智能化变电站中电气二次设计要点分析冯泳发

智能化变电站中电气二次设计要点分析冯泳发

冯泳发

江门电力设计院有限公司广东江门529020

摘要：如今，随着信息化时代的到来，生活生产中智能化设备运用越来越广泛，而作为电网中极其重要的组成部分——变电站也迎来的智能化的浪潮，这便带来了很多机遇和挑战。由此，我们有必要对智能化变电站中的电气二次设计进行要点分析。本文对智能化变电站的优点进行了分析，并且对智能化变电站中电气二次的设计要点进行了研究和讨论。

关键词：信息化时代；智能化变电站；电气二次设计要点

随着现代经济和科技的不断发展，我国的智能化技术在日益进步，逐渐向各行业各领域普及。正是得益于智能化技术的稳定发展，我们将其与变电站进行结合，打造智能化的变电站，使得电网系统建设有了一次质的飞跃。在智能化变电站实际运用中，为保证变电站实现智能化功能，提高运行可靠性、稳定性，我们对变电站的电气二次部分设计工作提出了更高的要求。变电站电气二次设备由多个部分组成，包含设备控制、电源、继电保护等装置。通过智能化技术的在电气二次设备中的运用，我们有望大幅提高变电站运行的可靠性、稳定性。

一、智能化变电站的优势

1.1特点

常规变电站运行中存在诸多问题，并且在信息处理是相对独立的，无法实现不同变电站间进行的数据传递，再加上运维人力及时间成本较高，很快常规变电站便变得相对落后。而智能化变电站使得这些问题都得到解决，而且对比常规变电站，在智能化变电站中，智能化技术带来了站内设备功能的多样化和便捷化，大幅提高运维效率。智能化变电站有望取代常规变电站，在今后的电网系统中成为主流。

通过了解智能化变电站，可以看出智能化变电站是“三层两网”的结构方式，这种结构方式主要是通过三个层面和两个网络进行控制，三个层面是站控层、间隔层和过程层，两个网络是通过站控层和过程层网络来实现数据信息的共享与应用。它的特点主要是实现了对变电站的数字化处理，通过网络实现数据传递，从而实现信息共享与应用。对比常规变电站，智能化变电站增加很多的功能和设备，现将这些特点概括为以下几个方面。

（1）电气一次设备智能化：运用输出数字信号的新型电子互感器、智能开关等电气一次设备，实现一二次设备间通过光纤传输数字编码信息等方式交换采样值、状态量、控制信号等信息。

（2）电气二次设备网络化：二次设备间用通信网络交换模拟量、开关量、控制信号等信息，采用光纤通信，取消常规变电站中自动化系统一二次设备间的控制电缆。

（3）运维自动化：利用自动故障信息分析系统，设备在线监测系统和程序化控制系统等自动化系统，提高自动化水平，降低运维工作量及成本。

（4）数据交换标准化：通过标准化数据交互方式及设备配置，优化设备结构，提高变电站运行可靠性，降低成本。

1.2优势分析

智能化变电站广泛采用先进、可靠、集成、环保的智能设备，实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，大幅提高电网安全性、可靠性、可操作性。

二、智能化变电站电气二次设计要点

2.1智能化变电站设备的选择要点

智能化变电站设计中，其中很重要的一个方面就是对于电气二次设备的选择，例如，智能开关和电子互感器的选型，要充分考虑各方面要求，适应智能化变电站一次设备智能化，二次设备网络化等技术特点。现如今，在智能化变电站进行电气二次的设计时，对于智能开关和感应设备的选择，很容易出现以下几个问题。

（1）智能变电站如果选择常规开关，会缺少了数字化监控及通信等功能，无法达到智能化变电站全站信息数字化、通信平台网络化的要求，故常规开关不在智能化变电站设计选型范围内。

（2）智能开关指具有较高性能的开关设备和控制设备，配有电子设备、传感器和执行器，不仅具有开关设备的基本功能，还具有附加功能，尤其是在监测和诊断方便。智能开关选型时，要结合智能化变电站及运行实际等要求。智能开关是整个智能化变电站的核心装置，智能开关选型正确与否，直接影响整个智能化变电站的在线监控功能及智能控制功能。虽然智能开关优点众多，但其采购和维保成本相对较高。

（3）在互感器设备选型时，应选择电子式互感器，而电子式互感器又分为：有源型电子式互感器和无源型电子式互感器。所谓无源型电子互感器是指高压侧传感头部分不需要供电电源的电于式互感器，而有源型电子互感器是指传感头部分需要供电电源的电子式互感器。在工程实际运用中，更多选择有源型电子式电流互感器，因为无源型电子互感器传感头部分有复杂而不稳定的光学系统，容易受到多种环境因素的影响。而有源型电子式电流互感器的传感头应用的是电磁原理，对一次传感器中的电输出信号进行光电转换之后，再通过光纤传输系统进行传输，进而提高了设备的稳定性和准确性。正因如此，有源型的电子互感器在电网中得到更为广泛的应用。

2.2通信规约选择要点

在智能化变电站电气二次设计时，通信规约的选择也非常重要。IEC60870-5-103是比较常规的一种通信规约，在操作方面没有很大的优势，适合投资成本较低的变电站。而IEC61850作为比较新的一种通信规约，实现不同设备的互操作性，能建立系统的自由结构。而且IEC61850标准具有面向未来的开放性特性，能够满足不断发展的通信技术与变电站自动化系统的需求。因此，智能化变电站基本都采用IEC61850通信规约。

2.3网络结构设计要点

对于变电站的网络结构，我们一般将其分成三个层次：站控层、间隔层、过程层，在这三个层次中，每个层次都需要设计人员对其进行设计。尤其是过程层，过程层设备包括变压器、开关、刀闸、电流电压互感器、合并单元、智能终端及独立的智能电子设备等。过程层网络要实现传输GOOSE报文、SV报文，用于间隔层设备和过程层设备间的以及间隔层设备间的信息传递。所以当设计人员在进行设计时，要更重视过程层的组建和优化，充分考虑功能实现和成本控制等要求。

三、结束语

随着现代科技的进步和经济的发展，智能化技术也在飞速发展。在我们设计智能化变电站时，一定要谨慎选择智能设备，还要注重通信规约选择和网络结构设计这两项工作。同时，在保证设计质量和水平的前提下，设计人员也要熟练掌握电气二次设计的要点，做好设计方案调整和解决问题的准备，只有做到这几方面，我们对于智能化变电站电气二次设计才能达到理想的效果。

参考文献：

[1]王霞，丁科.智能化变电站的二次设计要点分析.集成电路应用.2019（01）

[2]刘静妮，丁科.数字化变电站设计中的技术.集成电路应用.2019（24）