黃繼君（國網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司，江西九江332000）

解析智能化變電站的電氣二次設(shè)計

黃繼君（國網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司，江西九江332000）

隨著本世紀科學技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化已經(jīng)成為了各領(lǐng)域技術(shù)革新的發(fā)展趨勢，變電站作為供電網(wǎng)絡(luò)當中的重要節(jié)點，其設(shè)備改造有利于我國電網(wǎng)的穩(wěn)定發(fā)展。本文即是研究智能化變電站電氣二次設(shè)計問題，首先對智能化的變電站的概念，同時說明了智能化變電站的優(yōu)勢，最終闡述了智能變電站電氣二次設(shè)計的要點，以期能為相關(guān)工作提供參考。

智能化變電站；電氣二次設(shè)計；要點

21世紀是計算機技術(shù)高速發(fā)展的時代，同時也是促進了智能化技術(shù)的發(fā)展，如何將智能化技術(shù)應(yīng)用在變電站電氣二次設(shè)計當中就成為了當前電力企業(yè)發(fā)展的重要研究課題。引入該技術(shù)后變電站的電氣設(shè)備工作效率將會大大提升，能夠更好地保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

1 智能化變電站的概念和優(yōu)勢

智能化變電站指的是基于當下智能化技術(shù)改造后的變電站，其包括了智能化的電氣一次設(shè)備和二次設(shè)備，從而使各電氣設(shè)備之間的數(shù)據(jù)能夠有效共享，進一步提升變電站操作的效率。其與傳統(tǒng)的變電站設(shè)備技術(shù)有著較大的區(qū)別，第一點優(yōu)勢在于將電氣一次設(shè)備也納入了智能化系統(tǒng)當中，從而保證了二次設(shè)備在運行時能夠更加穩(wěn)定流暢；第二點優(yōu)勢在于利用網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)可以將設(shè)備運行信息直接傳導到變電站的主控系統(tǒng)中，不需要再利用接口轉(zhuǎn)換信號，大大提升了設(shè)備系統(tǒng)的整體運行效率；第三點優(yōu)勢在于智能化電氣二次設(shè)備具備了可視化的操控體系，可以有效地將設(shè)備運行監(jiān)控、診斷、故障處理等融為一體；第四點優(yōu)勢在于智能化改造后的各二次設(shè)備之間數(shù)據(jù)連接轉(zhuǎn)變?yōu)榱斯饫|，不再依靠測控柜內(nèi)的電纜傳輸信號，不僅提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，而且降低了傳輸過程中的損失和干擾，提升了設(shè)備操控過程中的準確性[1]。

2 智能化變電站電氣二次設(shè)備設(shè)計要點

2.1 智能化設(shè)備整合

①在選擇智能開關(guān)時，應(yīng)結(jié)合原有傳統(tǒng)開關(guān)設(shè)計方案，將變電站內(nèi)所有電氣二次設(shè)備的接口全部轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化模式，然后將其與智能終端機相連接。這種直接的方式雖然可以降低智能化變電站設(shè)備的投資成本，但是由于缺乏了數(shù)據(jù)線路監(jiān)控設(shè)備，因此從智能化角度看仍存在明顯的缺陷。②可以選擇在數(shù)字化接口處加裝有源性或無源性電子互感器，其中有源性互感器能夠有效地使電源和電路之間形成匹配，解決了電源本身穩(wěn)定性的問題；無源性互感器則主要是采用光學傳感技術(shù)，所需要的費用較高，因此目前國內(nèi)智能化改造設(shè)計中不常應(yīng)用。③可以選擇基于IEC61850的自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以將電氣二次設(shè)備實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)變，同時可以與變電站內(nèi)各打印設(shè)備相連接，從而實現(xiàn)設(shè)備集控、打印集控的設(shè)計目的。

2.2 直流通信電源整合

電氣二次設(shè)備的電源中包括蓄電池，而蓄電池的容量則應(yīng)該按照2h獨立發(fā)電為標準，如變電站本身地理位置偏遠，則蓄電池容量應(yīng)滿足4h獨立通信或2h獨立發(fā)電。智能化電氣二次設(shè)備設(shè)計時應(yīng)采用分段式開關(guān)設(shè)計，即采用整合直流電源設(shè)計方案。該方案并不會刪除變電站已有的直流供電線路，而是在48V線路和220V線路上設(shè)計兩個直流母線，并根據(jù)變電站內(nèi)實際電流負荷情況設(shè)計蓄電池的容量，并且不設(shè)計單獨的通信線路蓄電池，具體如圖1所示。

圖1 整合直流通信電源線路示意圖

該設(shè)計方案可有效降低二次電氣設(shè)備的優(yōu)勢在于可有效降低設(shè)備所占場地面積，并且降低了蓄電池的使用數(shù)量，可選擇單獨的空間進行安防，大大提升了設(shè)備的安全性，也避免了設(shè)備過多所引發(fā)的熱輻射型火災(zāi)。在整合之后蓄電池的容量設(shè)計最為重要，我國2014年頒布的標準中指出變電站電氣二次設(shè)備蓄電池負荷系數(shù)應(yīng)為0.6，但經(jīng)整合后應(yīng)提升到0.8[2]。

2.3 通信規(guī)約的選擇

在智能化改造后的電氣二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中，其主要包括兩個層次，其一是站控層；其二是過程層，兩個層次網(wǎng)絡(luò)所涉及的通信規(guī)約也有著不同的特點。首先，站控層次網(wǎng)絡(luò)的通信規(guī)約通常選擇103，其是以傳統(tǒng)通信規(guī)約為基本架構(gòu)，因此操作的互助性明顯降低，但所需要的成本也會大幅度下降。還可以選擇以IEC61850為基礎(chǔ)的通信規(guī)約，其可以構(gòu)建數(shù)字化的變電站電氣二次設(shè)備控制平臺，不過構(gòu)建成本明顯偏高，但使用效果號。該類通信規(guī)約適用于構(gòu)建過程層次的網(wǎng)絡(luò)，其具有的FT3幀格式、傳輸延時性固定、串口通信要求高等特點均顯示了更好的使用可靠性，更適合接受信號較為復雜的過程層次網(wǎng)絡(luò)。

2.4 電源一體化智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

智能變電站電氣二次設(shè)備設(shè)計時，應(yīng)建立高效的智能化電源監(jiān)控設(shè)備，可將變電站內(nèi)各子電源監(jiān)控系統(tǒng)整合在一起，從而形成一體化的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，直接對電氣二次設(shè)備進行監(jiān)視。其具體設(shè)計方案如圖2所示。

圖2顯示的是集中式一體化電源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，其主要是利用總線連接的模式，將各個電氣設(shè)備電源的智能監(jiān)控模塊直接與監(jiān)控設(shè)備進行連接，從而節(jié)約設(shè)備使用成本，但其對監(jiān)控設(shè)備的處理能力要求較高。另外還可以采用分布式的設(shè)計理念，具體如圖3所示。

該設(shè)計方案也就是在總線的基礎(chǔ)上對每一個電源監(jiān)控模塊均設(shè)計相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備，通過智能化網(wǎng)絡(luò)端口實現(xiàn)各監(jiān)控設(shè)備的總控制，達到一體化監(jiān)控的目的。這種設(shè)計方案雖然可以大幅度降低監(jiān)控設(shè)備的工作負荷和系統(tǒng)的處理負荷，但所需要的電氣二次設(shè)備數(shù)量大大增加，提高了電氣二次設(shè)備投資和維護成本[3]。

圖2 集中式一體化電源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖3 分布式一體化電源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)示意圖

2.5 智能設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的完善

為了保證智能化的電氣二次設(shè)備通信良好，應(yīng)該對智能網(wǎng)絡(luò)進行完善，可利用通信光纜代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜，提升通信數(shù)據(jù)信號在傳輸通道中的噪聲比，此時信號數(shù)據(jù)的傳輸效率就會呈現(xiàn)正比增高的狀態(tài)?？刹捎脝为毞胖脭?shù)據(jù)線路或強化外保護設(shè)備的設(shè)計方式，降低周邊其它設(shè)備輻射信號對線路信號的影響，但需要注意信號噪音并不能降低為0，而信號的傳輸功率也不可無線增加，因此應(yīng)根據(jù)變電站設(shè)備的實際運行狀況選擇最合理的設(shè)計方案，使數(shù)據(jù)傳輸速度達到臨界值即可[4]。也可采用 MMS、GOOSE、SNTP三網(wǎng)合一的構(gòu)建方式，以100M星型雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)，雙網(wǎng)雙工運行，從而實現(xiàn)SNTP同步機制。還要提高SV、GOOSE對時報文的共網(wǎng)傳輸效率，采用對點跳閘和網(wǎng)絡(luò)跳閘并行方案。

3 結(jié)語

變電站智能化電氣二次設(shè)備的設(shè)計有助于提升變電站的運行效率，應(yīng)合理整合直流電源，選擇科學的通信規(guī)約，并建立一體化智能監(jiān)控體系，提升通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。

[1]李 飛.110kV數(shù)字化變電站電氣二次設(shè)計[J].現(xiàn)代制造，2014（27）：131～132.

[2]鐘 澎.智能化變電站中電氣二次設(shè)計要點研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2014（33）：31～32.

[3]宋志龍.變電站電氣二次設(shè)備自動化設(shè)計淺述[J].科技與創(chuàng)新，2015（20）：109.

[4]胡 珂.電氣二次設(shè)計中的問題與有效措施分析[J].商品與質(zhì)量，2016（08）：102～103.

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2016-12-12