智能變電站二次回路設計分析

葛會伸 肖洋

（1.山東盛合電力工程設計有限公司，山東 濟南 250000；2.良建實業集團有限公司，山東 菏澤 274000）

一、智能變電站的基本特點

智能變電站具有全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化、高級應用互動化的特點，通過光纖網絡把采集到的各種數據，經過信息一體化系統進行自動分析，自主完成控制、保護、監測等功能，實現智能告警、順序控制、事故分析決策等自動化功能，與系統無縫對接。與傳統變電站相比，智能變電站二次回路中的數據轉換和信息傳輸的環節增多了。A/D 和D/A 的轉換、光電信號的轉換、以太交換網絡的競爭等待、報文的編碼與解碼、交換機的報文接收與轉發都存在一定的延時。設備和處理環節的增多顯然不利于信息快速及時的傳輸。

二、智能變電站二次回路設計方案

（一）二次設備的設計

在對智能變電站二次設備進行設計的時候，為了能夠實現數字化監測技術的應用與不斷的優化，可將先進且低功耗的通信設備應用到保護裝置中，以此為CPU，既實現了原來算法、處理方法的保留，又使配置更加智能化，確保軟件運用更加穩定。在智能變電站技術運用中數字化監測是重點，同時也是基礎，通過GOOSE 組網將相關的信息進行傳輸，而控制命令同樣也是由GOOSE 傳送到終端平臺的。信息數據的收集與整理也是由數字測控技術來完成的，GOOSE 作為媒介將模擬量傳輸到裝置上，而一次設備便能夠直接在終端線將開關量數據進行采集，然后傳輸至測控裝置，不管是哪種信息，都是由MMS 傳輸到控層設備中的。另外，主變溫度一類模擬信息將終端中主變本體信息轉變，通過數字化信息呈現，最終完成收集整理與處理。設計二次設備的保護技術要以相應的較大規模保護配置作為基礎，運用二次諧波制動的原理，通過新型合閘電阻、鐵芯等相關的材料，處理勵磁涌流閉鎖問題。關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）優勢更加突出，一般情況下，會以二次諧波制動以及波形的對稱為根本，建立磁通制動相關的原理，不斷優化勵磁涌流閉鎖原理。

（二）二次回路的設計

1.設計思路

智能變電站二次回路的設計主要是基于二次系統，這也是二次回路的關鍵所在。所以需要以以下原則為根本：首先，是嚴格按照IEC61850標準與要求；其次，是能夠給予電子式互感器、常規互感器雙重支持；然后，是繼電相應保護設施要獨立，配置分散，確保快速做出反應，而且性能可靠；最后，二次系統結合一次系統，二次設備、回路要根據間隔科學合理的配置，其中既包含互聯網、軟件，又涵蓋文件以及相關的信息流。智能變電站二次設備及回路的技術路線操作更加簡單，體系結構清晰明了，確保變電站運行方便又可靠，實現了高效建設目標，具體體現在以下幾方面：一是將 IEC61850標準簡化應用；二是重視體驗，將功能作為基礎對性能進行優化配置；三是二次回路通過間隔實現了配置更加科學合理，解耦SCD 文件，以過程層、間隔層以及站控層為基礎解耦CID 文件，進而構建起規模小、獨立存在的文件，甚至有些無需文件，在對小文件修改時，相互間不影響，而且可以實現部分傳輸與檢測。四是電子互感器整合簡化，可靠性提高。

2.單/雙母線接線線路間隔方案

在智能變電站二次回路中，每個間隔都會設計一個相關的數字化裝置，主要負責的是對此間隔中的二次回路涉及的連接功能，針對下面的操作主要是將此間隔中開關場電流、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，而針對上面則是將間隔保護以及測控等相關裝置進行連接，除此之外，還與母線保護裝置相關，具體見圖 1 所示。在智能變電站二次回路相關的裝置設計的過程中，其涉及不同種類的通信接口，而這些接口能夠將不同的裝置靈活地接入其中。在對采樣值進行傳輸的時候，各個電流、電壓都有其相應的采樣延時設計。此裝置主要是用來完成以下任務，例如，TA 串聯、TV 并聯、聯閉鎖信號等，另外，關于母線的保護所涉及的電流、電壓、信號傳輸、跳閘命令、啟動線路保護以及閉鎖信號都是由其來完成的。在過程層中，將電子式互感器的合并單元有效地取消，則將互感器的遠端模塊與二次回路相關的裝置直接相聯。在傳統互感器運用時，TA與TV 是分開的，而智能化的終端設備中對此方面的設計與配置直接將通信接口和二次回路裝置實現了連接。

圖1 單/雙母線接線線路二次設備配置與連接圖

3.母線間隔方案

在智能變電站二次回路設計中，母線的間隔不管是在設備配置方面，還是在連接方面，都與線路的間隔存在較大的差別。對母線進行保護主要依賴電氣量、開關量、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可靠性能大幅度地提高，同樣也能夠針對母線保護設計單獨存在的二次回路相關裝置，其不管是在配置方面，還是在接線上都不會發生較大的變化，并且與圖2 基本一致。

圖2 母線二次設備配置與連接圖

4.TV 間隔方案

智能變電站的TV 間隔二次回路設計中，其主要是對不同母線中存在的電壓互感器相應的電壓、TV 刀閘信息進行隨時采集，而且將TV 電壓并列任務完成。由于TV 間隔二次回路裝置中設計了很多輸出的接口，所以能夠及時地將電壓信號傳輸至不同的線路間隔的二次回路裝置中。

5.二次系統整體的框架

智能變電站二次系統的設計中不再涉及過程層以及交換機，而且不同的間隔中二次設備以及回路獨立存在。其中站控層設備及網絡與之前相比無太大變化。不同類型的互感器實現了就地對信號進行采樣，而且采樣的時候數值都會附帶相應的時標，在計算測量值的時候數據實現了同步使用。

結束語

綜上所述，通過智能變電站二次回路設計進行分析，在對智能變電站進行了簡單概述的基礎上，對二次設備的設計進行了分析，并且將側重點放在了二次回路單/雙母線接線線路間隔、母線間隔、TV 間隔三個方案的設計方面，但是，需要注意的是，智能化變電站的發展是基于數字化與自動化的，也是對傳統變電站的進一步升級與發展，為此應該以常規變電站為基礎，并且融合智能化技術，實現變電站的智能化與自動化。時代在不斷地進步，而對于智能變電站而言，也應該在設計過程中緊跟時代步伐，以我國智能電網建設需求為依據，在創新中尋求更加適合的發展路徑。