对变电自动化下的二次设计探索

摘 要：变电站二次电路的电气设计与维护对保证电力系统正常运行有着非常重要作a用。文章从回路设计、二次设备的抗干扰技术、机电保护的模块优化设计等方面进行了细致的分析。

关键词：变电站；二次设计；优化措施

变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电二次电路一旦发生故障，就会引起继电保护误动或拒动，造成变电站事故停电。本文介绍了变电站二次设计相关内容的内容，对变电站二次电路的回路设计、抗干扰技术以及继电保护模块的设计等问题进行了分析。

一、二次电路回路设计

1、控制回路设计

采用变电站综合自动化（微机保护）装置后，可以直接进行事故与预告报警，不需要通过信号继电器与断路器位置来组成事故与预告报警电路，又因为有遥控合分闸操作，所以控制回路就不需要再采用不对应接线，合分闸回路设计就非常简单。

变电站综合自动化（微机保护）装置分散安装于开关柜上时，开关柜上应设计就地手动合分闸操作，变电站综合自动化（微机保护）装置可以进行遥控合分闸操作。为了保证检修时的安全，需要设计就地与遥控合分闸转换，也可以设计遥控合分闸解除来保证检修时的安全，以简化二次电路设计。变电站综合自动化（微机保护）装置集中组屏时，在控制保护屏上也需要设计手动合分闸操作，这样就有开关柜、控制保护屏与远方计算机遥控三地操作。

2、保护回路设计

常规继电保护的保护回路有各种保护继电器组成，保护回路设计比较复杂。采用变电站综合自动化（微机保护）装置后，只需要按照变电站综合自动化（微机保护）装置的端子定义，将控制电源、合分闸线圈接到对应的端子上就可以了，保护回路设计比较简单。变电站综合自动化（微机保护）装置一般都有防跳功能，断路器操动机构内部也可以带防跳功能。为了减少跳闸回路中串联的元器件，一般只选用一种防跳功能，设计时可优先选用带防跳功能的操动机构。

3、信号回路设计

变电站的信号分为位置信号以及报警与跳闸信号。位置信号回路设计包括开关柜与控制保护屏上的合分闸指示、手车试验与运行位置指示。上述信号还需要按照变电站综合自动化（微机保护）装置的端子定义，分别接到对应的位置信号端子上，设计也比较简单。

采用变电站综合自动化（微机保护）装置后，需要按照变电站综合自动化（微机保护）装置的端子定义，分别接到对应的报警与跳闸信号端子上，设计也比较简单。变电站综合自动化装置（微机保护）装置都具有事故与预告报警信号输出干接点，变电站有计算机相同时，可以将其并联后统一引到值班室集中报警信号箱，作为计算机报警的后备。变电站无计算机相同时，可以将变电站综合自动化（微机保护）装置事故与预告报警信号输出干接点，与断路器一对常开与常闭辅助接点分别引到值班室分路报警信号屏，进行断路器运行状态指示与分路报警。

二、变电二次设备抗干扰技术

许多变电站采用综合自动化的方式，变电站二次设备大多是微机保护和微机型自动装置。为提高其运行的安全性和工作的可靠性，消除干扰引起的故障，在变电站设计时应全面考虑，提高二次设备抗干扰能力。

1、在硬件上将干扰源尽可能屏蔽掉。二次设备的外壳应屏蔽接地，装置的活动部分也要可靠连接，比如柜门、机箱盖板等应与接地点可靠导通，保证有良好的电气连接。对变电站的墙壁，有需要时可安装金属网，地板可装防静电地板。

2、装置的接地点应正确、可靠。装置接地点的选择关系到系统运行的稳定性和可靠性。变电站一般需要设四套独立的接地系统：（1）电气接地系统，用于不间断电源（UPS）和隔离变压器屏蔽层接地，以防止电网杂波窜入二次系统；（2）变电站室内屏蔽和防静电接地系统，主要是站内屏蔽接地、防静电系统接地和设备机箱外壳接地；（3）变电站防雷接地系统，用于防止自然的雷击等危害；（4）控制系统专用接地系统，为二次设备专用的设施，不允许与其它任何设备相连，以免造成干扰。上述四套接地系统绝对不允许相互混用，在接地位置上要保证有一定的安全距离。

3、二次回路的抗干扰措施。（1）正确安装电缆的屏蔽层，采用带屏蔽层的控制电缆，并将屏蔽层在开关场和控制室两端同时接地，通讯电缆的屏蔽层也应正确可靠相连接地。（2）弱信号导线不得与强电导线共用一根电缆，尽可能将它们分开排放。（3）交直流回路禁止共用同―根电缆，防止造成相互干扰，或因电缆芯绝缘下降造成短路，使交流电压传入直流回路，烧坏设备的电源模块或输入部件等。（4）规范控制电缆的敷设，变电站设计时应考虑好电缆沟的走向，避免与电力电缆距离过近，尽可能远离变压器中性点及避雷针、避雷器等，并尽量不要与高压线平行。（5）为二次设备和二次电缆敷设专用接地铜排，构造等电位面，消除地电位差干扰。（6）电流互感器、电压互感器的二次回路应保证一点接地。电压互感器二次回路和三次回路应相互独立。（7）变电站所有开关量的输入和输出触点（跳闸和监视信号）以及数字量输出（如串口）都应采用光电隔离。

三、继电保护的模块化设计

标准化和模块化是保证变电站自动化系统独立性与扩展性相统一的基本要求。

1、硬件的模块化。硬件的模块化从基本模块做起，在将系统分解为模块时，模块的内聚度应最大，而把分解点选在接口最少、最弱的部位，这样可简化接口结构，使系统易于分解，又易于组合基本模块设计为插件式，不同保护间可通用硬件，这样，缩短了开发周期，保证了生产、调试、维护的方便。主要插件有：电源插件、交流插件、CPU 插件、开入开出插件等。硬件的不同基本模块组合可构成插箱级模块，不同插箱级模块组合可构成产品级模块。

2、软件的模块化。同硬件一样，各处理模块的软件也采用模块化结构，在整体上软件模块与硬件模块配套设置，要充分发挥软件开发和复制率高、灵活、一致性好和可靠性高的优点，通过软件派生新的产品，即硬件相同通过软件派生出新的品种或满足用户的特殊要求。同时，软件的模块化也有利于缩短软件的开发周期。对于保护共用的主程序、中断采样程序、人机接口程序、启动中断程序通信程序以及GPS同步里程序等模块，可使保护装置灵活复制利用。

需要指出的是，实际应用中的模块化产品系统是动态的，模块化不仅有一个形成、完善和成熟的过程，而且随着技术的不断更新，人们的认识在不断深化，产品的可靠性要求在不断提高。■

参考文献

窦旭东.变电站自动化改造的若干问题[J].河北电力技术.2004（.2）：16.

作者简介：李舒锋（1981-），男，工程师，本科，江西饶电电力设计院有限公司变电二次评审技术，334000。