摘要：在城镇化进程加快，信息技术不断发展的背景下，信息技术在智能化变电站中的广泛应用大大提高了变电站的智能化水平。对于智能化变电站来说，合理设计电气二次设计要点具有重要的意义。文章从工作实际出发，从智能变电站的优势、智能变电站中电气二次设计要点等方面分析了该命题。
关键词：智能化变电站；电气二次设计；设计要点；信息技术；数字化设计
一、数字化变电站的电气技术特点
从数据源头转变成数字化信息，实现电气数据采集的数字化，为信息集成化和数据共享性提供坚实的技术支撑。智能化变电站使变电站具备监视、控制和故障录波等功能，由功能单一模式的传统变电站转变为利用计算机监控系统的继电保护、安全装置的数字化变电站，把原有的硬件重复配置问题、信息不共享缺陷、成本高的问题，转化成新装置与系统间可通过串口或网口交换信息的智能化系统，为分散二次系统装置向信息集成和功能优化转变提供了坚实的基础。
（1）智能化变电站从逻辑结构上看，是“三层两网”结构，即包括站控层、间隔层和过程层以及站控层网络、过程层网络几部分。这种结构构架方式为信息采集、传输、处理和输出的数字化提供了可能，主要的特点是：智能化变电站的信息均实现数字化，设备之间的信息传递通过网络传递实现了通信模型的标准化，各种设备与功能之间通过信息平台得以共享。
（2）智能化变电站与传统变电站相比，特点包括：第一，最显著的特点是增加了过程层，也就是把一次电气设备纳入到智能化变电站通信网络中来，这是智能化变电站数字化技术发展史上的重大变革；第二，智能化变电站间隔层设备实现了网络化，数字信息可直接传输到站控层交换机中，消除了转换型接口，大幅提高了信息交换的整体速率；第三，智能化变电站带有电子设备、传感器和执行器等智能化设备，同时具备智能开关设备，也就是具有高智能开关的全部功能，可实现对系统运行的有效控制，特别是在监测和诊断两方面具有较大的优势；第四，智能化变电站间隔层与一次设备均配备有智能终端装置，智能终端与智能终端之间由光纤通信连接，替代现有的测控柜电缆连接，而测控装置与智能终端之间由电气回路连接，这同样是智能化变电站的特点之一。
二、智能变电站的综合优势分析
对比常规意义上的变电站而言，智能化变电站核心的优势在于：增设了过程层作为结构支持，将数字化变电站所依赖的通信网络与一次电气设备充分融合，从而使得整个变电站在实际运行过程当中的数字化水平得到了极为显著的发展与提升。不但如此，对智能化变电站而言，间隔层当中所涉及到的相关设备能够实现网络化，在此种技术支持下，数字信息能够直接进入到站控层的交换机当中，省去了传统意义上，网络结构方案下接口装置的运行步骤，达到了提高信息交换使用效率的目的。在此基础之上，由于智能化变电站能够面向系统提供智能化的开关装置，同时能够兼具控制设备的相关运行功能，在有关整个变电站正常运行状态下，在线监测作业以及故障诊断作业方面所表现出的优势更加的突出。还需要特别注意的一点是：智能化变电站针对间隔层以及一次设备均设置了与之相对应的智能化终端装置，并通过光纤线路实现终端与终端之间的可靠互联。通过此种方式，能够省去传统变电站运行系统下存在的电缆进线线路连接方案，提高了整个变电站的运行实效性与可靠性。
三、智能化变电站电气二次设计要点
（1）.网络结构设计要点
对于智能化变电站来说，网络结构设计中，需要把整个变电站划分为三个层次，即过程层、网络层和架空层。对于这三个层次来说，均需独立网络方案的设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在这三个层次中，过程层网络由于是智能化变电站与传统变电站网络设计得以有效区别的核心内容，因此，在具体操作中，应予以重点的关注。目前，综合考量经济性、合理性和可靠性等因素，在智能化变电站站控层网络设计方案的选择上，应选择以星型太网网络为支撑。
（2）.智能化变电站设备选择要点
对于智能化变电站来说，电气二次设备选择是重要的内容之一，对于涉及的二次设备，包括电子式互感器、智能开关和二次设备三种类型的设备。在建设智能化变电站过程中，进行进线网络化的根本目的是：使得电气二次设备与智能化变电站正常运行要求适应。但是，笔者从自身的实际情况来看，智能开关、电子式互感器等在智能化变电站设计选择时存在的问题包括以下三个方面：一是就智能开关来说，在选择智能开关时，应选择理想的开关或从传统开关基础上发展而来的开关终端模式。其中，较为理想的智能开关，其在实际的运行过程中，主要的特点包括在线监测功能与智能控制功能两个方面。与此同时，智能开关可为智能化变电站提供数字化接口，所以智能化水平相对比较高。但是从投资成本和维修角度来看，智能化开关的费用比较多，因此，在操作方面可能存在缺陷。二是对于传统开关来说，在与智能终端连接过程中，虽可提供数字化接口，但是由于缺少在线监测功能，所以智能化水平较低。在这种情况下，就需要选择投资成本低的智能化装置。三是从电子互感器角度看，有两种装置可供选择：一种是有源电子互感器，另一种是无源性电子式互感器。前者是指带有低功率线圈的电磁式电流互感器，在运行时的特点主要体现为：可实现电源与电子电路之间的匹配，然后通过激光方式，有效解决电源稳定性方面的问题，因此目前得到应用广泛。对后者来说，其建立在光学传感技术基础上实现的电子互感器装置，由于费用比较高，性能的可靠性无法得到保障，因此在目前无法得到广泛应用。
（3）.通信规约选择要点
智能化变电站内部的网络结构分为两层：一层是站控层网络，一层是过程层网络。对于不同网络，其通信规约选择是各不相同的。对于站控层网络来说，可选择103通信规约，该通信规约采用传统功能设计形式，缺点是互操作性相当差，针对要求低的、以太网为通信基础的使用，费用同样比较低。而还有一种基于IEC 61850网络的通信规约，基于网络通信平台变电站系统面向对象设计，可以说是构建数字化变电站的有效平台，不过该种形式的通信规约建设费用高，实施性好是其主要的优点。对于过程层网络规约，可选择后者，这主要是因为后者采用FT3帧格式，实施性较好，同时具有传输延时固定的优点。而对一些要求高的串口通信，使用插值法实现同步，可靠性相对较高。
此外，通信规约还有另外一种形式，即IEC 60044-8通信规约，这种通信规约形式主要面向对象设计，从而构建数字化变电站理想平台，这种通信规约的主要特点：传输延时不固定，无法自同步，可靠性相当差，费用也比较高。
结束语：
结合实践工作经验来看，对于智能化变电站而言，智能化变电站架构设计最根本的目标就在于：建立在IEC 61850通信协议的基础之上，构建能够覆盖信息采集、信息传输、信息处理及信息输出在内的数字化变电站运行系统。通过此种方式，能够有助于整个变电站技术创新目标的实现，因此，从这一角度上来说，在电气二次设计过程当中，除需要关注对智能设备的选择以外，还需要将有关通信公约的选择以及网络结构的设计作为电气二次设计中的重要内容，并加以关注。总而言之，本文主要针对智能化变电站中，电气二次设计的相关操作要点进行了简要分析与说明，希望能够引起各方工作人员的特别关注与重视。
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论文作者:李响
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/17
标签：变电站论文; 规约论文; 电气论文; 网络论文; 智能论文; 终端论文; 通信论文; 《电力设备》2018年第33期论文;