陳肖珂

（中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

1 現(xiàn)代變電站智能化發(fā)展的獨(dú)特優(yōu)勢概述

電氣工程的二次設(shè)計(jì)是基于變電站智能化發(fā)展而言的，其設(shè)備組成部分可如表1 所示作為參考。

以往的傳統(tǒng)型變電站在故障錄波功能上未能全面實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測功能，使其在日常工作中有諸多不便，而智能化的發(fā)展使新時(shí)期的變電站能夠滿足這一工作需求，將相關(guān)信息進(jìn)行及時(shí)、快速的傳輸與反饋[1]，降低了信息與數(shù)據(jù)的傳輸成本，同時(shí)也極大地提高了工作效率。智能變電站與傳統(tǒng)型變電站的特點(diǎn)區(qū)別如表2 所示。

通過表2 的對比發(fā)現(xiàn)，二次電氣設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)可歸納如下。

（1）智能變電站的間隔層設(shè)備是基于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)之上，實(shí)現(xiàn)信息的高效傳輸與共享的，在傳輸效率的提升上，也充分利用了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)科技的 優(yōu)勢。

（2）智能變電站中的過程層，由于其網(wǎng)絡(luò)通信增加了電氣設(shè)備的構(gòu)造，使變電站的智能化與數(shù)字化水平得到了大幅提升，在管理形式趨于高效與統(tǒng)一的情況下，實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)工作動(dòng)態(tài)監(jiān)控[2]。同時(shí)也增加了各工作流程間的信息交換效率，滿足了現(xiàn)代化變電站的實(shí)際管理需要。

表1 智能變電站的八個(gè)組成部分（參考）

表2 傳統(tǒng)型變電站與智能變電站的對比區(qū)別（參考）

2 智能變電站的電氣二次設(shè)計(jì)要點(diǎn)與策略

2.1 電氣設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)整合理念

（1）結(jié)合傳統(tǒng)型變電站設(shè)計(jì)方案的整合理念，選用智能化開關(guān)，能夠使智能變電站中電氣二次設(shè)備的接口實(shí)現(xiàn)數(shù)字化模式的提升。設(shè)備接口與智能終端設(shè)備的連接，能夠有效降低智能變電站的投資成本，但在實(shí)際應(yīng)用過程中卻難免存在缺陷。

（2）在數(shù)字化接口采用有源性或無源性的電子互感器，相關(guān)內(nèi)容如表3 所示。

（3）IEC61850 自動(dòng)化系統(tǒng)能夠在智能變電站設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)高度網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用，在各智能設(shè)備連接的過程中實(shí)現(xiàn)主機(jī)設(shè)備的集中控制。

2.2 智能變電站的直流通信電源整合

電氣二次設(shè)備的電源方面設(shè)計(jì)應(yīng)包括對蓄電池的優(yōu)

（3）智能變電站能夠通過對工作動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)揮現(xiàn)代化的性能優(yōu)勢，使電氣設(shè)備故障的診斷能力得以提升，并將傳感設(shè)備與電子執(zhí)行器聯(lián)系在一起，形成了較為完善的工作系統(tǒng)，在智能化的發(fā)展過程中，逐步趨于統(tǒng)一化發(fā)展，使變電站設(shè)計(jì)的智能化得以加強(qiáng)。

（4）智能化變電站中的間隔層由于安裝了智能終端的設(shè)備，能夠通過現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)光纖技術(shù)將各工作部分的信息聯(lián)系在一起，通過核心設(shè)備的智能監(jiān)測，使變電站的電氣回路運(yùn)行以數(shù)據(jù)化的形式反饋于主機(jī)系統(tǒng)上，形成人工智能化管理模式[3]。其中添設(shè)過程層的設(shè)計(jì)理念，將變電站的數(shù)字化水平有效提升，并且通過間隔層的工作效用，實(shí)現(xiàn)了整體工作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，化，其中蓄電池的容量應(yīng)以2 h 獨(dú)立供電為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[4]。 如變電站的地理方位存在局限性，那么蓄電池的容量設(shè)計(jì)可升級(jí)為4 h 獨(dú)立通信電源或2 h 獨(dú)立供電，以滿足智能變電站的建設(shè)需求。其中分段式開關(guān)設(shè)計(jì)能夠?qū)χ绷魍ㄐ烹娫雌鸬秸吓c優(yōu)化的作用，在方案中未刪除變電站的已有直流供電線路的基礎(chǔ)上，在 48 V 與220 V 線路上并列設(shè)計(jì)兩條直流電母線，可合理調(diào)整電流負(fù)荷的情況。該設(shè)計(jì)方案能夠降低電氣二次設(shè)備所需的占地面積，并且能夠選擇相對獨(dú)立的空間設(shè)計(jì)安防工作，使設(shè)備與系統(tǒng)運(yùn)行的安全性能得以保障，也極大地防御了由設(shè)備使用程度過高所面臨的熱輻射型火災(zāi)問題[5]。我國在2014 年經(jīng)調(diào)整后的頒布標(biāo)準(zhǔn)如表4 所示。

表3 有源性電子互感器與無源性電子互感器的對比（參考）

表4 2014 年國家標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)蓄電池負(fù)荷系數(shù)參考標(biāo)準(zhǔn)

2.3 智能變電站的通信規(guī)約

電氣二次設(shè)備的構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)改造匯總，對于通信規(guī)約的選擇也十分重要。在站控層與過程層的通信規(guī)約涉及范圍也有所不同。

（1）站控層的通信規(guī)約一般選擇103 系統(tǒng)，由于其通信規(guī)約的傳統(tǒng)性強(qiáng)，故其成本投入也較小，但其劣勢在于各工作系統(tǒng)之間的操作互助性較差。IEC61850 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化平臺(tái)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)智能變電站電氣二次設(shè)備的高效控制，但其構(gòu)建成本較高，在實(shí)際應(yīng)用中為企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)壓力比較大。

（2）IEC61850 系統(tǒng)適用于過程層的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)，其FT3 的幀格式與傳輸延時(shí)的固定性能夠使過程層的實(shí)用性能得到優(yōu)化，使其接受信號(hào)的能力得以增強(qiáng)，從而建設(shè)穩(wěn)定性更優(yōu)的處理層工作系統(tǒng)[6]。

2.4 智能變電站中設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)

對電氣設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的完善工作，是實(shí)現(xiàn)智能化通信的首要條件。利用現(xiàn)代電子通信技術(shù)中的光纖電纜替代傳統(tǒng)型較為厚重的電纜，不僅能夠在設(shè)計(jì)中加強(qiáng)安全性能，同時(shí)也提升了傳輸信號(hào)的效率。采用單獨(dú)的數(shù)據(jù)線路強(qiáng)化設(shè)計(jì)方案，能夠降低其他設(shè)備運(yùn)行對通信信號(hào)的影響，使信號(hào)干擾持續(xù)減弱。其中MMS、GOOSE、SNTP 三網(wǎng)合一的技術(shù)構(gòu)建模式，能夠在100 M 星型雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行雙網(wǎng)雙工高效運(yùn)行[7]。在SNTP 機(jī)制的實(shí)現(xiàn)過程中，還能夠?qū)V、GOOSE 與時(shí)報(bào)文的共網(wǎng)傳輸效率予以大 幅提升。

2.5 電度表和電能量采集設(shè)備

電能量計(jì)量表計(jì)要求準(zhǔn)確度等級(jí)為有功0.2S 級(jí)、無功0.5 級(jí)的智能電能表，電能表的標(biāo)定電流值選擇0.3 A，額定最大電流值選擇6 A。電能表具有計(jì)量正、反向有功電量、四象限無功電量、分時(shí)電量、最大需量、30 次以上諧波及失壓斷流報(bào)警計(jì)時(shí)功能。電能表一般具有3 個(gè)以上獨(dú)立設(shè)置的RS485 口，需要與電能量采集裝置連接完成電量數(shù)據(jù)的上傳。通信規(guī)約符合DL/T645—2007《多功能電能表通信規(guī)約》，失壓計(jì)時(shí)功能滿足DL/T566—1995《電壓失壓計(jì)時(shí)器技術(shù)條件》。

2.6 對公共的設(shè)備進(jìn)行設(shè)置

在改造以及擴(kuò)建的工程施工時(shí)，極易觸碰到公共變電站的設(shè)備，如GPS 定位設(shè)備以及遠(yuǎn)程控制設(shè)備等。因此，在施工的過程中應(yīng)該注意設(shè)備的接口處，若其不能滿足實(shí)際施工的接口需求，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行更換或重新定制設(shè)備，嚴(yán)禁在原來的屏體上安裝相關(guān)的設(shè)備。

2.7 利用直流以及交流控制電源

在統(tǒng)計(jì)變電站中直流負(fù)荷的過程中，應(yīng)該滿足改造以及擴(kuò)建的需求，同時(shí)需要根據(jù)各個(gè)省份的電氣電網(wǎng)技術(shù)，合理地規(guī)劃直流空開設(shè)備接口的使用分配。若接口不足，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況增加直流饋線[8]。此外，若增加接口后還會(huì)出現(xiàn)不足的現(xiàn)象，可以根據(jù)實(shí)際情況將直流負(fù)荷直接通過母線連接到電纜上，同時(shí)需要在交流環(huán)網(wǎng)中連接改造的交流負(fù)荷，根據(jù)實(shí)際擴(kuò)建情況增設(shè)交流電回路，高效完成設(shè)計(jì)。

3 結(jié) 論

對于智能變電站中的電氣二次設(shè)計(jì)，工作者應(yīng)注重對智能設(shè)備的選擇，同時(shí)對通信規(guī)約及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇也十分重要。在利用當(dāng)下社會(huì)科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，完善傳統(tǒng)型變電站的基本優(yōu)勢，掌握二次設(shè)計(jì)的智能化要點(diǎn)，對設(shè)計(jì)質(zhì)量作出有效控制方案，才能為智能化變電站的建設(shè)提供保障。