摘要：在智能变电站中，通信、监控以及电源等都属于二次设备范畴，而对二次设备进行模块化设计，不仅能能够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，最大限度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
模块化二次设备简称模块，由预制柜体、功能单元、柜体辅助设施等组成，可完成特定功能，工厂内完成制作、组装、内部配线、调试等工作，整体运输至工程现场，具备集中的对外接口，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、安防设备等。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。
图1模块化二次设备示意图
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、PMU、计量、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、并联电容器、电抗器、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。
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。
（3）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。
（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。
3二次设备模块化设计
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（后台、服务器、电源等），在厂家生产、拼装、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。①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。②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）模块柜内线缆连接方案。在柜体下方布置线缆室，供电缆集中走线用。线缆室位于模块柜和小车之间，采用与柜体相同的材质，室高100mm，室内可供光缆、电缆走线使用。①柜内走线。通过采用一体化底座完成屏柜固定及预制线缆储纤功能，可在活动地板下空间内盘光缆或尾缆;通过屏间侧壁开孔，由生产厂家在厂内完成模块内部走线，避免从电缆沟或架空地板敷设，减少现场安装接线，提高了组合柜整体的装配式特点。②柜外走线。模块柜外走线采用柜内设备—线缆室—线缆配线架—电缆沟或架空地板—柜外设备，设备—线缆室—线缆配线架部分的配线由生产厂家在场内完成，线缆配线架—电缆沟或架空地板—柜外设备由现场施工单位完成。
4结语
总之，结合智能变电站二次设备模块化设计，全面进行其技术指导原则的探讨，对划分原则、技术要求以及功能单元技术等进行了详细阐述，为二次设备模块化设计提供充分的依据。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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[3]苏婷，李钧超.110kV户外模块化智能变电站二次系统设计及优化[J].电气自动化，2017.
作者简介：
刘育红（1994.01.09），性别：女；籍贯：湖南衡阳；民族：汉；学历：本科；职称：助理工程师；职务：工程师；研究方向：变电站设计。
论文作者:刘育红
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/12
标签：设备论文; 变电站论文; 功能论文; 模块论文; 线缆论文; 装置论文; 单元论文; 《基层建设》2019年第25期论文;