摘要：数字化变电站是由智能化设备构建，建立在IEC61850标准和通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。本文主要结合自己的工作经验，对数字化变电站的特点作简要的概述，接着对数字化变电站电气二次部分设计中应该注意的问题进行讨论。
关键词：数字化变电站；设计原则；智能设备；网络结构；二次设计
一、数字化变电站的特点分析
数字化变电站是指通过利用数字化的技术和设备对信息进行收集、传输、处理以及输出而且实现运行过程数字化的变电站。相比较于传统的变电站主要有以下几方面优点：①应用一次智能化设备，利用数字化技术实现一次智能设备的控制输入与信号输出，二次回路设计中，传统的方法为使用继电器和其逻辑回路，而在实现数字化后，利用可编程软件代替，提高了变电站的可靠性；②智能设备的互操作性，在数字化变电站中，多种相关的技术应用在智能设备中，比如对象建模技术、设备自描述规范等，使的通信协议与接口之间具备一致性，互操作性更为良好；③变电站信息共享，建模时，一次设备统一进行，站内各个设备之间的通信以及站与控制中心的通信信息真正的做到了共享；④数据采集数字化，电流、电压等电气量在进行采集时，应用数字化电气量测系统采集，这不仅是数字化变电站的主要标志，同时，动态测量范围、测量精度也明显的提高；⑤系统结构紧凑化，体积小、重量轻是数字化电气量测系统的主要特点，在智能开关设备系统中即可集成该系统，而且在优化功能以及布置设备时，可以依据机电一体化的设计思想来进行，提升了系统结构的紧凑性。
二、数字化变电站电气二次设计注意事项
1.电气二次设备设计原则。数字变电站要求常规的二次设备，如继电保护装置、测量控制装置、防误闭锁装置、远动装置、故障录波装置、电能量采集装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现功能装置重复I/0现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源共享，常规的功能装置变成了逻辑的功能模块。
2.线路保护问题。相较于电磁式互感器，电子式互感器具有非饱和特性，并能在很大程度上提高了距离保护的动作速度。此外，如果电磁式互感器达到饱和，就会影响到反时限过流保护的动作时间，并且延迟保护动作时间。还有，相角的精确测定也会影响方向过电流保护的选择性，一旦电磁式互感器达到饱和，就会很难测定精确的相角，为了有效的解决这个难题，在互感器的选择上我们应选用无饱和特性的非常规互感器。
3.母差保护问题。在设计母差保护的数字化时,能够借助于每个间隔的合并单元与智能终端，将常规电流、母线电压以及开关位置等信号转化为数字信号，然后通过专用纤芯送至母差保护装置，并接收母差保护的跳闸命令。对于过渡阶段的变电站，可以采用母差保护主站与保护子站的方案,其中，子站使用在各间隔常规电流、母线电压以及开关位置进行连接。在对每个间隔进行数字化设计之后,将电流电压以及开关位置一步一步地从每个间隔的合并单元与智能终端光纤连接到母差保护主站,接着输入GOOSE网络实现连接。
4.数字化低周保护问题。与传统低周保护相比,数字式低周保护无信号电缆。它是在合并单元处接收母线电压并进行频率计算,接着以报文的形式输出跳闸命令。在各l0kV间隔设置的自动投退低周压板,能够参考调度的定值,预先设置好某段出口跳闸投退,最终实现低周跳线路的功能。
5.电气安全保障问题。电气的安全性是电气二次设计中的重要内容，要想保障电力系统能够可靠、安全的进行运行，仅仅依靠专业、合理、科学的设计是不够的，还要时刻关注避免发生安全事故。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此在进行电气二次设计的过程中，要适当增加安全防误装置，实现安全防务装置以及变电站系统的设计、施工以及运行的同步性。
三、数字化变电站电气二次设计基本要点
1.设计原理。进行数字化变电站的电气二次设计中，所采用的是电子式互感器，采样变电站所输出的信息进行后再通过量化过程的处理，由光纤送给二次设备，极大地增强了设备运行的稳定性。变电站设计中所采用的智能开关具有智能终端功能，由光缆进行其控制命令的传递，跳合闸命令也是通过光纤输送至智能终端，这就使得控制命令的传递实现了数字化功能。一次设备的开关量进行数字化处理后输送至二次设备，接着二次设备再将开关输出量传递给智能终端，这一过程很好地实现了开关量信息的采集、传输与输出的数字化功能体现。
2.选择通信规约。数字式变电站的网络层主要是由站控网络层和过程网络层组成的。站控网络层的通信规约主要有103规约与IEC61850规约两种。过程网络层的通信规约主要有IEC61850规约与IEC60044-8规约两种。其中，103规约是为传统通信网络层服务的，所以在数字化变电站的站控网络层中往往选择IEC61850规约作为其通信规约。对于数字化变电站的过程网络层中，往往选择IEC61850规约与IEC60044-8规约的组合为其通信规约。
3.选择智能设备。在数字化变电站中，其智能设备主要包含有二次设备、电子式互感器及智能开关等。对二次设备的选择是唯一的，就是选择网络化形式的二次设备。对电子式互感器的选择一般有两种方案，即有无源电子式传感器与有源电子式互感器，现阶段我国大部分使用的是有源电子式互感器。对智能开关的选择方案国内目前主要使用的是智能终端与传统开关组合的设备。
4.设计网络结构。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。
5.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。
6.设计端子排图。GOOSE、SV输入输出信号为网络上传递的变量，与传统屏柜的端子存在着对应的关系，为了便于形象的理解和应用GOOSE、SV信号，将这些信号成为虚端子。虚端子可以明确数字化变电站内的装置之间的连接关系，系统SDC配置连接线关系，以及产生GOOSE、SV需要的文本信息。在设计电气二次端子排图的过程中，采用虚端子的设计方案，可通过减少设计二次设计和一次设计之间的端子排列以实现工作量的缩减，为优化设计控制回路腾出更多的时间。电气二次回路的设计可依靠这种简化方式变得非常简单。
四、小结
总之，随着社会科学技术的不断进步和智能电网的不断发展和完善，变电站数字化的建设也在有条不紊的进行着，与此同时，其二次电气设计的需求也在不断增加，因此我们有必要对数字变化电站的二次电气设计进行深入研究，以实现对变电站的数字化监控，测量，控制和保护。
参考文献
[1]许少武.基于220kV变电站二次电气系统设计分析[J].城市建设理论研究，2012年12期.
[2]陈绍永.关于数字化变电站中电气二次设计的分析[J].科技与企业，2012年13期.
论文作者:龚乃为
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/19
标签：变电站论文; 设备论文; 规约论文; 智能论文; 电气论文; 互感器论文; 装置论文; 《电力设备》2017年第8期论文;