李立
(国网陕西省电力公司西咸新区供电公司 陕西 712042)
摘 要:当前，我国电力系统中的变电站已经初步地实现了高科技的数字化、智能化，极大地提升变电站运行的质量与效率。但是，智能变电站中一次设备在运行中还存在诸多的隐患，设计人员必须利用有效的二次设计对变电站进行优化完善。本文通过对电气的二次设计相关问题进行分析，着重探讨了智能化变电站中开展二次设计的主要对策。
关键词:智能变电站；电气二次；设计
近年来，我国技术人员逐步加大了对于变电站的智能化技术改造，使变电站实现了智能化的运行，突破了变电站以往运行中的诸多不良影响因素。但是，智能化变电站中存在着诸多的一次线路、设备以及技术，变电站技术人员必须开展完善的电气二次设计，才能够保证这些一次设计的稳定运行，保证变电站的正常工作。所以，当前时期，技术人员对二次设计的研究迅速增多。
一、变电站中电气二次设计及其存在的问题
1.1 二次设计概述
技术人员对变电站电气展开二次设计，主要是以变电站中主线路包含的所有一次设备为设计对象，针对这些一次设备进行参数测量、运行状况检测以及控制电路等方面的进一步优化设计。具体的二次设计工作大致包括了变电站中计算机智能化监控系统、安全监测系统、直流电源系统、工业电视系统、继电保护装置等几类，通过开展这些方面的设计，为一次设计增加保护屏障，以维持一次设计的优化运行。
1.2 电气二次设计存在的问题
设计人员在对电气开展二次设计时，还会遇到诸多问题，只有彻底做好对于这些问题的研究、把握以及处理，才能够保证其二次设计工作的顺利完成。这些问题大致如下所示：
①电气安全。设计人员在对电气进行专业化的二次设计工作时，必须对各项电气线路设计赋予充分的重视，预防设计工作中出现安全事故。设计工作的安全保护措施，主要是将安全保护装置设置于电气系统中。比如，设计人员为了便二次回路设计中出现直接跳闸以及保护跳闸启动装置等回路的远跳或者失灵状况，必须要保证其端子和正电源之间存在一个以上的端子。
②继电保护。设计人员面临的继电保护问题主要包括以下几个方面：各套保护装置以及断路器回路等设备的启停运行影响其他装置，系统中存在故障或者无法运行的元件，保护装置拒绝执行动作等。设计人员应当在停电的状态下，为继电保护装置增加双重的保护配置，同时，保证各套保护装置与保护回路的启停运行的独立性，严格避免装置与回路之间的相互干扰。而且，设计人员还必须将所有故障或无法运行的元件剔除，提升保护装置动作的灵便性、精准性。
③纵差保护。变电站中光纤通信系统与保护系统之间的设计存在盲区，不能够组合成完整的二次系统低阻抗平面，减缓了光纤纵差保护装置进行自愈切换的动作速度。设计人员应当采用接地铜排，将继电保护室与通信机房联通，并且做好通信机房中所有的屏蔽双绞线与光电转换部件二者之间的保护接地设计，即外屏蔽层开展两端接地的设计，而内屏蔽层则为一端接地。
④流压变动。当前时期，变电站的智能化设计使得变电站中继电保护装置的电流以及电压互感器所具有的测量仪表产生了变动，致使互感器工作所获取的二次参数难以达到精确状态，从而影响了继电保护的电流与电压的变动。因此，设计人员在新时期要采用光电互感器对原有的互感器加以替换，以实现对于二次的保护以及测量装置的简化规范。
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二、智能变电站中电气二次设计优化对策
2.1 智能变电站特点
智能化变电站是指变电站中的信息收集、传递、处理以及输出的全部过程，皆是在智能设备以及技术的支持下实现，因此，变电站中所有的设备均应当为智能化的设备，而且，这些智能化的设备必须能够进行自我的状态检测、诊断以及修复。具体来讲，智能化的变电站最主要有以下几点特征，即：设备以及职能的全面智能化、通信的网络化、运行以及管理的自动化、通信模型以及协议的标准与规范化。
此外，智能变电站的构建主要包括了站控层、过程层以及间隔层三个层次，比传统的变电站多出了过程层。此种过程层的加入将一次电气设备归入了智能化通信网络体系，极大地提升了变电站中信息的互动传递以及共享性，使变电站运行实现了高效的信息化。设计人员为智能变电站进行电气的二次设计，主要通过选择相关的智能装置与规范的通信规约，以及设计优化的网络结构、组屏方案、端子排图等几个方面。
2.2 二次设计的策略
①智能设备的优选。智能变电站可以设置的智能设备主要包括二次设备、开关、电子互感器等，设计人员对二次设备进行优化选择，是要采用网络化的设备，而对开关进行优选，则是要保证开关具有自我实时监测、诊断、控制等功能，电子互感器则包括无源以及有源两类，无源的电子互感器是以光学传感技术为其主要技术，是未来的优选对象，但是目前的研究尚未成熟，并未获得广泛的应用。而有源的电子互感器则主要是以Rogowski的线圈或者是功率较低的其他线圈作为基础，借助激光供能作为其电路电源，对变电站中的继电保护装置具有极大的优势，是当前应用的主要选择。
②通信规约的优选。通信规约的优选则是指设计人员要为智能变电站中的过程层以及站控层的网络选择标准的规约，当前时期，过程层的规范规约主要为IEC的61850以及600448两类，而站控层则主要为103以及IEC61850两类，设计人员可以选择IEC61850的8-1组合方式作为两者的智能化规约模式。
③网络结构的优化设计。设计人员在选择IEC61850规约时，应当将以太网作为间隔层和站控层之间的网络，站控层设置星型的以太网结构，而间隔层的设备则单独以GOOSE为信息的交换协议。过程层可以设置光纤线路，并利用IEC61850的9-2模式将其连接至间隔的保护层与测控设备。而智能操作箱则要利用间隔层设备与GOOSE对信息进行接收与传递，开关则以GOOSE网络实施与间隔层设备的通信。具体的网络结构图，大致如下图所示：
④组屏方案优化设计。设计人员为智能化的变电站进行组屏设计，必须要保证其功能的高度齐全性，且简单明了、容易读懂，而且，不同等级的电压装置要采取分别组屏的方式进行设计，并将各单独的组屏进行合并。同时，设计人员还要将监控主机、远动装置、工程站设备等设置在主监控室中，并为非智能的IEC61850设备设置单独组屏与通信管理机，将IEC61850设备调整为到其他设备相同时间状态。
⑤端子排图优化设计。设计人员对智能化变电站中的端子排图进行设计，主要是取消一次设备与二次设备二者的端子，并将余出的控制回路进行优化，以推动二次设计和设备的简化，提升变电站系统运行的可靠性能。
结语
智能变电站的技术人员在当前时期，要想推动变电站的安全、稳定、畅通的运行，就必须对变电站电气进行优化完善的二次设计，并且在进行二次设计工作的过程中，努力做好对于各项问题的有效解决，以保证二次设计目标的有效达成。
参考文献
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作者简介
李立(1980-1)男,陕西西安人,华北电力大学电气工程及其自动化专业,单位：陕西省西咸新区供电公司。
论文作者:李立
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/15
标签：变电站论文; 设备论文; 设计人员论文; 智能论文; 电气论文; 规约论文; 互感器论文; 《电力设备》2016年1期供稿论文;