创新应用Applications智能变电站的电气二次系统设计林风华（上海九隆电力设计有限公司，上海 200040）摘要：分析表明，变电站在整个供电系统中出现问题会导致整个系统出现瘫痪，所以它的设施及技术要求都较高。阐述智能变电站的电气二次系统的设计方法。关键词：电力工程；能变电站；二次系统。中图分类号：TM762 文章编号：1674-2583(2020)01-0044-02DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2020.01.016中文引用格式：林风华.智能变电站的电气二次系统设计[J].集成电路应用, 2020, 37(01): 44-45.Design of Electrical Secondary System in Intelligent Substation LIN Fenghua ( Shanghai Jiulong Electric Power Design Co.,Ltd, Shanghai 200040, China.）Abstract — The analysis shows that the problem of substation in the whole power supply system will lead to the paralysis of the whole system, so its facilities and technical requirements are high. This paper describes the design method of electrical secondary system of intelligent substation. Index Terms — power engineering, energy substation, secondary system. 1 引言随着我国居民对电量的需求不断增加，对于智能变电站电气二次系统设计的要求也越来越高，智能变电站的二次系统采用智能组件[1-5]、大量的光纤代替了传统变电站的二次电缆，应用通信技术、计算机技术来对电气设备进行控制，通过对数据分析来实现对变电站的实时监控[6-8]，从而有效提高变电站输电能力，充分发挥智能变电站占地少、效率高的特点。为促进我国变电站电力设施进一步智能化，在接下来的工作中需要积极改进对智能变电站电气二次系统进行研究，确保智能变电站更加安全高效的运行。2 智能变电站变电站的作用是将高低压电相互转化，方便较长距离之间的电量传输，减少传输中的能量损耗。近几年智能电子的兴起迅速推动我国各个行业的改革，也使我国传统变电站受到了挑战。当前，我国各省正在积极开展智能变电站改革工作，智能变电站是当前推行智能电网业务、实现电网系统信息化的关键环节。根据《国家电网公司智能变电站技术导则》，智能变电站是采用先进环保的智能设备，以各级电网协调发展为基础，以全站信息数字化、监控实时化、信息共享化为基本要求，用光纤取代传统电缆，避免了在直流接地过程中所引起断路器暂停工作情况的发生，智能变电站综合信息化、数字化、实时化为一体，更适合现代电网发展的要求，其重要性主要包括以下几点。（1）光纤在电磁兼容方面较传统的电缆表现更好，智能变电站信号传输采用光纤可以不受电磁场影响，使用寿命也比较长。（2）智能变电站对过程层与间隔层设备进行了升级，并且也实现了统一通信规范，整个智能变电站对于数据及设备行为的命名、描述都进行了统一规范，其通信规范已经更改为 IEC61850，确保不同厂家生产的设备都可使用到变电站中。（3）智能变电站更加突出数字化功能，整个智能变电站系统中信息的输入、输出、整理、控制更加全面准确，减少了人工干预，有效节约了大量人力物力。3 智能变电站的电子式电流互感器电子式电流互感器是智能变电站的关键元件，作为一种测量用的装置，可分为有源型、无源型、全光纤型，其可靠性直接决定了电力系统的稳定运行。有源型电子式电流互感器具有结构简单、可靠性高的优点，其工作原理是将高压侧电流信号经过发光原件转化为光信号，之后再由光纤将其运输到低压边。无源型电子式电流互感器的优点是无磁饱和现象，光纤具有良好的绝缘性能，可以在变电站复杂的电磁环境中正常运行。且变压器的运行时间比较长，其工作原理是应用法拉第电磁感应，通过磁场产生的偏振电流信号来对光波进行调整。全光纤型电子式电流互感器的传感头由光纤制成，具有精确度高、可靠性强的优点，但由于采用的光纤比普通光纤要求更高，生产成本也比较高，最后可以基金项目：上海电网电力系统科技创新课题项目。作者简介：林风华，上海九隆电力设计有限公司，研究方向：变电站一二次设计。收稿日期：2019-12-04，修回日期：2019-12-15。44 集成电路应用 第 37 卷 第 1 期（总第 316 期）2020 年 1 月对互感器二次参数进行优化。4 智能变电的合并单元由于不同厂家生产出来的产品在输出信号上存在较大差异，导致在智能变电站中互操作性较差。合并单元为解决该类问题被提出，单元合并可有效实现数据共享化与一体化，有效增加了变电站的智能度。合并单元的功能是合并互感器输出的电流及电压信号，将同步采集的这些信息转化为数字信号，使这些信号转化为具有统一标准的格式，之后再发送给二次保护以及控制设备。合并单元一般可以分为母线合并单元和间隔合并单元，母线合并单元采集的主要是母线电压，并且还可以通过软件自动将电压进行并列。间隔合并单元一般采集的是线路、变压器等间隔电气量，包括三相保护电流、同期电压、零序电流等。当前运用比较多的是 IEC60044-8 串行数据接口标准，将 GPS 作为时钟源，随着科学技术不断发展，合并单元所出现的网络延时、采样报文等问题会逐渐解决，合并单元的数据处理能力以及可靠性也将逐步上升。5 智能变电站的智能终端智能终端的硬件设计主要以 ARM 以及 FPGA 为中心组成，其中包括：（1）电源板电路的设计；电源模板是为每一个智能终端中各个模块提供电源，是整个稳定工作的基础。（2）ARM 设计及外围电路的设计：ARM 是智能终端和逻辑控制的芯片主要完成 A/D 的采集、GOOSE 的通信及报文解析。外围电路的设计主要包括了：① 时钟电路，主要在处理器安装两个外部时钟，分别是产生高速时钟信号和实时时钟信号。② 启动配置电路处理器通过引脚选择了三种不同的启动模式，通过设置选择管脚，对应到各种启动模式的不同物理地址将被映像到启动存储区。③ 存储电路的设计，所有的外部存储器共享控制器输出的地址、数据和控制信号。等各个智能终端中模块的电路设计原理。6 智能终端的检修压板在对保护装置进行测验时，很多时候会出现测验动作的报告通过通信口上传的问题，这一过程会影响变电站正常运作，因此在对相关设备进行检修以及测验时，一般会设置装置检修压板。装置检修压板一般分为合并单元检修压板、智能终端检修压板、保护装置检修压板、测量装置检修压板等。在合并单元检修压板操作过程中，将保护装置接收到的数据与检修位置做比较，如果检修位置一致数据则有效，反之则无效。如果检验合并单元格处于一次设备并没有断电的情况下，需要将维护设备断开从而对合并单元格进行检验；保护装置检修压板应用过程中接收到软压板信息则说明该线路正常运行。Applications创新应用7 电流互感器的二次参数优化智能变电站在选用常规的电路互感器配置合并单元这一方案的时候，合并单元就近安装在了高压室互感器旁边的汇控柜子中。在智能变电站电气二次系统的施工智障主要保护采用遵守我国六个统一、后备保护相结合的配置方案，依据我国十八项反措原则两套保护都必须接到两个不同的合并单元中，最后再分别接到主保护和后备保护中。模拟量经过合并单元的转换之后就变成了数字的形式，相对应的数字量也会经过组网来最终达到多个设备的共享数据中。与智能变电站的二次组网分配原则相结合，能够对电力互感器中的二次绕组的数量进行优化配置。例如：（1）所有变电站内的保护装置均公用同一套电流互感器绕组。（2）测控装置、电表装置、和故障录波器同时使用同一个电力互感器绕组。（3）取消变压器高、中压侧套管电流互感器等措施。8 结语当前电力行业竞争愈发激烈，人们对电力需求越来越大，供电单位面临着新的挑战。电力企业想要扩大营销则必须时刻提高自己在电力调度运行中的电力技术水平，在智能化变电站电器二次系统的设计，工作人员应该时刻关注变电站运行状态，提高整个系统的安全性，积极落实责任制度，利用智能变电站有效节约人力物力，提升变电效率及企业经济效益。参考文献[1] 修黎明,高湛军,黄德斌,唐毅.智能变电站二次系统设计方法研究[J].电力系统保护与控制, 2012,40(22):124-128.[2] 胡刚,夏勇军,蔡勇,陶骞,陈宏.智能变电站二次系统设计现状和展望[J].湖北电力,2010, 34(S1):58-60.[3] 李涛,杨桂丹.智能变电站二次安全防护系统设计与应用研究[J].电气应用,2013,32(01):26-29+68.[4] 梅德冬,黄国方,孙军陵.智能变电站二次设备自动检测系统设计[J].低压电器,2011(04):43-46.[5] 张丽娟,宗国萍.继电保护装置智能测试系统设计[J].电力系统保护与控制,2009,37(24): 129-132.[6] 姜威达.66kV岔鞍智能变电站二次系统设计研究 [D].辽宁:大连理工大学,2018.[7] 韩伟.智能变电站二次仿真自动测试系统设计与实现[J].电力系统及其自动化学报,2016,28 (S1):174-178.[8] 刘芳,吕朋伟.智能变电站二次系统设计方法分析[J].电子技术与软件工程,2014(20):146-147.集成电路应用 第 37 卷 第 1 期（总第 316 期）2020 年 1 月 45