数字化变电站电气二次设计王元

数字化变电站电气二次设计王元

王元

（新疆远华电力（集团）有限公司新疆伊犁州伊宁市835000）

摘要：数字化变电站，也可称为智能变电站，是智能电网的物理媒介。数字化变电站的发展直接影响智能电网的发展。数字化变电站是在所有环节都实现了数字化的变电站。在数字化变电站中，电气设计情况直接关系着电力系统的运行质量。不同厂家生产的二次设备采用的接口和需要的输入数据方式可能不同，这导致了电气设备设计应用存在一些问题。为此，专家建议建立合并单元模块，采用统一的通信协议，使设备间无缝对接通信。

关键词：数字化；变电站；电气二次设计

1.数字化变电站设计原理

数字化变电站采用了分层原理进行设计。过程层使用电子式互感器检测电力系统中的电压电流信号，并将其数字化，再通过光纤传输。这种结构绝缘好，能够抗干扰，有利于设备的小型化和紧凑化设计。间隔层位于变电站层与过程层之间，保证通信的顺畅。间隔层从过程层得到电网中的信息。变电站层有通信网络，可接收调控中心指令，指导间隔层和过程层的动作，并对设备及时进行调整。变电站层可以在线编程，实现交互功能。

2优化电气二次设计的重要意义

近年来，我国经济水平呈稳步上升的发展趋势，人们的生活水平也有了明显的提升，电气设备的不断出现使人们对电的需求量越拉越大，想要达到用户的需求，就务必要加强对电气二次设计的重视，将理论知识与实际结合，不断优化电气二次设计的方案，降低电气工程中安全事故的发生。在对电气进行二次设计时，系统运行的维护工作尤为重要，很多设计人员都会忽视这一情况，从而降低电力企业的生产效率，其次，在电气工程中其施工安全尤为重要，为了有效保证电气工程的施工安全，施工单位应该根据施工的具体情况制定相关的故障制度，避免电力系统施工中事故的发生，同时应该要求相关技术人员将现有的技术进新不断改进，并提前考虑到可能发生的事故，制定具有针对性的解决对策，从而达到防护的目的。简单来说，电气二次设计的优化工作可以大大提高电力企业运行的稳定性，保证电气施工、检测以及生产管理更具有安全性，从而推动电气企业的可持续发展。

3.智能变电站电气二次设计策略探讨

3.1注重性能可靠的设备选用

在智能变电站运行过程中，电气二次设备性能是否可靠，与这类变电站的生产状况及生产效益是否良好密切相关。因此，在智能变电站电气二次设计中应注重性能可靠的电气二次设备选用。具体表现为：第一，通过对智能变电站功能特性的考虑，设计人员在其电气二次设计中应注重性能可靠的电气感应器、开关装置等多种设备选用，促使这些设备作用下的智能变电站电气二次设计更具科学性，并提升这类变电站的实践应用水平；第二，智能变电站电气二次设备选用中设计人员应从成本经济性、设备的工作性能、使用寿命等方面入手，选择出有效的电气二次设备并加以使用，从而完善其设计方案，并满足智能变电站高效运行要求。

3.2明确通信规的选择要点

在智能变电站电气二次设计工作开展中，为了确保最终得到的设计方案有着良好的应用价值，则需要设计人员能够明确电气二次设计中相关的通信规选择要点，给予其设计效果增强科学保障。实践中的通信规选择要点包括：（1）智能变电站电气二次设计中通过对过程层网络的考虑，注重IEC61850通信规及600448使用，从而满足智能变电站实际要求，并保持其过程层网络良好的运行工况。同时，由于这种通信规的成本较高，需要设计人员在电气二次设计中慎重使用；（2）基于智能变电站电气二次设计工作的开展，若考虑了这类变电站朝着更高层次的方向发展，则需要设计人员能够注重针对性强的IEC60448通信规定使用。而在站控层设置中应考虑为103以及IEC61850这两类通信规的合理使用。实践中通过对这些不同通信规的配合使用，有利于实现智能变电站的可持续发展，并为其电气二次设计工作开展提供所需的参考信息。

3.3加强网络结构设计

第一，设计人员在实践过程中若选用了IEC61850通信规，则应在间隔层与站控层之间的网络设置中选用以太网，并将星型的以太网结构作为站控层的网络结构，且在以GOOSE为信息的交换协议支持下，确保间隔层设备的稳定运行，从而为智能变电站的整体运行水平提升提供保障；第二，通过对过程层功能特性的考虑，可在其应用过程中设置光纤线路，且在IEC61850的9-2模式作用下，将过程层的光纤线路与间隔的保护层及测控设备有效的连接起来，促使智能变电站电气二次设计中的网络结构设计更具合理性；第三，通过对间隔层设备与GOOSE的合理使用，满足智能变电箱运行中在信息接收和传递方面的实际要求，且在GOOSE网络的支持下，实现智能开关与间隔层设备间的正常通信。

3.4电子式互感器合并单元的功能及结构分析

电子式互感器是数字化变电站的过程层设备，联系着系统的一、二次设备。电子式互感器监测电网的电流电压，采样信息发送给合并单元。合并单元汇集采样信息，并对其整理、构建数据帧，经过以太网，把数据发到变电站。

结构分析根据以上功能分析，电子式互感器合并单元的总体结构，电网中的电流电压信号被一次传感器采集，进行A/D转换为数字量，再通过电光/光电转换，经光纤输出给合并单元，合并单元将整理好的数据发送到以太网。

完善的自动化系统对于变电站电气设备的运行工况可以进行全方位、多渠道地监测与感知。特别是微机型控制、遥控遥测、通信控制等各项新技术的应用，使得变电站的综合自动化水平越来越高。在计量测量、电气设备运行监测等功能构建下，综合自动化系统具有较强的自运行功能，具备了无人值班及高效节能站的条件。具备自运行功能的综合自动化变电站借助电气设备采集并传输信息量及进行电压调控，变电站系统的设计中，二次电气设计需要具备与综合自动化系统一致的功能目标。二次电气设计部分涉及到电能传输、电压变换、电压分配等有益于提高稳定性的基础功能。110kV微机型成套无人值班变电站的综合自动化系统和电气二次设计所要实现的功能是一致的，分为系统继电保护及安全自动装置、调度自动化、计算机监控系统、控制、操作及防误闭锁、同期、信号系统、直流系统及同步对时系统等内容。然而，电气二次设计与综合自动化系统之间也存在差异性，在功能一致的前提下，两者的装置系统及对象和实现方式又有明显差别。

结束语：通过目前我国科技水平发展情况来看，已经呈现明显的上升趋势，电力企业也都借鉴国内外出色的电气二次设计内容，不断引进先进的设备及先进的信息技术，有效提高了电力二次设计工作人员的工作效率，也为企业的经济效益起到了推动的作用。目前，我国电力系统已经逐渐想着自动化的趋势发展，有效降低了安全事故的发生，不断优化电气二次设计内容，提高电气二次设计的工作和效率，为用户提供更加安全、稳定的用电环境。

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