探究智能化變電站中電氣二次設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

莫小鳳

摘要：隨著科技的進(jìn)步，電力行業(yè)中智能變電站的建設(shè)發(fā)展迅速，提高了電力運(yùn)行的效率和質(zhì)量。電氣二次設(shè)計(jì)對(duì)智能變電運(yùn)行有著重要影響，需要不斷改進(jìn)工程設(shè)計(jì)，提升設(shè)計(jì)水平，來提高變電站的運(yùn)能能力。

關(guān)鍵詞：智能化;變電站;電氣二次設(shè)計(jì)

引言

現(xiàn)階段我國電力設(shè)備快速發(fā)展，基于智能變電站中的電氣二次設(shè)計(jì)問題已經(jīng)得到越來越多人的關(guān)注。從目前相關(guān)技術(shù)的發(fā)展情況來看，電氣二次設(shè)計(jì)中相關(guān)設(shè)備的功能逐漸增強(qiáng)，不僅滿足復(fù)雜電力保護(hù)算法的應(yīng)用要求，也能進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，具有顯著技術(shù)優(yōu)勢。

1智能變電站電氣二次設(shè)計(jì)的原則

從電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的角度來看，電氣二次設(shè)計(jì)是保障變電站系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵，不僅能夠增強(qiáng)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)能力，也能保障用電質(zhì)量，在當(dāng)前智能化、數(shù)字化快速發(fā)展的情況下，變電站電氣二次設(shè)計(jì)應(yīng)該充分遵守以下原則：①整個(gè)電氣二次設(shè)計(jì)應(yīng)該遵照《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》以及《變電站用設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)內(nèi)容，并注意保證技術(shù)先進(jìn)性;②滿足智能變電站的技術(shù)應(yīng)用要求，能夠?qū)崿F(xiàn)站控層、監(jiān)控層等關(guān)鍵設(shè)備之間的信息轉(zhuǎn)換要求，且能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)設(shè)備之間的快速處理要求，最終實(shí)現(xiàn)更緊密的配合;③滿足智能變電站數(shù)據(jù)監(jiān)測的需求，具有數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等信息編輯能力，各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)可以通過專用網(wǎng)絡(luò)上傳到上位機(jī)平臺(tái)上;④設(shè)備及其配備布置的合理性。同時(shí)從功能上來看，電氣二次設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮智能變電站的未來運(yùn)行需求，與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站增設(shè)了過程層作為結(jié)構(gòu)支持，并在電力輸送期間，能夠?qū)崿F(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)與電氣設(shè)備的充分融合，最終提高了整個(gè)變電站的技術(shù)水平，并且間隔層中所涉及的電氣設(shè)備能夠基本實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，使大量數(shù)字信息可以海子街進(jìn)入到站控層交換機(jī)中，避免了傳統(tǒng)工作模式下網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方案下接口裝置的運(yùn)行步驟，所以整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率更高。而為了滿足這一功能，在電氣二次涉及期間必須要從在線監(jiān)測、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議上進(jìn)行突破，這是適應(yīng)智能化變電站輸電功能的關(guān)鍵保障。

2智能變電站電氣二次設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

2.1智能設(shè)備的選擇

在智能化變電站的電氣二次設(shè)計(jì)中，智能設(shè)備的選擇十分重要，其直接決定了電氣二次系統(tǒng)的性能，電氣二次智能設(shè)備主要有電子式的互感器裝置、二次設(shè)備以及智能開關(guān)等。在智能開關(guān)的選擇中，可選擇智能開關(guān)，也可在傳統(tǒng)的開關(guān)連接基礎(chǔ)上使用智能終端的開關(guān)，智能開關(guān)具有在線檢測的功能與智能控制的功能等，其還可以對(duì)變電站提供全面數(shù)字化的接口，具有十分強(qiáng)的智能性，但是對(duì)其維護(hù)和投入的成本開支則是比較大的。在傳統(tǒng)開關(guān)連接基礎(chǔ)上使用智能終端的開關(guān)，也就是把智能的終端和其進(jìn)行連接，來提供數(shù)字化的接口，其維護(hù)和投入成本開支是比較低的，但缺少在線的監(jiān)測功能，智能化的水平有限。在電子式的互感器選擇中，可使用有源或者無源類型的裝置，其中有源互感器是一種具備低功率的線圈類型電磁式的互感器類型，通過將電源和電子電路進(jìn)行匹配，進(jìn)而借助激光來對(duì)電源的穩(wěn)定性問題進(jìn)行有效解決。

2.2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(hào)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(hào)影響則需注意，信號(hào)噪音不可降低至0，信號(hào)輸送功率也不會(huì)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(duì)報(bào)文的共網(wǎng)傳輸，采取網(wǎng)絡(luò)跳閘并行模式。

2.3通信規(guī)約選擇

智能化變電站的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般分成兩層，分別是站控層的網(wǎng)絡(luò)以及過程層的網(wǎng)絡(luò)，其不同的網(wǎng)絡(luò)所需要通信規(guī)約的選擇也具有不同性。在站控層的網(wǎng)絡(luò)中，可以使用103通信的規(guī)約，這種通信規(guī)約主要是一種傳統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)類型，盡管其具有互操作性比較差的劣勢，但是在費(fèi)用的投入是比較低的，可以使用在要求比較低，以及將以太網(wǎng)作為通信基礎(chǔ)的系統(tǒng)中使用。另外，還存在一種以IEC61850網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)通信的規(guī)約類型，其主要是在網(wǎng)絡(luò)通信的平臺(tái)作為基礎(chǔ)，進(jìn)行針對(duì)對(duì)象進(jìn)行變電站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其是進(jìn)行智能化變電站設(shè)計(jì)的有效平臺(tái)形式，具有非常不錯(cuò)的實(shí)施性，但是這種形式具有建設(shè)通信規(guī)約的費(fèi)用高特點(diǎn)，在過程層的網(wǎng)絡(luò)規(guī)約選擇中，由于這種網(wǎng)絡(luò)規(guī)約形式是FT3幀的格式，其具有實(shí)施性好以及傳輸延時(shí)比較固定等優(yōu)點(diǎn)，就可以選擇這種網(wǎng)絡(luò)規(guī)約形式，對(duì)于那些高要求串口的通信，則可以通過插值法進(jìn)行同步的實(shí)現(xiàn)[

2.4保護(hù)配置

在變電站中每臺(tái)主變配置2臺(tái)變壓器保護(hù)裝置（采用主后合一的模式）以及1臺(tái)變壓器本體保護(hù)狀態(tài);在高壓側(cè)與低壓側(cè)可以分別設(shè)置一個(gè)操作箱，該操作箱的主要功能是完成分合高低壓側(cè)斷路器。變壓器的保護(hù)裝置采用了主后合一的模式，采用后備保護(hù)與差動(dòng)保護(hù)相結(jié)合的模式，其中差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)作為主保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)和重瓦斯保護(hù)動(dòng)作瞬時(shí)跳開變壓器兩側(cè)斷路器，同時(shí)跳開內(nèi)橋側(cè)斷路器;而在高壓側(cè)后備保護(hù)中，普遍采用了間隙過流保護(hù)與復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)的方法，通過對(duì)各種保護(hù)方法的整定，能夠根據(jù)不同的系統(tǒng)操作要求實(shí)現(xiàn)主變保護(hù)，并根據(jù)不同的時(shí)限跳開保護(hù)[2]。而變壓器本體保護(hù)功能則包含輕重瓦斯、油溫異常以及壓力釋放等保護(hù)功能，其中在發(fā)生異常數(shù)據(jù)之后將會(huì)將其中的異常數(shù)據(jù)通知運(yùn)行人員。內(nèi)橋斷路器內(nèi)配置一臺(tái)分段保護(hù)以及備自投裝置，能完成橋開關(guān)的保護(hù)與備自投功能，期間橋開關(guān)過流保護(hù)動(dòng)作出口，跳開條開關(guān)。

2.5控制保護(hù)電源

在220kV智能變電站建設(shè)中，秉持無人值班或者盡量少人值班的原則，因此，變壓器保護(hù)、220kV線路保護(hù)均按雙套配置，重要的控制回路也考慮了必要的冗余，故要求控制保護(hù)電源必須安全可靠且也應(yīng)按冗余進(jìn)行配置。在變電站控制方面，可以采用兩套閥控式密封鉛酸蓄電池作為電源，蓄電池直流110V，蓄電池容量初步估算為500Ah，蓄電池只數(shù)為54只，單體蓄電池浮充電壓為2V。站區(qū)110V直流系統(tǒng)充電浮充電裝置選用2套微機(jī)型高頻開關(guān)電源裝置，并選擇20A的充電模塊，采用單母線分段接線形式。本電站設(shè)備所需的交流控制操作電源取自廠用電380/220V系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)置有獨(dú)立的電源裝置（UPS）。

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(duì)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(dòng)智能化變電站進(jìn)步發(fā)展。

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