数字化变电站的电气二次设计分析

数字化变电站的电气二次设计分析

李彦辉

（国网内蒙古东部电力有限公司呼伦贝尔供电公司内蒙古呼伦贝尔市021000）

摘要：随着我国电力行业的不断发展，计算机网络技术被广泛地应用于电力系统中，实现了电力信息数字化，特别是数字化变电站的建设，使站内电气设备间可以共享信息、相互操作。在数字化变电站建设中，电气二次设计具有重要作用，直接影响着变电站运行的安全性和可靠性。基于此，本文就数字化变电站的电气二次设计进行深入探究，以供参考。

关键词：变电站；数字化；电气二次设计

1变电站电气二次系统组成

（1）继电保护和安全自动装置。继电保护和安全自动装置是电气二次系统的重要组成，主要用来保护变电站的安全稳定运行，一旦出现系统故障，立即动作于告警或跳闸。

（2）控制回路。变电站二次控制回路主要用来对变电站内各类设备进行控制，主要是各类开关设备的跳合闸操作，继电保护发出跳闸信号后，通过控制回路来执行跳合闸。

（3）信号回路。变电站电气二次设备的运行，均依赖于信号回路的运行，通过变电站二次信号回路，准确采集一次设备的工作状态，包括信号的发送、接收和传递网络，来为运行人员进行运行和维护提供依据。

（4）调节回路。除了通过控制回路来控制开关的跳合闸以外，有一些变压器主设备还需要通过调节回路来调整期工作参数。

（5）其他回路。除了上述回路以外，变电站二次系统还包括绝缘检测回路、系统同期回路、操作电源回路等，是变电站功能实现的辅助回路，随着电网技术的发展，变电站建设水平不断提高，电气二次回路技术水平的高低目前已经成为衡量变电站自动化程度的重要方式。

2数字化变电站中的电气二次设计方案

2.1对电气智能设备进行合理选择

在变电系统中一般都需要进行相应二次设备的安装，而二次设备中的网络二次设备是数字化变电站必须要选择的，因为要想与数字化变电站系统进行连接以及相应网络通信传递，只能通过网络化二次设备。目前，变电站系统在选择电子互感器时一般会有两种方式即有源或无源。有源电子互感器相比较于无源电子互感器有着更加完善的性能，也会有更好地运行效果，因此在应用范围方面有源电子互感器更为广泛。除了要对二次设备进行选择之外，选择数字化变电站的智能开关也是很重要的，在选择时应该倾向于有智能终端的开关，因为将其与普通的开关设备进行结合之后对不同设备的开关需求都可以进行满足。

2.2合理选择通信规约

站控层以及过程层共同组成了数字化变电站的网络层，通信规约的选择主要是在这两层中进行，选择合理时，变电站各个设备之间可以更好的互联，进而实现数字化。站控层的通信规约包含103规约和IEC61850规约两种，传统通信网络层的通信规约多使用103规约，而数字化变电站站控层的通信规约则使用IEC61850规约。过程层的通信规约也包含两种，一种是与站控层想用的IEC61850规约，另一种时ORC60044-8规约，一般说来，是将这两种规约结合在一起应用于过程层中。

2.3设计网络结构

一般情况下35到500千伏是数字化变电站系统电压的适用范围。在设计数字化变电站中的网络结构的过程中，进行时要与IEC61850相结合，此系统的设计一般包括过程层和站控层以及间隔层三个组成部分。其中以以太网为媒介的间隔层和站控层的信息交换的实现是依靠IEC61850方式。依靠通信协议实现的是间隔层内各个电气设备间的信息交换，这对间隔单元防误闭锁的能力有着大幅度的增强作用。在数字化变电站系统中，要想将非IEC61850的设备连接到数字化系统中需要依靠转换设备来实现。

2.4设计组屏方案

对于数字化变电站电气二次部分组屏方案的设计，其与传统的设计是存在差别的，相比较来说，数字化变电站的组屏方案功能齐全且容易操作，不仅如此，它对不同等级的电压一体化装置可以进行分别组屏方式处理，将各个组屏进行合并。进行设计时，应将变电站层的远动主机、监控主机以及工程师站等设备装置在主控室内来进行，而对于那些非IEC61850智能设备需要单独地进行组屏。

2.5设计端子排图

在进行数字化变电站电气二次部分设计端子排图过程中，为了节省设计工作量，可以取消一次与二次间的端子排列设计，并且对于多余的控制回路可以进行优化设计。这样就使得二次回路设计的极为简化，例如，保护压板、按钮以及把手的数量明显变少，减少了运行维护人员的安全事故发生的几率，不仅如此，完全解决了在光纤应用方面电缆老化的问题，极大地增强了系统的稳定性，实现了全数字化的目标。

3数字化变电站中电气二次设计注意事项

3.1对线路进行保护方面

对线路进行保护主要由过流保护、距离保护以及线路分相电流差动保护三个方面组成，具体有以下几个方面体现：第一，过流保护。饱和的电磁式互感状态会严重影响反时过流保护的动作时间，同时还会造成保护动作时间的延长。相角精确度在一定程度上也会影响过流保护，主要是因为畸变发生在了二次电流的波形上，因此在选择非常规互感器时要选择具有无饱和特性的；第二，距离保护。距离保护的目的是电流中是否存在非周期分量进行确定，通常情况下点磁性互感器没有办法对非周期分量进行根本性的改变，这就会造成过大的测距误差。可通过利用微分方程原理的阻抗算法缩短数据窗或者对数据窗进行增大以实现距离保护动作速度的提高以及测距误差的降低。第三，线路分相电流差动保护。线路分相电流差动误差一直都是由于电磁式互感器出现饱和造成的，但是想要对线路分相电流差动保护有误动问题发生进行有效解决的话可以采用有非饱和特性的电子式互感器。

3.2对母差进行保护方面

可通过借助母差子站转化模拟信号为数字信号的方式进行母差保护的数字化的设计。母差保护指的是将原母差保护转变为新的母差保护，主要由子站以及主站两个部分组成。子站在一般情况下都会连接在母线电压以及开关等地方。对每个隔间进行数字化设计之后，就需要在每个隔间中进行单元光纤的合并，以实现电压、电流以及母差保护主站的逐步连接，在输入GOOSE以后就可以保证网络连接能够有效地实现。

3.3对数字化低周进行保护方面

数字化低周保护相比于传统低周保护有着非常大的差异，主要表现为其数字化低周保护无信号电缆。数字化低周保护是指在单元位置实现母线电压的接受后进行相应频率的计算，再以报文的形式经过跳闸命令进行输出。比如，按照调度的定值，将自动投退低周压板设置于10kV间隔中并且预先在某段出口进行跳闸投退的设置，以保证低周跳线路功能的实现。

4结束语

总之，随着计算机网络技术的高速发展和日益成熟，电子设备不断更新换代，为我国数字化变电站的建设发展提供了契机。在数字化变电站中，科学地进行电气二次设计，合理地选择电气智能设备、通信规约、设计组屏方案、网络结构和端子排图，可增强变电站的工作性能，提高电力资源质量，确保电力系统安全、稳定运行。

参考文献：

[1]罗水生.浅谈数字化变电站的电气二次设计[J].中国新技术新产品.佛山市辰誉电力设计咨询有限公司，2013.

[2]陈淑芝，赵双石.数字化变电站中的电气二次设计[J].高科技与产业化，2014.

[3]邹仁剑.关于220kV变电站电气二次设计分析[J].科技展望，2014（11）：40.

作者简介：

李彦辉国网内蒙古东部电力有限公司呼伦贝尔供电公司，内蒙古呼伦贝尔市