数字化变电站中电气二次设计浅析

【摘要】变电站作为实现低电压和高电压相互转换作业的主要设备系统在电力系统运行的过程中发挥着及其重要作用。近年以来随着我国电子信息技术水平的不断提高，电力系统也逐渐在智能化以及自动化方面展开了快速发展。作为一项电力系统在自动化方向发展过程中重要成果的数字化变电站在变电系统自动化水平的提高上发挥了重大作用。在主线路一次设备上对参数进行检测设计、测量设计以及控制电路设计称为电气二次设计，本文将对数字化变电站中电气二次设计的详细内容进行介绍，同时提出几点在数字化变电站电气二次设计的进行过程中应该要注意的关键问题。

【关键词】数字化；变电站；电气二次设计

1引言

变电站数字化以及自动化的水平的提升在大大提高变电站工作的效率、节省掉大量人力的同时更能提高变电设备的运行参数的准确性，进而实现变电工作的更好完成，维持稳定安全的变电站工作的运行。

2数字化变电站内简介

数字化变电站是指通过利用数字化的技术和设备对信息进行收集、传输、处理以及输出而且实现运行过程数字化的变电站。数字化变电站相比较于传统的变电站有通信网络化、设备智能化、运行管理自动化等特点。智能化的一次、二次设备均为数字化变电站建设过程的核心，同时这些设备为了实现设备之间各种信息相互交换的方便性，特殊功能的通信接口必须都要具备的，除此之外，高性能的自检能力也是智能化设备所必需的。

3数据化变电站电气二次设计方案

3.1对电气智能设备进行合理选择

在变电系统中一般都需要进行相应二次设备的安装，而二次设备中的网络二次设备是数字化变电站必须要选择的，因为要想与数字化变电站系统进行连接以及相应网络通信传递，只能通过网络化二次设备。目前，变电站系统在选择电子互感器时一般会有两种方式即有源或无源。有源电子互感器相比较于无源电子互感器有着更加完善的性能，也会有更好地运行效果，因此在应用范围方面有源电子互感器更为广泛。除了要对二次设备进行选择之外，选择数字化变电站的智能开关也是很重要的，在选择时应该倾向于有智能终端的开关，因为将其与普通的开关设备进行结合之后对不同设备的开关需求都可以进行满足。

3.2对电气设备通信规约进行合理设计

网络通信作为一种信号传递手段在数字化变电站中非常重要的，因此，对能与网络通信设备以及电气设备相互匹配的通信规约的设计是尤为重要的。在对数字化变电站中的通信规约进行设计的过程中，要对过程层网络以及站控层网络分别设计，缺少任何一个都是不可以的。对于不同的网络通信设备以及电气设备要使用不同的过程层网络以及站控层网络。我国数字化变电站目前选择的大多都是IEC61850通信规约。

3.3对组屏方案进行正确设计

和传统变电站中使用的组屏方案不同，要针对数字化变电站进行设计的组屏方案是比较特殊的，表现为数字化变电站中的组屏方案要有更多功能的具备，要将全部的电器设备即变电站的监控主机、工程师站、远动主机等连接在一起。组屏实现一体化是数字化变电站的组屏效果的要求，同时还要保证设计的组屏方案是方便操作的。此外还需要注意数字化组屏方案的适用对象问题，其只适合于智能化的电气设备，如果不是，在进行设计时要采取常规组屏设计方案。

3.4对网络结构进行设计

一般情况下35到500千伏是数字化变电站系统电压的适用范围。在设计数字化变电站中的网络结构的过程中，进行时要与IEC61850相结合，此系统的设计一般包括过程层和站控层以及间隔层三个组成部分。其中以以太网为媒介的间隔层和站控层的信息交换的实现是依靠IEC61850方式。依靠通信协议实现的是间隔层内各个电气设备间的信息交换，这对间隔单元防误闭锁的能力有着大幅度的增强作用。在数字化变电站系统中，要想将非IEC61850的设备连接到数字化系统中需要依靠转换设备来实现。

3.5对端子排图进行设计

在设计电气二次端子排图的过程中，可通过减少设计二次设计和一次设计之间的端子排列以实现工作量的缩减，为优化设计控制回路腾出更多的时间。电气二次回路的设计可依靠这种简化方式变得非常简单，例如说在显著减少保护压板和把手的数量的同时也实现了安全事故发生可能性的降低。

4电气二次设计过程中需要注意的问题

4.1对线路进行保护方面

对线路进行保护主要由过流保护、距离保护以及线路分相电流差动保护三个方面组成，具体有以下几个方面体现：第一，过流保护。饱和的电磁式互感状态会严重影响反时过流保护的动作时间，同时还会造成保护动作时间的延长。相角精确度在一定程度上也会影响过流保护，主要是因为畸变发生在了二次电流的波形上，，因此在选择非常规互感器时要选择具有无饱和特性的；第二，距离保护。距离保护的目的是电流中是否存在非周期分量进行确定，通常情况下点磁性互感器没有办法对非周期分量进行根本性的改变，这就会造成过大的测距误差。可通过利用微分方程原理的阻抗算法缩短数据窗或者对数据窗进行增大以实现距离保护动作速度的提高以及测距误差的降低。第三，线路分相电流差动保护。线路分相电流差动误差一直都是由于电磁式互感器出现饱和造成的，但是想要对线路分相电流差动保护有误动问题发生进行有效解决的话可以采用有非饱和特性的电子式互感器。

4.2对母差进行保护方面

可通过借助母差子站转化模拟信号为数字信号的方式进行母差保护的数字化的设计。母差保护指的是将原母差保护转变为新的母差保护，主要由子站以及主站两个部分组成。子站在一般情况下都会连接在母线电压以及开关等地方。对每个隔间进行数字化设计之后，就需要在每个隔间中进行单元光纤的合并，以实现电压、电流以及母差保护主站的逐步连接，在输入GOOSE以后就可以保证网络连接能够有效地实现。

4.3对数字化低周进行保护方面

数字化低周保护相比于传统低周保护有着非常大的差异，主要表现为其数字化低周保护无信号电缆。数字化低周保护是指在单元位置实现母线电压的接受后进行相应频率的计算，再以报文的形式经过跳闸命令进行输出。比如，按照调度的定值，将自动投退低周压板设置于10kv间隔中并且预先在某段出口进行跳闸投退的设置，以保证低周跳线路功能的实现。

4.4对电气安全进行保障方面

电气的安全性是电气二次设计中的重要内容，要想保障电力系统能够可靠、安全的进行运行，仅仅依靠专业、合理、科学的设计是不够的，还要时刻关注避免发生安全事故。因此在进行电气二次设计的过程中，要适当增加安全防误装置，实现安全防务装置以及变电站系统的设计、施工以及运行的同步性。

5总结

当今社会的自动化、智能化、数字化等技术水平正在不断迅猛发展，未来变电站系统主要会朝着数字化变电站方向进行发展，这也是实现变电站的运行效率得到大幅度提升的必要途径。必须要对实际情况进行结合的前提下再在数字化变电站中开展电气二次设计，只有这样才能对数字化变电站运行过程中的安全性提供保障。实现数字化变电站运行经济效益的进一步提升是要以高效、安全的电气二次设计为基础的。