摘要：本文以某市电网某110kV数字化变电站为实例，介绍了数字化变电站综合自动化系统的主要设计内容，包括计量装置及直流系统设计、继电保护装置配置方案、计算机监控系统设计、组屏方案、电气二次设备布置，为数字化变电站电气二次工程设计提供了理论参考。
关键词：数字化变电站；电气二次设计；智能化
本文以某市地区某110kV数字化变电站为例，讨论其电气二次设计相关内容。该变电站110kV、10kV均为单母线分段接线，电压等级为110kV/10kV，主变压器容量2*63MVA，为有载调压双绕组变压器。110kV出线4回，10kV出线24回。变电站按照无人值班的数字化变电站原则设计，采用计算机监控系统对全电气设备进行集中监视和控制，调度自动化功能由计算机监控系统实现。
1计量装置及直流系统设计
1.1直流系统设计
按直流设计规程，交流电源事故停电时间按2h计算，本变电站设置1套DC220V/200Ah直流系统作为全站控制、保护、直流操作、通信电源，并兼做事故照明电源。直流系统配1套5kVA UPS,通信蓄电池不单独设置。直流系统采用单套充电装置、单套蓄电池，单母线接线。直流系统主要向保护室内二次屏柜、10kV开关柜、GIS室就地控制柜设备供电。系统以单回路辐射方式向110kV系统保护、测控和自动化装置等集中布置的设备供电；以双回路环网方式给就地安装于10kV开关柜的保护测控装置供电，开关柜上设置直流电源小母线；单回路辐射方式向GIS室就地控制柜供电。
1.2计量装置设计
本变电站配置2套电能量采集装置，该装置能准确、可靠地采集变电站内计费（考核）点上的电能量数据，存储并发往地调电能量计量主站和营销采控主站系统。各主站计量系统要求各厂站系统采用以太网口、2M专线通道或4M通道接入。能完成各计费关口点有关数据采集、处理及远传功能，保证数据的一致性及完整性；电能量采集装置具有3个以上通信口，并可支持多种通信规约，以实现与不同厂商的主站通信。电能量采集装置配置内置式或外置式Modem或路由器，可通过电力数据网络或专用通道与主站通信。110kV线路设置为关口考核点，每回设置1台0.5S级数字式电度表；主变高、低压侧作为关口考核点，分别设置1台0.5S级数字式电度表；所有10kV馈线作为关口考核点，各设置1台0.5S级数字式电度表。
2继电保护装置配置方案
110kV线路配置数字化专用光纤芯电流差动保护，保护装置、合并单元和智能终端均单重化配置，配置专用光纤芯电流差动保护、三段式距离保护、零序电流方向保护。
110kV母线为单母线分段接线，保护按照单套配置，配置1套数字化母线保护装置，采用电压闭锁的带比例制动特性的电流差动保护原理。110kV母线PT各设置1个合并单元、智能终端一体化装置，110kV母线电压并列功能由其中一台母线PT智能终端实现。
110kV分段配置1套充电保护装置。分段间隔设置1个合并单元、智能终端一体化装置。
主变保护按照单套配置，电量保护装置、主变各侧合并单元、智能终端均单套配置，配置主变纵联差动保护、主变高压侧复合电压闭锁过流保护、主变高压侧过负荷保护、零序保护、主变低压侧过电流保护、主变低压侧过负荷保护，主变非电量保护由就地安装的本体智能终端完成，主变本体智能终端按照单套配置。
为便于快速分析、查找、处理事故和故障，设置1套数字式故障录波装置，故障录波装置采用网络方式接入采样值，采样值采用DL/T860.92协议，开关量和启动信息通过GOOSE网络获取。
10kV系统保护测控装置全部按单套配置，包括10kV站用变四合一装置、10kV电容器柜四合一装置、10kV馈线柜四合一装置（各条馈线单独配置）、10kV分段柜四合一装置、10kV接地变四合一装置。四合一装置集保护、测控、合并单元、智能终端于一体。除电容器支路配置过电流保护、过电压保护、低电压保护，其余10kV间隔均配置电流速断和过电流保护。
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3计算机监控系统设计
本站按照国网110kV户内数字化变电站标准设计，计算机监控系统采用基于1EC61850标准、开放式分层分布结构，由站控层、间隔层和过程层构成。站控层网络为100M双星型工业以太网结构，用于实现站控层设备之间、站控层与间隔层设备、间隔层设备之间的信息交换；过程层网络为100M双星型工业以太网结构，采用全双工方式运行，用于实现间隔层与智能终端、间隔层与合并单元、间隔层设备之间的信息交换，网络结构为光纤点对点式，主要传输GOOSE和SMV两类信号，传输规约采用DL/T860.92。
控制方式有手动控制和自动控制2种，操作遵守唯一性原则。手动控制应包括下列各级控制，控制级别由低至高的顺序为：（1）由调度中心/集控中心远方控制；（2）由变电站自动化系统的监控后台控制；（3）在测控屏上通过控制把手控制，通过测控装置下发控制命令；（4）就地手动开关一对一控制。
4组屏方案
（1）主变配置2面保护屏、2面测控屏；主变间隔电流互感器合并元单套配置，高压侧各1套合并单元、智能终端一体化装置分别布置在就地智能控制柜内；低压侧合并单元安装在10kV开关柜上。并配置主变本体智能终端，布置于每台主变智能控制柜内。
（2）110kV线路和分段配置5面保护测控屏；线路合分段间隔电流互感器合并单元按单套配置，配置4台110kV线路合并单元、智能终端一体化装置，1台110kV分段合并单元、智能终端一体化装置，安装于110kV GIS线路间隔汇控柜。
（3）110kV母线配置1面保护测控屏；母线间隔PT合并单元按单套配置，安装在就地智能控制柜上。
（4）10kV馈线、接地变、站用变、10kV电容器及10kV母线测控装置各配置1台合并单元、智能终端一体化装置并具有测控保护功能，安装于相应10kV开关柜上。
（5）设置1面110kV系统数字式故障录波柜，故障录波装置记录故障过程中110kV系统电流、电压、频率、各保护动作开关量及断路器位置等信号。
（6）每回110kV线路配置1台数字化电能表；主变高低压侧各配置1台数字化电能表，以上8台电能表组成1面电度表屏；每条10kV线路各配置1台数字化电能表，安装于相应10kV开关柜。
（7）直流系统包含1面充电柜（含5*10A高频开关电源模块）、1面馈电柜（含微机监控装置、调压装置、微机绝缘监测装置）、2面蓄电池柜（含104只2V阀控式密封铅酸蓄电池、电池巡检装置）、1面UPS柜。
5电气二次设备布置
计算机监控系统站控层设备集中布置在继电保护室，110kV系统间隔层设备组屏集中布置在继电保护室，10kV系统二次设备分散布置在各开关柜，过程层合并单元、智能终端布置在各间隔就地操作智能控制柜或开关柜内。110kV线路、分段保护测控屏布置于继电保护室；主变保护装置分别组屏，布置于继电保护室；110kV母线保护装置单独组屏，布置于继电保护室。直流系统设备及蓄电池安装在继电保护室。110kV线路电度表及主变高、低压侧电度表集中组屏，安装于继电保护室，其余电度表均分散安装于对应开关柜上。
6结语
电气二次工程设计，由于采样数字化，通信介质网络化，通信接口标准化，数字化变电站基本取消了复杂的二次回路接线，通过光纤和网络真正实现了设备间的数据共享、资源共享，提高了系统的可靠性。然而，对于网络信息的安全性而言，需要建立更加严格的运行管理机制来维护。
参考文献
[1]刘宁，肖学权，周磊，等.110kV佟村变改造数字化技术的应用及分析[J].江苏电机工程，2010（1）.
[2]高翔.数字化变电站应用技术[M].中国电力出版社，2008.
[3]刁旭.数字化变电站设计研究[D].华北电力大学，2012.
作者简介
刘杰（1980.2），男，内蒙古呼和浩特，单位:呼和浩特市电力勘察设计院。从事，110kV变电站电气一次和二次设计工作。
论文作者:刘杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/15
标签：装置论文; 变电站论文; 终端论文; 母线论文; 间隔论文; 系统论文; 智能论文; 《电力设备》2017年第4期论文;