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摘要：近年来智能变电站的数量急剧增加。与传统变电站不同，智能站的二次系统发生了根本性的变化。既有变电站二次设计方法不再适合智能变电站的设计需要。二次系统是变电站设计的重要组成部分，在研究设计方法方面具有非常重要的现实要求。考虑到这一点，本文根据多年的工作经验，对智能变电站电气二次系统设计研究提出了一些建议，仅供参考。
关键词：智能变电站；电气二次系统设计；研究
中图分类号：TM63 文献标识码：A
引言
智能变电站电力二次设计是优化变电站系统，不断提高变电站运行效率和安全系数，实施有效的变电站运行模式，深入挖掘电力资源优势，更好地满足现代化发展需求。因此，深入了解智能变电站电气二次设计的重要性和可行性，充分发挥智能技术的优势，全面加强变电站信息系统建设，降低变电站建设总成本，提高变电站安全使用系数。
1、智能变电站二次系统设计研究设备概述
采用模块化预制式二次组合设备，将二次设备按电气功能单元以模块为单位在工厂内完成预制拼接、集成调试，整体配送至现场装配式安装，减少了变电站内的安装调试工作量，大大缩短工期。预制式二次设备组合柜采用预制线缆与外部设备连接，实现即插即用。各功能模块如下：（1）站控层模块含：监控主机柜、远动柜、通信网关机柜、数据综合柜、智能辅助系统柜、时钟同步柜。（2）间隔层模块含：110kV线路保护测控柜、公用柜、#1主变保护测控柜、主变电能表柜。（3）一体化电源模块含：低压配电柜、直流充电柜、直流馈电柜、蓄电池柜、通信及逆变电源柜。（4）通信模块。在智能化条件下对监控系统、一体化信息平台、远动系统、微机五防系统、状态监测系统进行优化整合。采用模块化预制式二次组合设备，实现了设备的“工厂调试”；预制线缆的“即插即用”；整体运输至现场的“即装即用”。减少了变电站内的安装调试施工量，缩短工期30d。
2、智能变电站二次系统设计的影响
继电保护的整组动作时间影响保护速动性与可靠性，对智能站与常规站中故障态下的继电保护整组动作时间进行对比。当发生线路接地故障时，常规站的整组动作时间的理论值在13．5ms～17．5ms范围内，而智能站的整组动作时间的理论值在17．8ms～22．8ms范围内，两者相对比可以发现，智能站相较常规站，其线路保护的整组动作时间的理论值范围差距为4．3ms～5．3ms。由于常规站与智能站的500kV断路器保护、母线保护以及主变保护的采样方式与保护跳闸出口方式一致，所以两类变电站理论值范围差距为4．3ms～5．3ms。由此可见，智能站相较常规站，各类保护的整组动作时间理论范围值差距4．3ms～5．3ms。智能站由于其特点导致主保护速动性一定程度降低，对站内设备的安全造成了不利影响，更威胁到了电网的安全稳定运行。从各个环节来分析导致智能站的继电保护的整组动作时间增长的具体原因:(1)采样环节:常规站中的保护采样由继保装置自身进行数模转换，时间理论上一般会小于0．5ms，而智能站中，由于合并单元的采样与数模转换的时间理论上在2ms左右，相较常规站增加了1．5ms。(2)保护装置逻辑判断环节:保护装置收到采样值之后，需要对数据进行一系列的处理，而智能站内的保护装置更是在逻辑判断过程中添加了对于内部信息的缓冲转移以及处理的时间。不同的保护厂家的实现方式也不尽相同，故只能给出理论值范围。理论上，对信息的处理时间在0．8～1．8ms，而保护装置的逻辑判断时间一般为10～14ms。(3)保护跳闸出口环节:智能站中，保跳闸是由智能终端完成，理论动作时间约为5ms，而常规站中，理论动作时间约3ms左右，差距2ms左右。
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3、智能变电站二次设备优化
3.1减少断路器/刀闸辅助接点数量
收集一对NC和一个常开辅助触点，通过on插件将信息传递到CPU，并使用goose消息将位置信息发送到IED。这样，所有IED仅接受单个信号源的位置信息，而交换机位置的所有信息保持一致。它还根据设备的要求完成单点和双点信号的设置。通过这种方法，辅助触点的数量大大减少，从而实现一半以上的节约。
3.2简化电压并列切换回路
以SV信号的形式获取总线电压。将位置切换为goose信号的形式。通过总线电压合并装置实现间隔之间的电压级联。该方法可避免来源中的二次充电现象。这些设计清楚地表明了智能控制机柜中辅助电路的简化，包括降低投资成本、降低事故发生的可能性、减少现场调试工作、缩短工程周期、提高设备密度以及更方便可靠的好处。
3.3告警系统构成
二次回路设备的告警系统一般包括采集信息、筛选信息、分析故障和展示故障。其中信息采集是利用数据采集系统来获取二次系统的运行状况；筛选信息是将信息时间间隔较大的数据以及非故障数据进行筛除，保留剩下的故障信息，以降低故障信息的冗余度；分析故障是结合智能算法和故障数据库来进行故障诊断学习；最后的展示故障是将二次回路的故障诊断结果以图表的形式进行展示。
3.4控制保护电源
在该智能变电站建设中，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，蓄电池直流220V，蓄电池容量初步估算为400Ah，蓄电池只数为104只，单体蓄电池浮充电压为2.23V。站区220V直流系统充电浮充电装置选用一套微机型高频开关电源装置，并选择10A的充电模块，并采用单母线分段接线形式。本电站设备所需的交流控制操作电源取自厂用电380/220V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）。
3.5机组辅助设备、全站公用设备的自动控制系统
本电站机组励磁设备、全站公用设备（如渗漏排水、压缩空气装置、生活消防供水、采暧通风等）、机组调速器设备、机组辅助设备分别设置功能完善的、独立可靠的PLC或微机型控制装置，其主要作用是接受计算机监控系统所下达的命令，并负责设备监控。
结束语
在二次回路可视化的同时，采用模糊综合评价方法来实现二次设备的智能化故障告警与诊断，有效提高了智能变电站二次系统的安全、可靠性。精简了部分设备装置，大量减少了现场调试的工作量；缩小了控制及保护设备与电压、电流互感器的电气距离，减轻了电压、电流互感器的二次负载；节约了光缆及电缆的长度；节省了电气二次设备室的场地使用面积。此方案提高了线路保护的整组动作速动性，具有站内各装置数据共享的优势，减少电缆使用量，对智能变电站二次系统设计有指导意义。
参考文献
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论文作者: 沈润,王志贺,渠卫东, 孙西宝,,
论文发表刊物:《中国电业》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/22
标签：变电站论文; 智能论文; 设备论文; 系统论文; 时间论文; 故障论文; 理论值论文; 《中国电业》2019年第11期论文;