关键词：智能变电站；二次系统；优化设计；
1引言
近年来，随着环境气候恶化、能源安全、社会经济发展及电网稳定运行的问题不断突出。为解决这些问题，实现电力的低碳化，开发清洁能源建设智能电网是各国电力工业的首选方案，并成为未来电网的发展方向
随着我国经济的快速发展，电力工业也面临着新的形势。电网结构日益复杂，尤其是最近几年，随着风电场、太阳能光伏电站等波动性、间歇性清洁能源的并网投运，要求变电站更加灵活可控多元化服务需求要求变电站更加友好互动；经济社会发展，要求变电站更安全、更可靠、更优质；资源与环境约束，要求变电站更高效、更节约、更环保，。在此形势下，如何确保电网安全稳定运行并满足电网发展方式转变的要求已经成为我国电力系统必须面对及解决的问题。而常规变电站长期存在着由于不同厂家设备间互操作性不良、运行维护成本过高等问题，己不能适应智能电网建设的需求。
与常规变电站相比，智能变电站的最大变化在于二次系统，信息数字化是智能变电站二次系统的最大特点，主要体现在二次系统的体系结构、数据采集方式、数据传输方式、电流、电压回路、站内通信规约等方面都发生了根本的变化。这些变化使得常规变电站的二次系统设计模式已经不能满足智能变电站二次系统的设计要求。因此提出现阶段实际工程的设计方案对今后智能变电站的设计具有重要的参考和借鉴价值。
2基于IEC61850规约的智能变电站的二次设计特点
基于IEC61850规约的变电站的二次设备之间的联系基本通过光缆或者屏蔽双绞线连接，传统的电缆硬接线联系大大减少，使得电缆硬接线转向光纤网络化虚端子，看得见的实回路变为看不见的虚拟信息流，从而导致全站二次系统设计流程发生了根本变化。
智能变电站的二次接线除了交流动力电缆和装置的直流电源电缆之外，几乎全部是采用光缆或尾缆连接。设计院与设备供应商、施工、调试以及系统集成商
的工作界面都要进行重新的分工，尤其是在二次施工图的设计阶段，设计院需要
和二次设备厂家密切配合，二次设备厂家将能力描述文件）文件提供给设计单位，设计单位将系统规格文件）与文件生成全站系统配置文件）文件，最后根据文件生成智能设备实例配置文件）文件下载到装置，完成整个智能变电站的配置
3智能变电站二次虚回路的设计
3.1智能变电站二次系统的设计需求
二次系统是智能变电站的关键核心。跟常规变电站相比，智能变电站二次系统主要在如下几个方面发生了变化：
（1）常规变电站中，信号的传输是通过电缆连接实现的，信号与电缆存在一一对应关系；而在智能变电站中（包括数字化变电站），信号逋网络在智能装置之间传输，电缆或光缆最多只能反映出装置物理上的连接关系，不能描述真实的功能互操作、互通关系。
（2）常规变电站中，智能装置与功能存在对应关系，即智能装置包含的功能是确定的，决定了产品型号和产品版本，就能决定功能的配置情况；而在智能变电站中，智能装置仅仅是一个通用的运行平台，通过装置不再反出功能的配置情况，功能是一个个可以灵活部署的软件实例，必须考虑每一个软件的开发厂家、型号和版本。
（ 3）智能变电站中，功能的部署情况以及功能之间的通信关系必须通过配置数据进行描述和承载，这些配置数据也是智能电网各环节共同关心的核心信息，而常规变电站根本不需要这样的数据。
（4）常规变电站的二次部分工程设计是以二次接线为其表现形式，变电站智能化后，传统电缆二次回路已经不存在，所有信息全部隐含在光缆中。事实上，智能变电站中的每个信息仍需要一一配置，而设计时却缺少体现配置的手段无法明确表达出虚拟二次回路的连接方式。二次部分的工程设计应当以什么样的形式来表达成为智能变电站设计中必须而且急需解决的问题。
综上所述，常规变电站的二次设计技术己经不能满足智能变电站的需要，研究适应于智能变电站的工程设计技术以及相应的设计系统成为当务之急。
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3.2虚端子
与传统实端子相比虚端子具有如下特点：
（1）虚端子能够一对多，不能够多对一
一个开出信号能够给多个IED设备使用，而开入信号却不能够并联，只能够一对一输入，实端子则刚好相反。例对于220kV线路间隔而言，两套线路保护、线路测控均需要开入断路器位置，常规站设计中每个装置需要分别从就地开关机构中取辅助接点，而在智能站设计中仅需要接一对位置信号进智能终端中，各个装置均能从过程层网络上取得此位置信号，从而简化了接线，实现了一对多发送。虚端子无法设置可见断开点
常规变电站中保护装置都是通过在出口处设置硬压板来实现保护功能的投退，回路整体上有明显的可断开点。回路虚拟化之后，目前国内各大继电保护厂商的通用做法是设置GOOSE出口软压板来实现信息发送方与接受方的隔离。从而在逻辑上实现了发送方与接收方的隔离。
3.3基于虚端子的智能变电站二次虛回路的设计
针对智能变电站的设计特点，利用“SV、GOOSE数据流向图、装置物理连接图、全站虚端子连接表”来描述全站虚二次回路的设计。全站二次图纸按设备电压等级和配电装置间隔划分卷册，具体设计流程如下：
第一步根据初步设计确定的技术方案以及实际二次设备的订货情况来绘制各个电压等级的各个间隔的SV数据流图及GOOSE数据流图。类似常规变电站的电流、电压回路图、控制信号回路图、及保护回路图。设备之间电流、电压数据流的关联方式可通过SV数据流图表示出来；信号上传、断路器、隔离开关控制和各保护间的配合则通过GOOSE数据流图来表示。
下一步是绘制装置物理连接图及全站光缆清册。装置物理连接图反映了设备间光缆连接情况，可以清晰的表达各二次装置光口之间的物理连接关系，全站光缆清册，可以体现出全站光缆的接线方式，直接用于指导现场光缆溶接。
最后是进行全站虚端子连接，二次设备厂家在提供其装置的外部物理接口示意图纸的同时并提供相应表格形式的装置输入输出虚端子定义。设计人员根据该定义并依据继电保护原理设计连线，然后将连好的虚端子表格提供给全站系统集成商，生成全站文件下载到装置中。最终完成全站二次虚回路体系的设计。下文将具体说明各个设计环节的情况，并给出相关施工图设计图纸。
3.4装置物理连接图
二次设备之间的光缆连接关系可通过装置物理连接图表示出来，包括站控层间隔层交换机连接图和过程层交换机连接图等。利用柜内光配单元来完成设备光缆连接，依据SV/GOOSE数据流图，以屏柜为单位，首先明确一根光缆所连接两端设备的情况，包括装置光口类型，下一步选择光缆的类型并根据规则对选定光缆进行编号最终形成光缆清册。这些图纸资料清晰的表达出变电站各智能设备、交换机以及光纤配线架各端口之间的连接关系。
3.5全站虚端子连接表制定
依据SV/GOOSE数据流图和装置间物理连接图，并分析各厂家提供的Excel格式的装置虚端子表，理清装置开入虚端子与开出虚端子之间的关联形式，利用excel表格进行虚端子的连接。SV/GOOSE虚端子连接表明确表示了二次回路中模拟量开入、开关量开入开出的分类，反映智能设备虚二次回路的连接关系。虚端子表所包含的内容包括：发送方装置名称、发送方数据属性、发送方数据描述；接收方装置名称、接收方数据属性、接收方数据描述。
4结论
本文分析了智能变电站二次虚回路的设计特点，提出了依据虚端子的二次虚回路设计方法，通过“SV、GOOSE数据流图、装置物理连接图、全站虚端子连接表”来描述全站虚二次回路的施工图设计。分析了就地智能控制柜中二次硬接线回路的简化设计，提出了具体的简化设计方案；为今后智能变电站的二次系统设计及现场调试提供了参考和借鉴。
参考文献
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论文作者:殷率
论文发表刊物:《科技中国》2018年6期
论文发表时间:2018/8/10
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