解析智能化变电站的电气二次设计

黄继君（国网江西省电力公司九江供电分公司，江西九江332000）

解析智能化变电站的电气二次设计

黄继君（国网江西省电力公司九江供电分公司，江西九江332000）

随着本世纪科学技术的飞速发展，智能化已经成为了各领域技术革新的发展趋势，变电站作为供电网络当中的重要节点，其设备改造有利于我国电网的稳定发展。本文即是研究智能化变电站电气二次设计问题，首先对智能化的变电站的概念，同时说明了智能化变电站的优势，最终阐述了智能变电站电气二次设计的要点，以期能为相关工作提供参考。

智能化变电站；电气二次设计；要点

21世纪是计算机技术高速发展的时代，同时也是促进了智能化技术的发展，如何将智能化技术应用在变电站电气二次设计当中就成为了当前电力企业发展的重要研究课题。引入该技术后变电站的电气设备工作效率将会大大提升，能够更好地保证电网的稳定运行。

1 智能化变电站的概念和优势

智能化变电站指的是基于当下智能化技术改造后的变电站，其包括了智能化的电气一次设备和二次设备，从而使各电气设备之间的数据能够有效共享，进一步提升变电站操作的效率。其与传统的变电站设备技术有着较大的区别，第一点优势在于将电气一次设备也纳入了智能化系统当中，从而保证了二次设备在运行时能够更加稳定流畅；第二点优势在于利用网络化技术可以将设备运行信息直接传导到变电站的主控系统中，不需要再利用接口转换信号，大大提升了设备系统的整体运行效率；第三点优势在于智能化电气二次设备具备了可视化的操控体系，可以有效地将设备运行监控、诊断、故障处理等融为一体；第四点优势在于智能化改造后的各二次设备之间数据连接转变为了光缆，不再依靠测控柜内的电缆传输信号，不仅提高了数据传输的速度，而且降低了传输过程中的损失和干扰，提升了设备操控过程中的准确性[1]。

2 智能化变电站电气二次设备设计要点

2.1 智能化设备整合

①在选择智能开关时，应结合原有传统开关设计方案，将变电站内所有电气二次设备的接口全部转变为数字化模式，然后将其与智能终端机相连接。这种直接的方式虽然可以降低智能化变电站设备的投资成本，但是由于缺乏了数据线路监控设备，因此从智能化角度看仍存在明显的缺陷。②可以选择在数字化接口处加装有源性或无源性电子互感器，其中有源性互感器能够有效地使电源和电路之间形成匹配，解决了电源本身稳定性的问题；无源性互感器则主要是采用光学传感技术，所需要的费用较高，因此目前国内智能化改造设计中不常应用。③可以选择基于IEC61850的自动化系统，该系统可以将电气二次设备实现网络化转变，同时可以与变电站内各打印设备相连接，从而实现设备集控、打印集控的设计目的。

2.2 直流通信电源整合

电气二次设备的电源中包括蓄电池，而蓄电池的容量则应该按照2h独立发电为标准，如变电站本身地理位置偏远，则蓄电池容量应满足4h独立通信或2h独立发电。智能化电气二次设备设计时应采用分段式开关设计，即采用整合直流电源设计方案。该方案并不会删除变电站已有的直流供电线路，而是在48V线路和220V线路上设计两个直流母线，并根据变电站内实际电流负荷情况设计蓄电池的容量，并且不设计单独的通信线路蓄电池，具体如图1所示。

图1 整合直流通信电源线路示意图

该设计方案可有效降低二次电气设备的优势在于可有效降低设备所占场地面积，并且降低了蓄电池的使用数量，可选择单独的空间进行安防，大大提升了设备的安全性，也避免了设备过多所引发的热辐射型火灾。在整合之后蓄电池的容量设计最为重要，我国2014年颁布的标准中指出变电站电气二次设备蓄电池负荷系数应为0.6，但经整合后应提升到0.8[2]。

2.3 通信规约的选择

在智能化改造后的电气二次设备网络中，其主要包括两个层次，其一是站控层；其二是过程层，两个层次网络所涉及的通信规约也有着不同的特点。首先，站控层次网络的通信规约通常选择103，其是以传统通信规约为基本架构，因此操作的互助性明显降低，但所需要的成本也会大幅度下降。还可以选择以IEC61850为基础的通信规约，其可以构建数字化的变电站电气二次设备控制平台，不过构建成本明显偏高，但使用效果号。该类通信规约适用于构建过程层次的网络，其具有的FT3帧格式、传输延时性固定、串口通信要求高等特点均显示了更好的使用可靠性，更适合接受信号较为复杂的过程层次网络。

2.4 电源一体化智能监控网络的构建

智能变电站电气二次设备设计时，应建立高效的智能化电源监控设备，可将变电站内各子电源监控系统整合在一起，从而形成一体化的监控网络，直接对电气二次设备进行监视。其具体设计方案如图2所示。

图2显示的是集中式一体化电源监控网络，其主要是利用总线连接的模式，将各个电气设备电源的智能监控模块直接与监控设备进行连接，从而节约设备使用成本，但其对监控设备的处理能力要求较高。另外还可以采用分布式的设计理念，具体如图3所示。

该设计方案也就是在总线的基础上对每一个电源监控模块均设计相应的监控设备，通过智能化网络端口实现各监控设备的总控制，达到一体化监控的目的。这种设计方案虽然可以大幅度降低监控设备的工作负荷和系统的处理负荷，但所需要的电气二次设备数量大大增加，提高了电气二次设备投资和维护成本[3]。

图2 集中式一体化电源监控网络示意图

图3 分布式一体化电源监控网络示意图

2.5 智能设备网络的完善

为了保证智能化的电气二次设备通信良好，应该对智能网络进行完善，可利用通信光缆代替传统电缆，提升通信数据信号在传输通道中的噪声比，此时信号数据的传输效率就会呈现正比增高的状态。可采用单独放置数据线路或强化外保护设备的设计方式，降低周边其它设备辐射信号对线路信号的影响，但需要注意信号噪音并不能降低为0，而信号的传输功率也不可无线增加，因此应根据变电站设备的实际运行状况选择最合理的设计方案，使数据传输速度达到临界值即可[4]。也可采用 MMS、GOOSE、SNTP三网合一的构建方式，以100M星型双网结构作为基础，双网双工运行，从而实现SNTP同步机制。还要提高SV、GOOSE对时报文的共网传输效率，采用对点跳闸和网络跳闸并行方案。

3 结语

变电站智能化电气二次设备的设计有助于提升变电站的运行效率，应合理整合直流电源，选择科学的通信规约，并建立一体化智能监控体系，提升通信网络的传输效率。

[1]李 飞.110kV数字化变电站电气二次设计[J].现代制造，2014（27）：131～132.

[2]钟 澎.智能化变电站中电气二次设计要点研究[J].中国高新技术企业，2014（33）：31～32.

[3]宋志龙.变电站电气二次设备自动化设计浅述[J].科技与创新，2015（20）：109.

[4]胡 珂.电气二次设计中的问题与有效措施分析[J].商品与质量，2016（08）：102～103.

TM63

A

2095-2066（2016）36-0085-02

2016-12-12