淺談數字化變電站的應用

摘要：隨著經濟技術的發展，我國的電力系統在不斷地發展，但是傳統的自動化變電站已經不能滿足現在的需求，還存在很多的不足，而數字化變電站在近幾年得到了長足的發展，也必將成為未來電網和電力市場的主旋律。數字化變電站技術較以往的自動化技術相比有自身的獨特優勢，本文就數字化變電站的情況做簡要的介紹。

關鍵詞：數字化變電站 智能化 應用

隨著變電站綜合自動化系統、基于微機數字信息的二次設備的不斷推廣和普及，現有變電站已經具備了一定的數字式和自動化特征。做為變電站自動化技術的提升，數字化變電站也有其自身發展的過程，隨著智能化開關、光電式互感器、一次運行設備在線狀態檢測等技術逐步成熟，數字化變電站已經比較完善，能夠逐漸實現資源的共享；從長遠看，隨著一次設備智能化的進步，數字化變電站還應該有所提升，比如提高數字變電站的自我檢修功能等等，很多方面還有很大的提升空間。

1 數字化變電站的主要特點

1.1 一次設備智能化

微處理器和光電技術是一次設備的信號回路和控制回路主要采用的技術，在采取此技術后，傳統的導線連接不再被使用，連接主要通過數字程控器及數字公共信號網絡得到實現。主要包括：電子式電流/電壓互感器、智能型斷路器/隔離開關、智能型變壓器以及其它數字化的輔助設備。利用這些設備可以實現變電站的智能化運轉，會大大地提高變電站的工作效率。

1.2 二次設備網絡化

二次設備間用通信網絡交換模擬量、開關量和控制命令等信息，這種網絡化可以讓變電站的資源共享度提高，是一次設備智能化的提升和補充。標準化、模塊化的微處理機是變電站內二次設備設計制造的基礎，高速網絡通信是設備之間連接的主要通道，數據和資源的共享通過網絡通道得到了實現一次設備和二次設備間用光纖傳輸數字編碼信息的方式交換采樣值、狀態量、控制命令等信息。一次和二次設備之間的網絡通信主要采用電氣量采樣值、跳合閘命令、狀態信號及故障告警信號等三種數字化方式傳輸。所以兩種設備間的智能化和網絡化是相輔相成，共同工作的。

1.3 運行管理系統自動化

目前我國的電力變電站已基本普及了變電站自動化管理系統，實現運行管理系統的自動化。變電站運行管理自動化系統應包括電力生產運行數據、狀態記錄統計無紙化；數據信息分層、分流交換自動化；變電站運行發生故障時能即時提供故障分析報告，指出故障原因，提出故障處理意見等自動化系統，這種管理系統的自動化可以有效地減少運行維護工作量，也降低了工作難度。大部分的變電站自動化系統的監控、運動、繼電保護、自動安全裝置等三次和二次設備己經基本采用數字技術。數字化變電站在站內設備的互操作性、信號的光纖傳輸、網絡通信平臺的信息共享等方面進一步體現了運行管理自動化的特點。

2 數字化變電站的優勢

數字變電站作為新發展起來的技術設備和變電站工作模式，與以往傳統的變電站相比有其特有的優勢：

2.1 變電站的各種功能可共享統一的信息平臺

隨著變電站內智能裝置數量的急劇增加，全站智能裝置采用統一的數據建模及數據通信平臺，才能實現互操作性。變電站的所有保護、測控、計量、監控等系統全部采用同一個通信網絡進行接收電流、電壓和狀態等信息，發出控制信息也是如此，不再需要為不同功能建設信息采集、傳輸和執行系統。采用統一的信息模型、數據模型、功能模型，便于變電站新增功能和擴展規模。

2.2 有利于變電站規模的擴大和功能的更新

數字變電站的各種設備間信息交換通過通信網路進行，如果變電站要新增功能或者擴大變電站的整體規模，只需在通信網絡上接入新的設備，而不需要更換掉原有的設備，這就大大地節約了資源，保護用戶投資，減少變電站的生命周期成本。這也可以使變電站的工作更加地簡單化，也會提高變電站的工作效率。

2.3 通信網絡取代復雜的控制電纜

以往的變電站的通信設備大多數采用電纜進行傳輸和接收，不僅需要大量的電纜資源和人力資源，而且檢修起來也不是很方便。使用光纖取代了傳統的電纜，電磁兼容性能優越。因此數字化變電站的二次接線將大幅度簡化，也將節約大量的物質資源和檢測的人力資源。

2.4 測量精度更準確

傳統變電站互感器輸出的模擬信號通過電纜傳輸時及二次設備的數據采集過程中都將產生附加誤差。而數字化變電站則采用輸出數字信號的電子式互感器，準確度更高，更值得信任，這也提升了保護系統、測量系統和計量系統的系統精度，提高了變電站的工作質量和工作效率。

2.5 應用電子式互感器

電子式互感器與傳統互感器相比，具有絕緣簡單、體積小、重量輕、電流互感器動態范圍寬、無磁飽和等很多優勢。數字化變電站采用電子式互感器之后，不會像傳統互感器那樣出現電流互感器斷線導致高壓危險、TA飽和影響差動飽和、CVT暫態過程影響距離保護等問題，這種電子式互感器一方面可以彌補很多傳統互感器的缺陷，另一方面也是對傳統互感器的一種提升。

數字化變電站較傳統的變電站相比有很多的優點，比如，它可以解決設備間的互操作問題，使設備間可以實現無縫連接；還可以進一步提高變電站的自動化和整個的管理水平，使所有功能都可以遙控實現等等，在這里就不一一舉例了。

3 科技進步為數字化變電站提供可能

隨著科學技術的發展和進步，各種先進的技術被引進到電網的發展領域，各種先進的科技成果也得到應用。數字化變電站相關技術的應用與推廣，就實現了變電站的快速發展的目標。隨著變電站各種科學技術的發展，電子式互感器、智能化設備、在線監測技術通信等技術也將不斷成熟，相對應的數字化變電站的研究和應用將逐步進入實際操作階段，數字化變電站不知會發展到一個怎樣的地步，但我們可以肯定的是，數字化變電站能有今天的發展是科技進步的結果。

4 數字式保護、監控、計量和錄波等裝備的支持

具備直流系統、UPS、五防系統等二次設備的支持，構成了數字化變電站過程層設備的成型。在實際的操作中就有這樣的案例，比如內蒙古220kV杜爾伯特數字化變電站中已有該類新型主變保護、110kV線路保護、110kV母線保護、智能電度表等二次設備投運，而且運行效果非常好。因此可以說，現有二次設備技術能夠為數字化變電站的建設和發展提供有力的裝備技術支持。

5 應用成果分析

數字變電站的發展不是捕風捉影的，它的應用成果已經得到了證實和肯定，從它的各種先進裝備中足可以看到數字變電站的發展前景。例如：第一，變電站采用的光電互感器，特別值得一提的是首次在GIS內部采用光電式電壓互感器，它的應用之所以可以取代傳統的互感器，就是因為它能夠消除傳統互感器的嚴重缺陷；第二，互感器和二次設備間的數據傳輸是傳統變電站的主要困難之一，而數字變電站的合并器的應用，則為變電站帶來了很大的利益，合并器用來接收采集器的數字信號以及電磁式互感器的模擬信號，接著將這些信號處理，然后對外提供數據信息；第三，數字變電站利用各種先進的技術和設備實現了數據的同步采集和數據傳輸，這就解決了互感器之間數據的不同步問題，讓信息運行得更加穩定，這也為未來的自動控制裝置網絡化提供了寶貴的經驗。數字化變電站的應用成果還有很多，這里不一一列舉，但我們分明可以看到數字變電站的優勢和實際應用可能。

6 結語

變電站自動化技術經過十多年的發展己經達到了一定的水平，數字化在變電站的發展和完善過程中也逐步得到了應用。數字化變電站即將成為電網建設的發展趨勢，我們也希望數字化變電站可以盡快地普及到所有的地方。

參考文獻：

[1]趙希才：《2004年國際大電網會議系列報道:電力系統保護與自動化》，《電力系統自動化》2005年4月.

[2]操豐梅，任雁銘，王照等:《變電站自動化系統互操作實驗建議》，《電網技術》2005年6月.