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摘要：变电站二次电气设计包括测量、控制、保护与信号回路以及外部控制与电缆设计。本文主要是对电气二次设计中涉及到的继电保护，二次接地与抗干扰，光纤纵差保护，电流、电压的选用等方面对变电站的二次设计做了分析。
关键词：电气二次系统;继电保护;光纤纵差保护;接地
电力二次系统工作性能的稳定可靠对予整个电力系统具有重要作用，在电气二次设计的时候，只有更好地进行新技术的推广与应用，与之相适应的规程规范应不断修改、完善。同时，科研、制造、设计等部门不断推出经济、可靠、实用的新产品，才能更好的提高电力系统自动化水平、确保电网的安全。以下主要是对继电保护，二次接地与抗干扰，光纤纵差保护，电流、电压的选用等电气二次设计所涉及的内容进行了分析。
1.继电保护
继电保护是保障大电网安全的第一道防线。如果保护装置在故障发生时正确、快速、可靠动作，将有效遏制系统的状态恶化，起到保障电网安全稳定运行的作用。反之。则可能扩大事故，甚至导致电网大面积停电。近年来国内外频繁发生的大停电事故调查表明，虽然引发电网大面积停电的因素很多，但由于保护误动、拒动以及电网大范围潮流转移过程中发生的保护连锁动作，是导致事故扩大，乃至引发系统大面积停电的关键因素之一。实践表明，继电保护系统在保证电力系统正常运行过程中起到一个举足轻重的作用。继电保护系统的失灵相当程度上影响了电力系统安全、稳定运行的能力。而保护系统中的隐形故障被认为是电力系统发生大范围连锁性故障的主要因素。值得一提的是，继电保护及二次回路隐形故障是完全可以预防的。使用目前国内比较先进的保护设备，主保护装置具有自诊断功能，对于装置的一些异常情况都能进行在线监测;作到设备维护、检修到位，人员工作到位，将设备的一些细微变化记录在案，对运行设备的变化情况进行对比分析，找出存在的问题，有针对性的进行处理;尽量降低设备隐形故障的危害，使系统和电气设备避免大规模的事故。
2.二次接地与抗干扰
电力二次系统工作性能的稳定可靠对予整个电力系统具有重要作用。分析研究电力二次系统的接地及其抗干扰等问题具有重大意义。二次系统接地的常用种类有：①工作接地：工作接地是为系统正常工作而设置的接地。如为了降低电力设备的绝缘水平，在1lOkV及以上电力系统中采用中性点接地的运行方式，在两线一地的双极高压直流输电中也需将其中性点接地。②防雷接地：为了避免雷电的危害，避雷针、避雷线和避雷器等防雷设备都必须配以相应的接地装置以便将雷电流引入大地。③安全接地：为了保证人身的安全，将电气设备外壳设置的接地。二次系统接地方法主要有保护系统和信号系统的接地、二次回路的接地、二次电缆屏蔽层的接地等。二次系统的常见干扰源主要有：电磁耦合干扰、射频干扰、雷电干扰、操作引起的干扰以及短路电流、二次回路操作、局部放电及电力二次系统内部的电子元器件等等产生的干扰。
在设计电力二次系统时，在硬件上采用一些抗干扰措施，可以有效抑制干扰信号的侵入，提高装置的抗干扰能力。主要措施有：①隔离为了抑制共模干扰，保护装置中与外界连接的线路如模拟量、输入输出开关量、数字量和电源线等，经由光电隔离或隔离变压器隔离后再进入装置内部。其中光电隔离主要通过光电耦合器将外部开关量信号及开关量输出和内部电气回路进行隔离，隔离变压器主要通过专用变压器将一、二次侧的交流回路隔离。②屏蔽屏蔽的实质是通过具有良好导电性的金属所构成的全封闭壳体来隔离和衰减电磁干扰，如微机保护的壳体，将核心数字部件、A/D转换器等器件装在内屏蔽壳体内。常见的屏蔽方式有抑制寄生电容耦合干扰的电场屏蔽（如电压、电流变换器一、二次侧绕组之间隔离）和防止电磁耦合及感性耦合的磁场屏蔽等。③滤波、退耦与旁路抑制横模干扰的主要方法是采用滤波和退耦电路。交流信号输入通道都有前置模拟低通滤波器，兼有抗干扰的作用。从抗干扰角度考虑，RC滤波器比LC滤波器好，因为RC滤波器是耗散式滤波器，把噪声能量变成热能耗散掉了，而LC滤波器则会产生附加的磁场干扰，所以电感要加屏蔽罩。在电源系统中，对每个电路或每个组件都要采用退耦电路供电。
3.光纤纵差保护
光纤纵差保护由于具有中继距离长、传输信息量大、抗干扰性能好、防止雷电等优点正广泛应用于电力系统中。光纤纵差保护系统主要由保护装置、光通信接口设备和光通信系统组成，以双端光纤保护系统为例，光纤纵差保护的基本原理是通过交换线路两侧的模拟量，比较两侧电流方向或大小来判断被保护线路上是否发生了短路，以决定保护是否动作。纵差保护原理的理论基础是基尔霍夫电流定律，它具有良好的“天然”选相能力和良好的网络拓扑适应能力（能适应任何型式的输电线路），对于提高电力系统的安全稳定性和输电供电的灵活性为目标的电网的建设，具有非同寻常的意义。
4.电流、电压的选用
电流、电压互感器的主要用途是为继电保护、测量、仪表提供电力系统一次电流、电压的信息。电流、电压互感器的二次参数是与继电保护、测量、仪表的特性和要求相适应的，其性能直接影响继电保护的可靠性、测量和计量的精度，影响电网安全及工程投资等。由于数字电子技术的发展，微机保护在电网中得到广泛应用，数字式电子测量表记代替了常规电磁式仪表，这给常规电磁式互感器制造及参数选择提出新的问题。第一，测量用互感器只有负载在25%～100%时才能保证其精度，由于综合自动化的应用，取消了电测仪表、控制设备，一般用综合测控装置自身的显示器，再加上设备布置更加紧凑，电缆用量减少，互感器的实际负载远小于25%的额定负载，负载不能匹配，精度难以保证;第二，计费用表记精度达0.2S级，交流采样精度也达O.2级，按常规配置，互感器的精度比所接仪表精度应高一级，即O.1级，目前没有该精度的产品，由于电网规模不断扩大，很难查到暂态特性好同时短路电流倍数又大的电磁特性电流互感器。第三，保护回路要求独立，测量、计量各要求独立的二次绕组，二次绕组数量越来越多，特别是一个半开关接线的接线更是复杂，在此对保护规程提出质疑，能否同一套保护的主保护、后备保护共用一组CT，实际应用中及少有互感器的二次绕组故障，二次绕组数量多可靠性不一定就高。电力系统正在向超高压、大容量电网发展，电磁式电流互感器越来越难以满足发展的要求，铁心易饱和，动态范围小，易受电磁干扰，二次开路易产生高压，易产生铁磁谐振等。有文献报道，光电互感器与光纤通信技术和计算机技术结合，组成光纤局域网，应用于电力系统，是变电站自动化系统发展的方向。
參考文献：
[1]王雨.基于继电保护隐性故障的电网安全综述[J].科技资讯，2011，25：152.
[2]王日军.数据备份技术在电力二次系统中的需求及应用[J].计算机应用与软件.2006，（05）.
[3]袁涛，潘捷，李真，等.农村电网中光纤纵差保护的应用[J].电力系统保护与控制，2009，16：84-86.
关键词：电气二次系统;继电保护;光纤纵差保护;接地
电力二次系统工作性能的稳定可靠对予整个电力系统具有重要作用，在电气二次设计的时候，只有更好地进行新技术的推广与应用，与之相适应的规程规范应不断修改、完善。同时，科研、制造、设计等部门不断推出经济、可靠、实用的新产品，才能更好的提高电力系统自动化水平、确保电网的安全。以下主要是对继电保护，二次接地与抗干扰，光纤纵差保护，电流、电压的选用等电气二次设计所涉及的内容进行了分析。
1.继电保护
继电保护是保障大电网安全的第一道防线。如果保护装置在故障发生时正确、快速、可靠动作，将有效遏制系统的状态恶化，起到保障电网安全稳定运行的作用。反之。则可能扩大事故，甚至导致电网大面积停电。近年来国内外频繁发生的大停电事故调查表明，虽然引发电网大面积停电的因素很多，但由于保护误动、拒动以及电网大范围潮流转移过程中发生的保护连锁动作，是导致事故扩大，乃至引发系统大面积停电的关键因素之一。实践表明，继电保护系统在保证电力系统正常运行过程中起到一个举足轻重的作用。继电保护系统的失灵相当程度上影响了电力系统安全、稳定运行的能力。而保护系统中的隐形故障被认为是电力系统发生大范围连锁性故障的主要因素。值得一提的是，继电保护及二次回路隐形故障是完全可以预防的。使用目前国内比较先进的保护设备，主保护装置具有自诊断功能，对于装置的一些异常情况都能进行在线监测;作到设备维护、检修到位，人员工作到位，将设备的一些细微变化记录在案，对运行设备的变化情况进行对比分析，找出存在的问题，有针对性的进行处理;尽量降低设备隐形故障的危害，使系统和电气设备避免大规模的事故。
2.二次接地与抗干扰
电力二次系统工作性能的稳定可靠对予整个电力系统具有重要作用。分析研究电力二次系统的接地及其抗干扰等问题具有重大意义。二次系统接地的常用种类有：①工作接地：工作接地是为系统正常工作而设置的接地。如为了降低电力设备的绝缘水平，在1lOkV及以上电力系统中采用中性点接地的运行方式，在两线一地的双极高压直流输电中也需将其中性点接地。②防雷接地：为了避免雷电的危害，避雷针、避雷线和避雷器等防雷设备都必须配以相应的接地装置以便将雷电流引入大地。③安全接地：为了保证人身的安全，将电气设备外壳设置的接地。二次系统接地方法主要有保护系统和信号系统的接地、二次回路的接地、二次电缆屏蔽层的接地等。二次系统的常见干扰源主要有：电磁耦合干扰、射频干扰、雷电干扰、操作引起的干扰以及短路电流、二次回路操作、局部放电及电力二次系统内部的电子元器件等等产生的干扰。
在设计电力二次系统时，在硬件上采用一些抗干扰措施，可以有效抑制干扰信号的侵入，提高装置的抗干扰能力。主要措施有：①隔离为了抑制共模干扰，保护装置中与外界连接的线路如模拟量、输入输出开关量、数字量和电源线等，经由光电隔离或隔离变压器隔离后再进入装置内部。其中光电隔离主要通过光电耦合器将外部开关量信号及开关量输出和内部电气回路进行隔离，隔离变压器主要通过专用变压器将一、二次侧的交流回路隔离。②屏蔽屏蔽的实质是通过具有良好导电性的金属所构成的全封闭壳体来隔离和衰减电磁干扰，如微机保护的壳体，将核心数字部件、A/D转换器等器件装在内屏蔽壳体内。常见的屏蔽方式有抑制寄生电容耦合干扰的电场屏蔽（如电压、电流变换器一、二次侧绕组之间隔离）和防止电磁耦合及感性耦合的磁场屏蔽等。③滤波、退耦与旁路抑制横模干扰的主要方法是采用滤波和退耦电路。交流信号输入通道都有前置模拟低通滤波器，兼有抗干扰的作用。从抗干扰角度考虑，RC滤波器比LC滤波器好，因为RC滤波器是耗散式滤波器，把噪声能量变成热能耗散掉了，而LC滤波器则会产生附加的磁场干扰，所以电感要加屏蔽罩。在电源系统中，对每个电路或每个组件都要采用退耦电路供电。
3.光纤纵差保护
光纤纵差保护由于具有中继距离长、传输信息量大、抗干扰性能好、防止雷电等优点正广泛应用于电力系统中。光纤纵差保护系统主要由保护装置、光通信接口设备和光通信系统组成，以双端光纤保护系统为例，光纤纵差保护的基本原理是通过交换线路两侧的模拟量，比较两侧电流方向或大小来判断被保护线路上是否发生了短路，以决定保护是否动作。纵差保护原理的理论基础是基尔霍夫电流定律，它具有良好的“天然”选相能力和良好的网络拓扑适应能力（能适应任何型式的输电线路），对于提高电力系统的安全稳定性和输电供电的灵活性为目标的电网的建设，具有非同寻常的意义。
4.电流、电压的选用
电流、电压互感器的主要用途是为继电保护、测量、仪表提供电力系统一次电流、电压的信息。电流、电压互感器的二次参数是与继电保护、测量、仪表的特性和要求相适应的，其性能直接影响继电保护的可靠性、测量和计量的精度，影响电网安全及工程投资等。由于数字电子技术的发展，微机保护在电网中得到广泛应用，数字式电子测量表记代替了常规电磁式仪表，这给常规电磁式互感器制造及参数选择提出新的问题。第一，测量用互感器只有负载在25%～100%时才能保证其精度，由于综合自动化的应用，取消了电测仪表、控制设备，一般用综合测控装置自身的显示器，再加上设备布置更加紧凑，电缆用量减少，互感器的实际负载远小于25%的额定负载，负载不能匹配，精度难以保证;第二，计费用表记精度达0.2S级，交流采样精度也达O.2级，按常规配置，互感器的精度比所接仪表精度应高一级，即O.1级，目前没有该精度的产品，由于电网规模不断扩大，很难查到暂态特性好同时短路电流倍数又大的电磁特性电流互感器。第三，保护回路要求独立，测量、计量各要求独立的二次绕组，二次绕组数量越来越多，特别是一个半开关接线的接线更是复杂，在此对保护规程提出质疑，能否同一套保护的主保护、后备保护共用一组CT，实际应用中及少有互感器的二次绕组故障，二次绕组数量多可靠性不一定就高。电力系统正在向超高压、大容量电网发展，电磁式电流互感器越来越难以满足发展的要求，铁心易饱和，动态范围小，易受电磁干扰，二次开路易产生高压，易产生铁磁谐振等。有文献报道，光电互感器与光纤通信技术和计算机技术结合，组成光纤局域网，应用于电力系统，是变电站自动化系统发展的方向。
參考文献：
[1]王雨.基于继电保护隐性故障的电网安全综述[J].科技资讯，2011，25：152.
[2]王日军.数据备份技术在电力二次系统中的需求及应用[J].计算机应用与软件.2006，（05）.
[3]袁涛，潘捷，李真，等.农村电网中光纤纵差保护的应用[J].电力系统保护与控制，2009，16：84-86.