数字化变电站电气二次设计研究

摘 要 变电站是电力系统中重要的组成部分，随着电力系统数字化的发展，变电站也逐渐的演变为数字化结构，有效的提升了变电站的自动化，提高了电子系统的供电质量。在本文中，首先介绍了数字化变电站的特点，接着分析了数字化变电站电气二次设计的方案。

【关键词】数字化变电站 二次设计 电力系统

近年来，电力行业在国民经济发展过程中的作用越来越重要，由此促使电力行业更为繁荣的发展，并向着智能化与数字化迈进。二次设备是数字化变电站中的重要设备，且均为智能设备，因此，变电站运行的可靠性直接受到二次设备设计质量的影响，设计人员在进行电气二次设计时，必须要注重设计的科学性及合理性，以保证变电站可靠的运行。

1 数字化变电站的特点

数值化变电站是由电网计划实施的，在其建设的过程中，所显露出的特点比较多，其中主要的特点主要体现在以下几个方面：

（1）应用一次智能化设备，利用数字化技术实现一次智能设备的控制输入与信号输出，二次回路设计中，传统的方法为使用继电器和其逻辑回路，而在实现数字化后，利用可编程软件代替，提高了变电站的可靠性；

（2）智能设备的互操作性，在数字化变电站中，多种相关的技术应用在智能设备中，比如对象建模技术、设备自描述规范等，使的通信协议与接口之间具备一致性，互操作性更为良好；

（3）变电站信息共享，建模时，一次设备统一进行，站内各个设备之间的通信以及站与控制中心的通信信息真正的做到了共享；

（4）数据采集数字化，电流、电压等电气量在进行采集时，应用数字化电气量测系统采集，这不仅是数字化变电站的主要标志，同时，动态测量范围、测量精度也明显的提高；

（5）系统结构紧凑化，体积小、重量轻是数字化电气量测系统的主要特点，在智能开关设备系统中即可集成该系统，而且在优化功能以及布置设备时，可以依据机电一体化的设计思想来进行，提升了系统结构的紧凑性。

2 数字化变电站电气二次设计方案

2.1 设计原理

工业电视系统、元件继电保护、直流电源系统等均为电气二次设计的对象，包含的比较多。电气二次设计过程中，电子式互感器是首先要用到的智能设备，应用之后，输出信息传送的简洁性与便利性显著提升，有效的保证了设备运行的稳定性。在数字化变电站中，智能开关中增加了智能终端，实现数值化控制输出与传输命令。利用相应的数字化技术处理一次设备的开光量，之后由二次设备接收处理后的信息，再进行处理后，输出到智能终端，这个过程中，开关量信息的采集、处理及传输均良好的实现了数字化。数字化变电站系统运行时，取消二次设备间的电气联系后，可靠性健全性有效提升，设备的运行及维护便利性显著提升，而且部分设备直接取消使用，使得设计成本有效减少。

2.2 科学选择智能设备

二次设备、电子式互感器等为数字化变电站中主要使用的智能设备，电气二次设计过程中，各种智能设备的选择必须要具备科学性。选择二次设备时，网络化形式为最优选择，同时也是唯一选择；选择开关时，智能终端是不可缺少的，即使选择传统的开关，也需要结合智能终端，以满足数字化变电站二次设备的运行需求；选择电子式互感器时，可选择的类型有两种，一种是有源式，一种是无源式，可依据具体的工程来选择，通常，有源式为主要使用的类型。

2.3 合理选择通信规约

站控层以及过程层共同组成了数字化变电站的网络层，通信规约的选择主要是在这两层中进行，选择合理时，变电站各个设备之间可以更好的互联，进而实现数字化。站控层的通信规约包含103规约和IEC61850规约两种，传统通信网络层的通信规约多使用103规约，而数字化变电站站控层的通信规约则使用IEC61850规约。过程层的通信规约也包含两种，一种是与站控层想用的IEC61850规约，另一种时ORC60044-8规约，一般说来，是将这两种规约结合在一起应用于过程层中。

2.4 设计组屏方案

在进行组屏方案设计时，数字化变电站电压一体化装置不同时，处理方式也存在着一定的区别，而且可以组合不同的组屏设计方案，经过优化之后，选择最优的设计方案。数字化变电站组屏设计方案中，电压一体化装置等级不同时，组屏设计分别进行，合并单独的组屏，此外，通信管理机设置时，与常规的组屏方案并不相同，在主控室内放置监控主机、远动主机、工程师站等，保证了对时的统一性。设备并非为智能化时，组屏设计单独进行，并相互连接各个智能化电气设备。

2.5 设计网络结构

对于数字化变电站来说，30～500kV的电压等级为比较适用的，因此，设计网络结果时，需要与IEC61850相结合，以保证设计的合理性。通常，站控层、间隔层、过程层共同组成了数字化变电站系统结构，这其中，采用IEC61850-8-1的方式实现间隔层与站控层之间的信息交换，以以太网作为连接媒介，而间隔层的电气设备之间利用GOOSE通信协议实现信息的交换，提升其防误闭锁能力，避免误闭锁事件的发生，过程层设备的互感信息在传输时，媒介为以太网，通信协议为IEC61850-9-2，实现信息传递到间隔保护层以及测控设备。

2.6 设计端子排图

端子排图是数字化变电站电气二次设计中比较重要的环节，在设计的过程中，一次和二次之间的端子排列设计可以取消，对控制回路的设计进行优化，将工作量有效减少的同时，二次回路设计也实现简化，而且保护压板、按钮、把手的数量也可有效的减少，保证了数字化变电站运行的可靠性。

3 结论

在进行数字化变电站电气二次设备的过程中，要结合数字化变电站的实际情况，合理的选择智能化设备及通信规约，并科学的进行网络结构、组屏方案等方面的设计，提高设计的质量，从而有效的保证数字化变电站可靠的运行，最终提升电力系统运行的稳定性。

参考文献

[1]刘涛，李涛，游复生.3C绿色变电站电气二次系统设计方法应用研究[J].电气应用，2014（02）：63-66.

[2].关于数字化变电站中电气二次设计的相关探讨[J].贵州电力技术，2015（02）：77-78.

[3]雷云川.110kV综合自动化变电站的电气二次设计[J].广东科技，2013（22）：106-107.

作者简介

何小茹（1986-），女，陕西省渭南市人。大学本科学历。现供职于珠海万力达电气自动化有限公司。研究方向为变配电站二次设计。

作者单位

珠海万力达电气自动化有限公司 广东省珠海市 519000