智能变电站模块化建设中二次设备配置方案的探讨

秦媛媛

摘要：模块化变电站是一种变电站建设的新模式，按功能进行模块化设计，工厂化生产，将各个功能模块运抵现场，现场进行简单的接线和联调即可。模块的划分合理，接口灵活，建设规模的变化只引起模块的简单增减，各个模块应能独立完成相应的功能，安全性、通用性高。体现了“安全性、独立性、适应性、灵活性、通用性、先进性、经济性”相协调统一的原则。

关键词：模块化;智能变电站;二次设备

引言：

新一代智能变电站以“系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保、支撑调控一体”为目标，以功能需求为导向，这必然要求变电站建设推出一种新型的建设模式，以达到上述目标，即智能变电站模块化建设。本文主要研究二次设备模块化。

1  二次设备室采用模块化组柜

二次设备室模块划分与屏柜布置根据变电站二次设备不同功能，按照相近功能区域组合安装的理念，将二次设备物理上分为不同的功能模块。每个模块由3面～5面屏体组成。每一模块屏体数量较少，施工工艺难度不大，且对现场施工空间没有要求，屏柜运输、安装较为方便。二次设备室二次设备按功能的理念可分为一体化監控模块、全站监测模块、一体化电源模块、通信模块、站域保护及公用接口模块等。一体化监控模块：主要包括站内各种服务器、通讯网关机等设备。全站监测模块：主要包括智能辅助系统控制柜、对时系统屏、故障录波器柜、主变消防控制屏等。一体化电源模块：主要包括交流电源、直流电源、通信电源、UPS电源等。站域保护及公用接口设备模块：主要包括站域控制保护柜、站控层公用测控柜、网络设备柜等设备。通信模块：主要包括调度数据网屏及通信专业相关屏位等。

2 二次设备集成工程概况

国家电网公司海北500kV智能化变电站远期10回归线，安装2组主变压器，每组主要变压器压侧各装设有2组低压电抗器，500kV设2个继电器小室。按照远期分段可以分为两侧设置，主变可以设置一个小的电器小室，主要控制设置通信室，分为计算机室和控制室两种。二次设备配置主要是变电站全站的三层结构网络站控制，网络层面主要可以采用100M以太网进行控制，然后采用统一标准进行通信规定。每一个系统之间都要实现非常完全的操作，保护好这种方式，计量上要采用网络方式进行计算，二次设备主要是互感器和合并单元布置保护方式，还要利用智能化终端设置方式，测控装置独立进行配置，配置断路器可以设计气体密度，使用避雷器和对主变压器色谱进行检测装置。

1、互感器选择方式

随着光纤技术和光电子学原理的研究和发展，各种光学原理和电子互感器快速发展，和常规的电磁式互感器相互比较，可以对电子互感器进行诠释，对体积非常小的绝缘体结构进行简单的设置，和企业设置要进行相互结合。电子数字量要进行二次网络化输出，如果没有二次输出会导致危险，不能切断高压和测量一定范围，要对常规电流和电压进行相互比较，对实际运行的电子式要进行相互的完善，合理解决好问题，如果出现问题会直接影响到变电站的可靠性运行。经过对运行智能变电站分析，可以很好地对互感器进行分析，电子采集器故障要对电子故障进行类型的比例调整，还要对电子互感器进行分析，同时还要对电子互感器存在问题进行振动分析，电磁兼容问题要进行精度分析。

2、站用直流系统整合

将通信直流系统与站用直流系统进行整合，取消通信专用蓄电池组，通信设备通过采用双套DC/DC变换装置分别从两段操作直流系统母线取电源。提出这种整合方案的原因如下：站用设备和通信设备的供电电压可保持不变，站用直流系统和通信直流系统的蓄电池供电时间是根据故障修复时间而确定的，所以蓄电池供电时间可统一到站用直流系统的蓄电池供电时间。直流变换器可采用隔离型高频开关变换器，此变换器满足通信电源正极接地要求且对站用直流系统不影响，站用设备与通信设备的负荷性质相当接近，都由大规模集成电路构成，对供电质量有相同的要求，高频开关变换器的应用大大提高站用直流系统的供电质量，且减少了其开停对系统的冲击，另直流变换器输入容限较宽，动态响应较快，输出变化较小，对通信设备供电影响非常有限。某变电站站用直流电源额定电压采用110V，通信电源额定电压-48V。蓄电池容量根据二次设备2小时事故放电时间、通信设备4小时事故放电时间计算。因此该变电站设置了2组隔离型高频开关DC/DC变换器，且每组DC/DC变换器模块按+1配置，而模块容量的选择充分考虑了运行的安全可靠性。2组DC/DC变换器输入分别引自站用直流系统的不同母线。通信部分则配置2面独立的通信直流配电屏，用于2段-48V直流母线的配电。

3、一体化信息平台

就现在的技术发展趋势而言，未来的一体化信息平台即是一体化监控平台和保信子站、智能辅助系统、状态监测系统之间的整合，从而实现全景数据监测。目前一体化监控平台的技术现状是：明确提出其概念和功能，但在实际工程中受制于技术和管理尤其是安全分区管理方面的因素。值得期待的是国网自动化处关于二次安全分区的原则已经在制定中，这对后续的工程具有重要的指导意义。通过二次安全分区的调整，将智能辅助系统信息和站内状态监测系统信息进行升区处理来使一体化监控平台整合相关系统实现全景数据监测。按照应用类别一体化监控平台应用功能可分为5类：运行监视类应用、操作与控制类应用、信息综合分析与智能告警类应用、运行管理类应用、辅助应用。

结语：

模块化变电站是落实“两型一化”变电站建设思想的具体化措施，可减少变电站的占地和建筑面积、压缩附属设施，以利于环保和可持续发展。严格贯彻“安全可靠，经济适用，符合国情”的电力建设方针，在保证安全可靠的前提下，可大大缩短工程施工周期，提升工作效率，控制工程造价，有着不容忽视的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 国家电网公司.Q/GDW 11152-2014 智能变电站模块化建设技术导则[S]..

[2]张冰松.模块化变电站工程的精细化管理[J].电力与能源，2011， 32（6）：522-523.

（葫芦岛市电力工程勘察设计有限公司）