浅析数字化变电站中电气二次设计

摘要：随着我国科学技术的大力发展，我国越来越多的领域都已经全面实现了数字化，其中包括变电站的电气二次设计。它主要指的是针对主线路的一次设计而言的，进行一次设备参数的检测、测量以及控制电路的设计。事实证明，它在数字化变电站的监控中起到不可替代的重要作用，下面将会对数字化变电站中的电气二次设计中出现的普遍性问题以及设计的几大步骤进行详细阐述，希望能够对我国的电气二次设计提供一点借鉴和参考。

关键词：数字化变电站；二次设计；抗干扰；电磁兼容

中图分类号：TM63文献标识码： A

数字化变电站，通俗点讲也就是指在变电站的信息传输、收集、输出的过程中，使用相应的数字化技术和设备让这些步骤全部实现数字化的操作。而所谓的电气二次设计的含义就是针对一次设计而言的，上面已经讲过了。随着现代社会智能化水平的不断提高以及电力信息技术的快速发展，并且越是随着时间的推移，数字化变电站和智能电网必然会成为当今社会供电技术发展的趋势所在，而传统的变电站二次系统已经无法满足现代化的智能化发展要求了。鉴于此，我们应当想方设法实现对变电站的数字化监控、控制、测量以及保护。想要达到这些目标，首先要做的就是做好二次电气设计工作，它对电子化变电站的良好建设起到极其重要的作用。

1.数字化变电站电气二次设计过程遇到的普遍性问题

通常来说，电气二次设计的对象主要包括：电气安全问题、继电保护问题、流变与压变的级次选配问题以及光纤总纵保护问题，下面就这几个方面的普遍性问题一一进行阐述。

1.1电气安全问题。

在电气二次设计过程中，不仅需要保证设计出来的作品足够的专业，还需要想方设法避免重大生产事故的发生，甚至要考虑到一旦发生了重大事故应当如何进行积极应对，一次来保证生产的安全。为了达到这一目标，相关设计人员就必须在二次设计中适当的配备安全防误装置。这就需要与电力系统的设计是保持一致步调的（同步设计、同步施工以及同步投入运行）。

1.2继电保护问题。

通常意义上讲，继电保护包括系统继电保护以及元件继电保护两种。其中继电保护主要是用来反应系统中无法正常工作的元器件，并且将这些出现故障的元器件从系统当中去除掉。在此过程中普遍出现的故障时保护装置拒动的问题，为了有效解决这个问题，我们通常采用的办法就装上继电保护双重化配置。值得注意的是，在安装双重化配置的过程中应当切断所有的电源开关；而且在每一套保护装置运行的过程中，都必须要配有相对独立的交流电压以及电流回路；保护断路器以及配合装置的回路也需要独立运行；在保护装置停止运行的时候，应当设置相关程序不能对其他保护装置的运行造成任何影响。而原件继电保护就显得简单很多了。它主要是指对变压器的继电保护，包括发电机保护、工厂使用的变压器保护以及变压器组的保护三种主要形式。

1.3压变和流变的级次选配问题。

电压互感器与电流互感器所起的作用主要在于可以为继电测量、继电仪表、继电保护提供必要的一次电压和电流的信息资源。随着数字化综合技术的迅猛发展，测量仪表也同时发生了巨大的变化。这也直接造成互感器的二次参数表述得不是非常明确。为了有效解决这一问题，相关企业和部门就必须以最快速度推行光电互感器。然后再结合光纤通信技术以及计算机系统，便能够组成光纤局域网络了，而在光纤局域网络中，电子式的仪器仪表和光电互感器以及保护装置的接口都全部实现标准化，这样一来就可以有效简化二次保护装置，同时还可以大大提高参数的准确程度。

1.4光纤纵差的保护问题。

指的是两侧电气量在转换为数字信号的过程中通过光纤的方式进行双侧通讯，以此来比较两侧电气量的一种差动保护。但是我们一定要注意的是，这里所说的差动保护与通常所说的差动并不是一样的，它的光纤纵差保护的差流回路线缆能够很长，而且这样不会对二次回路的符合带来很大的影响。除此之外，光纤差动保护防雷防电的能力也比较强大，能够传输的信息量也是非常大的，而且中继距离也很长。但是由于通信系统以及机电保护系统的连接存在有无法逃避的盲区，继电保护与通信之间并没有形成一个整体的低阻抗二次系统平面，这样就导致光纤纵差保护通道在报警时自愈环的切换动作需要很长时间方可完成。为了解决这个问题，在设计过程中，可以考虑在通信机房和继电保护室二者之间铺设接地铜排，与此同时通信机房的光电转换部件和屏蔽双绞线之间应当采用外屏蔽的两端直接接地，而内屏蔽则是一端接地。

2.数字化变电站中的电气二次设计的基本步骤

众所周知，电气二次设计在数字化变电站监控系统当中的作用是极其重要的。而设计的主要步骤包括六个方面。他们分别为：选择智能设备选定通信的规约设计网络结构电气装置的二次设计组屏方案的设计端子排图。下面将会分别进行分析。

2.1合理选择智能设备。

在数字化变电站中的智能设备主要包括电子式互感器、二次设备以及智能开关等等部件。然而二次设备的选择却只有一种方案，也就是选择网络化的二次设备。在电子式互感器的选择方案方面通常使用的是无源电子式传感器以及有源电子式互感器两种形式。其中无源电子式传感器大部分是依靠光学传感器来完成的。就目前而言，我国当前使用的最多的仍然是有源电子式互感器。另外，智能开关方面使用的最为普遍的包括智能终端开关与理想智能开关两种。其中理想智能开关指的是同时兼具自我诊断、在线监测与智能控制功能的开关系列，而且还配备有数字接口的高智能化开关，因此造价也是比较昂贵的。如今在国内使用使用得最为广泛的当属智能终端与传统开关进行有效组合的设备。

2.2合理选择通信规约。

一般来说，数字式变电站网络层包括过程网络层和站控网络层两种。其中过程网络层的规约主要包括IEC60044-8规约以及IEC61850规约。而站控网络层包括IEC61850规约以及103规约。由于103规约通常都是面向传统通信网络层，因此在数字化变电站的站控网络层中大部分人还是会去选择IEC61850规约。在过程网络层中，则是大部分使用IEC61850规约与IEC60044-8规约相结合的方式。

2.3设计网络结构。

数字化变电站的网络结构通常可以分为间隔层、站控层与过程层。其中站控层主要用来管理监控间隔层与过程层，同时与调度中心保持通信状态，因此网络结构应当为星形的局域网络。而间隔层的主要功能是起到监控作用，但是一定要单独运行方可。而间隔层的测控设备大部分使用的是点对点的技术来完成即时信息的互换。

2.4二次设计电气装置。

主要是二次设计保护装置、监控装置以及智能装置，内容包括控制操作回路、交流电流电压回路、接地、收集和传输开关量信号等。

2.5组屏方案的设计。

设计过程中要求对于不同电压等级的智能装置以及合并单元进行单独组屏。

2.6端子排图的设计。

这个需要运用光纤来完成，在很大程度上避免了电线老化问题，并且因为取消了一些不必要的端子排连接设计，大大简化了过去非常复杂繁琐的控制回路，减少了维修方面的人力物力和财力。

3.总结语

综上所述，本文主要阐述了在电气二次设计过程出现的一些普遍性问题以及设计中应当遵循的几大步骤，而且这种设计方式已经得到广泛的印证，当然了，随着时代的发展和科技的不断进步，在数字化变电站中的新兴技术也会层出不穷，但是在设计中一定需要综合考虑各方面的因素，做到经济效益与生态效益的完美结合才算是一件合格的设计作品。

参考文献：

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[2]睢鹏.富村数字化变电站二次系统的设计与实现[J].天津大学：计算机技术.2010,(05).