數(shù)字化變電站建設(shè)的可行性分析

郭　偉

（山西晉城煤業(yè)集團天煜公司，山西　晉城　048006）

數(shù)字化變電站建設(shè)的可行性分析

郭偉

（山西晉城煤業(yè)集團天煜公司，山西晉城048006）

摘要：在對數(shù)字化變電站概念特征及主要組成介紹的基礎(chǔ)上，通過對數(shù)字化變電站與傳統(tǒng)綜合自動化變電站的比較，對數(shù)字化變電站建設(shè)的可行性進行探討，推動集團公司電網(wǎng)向數(shù)字化發(fā)展提供重要參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；一體化通信平臺；數(shù)字化設(shè)備

1　數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施

（1）一次設(shè)備：電子式互感器，智能開關(guān)。

（2）二次設(shè)備：通信網(wǎng)絡(luò)、模擬信號、邏輯信號、光纖、網(wǎng)絡(luò)。

2　數(shù)字化變電站的主要組成

2.1統(tǒng)一的信息平臺

數(shù)字化變電站利用高速以太網(wǎng)構(gòu)成變電站數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)，整個網(wǎng)絡(luò)建立在IEC61850通信技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)上，按分層分布式來實現(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間的信息共享和互操作性。IEC61850依據(jù)功能分解、數(shù)據(jù)流和信息建模三方面完成監(jiān)視、控制和繼電保護三大功能。從邏輯上，將變電站的通信體系分為變電站層、間隔層、過程層。變電站層負責(zé)人機接口、報警和事件處理等功能，間隔層負責(zé)控制、自動保護、計量、記錄等功能，過程層主要完成與一次設(shè)備相關(guān)的功能，如開關(guān)量、模擬量的采集以及控制命令的執(zhí)行等。

2.2數(shù)字設(shè)備

2.2.1非常規(guī)互感器

國際上將有別于傳統(tǒng)的電磁型電流、電壓互感器的新型互感器統(tǒng)稱為非常規(guī)互感器。其中，基于光電效應(yīng)的互感器稱為光電式電流、電壓互感器；其余的泛稱為電子式電流、電壓互感器。前者又稱為無源式互感器，后者又稱為有源式互感器。

2.2.2分布式數(shù)字化的繼電保護

分布式數(shù)字化繼電保護裝置是數(shù)字化變電站系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，當前隨著國內(nèi)外自動化技術(shù)的發(fā)展，用戶要求站內(nèi)空間分布的兩個或多個裝置共同協(xié)作實現(xiàn)復(fù)雜控制功能的場合越來越多，例如，間隔層設(shè)備之間的防誤閉鎖、智能順序化控制等。在傳統(tǒng)的變電站自動化系統(tǒng)中，這種功能的實現(xiàn)一般要求屏間錯綜復(fù)雜的硬連線，而且控制功能基本固定，現(xiàn)場狀況的微小變化都可能使得相應(yīng)程序與接線隨之更改，不利于變電站長期穩(wěn)定運行與維護，缺乏開放性。IEC61850平臺恰好能有效地解決上述問題，這首先得益于它面向?qū)ο蟆⒘Ⅲw化的數(shù)據(jù)模型。在變電站通訊域范圍內(nèi)，所有IED裝置節(jié)點模型中的任意信息都有其獨一無二的層次化標準引用名，通過該信息引用名，就可以快速準確地定位到所需信息具體的裝置和邏輯節(jié)點，而定位到該邏輯節(jié)點就可以獲得其當前狀態(tài)信息和它的一些標準控制接口，而不必知道該信息體究竟分布在系統(tǒng)的具體物理位置，為裝置間信息交互和內(nèi)部函數(shù)調(diào)用提供了共同的依據(jù)。這是IEC61850區(qū)別于以往線性的、面向信號點規(guī)約的最大特點。

3　傳統(tǒng)綜合自動化變電站與數(shù)字化變電站的比較

3.1設(shè)備配置

數(shù)字化變電站的自動化系統(tǒng)可實現(xiàn)全站的防誤操作閉鎖功能，不需設(shè)單獨五防。有載調(diào)壓和無功投切由變電站自動化系統(tǒng)和調(diào)度，集控主站系統(tǒng)共同實現(xiàn)集成應(yīng)用，不設(shè)置獨立的控制裝置。相較傳統(tǒng)綜合自動化變電站可減少設(shè)備投資。

3.2程序化操作

傳統(tǒng)變電站內(nèi)開關(guān)倒閘操作需要兩名運行人員，監(jiān)護人對著操作票讀“操作內(nèi)容”，操作人員復(fù)述核對正確后操作，操作完畢后由監(jiān)護人檢查開關(guān)倒閘操作是否正確，操作一臺開關(guān)需要5～10min。多臺開關(guān)的倒閘操作需要重復(fù)多次，效率低下且容易發(fā)生誤操作。在數(shù)字化變電站中，操作人員只需要在就地或者遠方操作模式下，通過人機界面輸入相應(yīng)操作程序命令即可，后臺系統(tǒng)便會自動執(zhí)行操作人員命令，對開關(guān)設(shè)備進行操作，可以滿足一鍵式的程序化控制（如單一命令：運行位置轉(zhuǎn)到冷備或檢修狀態(tài)等），提高操作效率和安全運行水平。

4　分析和建議

數(shù)字化變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，結(jié)合集地方主網(wǎng)礦井的特性，為此向企業(yè)生活群提出以下建議：

（1）先行先試。在生活區(qū)或新建變電站中試行，進行技術(shù)和人才儲備。

（2）逐步推廣。在企業(yè)生活群改建擴建變電站中推廣運用，總結(jié)和積累經(jīng)驗、完善軟實力建設(shè)。

（3）全面運用。在企業(yè)生活群供電系統(tǒng)中全面運用，實現(xiàn)數(shù)字化變電站向智能電網(wǎng)跨越式發(fā)展。

為保障地方主網(wǎng)礦井的安全供電，我們應(yīng)本著“安全可靠、成熟適用、經(jīng)濟合理”的原則，拓寬思路，先行先試，實現(xiàn)傳統(tǒng)綜合自動化變電站向數(shù)字化變電站的跨越式發(fā)展，以尋求企業(yè)生活群數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)進一步快速安全向前發(fā)展，打造更加清潔、高效、安全、可靠的供電系統(tǒng)。

5　結(jié)論

（1）數(shù)字化變電站具備設(shè)備狀態(tài)可視化功能（采集主要設(shè)備如變壓器、斷路器等）狀態(tài)信息，進行可視化展示，可以改變現(xiàn)有大規(guī)模春季、秋季及節(jié)假日檢修頻次，向狀態(tài)檢修邁進，可節(jié)省大量人力、物力的消耗。

（2）數(shù)字化變電站具備支撐經(jīng)濟運行與優(yōu)化控制：綜合利用變壓器自動調(diào)壓、無功補償設(shè)備自動投切等手段，支撐調(diào)度系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行，達到優(yōu)化控制的目的，節(jié)能降耗效果明顯。

（3）經(jīng)實地調(diào)研洛陽110KV金谷園變電站，其經(jīng)歷了傳統(tǒng)變電站、數(shù)字化變電站、智能化變電站三個發(fā)展階段。

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作者簡介：郭偉（1983-），男，本科，研究方向：機電一體化和電氣自動化。