智能变电站二次设备模块化设计技术

智能变电站二次设备模块化设计技术

郭伟鲜

长治市容海智成电力勘测设计有限公司 山西省长治市 046011

摘要：要想顺利完成我国国家电网公司的企业标准《模块化二次设备设计技术导则》的制定工作，应该在工作中贯彻落实经济性、科学性、安全性以及技术先进性等特点原则。此标准的作用是非常大的，不仅可以使得电气设备的集成化水平得到进一步提升，还可以使得工厂的工作量达到最大，现场工作量将会实现最小化，对工程建设的质量也有一定的保证。其中提到的模块化二次设备对国内厂家生产技术水平的提高具有一定的帮助作用，还能够避免社会资源的浪费，大大提高建设的经济效益和社会效益，可以将经济成本降到最低。规定了模块化二次设备设计方案，智能化变电站电气二次模块化设计也能够从其中得到一些理论依据和重要的参考。

关键词：智能变电站；二次设备；模块化设计

在智能变电站中，通信、监控以及电源等都属于二次设备范畴，而对二次设备进行模块化设计，不仅能能够有效解决以往设备容易受到屏柜布置束缚的弊端，同时也能对二次设备安装与其他工作进行优化，可以切实提升二次设备集成性能，有效拓展工厂生产规模，最大限度降低现场工作任务量，保证建设质量与效率的切实提升。

一、模块化二次设备的含义阐述

模块化二次设备的简称为模块，其主要构成包含预制柜体、功能单元、辅助设施等，能够满足特定功能的需要。其中，需要在工厂内完成的项目包含制作、配线以及调试。而后将其运输至工程现场，满足接口要求，就位安装于基础之上。在模块化的二次设备中，包含不同的功能单元，是整个模块的基本构成。在功能单元中，涉及项目较多，如保护、测控、网络分析仪、安防设备等。不同的功能单元在类型和数量上都进行相应的排列组合，保证满足不同电压等级、差异化规模变电站模块的需要。

二、二次设备模块化设计技术

2.1二次设备模块化

所谓“模块化”就是运用模块概念对设备实施组织与规划。而其中模块就是已经进行模块化的产品基本组成，属于实体看，而智能变电站模块化二次设备就是模块，像柜体辅助设施、预制柜体以及功能单元等内容都属于该设备范畴[2]。模块化设备可以按照事先功能设置，对工厂内部调试、制作以及内部配线等工作进行完成，并会通过整体运输的方式，将其运输到现场实施接口与安装。按照功能单元，模块化二次设备的组成也会有所差异，而功能单元属于模块基本元素，主要由数据网设备、保护以及测控等内容所组成。技术人员会按照功能单元类型以及数量对其进行合理排列，并将其运用到相应电压等级与规模的变电站之中。

2.2模块技术

（1）结构通过对导则中模块结构形式相关内容研究可以发现，模块结构主要以积木式结构为主，通过这种结构，能够按照导则标准对模块进行规模性制作，且制作成本较为理想，能够有效提高工厂经济效益水平。在进行积木式结构模块制作时，应对模块接口标准化水平进行提升，以确保其可以与电气和机械实现无缝链接，且需保证网络拼接模式的顺利实施。而模块机械式拼接指的是对模块的固定与安装，技术人员需要对模块接口处实施密封处理，以保证模块整体结构。（2）接口根据导则中对走线的规定，模块对外接口通常会设置在整体模块底部位置，以便线缆施工，而电缆铺设与排列则需按照相关规定实施安装。如果在特殊环境中，电缆需要从上端铺设电缆，则要确保模块顶部预留标准接口和二次桥架安装相一致，以保证各项施工的顺利开展。同时应考虑到模块需要进行拼装，因此并不应尽量避免在模块侧面设置接口，避免拼装之后对电缆造成影响。

2.3功能单元技术

（1）基本要求在导则7.1条规定中，对模块功能单元特性做出了详细规定，规定指出，该部分技术不仅要拥有完整性以及独立性的特点，同时还要具备互换性以及合理性。要求功能单元应与模块所有要求与目标相符合，且功能齐全、完整、独立，不会受外部处理功能所束缚，重复机率相对较低。同时功能单元在模块内进行安装时，应对各项功能特征进行明确，并要保证设计的合理性，要保证多种功能与尺寸一致的多种功能单元能够互换，保证模块功能水平。（2）接口与安装根据导则相关要求，技术人员在对功能单元进行安装与接口过程中，应对现有装置进行深度分析，并在模块本体上部位置安装标准件，要尽量降低对紧固件的使用机率，甚至是直接拒绝对其进行使用，以保证模块拆装的容易程度，并为在线功能单元更换提供保障，确保功能单元的使用质量。同时要在模块与二次装置之间度标准件实施电气、网络以及机械连接。

2.4模块布置

以110千伏到750千伏智能变电站为例。在对标准站模块进行布置时，技术人员需要对导则进行查看，并按照其中布置原则实施相应工作。110千伏户外变电站，应运用全站预制模式进行布置，应设置“预制舱二次组合设备”；110千伏以上户外变电站，则应将通信、站控层以及交直流电源等模块布置在二次设备室之中，要将蓄电池以及过程层模块分别安排在蓄电池室以及智能控制柜之中；如若属于室内变电站，通信、站控层以及交直流电源模块仍然布置在二次设备室之内，蓄电池模块的安置也没有发生变化，但过程层模块应则安装在开关柜二次小室或者智能控制柜之内。

三、功能单元技术

3.1基本要求 在导则7.1条规定中，对模块功能单元特性做出了详细规定，规定指出，该部分技术不仅要拥有完整性以及独立性的特点，同时还要具备互换性以及合理性。要求功能单元应与模块所有要求与目标相符合，且功能齐全、完整、独立，不会受外部处理功能所束缚，重复机率相对较低。同时功能单元在模块内进行安装时，应对各项功能特征进行明确，并要保证设计的合理性，要保证多种功能与尺寸一致的多种功能单元能够互换，保证模块功能水平。

3.2接口与安装

根据导则相关要求，技术人员在对功能单元进行安装与接口过程中，应对现有装置进行深度分析，并在模块本体上部位置安装标准件，要尽量降低对紧固件的使用机率，甚至是直接拒绝对其进行使用，以保证模块拆装的容易程度，并为在线功能单元更换提供保障，确保功能单元的使用质量。同时要在模块与二次装置之间度标准件实施电气、网络以及机械连接。

四、模块布置要求

标准第8章对110~750kV的智能变电站模块布置进行了细化，主要原则如下：1）对于110kV户外站，建议采用全站预制，设置一个预制舱式二次组合设备[10]。2）对于110kV以上的户外站，站控层模块、交直流电源模块、通信模块布置于二次设备室；蓄电池模块布置于蓄电池室；间隔层模块布置于就地装配式建筑物或布置于预制舱式二次组合设备；过程层模块就地布置于智能控制柜。3）对于户内站，站控层模块、交直流电源模块、通信模块布置于二次设备室，蓄电池模块布置于蓄电池室，间隔层模块及过程层模块就地布置于智能控制柜或开关柜二次小室。

结语:

总而言之，鉴于二次设备模块化技术对于智能变电站的重要作用，各变电站应对二次设备模块化以及其相应设计技术展开全方位研究，要对模块技术、功能单元技术以及模块布置三项内容进行深层次探究，进而对二次设备模块化进行保障，使该项技术能够达到一定水平，使其不仅可以对电气设备集成能力进行强化，有效降低工厂现场工作量，保证工程建设质量，同时能够成功带动工厂生产技术水平的切实提升，合理对社会资源进行运用，以达到对工程建设成本进行有效控制的目的。

参考文献：

[1]马博.750kV变电站二次设备智能评估专家系统设计研究[D].兰州交通大学，2018.

[2]郭鑫.智能变电站二次设备仿真测试技术研究[D].华北电力大学，2019.

[3]蔡晓亮，姚明.智能变电站二次设计与设备检修方案研究[J].科技创新与应用，2017.

[4]苏婷，李钧超.110kV户外模块化智能变电站二次系统设计及优化[J].电气自动化，2017.