摘要：随着科技快速发展，许多行业都开始走向了智能化、数字化发展道路，以大数据、信息网络为支撑，将人类引进了一个崭新的文明阶段。对于电力行业来说，数字化、信息化运作模式非常重要，它首先可以提高变电站的工作效率，以网络信息共享为基础的模式取代了传统二次回路系统，数字化信息技术系统应用，从根本上解决了变电站二次回路复杂性，因此，二次回路的数字化设计应用是我国变电站数字化、自动化系统必然发展趋势，是数字化电网运行过程中的基本组成部分。
关键词：变电站二次系统；发展趋势；数字化；二次回路设计
1、变电站二次系统发展趋势
目前，我国变电站二次系统智能化主要历程为：由RTU远动终端模式过渡到综合自动化模式再发展到数字化应用模式。
1.1 RTU远动终端模式，具备遥测、遥信、遥调和遥控功能，满足了常规变电站控制、测量及监视系统功能，从根本上解决变电站对于遥测功能的需求。但RTU远动终端模式适应范围有限，依然保留着常规变电站的中央信号系统，基本上没有改变保护及自动装置，变电站仅仅依附于局域通信网络形成分布式的监控系统。该模式下二次回路设计依据按常规变电站测量、监视、控制及自动化装置回路等功能设计，并未实质性的改变传统二次回路设计。
1.2 综合自动化模式。它是当前应用非常普遍的一种变电站系统装置，从根本上取消了中央信号系统，而微机装置的应用取代了落后的常规保护屏系统功能。
一般情况下，变电站综合自动化模式连接着常规控制和信号回路与计算机监控系统，使现代计算机技术和通信技术充分被利用，对于二次回路接线也起了一定的简化作用。除此，变电站自动化模式应用也从一定程度上控制了设备电缆用量，重要的是变电站综合自动化模式实现了变电站数据的信息共享。
综合自动化模式在保护、测控一体化装置和新控制方式的采用方面尤为明显，为实现无人看管模式创造了必要条件。尽管如此，变电站综合自动化模式仍然存在一些不可避免的现实问题，因为它没有从根本上解决二次回路复杂引起的电磁干扰，一次设备智能化、电保护状态检修等问题，所以它还不能满足智能电网发展需求，变电站二次回路必须向数字化模式过渡，这是应用系统的需求，也是时代发展的必然。
1.3变电站二次系统数字化应用
（1）智能电网的重要组成部分
通常来说，数字化变电站是智能电网的重要组成部分，也是变电站自动化系统发展的未来方向，数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层共同构成，智能化一次设备主要指的是电子式互感器、智能化开关等，而网络二次设备分层主要指的是过程层、间隔层和站控层。
在实际应用中，数字化变电站是建立在原有IEC61850通信标准基础上的一种设备，实现设备信息共享及相互操作，它属于现代数字化变电站，作为电网运行工具，智能电网依靠数字化、网络自动化等技术手段来实现其应用功能，这是科学技术发展的必然。例如电网监控、保护等任务只有在智能化二次设备通信网络帮助下才能完成。随着新兴技术发展，以太网等数字化设备大批量地投入到实际应用中，是所有变电站设备急需改革的。
（2）多层网络结构的构成特点。
网络化二次系统主要是将虚拟网络技术应用于数字化变电站，并借助GOOSE通信传输机制和SMV采集值传输机制来实现各种网络化的保护、控制及计量等多种二次设备功能。数字化变电站网络化二次系统，主要由多层网络结构组成，一般结构表现为：间隔层集多种设备为一体，通过标准数字化变电站机构，促使二次系统通信趋于分散分布式，最终融合传统变电站二次设备。毫无疑问，融合式网络结构尤为重要，它可以重新集合整个整个遍地走的二次设备，能使变电站层后系统获得大量信息，从根本上综合利用最新开发的数据基础。
（3）数字化在变电站的应用，尤其在二次回路设计上，颠覆了传统设计模式，它采用的“虚回路”表示方案是数字化变电站开关量及信息通信采集科学应用的主要表达方式，能够通过网络自动化配置和系统工具软件而科学有效地解决常规回路经常遇到的“可设、可校、可配、可用”问题。而“虚端子”的应用，是根据GOOSE和SV输送信号为网络传递信息的一种变量，与传统平柜端子相对应。系统可以形象迅速地理解并用用GOOSE、SV信号，极大程度上简化了二次回路实际接线。
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2、二次回路数字化应用设计
2.1 二次回路数字化应用设计与传统设计理念和方式相差较大，主要体现在以下几点。
一是增加虚回路概念，物理回路和逻辑回路有关但不对应。直采直跳方式，一条物理回路对应多种逻辑关系，比如线路保护接收智能终端位置信息、连闭锁信息，又要发送保护出口、闭锁重合闸三跳等都在一个物理回路中完成；组网后，对应关系更加复杂。一条物理回路对应一收一发两种逻辑回路，逻辑回路具有一发多收特性，每种逻辑回路形成多条虚回路，一条虚回路又具有两种物理连接方式形成（点对点和组网），而不在是传统的物理回路和逻辑回路一一对应，一条物理硬接线回路代表一个逻辑模式。
二是除了常规图纸，还有全站网络结构图、交换机组网图、光缆练习图、信息逻辑图、虚端子图、光缆清册、生成SCD和CID文件等。
三是逻辑层的表现形式为物理连接连线图、信息逻辑回路图、虚端子图、SCD文件等，不再是以物理接线反应二次设备原理和逻辑功能的传统二次回路设计。
2.2 二次回路数字化应用主要设计方式：
（1）绘制SV与GOOSE信息流图
在对设备类型、保护测控原理、自动化目标、间隔设计进行过分析研究之后，着手绘制SV和GOOSE信息流图，将设备之间的逻辑关系表现在两份信息流图纸上。其中，SV信息流图与传统的保护原理图、电流和电压回路图的主要功能类似，能表达出电流数据流和电压数据流之间的连接关系；GOOSE信息流图集中体现了信息传输和设备控制的逻辑原理。
SV和GOOSE信息流图的绘制涵盖了信息流向、信息传输回路两个部分的内容。信息流向能表现出SV 和 GOOSE信息所采用的传输路径，展现出该设计是否使用了交换机，明确了信息流向。信息传输回路能表现出不同的信息集编号所对应的不同发送方与接收方，以及各个信息集编号代表的信息。这两者组成了完整的信息流图，能够充分表达该设计中运用的保护测控原理、信号自动化和闭锁自动化信息，更明确地展现出信息传输的具体路径。
（2）绘制信息逻辑表
由设备制造厂商提供ICD文件，通过设计系统软件绘制出相应设备的光缆接线图与虚端子图，绘制SV和GOOSE信息逻辑表，实现数据模型的配置，并为变电站工程提供表格和数据作为依据，实现设备控制、位置、告警功能、反映二次设备输入、输出以及联闭锁关系。
在SV和GOOSE信息流图的基础上，必须结合虚端子图才能构建数据模型，表现装置开入、开出时的具体虚端子关联情况，SV和GOOSE 信息逻辑配置表的功能就是将方案中涉及到的各项输入、输出信号之间的连接关系表现出来。在绘制SV和GOOSE信息逻辑配置表时，需要根据常规二次回路设计中对于模拟量和开关量的开入、开关量的开出实施的分类，采用表格的方式将智能设备间的虚端子关联情况表达出来。在这个表格中，需要罗列如下几种名目：信息内容与集编号，起点设备的名称、虚端子号和数据属性，终点设备的名称、虚端子号和数据属性。
（3）绘制SV和GOOSE装置光缆配置图
绘制SV和GOOSE装置光缆配置图，是为了促进施工过程中正确完成光缆接线的工作。这份图纸是对二次设备间的光缆连接进行集中反映，表现出该设计中应当采用何种接口连接方案、光缆类型。根据该设计的网络方案、SV和GOOSE 信息流图、接口配置，确定光缆的类型、走向，对光缆实施配线，构建光配单元，绘制对应的光缆配置图。
结论
结合变电站二次系统的现状及应用进行分析，变电站二次系统数字化、智能化发展是必然趋势，建立科学合理数字化变电站模型，包含电网实时同步运行信息、设备状态、电能质量等类数据的信息模型，保证基础数据的一致性和完整性，通过有利于数字化变电站二次系统正常运作的系统结构及配置方案，最大化实施二次系统数字化网络布局。作为一种实际应用频率较高的系统设置，应与时俱进放眼全球，充分考虑现今国内外高压电气设备及二次设备的发展状况和运行经验。而变电站二次回路数字化应用设计，实现了二次回路的数字化、光纤化，节省了大量的电缆、金属资源和敷设成本，降低了电缆二次回路的故障率，实现了回路的状态监测和智能告警，同时使得变电站自动化系统高级应用功能有较大提升，并实现了规范化，如顺序控制等高级应用功能可大幅提高开关、刀闸的运行操作效率。
参考文献：
[1] 黄誉. 变电站二次回路发展趋势.电力设备 2017
[2] 万淑娟，冯艳，金燕云. 智能变电站二次系统施工图设计.农村电气化 2016
[3] 康丽嫚. 变电站数字化电气二次设计的实践.电力科学 2016
论文作者:黄旭昭
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/11
标签：变电站论文; 回路论文; 设备论文; 信息论文; 系统论文; 逻辑论文; 模式论文; 《基层建设》2019年第16期论文;