110kV模块化智能变电站二次系统的设计与研究

孙传旗 李云龙

摘要：继电保护二次回路常见的故障主要是控制回路、测量回路以遥信回路故障，而传统的测导通法、对地电位法以及测电压降法，主要依赖于万用表且具有一定的限制性，因此有必要研究一种新型故障诊断系统。基于此，以下对110kV模块化智能变电站二次系统的设计进行了探讨，以供参考。

关键词：110kV模块化智能变电站;二次系统;设计与研究

引言

对于智能变电站二次设备安装工况在线巡检系统方面的研究，国内外均十分重视。美国早在20世纪80年代就完成了二次设备安装工况巡检方面的实用化研究，很多电力公司都实现了二次设备安装工况的智能巡检。有学者提出一种基于嵌入式技术的智能变电站二次设备安装工况在线巡检系统，我国对于该系统的研究也在不断推进，并取得了很多实用性较强的研究成果。

1智能变电站的结构

智能变电站的结构主要体现在“三层两网”上。在智能变电站运行过程中，其二次系统运行往往依赖于数据获得的真实性与可靠性，变电站运行会受到二次系统节点故障的影响，导致风险出现。因此应实施化监测并评估系统，保证变电站隐患判断与评估的及时性。智能变电站中，“三层两网”的具体内容如下：（1）过程层。主要为一次设备与二次设备的结合面，包含诸多自动化设备，比如电子式互感器、合并单元、智能单元等，能够对开关量、模拟量采集及控制命令执行等一次设备相关功能加以完成。（2）间隔层。间隔层主要包含二次设备，比如变电站的保护、测控与计量等，通过本间隔数据作用的发挥，可监测本间隔设备，并做出保护判断，以促进相关任务的顺利完成。（3）变电站层。变电站层优势的发挥，能够以间隔层设备及一次设备为对象实施控制，并介于远方控制中心、工程师站及人机界面之间开展通信。在变电站层，变电站监控系统、远动系统、继电保护故障信息系统等均是变电站层的重要组成部分。（4）过程层网络。在间隔层与过程层设备之间，过程层网络发挥着重要载体作用，能够将两者紧密连接，这就促进了间隔层与过程层之间信息交互的顺利实现。为保证过程层网络运行的可靠性，应就网络流量、网络传输延时等开展综合分析，确保网络结构选择的合理性，继电保护速动性也能够得到满足。（5）变电站层网络。变电站层设备与间隔层设备之间的连接可通过这一网络来实现，满足变电站层与间隔层之间设备信息交互需求。在变电站层网络中，MMS、GOOSE与SNTP的运行可保持共网状态，基于数字化、网络化和共享化方式来促进全站数据传输。

2继电保护二次回路

继电保护二次回路主要构成包括信号回路、测量回路、控制回路、监察系统、自动化装置以及调节系统等。其中控制回路主要是根据系统运行需求控制系统开、合闸动作;信号回路主要是显示系统设备运行状态，以便工作人员进行各项操作或者调节，具体又分为登陆信号与状态信号，可以显示系统保护动作、系统故障以及断路器监视等多种信号;测量与监察系统主要是监测以及记录系统运行过程中的各项参数，如电流、频率、电压、绝缘以及功率等，以便工作人员判断系统运行状态;调节系統主要是对系统运行的各项参数进行调节，确保系统安全、稳定、高效运行。机电保护二次回路在运行过程中比较常见的故障包括遥信回路故障、测量回路故障以及控制回路故障，传统检查方式主要是采用万能表，常用方法包括测导通法、对地电位法以及测电压降法。其中测导通法需要断开故障回路的电源，否则会烧毁监测设备，其主要是利用万能表欧姆档测量回路电阻，以判断故障类型、部位。对地电位法以及测电压降法可以实现在带电测量，相较而言在实践中应用较为广泛。

3设计优化方案

3.1主要模块划分

第一，站控层系统模块。一般包括监视装置、调度数据装置二次系统安全防护装置、辅助控制器等;第二，公用设施的功能模块。通常包括所看到的区域环境保护控制系统、公用测控系统、时钟同步系统、故障录波及网络分析系统、火灾报警器等;第三，一体化的供电设备。一般是由使用的交流电、直流电、蓄电池三部分组成;第四，站控层网络宜采用单星

形以太网络，站控层交换机可按二次设备室（舱）或按电压等级配置交换机，并相互级联。

3.2设计巡检软件模块

巡检软件模块用于机器人后台控制、巡检数据处理以及巡检任务制订、分配等，是系统的后台软件模块。巡检软件为移动巡检App，同时支持iOS和Android操作系统，具有在线升级、版本检测、用户退出、登录、注册等功能。在该App中，用户可进行拍摄照片压缩比、采集终端对应IP地址等参数的设置[7]。该App还支持以智能变电站二次设备的类型为依据，查询设备参数，能够新建巡检任务，并向智能巡检机器人分配任务，以及对照片、日期、布尔量、数字、文本的巡检数据进行处理，支持历史记录、备注信息等多种数据的查询。

3.3设备配置优化方案

对于110kV模块化智能变电站的装置，最为合理适宜的配置措施之一就是：在110kV配电设备的空旷地带，建立一个相应的间隔层设备预制舱，通常为尺寸12200mm×2800mm×3133mm，舱内为110kV供电系统的保护测控、故障录波及直流供电模块。其他的一些模块则都是利用了一个预制式二次系统，建立在二次设备室内。预制舱内二次模块通常采用前接线前显示方式安装。与模型生产厂家之间的沟通流程：定义标准设备模型→基于标准设备进行保护配置和设计工作→标准设备模型与厂家设备模型之间建立映射→输出设计成果;在输出成果之前还要同时进行厂家资料的收集。

3.4软件系统功能模块设计

1）设备状态管理模块。主要包括针对智能变电站主线路以及系统绝缘性能的报警系统。系统主线路分为CVT绝缘状态参数、主接线图、主变压器铁心绝缘性能和避雷器绝缘参数。2）设备数据管理模块。对数据报表进行管理、曲线查询以及历史记录，不同环节实现对数据的整理、打印以及清除的工作。3）设备配置管理模块。管理系统新增设备以及删除设备。4）系统管理模块。登录管理分为管理用户账号信息、变电站名称、查询参数以及对数据的擦除工作。账号信息管理包括管理用户增减、用户权限以及登录等。用户在登录系统子模块时，要输入用户名和密码。5）系统维护管理模块。用户登录系统，整理和分析不同种类的故障清除方式，解决系统出现的问题，提高系统的维护效率。6）系统调试管理模块。测试在线监测系统，包括对系统通信功能、扫描设备、系统参数配置和运行测试等模块的调试。对通信进行测试时，首先确定基本的通信参数，通信调试软件对系统进行通信测试。

结束语

为了确保电力系统正常工作与运行的稳定性与安全，模块化智能变电站已经逐渐成为电力系统智能变电站的发展方向，这也是我国电力系统达到实现智能化电网目标的根本条件。智能化的变电站系统可以通过一种智能化的装置，对电网中的信号进行各种智能化调整并进行实时监控，保障变电站的顺利运营，对于电力系统具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]向金水.变电站二次系统的安装与调试策略[J].集成电路应用，2021，38（05）：178-179.

[2]陈海滨，谭畅，张宾宾，毛建忠.应用于智能变电站二次检修的一键式安措系统设计[J].电力系统保护与控制，2021，49（09）：172-177.

[3]张洪，刘庆国，鄂士平，黎恒烜.智能变电站二次系统优化方案探讨[J].电气技术，2021，22（03）：84-88.

[4]邱雁庄，韩金泽，金铖.智能变电站二次系统可视化及安措管理装置开发[J].电子世界，2021（03）：192-193.

[5]张洁.110kV模块化智能变电站二次系统的设计与研究[D].南昌大学，

2019.