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数字化变电站中电气二次设计【概要】本文就数字化变电站中的电气二次设计进行探讨，并针对数字变电站电气二次设计原则等方面作了深入探究，为类似设计工作提供参考借鉴。
【关键词】电气二次设计；原则；保护配置；调度自动化1.前言所谓的数字化变电站，就是指在变电站的信息收集、信息传输、信息处理、信息输出过程中，使用数字化技术和设备，使这些过程全部实现数字化运行的变电站。
而电气二次设计主要是指针对主线路的一次设备，进行一次设备参数的测量设计、检测设计以及控制电路的设计。
随着电力信息技术和智能化水平不断提高，数字化变电站、智能电网是当今供电技术发展的总趋势，传统变电站二次系统存在的问题及相关配置，已不能满足电网建设智能化发展的需求，因此，实现对变电站的数字化监控，测量，控制和保护，并开展二次电气设计尤为重要，对数字化变电站的建设具有重要意义。
2.数字化变电站电气二次设计原则2.1 电气二次设备设计原则220kV数字变电站要求常规的二次设备，如继电保护装置、测量控制装置、防误闭锁装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现功能装置重复I/0现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源共享，常规的功能装置变成了逻辑的功能模块。
2.2 五防闭锁五防功能是指：⑴防止误分、合断路器。
⑵防止带负荷分、合隔离开关。
⑶防止带电挂（合）接地线（接地刀闸）。
⑷防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）。
⑸防止误入带电间隔。
数字化变电站五防是一种采用计算机技术、用于高压开关设备防止电气误操作的装置。
通常主要由主机、模拟屏、电脑钥匙、机械编码锁、电气编码锁等功能元件组成。
现行微机防误闭锁装置闭锁的设备有四类：开关、刀闸、地线（地线刀闸）、遮栏网门（开关柜门），上述设备是通过微机锁具（电编码锁和机械编码锁）实现闭锁的，对上述设备须由软件编写操作闭锁规则。
变电站电气二次专业数字化施工图绘制与成果移交摘要：随着电网建设规模的不断扩大，电网结构的日渐复杂，电网管理对信息系统依赖程度不断提高。
电力行业迫切需要采用更先进的数字化建模技术来提升变电工程的设计、施工及运行中的信息管理水平。
基于三维设计技术开展变电工程数字化设计是满足电网工程数字化移交要求的重要途径，国家电网公司也已陆续发布了一系列电网工程的三维设计和数字化移交的规范。
而变电二次专业更多的是体现功能原理，难以形象为三维实物模型，因此对其三维数字化设计方案的研究还较少，设计手段智能化、自动化程度较低，生成的设计成品无法与三维设计平台或ＧＩＭ模型文件进行交互，不能满足三维设计和数字化移交的要求。
关键词：电气二次设计；设计软件；数字化交付；三维设计引言电力行业改革步伐的加快，对电力企业服务能力及设施水平提出了新的要求。
为了提升电力生产水平、优化生产方式，需要加强电网尤其是变电站的建设。
变电站作为电力流和信息流的中枢，是智能电网和电力物联网建设的重要领域。
近年来国家电网有限公司持续推进变电站智能化建设，积累了丰富的经验。
但由于现有专业管理细分等原因，智能变电站顶层设计时没有体现“开放、共享”的互联网思维，仍存在信息孤岛和数据烟囱。
这无论与电网安全还是企业经营的角度都是不相符的，所以重构、优化变电站二次系统构架是十分有必要的。
1电气二次专业数字化设计为提高数字化设计水平，引进上海欣电电气数字化软件（ＥＬＥＣ）。
ＥＬＥＣ软件是针对传统ＣＡＤ软件设计问题，基于变电站集成模式开发，从源头将二次信息数字化的平台。
通过ＥＬＥＣ软件，可根据原理图实现接线设计、自动校核、端子排及电缆清册生成等，提高变电站二次系统设计自动化、精细化程度，减少手工输入错误，提高设计效率和质量。
变电站二次系统采用数字化软件设计的主要流程如下：根据项目建立工程，确定项目用户保存于数据库中，同时建立设备库、电缆型号库、芯线功能库、回路库等；利用设备库进行电气原理接线图设计，包括电流回路、电压回路、控制回路、信号回路等；根据电气设备原理图和端子排自动生成电缆接线图，包括电缆编号、回路号、互联端子等；自动生成含设备编码、电缆编号、起点、终点等信息的电缆清册，并根据需要导出相应的格式。
智能变电站二次系统优化设计及研究1. 引言1.1 研究背景智能变电站是指应用先进的信息技术、通信技术和自动化技术，实现对电力系统的监测、控制、保护和管理的高级电力系统设施。
随着智能电网和新能源技术的快速发展，智能变电站在电力系统中的作用日益重要。
在传统电力系统中，二次系统是智能变电站的核心部分，负责电力系统的监测、控制和保护。
对智能变电站二次系统进行优化设计具有重要的意义。
当前，随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的增加，电网安全稳定运行面临着更大的挑战。
而智能变电站二次系统的优化设计可以提高电力系统的安全性、稳定性和经济性，有效解决电网运行中的问题。
在这样的背景下，对智能变电站二次系统的优化设计进行深入研究具有重要的实践意义。
本文将从智能变电站二次系统优化设计方法、流程、关键技术、案例分析和未来发展趋势等方面展开探讨，旨在为智能电力系统的发展提供参考，并对未来的研究和实践提出建议。
【研究背景】部分即在于此。
1.2 研究意义智能变电站是电力系统的重要组成部分，二次系统是智能变电站中的关键部分。
二次系统的设计优化直接关系到智能变电站的性能、稳定性和可靠性。
对智能变电站二次系统进行优化设计和研究具有重要的意义。
智能变电站二次系统的优化设计可以提高电力系统的运行效率和质量，减少能源浪费，降低系统运行成本。
通过合理设计二次系统，可以更好地监测和控制电网的运行状态，及时发现和解决问题，提高电网的安全稳定性。
智能变电站二次系统的优化设计可以提高电网的响应速度和自适应能力，增强电力系统的抗干扰能力和抗灾能力。
在面对复杂多变的外部环境和电网负荷波动时，优化设计的二次系统可以更快地作出调整和响应，保障电力系统的正常运行。
2. 正文2.1 智能变电站二次系统优化设计方法智能变电站二次系统优化设计是为了提高电力系统的运行效率和可靠性，以满足日益增长的电力需求和提高供电质量的要求。
在设计过程中，需考虑系统的稳定性、安全性、经济性和环保性，通过科学的方法和技术手段实现系统的最佳化配置。
智能变电站二次系统实虚回路数字化设计研究摘要：变电站二次系统由二次设备及设备间的二次回路构成。
常规站二次回路由设备间的物理电缆接线实现，物理回路本身就表达了设备间逻辑功能的联系，只需出具电缆接线图即可；而智能站设备间通过数字信号通信，由变电站配置描述(SCD)文件描述设备间的逻辑回路(也称虚回路)联系，二次设备间的物理光纤连接构成了物理回路(也称实回路)，智能变电站二次回路由SCD文件描述的“虚回路”和由物理光纤连接构成的“实回路”共同组成。
逻辑回路在物理回路上传输，物理回路是实现逻辑回路的媒介，逻辑回路和物理回路是智能变电站二次系统设计的核心部分。
关键字：智能变电站；二次系统；实回路；虚回路；设计1.二次系统实虚回路目前，智能变电站中的二次回路设计基本上都是二次回路中的实回路（光纤连接）与虚回路（虚端子）分别进行设计，但是虚回路中所传递的信息是以实回路中的物理链路来达到。
从理论层面来分析，实回路与虚回路设计是彼此依托的关系。
（1）实回路设计。
实回路设计，实际上就是构建在IED设备之间物理端口的一种光纤连接关系。
物理端口之间的连接主要运用的是级联与直连方式，IED间的直采直跳链路则运用的是直连的方法，IED之间务必要通过交换机的网采链路，则选用的是级联方法。
通过IED设备建模来促使设备物理端口信息来实现可视化，实回路设计则是建立在可视化IED设备模型的基础上来实施。
以右侧下拉框来切换到各IED设备，从而达到本侧IED设备和各IED设备间光纤连接配置的目的。
通过端口光纤对侧设备信息和端口光纤所传输的信息类型（GOOSE或者是SV），便于设计人员进行措施排查。
另外也可以为部分设计文档提供坚实依据。
（2）虚回路设计。
IED的ICD文件之中涵盖了装置中所需要的全部输入输出信号，在这之中dsGOOSE数据集涵盖IED装置的GOOSE所传输信息dsSV数据集涵盖IED装置的SV发送信息；涵盖“GOIN”关键字来作为前缀的数据对象是装置的GOOSE输入，另外涵盖“SVIN”关键字来作为前缀的数据对象是装置的SV输入。
智能变电站二次系统设计现状和展望摘要：随着科学技术的不断更新，以及社会主义市场经济的发展步伐日渐加快，人们的物质生活水平日趋提高，这一时代发展背景无疑为我国电力行业的发展以及进步带来了极大的发展契机，而变电站也在不断的向智能化以及数字化的方向进行转变，一定程度的提高了变电站的运行效率，值得一提的是，变电站的运行环节伴随着各类的阻碍性问题，这就要求相关的技术人员必须肩负自身的职责，运用二次设计的方式对其进行合理的优化。
基于此，笔者主要针对智能变电站二次设计的现状进行分析，而后展望了它的发展趋势，以下为详细叙述。
关键词：智能变电站；二次系统；设计工作；现状；展望整体的电力系统运行环节，变电站可谓是进行电能分配和把控的重要环节，它的主要功能是确保电力系统可实现高效的输电和配电，因此，若想一定程度的提高变电站的运作质量，并体现自动化的运行特点，就要对其中的各类不良因素进行总结，而后相关的技术人员还应当结合其实际的运行情况，对变电站进行有效改造和二次升级，逐步转变为智能化变电站，需要注意的是，当今所推行的智能变电站的线路以及设备的应用，仍旧体现了许多的不足和漏洞，所以相关的工作人员一定要做好二次设计的优化工作，确保智能变电站的运行稳定性和安全性。
一、智能变电站二次设计的要求智能变电站是一项极具系统化特色的自动化系统，它会运用可靠的、开放式的以及高性能的系统设备，这样的内部功能符合无人运行的需要，全站通信规约则统一运用DL/t860通信标准，对整个变电站进行全方位的、科学的监视以及监测，提高控制效率，同时此变电站具有遥信、遥控、遥测以及遥调等功能，可以与时钟同步，体现了超强的信息交换能力以及通信调度能力，其功能逻辑层面主要由过程层、站控层以及间隔层所共同组成[1]。
二、智能变电站二次设计的现状分析（一）设计原则变电站计算机监控系统的内部功能以及相关配置等都要符合无人操作的设计需要，在此过程中，还需尽可能减少变电站设备的二次设置等行为，达到资源共享的效果，减少工程建设过程中的资金投入量。
变电站电气二次数字化设计技术优化策略探讨发表时间：2020-11-12T09:36:07.057Z 来源：《当代电力文化》2020年第17期作者：宋华铖[导读] 电气二次部分设计，是整个变电站设计的重要组成部分，宋华铖安徽顺安电网建设有限公司摘要：电气二次部分设计，是整个变电站设计的重要组成部分，也是最为复杂和精细的部分。
因此，变电站建设时，对于电气二次系统设计质量提出了很高的要求。
然而电气二次专业设计属于下游专业，加上建设过程各环节的把控问题，留给设计的时间相对较少，使得设计质量和设计效率难以兼顾。
关键词：变电站; 电气二次; 数字化设计;技术优化；策略1 数字化设计软件平台1.1 软件基本功能目前，已应用的电气二次数字化设计软件一般包括如下功能：(1）芯线数字化连接：将原理图中设备、端子、电缆、芯线均采用数字化方式设计，并将数据提交至后台。
(2）端子排自动生成：根据后台储存的电缆信息（去向、型号、编号等）、芯线接线位置，自动生成端子排安装图。
(3）电缆清册自动开列：根据后台数据，自动生成电缆清册。
(4）错误校核：根据数据核对，自动校验不同卷册之间配合差错。
(5)SCD文件设计：根据已读取的ICD文件，设计虚端子连接，并生成设备虚回路连接情况和SCD文件。
1.2 数字化设计难点电气二次数字化设计推广过程中发现，设计效率提升不明显甚至降低，新技术应用仍存在一定难度。
(1）重复工作量大：由于采用数字化设计方案，全站所有电缆及接线均需绘制，若变电站内有主变、线路等相同间隔较多，采用数字化设计方案将大幅增加绘制工作量和图纸数量。
(2）多次更新端子排：与传统方案不同，数字化设计采用自动生成端子排安装图，若原理图修改，则需重新刷新端子排图，工作量大且容易出错。
(3）原理图绘制难度大：采用数字化设计方案，原理图信息量增大，且缺乏典型图集，将大幅增加设计工作量。
2 数字化设计功能优化2.1 多间隔图纸绘制功能相似间隔一次参数、保护测控厂家等均相同的情况，若每个间隔的二次线均需要设计一次，则图纸量和工作量都会相应增加。
数字化变电站中电气系统二次设计研究
发表时间：2019-01-03T15:29:03.000Z 来源：《建筑细部》2018年第11期作者：唐纯华[导读] 数字化变电站是智能电网的重要组成部分，它引领着变电站新技术的发展方向。
广西冠宇电力有限公司 530029 摘要：数字化变电站是智能电网的重要组成部分，它引领着变电站新技术的发展方向。
数字化变电站就是通过数字化技术使变电站的信息采集、处理和传输，并建立与之相适应的通信网络和系统的变电站。
与常规变电站不同，数字化变电站具有一次设备智能化、二次设备网络化、运行管理系统自动化等特点，可以减少设备的检修次数和检修时间，减少自动化设备数量和二次接线，提高系统的可靠性。
设
备具有互操作性，方便设备的维护和更新，提高了工作效率。
关键词：数字化；变电站；电气系统；二次设计
一、引言
一次设备智能化、二次设备网络化、信号数字化是数字化变电站的主要特点，数字化变电站在技术和经济上具有重大的意义。
首先在技术上，数字化变电站信号传输均通过光缆技术实现，使得传统的二次电缆使用量大大减少，提高二次系统的可靠性；其还具有良好的互操作性，通过变电站数据共享，便于变电站改造和扩建工作，便于设备的维护和更新，提高工作效率。
此外，数字化变电站通过状态检修可以减少设备的检修时间与次数，提高设备的利用率。
其次在经济上，与传统变电站相比，信息的共享可以减少变电站设备的重复建设和投资；紧凑的设备可以减少用地；良好的互操作性减少变电站设备初期建设成本和运行维护成本等。
总之，数字化变电站的应用可有效提升变电站的可靠性和安全性，提高变电站自动化水平与生产管理效率。
二、数字化变电站的技术特征
1.数据采集数字化
电压、电流的采集采用非常规互感器（如电子式互感器或光电式互感器）是数字化变电站技术应用的主要标志之一，这实现了电气量数据采集环节的数字化。
实现数据采集数字化可以使一、二次系统在电气上达到有效隔离，电气量动态测量范围大大增加，电气量测量精度有效提高，为信息共享提供基础。
通过信息共享使得常规变电站装置冗余向信息冗余的转变。
2.系统分层分布化
基于 IEC 61850 标准的数字化变电站的一、二次设备可以分为站控层、间隔层，过程层。
过程层主要指变电站内的电流和电压互感器、变压器、断路器、隔离开关，等一次设备。
间隔层和站控层主要指的是变电站综合自动化系统。
间隔层一般按间隔划分，其包括测控元件和保护元件。
测控元件负责该间隔的电气量的测量、断路器、隔离刀闸的控制等，保护元件负责该间一次相关设备的保护控制、故障记录等。
3.系统建模标准化 IEC 61850 标准为变电站自动化系统定义了统一的、标准的信息模型和信息交换模型，实现变电站信息共享与设备的互操作性，为实现变电站建模标准化提供了有效的工具，确立了变电站网络通信标准。
4.信息交互网络化
数字化变电站实现由常规互感器到新型电子式互感器使用转变，将传统的模拟电气量转变为数字化电气量，实现变电站内装置设备之间以高速网络为依托的信息共享，功能重复的二次设备接口不再出现，常规功能装置被逻辑功能模块代替，以太网技术的有效利用，实现过程层与间隔层之间的信息交换，间隔层与变电站层的通信，间隔层内部之间的信息交换和通信，变电站层不同装置之间的通信。
信息及设备共享得到真正实现。
5.设备检修状态化
状态检修也称为预知性维修，主要包括三个环节：设备诊断、设备状态监测、检修决策，其依靠有效的状态监测，也就是状态监测是设备诊断的根据和状态检修基础，以设备当前的工作状况为依据，根据在线监测和诊断情况、系统的技术应用要求，诊断、确定设备当前状态，根据结果安排检修时间和项目，并制定相应的检修决策。
6.设备操作智能化
变电站设备的智能化为数字化变电站发展提供了可靠的基础，智能断路器的应用推动了数字化变电站的发展。
采用计算机控制和微电子技术以及电子式互感器建立新的断路器二次系统是智能断路器二次技术的发展趋势。
智能断路器需要在断路器内嵌入开关量、电压和电流变换器来实现断路器的智能化。
断路器系统的智能性由智能型接口装置、微机型控制单元和相应的控制软件来实现。
作为智能控制元件的输入，控制和保护命令可以通过光纤网络，实现与断路器操作机构的连接。
三、数字化变电站二次系统设计
1.变电站自动化系统
（1）系统构成全站建立在 IEC 61850 通信标准基础上，实现全站设备间数据共享与互操作。
全站构架可分为三层：站控层、间隔层与过程层；通过采用站控层和过程层两层网络实现三层设备之间连接。
2.网络结构
站控层采用 100M 以太网星型双网结构，分为监控 A 网、监控 B 网，不设置独立的保信 C 网，保护故障信息集成在监控网中，保信子站通过网络接口从监控 A、B 网获取保信子站信息。
站控层制造报文规范（MMS）、面向对象的变电站事件服务（GOOSE）、简单网络时间协议（SNTP）三网合一。
3.站控层
站控层设备包括一体化电网运行智能系统主机、变电站运行驾驶舱、一体化运行记录分析装置、五防主机、保信子站、远动工作站、网络设备、辅助设施系统以及其他智能接口设备。
4.间隔层
间隔层设备包括各电压等级保护、测控装置以及电能计量装置等。
5.过程层
过程层主要设备包括合并单元、电子式互感器、智能设备等，其主要功能是：完成电气量的采集、开关量的监测、控制命令的执行、全站设备运行状态的监测等。
2.故障分析与决策
（1）故障数据的自动统计与存档具备故障动作次数、动作时间等数据的自动统计功能，并能将故障的相关开关量、采用值等录波数据与保护动作报文等数据自动打包存档，供运行维护人员调用。
（2）故障事件回放利用保护动作、开关跳闸、故障录波、GOOSE 报文等信息事件的时标信息，以及大量由 SCADA 系统获得的信息，完成事故回放模拟功能，为故障分析人员了解故障处理和演变过程提供依据。
（3）故障信息综合分析决策提取故障前后暂态、稳态和设备状态等全景信息，并结合当前电网拓扑，对故障信息进行分析、判断，筛选提炼出与故障相关、对故障分析有用的信息，并进行归类处理，对故障全面分析和快速定位。
通过对故障信息的分析，根据故障特征，综合利用故障推理、故障选相、故障定位等技术手段，反推出可能的故障类型、故障元件、故障点位置等，并自动生成故障分析报告。
根据故障分析结果和当前电网运行状态，为故障隔离范围和快速恢复供电提供辅助决策。
从而实现故障分析、定位，为故障隔离和恢复供电提供辅助决策的功能。
3.状态检修
在辅助设施后台主机上，建立状态监测软件系统，获取 GIS、主变、避雷器、蓄电池等设备状态检测 IED 的数据信息，进行集中处理，并通过状态监测专家系统，进行评估一次设备的状态，实现一次设备与蓄电池等二次设备的状态检修。
自动生成状态检修分析报告，发送至一体化电网运行智能系统平台或调度部门，供运行维护人员参考。
支撑电网经济运行与优化控制通过电压无功综合控制和优化运行方式，降低网损。
通过智能调节变电站的变压器有载分接头和投切无功设备（电容器、电抗器）保证用户端电压质量。
支持区域电压无功综合控制，降低区域网损。
参考文献：
[1]高翔.数字化变电站应用展望[J].华东电力，2006.（8）.
[2]陈树勇．智能电网技术综述[J]．电网技术，2009（8）：20-21.。
