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摘要：在国家电网发展中，对变电站工程建设模式进行积极改变和创新，开展了智能变电站模块化建设。在这一模式中，提倡设计的标准化和模块化建设，以更好地增强电网建设能力。对于模块化设计而言，主要是实现对产品不同要素之间的组合，构建具有特殊功能的子系统，发 挥其通用模块的作用，而后再与其他要素进行联合，形成新的系统类型，功能被扩大，性能被增加。在智能变电站二次设备中，主要涉及监控、 保护、电源等。对二次设备进行模块化设计，不仅能有效解决以往设备容易受到屏柜布置束缚的弊端，同时也能对二次设备安装与其他工作进行 优化，可以切实提升二次设备集成性能，有效拓展工厂生产规模，降低现场工作任务量，保证建设质量与效率的切实提升。本文就针对智能变电 站二次设备模块化设计技术进行了简要研讨。
关键词：智能变电站；二次设备；模块化；设计技术
1模块化二次设备的概述
模块化二次设备的含义阐述模块化二次设备的简称为模块，其主要构成包含预制柜体、功能单元以及辅助设施等，能满足特定功能的 需要。其中，需要在工厂内完成的项目包含制作、配线以及调试。而 后将其运输至工程现场，满足接口要求，就位安装于基础之上。在模 块化的二次设备中，包含不同的功能单元，是整个模块的基本构成。 在功能单元中，涉及项目较多，如保护、测控、网络分析仪等。不同 的功能单元在类型和数量上都进行相应的排列组合，保证满足不同电压等级、差异化规模变电站模块的需要。
2二次设备集成化思路及关键技术
2.1需求的分析
二次设备整合和集成是实现新一代智能变电站最终目标的首要任务及重要途径。从技术和产业发展需求的角度来分析，二次设备按面 向间隔配置，每个间隔部署保护、测控、计量、PMU、录波等装置， 各装置功能相互独立，可靠性高，维护方便。随着计算机技术发展及 芯片集成化处理能力不断提高，在保障电网安全运行可靠的前提，将 现有成熟应用的功能、设备进行集成或整合。
2.2整合方案
针对新一代智能变电站新技术的提出，可以采用面向多间隔进行同类功能集成；面向单间隔进行不同类的多功能集成；智能化变电站系统在逻辑上可分为站控层，间隔层和过度层三个层次，站控层设备集成则采用一体化业务平台。对站控层进行优化整合，设置两套本地功能监控主机，一台集成监控主机，操作员站，数据服务器， 保护故障信息子站功能，另一台集成监控主机，操作员站，数据服务器，工程师站功能，其余功能独立设置。间隔层设备集成方式采用多功能测控装置、多合一集成装置、保护测控装置、站域保护控制装置、集中式保护；例如将故障录波装置和网络记录仪一般独立配置和组屏，实现两者大部分采集单元的共享。35kV 线路、电抗器、并联电容器、站用变在保护测控一体化的同时，增加计量插件即可实现计量功能。在间隔层实现全站打印机优化配置。过程层设备集成方式采用合并单元智能终端集成装置，就地柜安装；完成与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量采集，设备运行状态监测、控制命令的执行等。
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2.3关键技术
（1）集成化二次设备硬件平台化技术，采用通用一体化硬件平 台和插件式功能板件设计，达到“插件易更换，装置易互换”的应用 效果；模块化的二次设备由不同的功能单元组成，包括保护、测控、 故障录波、网络分析仪、同步时钟、服务器、交换机、辅助控制设备、 交直流馈线单元、交流 ATS、直流充电模块、数据网设备、二次安防设备、光端机、PCM 等等、通过不同类型、数量的功能单元进行排列组合，来形成适用于不同电压等级不同规模变电站的模块。同进采用 模块化的多 CPU 硬件架构加速内部总线统一高效的数据采样、数据处理、数据存贮、数据传输处理。
（2）二次设备运行状态采集和监视技术，由自检信息扩展至物 理板件、通信端口以及逻辑链路等监测；采用嵌入式采集方式；为二 次设备可视化运维、健康评估和状态检修提供数据支持。
（3）二次设备功能模块化和配置组态技术，通过装置支撑软件 提供接口，将应用功能与硬件平台解耦；选配不同的插件和功能模块 组建合适的应用装置；应用功能模块支持可视化编程和配置组态；具 有结构清晰、集成度高、扩展性好、适应性强等特点。
（4）时间同步状态监测技术，闭环时间同步状态管理，监测量 包括对时状态测量数据和设备状态自检数据，前者对二次设备外部进行对时同步侦测，后者对于二次本身故障进行快速侦测，如对时信号 状态等。采用 SNTP 问答机制进行时间同步状态监测；以告警直传上送时间同步状态给调度。
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二次设备模块化设计研究
3.1模块化设计方案
（1）组合二次设备的模块式设计。结合变电站标准配送式理念， 针对组合式二次设备的特点，在现有硬件系统及生产工艺不需大改的 基础上，设计组合式二次柜体，集成多个功能模块设备，在厂家生产、 拼装和调试后，以整体形式发往现场，减少现场施工量及施工周期。 组合柜内采用固定模块式设计，方便后期更换及运维。
（2）组合二次设备的即插即用。由厂家在柜内设置集中接线区， 将柜间装置的输入输出信号及电源在集中接线区进行航空插头配置， 通过与柜外的预制光缆和预制电缆直接连接，达到与系统沟通的功能。 建议采用装置加标准件的模式安装于模块安装于本体上，尽量不用或 少用紧固件，支持功能单元的在线更换。组合柜与外部预制线缆在现 场可进行快速对接，实现即插即用。
3.2模块化组屏及内部接线方案
（1）模块柜即插式安装方案。第一，屏柜拼接方式。模块化屏柜包括顶盖组件、侧门组件、前门组件、后门组合和框架组合五大部分。屏柜采用框架结构，屏间采用“即插式”可插拔接口，由五大组件构成， 所有组件均为可拆卸式，拥有插拔接口。第二，柜- 线缆室拼接方式。屏柜本体与线缆室采用螺栓固定，从机柜内侧直接固定到滑动的插入螺母，不再需要紧锁螺母。
（2）内部走线与安装
通过对导则的研究可以发现，导则中已模块内部走线方案作出了详细规定，拥有着一定铺设顺序以及路径顺序，需要严格对其进行执行， 无特殊情况不应对其随意进行更改。所以技术人员也应在此基础之上， 对模块走线与安装计划进行设计。为对模块内部整洁度进行保证，技术人员需要对电缆弯曲半径实施测量，且应按照测量结果对电缆多余部分实施收纳，保证模块内部线路的清晰度，以便后续对于线路的保养与维护。同时在布置预制电缆插座端过程中，应对内部空间情况进行全方位调查，并再此基础上对插座安装位置进行明确，并可以对插座设置钢板进行固定，且要保证钢板应朝向柜门。另外，还应根据插座数量与规格在钢板各处设置预留孔，使插座可以牢固固定在钢板之上。在模块外部，电缆头一则要朝向模块正门位置，而另一头则应对准模块内部，以便柜内设备接连工作的顺利进行。
4结语
总之，鉴于二次设备模块化技术对于智能变电站的重要作用，各 变电站应对二次设备模块化以及其相应设计技术展开全方位研究，要 对模块技术、功能单元技术以及模块布置三项内容进行深层次探究， 进而对二次设备模块化进行保障，使该项技术能够达到一定水平。在 模块模式的应用下，设备集成水平提升，有效减少现场工作量，对工 程建设水平的提升意义重大。
参考文献
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[4]林国新，郭国文，詹列团，等 . 模块化二次组合设备技术探讨[J]. 能源与环境，2015，02：29-30.
论文作者:王文冕 1, 韩鑫 2
论文发表刊物:《福光技术》2019年31期
论文发表时间:2020/1/3
标签：设备论文; 变电站论文; 功能论文; 模块论文; 装置论文; 组合论文; 智能论文; 《福光技术》2019年31期论文;