數字化在變電站中的應用技術

　　 摘要：本文從設計技術應用的角度，說明數字化變電站的優越性，為今后數字化變電站的普及和智能電網的推廣打下了堅實的基礎。
　　關鍵詞:數字化 光電式互感器光纖通信 智能電網
　　中圖法分類號:TM6文獻標識碼 ：A文章編號：1674-098X(2011)6(c)-0000-00
　　
　　1 數字化變電站的優勢及實踐意義
　　110KV數字化變電站配置全數字化保護裝置和光電式互感器，通過光纜傳輸數字信息，實現主變壓器保護和斷路器控制室的監視、控制及信息采集。它具有以下優勢，一是變電站傳輸和處理的信息全數字化；二是過程層設備智能化；三是統一的信息模型：數據模型、功能模型；四是統一的通信協議：數據無縫交換；五是高質量信息：可靠性、完整性、實時性；六是各種設備和功能共享統一的信息平臺，大大減少了故障環節，降低工程造價。
　　
　　
　　2 建設方案架構及其論證
　　110kV系統在實施時采用光電電流電壓互感器，開關加裝智能終端來實現開關數字化。站控層網絡采用單網或雙網通信。變壓器間隔如下圖所示：
　　
　　
　　數字化變電站自動化系統的結構在物理上可分為兩類，即智能化的一次設備和網絡化的二次設備；邏輯結構上可分為三個層次：“站控層” ， “間隔層” ，“過程層”。其主要功能有：通過兩級高速網絡匯總全站的實時數據信息，不斷刷新實時數據庫，按時登錄歷史數據庫；按既定規約將有關數據信息送向調度或控制中心；接收調度或控制中心有關控制命令并轉間隔層、過程層執行；具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；具有站內當地監控，人機聯系功能，如顯示、操作、打印、報警、圖像、聲音等多媒體功能；具有對間隔層、過程層諸設備的在線維護、在線組態、在線修改參數的功能。間隔層設備主要包括保護裝置、測控裝置等二次設備。其主要功能有：匯總本間隔過程層實時數據信息，實施對一次設備保護控制功能，和本間隔操作閉鎖、操作同期及其他控制功能；對數據采集、統計運算及控制命令的發出具有優先級別的控制；承上啟下的通信功能，即同時高速完成與過程層及站控層的網絡通信功能。必要時，上下網絡接口具備雙口全雙工作方式，以提高信息通道的冗余度，保證網絡通信的可靠性。過程層是一次設備與二次設備的結合面，或者說過程層是指智能化電氣設備的智能化部分。過程層設備包括光電電流電壓互感器、智能終端和一次開關設備。過程層的主要功能分三類：電力運行實時的電氣量檢測；運行設備的狀態參數檢測；操作控制執行與驅動。互感器按間隔配置，每個開關間隔配置一組互感器；合并器可接收來自多路電子式互感器采集器的采樣光信號，匯總之后按照IEC61850規約以光信號形式對外提供采集數據；智能終端裝置是將傳統一次設備接入過程層總線的設備，它輸入交流數據、開關位置、低氣壓、隔離開關位置等狀態量，輸出跳合閘命令，含操作回路。
　　
　　3 數字化變電站的優越性及不足
　　我國建設堅強智能電網處于初級階段，數字化變電站的建設時間短存在如下不足：
　　(1)受技術限制，數字化變電站一次設備中，只有互感器有一些突破，并已投入運行，然而現在運用的電子互感器屬于電子式設備，對運行環境的要求也較苛刻，在一次設備的惡劣環境中，電磁干擾以及環境影響，對壽命和運行穩定性都是嚴峻考驗。(2)一、二次設備之間還沒有實現全數字化通信。(3)光電/電子式互感器的生產廠家數量有限，產品可選型號相對較少，部分高電壓等級的電流互感器變比較大，不能滿足現場運行需要，只能在合并器上采用軟件的方法修改變比，使得TA的輸出精度可能無法滿足要求，給變電站的計量、保護都帶來一定的負面影響。(4)沒有統一的協議規范，使得不同廠家的互感器、合并器不能互通互用。
　　
　　4 數字化技術的應用效果
　　從投入運行以來設備運行平穩，各類數據采集、傳輸無誤，保護和自動裝置動作正常，實現了初步設計的數字化變電所系統各項功能，達到了預期的效果，比常規變電站顯現出以下幾點優越性：(1)采用數字化設備，節省控制電纜的應用，減少了故障環節，降低工程造價。(2) 采用數字化設備，系統自檢功能更加完備，特別實現了模擬量和開關量狀態自檢和通道自檢，提高運行的可靠性。 數字化通信減少了常規模擬量的損耗，采樣精度高，提高了計量精度。(3) 一次系統大容量單芯電纜較多，電磁輻射較重。光電數字化應用技術解決了大容量單芯電纜對二次系統的電磁干擾問題，結束了電磁干擾的歷史，全面增強變電所運行可靠性和安全性，具有節能、環保等多重功效。
　　
　　5結束語
　　數字化變電站遵循“安全，可靠，經濟，適用，符合國情”的設計原則，積極開闊新思路，勇于采用數字化新技術新設備，把該項工程建設成為了環境清潔型、經濟實用型、資源節約型、技術先進型和工業化的數字化變電站。