摘要：智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，而智能变电站是智能电网的基础，是连接发电和用电的枢纽。随着应用网络技术、开放协议、设备在线监测、电力信息接口标准、变电站全景电力数据平台等方面的发展，驱动了变电站一次、二次设备技术的融合以及变电站运行方式的变革。与传统的变电站相比，智能变电站具备技术先进、安全可靠、占地少、成本低、维护少、环境好等优势。论文阐述了智能变电站特征功能及优势，简要分析了在工程设计中电气自动化设计专业的主要内容，并表述了电气自动化技术在实际智能变电站工程中的运用。
关键词：智能变电站；二次系统；虚端子
引言
近年来，随着经济社会的快速发展，能源需求越来越大，国家电网公司也加大了对电网建设的投入力度，变电站是输变电网络的重要组成部分，特别是智能电网建设正在如火如荼的进行。变电站是电网建设的主要组成部分，智能变电站作为“智能电网”的核心节点，目前已进入全面的建设阶段[1-3]。截至2014年底国内已建成投运近2000座110kV及以上电压等级智能变电站，“十三五”期间我国将新建数千座智能变电站，建设总量巨大。面对目前国内智能变电站二次系统现场接线调试工作量大、装置接口通用性差、二次系统模型后期运维困难、变电站后期改扩建停电范围大等问题，如何在提高建设效率的同时提高建设质量，并且方便变电站改扩建及现场运维，智能变电站二次系统模块化建设技术无疑是当前智能电网建设难题的最好解决方案。在模块化变电站设计过程中会有很多新的问题亟待解决，尤其是变电站电气二次设计涉及诸多专业配合的问题，应当引起足够的重视。本文结合变电站设计流程展开讨论，即充分考虑可行性研究、初步设计、施工图设计各建设阶段存在的问题，对各阶段变电站电气二次设计常见问题进行梳理和总结是有必要的。
1变电站设计工序及电气二次设计接口专业
根据国家工作管理要求，目前输变电工程的前期工作阶段包括项目建议书、可行性研究、初步设计阶段等三个阶段，其中项目建议书、可行性研究阶段主要是为满足项目的立项决策要求；初步设计阶段时，项目已纳入基建程序。初步设计获批后，需开展施工图设计，完成一个变电站工程，这其中还包括设备、物资招标等工作。
2虚端子
伴随智能变电站研究的深入，站内的一部分信息都以数字信息的形式在光缆内传递（例如，保护装置间的分合闸出口、各类信号的交换和采样数据的传递等），传统意义上的端子数量大量减少。但是，端子的减少并不意味着二次回路原理的改变，其只是以另一种形式存在。因此，原有对应开关量输入、开关量输出、模拟量输入的端子，此刻分别对应于GOOSE输入、GOOSE输出、SV输入，这类信号统称为虚端子。虚端子的特征如下：（1）允许一对多，不允许多对一；（2）虚端子的存在，实现了逻辑上的传递方与接收方之间的分隔。
3基于虚端子的智能变电站二次虚回路的设计
智能变电站中，需要利用全站的虚端子接线表、全站设备SV/GOOSE的数据流向图及各装置之间的物理连接图，设计全站的二次回路。具体流程如下：（1）按照变电站各个间隔和设备的电压等级分成几个部分，根据订购设备的型号和初期设计，分电压等级绘制各个间隔的SV/GOOSE数据流图；（2）绘制全职的装置物理连接图，制定全站的光缆清单。装置物理连接图能完整展示全站各个设备之间的光缆连接情况，也能全面展现全站的光缆清单；（3）IED生产商能以Excel表格格式提供相关设备的输入/输出虚端子的定义。根据厂家提供的定义，设计人员能完成虚端子连接表，完成SCD文件的制作，之后下载进各个装置。
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3.1设计SV/GOOSE数据流图
设计中选择直采直跳方案，各类数据除了部分以点对点的方式传输，其余通过交换机以广播的方式传输。合并单元直接采集互感器所获电流电压，以数字信号的形式点对点传输给保护装置。传输标准选择IEC61850-9-2，并通过交换机发给需要数据的智能电子设备。交换机的对时标准选择IRIG-B。SV数据通过交换机将被发送给线路测控、故障录波、线路电度表和同步相量测量装置（PMU）。在500kV间隔中，边断路器的电流合并单元将采样数据发送至500kV线路保护（只与线路相连的有）、500kV断路器保护和500kV母线保护（与该断路器相连母线），只与主变相连的断路器的断路器电流合并，才需要发送至主变保护。而中开关的电流合并单元需要将采样数据送至主变保护，而不需要送给500kV母线保护。此外，500kV间隔中的线路电压合并单元与主变合并单元的电压采样数据流。线路合并单元需要将数据发送至与线路相连断路器的断路器保护处，好需要送一组单相电压作为中断路器的同期电压。主变电压合并单元需要送一组单相电压给边断路器和500kV线路电压合并单元，作为其同期电压。
3.2装置物理连接图
装置物理连接图是用来表达站控层、间隔层和过程层交换机的光缆连接方式。通过各个交换机之间的连接，根据设计的SV/GOOSE数据流图，确定每根光缆所链接的两个设备的光口类型，从而选出与之相符的光缆型号。光缆清单是按照这个方式确定的全站的光缆型号与连接方式的清单。实际上，保护装置一般为直采直跳，即保护装置与智能终端间有直接光缆连接。过程层交换机连接中心交换机，其中PMU、故障录波等设备通过中心交换机获取相应的电压值、电流值、断路器位置及保护动作信息。
4智能变电站电气二次设计注意事项
4.1可研、初设阶段
可行性研究报告是为项目立项做准备，目的是争取项目立项。内容侧重于项目建设的必要性和可行性，理论性重于实践性。由于电气二次设计的内容往往和变电站运行维护单位的要求紧密相连，在遵照典型设计的基本要求前提下，也应适当考虑运行单位的合理需求，做好需求记录，为下一阶段设计工作做好准备。初步设计、实施方案是为项目实施做好准备，重点是如何把项目计划落实到具体工程措施上，只有编制了初步设计或实施方案，项目计划才有可操作性，是项目实施的基础，是项目工程招投标及项目监理的依据。
4.2主控室及预制舱
主控室亦即通常所说的继电保护室或二次设备室。主控室是变电站的控制中枢，是继电保护装置安装的地方，因此在可研、初设阶段需要结合保护、通信、远动等专业的需求向土建专业提出二次设备室及预制舱的尺寸、规格。收集各专业需求的过程中，特别要注意保护、测控等装置的屏柜组装原则。室内GIS站要考虑保护、测控装置的下放，模块化变电站需要考虑预制舱的选型，注意蓄电池室的尺寸等等。
结语
在变电站设计过程中仍有一个重要的节点，即工程工代服务和验收投运阶段，设计人员在这个阶段应当多到现场去了解工程建设实际情况，并且及时消除缺陷，同时做到理论与实际相结合，加深对设计的理解，也为今后进一步优化设计打好基础。
参考文献
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[2]张富刚，邓明，董武亮，等.变电站二次回路常见问题及对策[J].南方电网技术，2011，5（5）∶94-97．
[3]何芳，李向峰，李磊.智能变电站技术及其在滨江变电站的应用[J].安徽电力，2013，30（4）∶22-26．
[4]张燕，徐长鸿.智能变电站常见二次问题分析与处理[J].湖南电力，2008，37（4）∶34-36．
论文作者:于大伟
论文发表刊物:《中国电业》2019年第07期
论文发表时间:2019/7/31
标签：变电站论文; 智能论文; 端子论文; 电压论文; 断路器论文; 光缆论文; 交换机论文; 《中国电业》2019年第07期论文;