智能變電站的電氣二次設(shè)計(jì)策略研討

李濤

摘 要：現(xiàn)如今，智能化技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用并成為電力企業(yè)主要研究內(nèi)容，將其應(yīng)用在電氣二次設(shè)計(jì)中有助于設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸、提高變電站操作效率、提升設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。供電網(wǎng)絡(luò)中，變電站作為重要組成部分，進(jìn)行電氣二次設(shè)備有助于電網(wǎng)安全、穩(wěn)定發(fā)展。接下來，筆者結(jié)合實(shí)踐研究，就智能變電站的電氣二次設(shè)計(jì)方法進(jìn)行簡要分析并提出策略。

關(guān)鍵詞：智能變電站 電氣二次設(shè)計(jì) 策略方法

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（b）-0053-02

伴隨著智能技術(shù)的成熟發(fā)展將其應(yīng)用在變電站中推動了變電站發(fā)展。變電站電氣二次設(shè)計(jì)包括遠(yuǎn)程傳動、測量控制、繼電保護(hù)、防誤閉鎖，有助于提高設(shè)備運(yùn)行。近幾年，智能化變電站逐漸趨于數(shù)據(jù)資源的應(yīng)用與共享，智能化電氣二次設(shè)計(jì)對提高變電站運(yùn)行穩(wěn)定性發(fā)揮著重要影響。

1 智能變電站的特點(diǎn)分析

智能變電站實(shí)現(xiàn)了智能控制、故障錄波、變電站監(jiān)督，兼容繼電保護(hù)、安全裝置、監(jiān)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)變電站存在硬件重復(fù)分配不足、信息獨(dú)立、信息傳遞不及時(shí)、成本投入高，而智能變電站的出現(xiàn)解決了傳統(tǒng)變電站不足。智能變電站采用三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式，即：站控、間隔、過程層；站控層、過程層網(wǎng)絡(luò)達(dá)到信息分享。這種結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息數(shù)字化分享，優(yōu)勢作用顯著。首先，智能化變電站增設(shè)了過程層，推動了智能化變電站發(fā)展。間隔層的設(shè)置有效提升了信息交換律。其次，智能化變電站增設(shè)了電子、傳感、執(zhí)行器，強(qiáng)化了監(jiān)測與診斷功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。最后，變電站間隔層采用智能終端，通過光纖通信實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備與二次設(shè)備的連接。總而言之，智能變電站優(yōu)點(diǎn)集中體現(xiàn)于數(shù)字化水平的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化促進(jìn)信息傳輸、交換率。

2 變電站電氣二次設(shè)計(jì)有關(guān)問題分析

2.1 二次設(shè)計(jì)分析

以智能設(shè)備為依托，智能化變電站綜合了信息搜集、傳輸、處理、輸出。所以，變電站內(nèi)全部設(shè)備都應(yīng)為智能化設(shè)備，并且設(shè)備需要通過自我狀態(tài)監(jiān)測、診斷、修復(fù)。變電站電氣二次設(shè)計(jì)主線路為一次設(shè)備，對一次設(shè)備測量、運(yùn)行檢測、電路控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)。二次設(shè)計(jì)包含計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)、安全檢測、直流電源、工業(yè)電視系統(tǒng)、繼電保護(hù)等，提高一次設(shè)備保護(hù)屏障從而保證順利運(yùn)行。

2.2 問題分析

第一，電氣穩(wěn)定性。電氣二次設(shè)計(jì)要求工作人員做好電氣線路設(shè)計(jì)分析，避免設(shè)計(jì)時(shí)產(chǎn)生安全事故。安全保護(hù)方案設(shè)計(jì)是把安全保護(hù)裝置應(yīng)用到電氣系統(tǒng)，如二次回路設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)生跳閘與保護(hù)跳閘等裝置失靈問題。所以，要求確保電子與正電源具備至少一個端子。第二，繼電保護(hù)。發(fā)各套保護(hù)裝置與斷路器回路啟停對其他系統(tǒng)造成影響，系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)件發(fā)生異常故障，保護(hù)系統(tǒng)拒動等。要求設(shè)計(jì)師對繼電保護(hù)裝置設(shè)置多項(xiàng)保護(hù)配置，確保保護(hù)裝置和保護(hù)回路運(yùn)行獨(dú)立性，防止裝置和回路相互影響。此外，還需消除故障構(gòu)件，提高保護(hù)裝置動作靈敏性與準(zhǔn)確性。第三，縱差保護(hù)。變電站內(nèi)光纖通訊系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題，導(dǎo)致難以形成完整的二次系統(tǒng)低阻抗平面，減緩保護(hù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換靈敏性。由此，設(shè)計(jì)時(shí)需采取接地銅排，繼電保護(hù)室和通訊機(jī)房連接，同時(shí)將屏蔽雙絞線和光電轉(zhuǎn)換構(gòu)件采取保護(hù)接地。第四，流壓變化。變電站智能化設(shè)計(jì)導(dǎo)致繼電保護(hù)電流與電壓互感器具有的測量設(shè)備發(fā)生變化，測量準(zhǔn)確性降低從而制約繼電保護(hù)電流和電壓。所以，設(shè)計(jì)師需通過光電互感器更換互感器，簡化二次的保護(hù)與測量設(shè)備。

3 智能變電站的電氣二次設(shè)計(jì)策略

3.1 選擇適合的設(shè)備

智能化變電站中，電氣二次設(shè)備的選擇是核心基礎(chǔ)，關(guān)系著后續(xù)變電站運(yùn)行狀態(tài)。首先，開關(guān)、電子感應(yīng)器的選擇，一旦選擇性能低的感應(yīng)器就會影響設(shè)備運(yùn)行、降低自動化水平。現(xiàn)階段智能化變電站普遍采用了進(jìn)線網(wǎng)格化模式，確保二次設(shè)備智能化發(fā)展，保證智能化變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。但是，在實(shí)際電氣二次設(shè)計(jì)中存在較多因素影響，如智能開關(guān)。工作人員應(yīng)結(jié)合變電站狀態(tài)選擇適合的開關(guān)，這關(guān)系著系統(tǒng)的運(yùn)行與在線監(jiān)測效果。選擇適合的智能開關(guān)可以提供適合的接口、促進(jìn)數(shù)字化發(fā)展。不過，經(jīng)濟(jì)投入較高，還需結(jié)合企業(yè)實(shí)際狀態(tài)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。此外，電子互感器也是主要影響因素。無源式電子互感器是借助光學(xué)傳感技術(shù)發(fā)揮主要作用，但穩(wěn)定性較差進(jìn)而應(yīng)用較少。選擇無源式電子互感器要求采取激光匹配形式，才能提高電源安全性。

3.2 通訊規(guī)約確定

智能化變電站電氣二次設(shè)計(jì)中，通訊規(guī)約存在明顯差別。103通訊規(guī)約適用于站控層網(wǎng)絡(luò)，但在操作性表現(xiàn)上較差。IEC 61850則是一種新的通訊規(guī)約，操作性較強(qiáng)，不過經(jīng)濟(jì)投入較大，適合應(yīng)用在過程層網(wǎng)絡(luò)規(guī)約。主要因?yàn)镮EC 61850為FT3幀格式，執(zhí)行效果強(qiáng)、傳輸延時(shí)固定等。此外，還有IEC 6044-8形式，主要對目標(biāo)設(shè)計(jì)展開從而優(yōu)化智能化變電站。但是，該種通信規(guī)約應(yīng)用過程中也存在影響因素限制，例如：難以固定傳輸延時(shí)、穩(wěn)定性差、成本投入大。

3.3 一體化智能控制系統(tǒng)

智能變電站電氣二次設(shè)備設(shè)計(jì)創(chuàng)建智能化電源監(jiān)控設(shè)備，有助于子電源系統(tǒng)的融合，生成一體化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，便于電氣二次設(shè)備的動態(tài)監(jiān)督。一體化電源控制網(wǎng)絡(luò)是通過總線連接形式把智能監(jiān)控單元與監(jiān)控設(shè)備連接，有助于降低經(jīng)濟(jì)投入。不過，該結(jié)構(gòu)形處理要求嚴(yán)格。除此之外，也可通過分布式設(shè)計(jì)形式，其原理為：在總線上對各電源監(jiān)控單元安裝控制系統(tǒng)，智能化網(wǎng)絡(luò)端口主要進(jìn)行控制系統(tǒng)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)集成化管理。盡管該模式可以減少系統(tǒng)荷載，但電氣二次設(shè)備數(shù)量較多，增加了成本與運(yùn)維投入。

3.4 優(yōu)化智能設(shè)備網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

要想確保電氣二次設(shè)備正產(chǎn)運(yùn)行還需要優(yōu)化智能設(shè)備網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過通訊光纜提高通訊信息信號的噪聲比，提高了信息傳輸效果。如果獨(dú)立設(shè)置數(shù)據(jù)線路保護(hù)形式，減少輻射信號影響則需注意，信號噪音不可降低至0，信號輸送功率也不會無線增加。所以，工作人員還應(yīng)結(jié)合變電站設(shè)備運(yùn)行效果選擇適合的方案，保證信息傳輸率處于臨界參數(shù)。此外，創(chuàng)建MMS、GOOSE、SNTP網(wǎng)絡(luò)模式也是一種有效方法，按照100M雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到雙網(wǎng)雙工運(yùn)營與SNTP同步機(jī)制以及SV、GOOSE對報(bào)文的共網(wǎng)傳輸，采取網(wǎng)絡(luò)跳閘并行模式。

3.5 端子排圖設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)師做好智能化變電站內(nèi)端子排圖設(shè)計(jì)，取消一次/二次設(shè)備端子并優(yōu)化其他控制回路，實(shí)現(xiàn)二次設(shè)計(jì)與設(shè)備優(yōu)化，提高變電站運(yùn)行效果。

4 結(jié)語

綜合分析，電氣二次設(shè)計(jì)時(shí)不僅要做好智能設(shè)備控制，還需做好通訊公約、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。只有這樣才能保證智能變電站電氣二次設(shè)計(jì)有效性，保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定與質(zhì)量。此外，對工作人員也有嚴(yán)格要求，工作人員必須要抓住電氣二次設(shè)計(jì)要點(diǎn)與質(zhì)量管理，進(jìn)而設(shè)計(jì)出高質(zhì)優(yōu)秀智能化變電站二次設(shè)備，推動智能化變電站進(jìn)步發(fā)展。

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