李明
宁夏回族自治区电力设计院750001
摘要：随着近年来高科技的不断发展，变电站向着数字化方向发展。数字化变电站也得到了业界人士的广泛重视，数字化变电站在传统的IEC61850通信规约的基础上，发展为智能化一次设备和网络化二次设备分层共同组建，实现了变电站设备间信息共享和互操作的现代化变电站。本文主要结合自己的工作经验，先对数字化变电站作简要的概述，接着根据数字化变电站电气二次部分设计中应该注意的问题，简要探讨数字化变电站电气二次设计方案。
关键词：数字化变电站；电气二次设计
一、数字化变电站
近年来，我国变电站综合自动化技术、智能一次设备技术、智能一次设备在线监测技术、数字化变电站运行操作仿真技术以及电子式互感器技术不断突破，已经走向成熟。同时，实时系统中计算机高速网络的开发应用技术也已经日益成熟，这为我国电网建设中数字化变电站的发展提供了新契机。目前，我国数字化变电站已经步入工程实践阶段。2006年，我国首座220KV的数字化变电站在四子王旗杜尔伯特草原正式投入运行，这座数字化变电站就是有名的杜尔伯特变电站，它的投入运行为内蒙古电网带来了技术上做精做优的新突破。数字化变电站的建设，有利于提高我国电网的现代化水平，有利于增强电网和输配电的调度能力，也有利于降低变电站的建设总造价。
数字化变电站的基础是数字化变电站中主要的一次设备和二次设备应该全部为智能化设备。智能化的设备要具有与其他设备互相交换控制命令、状态、参数等信息的通信接口。智能化设备的状态也应该包括自身健康状态，设备本身具有在线自我检测能力，随时可以检测出自身的健康状态，然后传给变电站自动化系统，系统接受到设备的健康状态后，做出设备是需要立即检修还是计划检修的判断。
二、数字化变电站中电气二次设计应注意的问题
2.1线路保护
2.1.1线路分相电流差动保护
关于电磁式互感器的饱和问题，一直以来都是造成线路分相电流差动保护误动产生的主要因素之一，而电子式互感器的非饱和特性就很好地解决了该问题。
2.1.2距离保护
距离保护是为了判据电流中是否含有非周期分量，而通常用的电磁型互感器不可以从根本上转变非周期分量，这就导致了故障测距误差很大，最常用的的解决办法是通过增大数据窗来降低误差，而这又使得距离保护的快速降低。电子式互感器能够使得用于微分方程原理的阻抗算法缩短数据窗，这就在很大程度上提高了距离保护的动作速度。
2.1.3过流保护
如果电磁式互感器达到饱和，那么就会很大程度的影响到反时限过流保护的动作时间，并且会延迟保护动作时间。相角的精确测定也会在很大程度上影响方向过电流保护的选择性，一旦电磁式互感器达到饱和，就会很难的测定精确的相角，原因在于引发的二次电流波形畸变。为了有效的解决这个难题，在互感器的选择上我们应该选用无饱和特性的非常规互感器。
2.2母差保护
在设计母差保护的数字化时，能够借助于母差子站使得模拟信号转化为数字信号。指的是将原有母差保护变为新的母差保护主站与保护子站，其中，子站使用在过渡阶段，一般在各间隔常规电流、母线电压以及开关位置进行连接。在对每个间隔进行数字化设计之后，将电流电压一步一步地从每个间隔的合并单元光纤连接到母差保护主站，接着输入GOOSE网络实现连接。
2.3数字化低周保护
与传统低周保护相比，数字式低周保护无信号电缆。它是在合并单元处接收母线电压并进行频率计算，接着以报文的形式输出跳闸命令。在各l0kV间隔设置的自动投退低周压板，能够参考调度的定值，预先设置好某段出口跳闸投退，最终实现低周跳线路的功能。
三、数字化变电站中的电气二次设计基本步骤
3.1合理选择智能设备
在数字化变电站中，其智能设备主要包含有二次设备、电子式互感器及智能开关等。对二次设备的选择是唯一的，就是选择网络化形式的二次设备。对电子式互感器的选择一般有两种方案，即有无源电子式传感器与有源电子式互感器，现阶段我国大部分使用的是有源电子式互感器。对智能开关的选择方案国内目前主要使用的是智能终端与传统开关组合的设备。
3.2合理选择通信规约
数字式变电站的网络层主要是由站控网络层和过程网络层组成的。站控网络层的通信规约主要有103规约与IEC61850规约两种。过程网络层的通信规约主要有IEC61850规约与IEC60044-8规约两种。其中，103规约是为传统通信网络层服务的，所以在数字化变电站的站控网络层中往往选择IEC61850规约作为其通信规约。对于数字化变电站的过程网络层中，往往选择IEC61850规约与IEC60044-8规约的组合为其通信规约。
3.3设计网络结构
一般情况下35到500千伏是数字化变电站系统电压的适用范围。在设计数字化变电站中的网络结构的过程中，进行时要与IEC61850相结合，此系统的设计一般包括过程层和站控层以及间隔层三个组成部分。其中以以太网为媒介的间隔层和站控层的信息交换的实现是依靠IEC61850方式。依靠通信协议实现的是间隔层内各个电气设备间的信息交换，这对间隔单元防误闭锁的能力有着大幅度的增强作用。在数字化变电站系统中，要想将非IEC61850的设备连接到数字化系统中需要依靠转换设备来实现。
3.4设计原理
进行数字化变电站的电气二次设计中，所采用的是电子式互感器，采样变电站所输出的信息进行后再通过量化过程的处理，由光纤送给二次设备，极大地增强了设备运行的稳定性。变电站设计中所采用的智能开关具有智能终端功能，由光缆进行其控制命令的传递，跳合闸命令也是通过光纤输送至智能终端，这就使得控制命令的传递实现了数字化功能。一次设备的开关量进行数字化处理后输送至二次设备，接着二次设备再将开关输出量传递给智能终端，这一过程很好地实现了开关量信息的采集、传输与输出的数字化功能体现。
3.5设计组屏方案
对于数字化变电站电气二次部分组屏方案的设计，其与传统的设计是存在差别的，相比较来说，数字化变电站的组屏方案功能齐全且容易操作，不仅如此，它对不同等级的电压一体化装置可以进行分别组屏方式处理，将各个组屏进行合并。进行设计时，应将变电站层的远动主机、监控主机以及工程师站等设备装置在主控室内来进行，而对于那些非IEC61850智能设备需要单独地进行组屏。
3.6设计端子排图
在设计电气二次端子排图的过程中，可通过减少设计二次设计和一次设计之间的端子排列以实现工作量的缩减，为优化设计控制回路腾出更多的时间。电气二次回路的设计可依靠这种简化方式变得非常简单，例如，保护压板、按钮以及把手的数量明显变少，减少了运行维护人员的安全事故发生的几率，不仅如此，完全解决了在光纤应用方面电缆老化的问题，极大地增强了系统的稳定性，实现了全数字化的目标。
结语
综上所述，本文主要阐述了在电气二次设计过程出现的一些普遍性问题以及设计中应当遵循的几大步骤，而且这种设计方式已经得到广泛的印证，当然了，随着时代的发展和科技的不断进步，在数字化变电站中的新兴技术也会层出不穷，但是在设计中一定需要综合考虑各方面的因素，做到经济效益与生态效益的完美结合才算是一件合格的设计作品。
参考文献：
[1]沈家新.如何开展智能变电站的二次设计[J].通讯世界.2013（21）
[2]陈淑芝，赵双石.数字化变电站中的电气二次设计[J].高科技与产业化.2010（12）.
作者简介：
李明（1985.10.16），男，宁夏银川人，西安交通大学电气工程及其自动化专业本科，单位：宁夏回族自治区电力设计院，助理工程师，研究方向：电气一二次。