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110kV智能变电站二次回路设计要点分析

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：冯雪彤廉金莹

[导读] 摘要：在智能变电站的运行过程中，二次设计的主要功能是实时监测和调整一次设备的运行状态。

        （巴彦淖尔市科兴电力勘测设计有限责任公司内蒙古自治区巴彦淖尔市 015000）
        摘要：在智能变电站的运行过程中，二次设计的主要功能是实时监测和调整一次设备的运行状态。在设备和系统运行过程中，采用有效的调整措施和方法，可以及时消除一些设备运行中的问题和风险，对电力设备的稳定运行起到很大的作用。随着我国科技水平的不断提高，人们对用电的需求也越来越大，这也对智能变电站二次设计的作用提出了新的要求。因此，对智能变电站二次设计的分析和探讨对我国电力工业的发展具有重要意义。
        关键词：110kV；智能变电站；二次回路；设计要点
        1智能变电站二次设计的重要性
        与传统意义上的变电站相比，智能变电站的核心优势在于：增加了过程层作为结构支撑，充分集成了数字化变电站所依托的通信网络和一次电气设备，使整个变电站在实际运行过程中的数字化水平得到了很大的提高。此外，对于智能变电站，间隔层涉及的相关设备可以联网。在这种技术的支持下，数字信息可以直接进入交换机到站控层，节省了传统网络结构方案下接口设备的操作步骤，达到了提高信息交换效率的目的。在此基础上，由于智能变电站可以为系统提供智能化的开关设备，同时还可以具有控制设备的相关操作功能，因此在线监测和故障诊断的优势在整个变电站的正常运行中更加突出。还需要特别注意的是，智能变电站为间隔层和一次设备配备相应的智能终端设备，终端之间通过光纤线路实现可靠互联。这样可以省去传统变电站运行系统中存在的电缆进线接线方案，提高整个变电站的运行效率和可靠性。
        2 110kv智能变电站二次回路设计要点分析
        2.1机构压力锁定回路设计
        当断路器机构的气体压力较低时，应锁定跳合闸回路。由于机构中可用的原始触点数量有限，可以通过添加中间继电器来锁定跳闸和闭合电路。智能变电站采用智能终端。通过智能终端可以实现原操作箱的功能。智能终端延续原有操作箱的配置，设置1yjj和3yjj电路。
        智能终端的压力闭锁回路是重启断路器机构信息，可以取消，只保留断路器机构侧的压力闭锁回路。
        2.2三相不一致性及信号电路设计
        综合自动化站的断路器、隔离、接地开关除向监控系统的测控装置提供各种报警信号接点，实现信号的远传外，还应在中央控制柜内设置各种报警信号的指示灯。由于机构中只有一个报警信号初始化，为了实现信号的就地指示和远传，应在控制柜中增加中间复位继电器。智能变电站采用智能终端，智能终端就地安装在中央控制柜内。智能终端采集的断路器、闸刀的状态信号和报警信号通过goose网络传输。所有的信号都可以显示在调度终端上，因此可以取消中央控制柜中的信号指示器，继电器可以在中间重新启动。
        2.3 断路器、开关机构辅助接点的减少
        综合自动化站对断路器和开关机构的辅助触头需求量大，主要包括三相不一致出线、位置指示、内部电气闭锁及遥信、保护等标准。断路器和闸刀开关的辅助触点一般需要12开12合。由于辅助触头的数量越来越多，辅助触头的粘连导致运行中二次回路出现异常，增加了维护工作量。
        智能变电站利用智能终端和goose网络信息的多播共享机制，减少开关辅助触头和断路器的数量。两通两断辅助触头采用双套智能终端，两至三对触头采用联锁，一通一断辅助触头采用位置指示灯，两通两断备用，总共需要8个打开和8个关闭辅助触点。虽然辅助触点的数量有限，节省的成本也非常有限，但是可以减少二次回路的维护工作量。
        2.4统一虚拟终端配置及跳闸方式
        由于各厂商的虚拟终端连接不合理，许多设计院缺乏SCD文档虚拟终端连接的设计能力。在具体施工中，要求厂家安装调试人员在现场连接虚拟终端后实施调试验证工作，并将其发送到各地的表格文件中。智能变电站开关保护的跳闸方式是通过主变保护以网络传输的形式向区间保护测控装置发送跳闸命令，并通过区间保护测控装置跳闸，或驱动区间保护测控装置跳闸控制装置利用其他智能终端节点，通过主变保护实现跳闸命令。
        2.5二次回路可视化设计
        （1）真实电路设计。
        真正的环路设计实际上是一种建立在ied设备之间物理端口上的光纤连接关系。物理端口之间的连接主要采用级联和直接连接。IED之间的直接连接使用直接连接。如果IED之间的网络链路必须通过交换机，则选择级联方式。物理端口信息的可视化是通过ied器件建模实现的，而实际电路设计是基于ied器件模型的可视化。通过右下拉框切换到各ied设备，达到本侧ied设备与各ied设备进行光纤连接配置的目的。通过端口光纤对侧设备的信息和端口光纤传输的信息类型（goose或SV），方便设计人员对措施进行检查。

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此外，还可以为一些设计文档提供坚实的基础。
        （2）虚拟电路设计。
        IED的ICD文件涵盖了设备所需的所有输入和输出信号。其中dsgoose数据集覆盖IED设备goose发送的信息，dssv数据集覆盖IED设备SV发送的信息，以“goin”关键字为前缀的数据对象为设备goose输入，以“svin”关键字为前缀的数据对象为设备SV输入。利用ICD文件分析工具，按照IEC61850标准，按照IED、接入点、逻辑设备、逻辑节点、数据集和数据对象的层次关系，对ICD相关信息进行分类。配置虚拟电路信息时，需要事先选择中心ied，然后根据设计院的虚拟终端列表选择外部ied，在数据集中选择中心ied的外部信号，并将其拖到虚拟电路配置表中。
        3高级应用
        根据智能变电站“无人值守、集中监控”的要求，基于人工干预少、系统集成度高、变电站实时全景监控、与调度终端协同交互的原则，研究了先进的应用配置策略。
        （1）设备状态可视化和状态维修。设备状态可视化及状态维护系统将设备的自诊断及运行状态信息发送至变电所综合监控系统进行显示，并通过数据通信网络停机发送至上级调度系统，提供基础数据支持。为设备全寿命周期综合优化管理和状态检修提供在线监测依据。当设备出现异常信息时，智能报警决策系统以声光等多媒体报警的形式提示操作人员制定问题检查计划和设备维护计划。
        （2）智能报警分析决策系统。智能报警分析决策系统能对变电站的报警信息进行分类、过滤，分析、推断变电站的各种异常和故障，合理表达现象，给出相应的处理建议，指导操作人员进行后续操作。
        智能报警分析决策系统能使运行监控人员迅速发现事故，及时处理问题，提高事故处理的准确性和快速性，保证电网的安全运行。
        （3）故障信息的综合分析与决策。故障信息综合分析决策系统按照统一的断面实时采集和存储系统的稳态、暂态和动态数据，并以曲线、表格、图形等形式全面显示。当电网发生事故、保护动作、装置故障、异常报警时，对站内状态数据进行综合分析，确定当前故障，并以简单的可视化界面显示事故分析结果，并将信息发送给上级调度系统。
        （4）源端维护。采用统一的系统配置工具对智能变电站的网络拓扑结构和数据模型进行配置，生成标准配置文件，极大地提高了智能变电站的数据安全性。同时，应采用可升级的矢量图形格式，为上层调度系统提供与模型相关联的智能变电站的主接线和子屏幕图形。
        4变电站二次设计应注意的三点
        4.1二次电缆设计
        二次重点主要是指盲电流电源和盲电流电源，二次弱电是以下直流电源。如果出现强电进入弱电回路的现象，由此引发的事故后果不堪设想。随着微机二次装置的应用和改进，有效地保证了装置的抗干扰能力，不应同时设计过大的电容。在直流电源电路中，发电站的等效电容是一个非常重要的因素。如果不能引起足够的重视，可能会为交流电路进入直流电路提供可能。因此，在二次设计中应充分考虑交直流电路之间、强弱电流电路之间的干扰。另外，强电、弱电和交直流不能共用一根电缆。在布置保护屏端子时，应注意将强、弱、交直流端子分开。为了更好地避免电磁干扰，保证微机保护设备的正常运行，应增设抗干扰电容器。保护装置内的电压、电流和信号引入线应采用屏蔽电缆。
        4.2继电保护和安全自动装置配置
        在电力系统中，继电保护和安全自动装置是保证其安全稳定运行的主要设备。通常需要根据电网结构、接线形式和运行方式进行布置。除了满足上述两个要求外，还需要加强对灵敏度的重视，并注意在变电站继电保护装置的配置中要扩大保护范围，特别是对一些相邻区域或保护死区有效解决或缩小其范围。
        5结束语
        目前，与传统变电站相比，智能变电站的二次电路设计是通过变电站所配备的描述文件来描述的。变电站配置描述文件通常涵盖二次回路数据中的电子数据信息、通信参数和开关量等关键通信设备。但是变电站配置描述文件不能对所包含的信息进行分析和处理，在具体分析阶段，会增加工作人员的工作难度，威胁到后续的调试和安全运行。
        参考文献：
        [1]曾志明.智能变电站二次回路可视化应用研究[D].株洲:湖南工业大学,2018.
        [2]胡思琪.智能变电站二次回路可视化研究[D].武汉:湖北工业大学,2017.
        [3]叶远波,孙月琴,黄太贵,等.智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术[J].电力系统保护与控制,2016,44(20):148-153.