章學(xué)明

(上海電力高壓實業(yè)有限公司，上海 200331)

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變電站的發(fā)展方向及二次設(shè)計要點分析

章學(xué)明

(上海電力高壓實業(yè)有限公司，上海 200331)

提出了變電站的發(fā)展方向，簡單介紹智能化變電站的特點和優(yōu)點， 提出了智能化變電站電氣二次設(shè)計需要注意的問題，分析了智能化變電站中電氣二次設(shè)計的具體方案。

變電站；智能系統(tǒng)；二次設(shè)計

由于我國最近幾年科技有了很大的發(fā)展，變電站作為基礎(chǔ)建設(shè)之一，也開始使用新技術(shù)。目前，無論是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還是計算機模擬技術(shù)都已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟，在我國的電力系統(tǒng)中，信息技術(shù)也已經(jīng)普遍應(yīng)用。應(yīng)用信息技術(shù)，可以把電力信號智能化，建立強大的數(shù)據(jù)儲備資源，為后期變電系統(tǒng)的控制提供基礎(chǔ)。計算機技術(shù)可以取代過去古老的變電測量、檢測、保護和排查，以全新的方式操控變電站。目前智能化變電站已經(jīng)可以做到變電站間的數(shù)據(jù)共通和信息傳遞，并且具備了現(xiàn)代化變電站應(yīng)用的規(guī)模，因此智能化變電站成為新型變電站建設(shè)的發(fā)展方向。其中變電站電氣二次設(shè)計是智能化建設(shè)的關(guān)鍵，直接關(guān)系著變電站的正常運行。

1 智能化變電站特點與優(yōu)點簡介

智能傳感器和智能化設(shè)備的使用，加上計算機信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普遍使用，使得我國電力系統(tǒng)變電站的技術(shù)也得到了長足的進步和發(fā)展。

全智能化系統(tǒng)可以把各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成智能化的信號，充分體現(xiàn)出電氣數(shù)據(jù)處理和分析的智能化優(yōu)越性，體現(xiàn)了各種信息和數(shù)據(jù)集成化的優(yōu)點，給變電站電氣二次設(shè)計提供一定的基礎(chǔ)。由于以前變電站的數(shù)字化系統(tǒng)無論是數(shù)據(jù)的測量、檢測、保護和排查，還是監(jiān)視、控制、計量和排障都獨立運行、互不聯(lián)系。因此，需要采取計算機網(wǎng)絡(luò)的形式對整個電氣系統(tǒng)進行全面的監(jiān)控。配備必要的監(jiān)控系統(tǒng)、繼電器和智能開關(guān)，將原來設(shè)備復(fù)雜、信息溝通少、投資費用高的變電器系統(tǒng)，改造成全系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，信息交換通暢的自動化智能系統(tǒng)，將原有功能單一的裝置，整合成信息集中、配備優(yōu)化的系統(tǒng)。

智能化的變電站結(jié)構(gòu)組成有三層兩網(wǎng)，三層：站控層、間隔層、過程層。兩網(wǎng)：站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)。這種結(jié)構(gòu)可以將所有的信號智能化的進行收集、歸納、分析、處理和輸出，基本實現(xiàn)全變電系統(tǒng)的信息、通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化和智能化，建立標(biāo)準(zhǔn)化、全方位的信息統(tǒng)一體系，真正達到智能化的要求。

智能化變電系統(tǒng)的優(yōu)點有以下幾點：

(1)在智能化變電站中，采用了具有過程層的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠大大提高變電站人力和物力的效率；

(2)鑒于智能化變電站采用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，變電站就和網(wǎng)絡(luò)具有了相同的優(yōu)點，主要是方便了人們之間的信息交換和共享，提高了信息傳遞的速度；

(3)科學(xué)技術(shù)的進步給我們提供了很多精密的電子儀器和設(shè)備，這些設(shè)備將最先進的技術(shù)和實際應(yīng)用結(jié)合在一起，充分發(fā)揮了技術(shù)的優(yōu)越性，在變電系統(tǒng)的檢查和數(shù)據(jù)分析上表現(xiàn)出非常強的實用功能；

(4)由于間隔層中智能化終端的使用，使通過光纖進行的通信更直接，更便捷。人們往往只需要控制管理好光纖的具體走向，就可以掌控整個變電站系統(tǒng)的工作情況；

(5)智能化變電站具有靈活性、簡便性、可操作性強等特點，有效的實現(xiàn)先進網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和變電站電氣二次設(shè)計的完美融合。

2 智能化變電站電氣二次設(shè)計需要注意的問題

電氣二次設(shè)計的主要工作包括是檢查一次線路和設(shè)備、測量一次設(shè)備的各項參數(shù)和檢測控制電路是否正常，一次設(shè)備的操作控制等等。電氣二次設(shè)計主要針對于:元件繼電保護、系統(tǒng)繼電保護、直流電源系統(tǒng)、變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)和自動化工程安全監(jiān)測系統(tǒng)等。

下面就針對于電氣二次設(shè)計中常遇到的問題進行詳細分析。

(1)繼電保護問題

繼電保護分為元件繼電保護和系統(tǒng)繼電保護。元件繼電保護主要是指對變壓器的繼電保護，主要包括廠用變壓器保護、發(fā)電機保護以及變壓器組保護等。系統(tǒng)繼電保護可以檢測出系統(tǒng)中不正常運行的元件，及時切斷這些元件和系統(tǒng)的聯(lián)系。

(2)光纖縱差保護問題

光纖縱差保護是指在兩側(cè)電氣量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過光纖進行雙側(cè)通訊，從而比較兩側(cè)電氣量的一種差動保護。與一般的差動保護相比，光纖縱差保護的差流回路線纜可以很長，也不會對流變二次回路的負載造成太大影響。此外，光纖差動保護防雷防電的能力較強，可以傳輸?shù)男畔⒘枯^大、中繼距離長。

(3)流變和壓變的級次選擇配置問題

電流互感器和電壓互感器主要是為繼電儀表、繼電測量、繼電保護提供一次電流電壓的信息。電流互感器和電壓互感器的二次參數(shù)與繼電儀表、繼電測量、繼電保護相關(guān)聯(lián)。由于二次纜線長度及電磁干擾的問題使得儀器的測量值不夠準(zhǔn)確，前后兩次參數(shù)不重合。光電互感器的發(fā)明解決了這個問題。光電互感器是一種將計算機技術(shù)和光纖通信技術(shù)綜合利用的新型互感器，在形成的光纖局域網(wǎng)中，光電互感器與電子式儀器儀表、計算機測量、保護裝置的接口標(biāo)準(zhǔn)化、合理化，就能夠簡化二次保護裝置、簡化二次測量裝置，并提高參數(shù)的準(zhǔn)確性。

(4)安全生產(chǎn)問題

在保證電氣二次設(shè)計技術(shù)達到指標(biāo)的基礎(chǔ)上，必須高度重視安全問題。電力系統(tǒng)是個復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)，涉及的電壓很高，對人身安全有很大威脅。因此，在進行電氣二次設(shè)計時，必須有相關(guān)的防護措施，一般采用安全防誤裝置。

3 智能化變電站中電氣二次設(shè)計的具體方案

(1)挑選先進的設(shè)備

智能化變電站主要采用的先進設(shè)備有二次設(shè)備、電子互感器及智能開關(guān)等。由于二次設(shè)備種類比較單一，所以只能采用以網(wǎng)絡(luò)形式為主體的二次設(shè)備。在挑選電子互感器時，有兩種類型，分為無源電子傳感器與有源電子互感器，在我國主要采用的是有源電子互感器，這種類型的互感器適合中國的變電系統(tǒng)。至于智能開關(guān)，我國普遍采用智能終端和原始開關(guān)相結(jié)合的方式。

(2)變電系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)

目前超高壓電網(wǎng)中智能變電站系統(tǒng)大部分是220 V電壓，可以滿足30 kV至500 kV之間的功率要求。上文中已經(jīng)討論過，智能變電站系統(tǒng)分為過程層、間隔層和站控層三部分。其中，間隔層與站控層兩級的信息交流基本依靠以太網(wǎng)來完成的，而且間隔層的設(shè)備采用的系統(tǒng)不僅能夠交流數(shù)據(jù)，還可以對各個單元起到單獨封鎖的作用。因此，過程層可以通過以太網(wǎng)，準(zhǔn)確的將信息傳到間隔層和其他設(shè)備。

(3)設(shè)計電路圖

對于智能化變電站電氣二次設(shè)計，電路的設(shè)計也尤為重要。因為電子互感器是通過光纜實現(xiàn)信息和信號的輸送和傳遞的，所以完備的電路圖可以保證整個變電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。變電站電氣二次設(shè)計所采用的智能終端是能感受命令的終端，它能夠及時接收光纜所傳遞的信息，對系統(tǒng)的開閉起控制作用。這個過程就是系統(tǒng)智能化的過程。由于一次設(shè)備的反饋信號會在處理后送至二次設(shè)備處，二次設(shè)備再把信息輸送到智能終端，整個信號的傳遞過程充分地體現(xiàn)了智能變電站系統(tǒng)在信息的整合和輸送功能方面的優(yōu)勢。

(4)屏的組成

智能化變電站電氣二次設(shè)計還關(guān)系到組屏的設(shè)計。區(qū)別于傳統(tǒng)的組屏模式，一般來說，智能化變電站的組屏方法是：能夠同時包括所有要求的功能，操作簡單，系統(tǒng)組成一目了然。此外，如果適用的電壓不同，那么組屏的方式也要有所不同。可以采用先分組進行組屏，待各個部分組屏成功后，再將所有分組進行整合。變電站的主機部分的操作一定要在中心控制室中完成，除非某些特別的設(shè)備能夠獨立完成工作。

(5)終端接線圖

智能化變電站電氣二次設(shè)計很重要的部分包括終端接線部分。為了簡化工序，一次和二次終端的設(shè)計可以同時進行，主電路設(shè)計完成后，再規(guī)劃額外的電路部分，達到綜合優(yōu)化設(shè)計的目的。如果二次電路設(shè)計得簡單一些，就能大大降低事故發(fā)生的危險性。此外，老化的電纜要及時更換，保證變電系統(tǒng)的正常運行，達到智能化的要求。

4 結(jié)語

目前,我國屬于工業(yè)化發(fā)展階段,無論是企業(yè)生產(chǎn)，還是居民生活，都對電力系統(tǒng)提出了更高的要求，因此，電力系統(tǒng)要保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定供電也必須在技術(shù)上有所提高。作為電力系統(tǒng)的重要部分，變電站正在大踏步地向智能化發(fā)展。智能化變電站有著區(qū)別于傳統(tǒng)變電站的特點和優(yōu)點，從一、二次設(shè)備選型到保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)都有所不同，因此智能化變電站電氣二次設(shè)計也有相應(yīng)需要注意的問題。同時智能化變電站是新技術(shù)的革命，需要專業(yè)人員不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，及時掌握相關(guān)知識，確保設(shè)計的系統(tǒng)能在實際生產(chǎn)中安全穩(wěn)定運行，以適應(yīng)整個電網(wǎng)智能化發(fā)展的需要。

(本文編輯：楊林青)

Development Trend of Substation and Electrical Secondary Design Analysis

ZHANG Xue-ming

(Shanghai Electric High Voltage Industrial Co., Ltd., Shanghai 200331, China)

This paper presents the development trend of substation, outlines the characteristics and advantages of intelligent substation, points out the problems in intelligent substation electrical secondary design, and finally analyzes the concrete scheme for intelligent substation electrical secondary design.

substation; intelligent system; electrical secondary design

10.11973/dlyny201506011

章學(xué)明(1973)，女，工程師，從事電氣設(shè)計工作。

TM63

B

2095-1256(2015)06-0794-03

2015-10-22