智能变电站二次设备集成方案分析

智能变电站二次设备集成方案分析

孙斌

（浙江省送变电工程公司浙江杭州310000）

摘要:在新一代智能变电站的发展进程中，设备集成是非常重要且备受关注的一个课题。避开已经较为成熟的集成装置，转而探讨还有发展空间或者具有重要意义的整合方案，例如故障录波与网络分析一体化装置，一体化信息平台和站用直流系统整合。这为后续的深入研究提供了新思路和全新视角，对于实际工程试点应用也起到一定的指导作用。

关键词：智能变电站；二次设备集成；方案

一、故障录波与网络分析整合装置

故障录波装置和网络分析仪的功能单元采集内容一样，但分析内容却有较大区别，故障录波只在故障时才记录，而网络记录分析仪要对系统通信网络的全过程进行报文接收、记录、存储。所以对上述两种装置进行优化整合可共享两者大部分采集单元，例如电源模块、数据采集模块、GPS时间基准模块、人机接口模块、数据上传模块，而数据处理和存储功能单元按报文记录、故障录波分别设置独立模块。尽管从上述角度看这种整合是合理的，但是从故障率和专业管理角度看还是有一些目前没办法回避和解决的问题。例如故障录波装置磁盘读写操作较少，而网络分析仪却频繁磁盘读写操作，长期运行下网络分析仪磁盘故障率比故障录波的高，此时集成将给故障录波装置带来安全隐患。

但是目前国内的一些智能变电站已经应用了故障录波与网络记录仪一体化装置，这种试点应用积累的相关运行维护经验对未来的智能变电站发展将很有指导意义。这里从表1可以看到某变电站故障录波及网络分析仪整合前后配置对比。由表1可见，整合后减少主变故障录波装置2台，网络报文记录仪2台，节省屏柜3面，其相关的运行维护费用将由于硬件设备的减少而相应减少。

表1故障录波及网络分析仪整合前后配置对比

二、二次设备集成工程概况

国家电网公司海北500kV智能化变电站远期10回归线，安装2组主变压器，每组主要变压器压侧各装设有2组低压电抗器，500kV设2个继电器小室。按照远期分段可以分为两侧设置，主变可以设置一个小的电器小室，主要控制设置通信室，分为计算机室和控制室两种。二次设备配置主要是变电站全站的三层结构网络站控制，网络层面主要可以采用100M以太网进行控制，然后采用统一标准进行通信规定。每一个系统之间都要实现非常完全的操作，保护好这种方式，计量上要采用网络方式进行计算，二次设备主要是互感器和合并单元布置保护方式，还要利用智能化终端设置方式，测控装置独立进行配置，配置断路器可以设计气体密度，使用避雷器和对主变压器色谱进行检测装置。

1、互感器选择方式

随着光纤技术和光电子学原理的研究和发展，各种光学原理和电子互感器快速发展，和常规的电磁式互感器相互比较，可以对电子互感器进行诠释，对体积非常小的绝缘体结构进行简单的设置，和企业设置要进行相互结合。电子数字量要进行二次网络化输出，如果没有二次输出会导致危险，不能切断高压和测量一定范围，要对常规电流和电压进行相互比较，对实际运行的电子式要进行相互的完善，合理解决好问题，如果出现问题会直接影响到变电站的可靠性运行。经过对运行智能变电站分析，可以很好地对互感器进行分析，电子采集器故障要对电子故障进行类型的比例调整，还要对电子互感器进行分析，同时还要对电子互感器存在问题进行振动分析，电磁兼容问题要进行精度分析，对无源的电子式互感器要能够进行相互作用分析，对噪声和问题要进行可靠性分析。

2、站用直流系统整合

将通信直流系统与站用直流系统进行整合，取消通信专用蓄电池组，通信设备通过采用双套DC/DC变换装置分别从两段操作直流系统母线取电源。提出这种整合方案的原因如下:站用设备和通信设备的供电电压可保持不变，站用直流系统和通信直流系统的蓄电池供电时间是根据故障修复时间而确定的，所以蓄电池供电时间可统一到站用直流系统的蓄电池供电时间。直流变换器可采用隔离型高频开关变换器，此变换器满足通信电源正极接地要求且对站用直流系统不影响，站用设备与通信设备的负荷性质相当接近，都由大规模集成电路构成，对供电质量有相同的要求，高频开关变换器的应用大大提高站用直流系统的供电质量，且减少了其开停对系统的冲击，另直流变换器输入容限较宽，动态响应较快，输出变化较小，对通信设备供电影响非常有限。

某变电站站用直流电源额定电压采用110V，通信电源额定电压－48V。蓄电池容量根据二次设备2小时事故放电时间、通信设备4小时事故放电时间计算。因此该变电站设置了2组隔离型高频开关DC/DC变换器，且每组DC/DC变换器模块按+1配置，而模块容量的选择充分考虑了运行的安全可靠性。2组DC/DC变换器输入分别引自站用直流系统的不同母线。通信部分则配置2面独立的通信直流配电屏，用于2段－48V直流母线的配电。

3、一体化信息平台

就现在的技术发展趋势而言，未来的一体化信息平台即是一体化监控平台和保信子站、智能辅助系统、状态监测系统之间的整合，从而实现全景数据监测。目前一体化监控平台的技术现状是:明确提出其概念和功能，但在实际工程中受制于技术和管理尤其是安全分区管理方面的因素。值得期待的是国网自动化处关于二次安全分区的原则已经在制定中，这对后续的工程具有重要的指导意义。通过二次安全分区的调整，将智能辅助系统信息和站内状态监测系统信息进行升区处理来使一体化监控平台整合相关系统实现全景数据监测。按照应用类别一体化监控平台应用功能可分为5类:运行监视类应用、操作与控制类应用、信息综合分析与智能告警类应用、运行管理类应用、辅助应用。

与此同时还可将I区数据通信网关机与图形网关机整合，原因为图形网关机和I区通信网关机的采集数据一样都是SCADA实时数据，并上行均服务于调控中心的I区监控。二者整合不仅降低系统建设成本，还能提高调试效率，且不会影响系统功能。而数据服务器功能则可归入监控及主机操作员站，由于数据服务器是为保存全站数据而单独配置的设备，同时监控及主机操作员站汇集了全站信息，因此整合后不仅降低设备投资，还能提高数据处理效率。

结语

本文表述的集成方案从技术层面来说并没有太大障碍，目前存在的困难更多体现在集成装置给变电站的运行、管理与维护方面带来的影响，这也是非常重要且无法回避的关键问题，这对电网安全运行至关重要。也正是因为目前的管理模式滞后于技术的发展，所以本文所述的集成方案并未全面推广应用，但它依然可为今后的技术发展和设备研发提供参考。

参考文献

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