智能變電站的電氣二次設(shè)計策略簡述

劉建峰

【摘 要】智能變電站電氣二次系統(tǒng)的復(fù)雜程度比較高，其主要作用是負(fù)責(zé)變電站內(nèi)各種電氣設(shè)備的控制和調(diào)節(jié)。通過查閱大量的資料，對智能變電站電氣二次系統(tǒng)進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計，以保障智能變電站電氣二次系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；電氣二次；設(shè)計

1 引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，能源需求越來越大，國家電網(wǎng)公司也加大了對電網(wǎng)建設(shè)的投入力度，變電站是輸變電網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，特別是智能電網(wǎng)建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行。變電站是電網(wǎng)建設(shè)的主要組成部分，智能變電站作為“智能電網(wǎng)”的核心節(jié)點(diǎn)，目前已進(jìn)入全面的建設(shè)階段。截至2014年底國內(nèi)已建成投運(yùn)近2000座110kV及以上電壓等級智能變電站，“十三五”期間我國將新建數(shù)千座智能變電站，建設(shè)總量巨大。面對目前國內(nèi)智能變電站二次系統(tǒng)現(xiàn)場接線調(diào)試工作量大、裝置接口通用性差、二次系統(tǒng)模型后期運(yùn)維困難、變電站后期改擴(kuò)建停電范圍大等問題，如何在提高建設(shè)效率的同時提高建設(shè)質(zhì)量，并且方便變電站改擴(kuò)建及現(xiàn)場運(yùn)維，智能變電站二次系統(tǒng)模塊化建設(shè)技術(shù)無疑是當(dāng)前智能電網(wǎng)建設(shè)難題的最好解決方案。在模塊化變電站設(shè)計過程中會有很多新的問題亟待解決，尤其是變電站電氣二次設(shè)計涉及諸多專業(yè)配合的問題，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。本文結(jié)合變電站設(shè)計流程展開討論，即充分考慮可行性研究、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計各建設(shè)階段存在的問題，對各階段變電站電氣二次設(shè)計常見問題進(jìn)行梳理和總結(jié)是有必要的。

2 智能變電站的特點(diǎn)和重要作用

和傳統(tǒng)的變電站相比較，智能變電站具有的功能更多，它是集監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)、安全裝置為一體的變電站。而且還可使重復(fù)配置硬件的浪費(fèi)資源的問題得到有效的改善，達(dá)到有效傳遞信息和信息傳遞成本降低的目的。在合理的分析智能變電站的結(jié)構(gòu)后可知，其主要是由間隔層、站控層和過程層，及利用站控層網(wǎng)和過程層網(wǎng)促使信息實現(xiàn)傳輸和共享的三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可保證數(shù)據(jù)信息共享和傳輸?shù)幕A(chǔ)上，對變電站電氣設(shè)備的運(yùn)行做到實時監(jiān)控。和傳統(tǒng)的變電站相比，這種結(jié)構(gòu)具有突出的優(yōu)勢，通過網(wǎng)絡(luò)傳遞信息，對數(shù)字化信息的共享和傳輸起到有效的促進(jìn)作用，其優(yōu)勢主要包括：第一，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能變電站間隔層設(shè)備中的有效應(yīng)用，可較大程度的為信息傳輸和共享的效率的提升提供指導(dǎo)；第二，智能變電站中設(shè)置的過程層，加上變電站設(shè)置的通信網(wǎng)絡(luò)電氣設(shè)備，對提高智能變電站的數(shù)字化水平起到較大的促進(jìn)作用；第三，智能化變電站能對電氣設(shè)備進(jìn)行實時診斷和監(jiān)控，具有特別明顯的性能特征，同時智能系統(tǒng)還能對其中電子執(zhí)行器和傳感設(shè)備的良好運(yùn)行統(tǒng)計進(jìn)行控制；第四，智能終端在智能變電站間隔層的安裝，可把光纖與其智能終端有效的連接在一起，使智能終端可以發(fā)揮其有效的監(jiān)測智能變電站運(yùn)行的電氣回路情況的目的。所以可得出，智能變電站具有非常顯著的優(yōu)勢，和傳統(tǒng)的變電站相比較，只是一個過程層的增加，便能達(dá)到變電站數(shù)據(jù)化水平有效提升的目的。而且智能化變電站的網(wǎng)絡(luò)化還可以利用間隔層實現(xiàn)，還可較高的提升其交換信息的效率，與變電站控制和管理的需求相符合。

3 智能變電站電氣二次設(shè)計策略

3.1 物資招標(biāo)及施工圖設(shè)計階段

1）標(biāo)書編制。物資招標(biāo)階段，需要認(rèn)真編制標(biāo)書，標(biāo)書的技術(shù)參數(shù)及設(shè)備數(shù)量直接影響后期施工圖設(shè)計的進(jìn)展。第一，電氣二次專業(yè)標(biāo)書有些涉及到相關(guān)專業(yè)配合，編制時應(yīng)當(dāng)及時充分溝通，以保障標(biāo)書的編制質(zhì)量。比如交直流一體化電源標(biāo)書就涉及多個專業(yè)。第二，國家電網(wǎng)電子商務(wù)平臺上也有很多通用設(shè)備標(biāo)書已經(jīng)形成了固化ID，在選擇的時候應(yīng)當(dāng)選擇和工程相適應(yīng)的固化ID。例如220kV變電站新建工程規(guī)模為一臺或兩臺變壓器時，主變保護(hù)裝置的數(shù)量是不一樣的，對應(yīng)選擇的固化ID也不一樣。2）施工圖設(shè)計。施工圖設(shè)計階段，需將初步設(shè)計階段的原則具體細(xì)化，因此需要注意的事項也特別多。電氣二次專業(yè)對接的廠家眾多，廠家圖紙需要確認(rèn)各種參數(shù)、規(guī)格，需謹(jǐn)慎核實并協(xié)同相關(guān)專業(yè)確認(rèn)圖紙中涉及的參數(shù)。電氣二次設(shè)計事務(wù)瑣碎，特別是一些具體的設(shè)計規(guī)則也時有變化，因此在施工圖設(shè)計階段應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)做好圖紙確認(rèn)工作。

3.2 合理選擇變電站二次設(shè)備

智能變電站二次設(shè)備的選擇是變電站正常運(yùn)行的重要先決條件，因此應(yīng)該慎重的對待其電子感應(yīng)器或其他開關(guān)裝置的選擇，如果選擇了具有較差性能的感應(yīng)器，設(shè)備運(yùn)作的自動化水平等會受到影響，而智能變電站普遍存在進(jìn)線網(wǎng)格化的現(xiàn)象，對電氣二次設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和變電站的運(yùn)行提供了有效依據(jù)。在智能變電站電氣二次設(shè)計過程中，因為受許多客觀因素的制約，電氣二次設(shè)計可能會有以下問題出現(xiàn)：第一，智能開關(guān)。在選擇智能開關(guān)的過程中，因為智能開關(guān)對智能變電站的運(yùn)行起著決定性的作用，還具有在線監(jiān)測功能等還影響著智能變電站的控制和在線監(jiān)測功能，所以應(yīng)該基于對智能變電站具體情況充分了解和掌握的基礎(chǔ)上合理選擇。另外不同智能開關(guān)配置不同接口，所以在建設(shè)智能變電站時應(yīng)該注意智能開關(guān)及二次設(shè)備的匹配情況可促進(jìn)變電站的發(fā)展更加層次化和智能化。但需要注意，和常規(guī)開關(guān)相比智能開關(guān)具有較高的成本，因此應(yīng)該視情況分析；第二，如果智能變電站使用的開關(guān)的常規(guī)類型的，應(yīng)該設(shè)置數(shù)字化接口，但是無法實現(xiàn)在線監(jiān)測功能；第三，選擇電子互感器時，如果選擇的互感器是源式的，為保證電源更加穩(wěn)定，還需要匹配激光方式。而無源式電子互感器的實現(xiàn)主要是對光學(xué)傳感技術(shù)的有效應(yīng)用，但其穩(wěn)定性不足，而且會耗費(fèi)較多成本，因此一般情況下選擇較少。

3.3 全站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

變電站中的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)滿足簡單可靠、經(jīng)濟(jì)實用和操作方便的要求。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)擬采用全開放分層分布式結(jié)構(gòu)；設(shè)置負(fù)責(zé)全站集中監(jiān)控的主控級；設(shè)置完成對主變及220kV開關(guān)站設(shè)備的監(jiān)控任務(wù)的一個現(xiàn)地控制單元級；設(shè)置完成對水輪發(fā)電機(jī)組及機(jī)組附屬設(shè)備的監(jiān)控任務(wù)的三個現(xiàn)地控制單元級；設(shè)置完成對電站公用及輔助系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)控任務(wù)的一個現(xiàn)地控制單元級。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用單光纖以太網(wǎng)。

3.4 繼電保護(hù)及安全自動裝置

在智能變電站建設(shè)中，對于所有保護(hù)設(shè)備，都采用微機(jī)型。為了確保發(fā)電機(jī)、主變壓器保護(hù)裝置的正常運(yùn)行，應(yīng)該提升其抗干擾能力，并要求具備良好的自檢功能和自恢復(fù)功能，同時還能夠與計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)通信。根據(jù)發(fā)電機(jī)、主變壓器等主設(shè)備分別組屏。對于變壓器及全站供配電系統(tǒng)等的繼電保護(hù)裝置，分別采用微機(jī)型測控保護(hù)綜合裝置，安裝在相應(yīng)的高壓開關(guān)柜上，測控保護(hù)綜合裝置采用I/O和數(shù)字通信兩種接口方式與計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的公用LCU聯(lián)接。

4 結(jié)束語

總而言之，智能變電站電氣二次設(shè)計就是要優(yōu)化變電站系統(tǒng)，不斷提升變電站的運(yùn)行效率和安全系數(shù)，實施有效的變電站運(yùn)行模式，深入挖掘電力資源優(yōu)勢，更好地滿足現(xiàn)代化發(fā)展需要。因此，必須要深入了解智能變電站電氣二次設(shè)計的重要性和可行性，充分發(fā)揮智能技術(shù)優(yōu)勢，全面加強(qiáng)變電站的信息系統(tǒng)建設(shè)，降低變電站建設(shè)總造價，提升變電站安全使用系數(shù)。

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（作者單位：國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院）