智能化变电站中电气二次设计的要点

智能化变电站中电气二次设计的要点

程黎宁 郑春雷

开封光利电力设计有限公司 河南开封 475000

摘要：受到科技进步的影响，让智能化技术发展的速度逐渐加快。在变电站运行的过程当中，可以运用智能化技术。近些年以来，针对智能化变电站的研究工作得到了很大的关注与重视，将先进的数字化技术应用到智能变电站电气二次设计的工作当中，能够发挥出其良好的作用，确保了智能变电站运行的稳定性与可靠性，相关二次设备的运行状态均正常，其中主要涵盖了测量管控、远程传动、在线监测以及故障录波设备等等。所以，正式因为智能化变电站能够科学运用和共享相关数据信息，做好智能化变电站中电气二次设计工作十分关键。

关键词：智能化；变电站；电气；二次设计；要点

一、智能变电站的优势 

1.1 特点

在运行过程中，与以往的变电站相比较，智能化变电站的功能更加多样化和智能化。以前变电站没有的变电站监视、控制和故障录波等功能在智能化变电站中都得到了实现。数字化变电站是一种新型的变电站，它是一种兼顾有继电保护、安全装置和相关监控系统的变电站。对于传统的变电站来说，它们不仅存在着中硬件重复配置使用的缺点，同时由于信息比较独立，无法实现传递，并且成本不低，这些缺点在数字化变电站中都得到了很好的解决。

通过相应的分析我们可以得出智能化变电站的结构是“三层两网”的结构形式。这种结构形式主要是通过三层即站控、间隔和过程层，还有两网即站控层和过程层网络来实现对数字化信息的共享。它的主要优势是：成功的将智能化变电站的信息实现数字化，然后再将数字化信息通过网络来进行传递，从而来实现相关信息的共享。与传统的变电站相比，智能化变电站的特点更加明显，将这些特点总结为以下四个方面。

（1）在以前的变电站中并没有设置过程层，而智能化变电站则增加了这一设备，也就是智能化变电站通信网络中多了次电气设备，这一改变将智能化变电站数字化技术向前推进了一大步。

（2）网络化在智能化变电站间隔层设备中的成功应用，提高了信息交换的效率。

（3）智能化变电站提高了在监测和诊断两个方面的性能优势，这是由于智能化变电站中加入了很多的智能化设备，比如说电子、传感和执行器等，在这些智能化设备的控制下，保障了系统的正常运行。

（4）除了在智能化变电站间隔层设置了智能终端，同时还将智能终端设置在了一次设备上，并且使用光纤通信将这两个智能终端进行了有效的连接（而以前是通过测控柜电缆连接的）。另外电气回路连接出现在测控装置与智能终端之间。

1.2 智能化变电站的优势 

与以前的变电站相比，智能化变电站的主要优势就是，智能变电站比传统的变电站多了一个过程层，这一条件的实现，大大促进了变电站的数字化水平的提高。另外，智能化变电站的间隔层能够实现网络化，这一情况实现了信息交换，大大提高了信息的交换率。

二、智能化变电站中电气二次设计的要点分析

2.1智能设备选择

在智能化变电站建设的过程中，要做好电气设备设计，就要选择合理的智能设备，智能电站中的设备主要包括智能开关、电子式互感器和二次设备。在建设过程中，需要进行进线网络化设计，其可以使电气二次设备符合变电站的运行需求。但在实际建设的过程中，智能化变电站在二次设备的设计和选择时经常会出现各类问题。变电站中常见的二次设备包括继电保护装置、控制电缆、控制光缆和监控后台、通讯设备等。在继电保护装置方面，应该选择与工程需求相符的装置，满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性的要求。在选择性方面，继电保护应该能够率先将故障设备或线路本身切除，在故障发生的时候保护线路。上下级电网继电保护之间的整定需要遵守逐级配合的原则，确保电网故障时继电保护设备可以选择性的切除故障。在速动性方面，继电保护设备应该能够在第一时间切除短路故障，从而全面确保系统的稳定和安全，降低故障设备和线路的受损程度。在灵敏性方面，设备和线路在被保护范围中如果出现金属性短路，则要发挥保护装置的灵敏系数，根据继电保护的整定值来实现。在可靠性方面，继电保护装置应该在范围内进行动作，如果没有发生故障，则不会随意动作。连接导线负责将电源、负载开关连接在一起，只有使用连接导线进行连接，才能形成完整的电气回路，进而实现相应的功能。

2.2通信规约

智能化变电站的自动化系统采用“三层两网”结构，其中“两网”指的是：站控层网络和过程层网络（GOOSE/SV）。不同的网络需要选择不同的通信规约，通常在进行电气二次设计时，也需要选择不同的通信规约。常规变电站站控层网络普遍使用103通信规约，其设计形式和功能内容都比较传统，并没有较高的操作优势，普遍用于低成本的变电站系统之中。IEC61850也是比较常用的通信规约，其应用优势相对较大，同时投入成本也相对较高，通常会用于过程层，因为该通信规约采用FT3帧格式，有很多使用有段，如性能效果明显、传输延时固定等等。除此之外，IEC60044-8也是比较常见的通信规约，是IEC发布的电子式电流互感器标准，它对电子式互感器及合并单元的设计、试验、通信方式等做出了详细定义，有时候特指IEC60044-8标准中规定的FT3采样值传输协议。国网公司在FT3的基础上进行了扩展，发送频率加倍，带宽增加了一倍，采样值通道也扩展为22路。该通信规约主要用于智能化变电站的对象设计，可以优化变电站的设计质量，但也有十分明显的应用缺点，如缺少稳定性、应用成本较高等等。如果智能化变电站采用单间隔、无需数据同步的电气二次设备，那么可以使用IEC60044-8通信规约。而IEC61850-9-2是一种采样值传输标准，它定义了电子式互感器往外发送采样值报文所应遵循的报文格式，即用通信的方式取代了传统互感器使用电缆传输的电压、电流等信号。当然，具体的通信规约形式选择还要根据不同应用场合分析后确定。

2.3网络结构

针对智能化变电站的网络结构进行设计，可以将其分为三个不同的层次，分别是过程层、间隔层和站控层，这三层网络都需要采取独立的设计方案。从过程层的角度来看，需要将智能化变电站与传统变电站进行区分，采取不同的网络设计方案，并明确核心差异元素，在操作的过程中需要多加注意。目前，需要从经济、可靠、安全、合理等多个方面考虑，在站控层网络设计时，可以将星型以太网网络作为基础，然后进行相应的网络设计。

三、结语

方案设计完成之后，在实际的电气二次设计过程中，应当对涉及到的设备进行相关的选择。另外，在进行智能变电站电气二次设计时，对于通信协议的正确选择是十分关键的，以及整体系统的网络架构也要合理，适配整个变电站的需求，应当给予足够的重视。经济和技术的发展为智能变电站的发展提供了基础。同时，在确保设计规范的基础之上，要确保整体系统的质量完善，相关的作业人员首先要熟悉和掌握电气二次设计的重点核心，并充分采取设计质量控制和预防措施。通过以上的缜密设计和注意事项，才能设计出具有突出优势的项目，为智能变电站的发展提供保障。

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