智能变电站二次系统的优化设计

孙振华

摘 要：随着信息技术与计算机技术取得飞速的进步，我国数字化设备方面的研制工作也得到了迅猛发展，这对智能变电站的发展进步带来了很大程度地改善和技术支撑。伴随智能变电站技术愈发成熟和完备，不断对智能变电站在信息化、智能化以及自动化等方面的水平进行逐步提升依然是今后发展的主要趋势。对此，该文就智能变电站实现二次系统优化进行一定的分析，对其中的自动化系统、状态监测系统、二次设备以及智能辅助系统进行优化设計，并且加以简要分析，以期对我国的智能变电站建设有所借鉴与参考作用。

关键词：智能变电站 二次系统 优化设计

中图分类号：TM762 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（c）-0001-02

智能变电站建设作为我国“十二五”阶段中的重点项目，是智能电网建设中不可或缺的重要组成部分，对于我国的电力行业发展有着极大的推动作用，随着我国国民经济持续地提升，人民生活水平和工业水平均得到很大改善，致使人们的生活与工业生产对于电力的需求均提出了愈来愈高的要求，以致对电力行业也有着越来越高的要求，正因为上述原因，智能变电站实现二次系统优化已经成为非常迫切的工作需求。笔者通过多年的工作实践经验，对优化设计方案进行一定的分析。

1 智能变电站中的二次系统进行优化设计概述

近年来电力技术发展愈发的快速，变电站智能化与信息化能力得到了显著提升。2010年我国便开始进行智能变电站方面的试点建设，说明我国智能变电站已经发展到了全新的方向。其中智能变电技术也逐渐实现了向新领域的发展，它的发展和数字式互感器、计算机技术以及信息技术的支撑有着很大关联，智能变电站建设将会对传统变电技术实现彻底变革，在很大程度上提升我国变电站的集成化、智能化与自动化。对智能变电站中的二次系统实现优化设计，则是在电力科技不断发展的背景下，对智能变电站带来的全新需求，主要是要对变电站信息化加以逐渐地提升。通常而言，目前进行二次系统优化设计的主要工作内容有自动化系统网路、二次设备、智能辅助系统和状态监测系统等优化设计[1]。

2 智能变电站进行二次系统的优化设计主要内容

2.1 对自动化系统进行网络优化

从以往的数字化变电站逐渐发展成今天的智能变电站，其中自动化系统采用的核心内容始终为IEC61850标准体系，该体系所设定的变电站中的自动化系统采取分层分布形式的结构，在逻辑上将其划分成站控层、间隔层与过程层[2]。目前我国变电站所采用的组网方式大体上有如下三种方式，即站控层和间隔层采用以太网加SV总线加GOOSE总线加B码对时、站控层和间隔层采用以太网加SV点对点加GOOSE总线加B码对时、站控层和间隔层采用以太网加SV和GOOSE共网加IEEE 1588对时，再加之保护直采直跳[3]。在进行自动化网络实现优化时应该从网络结构和交换机配置入手，对网络结构优化方面而言，可以采用如下方案，采取三层两网的模式，对站控层和间隔层的MMS网采取双星型结构，将GOOSE网与SV网实现合并，并且和IEC 61588信息实现共网传输。对220 kV电网设置星形双网，而110 kV中的主变进线以外单元设置成单个星形网络，并对其中的测控装置实现跨接双网配置。对于交换机配置而言，可以将220 kV交换机按照单间隔进行配置，而110 kV交换机则按照双间隔进行配置，并与组屏方式相互对应，同时对交换机具有的光口数量进行优化。采取V-LAN方式实现流量控制，确保网络可靠性与快速性，为了解决变电站中无法有效监控网络运行状态的现象，将硬接点与基于V-LAN管理方面的交换机进行结合，这样能够保证不增加资金的基础上实现对交换机设备的运行状态监视[4]。

2.2 对二次设备进行功能整合和配置优化

对智能变电站中的二次设备实现功能整合与配置优化所要达到的目标主要是提升变电站信息共享能力，进一步使其对一次相关设备的监控能力更强，使智能变电站能够实现一体化和信息平台的网络化，所以对二次设备进行功能整合和配置优化已经成为智能变电站建设今后的必然发展趋势。这项工作应该从如下几方面入手。

其一，站控层中的监控主机实现将工程师站、高级功能、操作员站以及保护和故障信息子站等所具有的功能进行集成，取消以往专门设置的计算机五防系统、保护和故障信息子站、备用电源自动投入装置以及低频低压降负荷装置等，所有的功能都由变电站中的自动化系统独自具备[5]。

其二，110 kV线路、220 kV线路及母联采取保护和监控功能集成装置，通过整合之后，能够减少主柜与交换机数量以及装置投资，并对网络结构实现一定的简化，有效地减轻运维工作量和节省建筑面积。

其三，优化变电站使用的电源，对其中的自动切换装置进行优化，对具有相对较高交流供电稳定性的设备进行电源末端ATS的安装，保证能够进行自动切换，不再对变电站使用主变低压侧存在的自动切换装置进行设置，这样可以使回路更加简单和可靠，而且防止多重ATS出现时限失配导致重复动作，并减少大量的设备投资。

其四，将故障滤波和网络分析仪进行科学整合，故障滤波与网络分析仪具有非常相似的运行原理，均通过对故障设备中的电磁设备作为主要的依据进行分析，最终得到故障原因，所以能够将它们实现整合，使两个设备能实现优势互补，并且能够有效地降低设备投资[6]。

2.3 对状态监测系统进行配置优化

对于状态监测系统而言，对其实现优化能够更好的保证对一次设备进行实时监测时的效果，对此应该从如下几点实施优化。

一方面，将状态监测系统和辅助系统主机实现整合，使其成为一个综合型的服务器，利用安全隔离装置使其和变电站中的自动化系统进行连接，从而能够通过监测系统与可见光及红外线设备的实时连接，利用其拥有的足够灵敏性，实现对设备运行状态进行及时与精准地判定。

另一方面，对于主变压器方面的状态监测通常是对其中的油温、油中气体、微水以及铁芯电流等实现监测。DGA作为一项光谱分析技术，能够对多数故障和缺陷加以很好地反映，而且能够进行在线监测，不用对设备进行停电监测，拥有很好的技术和经济价值，超过四成的主变故障均是利用DGA得到及时发现的。通过对各类DGA监测原理进行分析对比，最终推荐选取燃料电池法作为基础原理的DGA监测方法，该监测方法中变压器油温能够对主变过热和绝缘老化等现象进行及时反应，为了使其始终成为重点监测对象，建议在主变压器上、下两端均进行油温监测。

此外，对220 kV避雷器进行放电次数和全电流方面的监测，通过对经济和技术等方面对比，将原有的阻性电流监测不再进行安装。避雷器方面的状态监测一般对全电流与阻性电流进行监测，其中全电流和避雷器绝缘状况间的联系没有阻性电流好，但是全电流监测能够更为简单的实现，只需在常规检测仪基础上加装通信接口保证具有4～20 mA电流输出便可以，而且装置费用仅仅比常规设备提高6千元左右[7]。

2.4 对智能辅助系统进行优化

智能变电站中存在的辅助系统分为诸多方面，诸如消防系统、安全警卫系统、照明系统、排水系统以及环境监测系统等，均是智能变电站中必不可少的构成部分。对智能变电站中的辅助系统进行优化所要达到的目标为使各个分系统间可以实现相互通话与交流，利用设备间快速的信息沟通，保证各个分系统间能够实现功能联动，可以对作业人员工作强度加以有效地降低，进而促进辅助系统的智能化与自动化水平地提升。对于智能变电站中的辅助系统而言，当前时期，视频跟踪功能尚不完善，事故发生前，无法进行故障预警，当事故发生后，无法为运行检修人员提供可靠的视频录像。所以，对辅助系统进行优化的过程中应该从如下两点入手，其一，视频录像功能，实现这一功能要通过众多的监控设备对变电站加以实时监控，使其能够在事故发生后對事故源进行分析，为事故分析提供有力的证据支撑。第二，红外热相判断功能，当前时期我国的变电站设备进行故障预警尚有不足，常常是在故障发生后进行检修，但是通过对红外热相进行诊断，能够有效地提升故障预报能力[8]。对此应该在辅助系统之中加装环境监测元件，并对视频服务器与后台服务器实现优化，加之对智能变电站中的配置加以优化，从而使变电站日常运行成本得以降低。

3 结语

计算机技术、网络技术、信息技术以及光电技术等先进技术的发展对推动电力系统实现自动化、智能化、信息化等带来了应有的技术支撑，为电力系统智能化、自动控制技术和继电保护等带来了全新的改变，也导致保护、通信、监控、计量、远动、测量等众多专业领域间存在的界限不断地消失。通过对智能变电站进行建设，致使以往存在清晰界限的电气一次、电气二次专业愈发模糊，设计作为工程建设的基础内容，对整个工程有着最为直接的影响，通过对智能变电站中的二次系统进行优化设计，对于我国电网发展有着很好地促进作用，并为推动智能电网的建设和持续发展提供了良好地保障。

参考文献

[1] 潘铮，王云茂.智能变电站二次系统在线监测系统的设计[J].中国农村水利水电，2012，9（9）：89-91，95.

[2] 修黎明，高湛军，黄德斌，等.智能变电站二次系统设计方法研究[J].电力系统保护与控制，2012，11（22）：124-128.

[3] 娄悦，秦华，孙纯军.220kV西泾智能变电站二次系统的设计[J].华东电力，2011，5（5）：732-736.

[4] 纪陵，裘愉涛，仇群辉，等.智能变电站二次系统综合仿真培训平台设计和研制[J].浙江电力，2014，12（12）：30-34.

[5] 马凯，黄曙，侯艾君，等.智能变电站二次系统典型设计智能辅助方案研究[J].广东电力，2014，3（3）：40-43.

[6] 王克祥，王秀莲，李响，等.智能变电站网络通信引起的二次系统设计变化[J].电力勘测设计，2013，5（5）：60-65.

[7] 乔耀洲，赵晓冬，王斌，等.关于智能变电站二次系统优化及应用分析[J].河南科技，2013，6（6）：22，29.

[8] 苏振华.探讨变电站二次系统的优化设计方法[J].电子制作，2016，5（15）：91-92.