摘要：在如今数字化技术不断提升的情况下，传统的变电站二次系统已经无法满足数字化变电站发展需求，那么采取针对性的二次电气设计就有着至关重要的作用。下文主要针对数字化变电站中电气二次设计分析进行了全面详细的探讨。
关键词：数字化变电站；电气二次设计；注意事项
引言
数字化变电站形式，实际上就是通过信息收集、信息传递、信息处理、信息输出等几个方面的措施，来使用数字化设备、技术，进而使得整个过程中能够利用数字化的模式来运行变电站。而其中所涉及到的电气二次设计，实际上主要针对就是一些主线路一次设备，进而便可以执行控制电路、检测和测量方面的设计。
一、数字化变电站概析
数字化变电站指的是在信息收集、传输、处理和输出的过程中，变电站完全使用数字化设备和技术，并实现数字化运行。与传统变电站对比，数字化变电站具有设备智能化、通信网络化、模型与通信协议统一化、运行管理自动化等特点。在数字化变电站建设中，智能化的一次设备和二次设备都是核心，而且这些设备都必须具有特殊功能的通信接口，以便设备间相互交换各种信息，例如控制命令、状态和参数等。此外，智能化设备本身还应具有高性能的自我检测能力，可以随时、快速检测自身的健康状态，并向自动化处理系统传输相关数据，经系统处理后，自动判断设备是否需要立即检修。总之，数字化变电站的建设是电网建设技术上的新突破，尤其是现代化先进设备的应用，例如电子设备、传感器等，更使变电站极具了现代化的气息。这不仅提高了信息交换的速率，还可以高效、准确地检测和判断设备的健康状态。
二、数字化变电站中电气二次设计要点
1、选择智能设备
数字化变电站中的智能设备主要有二次设备、电子式互感器以及智能开关等。二次设备的选择只有一种方案，即选择网络化的二次设备。电子式互感器的选择方案主要有无源电子式传感器和有源电子式互感器两种。无源电子式传感器主要依赖于光学传感技术。目前国内主要使用的是有源电子式互感器。智能开关的选择方案主要有理想智能开关、智能终端与传统开关组合两种。理想智能开关是指具有在线监测、自我诊断和智能控制功能、并配有数字接口的高智能化开关，其造价较高。目前国内广泛使用的智能开关为智能终端与传统开关组合的设备。
2、合理设计原理图
在数字化变电站电气二次设计时，需采用电子式互感器，再量化处理变电站输出的数据信息，最后通过光纤输送至二次设备，从而使电气设备安全、稳定的运行。为了实现控制命令传递数字化，在电气二次设计时，需采用有智能终端功能的智能开关，通过光缆传递控制命令，跳闸命令也由光缆传送至智能终端。一次设备数字化处理相关数据后向二次设备传输，再由二次设备向智能终端传输开关输出量，从而实现开关量信息的数字化采集、传输和输出。
3、合理选择通信规约
在数字化变电站中，网络层主要由站控层和过程层两部分组成，合理选择这两部分的通信规约，有利于变电站间各设备的互联，从而实现变电站数字化。站控网络层通信规约主要有两种，即103规约和IEC61850规约，103规约服务于传统通信网络层，而IEC61850规约服务于数字化变电站站控网络层；过程网络层通信规约也主要有两种，即IEC61850规约和IEC60044-8规约，数字化变电站过程网络层通信规约通常采用这两种规约的组合。
4、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。
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5、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。
6、合理设计网络结构
数字化变电站系统通常适用的电压等级是35～500 kV，所以需结合IEC61850合理设计系统的网络结构。该系统通常由站控层、间隔层和过程层组成，其中，间隔层与站控层之间的信息交换通过IEC61850-8-1方式实现，连接的媒介为以太网；间隔层电气设备间信息交换通过GOOSE通信协议实现，以增强间隔单元的防误闭锁能力；过程层设备向间隔保护层、测控设备传递互感信息则需要通过光纤结合以太网和IEC61850-9-2实现。
7、合理设计端子排图
数字化变电站电气二次设计端子排图时，可取消一次和二次间端子排列设计，优化设计控制回路，这不仅能减少工作量，简化二次回路设计，还能减少保护压板、按钮和把手的数量，降低安全事故发生的概率。除此之外，端子排图的合理设计可以彻底解决光纤老化问题，从而使变电站系统更加稳定、可靠，以实现变电站的数字化运行。
8、电磁兼容性能及抗干扰设计
电磁兼容性是指电子设备在各种电磁环境中仍能够协调、有效地进行工作的能力。电磁兼容性设计的目的使电子设备既能抑制各种外来的干扰，使电子设备在特定的电磁环境中能够正常工作，同时又能减少电子设备本身对其它电子设备的电磁干扰。电磁兼容的三要素：对系统本身不产生干扰；对其它系统不产生干扰；对其它系统的发射不敏感。
三、电气二次设计过程中需要注意的问题
1、线路保护
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。
2、电气安全保障
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。
结语
数字化变电站执行二次的电气设计工作，有效的实现了对于变电站的数字化测量、保护、控制、监控工作，这方面的技术完善，实际上对于我国数字化建站的发展来说，有着良好的促进意义。
参考文献：
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[2]陈绍永.关于数字化变电站中电气二次设计的分析[J].科技与企业，2012，（13）.
[3]陈淑芝，赵双石.数字化变电站中的电气二次设计[J].高科技与产业化，2010，12：84-85.
论文作者:向霜
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
标签：变电站论文; 规约论文; 设备论文; 电气论文; 互感器论文; 智能论文; 通信论文; 《电力设备》2017年第36期论文;