王維琴

【摘 要】變電站是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，隨著電力系統(tǒng)數(shù)字化的發(fā)展，變電站也逐漸的演變?yōu)閿?shù)字化結(jié)構(gòu)，有效的提升了變電站的自動(dòng)化，電氣二次設(shè)計(jì)在數(shù)字化變電站的建設(shè)當(dāng)中扮演著相當(dāng)重要的角色。文章從工作實(shí)際出發(fā)，從智能變電站的優(yōu)勢(shì)詳細(xì)的分析了相關(guān)的工作要點(diǎn)，希望能夠?yàn)橐院蟮墓ぷ魈峁﹨⒖己徒梃b。

【關(guān)鍵詞】智能化變電站;電氣二次設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)要點(diǎn);

1傳統(tǒng)二次系統(tǒng)和智能化二次系統(tǒng)的差異

1.1二次回路不同

常規(guī)站的二次回路是一張電纜網(wǎng)：所有的信息傳遞和交互動(dòng)作均通過(guò)二次電纜進(jìn)行。缺點(diǎn)：需要大量接點(diǎn)，系統(tǒng)接線復(fù)雜。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備間的互通關(guān)系明確，便于查找故障。

智能站的二次回路是一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)：全站信息轉(zhuǎn)化為虛擬數(shù)字的形式，并以IEC61850規(guī)約為基準(zhǔn)進(jìn)行交互。缺點(diǎn)：信號(hào)的輸入輸出關(guān)系與通信網(wǎng)絡(luò)接線不對(duì)應(yīng)，增加設(shè)計(jì)難度。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省電纜，簡(jiǎn)化施工。

1.2二次系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)不同

常規(guī)站采用“兩層”結(jié)構(gòu)，即“站控層”和“間隔層”。而智能站增加一個(gè)“過(guò)程層”，且對(duì)原先的“間隔層”的通信方式也有所改動(dòng)。緣由：智能站要采集整站的全景數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)交互共享，若按常規(guī)站配置，一則信息傳輸容量和速率達(dá)不到要求，另外也和建立一體化信息平臺(tái)相沖突。

1.3一次、二次的分界面不同

在常規(guī)站中，一次設(shè)備和二次設(shè)備的劃分非常明確，不同類(lèi)別的設(shè)備運(yùn)行于不同的電磁環(huán)境中。而在智能站中，為了傳遞數(shù)字量的需要，原本屬于二次設(shè)備范疇的保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量等單元漸漸和智能一次設(shè)備相結(jié)合，使得二次設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮更多的安全因素。

1.4設(shè)計(jì)內(nèi)容的不同

和常規(guī)站相比，智能站沒(méi)有繁雜的端子排圖，但增加了以下內(nèi)容：全站網(wǎng)絡(luò)圖、VLAN劃分、IP配置、虛端子設(shè)計(jì)、虛端子二次接線圖、同步系統(tǒng)圖等。

2 智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

根據(jù)智能變電站的二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，采用SV和GOOSE數(shù)據(jù)流向圖以及裝置物理連接圖，對(duì)變電站的額二次回路設(shè)計(jì)進(jìn)行完善，并通過(guò)全站的虛端子連接表在設(shè)計(jì)中不斷優(yōu)化。變電站的二次設(shè)計(jì)圖紙，應(yīng)按照設(shè)備電壓等級(jí)和配電裝置和間隔劃分內(nèi)容，進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：

下一步是繪制裝置物理連接圖及全站光纜清冊(cè)。裝置物理連接圖反映了設(shè)備間光纜連接情況，可以清晰的表達(dá)各二次裝置光口之間的物理連接關(guān)系，全站光纜清冊(cè)，可以體現(xiàn)出全站光纜的接線方式，直接用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)光纜溶接。

首先要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)方案，明確該過(guò)程二次設(shè)備的訂貨情況，并各個(gè)電壓等級(jí)的SV數(shù)據(jù)流程圖和GOOSE流程圖表進(jìn)行繪制。這個(gè)過(guò)程與常規(guī)變電站有一定類(lèi)似之處，其電流、電壓回路和控制信號(hào)回路以及保護(hù)回路圖可以得到良好的應(yīng)用。變電站設(shè)備之間電流與電壓數(shù)據(jù)六的連接方式，能夠通過(guò)SV數(shù)據(jù)流圖進(jìn)行標(biāo)示，上傳信號(hào)。斷路器和隔離開(kāi)關(guān)控制和各保護(hù)間的聯(lián)系，可以通過(guò)GOOSE數(shù)據(jù)流程來(lái)進(jìn)行完善。

然后是全站虛端子的連接，二次設(shè)備廠商在繪制外部物理接口示意圖的同時(shí)提供相應(yīng)Excel表格形式的裝置輸入/輸出虛端子定義。設(shè)計(jì)人員根據(jù)這種定義情況，結(jié)合相關(guān)原理設(shè)計(jì)GOOSE和SV之間的連接，然后將虛端子的繪制表格，發(fā)送給全站系統(tǒng)集成商，形成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的SCD文件，最后完成整個(gè)二次系統(tǒng)回路設(shè)計(jì)。

3智能化變電站電氣二次設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1智能化變電站設(shè)備選擇要點(diǎn)

對(duì)于智能化變電站來(lái)說(shuō)，電氣二次設(shè)備選擇是重要的內(nèi)容之一，對(duì)于涉及的二次設(shè)備，包括電子式互感器、智能開(kāi)關(guān)和二次設(shè)備三種類(lèi)型的設(shè)備。在建設(shè)智能化變電站過(guò)程中，進(jìn)行進(jìn)線網(wǎng)絡(luò)化的根本目的是：使得電氣二次設(shè)備與智能化變電站正常運(yùn)行要求適應(yīng)。但是，筆者從自身的實(shí)際情況來(lái)看，智能開(kāi)關(guān)、電子式互感器等在智能化變電站設(shè)計(jì)選擇時(shí)存在的問(wèn)題包括以下三個(gè)方面：一是就智能開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，在選擇智能開(kāi)關(guān)時(shí)，應(yīng)選擇理想的開(kāi)關(guān)或從傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的開(kāi)關(guān)終端模式。其中，較為理想的智能開(kāi)關(guān)，其在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，主要的特點(diǎn)包括在線監(jiān)測(cè)功能與智能控制功能兩個(gè)方面。與此同時(shí)，智能開(kāi)關(guān)可為智能化變電站提供數(shù)字化接口，所以智能化水平相對(duì)比較高。但是從投資成本和維修角度來(lái)看，智能化開(kāi)關(guān)的費(fèi)用比較多，因此，在操作方面可能存在缺陷。二是對(duì)于傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，在與智能終端連接過(guò)程中，雖可提供數(shù)字化接口，但是由于缺少在線監(jiān)測(cè)功能，所以智能化水平較低。在這種情況下，就需要選擇投資成本低的智能化裝置。三是從電子互感器角度看，有兩種裝置可供選擇：一種是有源電子互感器，另一種是無(wú)源性電子式互感器。前者是指帶有低功率線圈的電磁式電流互感器，在運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)為：可實(shí)現(xiàn)電源與電子電路之間的匹配，然后通過(guò)激光方式，有效解決電源穩(wěn)定性方面的問(wèn)題，因此目前得到應(yīng)用廣泛。對(duì)后者來(lái)說(shuō)，其建立在光學(xué)傳感技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的電子互感器裝置，由于費(fèi)用比較高，性能的可靠性無(wú)法得到保障，因此在目前無(wú)法得到廣泛應(yīng)用。

3.2通信規(guī)約選擇要點(diǎn)

由于不同智能化變電站運(yùn)行模式和電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)狀態(tài)等方面存在一定差異，智能化變電站中通信規(guī)約設(shè)備不盡相同。這就要從智能化變電站運(yùn)行模式和實(shí)際作用效果的角度出發(fā)，對(duì)智能化變電站中通信規(guī)約設(shè)備展開(kāi)有效設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮通信規(guī)約設(shè)備在智能化變電站運(yùn)行中的優(yōu)勢(shì)，更好的調(diào)度智能化變電站現(xiàn)有運(yùn)行狀態(tài)。而且在對(duì)智能化變電站中通信規(guī)約設(shè)備實(shí)施二次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還應(yīng)對(duì)相應(yīng)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)和缺陷實(shí)施深入分析，必要時(shí)還應(yīng)對(duì)通信規(guī)約設(shè)備二次設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題展開(kāi)優(yōu)化處理，充分發(fā)揮通信規(guī)約設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化通信規(guī)約設(shè)備在智能化變電站運(yùn)行中的實(shí)際作用效果。不僅如此，在開(kāi)展智能化變電站電氣二次設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)結(jié)合不同類(lèi)型的通信規(guī)約設(shè)備展開(kāi)有效分析，繼而選取更為合理的通信規(guī)約設(shè)備，進(jìn)一步構(gòu)建智能化變電站。如果智能化變電站中通信規(guī)約設(shè)備在二次設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，則需要相關(guān)人員對(duì)智能化變電站所選取的通信規(guī)約設(shè)備類(lèi)型和實(shí)際運(yùn)行模式展開(kāi)有效分析，并根據(jù)各項(xiàng)分析結(jié)果規(guī)劃合理的解決措施，不斷優(yōu)化調(diào)整智能化變電站中通信規(guī)約設(shè)備二次設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，確保通信規(guī)約設(shè)備在智能化變電站中的作用效果得以彰顯。在選取通信規(guī)約設(shè)備時(shí)，還應(yīng)從多個(gè)方面出發(fā)考慮通信規(guī)約設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益，據(jù)此規(guī)劃合理的二次設(shè)計(jì)模式，據(jù)此保障智能化變電站中各類(lèi)電氣設(shè)備二次設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)內(nèi)涵。

3.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)于變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，我們一般將其分成三個(gè)層次：站控層、間隔層、過(guò)程層，在這三個(gè)層次中，每個(gè)層次都需要設(shè)計(jì)人員對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。尤其是過(guò)程層，過(guò)程層設(shè)備包括變壓器、開(kāi)關(guān)、刀閘、電流電壓互感器、合并單元、智能終端及獨(dú)立的智能電子設(shè)備等。過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)傳輸GOOSE報(bào)文、SV報(bào)文，用于間隔層設(shè)備和過(guò)程層設(shè)備間的以及間隔層設(shè)備間的信息傳遞。所以當(dāng)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要更重視過(guò)程層的組建和優(yōu)化，充分考慮功能實(shí)現(xiàn)和成本控制等要求。

4結(jié)束語(yǔ)

伴隨著科技不斷發(fā)展以及相關(guān)技術(shù)的提升，我國(guó)大部分的變電站已然實(shí)現(xiàn)了智能化。為了提升變電站的智能化功能，應(yīng)著重加強(qiáng)智能化變電站的二次設(shè)計(jì)。電氣二次設(shè)計(jì)必須要將變電站的功能、運(yùn)行、裝置等綜合考慮，在設(shè)計(jì)和完善二次系統(tǒng)過(guò)程中，不斷總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，斟酌每套設(shè)計(jì)方案和內(nèi)容，提高電氣二次設(shè)計(jì)的質(zhì)量和變電站的運(yùn)行可靠性。

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[1] 蔡曉亮，姚明.智能變電站二次設(shè)計(jì)與設(shè)備檢修方案研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，（21）：217-217.

[2] 朱輝.智能變電站二次設(shè)計(jì)的若干問(wèn)題[J].商品與質(zhì)量，2016，（21）：222-223.

（作者單位：中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司）