新能源光伏电站电气二次设计详解
智能变电站的电气二次设计策略简述
智能变电站的电气二次设计策略简述随着科技的不断发展，智能变电站已经逐渐成为电力行业的主流发展方向。
智能变电站在设计上需要考虑到很多方面的因素，其中电气二次设计策略就起着至关重要的作用。
电气二次设计策略涉及到智能变电站中的电器设备选择、系统接线、保护装置配置以及远程监控等方面。
本文将从这几个方面进行简要地介绍智能变电站的电气二次设计策略。
电气二次设计策略中的电器设备选择是非常重要的一环。
在智能变电站中，电器设备的选择需要考虑设备的可靠性、稳定性和安全性，也需要考虑到设备的智能化程度和便利性。
为了提高变电站的运行效率和节能减排，还需要选择具有高能效的电器设备。
在电气二次设计中需要充分考虑到这些因素，选择合适的电器设备。
电气二次设计策略中的系统接线也是一个重要的方面。
在智能变电站的设计中，系统接线需要考虑到整体系统的稳定性和可靠性。
合理的系统接线可以提高整个变电站的运行效率，减少故障率，提高供电的可靠性。
在电气二次设计中需要对系统进行合理的接线设计，充分考虑到系统的整体运行情况。
保护装置配置也是电气二次设计策略中的重要环节。
在智能变电站中，保护装置的配置需要考虑到变电设备的安全和保护。
合理的保护装置配置可以有效地保障变电设备的正常运行，减少设备故障的发生，保护设备和工作人员的安全。
保护装置的配置也需要与远程监控系统进行有效的连接，实现对变电站设备的在线监测和故障诊断。
远程监控是智能变电站中不可或缺的一部分，在电气二次设计策略中也需要充分考虑到远程监控系统的建设。
远程监控系统可以实现对整个变电站设备的实时监测和远程控制，提高变电站的运行效率，减少人工参与，同时可以在设备故障发生时及时发出报警信号，保障变电站运行的安全和稳定。
变电站改建工程的电气二次设计
变电站改建工程的电气二次设计1. 引言1.1 背景介绍变电站改建工程的电气二次设计是指在变电站改建工程中，对电气设备的二次设计进行规划和实施的过程。
随着电力行业的快速发展和电网建设的不断完善，变电站改建工程的需求也越来越大。
在这种背景下，电气二次设计成为了关键的环节。
随着电力负荷的增加和电网运行的需要，许多旧的变电站需要进行改建以满足新的需求。
而电气二次设计则是改建过程中的重要环节，它涉及到电气设备的选型、布置、配电系统的设计等方面，直接影响着变电站的运行效率和安全性。
随着智能电力系统的发展，电气二次设计也面临着新的挑战和机遇。
如何将智能化技术应用到变电站改建工程中，提高电网的智能化水平，成为了电气二次设计的新课题。
变电站改建工程的电气二次设计不仅是满足电力需求的技术手段，更是推动电力行业发展的重要支撑。
只有不断完善设计原则和要求，进行方案比较和优化，严格执行设计流程并充分考虑安全性，才能保证变电站改建工程的顺利进行和电网运行的稳定可靠。
1.2 目的和意义变电站改建工程的电气二次设计的目的和意义是为了提升变电站的运行效率和安全性，保障电力系统的稳定运行。
随着社会经济的发展和电力需求的增加，现有的变电站设施可能无法满足需求，需要进行改建和更新。
电气二次设计是变电站改建工程中不可或缺的一环，通过优化设计方案、提高设备性能和完善系统配置，可以有效改善电网运行状态，提高供电质量，减少故障发生率，提高供电可靠性。
2. 正文2.1 变电站改建工程的电气二次设计概述变电站改建工程是指对现有变电站进行升级改造，以适应新的电力需求和技术要求的工程项目。
电气二次设计是其中的重要组成部分，主要包括配电系统、控制系统、保护系统、通信系统等内容。
在改建工程中，电气二次设计需要充分考虑现有设备的情况，合理设计系统结构，确保系统稳定可靠。
在进行电气二次设计时，首先需要进行现场勘察和资料收集，了解变电站的整体情况和要求。
然后根据工程需求和技术标准，确定设计方案和设计原则。
电气设计基础(二次)
一次仪表：也可以称其为现场仪表。是在实际使用过程中， 首先接触到被测参数，并将被测参数转换成可视信号或标 准信号，然后根据相关的要求将信号送入有关单元进行显 示或者是进行调节。 二次仪表：一般集中安装在控制室的仪表盘上。在实际使 用时，要考虑一次仪表和二次仪表的配合使用。
• 二次装置一般包括以下三类： 1、保护装置（一旦检测到设备运行异常，切除故障设备 保证系统运行安全） 现在一般都是微机保护装置一个装置含有多套保护，老的 变电站有电流继电器、电压继电器、距离保护继电器、重 合闸继电器等等装置。 2、自动化装置（自动调压装置、无压自投装置、低周减 载装置等等） 3、测控装置（用于就地/远方遥控设备，遥测、监视开关 量、负荷电流、电压等设备信息）
2016/7/28
规程规范
• GB/T 14285-2006继电保护和安全自动装置 技术规程 • DL/T5136-2001火力发电厂、变电站二次接 线设计技术规程 • DL/T5044-2004电力工程直流系统设计技术 规程
2016/7/28
光伏站电气二次主要设备
• 电源 直流屏、蓄电池屏：发电厂和变电站中的电力 操作电源现今采用的都是直流电源，它为控制 负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷等提供 电源，是当代电力系统控制、保护的基础。直 流屏由交配电单元、充电模块单元、降压硅链 单元、直流馈电单元、配电监控单元、监控模 块单元及绝缘监测单元组成。主要应用于电力 系统中小型发电厂、水电站、各类变电站，和 其他使用直流设备的用户（如石化、矿山、铁 路等），适用于开关分合闸及二次回路中的仪 器、仪表、继电保护和故障照明等场合。
2016/7/28
宜家项目概况
Project Overview
◆土建工程 Civil cons积为59.4平方米的单层建筑，平面尺寸为10.8 米×5.5 米，层高4.5米，钢筋混凝土框架结构，耐火等级二级。 Build a new power distribution room for solar power specially. It is a 59.4 m2 single floor building, with the plane size of 10.8m x 5.5m, and 4.5m high, reinforced concrete frame structure, and fire resistance class II
分布式光伏项目电气二次技术要求
光伏区1.光伏区通讯1.1光伏区通讯采用PLC载波通讯时，箱变低压侧母排需要增加刀熔开关；1.2光伏区监控系统需要采集逆变器，箱变测控，电表，气象仪等数据，数据准确稳定，刷新速率满足运维要求，统计及告警等功能满足现场监控需求；1.3光伏区通讯系统若单独配置数据采集器或规约转换器，箱变测控可不需要具备环网通讯功能；1.4光伏区通讯采用光纤环网组网方式，通讯柜内配置环网交换机或者数据采集器集成环网交换机功能，环网交换机光口不少于2对，网口不少于2个；1.5数据采集器或者规约转换器支持IEC104，Modbus，IEC103等通信协议，且至少具备3个RS485接口，总接入设备数量不少于60个；1.6光伏区通讯线缆宜单独敷设，并采取保护措施；1.7光伏区本地监控系统服务器按双套冗余配置，工作电源稳定；若本地监控数据需要上传集团监控，需配置稳定的通信电源。
1.8光伏区监控室需单独配置预制舱，预制舱本体符合国标，空间满足运维监控和备品备件及安全工器具摆放要求；1.9光伏区逆变器采用RS485通讯方式时，RS485通讯距离最大不能超过400m；2.0每个并网点需单独配置电度表，电度表数据通过数据采集器上传后台监控。
2.箱变二次2.1箱变为油变时，箱变测控需带非电量保护功能，非电量告警或出口可配置，保护出口宜单独配置出口压板，且可投退；2.2箱变测控需要具备RS485和TCP网络接口，支持Modbus，IEC104等通信协议，且通讯稳定可靠；2.3箱变内宜单独配置UPS电源设备，通讯设备及保护测控装置电源可靠稳定；2.4箱变测控至少具备5路遥控出口，32路遥信接入，6路直流量接入或电阻量接入（满足温湿度接入要求），2路RS485接口和2组网口；2.5箱变需配置小干变，小干变低压侧馈线支路不少于10路，馈线支路断路器满足保护要求；2.6箱变低压侧需单独配置电度表或多功能计量表；开关站1.控制室布置控制室内应布置操作台，供运维人员操作使用。
新能源光伏电站电气二次设计详解
✓ 实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站的正常运行和安全； ✓ 当发生事故时由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、监
视和控制，迅速切除故障，完成事故后的恢复操作； ✓ 监视高压电气设备本身的运行； ✓ 将变电站所采集的信息传送给调度中心，必要时送给运行方式科和
线路三相电流、 母线三相电压、 开口三角电压、 主变中性点电流、 主变间隙电流
断路器位置、 保护装置动作、 自动装置动作
➢启动量： ＊ 模拟量 启动
正序电流、电压 负序电流、电压、 零序电流、电压、
＊ 开关量启动 ＊ 手动启动
断路器位置、 保护装置动作、 自动装置动作
记录升压站内设备在故障前10s至故障后60s的电气量数据，包括 电流和电压模拟量信息、保护动作和断路器位置等开关量信息、 必要的通道信息等
数据采集处理器
机组状态 实时功率 防火墙
风机监控系统
以太网
Internet 无线/光缆
测风塔 数值天气预报
3.7 电能质量在线监测
采集监测点的三相电流、三相电压，通过后台软件对采样数据进行实时 的谐波分析、有功无功计算、三相不平衡度计算等
3.8 同步相量测量装置
➢ 同步相量测量是利用高精度的GPS卫星同步时钟实现对电网母线电压 和线路电流相量的同步测量，通过通信系统传送到电网的控制中心和 保护、控制器中，用于实现全网运行监测控制或实现区域保护和控制。
为了实现对整个电网的监视和控制，调度中心需要收集分散在 各个发电厂和变电所的实时信息。
由于传输到调度中心的实时信息不可避免地包含各种误差， 如测量误差、传输误差等，同时还由于设备条件的限制，有些 电力系统运行所需的参数无法收集到，为了减小误差，信息处 理子系统可以利用收集到的冗余信息，采用状态估计技术，对 无法收集到的参数进行估计，从而得到精确而完整的运行参数。 运行人员根据分析计算的结果，通过分析、综合、判断，从而 决定控制策略，并通过控制子系统予以执行。 该子系统是以计算机为主要组成部分。
光伏电站设计中最佳倾角的二次优化设计浅析
0 引言在光伏电站工程中，支架形式绝大多数以固定支架形式为主。
而在固定式光伏电站设计中，往往以最佳倾角固定安装光伏组件。
当前光伏设计行业中，最被业界认可的光伏系统设计软件是PVsyst，通过PVsyst 软件可以模拟出最佳倾角度数。
然而，通过PVsyst 软件“Orientation”功能模拟出来的最佳倾角实际上不一定是光伏电站全年发电量最高的倾角，事实上，这个“最佳倾角”还有二次优化的空间。
1 最佳倾角理论计算最佳倾角是指光伏组件安装时倾斜至组件表面接收到太阳辐射量最大时的角度；或指当光伏电站全年发电量最大时光伏阵列安装倾斜的角度（北半球光伏组件安装时朝正南方向倾斜；南半球光伏组件安装时朝正北方向倾斜）。
一般光伏电站工程在进行光伏组件布置设计时，需要计算固定支架安装的最佳倾角。
最佳倾角的理论计算方法是依据Klien 和Theilacker 提出的计算倾斜面上月平均太阳辐照量公式计算的[1]。
通过计算组件不同倾斜角度的月平均太阳辐照量，找到最大值，对应得到最佳倾斜角度。
采用Klien 和Theilacker 计算倾斜面上月平均太阳辐照量的简化公式如下【2】： ()()1cos 1cos T B B H H H R H ρββπ=+++−其中：B H 为水平面上的直接辐射量；d H 为水平面上的散射辐射量；H 为水平面上的总辐射量，是直接辐射及散射辐射量之和；ñ为地面反射率，其数值取决于地面状态，一般计算取0.2；B R 为倾斜面上的直接辐射分量与水平面上直接辐射分量的比值。
【3】固定式安装的太阳能光伏阵列最佳安装倾斜角度的选取是受诸多因素影响的，例如：项目的地理位置、场址的太阳辐射分布、场址区域直接辐射与散射辐射比例、当地负载供电要求和其他的特定场地条件等。
排除这些条件的影响，并网光伏发电站达到全年最高的发电量，此时，光伏阵列的安装倾角即为光伏方阵的最佳倾角。
2 最佳倾角软件计算目前，最佳安装倾角的计算公式已经被收录在软件中，可以通过建模仿真模拟出光伏组件安装倾斜角度与组件该photovoltaic power station. Based on theoretical formulas, this paper establishes a model through PVsyst software, calculates the optimal number of inclination angles, and uses PVsyst software to model and analyze the optimal inclination angle calculation for secondary optimization design, and find the inclination angle with the highest annual output of photovoltaic power plants. This calculation method can be implemented in the practical application of photovoltaic power station engineering design.Keywords: photovoltaic design; Pvsyst; optimal tilt angle; secondary optimization图2 最佳倾角模拟结果3 最佳倾角的二次优化设计在光伏电站方阵倾角设计中，若选择固定倾角式支架，那么一般都会选取如上所述方法模拟出来的“最佳倾角”进行支架安装。
新能源光伏电站电气二次设计详解(ppt 78页)
➢ 计算机监控系统 ➢ 继电保护及安全自动装置 ➢ 调度自动化 ➢ 通信系统 ➢ CT/PT配置 ➢ 控制电源系统 ➢ 收资及专业间配合 ➢ 电气二次施工卷册目录
1.计算机监控系统
➢ 计算机监控系统的概念： ✓ 将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自 动装置和远动装置）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计 算机技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设 备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以 及与调度通信等综合性的自动化功能。
2.1.1 变压器保护
➢ 电气量保护具体配置如下：
（1）差动保护
配置原则：
（2）高压侧后备保护； （a）复合电压启动过流保护 （b）零序电流保护
I1 ** I1
（c）间隙零序电流、零序电压保护
I I
110kV及以下电压等级： 主保护、后备保护、非电量保护 均独立配置，组一面屏。
（d）过负荷保护
（e）变压器高压侧过流闭锁调压。 （3） 低压侧后备保护；
电力系统 运行状态
正常状态 不正常 状态
故障状态
✓过负荷：负荷电流>额定电流
后果：
✓频率降低：发电机有功功率不足
电能质量、设备
✓频率升高：水轮发电机突然甩负荷三相短路寿命、用户产品
✓过电压
两相短路质量下降等
✓系统振荡
事故
✓雷击、鸟兽跨接电气设备
两相短路接地 单相接地短路 85%以上
后果：
✓设备绝缘老化 ✓误操作 ✓设备制造缺陷 ✓设计安装错误
I2
I2 **
（a）复合电压启动过流保护
I1 I2
220kV及以上电压等级： 采用主备一体化设备，双套配置， 非电量保护单套配置，组3面屏。
新能源光伏电站电气二次设计详解
✓ 实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站的正常运行和安全； ✓ 当发生事故时由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、监
视和控制，迅速切除故障，完成事故后的恢复操作； ✓ 监视高压电气设备本身的运行； ✓ 将变电站所采集的信息传送给调度中心，必要时送给运行方式科和
单相接地短路 85%以上 后果：
✓设备绝缘老化 ✓误操作 ✓设备制造缺陷 ✓设计安装错误
短路 断线 故障
＊故障元件损坏 ＊缩短使用寿命 ＊破坏产生废品
✓维修维护不当
＊引起系统振荡
新能源光伏电站电气二次设计详解
2.继电保护及安全自动装置
➢ 继电保护装置：反应电力系统中电气元件（发电机、线路、变压器、 电容器、电动机）发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸 或发出信号的一种自动装置
新能源光伏电站电气二次设计详解
2.继电保护及安全自动装置
电力系统 运行状态
正常状态 不正常 状态
故障状态
✓过负荷：负荷电流>额定电流
后果：
✓频率降低：发电机有功功率不足
电能质量、设备
✓频率升高：水轮发电机突然甩负荷三相短路寿命、用户产品
✓过电压
两相短路质量下降等
✓系统振荡
两相短路接地
✓雷击、鸟兽跨接电气设备
新能源光伏电站电气二次设计详解
2.1.1 变压器保护
➢变压器故障 ＊内部故障
1. 绕组的相间短路 2. 绕组的接地短路 3. 绕组的匝间短路 4. 铁芯烧损等 ＊外部故障 主要是套管和引出线上发生的相间短路以及接地短路。 ➢变压器不正常运行状态 ＊ 过电流 ＊ 过负荷 ＊ 冷却系统故障
变压器保护： ＊电量保护 ＊非电量保护
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2.1.1 变压器保护
➢ 变压器故障 ＊内部故障
1. 绕组的相间短路 2. 绕组的接地短路 3. 绕组的匝间短路 4. 铁芯烧损等 ＊外部故障 主要是套管和引出线上发生的相间短路以及接地短路。 ➢ 变压器不正常运行状态 ＊ 过电流 ＊ 过负荷 ＊ 冷却系统故障
变压器保护： ＊电量保护 ＊非电量保护
2.1.1 变压器保护
➢ 电气量保护具体配置如下：
（1）差动保护
配置原则：
（2）高压侧后备保护； （a）复合电压启动过流保护 （b）零序电流保护
I1 ** I1
（c）间隙零序电流、零序电压保护
I I
110kV及以下电压等级： 主保护、后备保护、非电量保护 均独立配置，组一面屏。
（d）过负荷保护
（e）变压器高压侧过流闭锁调压。 （3） 低压侧后备保护；
信号，重瓦斯动作瞬时跳主变两侧断路器。主变压力释放保护瞬时跳主变两侧断路器。
（2）温度保护，在温度过高时动作跳主变两侧断路器，温度升高时动作于发信号。
➢ 主变告警信号：
CT、PT断线告警，变压器过负荷时告警，保护装置故障报警。
2.1.2 线路及母线保护
➢ 线路保护 ＊ 220kV线路保护
光纤电流差动保护，双套配置 ＊ 110kV线路保护
电气二次设计主要内容
➢ 计算机监控系统 ➢ 继电保护及安全自动装置 ➢ 调度自动化
➢ CT/PT配置 ➢ 控制电源系统 ➢ 收资及专业间配合 ➢ 电气二次施工卷册目录
1.计算机监控系统
➢ 计算机监控系统的概念： ✓ 将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自 动装置和远动装置）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计 算机技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设 备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以 及与调度通信等综合性的自动化功能。
➢ 计算机监控系统的主要内容：
✓ 实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站的正常运行和安全； ✓ 当发生事故时由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、监
视和控制，迅速切除故障，完成事故后的恢复操作； ✓ 监视高压电气设备本身的运行； ✓ 将变电站所采集的信息传送给调度中心，必要时送给运行方式科和
2.1 继电保护
一、基本原理 利用被保护线路或故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到
一定值（整定值）时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。 1．利用短路时基本电量的突变
发生短路后，利用电流、电压、线路测量阻抗等的突然变化而构成的保 护。如过电流保护、低电压保护。距离保护等 2．利用内部故障和外部故障时被保护元件两侧电流相位（或功率方向）的 差别 如：纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等 3. 对称分量是否出现 如：零序保护 4. 反应非电气量的保护 如：反应变压器油箱内部故障时所产生的气体而构成瓦斯保护；反应电 动机绕组的温度升高而构成过负荷或过热保护等。
3
1.计算机监控系统
➢ 计算机监控系统结构 分层分布式
在逻辑上划分为2个层次: 站控层(station level) 按变电站远景规模配置
间隔层(bay level)
按不同电压等级和电气间隔单元划分
各层次间采用高速以太网通讯
110kV及以下采用单以太网 220kV及以上采用双以太网
4
RCS-9785C GPS天文钟
检修中心等，以便为电气设备监视和制定检修计划提供原始数据。
1.计算机监控系统
➢ 计算机监控系统基本功能
✓ 数据采集和处理 ✓ 数据库的建立与维护 ✓ 调节与控制 ✓ 报警处理 ✓ 同期 ✓ 事件顺序记录 ✓ 画面生成及显示 ✓ 在线计算及制表
✓ 远动功能 ✓ 时间同步 ✓ 人—机联系 ✓ 系统自诊断和自恢复 ✓ 与其他设备的通信接口 ✓ 运行管理 ✓ 系统自诊断和自恢复
短路 断线 故障
＊故障元件损坏 ＊缩短使用寿命 ＊破坏产生废品
✓维修维护不当
＊引Байду номын сангаас系统振荡
2.继电保护及安全自动装置
➢ 继电保护装置：反应电力系统中电气元件（发电机、线路、变压器、 电容器、电动机）发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸 或发出信号的一种自动装置
➢ 继电保护装置的基本任务： ⑴故障时，自动、迅速、有选择性切除故障元件，使故障元件免于继 续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行 ⑵不正常运行状态时，发出信号（跳闸或减负荷）
电力系统 运行状态
正常状态 不正常 状态
故障状态
✓过负荷：负荷电流>额定电流
后果：
✓频率降低：发电机有功功率不足
电能质量、设备
✓频率升高：水轮发电机突然甩负荷三相短路寿命、用户产品
✓过电压
两相短路质量下降等
✓系统振荡
事故
✓雷击、鸟兽跨接电气设备
两相短路接地 单相接地短路 85%以上
后果：
✓设备绝缘老化 ✓误操作 ✓设备制造缺陷 ✓设计安装错误
服务器A 服务器B
操作员站
维护 工程师站
调度主站
RCS9200 RCS9698H 五防主机 远动主机
RCS-9798 保护信息子站
交换机
100M以太网
RCS-9794A 通信管理单元 对时总线
RCS-9700C 测控单元
RCS-9600C 保护测控单元
RCS-900 保护单元
IED 智能单元
外厂 保护单元
光纤电流差动保护，单套配置 ＊ 35kV线路保护
采用保护、测控一体化设备（综保装置），单套配置 ➢ 母线保护（差动） ＊ 220kV母线保护
双套配置，含失灵保护功能 ＊ 110kV母线保护
单套配置，含失灵保护功能 ＊ 35kV母线保护
I2
I2 **
（a）复合电压启动过流保护
I1 I2
220kV及以上电压等级： 采用主备一体化设备，双套配置， 非电量保护单套配置，组3面屏。
（b）过负荷保护
➢ 非电量保护具体配置如下：
图3－2－1双绕组单相变压器纵 差动保护的原理接线图
（1）瓦斯保护，作为主变压器主保护之一，包括主变本体和有载调压开关，轻瓦斯动作发
录波器
2.继电保护及安全自动装置
电力 系统
电力 设备
一次 设备
生产、输送、 分配、消耗电 能的设备
二次 设备
对一次设备的 运行状态进行 监视、测量、 控制、保护的 设备
发电机 变压器 断路器 母线 输电线路 隔离开关 无功补偿装置等
监控系统 测量仪表 继电保护 安全自动装置等
2.继电保护及安全自动装置