智能化變電站電氣二次設計的相關探

鄧得青

摘要：隨著我國電力行業的不斷發展，智能變電站已經實現廣泛應用，相對于傳統變電站來說，智能化變電站的數字化、網絡化特征更加明顯。本文將結合變電站電氣二次設計的作用，討論網絡結構、主接線結構、設備選用、安全防護系統應用等設計要點，為優化智能變電站性能，維護電網穩定運行提供參考。

關鍵詞：智能化變電站;電氣二次設計;二次設備

引言：相對于傳統變電站來說，智能化變電站的一次回路、一次設備、二次回路、二次設備的設計都更加完善、變電站整體性能有了質的飛躍。智能化變電站廣泛使用了信息化設備，二次回路也使用了數字技術和光纖技術。二次回路是用來監視、保護一次回路，由二次設備連接組成的電路，屬于控制電路，也叫二次接線。

一、智能化變電站電氣二次設計作用

當前，社會用電量逐年增加，給變電站的運行帶來了嚴峻挑戰，面對大量數據信息，使用信息化技術，能夠大大提高數據處理速度，減少人工成本的使用。二次回路屬于弱電部分，是由二次設備連接而成，包括繼電保護裝置、控制開關、測量回路、設備電源回路、斷路器、隔離開關、信號回路、電氣閉鎖回路等等。其功能是對一次設備進行檢測和調節，全方位保護一次電氣回路正常運作。智能化變電站中使用了大量數字化設備和信息化系統，這些以計算機技術為載體的智能裝置，具有效率高、速度快、功能強等優勢。第一，智能監控系統可以不受時間、地點的影響，對電網系統運營狀態實時監控，還可以對異常問題自動檢測處理，然后將故障數據存檔，方便技術人員分析。第二，智能化變電站的資源使用更加集中，控制方法靈活，給一次設備檢修維護帶來很多幫助，電氣設備的使用壽命被大大延長。第三，用光纜來代替電纜，受干擾問題減少，電能傳輸更安全。智能變電站在對二次設備和二次回路進行設計時，要將節能環保理念融入其中，保留原有算法的基礎上，提高配置的智能性，給電網系統中的軟硬件提供更平穩的運營環境[1]。

二、智能化變電站電氣二次設計要點

（一）網絡結構設計

智能變電站在設計電氣二次回路時，要基于二次系統的運營特征，網絡結構設計要遵循以下幾點原則：第一，網絡結構要符合IEC61850設計標準;第二，電子式互感器和常規互感器要做到雙重支持;第三，繼電保護裝置的設計要具有獨立性，各個設備配置要分散化，這樣能保證電網故障時，繼電保護快速反應，提高電網運行的安全性;第四，一次回路、二次回路之間的配制間隔要科學合理，不僅要涵蓋網絡、軟件，還要增加文件、數據的信息流。另外，雖然智能變電站的功能更加多樣，但是電氣二次回路設計路線要變得簡單，網絡結構要清晰明了，這樣才能保證變電站運行可靠方便。設計人員要將IEC61850的標準簡化使用，關注網絡結構使用的體驗感，優化基礎設備的配置[2]。

（二）設備保護配置方式

智能變電站的電氣系計中，設備保護配置方式的設計尤為重要，首先，控制開關要根據觸點數量、控制接線的操作情況、二次回路額定電壓、分斷電流來選用。當燈泡引出線上短路時，通過跳合閘回路電流要小于最小動作的電流或長期熱穩定電流。當直流母線電壓為85%額定電壓時，繼電器施加的電壓要大于額定電壓的30%。接線方式需要根據電氣主接線整體框架而定，在智能變電站電氣主結線設計的整體框架中，應重視電氣智能設備的模塊化設計需求和分散控制需求。此外，在選用電子互感器選擇時，設計人員往往會面臨著有源電子式互感器和無源式電子式互感器兩種選擇，兩種互感器的功能性有一些差別，在實際應用時，大部分設計人員會選用有源式電子式互感器，因為總是會面臨這樣的問題，即選擇有源電子式互感器還是選擇無源式電子式互感器。因為有源式電子互感器能夠通過激光的方式進行匹配，電源穩定性更好[3]。

（三）安全防護系統

安全是第一生產力，智能變電站中電氣二次設計是否可靠，很大程度上決定了智能變電站是否能夠平穩安全的運作。二次系統能夠對一次設備進行控制、檢測，分析生產區及其在線運行的狀態。所以二次回路也具有交換數據多、計算關系復雜等特點。為保證二次設計的安全防護效果，設計人員需要在回路中安裝加密的網關設備，并增加身份加密驗證功能，系統操作雙方需要經過核驗身份，才能對數據進行操作。這樣能提高電能系統應用的安全性，為數據層與傳輸層提供可靠環境。此外在設計安全防護系統是，工作人員還需要使用防火墻軟件在該在兩個安全區中間安裝，防火墻系統要適用于電網結構，這樣才能將安全保護的功能最大化[4]。

（四）輔助系統設計

在對智能化變電站進行電氣二次設計時，需要重視輔助系統的創新設計，包括智能化設備的使用、設備后期維護設計等等。隨著時代的發展，信息化技術也更加成熟，越來越多新型智能設備被應用在智能化變電站中。此類設備能夠實現電氣功能的集成化，方便技術人員對整體電氣系統進行統一的管控，并對風險及時評價預測，例如：電網系統早期故障、系統設計漏洞等等，為后續診斷和信息傳輸提供幫助。在電氣二次設計工作時，要做好后期維護設計工作，及時分析數據參數，確保變電站能夠使用多種環境，保持安全運營狀態。在設計時，增加開放性后期維護的功能。智能化的處理智能化變電站的電氣故障，加強故障預測能力，減少智能變電站的運行風險，采用分層保護控制系統來對變電站進行后期故障維護，對電能運行狀態實時監控，確保電能輸送更加安全穩定，系統運行的流暢和穩定，為我國電力行業的長遠發展提供重要幫助[5]。

結論：綜上所述，電力企業是我國經濟市場的支柱型產業，承擔著重要的經濟責任和社會責任。電氣二次回路的作用是，檢測、監控、控制電氣一次設備，確保變壓器、輸變電設備能夠平穩運作。智能化變電站的性能和效率相對傳統變電站有了質的飛躍。設計人員要結合智能變電站自身特征，做好結構、接線的設計。

參考文獻

[1]王智強.電廠繼電保護二次回路改造設計[J].電工技術，2021，{4}（10）：90-91+94.

[2]劉高強.“電氣工程基礎”課程教學改革研究[J].科技與創新，2021，{4}（04）：90-92.

[3]陳肖珂.基于大中型常規集中式光伏并網升壓站的電氣二次設計分析研究[J].通信電源技術，2021，38（02）：50-54.

[4]王新.智能變電站繼電保護二次安全措施標準化設計研究[J].電子元器件與信息技術，2021，5（01）：79-80.

[5]劉千寬，劉宏君，丁曉兵，等.服務于變電站數字化設計的二次設備建模技術研究[J].電力系統保護與控制，2021，49（02）：166-172.