证变电系统的正常运行，达到智能化的要求。

4 结语

目前,我国属于工业化发展阶段,无论是企业生产，还是居民生活，都对电力系统提出了更高的要求，因此，电力系统要保证整个系统的稳定供电也必须在技术上有所提高。作为电力系统的重要部分，变电站正在大踏步地向智能化发展。智能化变电站有着区别于传统变电站的特点和优点，从一、二次设备选型到保护系统的结构都有所不同，因此智能化变电站电气二次设计也有相应需要注意的问题。同时智能化变电站是新技术的革命，需要专业人员不断学习新技术，及时掌握相关知识，确保设计的系统能在实际生产中安全稳定运行，以适应整个电网智能化发展的需要。

(本文编辑：杨林青)

Development Trend of Substation and Electrical Secondary Design Analysis

ZHANG Xue-ming

(Shanghai Electric High Voltage Industrial Co., Ltd., Shanghai 200331, China)

This paper presents the development trend of substation, outlines the characteristics and advantages of intelligent substation, points out the problems in intelligent substation electrical secondary design, and finally analyzes the concrete scheme for intelligent substation electrical secondary design.

substation; intelligent system; electrical secondary design

10.11973/dlyny201506011

章学明(1973)，女，工程师，从事电气设计工作。

TM63

B

2095-1256(2015)06-0794-03

2015-10-22