【摘 要】文章系统阐述了数字化变电站的技术特征与电气二次设计要点。在电气二次设计方面，重点探讨了全数字化架构设计原理、智能设备选型策略和优化组屏方案，详细分析了线路保护、母差保护和低周保护等关键系统的数字化实现路径。采用电子式互感器和面向通用对象的变电站事件（Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE）通信技术，可显著提升保护系统性能，而多层次安全防护体系的构建则确保了电网的可靠运行。数字化二次设计不仅简化了系统结构、降低了运维成本，更为智能变电站建设提供了技术支撑。

【关键词】数字化；变电站；电气二次设计

引言

本文以某储能电站项目为例，深入探讨了电气二次系统的全模块配置、智能设备选型及组屏方案设计逻辑等内容。针对线路保护、母差保护、低周保护、电气安全、电源配置、时钟协同、远程调度等关键环节，梳理设计过程中需重点关注的问题，为同类储能项目与数字化变电站的设计、建设及运维提供实际参考，助力能源清洁转型与电力系统的高效运行。

一、项目概况

某储能电站项目旨在贯彻国家“双碳”减排要求，践行能源清洁发展责任。项目核心内容为建设一座100 MW/200 MW·h的独立电化学储能电站，并配套建设一座110 kV升压站。项目储能系统采用磷酸铁锂电池，以户外预制舱形式布置，整体由20套5 MW/10 MW·h 储能单元构成，划分为4个25 MW/50 MW·h储能子系统，通过4回储能集电线路接入110 kV升压站35 kV母线侧。110 kV升压站建设规模明确，配置1台100 MVA双绕组变压器，变比115+8×1.25%/37 kV，阻抗电压百分比为14%，接线组别为YN/d11；110 kV侧采用单母线接线、户外布置。此外，项目还涵盖对侧220 kV变电站110 kV侧扩建出线间隔，以及通信、暖通、给排水、消防、劳动安全与环境保护等配套工程，整体构成功能完善的储能供电体系。

二、数字化变电站的技术特征

（一）一次设备智能化

某储能电站项目的设备设计，其储能设备都做成了预制舱，电池舱内除电池外，还集成了暖通、照明及七氟丙烷消防系统；功率转换系统（Power Conversion System，PCS）升压变舱则集成储能变流器、升压变压器及高压环网柜，避免了传统电站杂乱无章的布线问题。该项目的PCS规格很明确，4×1 250 kW的功率，直流1 500 V、交流690 V；升压变采用35 kV干式，变比、阻抗等参数都非常明确，信号检测和控制回路的结构清晰可见。另外，该项目的储能设备使用了双回路供电，电池舱内有小变压器，外面还有一台2 500 kVA的35 kV站用变，不依赖单一系统供电。智能设备具备自主运行能力，无需依赖控制层指令即可稳定运行，且维护便捷，显著缩短了故障排查时间。

（二）二次设备网络化

与常规变电站中设备分散、布局不规整不同，数字化变电站将各类设备整合为统一整体，并通过网络实现互联。某储能电站项目的二次设计不仅有储能电站的管理运行系统、自动化装置，还有电力保护、直流电源、同步时钟，甚至包括火灾报警、图像监视。各功能模块并非独立运行，而是通过调度自动化系统实现集成，如远动方案、调度信息传输及电能质量监测等，均依托统一网络进行数据交互，实现设备间的实时信息交换。例如，项目中的35 kV部分采用单母线接线方式，安装在预制舱内，4回集电线路均汇聚于此，并配备了±20 Mvar的静止无功发生器。与以往二次设备重复安装接口、浪费资源的情况不同，依托统一的网络架构，实现了资源共享。此外，还设有远程监视终端，能够远程查看设备状态，维护工作无需频繁奔波，相较于传统的分散设计，便捷性有了大幅提升[1]。

（三）标准平台的统一化

数字化变电站要发展，需要有统一的标准、一致的信息建模规范和通信协议，以便各厂家的设备相互连接、互传数据。某储能电站项目整个系统的设计都按统一标准，如储能单元，不论是20套5 MW/10 MW·h的基础单元，还是整合成的4个25 MW/50 MW·h子系统，参数都是统一的，接入方式也一样，都是通过集电线路到35 kV母线。升压站的主变也有明确标准——100 MVA的容量，变比115+8×2.25%/37 kV，阻抗电压百分比为14%，接线组别YN/d11，不论是110 kV侧还是35 kV侧的接线方式，都按照电力系统的统一规范。