智能变电站二次系统设计方法研究

智能变电站二次系统设计方法研究

王宜政1杨宝林2

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（天津市电力公司检修公司天津300250）

摘要：摘自改革开放以来，我国的科学技术得到了快速的发展，各种现代化的先进技术开始在各行各业中进行广泛应用。随着人们用电量的不断增加，电力系统开始向更复杂化方向发展，其对新技术的应用也不断增加，目前在变电站中已开始应用各种智能化自动装置，从而为变电站实现智能化奠定基础。本文主要对智能变电站二次系统设计方法进行分析研究。

关键词：变电站；二次系统；结构设计

1智能变电站的现状

数字化变电站和常规变电站是就现在而言，国内变电环节的两大基本模式。但是就这两种常规变电环节模式却在使用中暴露出诸多不足缺陷。数字化变电站在相关标准规范上还是欠缺的，在整个运行过程之中可靠程度不确定，设备也不能稳定，相关的评估体系和手段等不够健全。高压建设随着时代的发展已经步入实用化阶段，光伏、风电等的一些新出炉的能源使用不断的在电力建设中出现，这是发展的必然趋势。也就必然要求着系统安全稳定性也要达到一定高度，要求着智能电网变电站要有更加严格的标准规范。常规变电站，在采集资源中重复亢长，系统套数、厂站设计不统一，复杂的调试方式，操作互动性太差，规范标准化严重不足等等一系列问题。以上种种，对变电站的运行效率产生直接的影响，这样对于电网安全运行水平的要求进一步提高是极为不利的，因此我们需求寻求一种新的变电模式，即智能化变电站。

智能化变电站是变电站自动化领域的发展的阶段性产物，变电站自动化领域技术发展相当迅速，这也就带动着通信技术和计算机信息的发展。国际电工委员会就为了达到厂家之间设备共享，使其操作性加强的目的，制定了IEC61850（变电站内通信网络和系统标准体系）。可拓展架构是针对于未来通信而言的，建模技术是面向对象来说的这一系列技术方式，这些给智能化变电站提供了完备健全的建设保证。

2传统二次系统和智能化二次系统的差异

传统二次系统传递的是模拟量，而智能化二次系统传递的是数字量，这是两者的本质区别，也是两者之间其他差异的根源。下面进行具体说明。

2.1二次回路不同

常规站的二次回路是一张电缆网：所有的信息传递和交互动作均通过二次电缆进行。缺点：需要大量接点，系统接线复杂。优点：设备间的互通关系明确，便于查找故障。智能站的二次回路是一个通信网络：全站信息转化为虚拟数字的形式，并以IEC61850规约为基准进行交互。缺点：信号的输入输出关系与通信网络接线不对应，增加设计难度。优点：节省电缆，简化施工。

2.2二次系统的逻辑结构不同

常规站采用“两层”结构，即“站控层”和“间隔层”。而智能站增加一个“过程层”，且对原先的“间隔层”的通信方式也有所改动。缘由：智能站要采集整站的全景数据并实现交互共享，若按常规站配置，一则信息传输容量和速率达不到要求，另外也和建立一体化信息平台相冲突。

2.3一次、二次的分界面不同

在常规站中，一次设备和二次设备的划分非常明确，不同类别的设备运行于不同的电磁环境中。而在智能站中，为了传递数字量的需要，原本属于二次设备范畴的保护、测控、计量等单元渐渐和智能一次设备相结合，使得二次设计时需要考虑更多的安全因素。

2.4设计内容的不同

和常规站相比，智能站没有繁杂的端子排图，但增加了以下内容：全站网络图、VLAN划分、IP配置、虚端子设计、虚端子二次接线图、同步系统图等。以上列举常规变电站和智能变电站在二次系统方面的主要不同之处，这也是二次系统智能化设计中的一些关键问题的产生根源。

3智能变电站二次系统设计分析

3.1系统构成

变电站二次系统在功能逻辑上分为站控层、间隔层和过程层。

站控层由主机、操作员站、远动通信装置、保护故障信息子站和其他

各种功能。间隔层由保护、测控、计量、录波、相量测量等若干子系统组成。过程层由互感器、合并单元、智能终端等构成。

3.2网络结构

过程层网络按照电压等级分别组网。双重化配置的保护及安全

自动装置应分别接入不同的过程层网络；单套配置的保护及安全自动装置、测控装置宜同时接入两套不同的过程层网络，并采用相互独立的数据接口控制器。

3.3二次设备的配置原则

站控层设备的配置，以220kv变电站为例，对于以双套配置的主机，其不仅可以作为无人值班变电站的主机，同时可以兼操作员站和工程师站，这样就需要其所保护的信息子站的信息应与变电站实现共享，以便于信息采集的需要，在这种情况下则不能进行独立配置。同时由于主机的双套配置，则要求其远动通信装置也要进行双套配置。

3.3.1隔层设备测控装置独立配置时，应单套配置，220kv电压等级若采用继电保护就地安装时，采用保护测控一体化装置，110kv及以下电压等级推荐采用保护测控一体化装置。对于继电保护装置的配置与常规变电站配置原则一致。故障录波及网络分析记录装置，对于220kv变电站按照电压等级分别配置，主变压器单独配置。110kv及以下变电站统一配置。66kv及以上独立配置电能计量表计，计费关口满足相应规程规范要求。在这情况下需要将装置屏上的打印机进行取消，从而通过网络以二次系统的工程师站进行打印机的设备，以此站来完成各数据的打印工作。

3.3.2程层设备的配置原则，220kv-750kv除母线外，智能终端宜冗余配置。66kv及以下配电装置采用开关柜布置时不配置智能终端。110kv及以上主变压器本体配置单套的智能终端。智能终端分散布置于配电装置场地智能组件柜内。

3.3.3网络通信设备配置原则：220kv及以上电压等级变电站的站控层网络交换机冗余配置，每台交换机端口数量应满足实际工程需要。一般采用100M电口，站控层交换机之间级联端口采用1000M端口。交换机采用电口还是光口进行互联，还要根据其所处的距离远近来定，同一建筑内较近距离时则采用电口，其他情况下则宜采用光口进行连接。而在间隔层进行交换机配置时，则需要根据工程的实际规模的要求来进行，具体还要参照设备室或电压等级等。当在过程层时，则需要按照衬际的间隔来进行交换机光纤接入数量的控制，每台以不超过16对为宜，如果任意两台智能电子设备之间进行数据传输时，则需要以不超过四个交换机为宜。通常在常规的变电站内，间隔层和过程层之间不需要配置较多的交换机，但在智能变电站中，由于应用了网络方式进行数据的传输，所以交换机是必不可少的，在间隔层和过程层之间需要配置大量的交换机，而这些交换机是保证智能变电站得以安全运行的关键，因为一旦有交换机发生故障，那么则会导致多个间隔的保护拒动，从而导致严重的事故，所以保证交换机的可靠性是非常重要的。

结束语：

智能变电站建设作为当前智能电网建设的基础，其不仅是智能电网建设的核心，同时也起着非常重要的支撑作用，所以针对当前智能变电站的二次系统，应以对其不断的改进和升级为设计宗旨，从而使智能变电站的功能性得以有效的发挥出来，保证电网的安全、稳定运行。

参考文献：

[1]葛立青，智能变电站信息集成及二次安全防护方案[J].江苏电机工程,2012(7).

[2]胡刚，智能变电站二次系统设计现状和展望[J].湖北电力,2010(12).

[3]娄悦，孙纯军.220kV西泾智能变电站二次系统的设计[J].华东电力,2011(5).