數字化變電站工程項目建設管理探究

摘要：數字化變電站將是未來電力系統建設的重要組成部分，文章結合實際工作經驗，主要基于保證數字化變電站工程項目建設質量目的，從數字化變電站工程項目建設方案選擇和建設過程中相關問題的解決兩方面進行了探究。

關鍵詞：數字化變電站；建設；管理

中圖分類號：F426.61 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937(2011)24-0059-01

隨著計算機技術、微電子技術、自動化技術、信息技術、網絡通信技術的快速更新以及在電力系統中的應用，變電站技術有了新的發展。在這些新技術的推動下，數字化變電站逐漸被提出，并得到了廣泛的青睞和應用，由于數字化變電站實現了一次設備智能化、二次設備網絡化、通信平臺標準化、運行管理自動化，并且具有可靠性高、易維護、可擴展性強、節約環保等眾多優點，可以說，數字化變電站將成為未來變電站建設的標準模式，但由于數字化變電站技術各方面的不成熟性，因此有必要對數字化變電站工程項目建設進行系統性、綜合性的研究。

1 數字化變電站工程項目建設方案選擇

雖說智能化開關、電子式互感器、網絡化二次設備等關鍵技術在不斷完善。但在實際工程項目建設過程中，如何合理選用數字化變電站建設方案是關鍵。歸納起來主要包括以下幾個方面：互感器方案的選擇、電子式互感器采樣值傳輸規約的選擇、同步對時方式的選擇、智能化開關的實施方案，以及過程層網絡結構及組網方式選擇。

1.1 互感器方案的選擇

互感器是變電站中重要的一次設備，現階段電子式互感器的應用種類很多：有源式、無源式、GIS結構、獨立式結構、低功率線圈等。數字化變電站方案中如何選擇互感器成為了至關重要的一步。對于高電壓等級的互感器推薦采用有源式電子互感器。對于主變中性點等正常運行時無法從一次取電的獨立式設備來說，可以考慮采用無源式電子互感器方案，或是采用常規互感器配合合并單元轉換的方案。對于中低壓開關柜及特殊結構設備，從經濟性和推廣角度出發，推薦采用常規互感器。由此可見數字化變電站的互感器方案并不是千遍一律的，需要結合變電站的實際情況，綜合考慮各方面因素，各種互感器完全可以混合使用，充分發揮各種互感器的優勢。

1.2 電子式互感器采樣值傳輸規約的選擇

目前常用的互感器采樣值傳輸規約主要有以下三種：IEC60044-8、IEC61850-9-1及IEC61850-9-2，三者的參數比較如表1所示。可以看出IEC61850-9-1／2與IEC60044-8傳輸規約各有利弊，在實際應用過程中，一般考慮兩種規約相結合的方式，各取所長。對于保護設備這類對實時性要求較高的設備采用點對點通信；對于測控、計量等實時性要求不高的設備采用網絡通信。對于單間隔不需要數據同步的二次設備，采用IEC61850規約傳輸，對于跨間隔需進行數據同步的二次設備，則采用IEC60044-8規約傳輸。

1.3 同步對時方式的選擇

目前數字化變電站中可以采用的對時方案有如下兩種：第一，IRIG-B同步對時方式。目前IRIG-B對時方式成熟可靠，站控層、間隔層、過程層設備都可以采用這種方式實現對時同步，站內實現起來比較方便；缺點是現場需要增加額外獨立的對時回路，施工量較大。第二，網絡對時方式。考慮到不同設備的對時需求不同，可以采用IEEE1588來解決過程層設備同步，采用SNTP實現站控層和間隔層相關設備的對時，從而充分發揮網絡化的優勢，實現信息共享，減輕現場施工量。

1.4 智能化開關實施方案

目前智能化開關主要有兩種方案：智能匯控柜及智能終端。智能終端方案主要是針對戶外惡劣環境下的一次設備智能化，該方案的關鍵在于智能終端設備適應戶外運行環境。因此，該方案只適合于室內的GIS變電站，對于戶外的GIS和敞開式的開關，是不能采用這種方案的。智能匯控柜方案將二次設備全部就地安裝，充分的發揮了室內GIS變電站緊湊結構的優勢，大大減少了用地面積，而且沒有增加過程層設備：經濟效益十分明顯，對于室內GIS模式的變電站是非常理想的實施方案。由于理想的智能化開關設備目前尚不具備投入使用的條件，因此，一次設備智能化的處理方面考慮采用“傳統開關+智能化單元”的模式。

1.5 過程層網絡結構及組網方式選擇

數字化變電站引入了過程層GOOSE網絡，SMV采樣網絡，過程層網絡結構是否合理將直接影響保護的速動性和可靠性，同時也會影響到運行檢修，及系統擴建的可行性。另外，還要注意選擇經濟性、可靠性、安全性、擴展性的冗余方式。

①網絡結構的選擇。目前以太網基本結構主要有總線型、星型、環型結構三種形式。星型網絡在運行維護、傳輸時間及可靠性等多方面都比較優越，更適合作為過程層網絡的實施方案。

②冗余方式的選擇。冗余可采用雙星型方案，相關設備保持原來的獨立網口，保護間的信息交互通過就地安裝的智能終端間電纜連接來實現。這樣既體現了雙星型獨立網絡結構冗余的優勢，又解決了不同網絡上設備的信息交互。

③過程層網絡交換機配置的選擇。目前交換機配置方式主要有兩種：按一次間隔配置、按電壓等級配置，兩種方式各有利弊，因此，建議采用交換機的VLAN劃分技術。這種技術可以按端口、地址、路由或是按一定的策略束劃分VLAN。

總體來說，數字化技術只是數字化變電站建設的一種手段，而不是變電站建設的根本目的。在數字化變電站方案制定的時候，一定不能為了實現數字化而采用數字化技術，盲目的追求先進性，而是應該綜合分析變電站的實際需求，從技術性、經濟性等多方面著手，合理的選擇數字化方案。

2 數字化變電站工程項目建設存在的問題及對策

在數字化變電站建設方案確定后，接下來所面臨的就是方案的實施。在目前的數字化方案中，常規電纜變成了光纜，傳統互感器的模擬采樣變成了電子式互感器的數字量輸出，保護跳合閘接點變成了GOOSE網絡中的報文，這一切給數字化變電站的設計、施工、調試、維護等各個環節的工作帶來了極大的影響。因此有必要對數字化變電站建設過程中可能碰到的一些實際問題進行研究，并提出相應的解決措施。

①電子式互感器的校驗。電子式互感器校驗方法及其裝置的研究一直是國內外的研究熱點。對于電子式互感器的校驗可以從電子式電流互感器誤差、極性測試以及電子式電壓互感器誤差測試這兩個方面來實施。通過驗證電子式電流互感器的誤差是否合格、極性是否正確，以及驗證電子式電壓互感器的誤差是否合格來校驗電子式互感器，試驗設備為升流器、標準電流互感器、標準轉換器、電子式互感器校驗儀、升壓器、標準電壓互感器及感應分壓器。

②GOOSE網絡的應用。為了解決數字化變電站中GOOSE信息無接點、無端子、無接線所帶來的問題，在工程建設中可引入GOOSE虛端子、虛端子邏輯連線以及GOOSE配置表等技術，將基于網絡傳輸的GOOSE數字信號以傳統變電站端子的形式表現出來，使得設計、施工、調試以及運行維護人員能夠直觀了解各個設備的輸出輸入邏輯。

③電壓切換回路的實現。由于數字化變電站并沒有涉及一次主接線的變化，所以仍然需要保留電壓切換回路，但是其數字化的采樣，光纖接線的特點決定了它不可能采用傳統的電壓切換回路，同樣也不會存在傳統回路中二次反充電的問題，具有很高的可靠性。具體數字化電壓切換的方案可以從以下幾個方面考慮：互感器的配置對電壓切換的影響，電壓切換邏輯在什么設備中實現，如何實現電壓切換的邏輯。而在實踐過程中可從互感器配置的角度優化電壓切換功能。

④數字化變電站光纜選型及敷設。數字化變電站的安裝方法同常規綜自站基本相似。由于電子式互感器體積小，重量輕，安裝起來更加方便。電纜支架、電纜敷設，二次接線、電纜防火以及保護查線的工作量大為減少，但光纜敷設，熔接的工作量有所增加，需嚴把光纜敷設、熔接質量關。因此，光纜宜選用鎧裝多模光纜，但其抗干擾性應滿足要求，光纜敷設時應注意防鼠咬，防折斷，非鎧裝室外光纜應穿護管。