基于智能化变电站中电气二次设计要点分析钱锋

基于智能化变电站中电气二次设计要点分析钱锋

钱锋张擎霞

（江苏泽宇电力设计有限公司226000）

摘要：随着科学技术的快速发展，变电站目前已经实现了智能化，对于智能化变电站的电气二次设计来说，明确电气二次设计要点，便可提高设计的水平。基于此，本文就智能化变电站中电气二次设计要点进行分析，以供参考。

关键词：智能化变电站；电气二次设计；要点

1智能化变电站的概念和优势

智能化变电站指的是基于当下智能化技术改造后的变电站，其包括了智能化的电气一次设备和二次设备，从而使各电气设备之间的数据能够有效共享，进一步提升变电站操作的效率。其与传统的变电站设备技术有着较大的区别，第一点优势在于将电气一次设备也纳入了智能化系统当中，从而保证了二次设备在运行时能够更加稳定流畅；第二点优势在于利用网络化技术可以将设备运行信息直接传导到变电站的主控系统中，不需要再利用接口转换信号，大大提升了设备系统的整体运行效率；第三点优势在于智能化电气二次设备具备了可视化的操控体系，可以有效地将设备运行监控、诊断、故障处理等融为一体；第四点优势在于智能化改造后的各二次设备之间数据连接转变为了光缆，不再依靠测控柜内的电缆传输信号，不仅提高了数据传输的速度，而且降低了传输过程中的损失和干扰，提升了设备操控过程中的准确性。

2智能化变电站电气二次设备设计要点

2.1智能化设备整合

①在选择智能开关时，应结合原有传统开关设计方案，将变电站内所有电气二次设备的接口全部转变为数字化模式，然后将其与智能终端机相连接。这种直接的方式虽然可以降低智能化变电站设备的投资成本，但是由于缺乏了数据线路

监控设备，因此从智能化角度看仍存在明显的缺陷。②可以选择在数字化接口处加装有源性或无源性电子互感器，其中有源性互感器能够有效地使电源和电路之间形成匹配，解决了电源本身稳定性的问题；无源性互感器则主要是采用光学传感技术，所需要的费用较高，因此目前国内智能化改造设计中不常应用。③可以选择基于IEC61850的自动化系统，该系统可以将电气二次设备实现网络化转变，同时可以与变电站内各打印设备相连接，从而实现设备集控、打印集控的设计目的。

2.2直流通信电源整合

电气二次设备的电源中包括蓄电池，而蓄电池的容量则应该按照2h独立发电为标准，如变电站本身地理位置偏远，则蓄电池容量应满足4h独立通信或2h独立发电。智能化电气二次设备设计时应采用分段式开关设计，即采用整合直流电源设计方案。该方案并不会删除变电站已有的直流供电线路，而是在48V线路和220V线路上设计两个直流母线，并根据变电站内实际电流负荷情况设计蓄电池的容量，并且不设计单独的通信线路蓄电池，具体如图1所示。该设计方案可有效降低二次电气设备的优势在于可有效降低设备所占场地面积，并且降低了蓄电池的使用数量，可选择单独的空间进行安防，大大提升了设备的安全性，也避免了设备过多所引发的热辐射型火灾。在整合之后蓄电池的容量设计最为重要，我国2014年颁布的标准中指出变电站电气二次设备蓄电池负荷系数应为0.6，但经整合后应提升到0.8。

图1整合直流通信电源线路示意图

2.3通信规约的选择

在智能化改造后的电气二次设备网络中，其主要包括两个层次，其一是站控层；其二是过程层，两个层次网络所涉及的通信规约也有着不同的特点。首先，站控层次网络的通信规约通常选择103，其是以传统通信规约为基本架构，因此操作的互助性明显降低，但所需要的成本也会大幅度下降。还可以选择以IEC61850为基础的通信规约，其可以构建数字化的变电站电气二次设备控制平台，不过构建成本明显偏高，但使用效果号。该类通信规约适用于构建过程层次的网络，其具有的FT3帧格式、传输延时性固定、串口通信要求高等特点均显示了更好的使用可靠性，更适合接受信号较为复杂的过程层次网络。

2.4蓄电池容量、高频开关电源的选择

2.4.1蓄电池容量的选择

整合之后变电站的经常负荷包括网络设备、测控、二次保护以及通信设备的负荷，根据DL/T5044-2014中的规定，网络设备、测控以及二次保护的负荷系数应该取0.6，DC/DC电源模块给通信设备供电，DC/DC电源模块的负荷系数应该取0.8；变电站事故负荷和冲击电荷的统计没有发生变化。蓄电池事故放电时间按2h计算，通过电压控制法或阶梯计算法来确定蓄电池的容量目前工程常用阶梯计算法。

2.4.2高频开关电源模块选择

在选择高频开关电源的输出电流时，需要综合考虑蓄电池容量增加后所增加的充电电流和通信设备的负荷电流，因为原先变电站采用设置两套高频开关电源时，每套高频开关电源是需要同时满足全站经常负荷电流和一组蓄电池的均衡充电电流要求的。要认真选择模块的数量，因为整合之后的高频开关电源的输出电流比较大，所需的模块数量较多，但需注意当模块数量多于6块之后，就需要配置2块备份模块。

2.5一体化电源监控的网络方案

交直流一体化电源系统属于智能变电站间隔层网络中的一个节点，全站各子电源一体化设计、配置和监控，通过一体化总监控装置可以实现和变电站自动化系统的接口。一体化电源监控网络有集中式和分层分布式两种，集中式就是通过总线方式，各电源智能监控模块和一体化监控装置进行通信，系统接线图如图2所示。

图2一体化电源监控网络方案一

另一种是分层分布式，各个电源系统分别设置总的监控模块，通过总线方式各电源智能监控模块和各自的总监控模块进行通信，通过网口将各电源总监控模块和一体化监控装置进行通信，目前工程一般采用分层分布式的组网方案，系统接线图如图3所示。

图3一体化电源监控网络方案二

3结语

变电站智能化电气二次设备的设计有助于提升变电站的运行效率，应合理整合直流电源，选择科学的通信规约，对蓄电池容量及高频开关电源进行合理的选择，并建立一体化智能监控体系，提升通信网络的传输效率。

参考文献：

[1]李飞.110kV数字化变电站电气二次设计[J].现代制造，2014（27）：131~132.

[2]钟澎.智能化变电站中电气二次设计要点研究[J].中国高新技术企业，2014（33）：31~32.

[3]宋志龙.变电站电气二次设备自动化设计浅述[J].科技与创新，2015（20）：109.

作者介绍：

钱锋（1987.12.5），性别：男；籍贯：江苏；民族：汉；学历：本科、学士；职称：初级工程师；职务：变电二次设计工程师；研究方向：变电站二次

张擎霞（1988.1.5），性别：女；籍贯：海安；民族：汉；学历：本科、学士；职称：助理工程师；职务：概预算；研究方向：工程造价