智能化变电站电气二次设计的相关探

邓得青

摘要：随着我国电力行业的不断发展，智能变电站已经实现广泛应用，相对于传统变电站来说，智能化变电站的数字化、网络化特征更加明显。本文将结合变电站电气二次设计的作用，讨论网络结构、主接线结构、设备选用、安全防护系统应用等设计要点，为优化智能变电站性能，维护电网稳定运行提供参考。

关键词：智能化变电站;电气二次设计;二次设备

引言：相对于传统变电站来说，智能化变电站的一次回路、一次设备、二次回路、二次设备的设计都更加完善、变电站整体性能有了质的飞跃。智能化变电站广泛使用了信息化设备，二次回路也使用了数字技术和光纤技术。二次回路是用来监视、保护一次回路，由二次设备连接组成的电路，属于控制电路，也叫二次接线。

一、智能化变电站电气二次设计作用

当前，社会用电量逐年增加，给变电站的运行带来了严峻挑战，面对大量数据信息，使用信息化技术，能够大大提高数据处理速度，减少人工成本的使用。二次回路属于弱电部分，是由二次设备连接而成，包括继电保护装置、控制开关、测量回路、设备电源回路、断路器、隔离开关、信号回路、电气闭锁回路等等。其功能是对一次设备进行检测和调节，全方位保护一次电气回路正常运作。智能化变电站中使用了大量数字化设备和信息化系统，这些以计算机技术为载体的智能装置，具有效率高、速度快、功能强等优势。第一，智能监控系统可以不受时间、地点的影响，对电网系统运营状态实时监控，还可以对异常问题自动检测处理，然后将故障数据存档，方便技术人员分析。第二，智能化变电站的资源使用更加集中，控制方法灵活，给一次设备检修维护带来很多帮助，电气设备的使用寿命被大大延长。第三，用光缆来代替电缆，受干扰问题减少，电能传输更安全。智能变电站在对二次设备和二次回路进行设计时，要将节能环保理念融入其中，保留原有算法的基础上，提高配置的智能性，给电网系统中的软硬件提供更平稳的运营环境[1]。

二、智能化变电站电气二次设计要点

（一）网络结构设计

智能变电站在设计电气二次回路时，要基于二次系统的运营特征，网络结构设计要遵循以下几点原则：第一，网络结构要符合IEC61850设计标准;第二，电子式互感器和常规互感器要做到双重支持;第三，继电保护装置的设计要具有独立性，各个设备配置要分散化，这样能保证电网故障时，继电保护快速反应，提高电网运行的安全性;第四，一次回路、二次回路之间的配制间隔要科学合理，不仅要涵盖网络、软件，还要增加文件、数据的信息流。另外，虽然智能变电站的功能更加多样，但是电气二次回路设计路线要变得简单，网络结构要清晰明了，这样才能保证变电站运行可靠方便。设计人员要将IEC61850的标准简化使用，关注网络结构使用的体验感，优化基础设备的配置[2]。

（二）设备保护配置方式

智能变电站的电气系计中，设备保护配置方式的设计尤为重要，首先，控制开关要根据触点数量、控制接线的操作情况、二次回路额定电压、分断电流来选用。当灯泡引出线上短路时，通过跳合闸回路电流要小于最小动作的电流或长期热稳定电流。当直流母线电压为85%额定电压时，继电器施加的电压要大于额定电压的30%。接线方式需要根据电气主接线整体框架而定，在智能变电站电气主结线设计的整体框架中，应重视电气智能设备的模块化设计需求和分散控制需求。此外，在选用电子互感器选择时，设计人员往往会面临着有源电子式互感器和无源式电子式互感器两种选择，两种互感器的功能性有一些差别，在实际应用时，大部分设计人员会选用有源式电子式互感器，因为总是会面临这样的问题，即选择有源电子式互感器还是选择无源式电子式互感器。因为有源式电子互感器能够通过激光的方式进行匹配，电源稳定性更好[3]。

（三）安全防护系统

安全是第一生产力，智能变电站中电气二次设计是否可靠，很大程度上决定了智能变电站是否能够平稳安全的运作。二次系统能够对一次设备进行控制、检测，分析生产区及其在线运行的状态。所以二次回路也具有交换数据多、计算关系复杂等特点。为保证二次设计的安全防护效果，设计人员需要在回路中安装加密的网关设备，并增加身份加密验证功能，系统操作双方需要经过核验身份，才能对数据进行操作。这样能提高电能系统应用的安全性，为数据层与传输层提供可靠环境。此外在设计安全防护系统是，工作人员还需要使用防火墙软件在该在两个安全区中间安装，防火墙系统要适用于电网结构，这样才能将安全保护的功能最大化[4]。

（四）辅助系统设计

在对智能化变电站进行电气二次设计时，需要重视辅助系统的创新设计，包括智能化设备的使用、设备后期维护设计等等。随着时代的发展，信息化技术也更加成熟，越来越多新型智能设备被应用在智能化变电站中。此类设备能夠实现电气功能的集成化，方便技术人员对整体电气系统进行统一的管控，并对风险及时评价预测，例如：电网系统早期故障、系统设计漏洞等等，为后续诊断和信息传输提供帮助。在电气二次设计工作时，要做好后期维护设计工作，及时分析数据参数，确保变电站能够使用多种环境，保持安全运营状态。在设计时，增加开放性后期维护的功能。智能化的处理智能化变电站的电气故障，加强故障预测能力，减少智能变电站的运行风险，采用分层保护控制系统来对变电站进行后期故障维护，对电能运行状态实时监控，确保电能输送更加安全稳定，系统运行的流畅和稳定，为我国电力行业的长远发展提供重要帮助[5]。

结论：综上所述，电力企业是我国经济市场的支柱型产业，承担着重要的经济责任和社会责任。电气二次回路的作用是，检测、监控、控制电气一次设备，确保变压器、输变电设备能够平稳运作。智能化变电站的性能和效率相对传统变电站有了质的飞跃。设计人员要结合智能变电站自身特征，做好结构、接线的设计。

参考文献

[1]王智强.电厂继电保护二次回路改造设计[J].电工技术，2021，{4}（10）：90-91+94.

[2]刘高强.“电气工程基础”课程教学改革研究[J].科技与创新，2021，{4}（04）：90-92.

[3]陈肖珂.基于大中型常规集中式光伏并网升压站的电气二次设计分析研究[J].通信电源技术，2021，38（02）：50-54.

[4]王新.智能变电站继电保护二次安全措施标准化设计研究[J].电子元器件与信息技术，2021，5（01）：79-80.

[5]刘千宽，刘宏君，丁晓兵，等.服务于变电站数字化设计的二次设备建模技术研究[J].电力系统保护与控制，2021，49（02）：166-172.