導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇數(shù)字化變電站，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1　存在于傳統(tǒng)常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的缺點(diǎn)

1）傳統(tǒng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，其可靠性較低。在傳統(tǒng)的變電站中，其二次設(shè)備、自動(dòng)和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等，大多數(shù)都采取了小規(guī)模的集成電路或者是電磁模式，自檢功能缺乏，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且其可靠性極低。

2）配置采取固定的模式，靈活性低。在傳統(tǒng)的變電站中，其二次設(shè)備多半是依賴足夠多的電纜，再加以空觸點(diǎn)的利用，以模擬信號(hào)為載體進(jìn)行信息的交換，這樣就造成信息量小，靈活性能較差的缺點(diǎn)，同時(shí)也無法實(shí)現(xiàn)其可靠安全性能。另外，改變接線較難，只稍稍的進(jìn)行部分改動(dòng)設(shè)計(jì)，需要更改的接線就非常之多。

3）配置相對(duì)來說較多，且占地面積大。傳統(tǒng)的變電站，其較大的占地面積和大量電纜的使用，加重傳統(tǒng)變電站的電壓和電流互感器的負(fù)擔(dān)，存在較多多余的冗繁二次配置。

4）遠(yuǎn)程控制力低。在傳統(tǒng)變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)視能力方面，存在著嚴(yán)重的不足。其對(duì)總控制中心所提供的信息少，而且精度非常差，再加上變電站內(nèi)部的自動(dòng)調(diào)節(jié)以及控制的手段還不夠全面，協(xié)調(diào)配合能力較低，不能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不能滿足電網(wǎng)控制要求。

5）維護(hù)工作難度高，工作量大。電磁型，或者是小規(guī)模的集成電路，其調(diào)試和維護(hù)難度大，工作量大。其自動(dòng)化不能夠滿足定值的遠(yuǎn)方修改，無法實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)的檢查。還有一些設(shè)備，極其容易受到周圍環(huán)境的影響。

6）處理信息的速度和準(zhǔn)確性能較差。傳統(tǒng)的變電站，其監(jiān)控系統(tǒng)依靠人實(shí)現(xiàn)，人作為監(jiān)控系統(tǒng)核心，由于個(gè)人能力的局限性，難以保護(hù)之呢過信息的處理正確性及可靠性。

7）儀表和儀器等，存在著較大的誤差。傳統(tǒng)變電站監(jiān)控系統(tǒng)所使用的儀表模擬式較多，這種將被測(cè)大小以改變指針機(jī)械位置來展現(xiàn)的模式，考慮到指針的位置與被測(cè)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系誤差的存在，加之人在觀察中難以避免的誤差，都降低了信息的準(zhǔn)確性。

8）傳統(tǒng)變電站的燈光和音響等，難以提供全面信息。傳統(tǒng)變電站的事件發(fā)生，多半是由音響和燈光來展現(xiàn)的，但對(duì)經(jīng)驗(yàn)的要求較高，需要通過經(jīng)驗(yàn)才能去判斷具體事件的信息。不利于事故的正確處理，不能全面去考核繼電保護(hù)，以及自動(dòng)裝置動(dòng)作。

9）不利于節(jié)約資源。傳統(tǒng)變電站的監(jiān)控系統(tǒng)的表計(jì)采用，其信號(hào)牌、指示燈等在運(yùn)行中將耗費(fèi)大量能量，其體積大也決定了其較大的控制面積。

2　相對(duì)于傳統(tǒng)變電站來說，數(shù)字化變電站的優(yōu)勢(shì)

1）便利性。在數(shù)字化變電站中，被檢測(cè)的一次設(shè)備的信號(hào)回路，以及操作驅(qū)動(dòng)回路的被控制全面采用光電技術(shù)和微處理器。以光來代替電，加強(qiáng)電磁的兼容特性。光電數(shù)字與光纖的采用，替換了傳統(tǒng)強(qiáng)電模擬信號(hào)以及常規(guī)控制電纜。數(shù)字化變電站設(shè)備之間，采用了高速網(wǎng)絡(luò)通信模式，其運(yùn)行管理系統(tǒng)的高度自動(dòng)化也得以實(shí)現(xiàn)，為運(yùn)行管理提供了便利。

2）存在于數(shù)字化變電站的數(shù)字優(yōu)勢(shì)。

①　由于數(shù)字化變電站的功能能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一信息平臺(tái)的共享，從而較大程度上避免了重復(fù)設(shè)備投入。在傳統(tǒng)的變電站中，其裝置和系統(tǒng)都是功能單一的、獨(dú)立的，如監(jiān)視、保護(hù)、控制和測(cè)量等，硬件的重復(fù)配置，信息不共享等，造成資金的浪費(fèi)，成本的上漲。數(shù)字化變電站由于采用了統(tǒng)一傳輸，不同規(guī)約間的轉(zhuǎn)換采取了巧妙的避免。原本二次系統(tǒng)裝置較分散，這樣一來就具備了信息集成，以及對(duì)功能的合理優(yōu)化和整合。

②　數(shù)字化的變電站有效地將設(shè)備的退出時(shí)間和次數(shù)進(jìn)行了減少，將設(shè)備的可用性大大地提高了。

③　數(shù)字化變電站將自動(dòng)化設(shè)備的數(shù)量有效地減少了，實(shí)現(xiàn)了二次接線的簡(jiǎn)化，也實(shí)現(xiàn)了信息的自檢，提高了可靠性。

④　數(shù)字化變電站，其采用光纖，放棄了電纜的使用，具備了較強(qiáng)的電磁兼容性能，保證了信號(hào)的安全可靠。少量的光纖能夠代替大量的電纜，將變電站內(nèi)電纜的數(shù)量減少了，從而避免了電纜的電磁兼容、交直流的無碰撞以及兩點(diǎn)的接地等等一些列問題。這樣就大大提高了系統(tǒng)的安全可靠，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，增加了在傳輸中的帶寬以及信息量。

⑤　設(shè)備間的互操作性，利于維護(hù)和更新設(shè)備，是投運(yùn)時(shí)間減少，有效地提高了工作的效率。而常規(guī)變電站，一次和二次設(shè)備電纜的連接與調(diào)試，一般完成在現(xiàn)場(chǎng)后，進(jìn)行調(diào)試的周期也比較長(zhǎng)。在數(shù)字化變電站，一、二次設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)后，相關(guān)調(diào)試工作量極小，縮短了投運(yùn)周期。

⑥　有效地減少了中間的步驟和環(huán)節(jié)，將測(cè)量精度明顯提升。數(shù)字化變電站電流以及電壓的采集環(huán)節(jié)，數(shù)字化電氣測(cè)量系統(tǒng)的采用，實(shí)現(xiàn)了無飽和，實(shí)現(xiàn)了無CT　二次開路，最明顯的例子是電式互感器。有效隔離了一、二次系統(tǒng)電氣，提高了電氣量測(cè)量精度，增大了測(cè)量范圍。

3）存在于數(shù)字化變電站的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

①　數(shù)字化變電站，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行系統(tǒng)與其他系統(tǒng)間的信息資源共享，最大程度的減少了建設(shè)的重復(fù)現(xiàn)象，以及資金的投入量。

②　縮小了必要的占地面積，減少了基建的一部分投資；降低了變電站在壽命周期內(nèi)所需要的總體成本，這里包括初期建設(shè)和后期維護(hù)的成本。另外，簡(jiǎn)單易行的二次節(jié)點(diǎn)，使安裝和維護(hù)的成本也得以節(jié)約。

③　與傳統(tǒng)變電站來說，數(shù)字變電站的造價(jià)是在一個(gè)檔次內(nèi)的。數(shù)字化設(shè)備和傳輸?shù)牟捎?，在電磁的干擾史上劃了句號(hào)，從而也有效地預(yù)防了漏油和滲油，將安全和可靠性能提高了。所以說，其具有節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境以及節(jié)約成本的優(yōu)勢(shì)。

3　存在于數(shù)字化變電站中的問題

1）數(shù)字化變電站的間隔層，于一個(gè)體系中成為一個(gè)重要環(huán)節(jié)，不再是獨(dú)立體系。這樣一來，增大了對(duì)過程層設(shè)備以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的依賴程度，而且很大程度上依賴于光纖網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。網(wǎng)絡(luò)若出現(xiàn)故障，變電站所有的保護(hù)及控制的相關(guān)功能會(huì)失效，引發(fā)嚴(yán)重后果。要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要具備極高的可靠性，含有間隔層保護(hù)、檢測(cè)和控制等裝置設(shè)備。

2）研究并采用更加晚上的閉鎖機(jī)制來實(shí)現(xiàn)保護(hù)和控制功能。網(wǎng)絡(luò)對(duì)跳合閘命令發(fā)送的實(shí)現(xiàn)，難以完全保證在非法入侵時(shí)的信息安全，存在較大的安全隱患。其中至關(guān)重要的就是樞紐變電站，尤其不能出現(xiàn)半點(diǎn)差池。信息安全性，直接決定了變電站系統(tǒng)可靠性如何，系統(tǒng)復(fù)雜，則通信頻繁，信息的安全性和可靠性的重要之處就凸現(xiàn)出來。IEC61850協(xié)議，其開放性和標(biāo)準(zhǔn)性，也對(duì)電力系統(tǒng)的安全帶來了威脅。尤其要保證二次系統(tǒng)中，相關(guān)信息的完整性及確定性，考慮并采用二次系統(tǒng)安全防護(hù)的措施，適應(yīng)變電站信息安全防護(hù)的要求。另外，我們要結(jié)合電力系統(tǒng)相關(guān)的運(yùn)行特征，以安全標(biāo)準(zhǔn)為根本要求和最終的目的，制定安全防護(hù)的相關(guān)策略，參考閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)和只讀訪問，密碼和防火墻等等。最后，也要充分地考慮到對(duì)系統(tǒng)性能，以及寬帶網(wǎng)絡(luò)的影響。

3）鑒于電子式互感器的自身結(jié)構(gòu)以及工作方式，直接或間接地致使難以進(jìn)行互感器角差、比差的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，更可能無法開展極性的相關(guān)試驗(yàn)，待到設(shè)備投運(yùn)帶電狀態(tài)之后，才可以對(duì)接線準(zhǔn)確性進(jìn)行相關(guān)檢驗(yàn)。

4）考慮到數(shù)字化變電站，其保護(hù)和校驗(yàn)都比較復(fù)雜，而在變電站的運(yùn)行狀態(tài)下，想要檢驗(yàn)部分間隔保護(hù)的難度極大，所以，在目前不能提供所需的數(shù)字化保護(hù)電流量和電壓量，常規(guī)繼電保護(hù)的校驗(yàn)裝置滿足此需要。由于電流量和電壓量想要進(jìn)入保護(hù)裝置，必須經(jīng)過合并器，試驗(yàn)的完成也需要自帶合并器。所以，母差保護(hù)這一類保護(hù)校驗(yàn)的完成，需要大量電流和電壓量，難度系數(shù)很大。

4　總結(jié)

在電能質(zhì)量以及可靠性運(yùn)行的水平等方面，數(shù)字化變電站所擁有的優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)變電站無法比擬的。很快，就會(huì)實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化以及數(shù)字化變電站的普及，考慮到數(shù)字化變電站的建設(shè)過程中，涉及了較多的部門，高技術(shù)含量，以及大量的資金等等，在普及的過程中會(huì)有很多預(yù)見性或不可預(yù)見的問題存在。必須從設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理等每一個(gè)環(huán)節(jié)都加強(qiáng)管理力度，對(duì)各部門的關(guān)系進(jìn)行積極協(xié)調(diào)，不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，定期培訓(xùn)，加大標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的力度，按照高要求和標(biāo)準(zhǔn)化等來提高電網(wǎng)的安全性能。

參考文獻(xiàn)：

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篇2

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化變電站；技術(shù)；研究

1、前言

數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開關(guān)等）和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層（過程層、間隔層、站控層）構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。隨著數(shù)字化變電站的發(fā)展，IEC 61850協(xié)議的推廣，解決了數(shù)字化后設(shè)備與設(shè)備間的互操作性、互換性的一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)協(xié)議。數(shù)字技術(shù)的可靠性，實(shí)時(shí)性，經(jīng)濟(jì)性正在逐步提高。它改變了傳統(tǒng)的變電站綜合自動(dòng)化二次設(shè)備的組態(tài)模式，現(xiàn)在我們可以運(yùn)用智能設(shè)備，光電電流電壓互感器，一次設(shè)備在線檢測(cè)及自診斷等技術(shù)，使發(fā)展建設(shè)完全意義上的數(shù)字化變電站已成為可能。

由定義可以看出，數(shù)字化變電站三個(gè)主要的特征就是“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)”，即數(shù)字化變電站內(nèi)的信息全部做到數(shù)字化，信息傳遞實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)。這使得數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)簡(jiǎn)便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。具體體現(xiàn)如下：

1.1 智能化的一次設(shè)備

智能設(shè)備首先應(yīng)具備數(shù)字化接口，一次設(shè)備被檢測(cè)的信號(hào)回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路，采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程控制器代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號(hào)和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。通過過程總線接口給間隔層設(shè)備提供電氣信息，接受間隔層設(shè)備的跳合閘等控制命令；各斷路器的智能終端輸入開關(guān)位置、刀閘位置等狀態(tài)量，輸出跳合閘命令，含操作回路。由此可以看出，智能化設(shè)備是機(jī)電一體的進(jìn)一步結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)電氣量和非電氣量數(shù)字化的基礎(chǔ)部分。1

1.2 網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備具有數(shù)字化接口，能滿足電子式互感器和智能開關(guān)的要求，能滿足IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)的要求，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場(chǎng)接口，二次電纜也由大量控制電纜改為少量光纜，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備的出現(xiàn)，也使得二次保護(hù)、監(jiān)控控制等設(shè)備與一次設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)就地安裝。

1.3 符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)

IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是基于通用網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)唯一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。IEC61850作為制定電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)無縫通信系統(tǒng)基礎(chǔ)能大幅度改善信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的設(shè)備數(shù)據(jù)集成，減少工程量、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收、運(yùn)行、監(jiān)視、診斷和維護(hù)等費(fèi)用，節(jié)約大量時(shí)間，增加了自動(dòng)化系統(tǒng)使用期間的靈活性，解決了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)品的互操作性和協(xié)議轉(zhuǎn)換問題。采用該標(biāo)準(zhǔn)還可使變電站自動(dòng)化設(shè)備具有自描述、自診斷和即插即用（Plug and Play）的特性，極大的方便了系統(tǒng)的集成，降低了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的工程費(fèi)用。在我國(guó)采用該標(biāo)準(zhǔn)系列將大大提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)水平、提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、節(jié)約開發(fā)驗(yàn)收維護(hù)的人力物力。

2、數(shù)字化變電站的特點(diǎn)

2.1 高性能

①通信網(wǎng)絡(luò)采用統(tǒng)一的通信規(guī)約IEC61850，不需要進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，加快了通信速度，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)的難度，提高了通信系統(tǒng)的性能。

②數(shù)字信號(hào)通過光纜傳輸避免了電纜帶來的電磁干擾，傳輸過程中無信號(hào)衰減、失真。無L、C濾波網(wǎng)絡(luò)，不產(chǎn)生諧振過電壓。傳輸和處理過程中不再產(chǎn)生附加誤差，提升了保護(hù)、計(jì)量和測(cè)量系統(tǒng)的精度。2

③光電互感器無磁飽和，精度高，暫態(tài)特性好。

2.2 高安全性

①光電互感器的應(yīng)用，避免了油和SF6互感器的滲漏問題，很大程度上減少了運(yùn)行維護(hù)的工作量，不再受滲漏油的困擾，同時(shí)提高了安全性。

②光電互感器高低壓部分光電隔離，使得電流互感器二次開路、電壓互感器二次短路可能危及人身或設(shè)備等問題不復(fù)存在，大大提高了安全性。

③光纜代替電纜，避免了電纜端子接線松動(dòng)、發(fā)熱、開路和短路的危險(xiǎn)，提高了變電站整體安全運(yùn)行水平。

2.3 高可靠性

①設(shè)備自檢功能強(qiáng)，合并器收不到數(shù)據(jù)會(huì)判斷通訊故障或互感器故障而發(fā)出告警，既提高了運(yùn)行的可靠性又減輕了運(yùn)行人員的工作量。

②采集器的電源由能量線圈或激光電源提供，兩者自動(dòng)切換，互為備用。

2.4 高經(jīng)濟(jì)性

①采用光纜代替大量電纜，降低成本。用光纜取代二次電纜，簡(jiǎn)化了電纜溝、電纜層和電纜防火，保護(hù)、自動(dòng)化調(diào)試的工作量減少，減少了運(yùn)行維護(hù)成本。同時(shí)，縮短工程周期，減少通道重復(fù)建設(shè)和投資。

②實(shí)現(xiàn)信息共享，兼容性高，便于新增功能和擴(kuò)展規(guī)模，減少變電站投資成本。

③光電互感器采用固體絕緣，無滲漏問題，減少了停運(yùn)檢修成本。

④數(shù)字化變電站技術(shù)含量高，電纜等耗材節(jié)約，具有節(jié)能、環(huán)保、節(jié)約社會(huì)資源的多重功效。

2.5 應(yīng)用中應(yīng)注意的事項(xiàng)3

①激光發(fā)生器不能空載運(yùn)行，否則易損壞。如激光發(fā)生器在工作狀態(tài)，將數(shù)據(jù)光纜或能量光纜拔開可造成激光發(fā)生器空載而燒壞。今后應(yīng)考慮加裝閉鎖或保護(hù)功能。

②不得用眼睛觀察激光孔或激光光纜，會(huì)燒傷眼睛。

③光電互感器工作電源采用激光電源和取能線圈雙電源方式，即一次電流10A以上用取能線圈作電源，10A以下用激光電源，異常時(shí)否能切換到激光電源，不至使光電互感器停止工作，有待在實(shí)際運(yùn)行中觀察。

④巡視時(shí)要特別注意：光纖及與二次設(shè)備連接的尾纖應(yīng)可靠連接，防塵帽無破裂、脫落，密封良好。光纖、尾纖自然彎曲，無折痕，彎曲半徑不得小于10倍光、尾纖直徑，外皮無破損。

3、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字化變電站的建成投產(chǎn)為電網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，在變電站發(fā)展歷程史上具有劃時(shí)代的意義，是一次變電技術(shù)的革命。為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞： 低碳經(jīng)濟(jì)；智能電網(wǎng)；數(shù)字化變電站

中圖分類號(hào)TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）53-0063-03

Abstract In the development of a global trend of low-carbon economy，Intelligent power grid construction is not only changes the energy industry's latest trends, but also reflects the level of scientific and technological progress of society and the future power grid development. As an important component of Intelligent grid, the construction of digital substation automation for the grid operations and management will have far-reaching impact and change, with significant technical and economic significance.

In this thesis, the concept of digital substation，development process, the characteristics of digital substation and several aspects being elaborated. Integrated through digital substation /automation substation contrast, seeks to offer readers digital substation components and functions of a relatively clear understanding.

Keywords Low carbon economy；Intelligent grid；Digital substation

1 數(shù)字化變電站的定義

“數(shù)字化變電站”是以變電站一、二次設(shè)備為數(shù)字化對(duì)象，以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)信息共享和互操作，并以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)測(cè)量監(jiān)視、控制保護(hù)、信息管理等自動(dòng)化功能的變電站。

在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域中，隨著智能化電氣的發(fā)展，特別是智能開關(guān)、光電式互感器機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn)，變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字化的新階段。在高壓和超高壓變電站中，保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、故障錄波及其他自動(dòng)裝置的I/O單元，如A/D變換、光隔離器件、控制操作回路等將割列出來作為智能化一次設(shè)備的一部分。反言之，智能化一次設(shè)備的數(shù)字化傳感器、數(shù)字化控制回路代替了綜合自動(dòng)化保護(hù)裝置、測(cè)控等裝置的I/O部分；而在中低壓變電站則將保護(hù)、監(jiān)控裝置更加小型化、緊湊化，完整地集成開關(guān)柜上，充分體現(xiàn)了了變電站機(jī)電一體化的技術(shù)要求。

數(shù)字化變電站具有“四化”特征：全站信息數(shù)字化；通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化；信息共享標(biāo)準(zhǔn)化；高級(jí)應(yīng)用互動(dòng)化。實(shí)現(xiàn)四化功能的基礎(chǔ)如下：

1）智能化的一次設(shè)備

一次設(shè)備被檢測(cè)的信號(hào)回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號(hào)網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。換言之，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號(hào)和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。

2）網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備

變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、 測(cè)量控制裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測(cè)裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場(chǎng)接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。

3）自動(dòng)化的運(yùn)行管理系統(tǒng)

變電站運(yùn)行管理自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動(dòng)化；變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)能即時(shí)提供故障分析報(bào)告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告，即常規(guī)的變電站設(shè)備“定期檢修”改變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”。

2 變電站自動(dòng)化的發(fā)展歷程

表1 變電站自動(dòng)化發(fā)展歷程表

2.1 常規(guī)變電站的缺點(diǎn)

1）技術(shù)和管理上條塊分割、設(shè)備互不兼容；

2）硬件設(shè)備多而雜，標(biāo)準(zhǔn)化程度低；

3）控制電纜、端子排規(guī)模大、安裝調(diào)試比較復(fù)雜；

4）被動(dòng)系統(tǒng)，無法自診斷、維護(hù)工作量大。

2.2 綜合自動(dòng)化變電站存在的問題

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)仍然存在信息難以共享、設(shè)備之間不具備互操作性、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性差等問題，制約了變電站可靠性、實(shí)時(shí)性、經(jīng)濟(jì)性的進(jìn)一步提升。

另一方面，大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行也對(duì)變電站向電網(wǎng)高級(jí)功能應(yīng)用提供數(shù)據(jù)的支撐能力提出了更高的要求。

3 數(shù)字化變電站

3.1 數(shù)字化變電站研究的意義

目前變電站自動(dòng)化系統(tǒng)雖已部分實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化，但設(shè)備之間缺乏互操作性，不能夠?qū)崿F(xiàn)一體化。各廠家功能和接口的差異，導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)和升級(jí)成本巨大。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與互感器、開關(guān)等終端設(shè)備需要通過電纜相連，模擬信號(hào)的傳輸存在電磁干擾及附加誤差等，沒有全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。變電站內(nèi)、變電站與控制中心之間沒有完全實(shí)現(xiàn)信息共享，一次設(shè)備的狀態(tài)信息無法全部接入。

隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟，以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用，對(duì)已有的變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響，全數(shù)字化的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)。

數(shù)字化變電站由于對(duì)信息采集、傳輸、處理和輸出過程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，基本特征具有設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化、運(yùn)行管理自動(dòng)化等等特點(diǎn)。

變電站數(shù)字化為電網(wǎng)的智能化提供了有力保證，為各種綠色、低碳能源的接入提供了可靠的支撐平臺(tái)。

實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站對(duì)于我國(guó)變電站的自動(dòng)化運(yùn)行和管理將帶來深遠(yuǎn)的影響和變革，具有重大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。

3.2 數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類，即智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備；在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為三個(gè)層次，根據(jù)IEC61850通信協(xié)議草案定義，這三個(gè)層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。各層次內(nèi)部及層次之間采用高速網(wǎng)絡(luò)通信，三個(gè)層次的關(guān)系如圖1所示。

圖1 數(shù)字化變電站邏輯結(jié)構(gòu)圖

3.2.1 過程層

過程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，或者說過程層是指智能化電氣設(shè)備的智能化部分。過程層的主要功能分3類：1）電力運(yùn)行實(shí)時(shí)的電氣量檢測(cè)；2）運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)；3）操作控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)。

1）電力運(yùn)行的實(shí)時(shí)電氣量檢測(cè)

與傳統(tǒng)的功能一樣，主要是電流、電壓、相位以及諧波分量的檢測(cè)，其他電氣量如有功、無功、電能量可通過間隔層的設(shè)備運(yùn)算得出。與常規(guī)方式相比所不同的是傳統(tǒng)的電磁式電流互感器、電壓互感器被光電電流互感器、光電電壓互感器取代；采集傳統(tǒng)模擬量被直接采集數(shù)字量所取代，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能強(qiáng)，絕緣和抗飽和特性好，開關(guān)裝置實(shí)現(xiàn)了小型化、緊湊化。

2）運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)在線檢測(cè)與統(tǒng)計(jì)

變電站需要進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)的設(shè)備主要有變壓器、斷路器、刀閘、母線、電容器、電抗器以及直流電源系統(tǒng)。在線檢測(cè)的內(nèi)容主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機(jī)械特性以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

3）操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)

操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)包括變壓器分接頭調(diào)節(jié)控制，電容、電抗器投切控制，斷路器、刀閘合分控制，直流電源充放電控制。過程層的控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)大部分是被動(dòng)的，即按上層控制指令而動(dòng)作，比如接到間隔層保護(hù)裝置的跳閘指令、電壓無功控制的投切命令、對(duì)斷路器的遙控開合命令等。在執(zhí)行控制命令時(shí)具有智能性，能判別命令的真?zhèn)渭捌浜侠硇?，還能對(duì)即將進(jìn)行的動(dòng)作精度進(jìn)行控制，能使斷路器定相合閘，選相分閘，在選定的相角下實(shí)現(xiàn)斷路器的關(guān)合和開斷，要求操作時(shí)間限制在規(guī)定的參數(shù)內(nèi)。又例如對(duì)真空開關(guān)的同步操作要求能做到開關(guān)觸頭在零電壓時(shí)關(guān)合，在零電流時(shí)分?jǐn)嗟取?/p>

3.2.2 間隔層

間隔層設(shè)備的主要功能是：1）匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；2）實(shí)施對(duì)一次設(shè)備保護(hù)控制功能；3）實(shí)施本間隔操作閉鎖功能；4）實(shí)施操作同期及其他控制功能；5）對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別的控制；6）承上啟下的通信功能，即同時(shí)高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。必要時(shí)，上下網(wǎng)絡(luò)接口具備雙口全雙工方式，以提高信息通道的冗余度，保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。

3.2.3 站控層

站控層的主要任務(wù)是：1）通過兩級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，按時(shí)登錄歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；2）按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；3）接收調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行；4）具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；5）具有（或備有）站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控，人機(jī)聯(lián)系功能，如顯示、操作、打印、報(bào)警，甚至圖像，聲音等多媒體功能；6）具有對(duì)間隔層、過程層諸設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能；7）具有（或備有）變電站故障自動(dòng)分析和操作培訓(xùn)功能。

3.3 數(shù)字化變電站的優(yōu)點(diǎn)

數(shù)字化變電站的一次設(shè)備和二次設(shè)備均采用智能設(shè)備，設(shè)備間交互的信息均按統(tǒng)一的模型數(shù)字化。數(shù)字化變電站較常規(guī)綜合自動(dòng)化變電站有以下優(yōu)勢(shì)：

1）提升測(cè)量精度

數(shù)字化變電站采用輸出數(shù)字信號(hào)的電子式互感器，數(shù)字化的電流電壓信號(hào)在傳輸?shù)蕉卧O(shè)備和二次設(shè)備處理的過程中均不會(huì)產(chǎn)生附加誤差，提升了保護(hù)系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和計(jì)量系統(tǒng)的系統(tǒng)精度。

傳統(tǒng)變電站互感器輸出的模擬信號(hào)通過電纜傳輸時(shí)和二次設(shè)備的數(shù)據(jù)采集過程中都將產(chǎn)生附件誤差，系統(tǒng)精度難以提高。

2）提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?/p>

數(shù)字化變電站的信號(hào)傳輸均用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)。通信系統(tǒng)在傳輸有效信息的同時(shí)傳輸信息校驗(yàn)碼和通道自檢信息，杜絕誤傳信號(hào)和監(jiān)視通信系統(tǒng)的完好性，PT斷線、CT斷線的判斷將不再是問題。數(shù)字信號(hào)可以用光纖傳輸，從根本上解決抗干擾問題。

傳統(tǒng)變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備間直接通過電纜傳輸沒有校驗(yàn)信息的信號(hào)，當(dāng)信號(hào)出錯(cuò)或電纜斷線、短路時(shí)都難以發(fā)現(xiàn)。而且傳輸模擬信號(hào)不能采用光纖技術(shù)，易受干擾。

3）減少二次接線

數(shù)字化變電站的一次設(shè)備和二次設(shè)備間采用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，一條信道可傳輸多個(gè)通道的信息，加上使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，大幅度減少了二次接線的數(shù)量和復(fù)雜度。

4）解決設(shè)備間的互操作問題

數(shù)字化變電站的所有智能設(shè)備均按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)建立信息模型和通信接口，設(shè)備間可實(shí)現(xiàn)無縫連接。

傳統(tǒng)變電站的不同生產(chǎn)廠家二次設(shè)備之間的互操作性問題至今仍然沒有得到很好地解決，主要原因是二次設(shè)備缺乏統(tǒng)一的信息模型規(guī)范和通信標(biāo)準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備的互連，必須設(shè)置大量的規(guī)約轉(zhuǎn)換器，增加了系統(tǒng)復(fù)雜度和設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)的難度，降低了通信系統(tǒng)的可靠性。

5）變電站的各種功能可共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)，避免設(shè)備重復(fù)

數(shù)字化變電站的所有信息采用統(tǒng)一的信息模型，按統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)接入變電站通信網(wǎng)絡(luò)。變電站的保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量、監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)、VQC等系統(tǒng)均用同一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)接收電流、電壓和狀態(tài)等信息以及發(fā)出控制命令，不需為不同功能建設(shè)各自的信息采集、傳輸和執(zhí)行系統(tǒng)。

傳統(tǒng)變電站由于各種功能采用的通信標(biāo)準(zhǔn)和信息模型不盡相同，二次設(shè)備和一次設(shè)備間用電纜傳輸模擬信號(hào)和電平信號(hào)，各種功能需建設(shè)各自的信息采集、傳輸和執(zhí)行系統(tǒng)，增加了變電站的復(fù)雜性和成本。

6）自動(dòng)化運(yùn)行和管理水平的進(jìn)一步提高

數(shù)字化變電站的采用智能一次設(shè)備，所有功能均可遙控實(shí)現(xiàn)。通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒏暾?，通信的可靠性和?shí)時(shí)性都大幅度提高。變電站因此可實(shí)現(xiàn)更多、更復(fù)雜的自動(dòng)化功能，提高自動(dòng)化水平。

傳統(tǒng)變電站由于受一次設(shè)備和通信系統(tǒng)能力的限制，許多自動(dòng)化技術(shù)只能停留在試驗(yàn)室里，難以進(jìn)行工程實(shí)際應(yīng)用。

7）避免電纜帶來的電磁兼容、傳輸過電壓和兩點(diǎn)接地等問題

數(shù)字化變電站二次設(shè)備和一次設(shè)備之間使用絕緣的光纖連接，電磁干擾和傳輸過電壓沒有影響到二次設(shè)備的途徑，而且也沒有二次回路兩點(diǎn)接地的可能性。

傳統(tǒng)變電站的二次設(shè)備與一次設(shè)備之間仍然采用電纜進(jìn)行連接，電纜感應(yīng)電磁干擾和一次設(shè)備傳輸過電壓可能引起的二次設(shè)備運(yùn)行異常，在二次電纜比較長(zhǎng)的情況下由電容耦合的干擾可能造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作。盡管電力行業(yè)的有關(guān)規(guī)定中要求繼電保護(hù)二次回路一點(diǎn)接地，但由于二次回路接地點(diǎn)的狀態(tài)無法實(shí)時(shí)檢測(cè)，二次回路兩點(diǎn)接地的情況近期仍時(shí)有發(fā)生并對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生不良影響，甚至造成設(shè)備誤動(dòng)作。

3.4 數(shù)字化變電站建設(shè)和運(yùn)行的關(guān)鍵及難點(diǎn)

1）變電站全站數(shù)字化最大的障礙在于一次設(shè)備。目前我國(guó)智能開關(guān)設(shè)備、電子式互感器等的研制和運(yùn)用相對(duì)比較滯后，對(duì)數(shù)字化變電站建設(shè)的投資、設(shè)備質(zhì)量和技術(shù)服務(wù)提出了較高要求；

2）變電站建設(shè)的歷史原因。部分變電站將繼續(xù)采用傳統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備甚至二次設(shè)備和系統(tǒng)軟件。為滿足數(shù)字化變電站的要求，將為傳統(tǒng)一次設(shè)備配置智能終端，并改造傳統(tǒng)二次設(shè)備和系統(tǒng)軟件的通信服務(wù)和信息模型使之符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。智能終端的研發(fā)工作、傳統(tǒng)二次設(shè)備和系統(tǒng)軟件的改造工作也是今后的工作難點(diǎn)；

3）變電站設(shè)備的一致性測(cè)試。數(shù)字化變電站的智能設(shè)備應(yīng)在選型前進(jìn)行一致性測(cè)試來驗(yàn)證其是否符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，并作為選型的依據(jù)之一。這樣可大大減少變電站聯(lián)調(diào)的工作量，避免臨時(shí)修改通信程序和增加規(guī)約轉(zhuǎn)換器。

需研究適合的測(cè)試的工具、合理的檢測(cè)規(guī)程和測(cè)試用例以保證一致性檢測(cè)的效果；

4）保證系統(tǒng)可靠性及研究可靠性評(píng)價(jià)方法。數(shù)字化變電站的許多功能分布在多個(gè)物理設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，和一個(gè)物理設(shè)備參與多個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，都對(duì)系統(tǒng)可靠性提出了挑戰(zhàn)。按“故障弱化”的思想，通過合理地配置冗余設(shè)備可保證系統(tǒng)可靠性。同時(shí)研究計(jì)算變電站平均故障間隔時(shí)間、可用率等數(shù)據(jù)的可靠性評(píng)價(jià)方法；

5）適應(yīng)數(shù)字化變電站的運(yùn)行、維護(hù)和管理方法。數(shù)字化變電站由于廣泛地采用智能設(shè)備，對(duì)現(xiàn)有地運(yùn)行、維護(hù)和管理方法提出了挑戰(zhàn)。例如許多設(shè)備的輸出接口都由傳統(tǒng)的模擬接口和硬接線變?yōu)閿?shù)字通信接口，必須有新的調(diào)試和檢驗(yàn)設(shè)備以及相應(yīng)規(guī)程。還有許多原來由不同部門管理的功能由同一設(shè)備實(shí)現(xiàn)也造成一些責(zé)任區(qū)劃分問題。所以規(guī)劃數(shù)字式變電站時(shí)應(yīng)充分考慮運(yùn)行、維護(hù)和管理的因素，同時(shí)也應(yīng)根據(jù)數(shù)字化變電站的特點(diǎn)適當(dāng)調(diào)整運(yùn)行、維護(hù)和管理的規(guī)程；

6）在選取作為試點(diǎn)的變電站時(shí)，建議將以下來兩點(diǎn)也作為考慮重點(diǎn)：（1）變電站在系統(tǒng)中的地位。如樞紐站在改造過程中，受運(yùn)行方式影響造成多間隔停電、停電時(shí)間較長(zhǎng)等，則容易導(dǎo)致工程建設(shè)周期難以控制；（2）一次設(shè)備規(guī)模。如涉及的設(shè)備規(guī)模較大，除延長(zhǎng)工程建設(shè)周期外，還容易因缺乏數(shù)字化設(shè)備運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)造成工程難以投運(yùn)，甚至引起停電事故。

4 結(jié)論

數(shù)字化變電站為智能電網(wǎng)的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，為提高電網(wǎng)的可靠性提供了技術(shù)保證，也為多種能源接入系統(tǒng)描繪了一幅美好的藍(lán)圖。但要實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)字化變電站還有較長(zhǎng)的一段路要走。

數(shù)字化變電站的建設(shè)過程是實(shí)現(xiàn)智能化電網(wǎng)的必經(jīng)之路，也是供電部門提高供電效率和提升生產(chǎn)管理水平的一個(gè)積累過程。通過數(shù)字化變電站的應(yīng)用研究和示范工程的實(shí)施，積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)數(shù)字化變電站建設(shè)、運(yùn)行和檢修等方面所需的各種人才，研究并制定數(shù)字化變電站設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)和管理的各種規(guī)范，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化和現(xiàn)代化的有力措施。

參考文獻(xiàn)

篇4

（烏魯木齊電業(yè)局光源電力有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830011）

【摘　要】數(shù)字化變電站是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。本文簡(jiǎn)述了數(shù)字化變電站的概念、特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)及其建設(shè)方法等問題。通過分析可以認(rèn)為，數(shù)字化變電站必然成為未來變電站的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 數(shù)字化變電站；數(shù)字化技術(shù)；電子式互感器；IEC61850

0　引言

數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開關(guān)等）和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層（過程層、間隔層、站控層）構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站[1]。與常規(guī)變電站相比，數(shù)字化變電站間隔層和站控層的設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)接口只是接口和通信模型發(fā)生了變化，而過程層卻發(fā)生了較大的改變，由傳統(tǒng)的電流、電壓互感器、一次設(shè)備以及一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的電纜連接，逐步改變?yōu)殡娮邮交ジ衅?、智能化一次設(shè)備、合并單元、光纖連接等內(nèi)容。作為一門新興技術(shù)，數(shù)字化變電站從提出開始就受到了極大的關(guān)注，目前已成為我國(guó)電力系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)之一。隨著相關(guān)軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，數(shù)字化變電站將成為變電站技術(shù)的發(fā)展方向。

1　數(shù)字化變電站的關(guān)鍵設(shè)備

1.1　智能化的一次設(shè)備

一次設(shè)備被檢測(cè)的信號(hào)回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號(hào)網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號(hào)和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替[2]。一次設(shè)備例如電子式互感器，電子式互感器(ECT、EVT)分為兩大類:有源電子式互感器和無源電子式互感器。有源電子式互感器利用Rogowski空芯線圈或低功率鐵心線圈感應(yīng)被測(cè)電流,利用電容(電阻、電感)分壓器感應(yīng)被測(cè)電壓。遠(yuǎn)端模塊將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后經(jīng)通信光纖傳送。無源電子式互感器利用Faraday磁光效應(yīng)感應(yīng)被測(cè)電流信號(hào),利用Pockels電光效應(yīng)感應(yīng)被測(cè)電壓信號(hào),通過光纖傳輸傳感信號(hào)。

1.2　網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備

變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測(cè)量控制裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測(cè)裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場(chǎng)接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。將IEC61850應(yīng)用于變電站內(nèi)的通信,以充分利用網(wǎng)絡(luò)通信的最新技術(shù),實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的信息共享、互操作和功能的靈活配置。數(shù)字化變電站采用低功率、數(shù)字化的新型互感器代替常規(guī)互感器，將高電壓、大電流直接變?yōu)閿?shù)字信號(hào)[3]。常規(guī)站與數(shù)字站結(jié)構(gòu)區(qū)別如圖1所示。

1.3　自動(dòng)化的運(yùn)行管理系統(tǒng)

變電站運(yùn)行管理自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動(dòng)化；變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)提供故障分析報(bào)告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告，即常規(guī)的變電站設(shè)備“定期檢修”改變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”。

2　數(shù)字化變電站通信規(guī)約關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字化變電站是建立于IEC61 850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，由電子式互感器(ECT、EVT)、智能化開關(guān)等智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備按變電站層、間隔層、過程層分層構(gòu)建而成,能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。它的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）功能建模。從變電站自動(dòng)化通信系統(tǒng)的通信性能(PICOM)要求出發(fā),定義了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能模型(Part5)。

（2）數(shù)據(jù)建模。采用面向?qū)ο蟮姆椒?定義了基于客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型(PartT-3/4)。

（3）通信協(xié)議。定義了數(shù)據(jù)訪問機(jī)制(通信服務(wù))和向通信協(xié)議棧的映射,如在變電站層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)采用抽象通信服務(wù)接口映射到MMS(IEC61850-8-I),在間隔層和過程層之間的網(wǎng)絡(luò)映射成串行單向多點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸網(wǎng)絡(luò)。(IEC61850-9-1)或映射成基于IEEE802,3標(biāo)準(zhǔn)的過程總線(IEC61850-9-2)(Part 7-2,Part8/9)。

（4）變電站自動(dòng)化系統(tǒng)工程和一致性測(cè)試。定義了基于XML(Extensible Make up Language)的結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言(Part6),描述變電站和自動(dòng)化系統(tǒng)的拓?fù)湟约癐ED結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。為了驗(yàn)證互操作性,Part10描述了IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)一致性測(cè)試。

（5）IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)中引入了抽象通信服務(wù)接口(abstract communication service interface， ACSI)。ACSI使變電站自動(dòng)化功能完全獨(dú)立于具體的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，因此最新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以很快被應(yīng)用于變電站中[4]。

3　數(shù)字化變電站建設(shè)

數(shù)字化變電站和傳統(tǒng)變電站相比實(shí)現(xiàn)了信息采集、傳送、處理、輸出由模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)變，并形成了相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)和控制處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了信息的共享和互操作。從技術(shù)規(guī)律和電網(wǎng)特性角度看，數(shù)字化變電站推廣建設(shè)是智能電網(wǎng)形成的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，信息化，自動(dòng)化的技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來源。數(shù)字化變電站的基本結(jié)構(gòu)繼承了分層分布式的特點(diǎn)，如圖 2所示。

其功能在邏輯上被分配到 3個(gè)不同的層(即過程層、間隔層和變電站層)中。過程層是一次設(shè)備和二次設(shè)備的結(jié)合處，其主要功能是:進(jìn)行電氣量的檢測(cè)、運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)在線檢測(cè)與統(tǒng)計(jì)、操作控制的執(zhí)行等任務(wù)。間隔層的主要功能是進(jìn)行本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的匯總，并對(duì)一次設(shè)備實(shí)施保護(hù)控制功能，具有承上啟下的作用。變電站層主要任務(wù)是匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送往調(diào)度或控制中心并接受調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令，轉(zhuǎn)發(fā)間隔層、過程層執(zhí)行等功能。相對(duì)于常規(guī)變電站，數(shù)字化變電站具有很多先進(jìn)技術(shù)和功能特點(diǎn)。

3.1　基于數(shù)字和光纖的信號(hào)采集系統(tǒng)

電子式互感器(ECT、EVT)和光電互感器的應(yīng)用使得數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)信息的數(shù)字化采集和光纖傳遞，大大簡(jiǎn)化了二次回路，解決了電纜老化問題，減少了運(yùn)行人員的誤操作，系統(tǒng)可靠性得到提高。智能電網(wǎng)的數(shù)字化程度要求更高，將有各種先進(jìn)的智能傳感器要運(yùn)用到一次設(shè)備中去，包括發(fā)、輸、變、配、用戶等個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)，用以監(jiān)控電網(wǎng)設(shè)備健康狀態(tài)和全網(wǎng)電氣信息，形成龐大的智能監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)字化變電站的硬件設(shè)施和建設(shè)過程中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在智能電網(wǎng)建設(shè)中有重要的作用和價(jià)值。

3.2　信息交互網(wǎng)絡(luò)化

數(shù)字化變電站內(nèi)設(shè)備之間通過高速以太網(wǎng)進(jìn)行信息交換，二次設(shè)備不再出現(xiàn)功能重復(fù)的I/O接口，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯功能模塊，變電站內(nèi)實(shí)現(xiàn)了真正的數(shù)據(jù)集資源共享。和智能電網(wǎng)高速、動(dòng)態(tài)互動(dòng)、實(shí)時(shí)信息共享的超級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的目標(biāo)方向一致。

3.3　全站統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)

IEC61850確立了電力系統(tǒng)建模標(biāo)準(zhǔn)，為變電站定義了標(biāo)準(zhǔn)的信息模型和信息交換模型。采用對(duì)象建模、抽象通信服務(wù)接口（ACSI）、以及設(shè)備自我描述規(guī)范，解決了不同廠商產(chǎn)品互操作問題，形成了全站設(shè)備功能和信息共享的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。

3.4　信息同步與安全性

數(shù)字化變電站與傳統(tǒng)變電站相比，一次設(shè)備及一次設(shè)備與二次設(shè)備之間連接，由電纜被電子式互感器、智能化一次設(shè)備、合并單元、光纖所代替，這為采樣數(shù)據(jù)的共享提供了條件，同時(shí)也帶來了電子式互感器間采樣同步問題。IEC 61850采用SNTP(sim plenetwork time protoco1)實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的同步采樣，以UTC(universal time coordinated)作為時(shí)鐘同步源[5]。IEEE1588[協(xié)議為消除或削弱網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)各個(gè)測(cè)控設(shè)備的時(shí)鐘誤差和測(cè)控?cái)?shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸延遲提供了有效路徑，只要按照這個(gè)規(guī)范去設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)，則系統(tǒng)的測(cè)控精度可控制在亞微妙級(jí)，從而可以有效解決分層分布式測(cè)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性問題IEC 61850 采用 SNTP( simple network time protoco1) 實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備問的同步采樣， 以UTC( universal time coordinated) 作為時(shí)鐘同步源。IEC61850協(xié)議的開放性和標(biāo)準(zhǔn)性帶來了電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性問題，IEC在制訂了IEC61850之后，開展了安全標(biāo)準(zhǔn)IEC62351的編制，其中IEC62351-6定義了IEC61850的安全性[6]。

3.5　智能化一次設(shè)備不斷成熟

以往制約數(shù)字變電站發(fā)展的主要是因?yàn)镮EC61850技術(shù)不成熟，2005年的IEC61850互操作實(shí)驗(yàn)[3]極大推動(dòng)了IEC61850在數(shù)字化變電站中的研究應(yīng)用，目前變電站層與間隔層技術(shù)已經(jīng)成熟，間隔層與過程層技術(shù)也在不斷成熟。國(guó)內(nèi)的智能化一次設(shè)備質(zhì)量提升的飛快，從已經(jīng)運(yùn)行變電站的反饋情況來看，智能化一次設(shè)備已經(jīng)從初期的不穩(wěn)定到了現(xiàn)在基本能滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的水平，這為智能電網(wǎng)建設(shè)打下了基礎(chǔ)。數(shù)字化變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

4　結(jié)論

由于其具有信息充分共享、通信系統(tǒng)能可靠實(shí)時(shí)的交換所有設(shè)備的完整信息、降低變電站整個(gè)生命周期的費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字化變電站必然會(huì)成為未來變電站發(fā)展的趨勢(shì)。建設(shè)以光電式互感器、智能化集成開關(guān)、智能變壓器等數(shù)字化一次設(shè)備和其他智能電子設(shè)備為基礎(chǔ)的新型變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站站內(nèi)各層間的無縫通信。最大限度地滿足信息共享和系統(tǒng)集成的要求。則是數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展方向。可以預(yù)期。一個(gè)系統(tǒng)分布化、結(jié)構(gòu)緊湊化、模型標(biāo)準(zhǔn)化、通信網(wǎng)絡(luò)化、信息集成化、檢修狀態(tài)化、操作智能化的完全數(shù)字化變電站將作為未來“ 數(shù)字化電網(wǎng)”的功能和信息節(jié)點(diǎn)展示在人們面前。

參考文獻(xiàn)

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篇5

關(guān)鍵詞：變電站自動(dòng)化系統(tǒng) IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn) 智能電子設(shè)備 光互感器

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）12-0221-02

當(dāng)前，我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)在全國(guó)范圍內(nèi)展開，無論從規(guī)模還是技術(shù)性能上都在不斷擴(kuò)大，為對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和掌握，從而確保電網(wǎng)運(yùn)行安全以及供電的穩(wěn)定可靠，需要對(duì)變電站進(jìn)行進(jìn)行統(tǒng)一的改革，引進(jìn)數(shù)字化自動(dòng)技術(shù)，不僅能夠準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)電網(wǎng)數(shù)據(jù)，也可以更好地加強(qiáng)電網(wǎng)可控性。數(shù)字自動(dòng)化技術(shù)的引進(jìn)，代表著變電站二次系統(tǒng)在測(cè)量、控制、保護(hù)、通信專業(yè)方面的相互整合，首先不僅要保證信息融合的安全性，其次也要保證該系統(tǒng)功能的實(shí)用性。整合后的變電站二次系統(tǒng)可以更好地將各項(xiàng)應(yīng)用的功能體現(xiàn)出來；進(jìn)行變電站的系統(tǒng)整合，必須樹立發(fā)展和全局觀念，統(tǒng)一規(guī)劃，及時(shí)調(diào)整。首先變電站的建模技術(shù)和通信技術(shù)集成能夠有效整合信息，實(shí)現(xiàn)信息的統(tǒng)一，為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)一語(yǔ)義空間的構(gòu)造奠定良好的基礎(chǔ)；而抽象通信服務(wù)接口則能夠使變電站功能獨(dú)立出來，不再局限于具體的底層通信協(xié)議；信息的自我描述對(duì)于統(tǒng)一現(xiàn)在與未來的發(fā)展則發(fā)揮了良好作用。

1 數(shù)字化變電站的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

1.1 數(shù)字化變電站的特點(diǎn)

（1）二次設(shè)備選擇網(wǎng)絡(luò)化

二次設(shè)備間都是通過通信網(wǎng)絡(luò)模擬器連接，和開關(guān)量、控制命令進(jìn)行控制，采用了模塊化設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步取消了控制電纜的存在。

（2）一次設(shè)備選用智能化

數(shù)字輸出的智能開關(guān)、電子式互感器是一次設(shè)備連接所選用的控制元件，一次設(shè)備與二次設(shè)備間對(duì)采樣值和控制命令等信息的操作選用光纖傳輸數(shù)字編碼信息的方式。

（3）運(yùn)行管理系統(tǒng)自動(dòng)化

當(dāng)數(shù)字自動(dòng)化技術(shù)引入變電站后，系統(tǒng)就能夠?qū)﹄娬具M(jìn)行自主檢測(cè)，程序化控制等，一旦變電站出現(xiàn)運(yùn)行故障，自動(dòng)化數(shù)字系統(tǒng)就能夠?qū)收线M(jìn)行及時(shí)的分析，提供相關(guān)報(bào)告，將故障原因分析出來，從而為變電站正常運(yùn)行的恢復(fù)提供便利條件。

1.2 數(shù)字化變電站的優(yōu)勢(shì)

（1）有利于變電站擴(kuò)展規(guī)模和增加新功能

通信網(wǎng)絡(luò)是承擔(dān)變電站設(shè)備間信息交換的載體，在變電站進(jìn)行規(guī)模擴(kuò)展，新功能的增添時(shí)，只要將新設(shè)備增加到通信網(wǎng)絡(luò)上即可，不必對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模改造或者更換，有效降低了變電站建設(shè)成本。

（2）信息平臺(tái)的統(tǒng)一、共享得以實(shí)現(xiàn)

數(shù)字化變電站嚴(yán)格依照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行所有信息的接入，使之統(tǒng)一與通信網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)了變電站的測(cè)量、遠(yuǎn)動(dòng)、保護(hù)和計(jì)量等系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的統(tǒng)一，以此統(tǒng)一進(jìn)行信息、命令的收發(fā)，降低了重復(fù)建設(shè)所造成的資源浪費(fèi)。

（3）測(cè)量精度得到了提高

由于電子式互感器的采用，數(shù)字化變電站能夠有效避免傳輸過程中的附加誤差，將保護(hù)、測(cè)量和計(jì)量系統(tǒng)的精確度大大提升。

（4）復(fù)雜的控制電纜被取代，二次接線減少

由于計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的采用，數(shù)字化變電站的一次與二次，二次與二次設(shè)備之間的多種通道信息傳輸可以依靠同一通道進(jìn)行；大大將通信線的數(shù)量減少，而這也就使得設(shè)備數(shù)量減少了，從而使得二次接線量大為減少，復(fù)雜的控制電纜被通信網(wǎng)絡(luò)所取代。

（5）信號(hào)傳輸可靠性得到了提升

計(jì)算機(jī)通信技術(shù)使得數(shù)字化變電站有效實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的可靠傳輸，在傳輸信息同時(shí)進(jìn)行通信自檢信息和信息效驗(yàn)碼的傳輸，從而有效防止信息誤傳，保證通信系統(tǒng)完好運(yùn)行，有利于對(duì)電流互感斷線和電壓互感器的判斷；由于光纖連接在一次和二次設(shè)備間運(yùn)用，數(shù)字化變電站徹底解決了抗干擾問題，同時(shí)杜絕了二次回路兩點(diǎn)接地情況的發(fā)生。

2 數(shù)字化變電站應(yīng)用缺陷

（1）技術(shù)問題

數(shù)字化變電站自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問題，這是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要解決諸多技術(shù)難題；比如要電子式互感器的應(yīng)用所帶了的一系列問題如何解決這一技術(shù)問題。由于應(yīng)用了電子式互感器，低電壓登記必須采用合并器，而這增加了成本；而且高電壓等級(jí)的電子互感器存在變化較大的情況，難以確保正常運(yùn)行要求，還有如何進(jìn)行互感器安裝位置的確定、差動(dòng)保護(hù)采樣數(shù)據(jù)同步的實(shí)現(xiàn)、合并單元的配置方案制定、二次設(shè)備的數(shù)字信號(hào)共享問題、數(shù)字化過程層設(shè)備的測(cè)量精度等這些問題都需要妥善的解決。此外，在數(shù)字變電站開發(fā)過程中也存在不少技術(shù)問題，比如專業(yè)協(xié)作、電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)操作問題，電磁干擾與兼容控制以及材料器件的質(zhì)量控制與完善改進(jìn)等。

（2）可靠性問題

這主要表現(xiàn)為：第一，過程層數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)造成合并器增加，而合并器數(shù)據(jù)的頻繁交換，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性大大降低；第二，數(shù)字化信息傳輸帶來便利同時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)誤碼、保護(hù)動(dòng)作延時(shí)增加等情況；第三，受到電子式互感器自身結(jié)構(gòu)及其工作方式影響，會(huì)難以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)互感器的角差和比差，甚至無法開展極性試驗(yàn)，接線的準(zhǔn)確性只能在設(shè)備投入運(yùn)行后方可進(jìn)行檢驗(yàn)。

（3）保護(hù)問題

當(dāng)數(shù)字化變電站處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行保護(hù)校驗(yàn)難度較大，難以開展部分間隔保護(hù)校驗(yàn)工作，這是因?yàn)橐瓿稍囼?yàn)需要依賴于電流量和電壓量，而其需要經(jīng)過合并器才能夠進(jìn)入保護(hù)校驗(yàn)裝置，但是當(dāng)前的常規(guī)繼電保護(hù)校驗(yàn)裝置不同于合并器，無法提供電流量和電壓量，因此要實(shí)現(xiàn)保護(hù)校驗(yàn)變得十分困難。另外，由于當(dāng)前產(chǎn)品類型較少，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，承擔(dān)通信功能的一次和二次設(shè)備雖然都按照IEC61850進(jìn)行了建模并通信，但是這些設(shè)備之間的通信和數(shù)字化接口存在潛在的問題，有可能會(huì)對(duì)變電站的保護(hù)造成影響，使變電站難以穩(wěn)定可靠運(yùn)行。同時(shí)對(duì)于變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性，IEC61850通信協(xié)議并沒有做出相關(guān)規(guī)定，而且該協(xié)議具有較強(qiáng)的開放性，標(biāo)準(zhǔn)要求的具有一定彈性，這也會(huì)給變電站保護(hù)帶來隱患。

3 數(shù)字化變電技術(shù)有待完善的問題

3.1 設(shè)備運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)

對(duì)用于數(shù)字化變電站的設(shè)備，110KV及以下電壓等級(jí)的設(shè)備僅僅有3-5a的運(yùn)行年限，其性能會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定；而對(duì)220KV及以上電壓等級(jí)的設(shè)備則欠缺較為豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，不少以單問隔掛網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)行。

3.2 交換機(jī)性能

出于 GOOSE網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，數(shù)字化變電站大量采用交換機(jī)，并且發(fā)揮著重要的作用，因此需要對(duì)其進(jìn)行管理、技術(shù)層面的嚴(yán)格要求。

3.3 設(shè)備可選擇范圍

目前，生產(chǎn)電子式互感器的廠家少，互感器型號(hào)較少，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行要求得不到充分滿足。例如，內(nèi)蒙古泰爾特220KV數(shù)字化變電站需要使用較大的線路互感器，但是沒有合適的產(chǎn)品型號(hào)，只能用軟件修正方法予以變比調(diào)整。

3.4 設(shè)備的冗余配置

前文提到220KV及以上電壓等級(jí)數(shù)字化變電站進(jìn)行保護(hù)校驗(yàn)的難度較大，保護(hù)復(fù)雜，如果沒有合適的保護(hù)裝置，可以在過程層配置常規(guī)的系統(tǒng)保護(hù)裝置，起到系統(tǒng)保護(hù)的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)于數(shù)字化變電站的問題及完善措施的研究，能夠有效改善變電站維護(hù)工作，妥善安排調(diào)試時(shí)間，提高土地使用效率，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性以及設(shè)備的安全，從而減少或免除設(shè)備校驗(yàn)工作，大大減少系統(tǒng)調(diào)試、維護(hù)所需要花費(fèi)的時(shí)間，減少建設(shè)成本，提升互感器的安全性能，保證整個(gè)數(shù)字化變電站系統(tǒng)的安全運(yùn)行。數(shù)字化變電站的建設(shè)和投入運(yùn)行，對(duì)于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高，人為操作失誤的減少，信息共享的實(shí)現(xiàn)以及電網(wǎng)技術(shù)、管理水平的提高都有著積極作用，能夠使得電力運(yùn)行得到更可靠的保障，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益的更大化。智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是未來數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展方向，這必須充分采用光電式互感器、智能變壓器等數(shù)字化一次、二次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)信息共享，建設(shè)統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái)，推進(jìn)變電站通信的網(wǎng)絡(luò)化、智能化和自由化。

參考文獻(xiàn)

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[2]趙峰，鄧大鵬，史雅寧，林初善.基于光纖彎曲的光信號(hào)竊取方法研究[J].光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù)，2010（05）.

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【關(guān)鍵詞】數(shù)字化變電站；變電運(yùn)行；影響

前言

隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，數(shù)字化技術(shù)和設(shè)備在社會(huì)眾多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。對(duì)于電力企業(yè)而言，數(shù)字化變電站應(yīng)用于其中，是電力工程領(lǐng)域的一大變革。數(shù)字化變電站對(duì)變電運(yùn)行產(chǎn)生重要影響，有利于促進(jìn)電力企業(yè)快速發(fā)展。所以，相關(guān)人員針對(duì)該問題進(jìn)行分析具有必要性。然而，要充分發(fā)揮數(shù)字化變電站的積極作用和強(qiáng)化變電運(yùn)行管理，電力企業(yè)必須從綜合角度而開展工作。

一、數(shù)字化變電站的定義及特點(diǎn)

數(shù)字化變電站以數(shù)字化技術(shù)為重要依托，能夠?qū)﹄娏ζ髽I(yè)變電站運(yùn)行狀況進(jìn)行有效的監(jiān)管，通過信息數(shù)據(jù)的智能化處理，能夠提升變電運(yùn)行的效率?？梢?，數(shù)字化變電站具有諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。首先，變電運(yùn)行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化采集和管理，系統(tǒng)可以對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析與輸出，以滿足電力企業(yè)人員的實(shí)際需求。其次，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有層次化的特征。數(shù)字化變電站設(shè)計(jì)過程中，其結(jié)構(gòu)主要由過程層、間隔層、站控層三部分組成，是基于光纖技術(shù)基礎(chǔ)之上的通訊手段，數(shù)據(jù)傳輸較快，且抗干擾能力強(qiáng)。最后，電氣設(shè)備具有智能化，如電子式互感器等先進(jìn)設(shè)備，是電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，能夠充分發(fā)揮數(shù)字化變電站在電力運(yùn)行中的積極作用[1]。

二、數(shù)字化變電站對(duì)變電運(yùn)行的影響

（一）數(shù)字化變電站影響安全事故處理效率

數(shù)字化變電站對(duì)安全事故的處理效率有影響，是電力企業(yè)發(fā)展必經(jīng)之路?；趥鹘y(tǒng)變電站條件下的安全事故處理，主要依靠相關(guān)工作人員的工作經(jīng)驗(yàn)而開展，因而在安全事故處理方面相對(duì)較為快速。隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷深入，數(shù)字化變電站的經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少，因而在處理安全事故方面，必須從兩方面著手：一是積極借鑒傳統(tǒng)變電站條件下的安全事故處理經(jīng)驗(yàn)和方法等，使其為現(xiàn)階段安全事故處理提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。如此，經(jīng)過一段時(shí)間的數(shù)字化實(shí)踐，相關(guān)人員能夠不斷積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)電力安全事故處理提供有力依據(jù)。二是相關(guān)人員應(yīng)定期對(duì)數(shù)字化變電站設(shè)備及各項(xiàng)電力裝置進(jìn)行檢查，如果遇異常，則發(fā)出警報(bào)信號(hào)，使專業(yè)技術(shù)人員及時(shí)處理安全隱患問題?；诖?，數(shù)字化變電站條件下的安全事故處理，應(yīng)以預(yù)防為主，進(jìn)而為變電運(yùn)行創(chuàng)造安全可靠的環(huán)境[2]。

（二）數(shù)字化變電站影響電力安全防范

數(shù)字化變電站的影響下，諸多新技術(shù)、新設(shè)備之間存在著密切的聯(lián)系，因而使變電運(yùn)行的安全防范工作相對(duì)較為復(fù)雜，但如若電力企業(yè)工作人員能夠有效開展安全防范工作，則能夠確保變電運(yùn)行的安全可靠性，為用戶提供可靠的電能。與傳統(tǒng)變電站相比較，數(shù)字化變電站的安全防范工作相對(duì)較為復(fù)雜。首先，電力工作人員通過后臺(tái)操作，對(duì)軟壓板接口處進(jìn)行相關(guān)檢修操作，以保障該區(qū)域的安全性能。其次，基于數(shù)字化變電站的安全工作，必須從整體網(wǎng)絡(luò)角度加以考慮，以充分發(fā)揮數(shù)字化變電站的優(yōu)越。例如：對(duì)主變閘刀、GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)等設(shè)備需采取針對(duì)性的安全措施。基于此，變電運(yùn)行安全防范工作較為到位，實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定的目的[3]。

（三）數(shù)字化變電站影響變電運(yùn)行規(guī)程

數(shù)字化變電站對(duì)變電運(yùn)行規(guī)程有一定程度的影響。目前，基于數(shù)字化變電站的電力企業(yè)，大多廣泛應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備、智能化一次設(shè)備等數(shù)字化設(shè)備，因而與傳統(tǒng)變電站下的變電運(yùn)行規(guī)程有差異，要求電力企業(yè)工作人員應(yīng)及時(shí)對(duì)變電運(yùn)行規(guī)程加以修訂或增加方面的調(diào)整。首先，如若傳統(tǒng)變電運(yùn)行規(guī)程范圍內(nèi)不含有新技術(shù)和設(shè)備，則在數(shù)字化變電站背景下，必須增設(shè)相關(guān)運(yùn)行規(guī)程；如若傳統(tǒng)變電運(yùn)行規(guī)程與數(shù)字化變電運(yùn)行規(guī)程之間存在矛盾，則以后者為主，對(duì)已有變電運(yùn)行規(guī)程加以修訂調(diào)整，以適應(yīng)數(shù)字化變電站運(yùn)行的需要[4]。

（四）數(shù)字化變電站影響變電修試工作

隨著人們生活水平的逐漸提高，對(duì)電力質(zhì)量有著更高的要求。傳統(tǒng)變電站設(shè)備在變電運(yùn)行中可能存在諸多不安全問題，直接影響電力企業(yè)供電質(zhì)量，對(duì)其發(fā)展產(chǎn)生不良影響?；跀?shù)字化技術(shù)的變電站，能夠提升變電運(yùn)行效率，滿足用戶的用電需求。數(shù)字化變電站對(duì)變電修試工作有影響，主要表現(xiàn)在以下方面：首先，數(shù)字化變電站能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)中的控制、信息、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，能夠?qū)ψ冸娺\(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行如實(shí)反映，使電力工作人員可以及時(shí)獲取相關(guān)故障信息，進(jìn)而促進(jìn)變電修試工作順利進(jìn)行。其次，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，電力企業(yè)人員能夠?qū)⑾嚓P(guān)先進(jìn)技術(shù)積極融入于數(shù)字化變電站中，對(duì)提高數(shù)字化變電站的工作性能發(fā)揮著積極的作用。

（五）數(shù)字化變電站影響變電運(yùn)行的巡視項(xiàng)目

數(shù)字化變電站在電力企業(yè)中的有效應(yīng)用，集新設(shè)備與新技術(shù)于一體，使傳統(tǒng)變電站條件下的變電運(yùn)行諸多巡視項(xiàng)目發(fā)生系列改變。首先，在數(shù)字化變電站的作用下，變電站設(shè)備外觀結(jié)構(gòu)發(fā)生一定改變。例如：電子式互感器中的巡視項(xiàng)目相對(duì)較多，但在數(shù)字化變電站的作用下，相關(guān)人員可以忽視端子箱引線的巡視工作。其次，數(shù)字化變電站條件下的交換機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備，在巡視過程中，應(yīng)以光字牌、指示燈等內(nèi)容為巡視重點(diǎn)。由此可見，數(shù)字化變電站影響變電運(yùn)行的巡視項(xiàng)目[5]。

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關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；IEC 61850；間隔層；保護(hù)裝置；硬件設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM411+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

引言

數(shù)字化變電站標(biāo)準(zhǔn)IEC61850 中，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在邏輯上被分為三層，分別為站控層、間隔層和過程層。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在不同層次完成相應(yīng)功能。隨著IEC61850 規(guī)范的應(yīng)用，也帶來了許多關(guān)于變電站防誤閉鎖的新方法。本文所述的間隔層聯(lián)鎖即工作在間隔層設(shè)備之間，由間隔層設(shè)備完成聯(lián)鎖所需信號(hào)的發(fā)送、接收和邏輯運(yùn)算，從而閉鎖或開放相應(yīng)的操作。間隔層聯(lián)鎖最大的特點(diǎn)就是在間隔層實(shí)現(xiàn)全站級(jí)的聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算，間隔層設(shè)備之間可以交換信息。站內(nèi)監(jiān)控后臺(tái)對(duì)一次設(shè)備的操作可以一鍵完成，取消與目前常用五防邏輯的交互過程，縮短操作時(shí)間。

1 數(shù)字化變電站的主要技術(shù)特征

1.1 互感器采集數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化

數(shù)字化變電站最基本的特征是采用數(shù)字化電氣量測(cè)試系統(tǒng)采集電流、電壓等電氣量，實(shí)現(xiàn)一次、二次系統(tǒng)電氣上有效隔離，從而實(shí)現(xiàn)常規(guī)變電站裝置冗余向信息冗余的轉(zhuǎn)變,為信息應(yīng)用集成化提供基礎(chǔ)。

目前電子式互感器數(shù)字接口有兩種：①采用以太網(wǎng)（電口或光纖），即用同步脈沖得到時(shí)間連續(xù)的一次電流和電壓及抽樣信號(hào)；②采用光纖傳輸系統(tǒng)或銅線型傳輸系統(tǒng)，用同步脈沖法或內(nèi)插值法得到輸出信號(hào)。以太網(wǎng)因具備應(yīng)用廣泛、成本低廉、 通信速率高，符合變電站通信開放性、統(tǒng)一性、數(shù)字性、透明性的趨勢(shì)要求,成為數(shù)字化變電站通信體系的首選媒介。

1.2 系統(tǒng)建模標(biāo)準(zhǔn)化

IEC 61850確定了電力系統(tǒng)的建模標(biāo)準(zhǔn)，為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)定義了統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的信息模型和信息交換模型。主要特點(diǎn)有：

1)實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備的互操作性。采用對(duì)象建模、抽象通信服務(wù)接口以及設(shè)備自我描述規(guī)范，使變電站自動(dòng)化功能在語(yǔ)法和語(yǔ)義上都得以標(biāo)準(zhǔn)化，并使功能完全獨(dú)立于具體的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了智能設(shè)備的真正的互操作。

2)采用基于XML的變電站配置語(yǔ)言對(duì)設(shè)備功能、系統(tǒng)配置以及網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行描述、存儲(chǔ)、交換、配置和管理，更加有利于系統(tǒng)的維護(hù)、配置和工程實(shí)施。

2 間隔層聯(lián)鎖的實(shí)現(xiàn)

傳統(tǒng)的微機(jī)五防系統(tǒng)，在站控層設(shè)有五防主機(jī)（也可以與監(jiān)控后臺(tái)工作在一臺(tái)電腦上），聯(lián)閉鎖邏輯由五防主機(jī)根據(jù)監(jiān)控后臺(tái)采到的各間隔裝置的數(shù)據(jù)完成計(jì)算，閉鎖或開放監(jiān)控后臺(tái)的遙控操作。而間隔層聯(lián)鎖的功能由間隔層設(shè)備來完成，一般由各間隔的測(cè)控裝置或保護(hù)測(cè)控一體化裝置來實(shí)現(xiàn)。運(yùn)行調(diào)試人員根據(jù)已有的聯(lián)鎖邏輯，對(duì)間隔層設(shè)備進(jìn)行配置或編程，下載到間隔層設(shè)備，由該設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果開放或閉鎖相應(yīng)控制對(duì)象，同時(shí)還可以提示用戶聯(lián)鎖運(yùn)算結(jié)果或出錯(cuò)信息。

間隔測(cè)控裝置所實(shí)現(xiàn)的聯(lián)鎖功能中，輸入為本裝置開入、模擬量或其他一些數(shù)字量；還可能包括間隔層其他裝置的信息，比如需要本間隔某保護(hù)裝置的軟壓板狀態(tài)，或需要其他間隔開關(guān)或刀閘的狀態(tài)。輸出對(duì)本裝置控制對(duì)象的閉鎖與否（允許操作與否）。

3 間隔層IED功能分析

間隔層處于變電站層和過程層之間，需要同時(shí)與變電站層和過程層進(jìn)行通信，如圖。間隔層IED要從過程層的電子式電流互感器和電子式電壓互感器等設(shè)備中采集實(shí)時(shí)電流電壓等采樣值信息，將變電站層的命令如跳閘、閉鎖等信息傳輸給過程層；同層之間要相互傳輸閉鎖、解鎖、跳閘、報(bào)警等信息；從變電站層接收對(duì)時(shí)、控制、查詢、參數(shù)設(shè)置等命令，還要向變電站層上報(bào)日志、報(bào)告、故障等信息。

4 擴(kuò)建間隔的解決方案

間隔層聯(lián)鎖是由間隔設(shè)備，主要是間隔測(cè)控裝置來完成的，對(duì)于每一個(gè)間隔，本間隔開關(guān)刀閘狀態(tài)可以直接取到，跨間隔信號(hào)則需要GOOSE 傳送。待擴(kuò)建間隔或檢修間隔的開關(guān)刀閘狀態(tài)是沒有辦法在GOOSE 網(wǎng)上傳送的(因?yàn)榭赡軟]有裝置或者裝置沒有上電)，這就要求需求側(cè)測(cè)控裝置進(jìn)行處理，即接收方處理。

4.1 發(fā)送端處理

為驗(yàn)證其它間隔聯(lián)鎖邏輯的正確性，對(duì)已帶電運(yùn)行間隔作開關(guān)刀閘傳動(dòng)是不可能的，可以采用模擬發(fā)送的辦法來達(dá)到驗(yàn)證邏輯的目的。

4.2 接收端處理

母線間隔的接地刀閘分合邏輯需要所有線路間隔的開關(guān)、刀閘狀態(tài)。一般情況下，變電站建設(shè)會(huì)分幾期建成，所以，待建線路間隔的開關(guān)、刀閘狀態(tài)母線測(cè)控裝置是不能得到的。目前的作法是，待建間隔的狀態(tài)不參與母線接地刀閘的聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算，新間隔擴(kuò)建后，再對(duì)母線接地刀閘重新修改聯(lián)鎖邏輯，下載到裝置運(yùn)行。邏輯的修改需要重新驗(yàn)證其正確性。即便發(fā)送方可以模擬各種開關(guān)刀閘狀態(tài)，也增加了很大的工作量。

4.3 簡(jiǎn)便配置及調(diào)試的方法

間隔層聯(lián)鎖最大的特點(diǎn)就是聯(lián)鎖邏輯由間隔層測(cè)控裝置完成，包括聯(lián)鎖配置文件的解析，聯(lián)鎖邏輯的運(yùn)算，聯(lián)鎖結(jié)果的輸出，聯(lián)鎖過程錯(cuò)誤提示都由間隔層的裝置來完成。間隔層裝置一般有一個(gè)獨(dú)立的GOOSE 配置，實(shí)現(xiàn)接收的GOOSE 信息與聯(lián)鎖變量的關(guān)聯(lián)。GOOSE 信息的配置常見的是在SCD 文件配置中完成。目前多數(shù)制造商的產(chǎn)品對(duì)于聯(lián)鎖所需要GOOSE 變量都是需要另外單獨(dú)配置一個(gè)GOOSE 文本來完成，在每個(gè)裝置的GOOSE文本中，包括該裝置發(fā)送的GOCB 信息和需要接收的GOOSE 的變量與本裝置內(nèi)部變量的關(guān)聯(lián)信息。配置工作繁雜，更新配置后需要重啟裝置。

5 結(jié)束語(yǔ)：IEC 61850系列標(biāo)準(zhǔn)為開放式數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)的建立提供了通信基礎(chǔ)和理論基礎(chǔ)。光PT、光CT技術(shù)和光纖以太網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展給變電站自動(dòng)化系統(tǒng)展現(xiàn)了美好的未來，但如何使傳統(tǒng)裝置繼電保護(hù)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代工程軟件技術(shù)更有效的結(jié)合是擺在每個(gè)繼電保護(hù)工作者面前的新問題。作者通過對(duì)間隔層全數(shù)字化微機(jī)保護(hù)裝置的硬件和軟件的基礎(chǔ)研究和測(cè)試，提供一個(gè)適應(yīng)數(shù)字化變電站技術(shù)發(fā)展要求的硬件平臺(tái)，給進(jìn)一步的軟件測(cè)試和實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

[1] 龔建平等.IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)和變電站程序化操作技術(shù)的應(yīng)用. 廣東電力,2009.1

篇8

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；自動(dòng)化技術(shù)；應(yīng)用

所謂的數(shù)字化變電站即為在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，利用智能化一次設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層共同構(gòu)建而成的，能夠有效實(shí)現(xiàn)智能電氣設(shè)備之間的智能化與程序化操作以及信息共享的一種現(xiàn)代化變電站[1]。其有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電纜不能準(zhǔn)確排查故障的缺陷，可以有效實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備分層的網(wǎng)絡(luò)化以及開關(guān)設(shè)備與互感器的智能化。

1 數(shù)字變電站的特點(diǎn)

1.1 一次設(shè)備的智能化

變電站被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路以及被檢測(cè)的信息回路主要采取了光電技術(shù)以及微處理器設(shè)計(jì)，從而使得常規(guī)的機(jī)電式繼電器與控制回路結(jié)構(gòu)變得更加簡(jiǎn)單、易于操作。同時(shí)其也改變了傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接方式，而是采用數(shù)字公共信號(hào)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字程控器，這樣就會(huì)大大提升連接的可靠性與穩(wěn)定性。在數(shù)字化變電站的二次回路中，信息傳輸?shù)墓ぞ咭灿稍瓉淼碾娎|而被替換成光纖，其主要是由微處理器系統(tǒng)、電光元件、光纖系統(tǒng)與光學(xué)元件組建而成。信號(hào)傳輸?shù)妮d體也由原來的電子而被替換為光子。而且由可編程序器替換了原來的繼電器及與其邏輯回路。由光電數(shù)字替換了原來的強(qiáng)電模擬信號(hào)。

1.2 二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化

數(shù)字化變電站的二次設(shè)備主要包括故障錄波裝置、測(cè)量控制裝置、同期操作裝置以及繼電保護(hù)裝置等等。這些設(shè)備都利用模塊化以及標(biāo)準(zhǔn)化的微處理器設(shè)計(jì)構(gòu)造而成的。各個(gè)設(shè)備之間都是選用高速度的網(wǎng)絡(luò)通信連接起來，這樣就能夠利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源與數(shù)據(jù)的共享，在此狀態(tài)下，傳統(tǒng)的功能裝置也轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷墓δ苣K。

1.3 變電站運(yùn)行管理自動(dòng)化系統(tǒng)

此系統(tǒng)主要包含分流交換以及數(shù)據(jù)信息分層自動(dòng)化，電力生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)以及數(shù)據(jù)的記錄與統(tǒng)計(jì)。在數(shù)字化變電站運(yùn)行的過程中，一但出現(xiàn)故障問題，那么就可以立即輸出故障的分析報(bào)告，詳細(xì)地指出故障發(fā)生的原因及具體的處理意見。

而且此系統(tǒng)還可以將電站的設(shè)備檢修報(bào)告自動(dòng)地提供出來，從而實(shí)時(shí)地對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢修，這樣可以有效彌補(bǔ)“定期檢修”的弊端，進(jìn)而為管理階層提供更加準(zhǔn)確、綜合與詳細(xì)的數(shù)據(jù)，幫助其更加及時(shí)、有效地作出決策。

2 數(shù)字化變電站的結(jié)構(gòu)

在通常狀況下，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上主要分為邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)兩種。物理結(jié)構(gòu)主要包含智能化的一次設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備。邏輯結(jié)構(gòu)主要包含過程層、間隔層以及站控層三部分[2]。各部分內(nèi)部及各部分之間均選用高速網(wǎng)絡(luò)通信的方式，主要由占站級(jí)總線以及過程總線連接。

2.1 過程層

此層次主要有三個(gè)功能：功能一：檢測(cè)電力運(yùn)行過程中的電流、諧波分量、電壓與相位等實(shí)時(shí)電氣量。而電能量與有功等電氣量主要是由間隔層設(shè)備完成計(jì)算操作；功能二：在線統(tǒng)計(jì)以及檢測(cè)運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，主要負(fù)責(zé)向上級(jí)報(bào)送機(jī)械特性、設(shè)備的工作狀、溫度以及壓力等等參數(shù)；功能三：執(zhí)行以及驅(qū)動(dòng)操作控制。主要負(fù)責(zé)控制斷路器及隔離開關(guān)的分合、控制直流電源的充放電等等。

2.2 間隔層

此層次主要包括故障錄波系統(tǒng)、保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)與其他IED設(shè)備等等。其主要負(fù)責(zé)控制與保護(hù)一次設(shè)備、優(yōu)先地控制數(shù)據(jù)采集、控制命令的發(fā)出與統(tǒng)計(jì)運(yùn)算等操作，可以對(duì)本間隔過程層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息給予合理有效地匯總，并且還具有承上啟下的通信功能等等。

2.3 站控層

此層次可以利用兩集高速網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的匯總，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的及時(shí)刷新。并且能夠根據(jù)相關(guān)的規(guī)定，登陸到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，向控制或者調(diào)度中心傳輸相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)能夠?qū)⒅行牡目刂泼顐鬟f到過程層以及間隔層。而且能夠在線維護(hù)過程層以及間隔層的各項(xiàng)設(shè)備，可以對(duì)設(shè)備參數(shù)的各項(xiàng)功能進(jìn)行在線修改以及組態(tài)。此外，其還可對(duì)站內(nèi)當(dāng)?shù)氐那闆r進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且具有人機(jī)聯(lián)系的功能。

3 數(shù)字化變電站自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中的問題

盡管數(shù)字化變電站自動(dòng)化技術(shù)具有多種功能，其能夠有效實(shí)現(xiàn)信息資源的共享，大大提升測(cè)量的準(zhǔn)確度，提升設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性以及可靠性，但是其也存在一定的問題，這也導(dǎo)致其全部功能無法得以充分發(fā)揮。

首先，在變電站自動(dòng)化技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用過程中還會(huì)存在協(xié)調(diào)力度不夠、統(tǒng)一力度不強(qiáng)的問題。如在智能化電器的研究與開發(fā)過程中，必須要全面、有效地協(xié)調(diào)電、機(jī)以及光三者之間的關(guān)系。但是，目前我國(guó)在此方面做的還不夠完善，仍舊存在協(xié)調(diào)力度不夠的現(xiàn)象；其次，材料器件還不夠完善。不能科學(xué)有效地試驗(yàn)兼容控制以及電磁干擾，而且對(duì)于試驗(yàn)儀器設(shè)備以及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與手段還缺乏統(tǒng)一明確的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于這些缺陷，都是在數(shù)字化變電站自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中必須引起重視，并且要采取有效措施給予合理解決的。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)，有效優(yōu)化了電網(wǎng)運(yùn)行方式，促進(jìn)了自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大大提升了設(shè)備的穩(wěn)定性以及可靠性。在未來，數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該是利用智能變壓器以及光電式互感器等數(shù)字化一次設(shè)備，再借助其他智能電子設(shè)備，再通過合理地改良與創(chuàng)新，努力創(chuàng)建出一種智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，從而有效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成以及信息共享，并且實(shí)現(xiàn)變電站站內(nèi)各個(gè)層次之間的無縫通信，進(jìn)而保證變電站安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉偉，鄭偉洪.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字化趨勢(shì)[J].天津電力技術(shù)，2011，12（04）：03-04.

篇9

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化變電站 設(shè)備不兼容 不匹配

1 前言

隨著IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施和智能電氣設(shè)備的技術(shù)逐漸成熟，變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字化的新階段。目前，按照國(guó)網(wǎng)公司的新要求，新建的變電站全部按智能變電站建設(shè)。智能變電站的投運(yùn)與傳統(tǒng)變電站一起構(gòu)成堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)，同時(shí)也帶來了傳統(tǒng)變電站與智能變電站之間設(shè)備不兼容、保護(hù)裝置不匹配等一系列問題。下面我主要介紹一個(gè)智能變電站在建設(shè)過程中，該站的一條線路保護(hù)與其對(duì)側(cè)的傳統(tǒng)的線路保護(hù)在通道對(duì)調(diào)時(shí)所遇到的問題。

110KV甲變電站是2013年新建的智能化變電站，其110KV線路保護(hù)采用數(shù)字化專用光纖縱差保護(hù)。而該線路對(duì)側(cè)的乙變電站是傳統(tǒng)的變電站，其保護(hù)使用的是傳統(tǒng)的線路保護(hù)。在他們之間通道對(duì)調(diào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)通道故障。下面是問題分析：

2 問題分析

甲變電站線路保護(hù)使用的是PRS-713-DK型號(hào)的保護(hù)裝置，乙變電站使用的是PRS-753D型號(hào)的保護(hù)裝置。在發(fā)現(xiàn)通道故障時(shí)，我們保護(hù)人員立即與對(duì)側(cè)保護(hù)人員聯(lián)系，確認(rèn)對(duì)側(cè)PRS-753D保護(hù)定值已按最新定值通知單執(zhí)行，排除了兩側(cè)定值不一致的可能。打開PRS-713-DK保護(hù)裝置通道監(jiān)視欄界面，顯示“主機(jī)方式”本側(cè)為“1”，對(duì)側(cè)為“0”，通道A專用光纖為“0”，通道B專用光纖為“1”，即使用的是B通道，兩側(cè)保護(hù)都采用保護(hù)裝置的內(nèi)時(shí)鐘，時(shí)鐘采用“主從方式”，即以智能站側(cè)作為主機(jī)，傳統(tǒng)站側(cè)作為從機(jī)。這一切都與說明書整定一致，顯示正常。但是同時(shí)顯示“保護(hù)裝置不匹配”。我們圍繞這個(gè)問題又開始處理，首先我們將PRS-713-DK保護(hù)裝置用尾纖自環(huán)，發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置通道異常燈信號(hào)消失；我們又讓對(duì)側(cè)保護(hù)人員在對(duì)側(cè)保護(hù)光纖的收和發(fā)用琺瑯連接，即在對(duì)側(cè)自環(huán)，以檢查PRS-713-DK保護(hù)裝置和光纖通道是否異常，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通道異常燈信號(hào)消失：對(duì)側(cè)傳統(tǒng)的線路PRS-753D型號(hào)的保護(hù)裝置也做了同樣的檢查，對(duì)側(cè)PRS-753D型號(hào)的保護(hù)裝置通道異常燈信號(hào)消失。這排除了通道故障的問題。但是兩側(cè)保護(hù)裝置同時(shí)投入光纖通道，兩側(cè)保護(hù)就報(bào)通道故障，同時(shí)PRS-713-DK保護(hù)裝置顯示保護(hù)裝置不匹配。為了證明是對(duì)側(cè)保護(hù)裝置的問題，我們又用尾纖將兩個(gè)同型號(hào)PRS-713-DK保護(hù)裝置光纖接口連接，發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置通道異常燈信號(hào)消失，且PRS-713-DK保護(hù)裝置顯示匹配。這說明了本側(cè)保護(hù)裝置沒問題，主要是對(duì)側(cè)保護(hù)裝置與本側(cè)保護(hù)裝置不匹配。對(duì)側(cè)保護(hù)人員及時(shí)聯(lián)系廠家研究人員，研究人員將對(duì)側(cè)保護(hù)裝置CPU插件更換，并進(jìn)行版本升級(jí)后，通道恢復(fù)正常，兩側(cè)保護(hù)裝置顯示匹配。這是一個(gè)典型的保護(hù)裝置不匹配的問題。

在智能化變電站建設(shè)過程中，除了以上的問題還暴露出許多問題，如接口不兼容、通信異常、常規(guī)PT與智能PT并列等。

接口不兼容問題。智能化變電站內(nèi)部的設(shè)備來自不同的廠家，設(shè)備的接口類型也不同，在實(shí)際的運(yùn)行當(dāng)中會(huì)遇到接口不兼容的問題，從而導(dǎo)致設(shè)備之間不能進(jìn)行有效的信號(hào)傳輸與數(shù)據(jù)共享。在現(xiàn)場(chǎng)看到最常見的問題不同廠家有不同的接口，雖然現(xiàn)在要求接口要統(tǒng)一，但是現(xiàn)場(chǎng)卻不容樂觀，導(dǎo)致了變電站里有多個(gè)廠家的后臺(tái)監(jiān)控，既浪費(fèi)人力又浪費(fèi)物力。

通信異常問題。信號(hào)通信是數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，也是保證信號(hào)傳輸工作正常的前提?，F(xiàn)在很多的通信光纜是和電纜一樣，埋在電纜溝內(nèi)，沒有鎧裝進(jìn)行保護(hù)，很容易受潮并受到老鼠或者人為的破壞，影響信號(hào)傳輸質(zhì)量。并且在數(shù)字化變電站中，由于各個(gè)設(shè)備廠家的不同，經(jīng)常有不兼容的現(xiàn)象出現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)通信，需要加裝轉(zhuǎn)換器等設(shè)備，這樣對(duì)信號(hào)通信也造成了一定的影響。目前采取的解決辦法是進(jìn)行通信光纜的敷設(shè)時(shí)應(yīng)該采用具有保護(hù)措施的光纜，盡量采用同一廠家的智能化設(shè)備，或者在進(jìn)行設(shè)備招標(biāo)時(shí)明確規(guī)定設(shè)備接口的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)網(wǎng)公司六統(tǒng)一。

傳統(tǒng)變電站向數(shù)字化變電站改造過程中的問題。比如在改造過程中母差保護(hù)如何更好的適應(yīng)新老間隔層同時(shí)并存的問題，常規(guī)電壓互感器與數(shù)字化互感器并列的問題等，這還有待于保護(hù)廠家和運(yùn)行單位共同研討，努力解決。

3 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化變電站和常規(guī)變電站的保護(hù)工作方式存在很大不同，相應(yīng)地要求新的二次設(shè)備的維護(hù)方法，只有通過工作實(shí)際觀察和理論相結(jié)合，才能提出更好的設(shè)計(jì)運(yùn)行方案，以促進(jìn)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]高翔,張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù),2006.

[2]孫睿.數(shù)字化變電站設(shè)計(jì)及運(yùn)行中面臨的問題[J].軟件設(shè)計(jì)開發(fā),2012.

[3]葛遺莉,葛慧,魯大勇.數(shù)字化變電站設(shè)計(jì)運(yùn)行中面臨的問題[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2010.

[4]馬力,林瑞,王建勛.常規(guī)變電站數(shù)字化改造的關(guān)鍵技術(shù)分析[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2011.

作者簡(jiǎn)介

施永珍（1986-），女，工學(xué)學(xué)士?，F(xiàn)為鄭州供電公司助理工程師，從事繼電保護(hù)。

篇10

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化變電站；通訊網(wǎng)；VLAN

引言

全球資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等問題日益突出，可再生能源、分布式能源快速發(fā)展，世界各國(guó)面臨著可再生能源如何接入及充分利用等一系列問題，而電力工業(yè)則需要用智能化的技術(shù)和手段來應(yīng)對(duì)目前面臨的各種挑戰(zhàn)。

常規(guī)變電站自動(dòng)化二次系統(tǒng)采用單元間隔的布置形式，裝置之間相對(duì)獨(dú)立，缺乏整體的協(xié)調(diào)和功能優(yōu)化，輸入信息不能共享，接線、擴(kuò)展復(fù)雜，缺點(diǎn)集中體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：信息難以共享、設(shè)備之間不具備互操作性、系統(tǒng)可靠性受二次電纜影響等。數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備在IEC61850通信協(xié)議基礎(chǔ)上分層構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。其在一次設(shè)備中被檢測(cè)的信號(hào)回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路采用微處理器和光電技術(shù)的設(shè)計(jì)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號(hào)網(wǎng)絡(luò)取代了常規(guī)的繼電器及其邏輯回路，光電數(shù)字和光纖取代了弱電模擬信號(hào)和控制電纜，尤其是電子式互感器的應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)互感器絕緣復(fù)雜、體積大且笨重；二次設(shè)備的站控層通信全面采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通訊，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和資源的共享，筆者將就數(shù)字化變電站自動(dòng)化調(diào)試的若干問題進(jìn)行深入探討。

1典型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

數(shù)字化變電站分為過程層、間隔層和站控層，各層內(nèi)部及各層之間采用高速網(wǎng)絡(luò)通信，整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)細(xì)化為：站控層-間隔層之間的站控層通訊網(wǎng)和間隔層-過程層之間的過程層通訊網(wǎng)。

站控層通訊網(wǎng)（MMS）全面采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)系統(tǒng)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)信息傳輸被標(biāo)準(zhǔn)化，監(jiān)控后臺(tái)、遠(yuǎn)動(dòng)通信管理機(jī)、保護(hù)信息子站、故障錄波器和網(wǎng)絡(luò)分析儀均可直接接入IEC61850裝置，各大廠家集成商通過完備的組態(tài)工具生成符合IEC61850-6規(guī)范的SCL文件，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交互。其通常使用星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)跨間隔的橫向聯(lián)鎖功能。

過程層通訊網(wǎng)（GOOSE/SMV）采用電子式PT/CT及智能開關(guān)設(shè)備或者將保護(hù)測(cè)控和GIS智能控制功能有機(jī)結(jié)合成一體化裝置，通過SMV光纖傳輸MU合并單元的交流采樣數(shù)據(jù)，通過GOOSE光纖傳輸智能終端的實(shí)時(shí)跳合閘硬接點(diǎn)信號(hào)。由于SMV數(shù)據(jù)量大但流量穩(wěn)定，GOOSE數(shù)據(jù)量小但具有突發(fā)性，所以將二者放至同一網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，即能保證通訊質(zhì)量又能節(jié)省大量交換機(jī)。

2VLAN規(guī)劃

VLAN（虛擬局域網(wǎng)）是在同一臺(tái)或多臺(tái)物理設(shè)備上創(chuàng)建端口邏輯組，構(gòu)成互相獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。每一個(gè)VLAN都有自己的廣播域，支持VLAN的數(shù)據(jù)幀都有一個(gè)VLAN標(biāo)簽（TAG）作為報(bào)文的VLAN標(biāo)識(shí)信息，當(dāng)交換機(jī)收到帶有VLAN標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀的時(shí)候，讀取其中的VID，然后將報(bào)文傳至同一VLAN的其他端口，從而實(shí)現(xiàn)了虛擬工作組內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信，基于邏輯而非物理連接的VLAN劃分。

數(shù)字化變電站GOOSE報(bào)文大概是10秒1-5幀，SMV報(bào)文則是每秒4000幀（9-2），而目前過程層的網(wǎng)絡(luò)方式基本是SMV和GOOSE集中組網(wǎng)方式，對(duì)于只收GOOSE報(bào)文的裝置來說，每秒有好幾萬甚至更多幀的SMV報(bào)文需要過濾，這對(duì)裝置的端口來說是一個(gè)挑戰(zhàn)，同時(shí)對(duì)于GOOSE的接受和發(fā)送機(jī)制來說也是不可靠的，容易導(dǎo)致GOOSE報(bào)文的丟失或延時(shí)。所以集中組網(wǎng)的數(shù)字化變電站，需要對(duì)過程層交換機(jī)和裝置設(shè)置VLAN規(guī)劃來減輕每個(gè)端口的負(fù)擔(dān)。

3報(bào)文分析

以上已經(jīng)提過，準(zhǔn)數(shù)字化變電站中，按照通訊網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)，可劃分為站控層通訊網(wǎng)、過程層通訊網(wǎng)兩大類，其中過程層通訊網(wǎng)又可分為GOOSE通訊子網(wǎng)和SMV通訊子網(wǎng)，而報(bào)文在傳輸過程肯定會(huì)存在各種不匹配的現(xiàn)象，此時(shí)，我們就需要借助MMSEthereal和EPT61850等工具抓取通訊報(bào)文，結(jié)合MMS、GOOSE和SMV通訊服務(wù)規(guī)范對(duì)異常問題進(jìn)行分析。

站控層通訊網(wǎng)常見問題包括：實(shí)例號(hào)被占用或者被注冊(cè)掉導(dǎo)致控制塊使能失?。谎b置IED內(nèi)FCDA空數(shù)據(jù)集導(dǎo)致模型讀取失??；ctlmodel方式不對(duì)或未被賦值導(dǎo)致遙控選擇/執(zhí)行不成功；報(bào)告中的部分條目值有誤導(dǎo)致后臺(tái)/遠(yuǎn)動(dòng)遙測(cè)不準(zhǔn)。

過程層可能會(huì)產(chǎn)生測(cè)控裝置收不到智能終端發(fā)來的變位遙信、保護(hù)已經(jīng)跳閘而智能終端未出口和測(cè)保裝置未接收到采樣值等現(xiàn)象，此時(shí)，應(yīng)該通過網(wǎng)絡(luò)抓包工具，在線抓取GOOSEID和9-2報(bào)文，仔細(xì)核對(duì)報(bào)文頭的MAC地址、APPID和DateSetReference信息，同時(shí)檢查檢修標(biāo)志值與接收裝置的檢修狀態(tài)是否一致。

4結(jié)論

變電環(huán)節(jié)，在智能電網(wǎng)規(guī)劃的推動(dòng)下，未來數(shù)字化變電站將成為新建變電站的主流，本文主要論述了數(shù)字化變電站自動(dòng)化改造中的幾個(gè)難點(diǎn)問題，以便減少調(diào)試工程師在自動(dòng)化改造中產(chǎn)生疑惑。

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