摘要：設計智能變電站二次系統，并加強系統的工程應用，能夠使變電站系統運行的穩定性和安全性得到提高，進(jìn)而促進(jìn)我國經(jīng)濟的健康發(fā)展?；谶@種認識，先對智能變電站二次系統的結構及特點(diǎn)展開(kāi)了分析，然后對系統的設計及其工程應用問(wèn)題展開(kāi)了研究。

關(guān)鍵詞：智能變電站；二次系統；設計

1、智能變電站二次系統結構及特點(diǎn)

從系統結構上來(lái)看，智能變電站二次系統由檢測與監控設備、數據運行計算設備、電流電壓波動(dòng)數據錄波設備、自動(dòng)化智能運行設備、智能化管理與終端調試設備等部分構成。其中任何一個(gè)設備出現問(wèn)題，將導致系統正常運行受到影響，繼而導致智能變電站系統可靠性降低。目前，使用光電互感器進(jìn)行二次系統設計，可實(shí)現電力信息共享，并使二次系統得到有效補充。因此，現階段變電站二次系統設計都以智能化為核心，從而使系統產(chǎn)生了一些固有特點(diǎn)。

首先，二次系統設備均利用數字化采集和整理完成數據分析，可通過(guò)動(dòng)態(tài)管理實(shí)現所有高進(jìn)度和高密度信息的管理。其次，智能變電站二次系統設備將在網(wǎng)絡(luò )控制下運行，以至于一次系統調節控制模式被數字化系統所取代。實(shí)施網(wǎng)絡(luò )管理模式，則使變電站整體效益得到提高，并使變電站建設在安全系數和成本投入方面得到改善。很后，智能變電站二次系統具有信息共享優(yōu)勢，能夠實(shí)現對所有信息的互換操作，并可實(shí)現系統操作難度的有效控制，因此能使變電站系統運行更加規范和標準，從而為其帶來(lái)更多的經(jīng)濟效益。

2、智能變電站二次系統的設計

2.1 互感器工程設計

在變電站智能化運行過(guò)程中，互感器是實(shí)現實(shí)時(shí)信息處理的重要設備，可使電力系統運行控制的整體水平得到提升。而電子互感器擁有簡(jiǎn)單的絕緣結構，可較好抵抗電磁干擾性，并具有較大動(dòng)態(tài)范圍和頻率響應范圍，制作成本較低。應用該類(lèi)互感器實(shí)現互感器工程設計，可獲得較好數據測量精度，并無(wú)鐵磁諧振問(wèn)題和開(kāi)路、短路危險，可確保低壓側線(xiàn)路安全。

在實(shí)際進(jìn)行互感器設計配置時(shí)，可利用其雙端口優(yōu)勢利用光纖完成采集數據的傳輸，能將數據直接傳至網(wǎng)絡(luò )數據交換平臺。通過(guò)該平臺，智能設備單元可完成采樣值數據獲取，從而實(shí)現功能一體化，并確保智能電源保持可靠運行。

通過(guò)分析可以發(fā)現，設計互感器工程可使互感器二次采樣電纜傳輸距離長(cháng)的問(wèn)題得到解決，并能適應各種環(huán)境，同時(shí)準確測量非周期分量和高頻分量，能實(shí)現對環(huán)境、溫度和自我運行情況的檢測，因此能夠滿(mǎn)足智能單元的功能一體化設計需求。

其次，設計互感器工程可實(shí)現合并單元設計，根據IEC 61850 標準完成互感器選擇，將使用統一數據結構，并利用信息網(wǎng)絡(luò )平臺使所有互感器實(shí)現同步數據采集。在此基礎上，變電站運行將完成信息采集監測信息的協(xié)同作業(yè)，繼而實(shí)現各模塊信息共享。

此外，設計互感器工程，能利用雙重化網(wǎng)絡(luò )交換平臺完成互感器雙保險優(yōu)化配置，可確保智能單元可靠運行，并滿(mǎn)足冗余度要求。因此，實(shí)現互感器工程設計，能通過(guò)減少互感器數量降低系統投資成本，從而為電力企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟效益。

2.2 網(wǎng)絡(luò )架構設計

傳統變電站之所以工作效率不高，與其網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的應用有著(zhù)直接的聯(lián)系。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，智能電網(wǎng)已經(jīng)得到建立，因此能夠使智能變電站的運行效率得到有效提高。在設計智能變電站二次系統時(shí)，按照協(xié)議模型完成網(wǎng)絡(luò )架構的標準化設計，以實(shí)現站內數據共享、工程實(shí)施簡(jiǎn)化、智能單元互操作和系統配置。從網(wǎng)絡(luò )架構功能邏輯上來(lái)看，使用雙重化星型以太網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )結構設計，網(wǎng)絡(luò )架構具體由站控層、間隔層和過(guò)程層構成。

首先，在站控層及間隔層設計上，要利用前者完成MMS 報文和GOOSE 報文傳輸，并利用后者實(shí)現相鄰間隔、間隔層設備之間和各層別之間通信，以確保報文數據能夠在站控層可與間隔層間得到傳輸。為達成這一目標，為站控層配備4 臺交換機，并完成A 網(wǎng)和B 網(wǎng)的設置。在交換機布置上，安全Ⅰ區和Ⅱ區分別放置2 臺交換機，并利用防火墻進(jìn)行各區連接。使用100 Mbit/s 電口通信實(shí)現站控層和間隔層間設備通信，并使用100 Mbit/s 光口實(shí)現交換機間通信。

其次，在過(guò)程層設計上，考慮到利用過(guò)程層網(wǎng)絡(luò )實(shí)現一次設備和間隔層二次設備連接的問(wèn)題，還要確保其設計能夠實(shí)現GOOSE 報文和采樣值報文SV 的實(shí)時(shí)傳輸、共享，以確保保護、狀態(tài)檢視和測控等二次設備能得到可靠連接。在采樣數據信息傳輸上，使用點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )。在開(kāi)關(guān)量數據傳輸上，利用GOOSE 網(wǎng)絡(luò )傳輸。利用這2 種網(wǎng)絡(luò )，可實(shí)現采樣數據獨立傳輸，并接受間隔層設備跳合閘等控制命令。此外，在間隔層二次設備和互感器連接上，使用光纖以太網(wǎng)，并滿(mǎn)足IEC 61850 協(xié)議要求。在不同層間隔設備連接上，滿(mǎn)足FT3 協(xié)議標準，使用光纖串口行口連接。

很后，在交換機配置上，按照間隔完成220 kV 過(guò)程層的交換機配置，為每個(gè)間隔配置4 臺中心交換機和2 臺交換機。針對220 kV 過(guò)程層，按照線(xiàn)路或母線(xiàn)間隔完成交換機配置，即為每個(gè)間隔配備2 臺交換機，并為每個(gè)主變間隔配備4 臺中心交換機和2 臺交換機。在過(guò)程層網(wǎng)絡(luò )交換機和智能設備連接上，使用100 Mbit/s 光口光纖連接。

2.3 系統保護設計

在智能變電站二次系統運行的過(guò)程中，利用繼電保護裝置為系統運行提供安全保障。在科學(xué)技術(shù)得到快速發(fā)展的同時(shí)，合理進(jìn)行繼電保護裝置選擇，則能夠為二次系統智能化設計提供更多的安全保障。在電力元件或系統本身發(fā)生故障時(shí)，繼電保護裝置則能發(fā)出警告信號，值班人員則可以根據信號及時(shí)進(jìn)行系統故障排除，因此能為系統供電的可持續性提供保障。

除了實(shí)現繼電保護設計，還要通過(guò)線(xiàn)路保護設計為系統線(xiàn)路的安全運行提供保障。針對220 kV 線(xiàn)路，則要完成2 套線(xiàn)路保護裝置的配置。這2 套裝置分別為電流差動(dòng)保護和縱聯(lián)就努力保護，能發(fā)揮完整的主、后備保護功能，并能采取點(diǎn)對點(diǎn)直接跳閘方式和保護直接采樣方式實(shí)現智能終端采樣和控制。

3、智能變電站二次系統的工程應用

3.1 在故障檢測上的應用

在智能變電站運行的過(guò)程中，可應用二次系統完成變電站運行的全局監測，從而為變電站內設備的安全、穩定運行提供保障。應用該系統工程，可完成電網(wǎng)運行狀態(tài)數據、信號回路狀態(tài)、智能裝置動(dòng)作信息、智能裝置IED 故障信息的有效獲取，并能實(shí)現所有設備的自動(dòng)監控，不存在設備狀態(tài)信息采集漏點(diǎn)。

此外，應用二次系統，可以將設備檢修策略從常規的“定期檢修”變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”，所以能夠使系統可用性得到較大程度的提高。在系統設備發(fā)生故障時(shí)，利用計算機技術(shù)，二次系統可以完成故障發(fā)生的有關(guān)信息的詳細記錄，可使技術(shù)人員用于檢查故障的時(shí)間得到節省，并能為技術(shù)人員實(shí)現故障科學(xué)診斷提供可靠數據，繼而有利于實(shí)現故障盡快排除。

3.2 在繼電保護上的應用

在電力系統運行的過(guò)程中，繼電保護裝置將起到至關(guān)重要的作用。而想要確保裝置的功能可以正常發(fā)揮，還要確保繼電保護系統的安全運行。應用二次系統，可以利用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)完成繼電保護系統模型模擬，從而實(shí)現對繼電保護系統功能故障的逐一排查。利用計算機，則能夠將排查得到的故障數據顯示出來(lái)，進(jìn)而為檢修人員實(shí)現系統高效檢修提供數據依據。

在實(shí)際應用繼電保護系統的過(guò)程中，故障信息管理系統將和廣域向量測量系統完成實(shí)時(shí)數據和非實(shí)時(shí)數據的縱向傳輸，控制區的業(yè)務(wù)系統則能利用實(shí)時(shí)VPN 和非實(shí)時(shí)VPN 實(shí)現各種數據的傳輸，因此能夠避免出現數據傳輸的縱向交叉連接。在進(jìn)行系統通信外網(wǎng)口IP 地址傳輸的非實(shí)時(shí)數據的接收時(shí)，則可利用橫向互聯(lián)防火墻將實(shí)時(shí)VPN 業(yè)務(wù)段地址轉換為非實(shí)時(shí)段地址，然后利用防火墻對轉換得到的地址實(shí)現訪(fǎng)問(wèn)控制。

例如220 kV 火龍崗變電站，采用GIS 設備為500 kV和220 kV 配電裝置，全站采用非智能化斷路器設備和傳統互感器設備，并完成了合并單元和智能終端這2 種二次設備配置。為確保系統安全運行，就地完成了若干個(gè)二次設備小間放置相應屏柜的設置，并將保護、測控、智能終端等裝置放在戶(hù)外柜中為35 kV 配電裝置提供保護，同時(shí)使用LCP 柜放置智能終端和合并單元為220 kV 配電裝置提供保護。

此外，系統實(shí)現母線(xiàn)、線(xiàn)路、變壓器和開(kāi)關(guān)的雙重化配置，并使用測保一體裝置和故障錄波分析系統。而系統投入運行1 年后，并未發(fā)生重大故障，因此采取該種二次安全防護方案能夠為系統安全運行提供了保障。與采取常規建設模式的500 kV 變電站工程相比較，采取二次安全防護方案的工程更具有經(jīng)濟性，初步估計能夠節省600萬(wàn)元設備費，而節約的綜合造價(jià)費用可達1000 萬(wàn)元。

4、結束語(yǔ)

在經(jīng)濟發(fā)展的過(guò)程中，供電系統發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。而在供電系統中，變電站的作用較為突出。目前，傳統變電站系統設計已難滿(mǎn)足社會(huì )發(fā)展需求，所以以智能化為核心的變電站二次系統得到了設計和應用。從本文的研究來(lái)看，想要加強智能變電站二次系統設計，還要加強互感器工程、網(wǎng)絡(luò )架構和線(xiàn)路保護3 方面設計。在實(shí)際的工程應用中，可以將系統用于系統故障檢測和繼電保護，從而為變電站系統的安全運行提供保障。