刘亚娟，荆利娜，孙敬安
郑州祥和电力设计有限公司高新区分公司，河南省郑州市，450000
摘要：随着我国科学技术的不断创新与进步智能变电站也逐渐发展起来。在智能变电站的实际建设中，电气二次设计是非常重要的设计环节，要保证电气设备有良好的运行状态，而智能变电站中各类设备是非常多的，要结合电气二次设计的客观需求，注重对各方面资源的配置，让智能变电站的功能更加可靠及完善。因此，对智能变电站的优势展开分析，并对智能变电站建设中的电气二次设计展开探讨，希望为智能变电站的实际发展提供借鉴价值。
关键词：智能化变电站；电气二次设计；要点
引?言
现阶段我国电力设备快速发展，基于智能变电站中的电气二次设计问题已经得到越来越多人的关注。从目前相关技术的发展情况来看，电气二次设计中相关设备的功能逐渐增强，不仅满足复杂电力保护算法的应用要求，也能进一步提高电力系统运行的稳定性，具有显著技术优势。在科技的推动下，国内的智能化技术逐渐成熟，将智能化技术运用到智能变电站的建设中，可以让变电站的发展水平迅速得到提升。智能变电站已经得到了人们的不断关注，相关的研究也不断加强。关于智能变电站，人们已经意识到它的诸多优势，但是也发现了它的复杂性。在现阶段的技术水平下，为了让智能变电站可以保持良好运行，电气设备必须保证处于稳定状态。电气二次设计涉及到的内容很多，其中有测量控制、在线监测以及远程传动等设计内容，另有继电保护以及电压无功控制等。为了让二次设备保持稳定性以及可靠性，要注重对各类设备的标准化建设。
1智能变电站的优势
整个变电站的使用过程和其他传统变电站进行比较的话，可以发现，现如今的智能化变电站能够更加多样的、智能的变化。通过先进的技术和智能化设备，变电站进一步地将整个系统内的数据监控、控制以及设备故障录波功能。数字化的智能化变电站是一种新型的变电站，同时集中了许多智能化的优点，将继电保护、安全设备的相关监控统一于一体。这一点在以往的变电站中，其中系统的硬件配置核心维护是一个重要的点，另一方面还在于信息的交互环节会存在一些无法进行上传的缺点，如此一来就会造成多余的成本浪费。这些缺点在数字化变电站中得到了很好的解决。根据相关的分析结果，可以最终得出智能变电站的结构是“三层双网”结构。通过这种机制可以清晰地分为三层：站控层、间隔层、过程层。另一方面，双网是站点控制层和处理层的网络，通过它们共享数字信息。这样分层的主要优点是成功地将智能变电站的信息数字化，然后通过网络传输数字化的信息，实现相关信息的共享。与传统变电站相比，智能变电站的特点更加明显。简要概述如下：（1）过程层这一首要层面在以往的变电站是不具备的，如今的变电站，通过智能化进行了这一项设备的加入，换句话说，这是一个很多通信在智能变电站电气设备，以及智能变电站设备中加入这一功能，也就是说，电气设备的智能变电站通信网络增加了很多，这意味着智能变电站的发展道路在扩大。（2）网络在智能变电站间隔设备中的成功应用，大大地将信息的交换效率提高了。（3）智能变电站由于增加了电子、传感器、执行器等智能设备，提高了监测诊断的性能优势。在这些智能设备的控制下，保证了系统的正常运行。（4）智能终端除设置在智能变电站间隔层内的智能终端外，并且通过设定设备，之后两台智能终端进行信号的传输路径建设，通过光纤进行通信传输。另一方面，测控装置与智能终端之间进行电路的设计。
2智能变电站设计概述
所谓的智能变电站设计，绝对不是一朝一夕可以完成，它需要耗费相关工作人员大量的时间与精力。故而变电站的设计绝非易事。在进行变电站的设计之前，首先要对变电站的项目设计，做一个深入的考虑，在确定了项目开设的意义与作用之后，要对整个项目开展的可行性做一个简单的研究。倘若有关部门对该项目的可行性并无异议，则可以进行相应的文件办理，根据办理好的文件开始初步的设计，也就是一次设计。初步设计之后，有非常严格的评审阶段，在整个评审阶段，相关工作人员会再一次对项目的立意、性质与类型、运作模式以及维护模式等做一个细致的了解。倘若评审通过，那么整个项目的设计，也就是智能变电站的设计，也就进入了后半阶段，也就是二次设计的阶段。在这个阶段中，相关的工作人员要进行施工图的招标设计，与此同时要对所选用设备、仪器等物资进行招标。在招标决定之后，有关部门与招标对象就要立马确定施工设计图。设计图一旦确定下来，就可以马上进行动工了。
3智能变电站电气二次设计的原则
从电网系统运行的角度来看，电气二次设计是保障变电站系统运行的关键，不仅能够增强电力系统的继电保护能力，也能保障用电质量，在当前智能化、数字化快速发展的情况下，变电站电气二次设计应该充分遵守以下原则：①整个电气二次设计应该遵照《智能变电站继电保护技术标准》以及《变电站用设计技术规范》的相关内容，并注意保证技术先进性[1]；②满足智能变电站的技术应用要求，能够实现站控层、监控层等关键设备之间的信息转换要求，且能够实现相关设备之间的快速处理要求，最终实现更紧密的配合；③满足智能变电站数据监测的需求，具有数据显示、数据存储等信息编辑能力，各项监测数据可以通过专用网络上传到上位机平台上；④设备及其配备布置的合理性。
同时从功能上来看，电气二次设计应该考虑智能变电站的未来运行需求，与传统变电站相比，智能变电站增设了过程层作为结构支持，并在电力输送期间，能够实现通信网络与电气设备的充分融合，最终提高了整个变电站的技术水平，并且间隔层中所涉及的电气设备能够基本实现网络化，使大量数字信息可以海子街进入到站控层交换机中，避免了传统工作模式下网络结构方案下接口装置的运行步骤，所以整个系统的运行效率更高。而为了满足这一功能，在电气二次涉及期间必须要从在线监测、标准协议上进行突破，这是适应智能化变电站输电功能的关键保障。
4智能变电站的电气二次设计要点
4.1智能变电站设备选择要点
在智能变电站中，一个非常关键的环节就是要选择合适的电气设备。例如，智能变电站的开关以及电子感应器这些设备，就要进行谨慎选择。当下的智能变电站在实际的建设中，要加强网络化建设，使得二次设备促进智能变电站的稳定运行。首先是对智能开关进行选择。需要在符合实际规范需求的情况下，选择适当的开关设备。因为智能开关是否合适，关系到智能变电站的监测系统能否发挥作用，也关系到智能变电站的控制系统运行状况。同时，智能开关的应用可以提供合适的接口，可以让智能变电站的智能化水平得到明显提升。但是，智能开关也有诸多的缺陷，如成本高，维修也需要一定的费用。其次是选择电子互感器。电子互感器分为有源式和无源式两种类型。在智能变电站的实际建设中，有源式电子互感器更多的被人接受。这主要是因为有源式互感器是借助激光的方式来进行匹配，会让电源保持更好的稳定性，而无源式互感器则不同，运用的是光学原理，需要消耗诸多成本，且这种互感器稳定性比较差。此外，立足于智能变电站的需求，选择激光匹配的方式要更加稳定，效率也会更高，更加符合智能变电站的需求和特点。
4.2保护配置
在变电站中每台主变配置2台变压器保护装置（采用主后合一的模式）以及1台变压器本体保护状态；在高压侧与低压侧可以分别设置一个操作箱，该操作箱的主要功能是完成分合高低压侧断路器。变压器的保护装置采用了主后合一的模式，采用后备保护与差动保护相结合的模式，其中差动保护和瓦斯保护作为主保护，差动保护和重瓦斯保护动作瞬时跳开变压器两侧断路器，同时跳开内桥侧断路器；而在高压侧后备保护中，普遍采用了间隙过流保护与复合电压闭锁过流保护的方法，通过对各种保护方法的整定，能够根据不同的系统操作要求实现主变保护，并根据不同的时限跳开保护[2]。而变压器本体保护功能则包含轻重瓦斯、油温异常以及压力释放等保护功能，其中在发生异常数据之后将会将其中的异常数据通知运行人员。内桥断路器内配置一台分段保护以及备自投装置，能完成桥开关的保护与备自投功能，期间桥开关过流保护动作出口，跳开条开关。
4.3统一装置接口的规格
前文已提到过，倘若装置接口的规格不统一，那么极有可能使得整个二次设计流程在施工设计图完成后的施工过程无法顺利进行。为了使得这个问题得到顺利的解决，应当在施工之前的施工招标设计图纸的绘制中，格外注意装置接口的规格标注。事实上，有关装置接口的规格，国家电网并不是没有统一的标准。在电子商务的网络平台上，对于很多经常使用的装置规格都有统一的标准。因此相关部门在进行施工招标图纸的设计时，完全可以参考平台上的装置参数来进行标注，以免在施工材料与设备全体准备妥当，即将开工只是，发现装置接口的规格不统一。
4.4加强培养有关人员专业素养
前文已提到过，由于整个智能化变电站二次设计的系统模型到了运行后期，有可能会出现一系列的问题与故障。但因为整个二次设计的系统模型十分的繁复复杂，导致后期的故障检测与维修十分的困难。但对于二次设计的工作人员来说，不能因为二次设计的系统模型在运营后期有可能出现一系列的问题，而不进行有关二次系统模型的创设，有关工作人员应当加强专业素养与知识的培养，争取能够使得系统模型的使用寿命延长，以及运营至后期出现故障的频率小一些。倘若果真出现了故障，有关工作人员也应当运用有关的专业知识来进行及时的排查与维修。争取二次系统模型后期的维修问题难度下降，而整个系统模型的运行质量提升。
4.5智能设备的选择
根据前文的研究内容，在智能变电站电气二次设计期间，智能设备的功能应该满足保护配置的相关功能，并符合IEC61850标准的运行需求。而根据目前相关地区的经验可知，智能设备的选择主要体现在智能开关、电子式互感装置与二次设备三方面，而电气二次设计的主要目的是满足智能化变电站的运行需求，期间工作人员应重点关注以下问题：①在智能开关的选择上，应该选择理想智能开关或者建立在传统开关连接方式基础上的智能终端开关模式，其中智能开关应该具有强大的在线监测功能，并满足智能控制的支持，并且能面向整个智能变电站提供数字化结构，所以具有较高的技术优势；②考虑到智能变电站的基本运行需求，智能设备诶在与智能终端相连接的过程中能够提供数字化智能支持功能，但是工作人员还需要考虑成本等问题；③电子互感器等关键设备的选择上，可以根据智能变电站的运行环境等特殊要求选择有源性或无源性互感装置。其中有源性互感装置主要代表具有低功率线圈的电磁式电流互感器，该装置的主要特征，就是能够实现电源与电子电路的匹配，并根据变电站的运行需求，通过激光的方式，解决在电源稳定性方面存在的问题，因而得到了比较广泛的使用。而相比之下无源性互感装置的成本高，且可靠性无法保障，所以很少使用。
4.6通信规约选择要点
在智能变电站的二次设计中，通常选择不同通信规约是存在差异的。其中，103规约对站控层比较适合。103规约选择的是常规设计形式，但是这种规约也有一定的不足，就是在操作方面还是没有太多的优势。103规约主要是适合于常规变电站。IEC61850规约是另外一种类型。在智能变电站的实施中，这种规约有着不错的实施性，但是也有非常明显的缺点，即成本非常高。在过程层网络中，IEC61850规约更加适用。因为这种规约运用FT3帧格式，有着诸多的优点，实施性更好，传输延时比较固定。此外，还有IEC600448规约，也是一种通信规约，针对对象设计，构建出的智能变电站各方面都很完美。但是这种规约在智能变电站中，局限性也是比较大的，传输延时不固定，同时稳定性有所不足，成本也非常高。不同的通信规约，有着不同的特点以及优势，在智能变电站的电气二次设计中，要注重对通信规约的合理选择。相对来说，IEC61850通信规约应用更多，综合性能要更好一些。
4.7网络结构设计要点
在智能变电站的实际设计中，网络结构的设计也非常重要。通常是将智能变电站分成3个层次，站控层、间隔层及过程层，每个层次都需要设计人员结合层次所具备的特点，展开针对性设计。尤其是要注意，过程层设计是对智能变电站以及常规变电站有区分作用的一个部分，因此在智能变电站的实际设计中，对过程层设计要加强重视。在智能变电站开展网络结构设计中，要对各方面的元素进行考虑，选择成本、技术以及性能满足需求，并稳定可靠的设计方案。其中最符合各方面要求的是星型以太网结构。
4.8监控系统
电气二次监控系统的设置应该面向整个智能变电站的运行需求，有学者在监控系统的设计上，配置了台监控主机和1台综合服务器，该体系能够在后台对整个变电站的运行情况进行监控，并识别其中的关键系统参数。同时增设一台打印机，主要功能是将各种监控结果打印出来，方便工作人员识别监控内容。在操作阶段，可以在变电站开关柜上保测一体装置与开关室的交换机、站控层交换机连接，且二次室内的测控、备自投以及后台监控系统能够在站控层交换机相连接，远东装置在与站控层交换器进行信息交互之后，能够将其中的关键资料快速传递至后台，使相关功能模块能够提取其中的有用信息，并实现与远方调度层之间的数据交换。
结语
方案设计完成之后，在实际的电气二次设计过程中，应当对涉及到的设备进行相关的选择。另外，在进行智能变电站电气二次设计时，对于通信协议的正确选择是十分关键的，以及整体系统的网络架构也要合理，适配整个变电站的需求，应当给予足够的重视。经济和技术的发展为智能变电站的发展提供了基础。同时，在确保设计规范的基础之上，要确保整体系统的质量完善，相关的作业人员首先要熟悉和掌握电气二次设计的重点核心，并充分采取设计质量控制和预防措施。通过以上的缜密设计和注意事项，才能设计出具有突出优势的项目，为智能变电站的发展提供保障。
参考文献
[1]钟澎.智能化变电站中电气二次设计要点研究[J].中国高新技术企业，2014（33）：31-32.
[2]李建武.智能化变电站中电气二次设计要点分析[J].中小企业管理与利技，2013（31）：285-286.
[3]王春成，游复生，邓小玉，等.贺州变电站串联补偿工程电气二次设计综述[J].陕西电力，2011（12）：50-54.