110kV變電站二次系統(tǒng)設計探討

丁國平

摘 要：變電站在對電能電壓處理的過程中，由二次設備及其相關電路組成的二次系統(tǒng)發(fā)揮的作用非常大，正是因為二次系統(tǒng)的存在，才使一次系統(tǒng)功能發(fā)揮受到很好的保護，進而保證整個變電站運行正常。二次系統(tǒng)主要對一次系統(tǒng)進行監(jiān)督管控以及保護，其組成結構需要精心謹慎設計，才能使變電站中相關的子系統(tǒng)運行安全可靠，不會給電能運輸造成影響。

關鍵詞：110kV；變電站；二次系統(tǒng)；設計

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）24-0191-01

對變電站的二次系統(tǒng)進行設計，不僅要使其運行正常，還要使其性能得到強化，能對一次設備運行中出現的故障提前發(fā)現，提前采取保護措施，使變電站智能化、自動化程度和安全系數都得到提高。本文主要針對110kV變電站二次系統(tǒng)設計進行探討。

1 二次系統(tǒng)中的繼電保護設計方案

1.1 GOOSE網功能及設計方案

傳統(tǒng)電氣設備之間進行信息傳遞主要通過硬電纜來實現，這種傳遞方式無論是在速度方面還是安全方面都有局限性，而GOOSE網就和其截然不同，這種網絡面向的通用對象是變電站中的自動化系統(tǒng)，使具有自動化功能的開關位置以及跳閘指令等相關信息可以在極短的時間內傳遞到指定位置，完成自動操作[1]。GOOSE網進行信息的實時快速傳遞的雙方對象都是面對面對等關系，所以說GOOSE網具有P2P信息傳遞的特點。這種網絡用在繼電保護中，使其自動保護裝置反應更加靈敏。

GOOSE網在方案設計上，主要以其功能所涉及的設備裝置配置情況作為前提，對于110kV變電站來說，GOOSE網設計主接線方式的參考是單母分段接線方式，繼電保護裝置配置的參考是主備配置。根據其接線方式可知單條線路都是通過各自的斷路器來實現單母線分段。每條母線在減小電阻以及正常運行中，都需要有母差保護裝置來保駕護航，母差保護裝置所控制的對象是分段后的單母線的保護裝置和智能終端，掌控的方式也是通過信息傳遞互換實現的。母差保護裝置和保護裝置以及智能終端是掌控欲被掌控的關系，所以在GOOSE網中，母差保護裝置是主要的交換機，而被掌控的練著只能作為子交換機存在。在網絡中，還要有測控裝置的接入位置，使其能對所有的數據信息進行測控。將該網絡的結構設計成能節(jié)約時間成本的星型結構，如此便將保護裝置等設備之間用來交換信息的交換機數量控制住。GOOSE網對所有信息的處理都這么及時，便也能使保護裝置啟動的速度更快，及時將故障范圍控制住。

1.2 不同形式的繼電保護設計方案

（1）常規(guī)保護設計方案。該方案主要是對傳統(tǒng)的變電站繼電保護裝置設計方案進行改善，改善的是保護裝置的A/C插件以及I/O插件，改善后兩者的通信接口均采用光纖形式，并且在通信接口處理和CPU插件模擬量之間實行以新代舊[2]。這種配置方案配置起來比較簡單，但相比集中式的保護設計方案來講，在信息傳遞方面不夠直接，因為信息要經過會花費大量光纖的通信接口才能在傳遞雙方之間完成交互過程。這樣的通信方式主要是因為變電站的結構為間隔式。變電站的設備裝置在網絡結構中主要分布為兩層，一層是保護監(jiān)控裝置所在的間隔層，另一層是合并單元以及智能終端存在的過程層，這兩層之間可以通過GOOSE網來實現P2P通信。（2）集中式的保護設計方案。這種設計方案主要通過可以互為備用的集中式保護裝置實現變電站所有需要保護的設備運行監(jiān)控保護功能，并且完全沒有局限性，如此所有的設備都在監(jiān)控中，即使發(fā)生故障，相關的故障線路也能及時被切斷，整個變電站的運行最終不會受到影響。在這里，所謂的集中指的是保護功能的集中，該過程的實現還需要繼電保護人員多加研究和實踐。

1.3 各種配置的設計方案

（1）110kV線路保護設計方案。每條線路都要滿足信息采集、信息分析處理、查找故障以及跳閘斷電流程，如此每條線路之間都是單獨存在的，即使發(fā)生故障，也能及時切斷，既不會影響本條線路上的設備，也不會影響其他線路的正常通電。針對每條線路的保護功能實現流程，設置相應的保護裝置，該保護裝置通過借助其他軟件獨立進行信息采集傳輸，所以在線路保護設計中，不需要預備第二套保護裝置[3]。此外，還要針對線路保護，配置合并單元智能終端一體化裝置。（2）110kV主變保護設計方案，對主變壓器進行保護選擇的裝置保護功能更加集中一些，不僅使主保護配置有效，還使后備保護發(fā)揮應有的功能。主保護配置選用的保護方式為縱聯(lián)差動保護，保護對象為變壓器差區(qū)內設備，當保護位置出現故障時，其在短時間內就會啟動，將相關線路斷開。而后備保護對象可以有多種，比如低壓側過流、零序電流等。而主變壓器的智能終端集中為變壓器非電量保護裝置，該保護裝置進行信息采集和傳遞以及跳閘指令下發(fā)等過程都是通過GOOSE網完成的。（3）110kV分段保護設計方案，母線是通過斷路器來進行分段間隔的，該斷路器本身就應具備監(jiān)控保護功能，斷路器以及分段保護裝置保護功能集成化強一些，其有多重保護對象和多種保護形式。（4）35kV線路保護設計方案。因為變電站采用的是中壓側35kV單母分段設計方式，所以還要對其進行保護設計。該線路采用的保護裝置功能集成化，可以通過測控計量以及錄波等操作，將對相關信息的反饋表現在對故障檢測以及過電流保護等事項上。該保護裝置進行信息采集與傳遞和其他保護裝置無二，都要借助SV和GOOSE網絡。（5）35kV分段保護設計方案，在單母線分段保護中，110kV和35kV的分段保護方案可以一致。（6）故障錄波器設計方案，該種設備主要對信息進行收集和分析處理，所以整個裝置并不是單一的設備，而是由四部分組成。該裝置在通過各種網絡進行信息采集后，要對其其進行錄波，以便尋找故障。

2 110kV變電站自動化裝置的設計方案

變電站自動化裝置的存在，使二次系統(tǒng)的監(jiān)控保護功能具有時效性，能使變電站的安全運行得到保障，使變電站智能化程度得到增加，所以還要對自動化裝置的相關方案進行設計。變電站自動化模式下的功能主要有四方面：（1）能對變電站所有設備以及線路的有關信息進行收集和處理，并為其建立專門的數據庫，使數據享有修改權和存儲權。（2）能實行遠距離處的設備信息監(jiān)控，使分區(qū)變電站實現無人值班。（3）能在工作人袁發(fā)生誤操作時，及時發(fā)揮防誤操作閉鎖功能。（4）使二次系統(tǒng)設備接受監(jiān)控操作的時間是一致同步的，這就實現了對整個二次系統(tǒng)的實時控制[4]。

變電站自動化裝置發(fā)揮自動化功能主要通過兩部分，所以要進行精細設計的也是這兩部分，站控層和間隔層。在站控層中，只要將相關設備配置好，使其能發(fā)揮各自的功能，應用次數比較多的有五項：（1）監(jiān)控主機，主機為雙機配置，雙機進行分工合作，使站內所有信息都得到收集和處理，使各種設備的運行都在監(jiān)控中。雙機之間是存在備用關系的，監(jiān)控主機的內存和處理能力應該預留升級空間，服務器也應拒絕單核式。（2）操作人員工作站，主要以方便工作人眼工作為設計目的。（3）五防工作站，主要使其獲得信息的時效性得到保證，使其能在信息處理過程中實行模擬操作，此外，還能設立操作票專家系統(tǒng)，使誤操作出現的機率少一些。（4）遠動通信裝置，采用雙套配置以保證信息遠動傳輸。（5）網絡打印機，可以將不同形式的信息打印出來。

3 結語

110kV變電站二次系統(tǒng)設計的目的就是讓所有的設備運行處于被保護中，減少故障發(fā)生頻率以及及時控制故障范圍，使非故障部分依舊能保證變電站的可靠運行。所以無論是繼電保護還是自動化裝置的設計，都要符合變電站的運行要求。

參考文獻

[1]劉芳，呂朋偉.智能變電站二次系統(tǒng)設計方法分析[J].電子技術與軟件工程，2014，（20）：146-147.

[2]白月芳.220kV變電站二次系統(tǒng)設計分析[J].科技展望，2014，（18）：127.

[3]修黎明，高湛軍，黃德斌，唐毅.智能變電站二次系統(tǒng)設計方法研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2012，（22）：124-128.

[4]溫啟華.淺談110kV變電站二次系統(tǒng)設計[J].廣東科技，2010，（18）：159-160.endprint