智能变电站的电气二次设计策略简述

刘建峰

【摘 要】智能变电站电气二次系统的复杂程度比较高，其主要作用是负责变电站内各种电气设备的控制和调节。通过查阅大量的资料，对智能变电站电气二次系统进行合理的优化设计，以保障智能变电站电气二次系统的设计质量。

【关键词】智能变电站；电气二次；设计

1 引言

近年来，随着经济社会的快速发展，能源需求越来越大，国家电网公司也加大了对电网建设的投入力度，变电站是输变电网络的重要组成部分，特别是智能电网建设正在如火如荼的进行。变电站是电网建设的主要组成部分，智能变电站作为“智能电网”的核心节点，目前已进入全面的建设阶段。截至2014年底国内已建成投运近2000座110kV及以上电压等级智能变电站，“十三五”期间我国将新建数千座智能变电站，建设总量巨大。面对目前国内智能变电站二次系统现场接线调试工作量大、装置接口通用性差、二次系统模型后期运维困难、变电站后期改扩建停电范围大等问题，如何在提高建设效率的同时提高建设质量，并且方便变电站改扩建及现场运维，智能变电站二次系统模块化建设技术无疑是当前智能电网建设难题的最好解决方案。在模块化变电站设计过程中会有很多新的问题亟待解决，尤其是变电站电气二次设计涉及诸多专业配合的问题，应当引起足够的重视。本文结合变电站设计流程展开讨论，即充分考虑可行性研究、初步设计、施工图设计各建设阶段存在的问题，对各阶段变电站电气二次设计常见问题进行梳理和总结是有必要的。

2 智能变电站的特点和重要作用

和传统的变电站相比较，智能变电站具有的功能更多，它是集监控系统、继电保护、安全装置为一体的变电站。而且还可使重复配置硬件的浪费资源的问题得到有效的改善，达到有效传递信息和信息传递成本降低的目的。在合理的分析智能变电站的结构后可知，其主要是由间隔层、站控层和过程层，及利用站控层网和过程层网促使信息实现传输和共享的三层两网结构。该结构可保证数据信息共享和传输的基础上，对变电站电气设备的运行做到实时监控。和传统的变电站相比，这种结构具有突出的优势，通过网络传递信息，对数字化信息的共享和传输起到有效的促进作用，其优势主要包括：第一，网络技术在智能变电站间隔层设备中的有效应用，可较大程度的为信息传输和共享的效率的提升提供指导；第二，智能变电站中设置的过程层，加上变电站设置的通信网络电气设备，对提高智能变电站的数字化水平起到较大的促进作用；第三，智能化变电站能对电气设备进行实时诊断和监控，具有特别明显的性能特征，同时智能系统还能对其中电子执行器和传感设备的良好运行统计进行控制；第四，智能终端在智能变电站间隔层的安装，可把光纤与其智能终端有效的连接在一起，使智能终端可以发挥其有效的监测智能变电站运行的电气回路情况的目的。所以可得出，智能变电站具有非常显著的优势，和传统的变电站相比较，只是一个过程层的增加，便能达到变电站数据化水平有效提升的目的。而且智能化变电站的网络化还可以利用间隔层实现，还可较高的提升其交换信息的效率，与变电站控制和管理的需求相符合。

3 智能变电站电气二次设计策略

3.1 物资招标及施工图设计阶段

1）标书编制。物资招标阶段，需要认真编制标书，标书的技术参数及设备数量直接影响后期施工图设计的进展。第一，电气二次专业标书有些涉及到相关专业配合，编制时应当及时充分沟通，以保障标书的编制质量。比如交直流一体化电源标书就涉及多个专业。第二，国家电网电子商务平台上也有很多通用设备标书已经形成了固化ID，在选择的时候应当选择和工程相适应的固化ID。例如220kV变电站新建工程规模为一台或两台变压器时，主变保护装置的数量是不一样的，对应选择的固化ID也不一样。2）施工图设计。施工图设计阶段，需将初步设计阶段的原则具体细化，因此需要注意的事项也特别多。电气二次专业对接的厂家众多，厂家图纸需要确认各种参数、规格，需谨慎核实并协同相关专业确认图纸中涉及的参数。电气二次设计事务琐碎，特别是一些具体的设计规则也时有变化，因此在施工图设计阶段应当重点做好图纸确认工作。

3.2 合理选择变电站二次设备

智能变电站二次设备的选择是变电站正常运行的重要先决条件，因此应该慎重的对待其电子感应器或其他开关装置的选择，如果选择了具有较差性能的感应器，设备运作的自动化水平等会受到影响，而智能变电站普遍存在进线网格化的现象，对电气二次设备的运转和变电站的运行提供了有效依据。在智能变电站电气二次设计过程中，因为受许多客观因素的制约，电气二次设计可能会有以下问题出现：第一，智能开关。在选择智能开关的过程中，因为智能开关对智能变电站的运行起着决定性的作用，还具有在线监测功能等还影响着智能变电站的控制和在线监测功能，所以应该基于对智能变电站具体情况充分了解和掌握的基础上合理选择。另外不同智能开关配置不同接口，所以在建设智能变电站时应该注意智能开关及二次设备的匹配情况可促进变电站的发展更加层次化和智能化。但需要注意，和常规开关相比智能开关具有较高的成本，因此应该视情况分析；第二，如果智能变电站使用的开关的常规类型的，应该设置数字化接口，但是无法实现在线监测功能；第三，选择电子互感器时，如果选择的互感器是源式的，为保证电源更加稳定，还需要匹配激光方式。而无源式电子互感器的实现主要是对光学传感技术的有效应用，但其稳定性不足，而且会耗费较多成本，因此一般情况下选择较少。

3.3 全站计算机监控系统

变电站中的监控系统应满足简单可靠、经济实用和操作方便的要求。计算机监控系统拟采用全开放分层分布式结构；设置负责全站集中监控的主控级；设置完成对主变及220kV开关站设备的监控任务的一个现地控制单元级；设置完成对水轮发电机组及机组附属设备的监控任务的三个现地控制单元级；设置完成对电站公用及辅助系统设备的监控任务的一个现地控制单元级。计算机监控系统网络结构采用单光纤以太网。

3.4 继电保护及安全自动装置

在智能变电站建设中，对于所有保护设备，都采用微机型。为了确保发电机、主变压器保护装置的正常运行，应该提升其抗干扰能力，并要求具备良好的自检功能和自恢复功能，同时还能够与计算机监控系统实现通信。根据发电机、主变压器等主设备分别组屏。对于变压器及全站供配电系统等的继电保护装置，分别采用微机型测控保护综合装置，安装在相应的高压开关柜上，测控保护综合装置采用I/O和数字通信两种接口方式与计算机监控系统的公用LCU联接。

4 结束语

总而言之，智能变电站电气二次设计就是要优化变电站系统，不断提升变电站的运行效率和安全系数，实施有效的变电站运行模式，深入挖掘电力资源优势，更好地满足现代化发展需要。因此，必须要深入了解智能变电站电气二次设计的重要性和可行性，充分发挥智能技术优势，全面加强变电站的信息系统建设，降低变电站建設总造价，提升变电站安全使用系数。

参考文献：

[1] 李波.智能变电站信息一体化在铁路供电系统中的应用[J].工程建设与设计，2018（17）：157-158+161.

[2] 李学强.智能变电站的电气自动化刍议[J].居舍，2018（14）：160.

[3] 吕巍.智能变电站电气二次设计质量研究[J].科技风，2018（11）：151.

[4] 刘凯.即墨电网110kV智能变电站设计研究[D].青岛大学，2017.

（作者单位：国网内蒙古东部电力有限公司经济技术研究院）