摘要：智能变电站的二次系统，具有信息交互网络化、信息组织分配关系复杂与逻辑功能关联众多的特点。智能变电站的发展，将使变电站建设、运行、检修、与维护功能变得更加高效、经济。因此，对于变电站中的二次电气设备仍然需要我们不断进行优化与创新，力求确保变电站的稳定、安全、高速运行。本文从智能变电站二次系统设计的原则、智能变电站建设现状、二次电气设备智能控制三个方面对二次电气设备智能控制进行了一定的探讨，期望可以为智能变电站的稳定运行提供一定的理论依据。
关键词：二次电气设备；智能控制模式
智能变电站的智能设备具有环保、节能、集成、先进与可靠的特性。可以自动的完成监测、计量、控制、测量与信息采集等诸多功能。同时也可以支持电网的在线决策分析、智能调节、自动控制、互动协同等高级功能。进而实现了一、二次设备的智能化，实现了自动化的运行管理。智能变电站的一次设备的配置与常规变电站相同。但是二次设备的配置与设计，因为网络化的实现与常规变电站有着较大的差异。本文就对二次电气设备智能控制模式进行一定的探讨，期望可以为智能变电站的更好的稳定运行提供一定的理论依据。
1智能变电站二次系统设计的原则
1.1变电站自动化系统，应该具备全站的避免错误操作的闭锁功能。
1.2网络安全的规定，应该严格依据变电站自动化系统的《电力二次系统安全防护规定》进行操作。
1.3向调度端上传的远动信息量与保护应按照现有的相关规定进行。
1.4变电站自动化系统，具备同电力调度数据专网的接口，而且对于硬件与软件的配置要求，应该支持联网的通信规约、网络通信技术的需求。
1.5全站设备的监控情况，完全由变电站自动化系统完成，不应再设置其余的模拟屏以及控制屏。
1.6变电站自动化系统主站，与微机防误系统信息、故障信息管理系统、远动数据传输设备等信息资源具有共享性，同时信息应具有唯一性，不能进行反复采集，从而节约资金投入。
2 二次电气设备智能配置的特点
二次电气设备是全分布、双冗余、全开放的计算机网络配置，计算机的监控系统一般分为3层，分别是厂站层，现地控制层和物理层。厂站层，主要由历史记录服务器、I/O接口的模拟返回屏、数据服务器、行政电话和调度电话服务器等组成，并在厂内起到了AVC、AVG及各类告警、监视、编辑等作用，对外接受各类信息；现地控制层主要分布在各台机组、GIS室、公用设备等，LCU接受上位机的指令，执行开机和停机、数字信号反馈、I/O执行与事件记录、机组调试试验的功能；物理层，包括水轮机调速器、发电机励磁装置、GIS保护设备、发变组保护设备、工业设备远程1/O及各种的自动化元件，如测温元件、传感器、浮子和压力接点、继电器及其接触器等。
3 二次电气设备安装的质量控制措施
二次电气设备安装质量的目标是符合合同文件中的安装试验规程、相关技术条款及性能保证值的特殊要求。二次电气设备的质量控制一般分为主动控制与被动控制，主动控制主要是指设计方案、图纸审核，然而被动控制是指在施工的过程中，监理与相关质量监督机构通过质量检查机旁站监理等发现问题，从而纠正其质量偏差。二次电气设备安装质量控制措施主要有以下几点：
3.1图纸审核时应该注意的几点
审查二次电气设备的配线图、原理图及程序框图时，第一，要验证设计图纸的准确性，要注意的一点是原理正确并不就等于控制的过程是完备的，特别是用计算机来控制的情况。如，若电厂的发电机组是自动准同期的方式。励磁装置中的功率柜使用负压风冷的方式，其两台风机相互备用。其风机装有机组LCU自动开启与停止功能，风机控制的把手上设“自动、手动、停止”三个装置。与此同时，机组LCU与上位机能够单独开启、停止风机。从控制原理上来说，发电机空载升压之后，假如LCU开机流程中的一台励磁风机没有按计划启动，在自动准同期之后，由断路器辅助接点经过重复继电器作为备用回路来启动励磁风机。这样的设计，从原理上看是准确的，但并不是完备的。从风机备用启动回路的本身而说，在施工现场的实际运行过程中，因为断路器中继电器的两组常开接点分别接入了两台励磁风机，所以会出现两台风机同时启动的情况。从开机的流程角度看，由于风机接触器的动作属性，数字反馈的信号采集等，将会使风机启动失败。机组LCU做断路器位置开出的试验时，若风机的电源也投入，两台励磁风机也将会一起启动。解决这一问题的方法是把一台风机接触器的辅助常闭接点串连在另外一台风机的断路器备用启动回路之中。所以，图纸资料审核是电厂电气二次设备安装质量控制的重要措施之一，它影响了整个工程建设的进度、质量，更关键的是它为电厂以后的长期安全与稳定运行打下了坚实的基础。
3.2配线和复查
二次电气设备安装中的的配线工作是在电缆的敷设工作完成后，进行的做电缆头、屏蔽地线，编写号头与对线等工作，并不单指芯线上端子排。配线过程中，应确保电缆芯线的裕度以及各种插头与接地线连接满足安装的技术要求。配线时易出现的问题，主要包括芯线焊接时，由于焊渣引起的虚地、假焊以及短路等问题；电动阀与电磁铁的开启和关闭操作错误，有正负极要求的直流元件接反极性导致的对称回路配反的问题。
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3.3基础自动化元件的校验
基础自动化元件的校验是电厂电气二次设备安装质量控制的另一项重要措施。它对机组调试的顺利完成起到了决定性的作用。
电厂基础自动化的元件具体分为以下几个种类：
（1）接点类：水位油位常规接点、压力接点、水位油位磁性接点、风压接点、行程和限位接点等。（2）继电器类：从用途上可分为时间继电器、中间继电器、直流接触器、交流接触器、转速继电器、信号继电器、热耦继电器、示流器等。（3）传感器类：压力传感器、位移传感器、压差传感器、温度传感器、水位油位传感器等。（4）表计类：如电流、功率、电压、压力表、分流器等。（5）测温电阻类：定于测温系统、三部轴承测温系统、各变压器测温系统等。
3.4试验环节
试验环节是考核电气设备综合性能的关键一步。所以，电厂电气的设备试验，一定要做到以下几点：
（1）前期准备工作：试验仪表、仪器、大纲、记录表格的检查，试验原理的分析，试验人员的职责分工，消防、安全应急措施的落实等；另外，要由有经验的技术人员统一管理、指挥试验的整体工作。（2）试验开始时，应安排专人进行监护，防止试验的工作人员误入带电间隔。（3）试验过程中，要严格根据试验大纲来进行各项试验，并做好原始记录的具体工作。（4）试验结束后，要在第一时间整理好试验记录与报告，便于标准化的管理。
4 智能变电站建设现状
变电站经由电压与电流互感器向二次设备提供工频与暂态信号。二次系统中二次电气设备主要包括：继电保护装置；安控装置；网络交换机；计量装置；测量控制装置；合并单元与后台监控系统等。互感器信号的组织与分配由合并单元完成。计量装置、后台监控系统、测量控制装置与继电保护装置，将交换机与合并单元分配、组织的信号完成变电站的测量、控制、计量与保护的作用。
5 二次电气设备智能控制
变电站二次系统主要依据IEC 61850 的标准，主要包括站控层、间隔层与过程层的三层的网络接线与电子设备。变电站二次系统组织结构。
5.1站控层
站控层设备主要包括保信子站与全站监控平台。在主控室内站控层设备，可以显示全站的告警信息与运行状态，同时经由高速同步光纤网络，实现定时向调度端上传状态信息的功能。同时完成远程动作指令的接收与转发功能。
5.2间隔层
间隔层装置主要包括，计量装置；测控装置；保护装置以及其它的监控、安稳装置等。间隔层设备负责站控层之间的信息传输，并且主要是通过站控层光纤交换机进行实现。传输内容包含，二次设备的状态信息；互感器状态信息；远端控制命令以及一次开关信息等。同时，间隔层的装置经过与过程层的信息交换，实现控制、测量逻辑与自我保护的功能。二次系统的核心设备，即测控与保护的设备都包含在间隔层中，因此该层是变电站现场二次系统检查的关键部位。
5.3过程层
过程层主要包括智能操作箱与合并单元等设备。过程层主要负责二次对一次的操作命令、传输一次采集信息与开关状态信息等。采集的信息主要是依据IEC 61850 9-2 协议，进而传输到间隔层，同时依据GOOSE 协议交互变位命令与开关状态。实现方式主要包括两种情况。其一为“直采直跳”功能。主要是通过开关信息、采集信息与间隔层有关设备进行一对一的连接进行实现。其二为“网采网跳”功能。主要是通过开关信息、采集信息经由光纤交换机通过以组网的形式实现。
6 结语
在实际建设中智能变电站的二次系统，具有信息交互网络化、信息组织分配关系复杂与逻辑功能关联众多的特点。未来变电站的发展方向主要是向功能集成化、设备信息数字化、检修状态化与结构紧凑化的目标发展。智能变电站的发展，将使变电站建设、运行、检修、与维护功能变得更加高效、经济。因此，对于变电站中的二次电气设备仍然需要我们不断进行优化与创新，力求确保变电站的稳定、安全、高速运行。
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论文作者:苏春磊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/12
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