摘要：随着智能化技术在电力供电系统中的广泛应用，刺激了经济的巨大增长，并且还推动了生产力的发展。此外，变电站二次系统运行的情况直接决定了我国经济的发展趋势。并且供电系统中的关键与核心就是智能化变电站二次系统，其功能繁多且作用巨大，能在一定程度上提升二次系统自动化的工作效率，进而能够有效的控制供电系统，本文就以智能变电站电气二次系统优化设计进行研究分析，以供参考。
关键词：智能变电站；电气二次系统；优化设计
1智能变电站的特点和重要作用
和传统的变电站相比较，智能变电站具有的功能更多，它是集监控系统、继电保护、安全装置为一体的变电站。而且还可使重复配置硬件的浪费资源的问题得到有效的改善，达到有效传递信息和信息传递成本降低的目的。在合理的分析智能变电站的结构后可知，其主要是由间隔层、站控层和过程层，及利用站控层网和过程层网促使信息实现传输和共享的三层两网结构。该结构可保证数据信息共享和传输的基础上，对变电站电气设备的运行做到实时监控。和传统的变电站相比，这种结构具有突出的优势，通过网络传递信息，对数字化信息的共享和传输起到有效的促进作用，其优势主要包括：①网络技术在智能变电站间隔层设备中的有效应用，可较大程度的为信息传输和共享的效率的提升提供指导；②智能变电站中设置的过程层，加上变电站设置的通信网络电气设备，对提高智能变电站的数字化水平起到较大的促进作用；③智能化变电站能对电气设备进行实时诊断和监控，具有特别明显的性能特征，同时智能系统还能对其中电子执行器和传感设备的良好运行统计进行控制；④变电站可把光纤与其智能终端有效的连接在一起，使智能终端可以发挥其有效的监测智能变电站运行的电气回路情况的目的。
2火灾自动报警系统
在智能变电站站区位置，都需要设置微机型火灾自动报警系统，其主要作用是与电站建立监控通信，如果发生火灾，则可以及时将火灾信号传递至计算机监控系统中。在火灾自动报警系统监控方面，采用集中报警控制方式，其主要作用是对变电站内的所有设备实行火灾检测，如果发生火灾，则还需要负责自动报警，并控制消防联动。在站区采用区域报警监控方式，同时还需要注意设置报警设备，如果发生火灾，则应该立即将火灾信号传递至计算机监控系统中。
3自动控制系统
3.1控制方式及范围
一是控制管理方式。本电站拟采用1套全计算机监控设备对全站所有机电设备进行集中监控，运行方式按“无人值班”（少人值守）考虑。二是自动监视控制范围。变电站内及附属系统设备监控、实时数据监视用电系统设备监控、主变压器监控、全站公用及辅助系统设备监控以及220kV开关站设备监控。
3.2全站计算机监控系统
智能变电站的监控系统应满足简单可靠、经济实用和操作方便的要求。该电站计算机监控系统拟采用全开放分层分布式结构；设置负责全站集中监控的主控级；设置完成对主变及开关站设备的监控任务的一个现地控制单元级；设置完成对智能变电站设备的监控任务的三个现地控制单元级；设置完成对电站公用及辅助系统设备的监控任务的一个现地控制单元级。计算机监控系统网络结构采用单光纤以太网。
4继电保护及安全自动装置
在智能变电站建设中，对于所有保护设备，都采用微机型。为了确保主变压器保护装置的正常运行，应该提升其抗干扰能力，并要求具备良好的自检功能和自恢复功能，同时还能够与计算机监控系统实现通信。根据主变压器等主设备分别组屏。对于变压器及全站供配电系统等的继电保护装置，分别采用微机型测控保护综合装置，安装在相应的高压开关柜上，测控保护综合装置采用I/O和数字通信两种接口方式与计算机监控系统的公用LCU联接。
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5二次接线
5.1二次设备的布置
变电站中设有监控室和主控室，操作员工作站位于监控室内；主变压器、线路、母线设备、保护部分、测控装置、直流系统、计费系统以及消防柜都位于主控室内；35kV的测控保护一体化装置位于开关柜上。220kV的智能控制终端位于220kV智能控制柜上。110kV开关设备智能终端位于110kV智能控制柜上。主变压器部分设置有智能保护装置的终端，其就位于变压器旁主变智能控制柜中。在变电站中设置有两个蓄电池，分别安装在各自独立的蓄电室内。合并单元与间隔保护一面屏，220kV/110kV母线合并单元按照电压等级分别放于220kV/110kV PT智能控制柜中
5.2计量与测量
对于电能的计量要符合我国《电力装置的电测量仪表装置设计规范》中的相关要求。在本工程中将主变压器端设置为计量点，配置数字式的多功能电能测量仪表。将主变压器中低端设置为一般的测量点，配置数字式多功能电能测量仪表，在低压侧也要配置相应的数字式多功能电能测量仪表。将220kV的线路设置为计量点，分别设置两只多功能的电量计量仪表。将110kV的用户变线路作为电能计量点，配置两只多功能的电能测量装置。将110kV线路设置为一般的计量点，配置一只多功能的电量测量仪表。35kV部分的主变间隔设置为一般电量计量点，配置一只多功能的模拟量信号采集仪表。将35kV的仪表安装在控制柜上，其他仪表都安装在组屏上面，组屏位于主楼中的继电保护室内。
5.3防误闭锁与同期
变电站的防护系统大致有三层组成，包括站控层防护、间隔层防护和电气闭锁，站控层防误由防误闭锁软件、以及电脑钥匙和锁具。间隔层防误是由测控装置的硬件部分和软件部分组成。同期点包括110kV和220kV的断路器，各种功能有变电自动化系统和相应的测控单元组成，站控层可以对动作的过程中的信号进行监测。
6控制保护电源
在智能变电站建设中，秉持无人值班或者尽量少人值班的原则，因此，变压器保护、220kV线路保护均按双套配置，重要的控制回路也考虑了必要的冗余，故要求控制保护电源必须安全可靠且也应按冗余进行配置。在变电站控制方面，可以采用两套阀控式密封铅酸蓄电池作为电源，依据文件《国家电网设备〔2018〕979号 国家电网有限公司关于印发十八项电网重大反事故措施（修订版）的通知》中第5.3.1.8 条330kV 及以上电压等级变电站及重要的 220kV变电站，应采用三套充电装置、 两组蓄电池组的供电方式。 。该电站设备所需的交流控制操作电源取自站用电系统。计算机监控系统上位机及网络设备设置有独立的电源装置(UPS)。
7合理选择变电站二次设备
智能变电站二次设备的选择是变电站正常运行的重要先决条件，因此应该慎重的对待其电子感应器或其他开关装置的选择，如果选择了具有较差性能的感应器，设备运作的自动化水平等会受到影响，而智能变电站普遍存在进线网格化的现象，对电气二次设备的运转和变电站的运行提供了有效依据。
在智能变电站电气二次设计过程中，因为受许多客观因素的制约，电气二次设计可能会有以下问题出现：①智能开关。在选择智能开关的过程中，因为智能开关对智能变电站的运行起着决定性的作用，还具有在线监测功能等还影响着智能变电站的控制和在线监测功能，所以应该基于对智能变电站具体情况充分了解和掌握的基础上合理选择。另外不同智能开关配置不同接口，所以在建设智能变电站时应该注意智能开关及二次设备的匹配情况可促进变电站的发展更加层次化和智能化。但需要注意，和常规开关相比智能开关具有较高的成本，因此应该视情况分析；②如果智能变电站使用的开关的常规类型的，应该设置数字化接口，但是无法实现在线监测功能；③选择电子互感器时，如果选择的互感器是源式的，为保证电源更加稳定，还需要匹配激光方式。而无源式电子互感器的实现主要是对光学传感技术的有效应用，但其稳定性不足，而且会耗费较多成本，因此一般情况下选择较少。
参考文献
[1]陈莉.智能变电站二次系统优化设计及研究[J].工程技术研究，2017，(1):200+256.
[2]夏晓博.智能变电站二次系统的优化设计及应用研究[D].北京:华北电力大学，2016.
[3]黄莉迪.智能变电站二次系统优化设计探索[J].智能城市，2016，2(5):78.
论文作者:刘齐飞
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：变电站论文; 智能论文; 设备论文; 系统论文; 装置论文; 监控系统论文; 多功能论文; 《电力设备》2019年第16期论文;