110kV智能變電站二次回路設(shè)計(jì)分析

費(fèi)萬群

（四川蘇華能源工程有限公司上海分公司，上海 200000）

與常規(guī)的變電站相比，智能變電站具備較為明顯的優(yōu)勢(shì)以及特點(diǎn)，不僅實(shí)現(xiàn)了一次設(shè)備及回路的智能化發(fā)展，而且二次設(shè)備及回路設(shè)計(jì)越來越完善，并且逐漸地向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)變，整個(gè)變電站的性能得到了大幅度的提高。變電站智能化最主要的就是設(shè)備的先進(jìn)性，電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用構(gòu)建起了以信息為基礎(chǔ)的模型化，設(shè)備間實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化、全方位的連接，進(jìn)而推動(dòng)了智能變電站二次回路慢慢地朝著數(shù)字化與光纖化方向發(fā)展。而此次以110kV智能變電站為例，針對(duì)二次回路設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。

1 110kV智能變電站的概述

這里所提到的智能變電站其基于環(huán)保理念，融入了一些具有當(dāng)代特點(diǎn)的智能化設(shè)施與設(shè)備，這些設(shè)備可靠穩(wěn)定，不僅可以采集整理相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，而且具備了較強(qiáng)的檢測(cè)與控制等功能，并且無需人工操作就可以自動(dòng)完成任務(wù)。其根本就是以實(shí)際需求為依據(jù)，針對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行隨時(shí)隨地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在有效互動(dòng)的同時(shí)，進(jìn)行智能化的調(diào)整，通過線上平臺(tái)對(duì)決策進(jìn)行分析，這也是常規(guī)變電站所不具備的高級(jí)功能。智能變電站是在常規(guī)變電站功能基礎(chǔ)上融入了智能技術(shù)，將范圍擴(kuò)大，而且能夠完成復(fù)雜多變的信息收集與處理，實(shí)現(xiàn)了資源的整合，控制方法也更加靈活。智能變電站其優(yōu)勢(shì)在于：首先，一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)了智能化為檢驗(yàn)、檢修帶來了較大的便利性，電氣設(shè)備壽命得到了延長(zhǎng)；其次，數(shù)字化的融入將其經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行效率提高，成本大幅度降低，實(shí)現(xiàn)了低碳環(huán)保發(fā)展；然后，傳統(tǒng)電纜被光纜代替，模擬被數(shù)字化代替，干擾問題得到緩解，數(shù)據(jù)傳送更加快捷可靠；最后，信息實(shí)現(xiàn)有效共享，無需重復(fù)投資軟硬件，建設(shè)成本降低。

2 110kV智能變電站二次回路設(shè)計(jì)方案

2.1 二次設(shè)備的設(shè)計(jì)

在對(duì)110kV智能變電站二次設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用與不斷的優(yōu)化，可將先進(jìn)且低功耗的通信設(shè)備應(yīng)用到保護(hù)裝置中，以此為CPU，既實(shí)現(xiàn)了原來算法、處理方法的保留，又使配置更加智能化，確保軟件運(yùn)用更加穩(wěn)定。在110kV智能變電站技術(shù)運(yùn)用中數(shù)字化監(jiān)測(cè)是重點(diǎn)，同時(shí)也是基礎(chǔ)，通過GOOSE組網(wǎng)將相關(guān)的信息進(jìn)行傳輸，而控制命令同樣也是由GOOSE傳送到終端平臺(tái)的。信息數(shù)據(jù)的收集與整理也是由數(shù)字測(cè)控技術(shù)來完成的，GOOSE作為媒介將模擬量傳輸?shù)窖b置上，而一次設(shè)備便能夠直接在終端線將開關(guān)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后傳輸至測(cè)控裝置，不管是哪種信息，都是由MMS傳輸?shù)娇貙釉O(shè)備中的。另外，主變溫度一類模擬信息將終端中主變本體信息轉(zhuǎn)變，通過數(shù)字化信息呈現(xiàn)，最終完成收集整理與處理。設(shè)計(jì)二次設(shè)備的保護(hù)技術(shù)要以相應(yīng)的較大規(guī)模保護(hù)配置作為基礎(chǔ)，運(yùn)用二次諧波制動(dòng)的原理，通過新型合閘電阻、鐵芯等相關(guān)的材料，處理勵(lì)磁涌流閉鎖問題。關(guān)于采集模擬量信息方法，與其他方法相比較（AD采樣、諧波分量等）優(yōu)勢(shì)更加突出，一般情況下，會(huì)以二次諧波制動(dòng)以及波形的對(duì)稱為根本，建立磁通制動(dòng)相關(guān)的原理，不斷優(yōu)化勵(lì)磁涌流閉鎖原理。

2.2 二次回路的設(shè)計(jì)

2.2.1 設(shè)計(jì)思路

110kV智能變電站二次回路的設(shè)計(jì)主要是基于二次系統(tǒng)，這也是二次回路的關(guān)鍵所在。所以需要以以下原則為根本：首先，是嚴(yán)格按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)與要求；其次，是能夠給予電子式互感器、常規(guī)互感器雙重支持；然后，是繼電相應(yīng)保護(hù)設(shè)施要獨(dú)立，配置分散，確保快速做出反應(yīng)，而且性能可靠；最后，二次系統(tǒng)結(jié)合一次系統(tǒng)，二次設(shè)備、回路要根據(jù)間隔科學(xué)合理的配置，其中既包含互聯(lián)網(wǎng)、軟件，又涵蓋文件以及相關(guān)的信息流。

110kV智能變電站二次設(shè)備及回路的技術(shù)路線操作更加簡(jiǎn)單，體系結(jié)構(gòu)清晰明了，確保變電站運(yùn)行方便又可靠，實(shí)現(xiàn)了高效建設(shè)目標(biāo)，具體體現(xiàn)在以下幾方面：一是將IEC61850標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化應(yīng)用；二是重視體驗(yàn)，將功能作為基礎(chǔ)對(duì)性能進(jìn)行優(yōu)化配置；三是二次回路通過間隔實(shí)現(xiàn)了配置更加科學(xué)合理，解耦SCD文件，以過程層、間隔層以及站控層為基礎(chǔ)解耦CID文件，進(jìn)而構(gòu)建起規(guī)模小、獨(dú)立存在的文件，甚至有些無需文件，在對(duì)小文件修改時(shí)，相互間不影響，而且可以實(shí)現(xiàn)部分傳輸與檢測(cè)。四是電子互感器整合簡(jiǎn)化，可靠性提高。

2.2.2 單/雙母線接線線路間隔方案

在110kV智能變電站二次回路中，每個(gè)間隔都會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)相關(guān)的數(shù)字化裝置，主要負(fù)責(zé)的是對(duì)此間隔中的二次回路涉及的連接功能，針對(duì)下面的操作主要是將此間隔中開關(guān)場(chǎng)電流、電壓互感器、斷路器智能終端以及TV間隔電壓的輸入有效地連接在一起，而針對(duì)上面則是將間隔保護(hù)以及測(cè)控等相關(guān)裝置進(jìn)行連接，除此之外，還與母線保護(hù)裝置相關(guān)，具體見圖1所示。

圖1 單/雙母線接線線路二次設(shè)備配置與連接圖

在110kV智能變電站二次回路相關(guān)的裝置設(shè)計(jì)的過程中，其涉及不同種類的通信接口，而這些接口能夠?qū)⒉煌难b置靈活地接入其中。在對(duì)采樣值進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候，各個(gè)電流、電壓都有其相應(yīng)的采樣延時(shí)設(shè)計(jì)。此裝置主要是用來完成以下任務(wù)，例如，TA串聯(lián)、TV并聯(lián)、聯(lián)閉鎖信號(hào)等，另外，關(guān)于母線的保護(hù)所涉及的電流、電壓、信號(hào)傳輸、跳閘命令、啟動(dòng)線路保護(hù)以及閉鎖信號(hào)都是由其來完成的。

在過程層中，將電子式互感器的合并單元有效地取消，則將互感器的遠(yuǎn)端模塊與二次回路相關(guān)的裝置直接相聯(lián)。在傳統(tǒng)互感器運(yùn)用時(shí)，TA與TV是分開的，而智能化的終端設(shè)備中對(duì)此方面的設(shè)計(jì)與配置直接將通信接口和二次回路裝置實(shí)現(xiàn)了連接。

2.2.3 母線間隔方案

在110kV智能變電站二次回路設(shè)計(jì)中，母線的間隔不管是在設(shè)備配置方面，還是在連接方面，都與線路的間隔存在較大的差別。對(duì)母線進(jìn)行保護(hù)主要依賴電氣量、開關(guān)量、不同類型的連接元件跳閘命令，由不同類型的連接元件間隔相應(yīng)的二次回路裝置完成傳輸，具體見圖2所示。

為了能夠確保母線保護(hù)可靠性能大幅度地提高，同樣也能夠針對(duì)母線保護(hù)設(shè)計(jì)單獨(dú)存在的二次回路相關(guān)裝置，其不管是在配置方面，還是在接線上都不會(huì)發(fā)生較大的變化，并且與圖2基本一致。

圖2 母線二次設(shè)備配置與連接圖

2.2.4 TV間隔方案

110kV智能變電站的TV間隔二次回路設(shè)計(jì)中，其主要是對(duì)不同母線中存在的電壓互感器相應(yīng)的電壓、TV刀閘信息進(jìn)行隨時(shí)采集，而且將TV電壓并列任務(wù)完成。由于TV間隔二次回路裝置中設(shè)計(jì)了很多輸出的接口，所以能夠及時(shí)地將電壓信號(hào)傳輸至不同的線路間隔的二次回路裝置中，具體見圖3。

圖3 TV間隔二次設(shè)備配置與連接圖

2.2.5 二次系統(tǒng)整體的框架

110kV智能變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中不再涉及過程層以及交換機(jī)，而且不同的間隔中二次設(shè)備以及回路獨(dú)立存在。其中站控層設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)與之前相比無太大變化。不同類型的互感器實(shí)現(xiàn)了就地對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，而且采樣的時(shí)候數(shù)值都會(huì)附帶相應(yīng)的時(shí)標(biāo)，在計(jì)算測(cè)量值的時(shí)候數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了同步使用。

3 結(jié)語(yǔ)

此次通過對(duì)110kV智能變電站二次回路設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，在對(duì)110kV智能變電站進(jìn)行了簡(jiǎn)單概述的基礎(chǔ)上，對(duì)二次設(shè)備的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，并且將側(cè)重點(diǎn)放在了二次回路單/雙母線接線線路間隔、母線間隔、TV間隔三個(gè)方案的設(shè)計(jì)方面，但是，需要注意的是，智能化變電站的發(fā)展是基于數(shù)字化與自動(dòng)化的，也是對(duì)傳統(tǒng)變電站的進(jìn)一步升級(jí)與發(fā)展，為此應(yīng)該以常規(guī)變電站為基礎(chǔ)，并且融合智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變電站的智能化與自動(dòng)化。時(shí)代在不斷地進(jìn)步，而對(duì)于智能變電站而言，也應(yīng)該在設(shè)計(jì)過程中緊跟時(shí)代步伐，以我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)需求為依據(jù)，在創(chuàng)新中尋求更加適合的發(fā)展路徑。