110kV 模块化智能变电站二次系统的设计与研究

110kV 模块化智能变电站二次系统的设计与研究

发表时间：2019-11-29T16:44:33.367Z 来源：《中国电业》2019年第12期下作者：杨帆王鹏程王毅

[导读] 随着经济和各行各业的快速发展，二次系统设备模块作为户外模块化智能变电站的重要构成部分摘要：随着经济和各行各业的快速发展，二次系统设备模块作为户外模块化智能变电站的重要构成部分，它的研发优化可以明显减少变电站建设的人力及物力消耗，缩短工程建设周期，降低工程投资。整站二次系统设备模块由厂家集成，在工厂内以最优方式对设备进行模块化集成及相关加工、安装、配线、调试等工作，并作为一个整体运输至工程施工现场。可以发现，采用模块化集成的二次系统建设流

程精简，较传统模式明显减少了设计、施工、调试消缺的工作量，大大缩减工程的建设周期，建设效率明显提高。目前，国内许多地方供电公司已陆续开展模块化智能变电站试点工程的建设，但建设技术尚未成熟，有待进一步改善与推进。论文基于笔者自身工程实践设计经验，从设计角度浅谈模块化智能变电站二次系统设计过程中存在的问题，并对110kV模块化智能变电站预制舱式组合二次设备配置方案及模块化集成重点研究。

关键词:智能变电站;二次系统；设计

引言

随着我国经济的高速发展，智能变电站在智能电网中得到了广泛应用和发展。智能变电站对信息数字化要求高，所以要对智能变电站网络信息进行有效的安全防护，保证智能电网运行的安全性和可靠性。因此，分析智能变电站二次系统安全防护目标和特点，将计算机技术和自动化技术应用于智能变电站二次系统安全防护，结合智能变电站二次系统安全防护的实际要求，提出智能变电站二次系统安全防护的策略，以期为我国智能变电站的发展提供借鉴。

1智能变电站二次系统安全防护特点

智能变电站二次系统在安全防护方面具有动态闭合性特点。二次系统动态闭合性是二次系统在安全防护过程中，所有的程序运行都安照顺序进行执行。二次系统安全防护首先要构建二次系统安全防护体系，通过系统防护的检测方式检测危险源，再通过系统检测的结果制定相应的防护响应措施。二次系统安全防护的闭环性主要是二次系统的安全防护在防护和检测过程中形成一个封闭的环形体系。智能变电站二次系统安全防护的动态闭环性特点。智能变电站二次系统安全防护体系建立要具有系统性原则，以弥补系统安全防护的不足，突出自身安全防护的优势。遵守可靠性原则可以及时应对黑客攻击，并对攻击行为进行防护。全面性原则要可以做到安全防护的实时性和连续性，强化边界安全防护，建立统一的安全防护体系。

2二次系统采样方案优化设计

2.1二次设备模块化集成

模块设置主要按照设备功能及间隔对象进行划分，尽量减少模块间二次接线工作量。1)主要模块划分(1)站控层设备模块包含监控系统站控层设备、调度数据网络设备、二次系统安全防护设备、辅助控制系统等。(2)公用设备模块包含站域保护控制装置、公用测控装置、时钟同步系统、故障录波及网络记录分析装置、火灾报警系统等。(3)一体化电源系统模块包含站用交流电源、直流电源、交流不间断电源(UPS)、蓄电池等。(4)110kV间隔设备模块包含110kV线路(分段)保护测控集成装置、过程层交换机等。(5)主变间隔层设备模块包含主变压器保护装置、主变测控装置等。(6)通信设备模块包含光纤系统通信设备、站内通信设备等。2)设备配置优化方案一个规模较大的110kV智能变电站，最佳的配置方案是:在110kV配电装置区空隙场地配置一个Ⅲ型间隔层设备预制舱，尺寸为12200mm×2800mm×3133mm，舱内含110kV系统设备模块、主变系统设备模块、直流系统设备模块以及故障录波、公用测控、时钟同步等公用设备模块。其他模块采用预制式二次组合设备布置于二次设备室内。35kV及10kV保护测控装置就地安装于配电室开关柜内。预制舱式二次组合设备采用前接线、前显示式装置。

2.2整体框架设计

系统运行的整体框架质量从根本上决定整个安全防护系统的运行质量，具体设计工作中，需要应用合理方法完成该项工作。本文基于对二次防护系统功能的分析，制定了整体框架，安全区Ⅰ的作用是实现对智能变电站中各类设备和电力参数的实时获取、分析及整理，并在此基础上制定系统的运行方案。通过控制区的交换机，可以向整个系统发布整个变电站相关设备的控制指令。后续运行中，安全区的作用是在确定智能变电站系统出现运行故障时，及时向调度中心传递相应的故障状态，同时分析整个系统在运行中出现的问题；在控制系统运行中，通过对这类内容的研究与分析，找到最佳的设备运行状态调整方案，以提高整个系统的运行状态。安全区Ⅱ的作用是获取和处理非即时信号，但是本身不具备控制智能变电站相关设备的功能。具体的运行中，该区域和安全区Ⅰ有很强的联系，该系统的最典型功能为记录变电站运行中的故障波形，同时完成电能采集工作。

2.3二次系统安全防护策略

智能变电站制定二次系统的安全防护策略，与传统的二次系统安全防护策略相比，要把边界安全防护和过程安全防护结合在一起，共同构建一套完整的安全防护体系。对不同安全区域之间相互交界的区域建立安全防护区，结合智能变电站实际运行情况，针对各个不同的安全区建立相应的安全防护措施，并构建可信计算机的过程安全防护体系。过程安全防护是针对二次系统的操作系统和应用系统等，在进行计算处理的过程中采用安全防护措施对计算过程进行安全防护的一种技术。过程安全防护可以防止外界入侵等行为对计算进行干扰或者破坏，从而避免事故的发生。过程安全防护是针对二次系统中各个分区的操作系统、应用系统和主要芯片，在进行计算处理的过程中，建立基于可信计算机技术的安全防护策略。过程安全防护策略的重要内容是在计算处理过程中同时引入安全防护策略，安全监控计算过程的每一个环节，以实现计算和安全防护，同时控制二次系统的整个计算过程。过程安全防护是一种新的主动安全防护策略，可以有效分析和处理边界安全防护中存在的问题。过程安全防护过程安全防护策略具有实时性和安全性，在智能变电站二次系统安全防护中起到了重要的安全防护作用。

结语

二次设备配置方案模块化集成能更好地推进模块化智能变电站建设。基于工程设计实践经验，从设计角度总结模块化智能变电站建设中存在的问题，并重点研究110kV模块化智能变电站预制舱式组合二次设备配置方案及模块化集成，优化方案可显著减少变电站二次设备及屏柜数量，减轻现场施工及调试工作量。即系统整体框架设计、系统逻辑关系设计及系统中相关器件设计。技术应用中，使用的方法是首先根据设计方案完成对整个系统的设计工作，其次是对安全系统的装配和应用，最后是完成对整个系统的建设和应用。