智能變電站二次回路設(shè)計分析

葛會伸 肖洋

（1.山東盛合電力工程設(shè)計有限公司，山東 濟(jì)南 250000；2.良建實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 菏澤 274000）

一、智能變電站的基本特點(diǎn)

智能變電站具有全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、高級應(yīng)用互動化的特點(diǎn)，通過光纖網(wǎng)絡(luò)把采集到的各種數(shù)據(jù)，經(jīng)過信息一體化系統(tǒng)進(jìn)行自動分析，自主完成控制、保護(hù)、監(jiān)測等功能，實(shí)現(xiàn)智能告警、順序控制、事故分析決策等自動化功能，與系統(tǒng)無縫對接。與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站二次回路中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和信息傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)增多了。A/D 和D/A 的轉(zhuǎn)換、光電信號的轉(zhuǎn)換、以太交換網(wǎng)絡(luò)的競爭等待、報文的編碼與解碼、交換機(jī)的報文接收與轉(zhuǎn)發(fā)都存在一定的延時。設(shè)備和處理環(huán)節(jié)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(shè)計方案

（一）二次設(shè)備的設(shè)計

在對智能變電站二次設(shè)備進(jìn)行設(shè)計的時候，為了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化監(jiān)測技術(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。在智能變電站技術(shù)運(yùn)用中數(shù)字化監(jiān)測是重點(diǎn)，同時也是基礎(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 傳送到終端平臺的。信息數(shù)據(jù)的收集與整理也是由數(shù)字測控技術(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)用二次諧波制動的原理，通過新型合閘電阻、鐵芯等相關(guān)的材料，處理勵磁涌流閉鎖問題。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(guān)的原理，不斷優(yōu)化勵磁涌流閉鎖原理。

（二）二次回路的設(shè)計

1.設(shè)計思路

智能變電站二次回路的設(shè)計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?？焖僮龀龇磻?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。智能變電站二次設(shè)備及回路的技術(shù)路線操作更加簡單，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)簡化應(yīng)用；二是重視體驗(yàn)，將功能作為基礎(chǔ)對性能進(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，在對小文件修改時，相互間不影響，而且可以實(shí)現(xiàn)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(shè)計一個相關(guān)的數(shù)字化裝置，主要負(fù)責(zé)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(guān)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(hù)以及測控等相關(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。在智能變電站二次回路相關(guān)的裝置設(shè)計的過程中，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。在對采樣值進(jìn)行傳輸?shù)臅r候，各個電流、電壓都有其相應(yīng)的采樣延時設(shè)計。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)閉鎖信號等，另外，關(guān)于母線的保護(hù)所涉及的電流、電壓、信號傳輸、跳閘命令、啟動線路保護(hù)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(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，TA與TV 是分開的，而智能化的終端設(shè)備中對此方面的設(shè)計與配置直接將通信接口和二次回路裝置實(shí)現(xiàn)了連接。

圖1 單/雙母線接線線路二次設(shè)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(shè)計中，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，同樣也能夠針對母線保護(hù)設(shè)計單獨(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

4.TV 間隔方案

智能變電站的TV 間隔二次回路設(shè)計中，其主要是對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(tǒng)整體的框架

智能變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計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)了就地對信號進(jìn)行采樣，而且采樣的時候數(shù)值都會附帶相應(yīng)的時標(biāo)，在計算測量值的時候數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了同步使用。

結(jié)束語

綜上所述，通過智能變電站二次回路設(shè)計進(jìn)行分析，在對智能變電站進(jìn)行了簡單概述的基礎(chǔ)上，對二次設(shè)備的設(shè)計進(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 間隔三個方案的設(shè)計方面，但是，需要注意的是，智能化變電站的發(fā)展是基于數(shù)字化與自動化的，也是對傳統(tǒng)變電站的進(jìn)一步升級與發(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化。時代在不斷地進(jìn)步，而對于智能變電站而言，也應(yīng)該在設(shè)計過程中緊跟時代步伐，以我國智能電網(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。