數字化變電站實用技術分析

高蒙

摘 要 伴隨著科技的不斷進步，作為新型技術的光電互感技術和數字化技術以及計算機網絡技術等多項技術都得到了不斷地完善和發展，為數字化變電站的應用提供了堅實的技術基礎。本文首從數字化變電站的概念入手，分析了數字化變電站的技術特點，并對其在實際中應用進行了分析和探討，希望對日后的相關工作提供一定的借鑒作用。

關鍵詞 數字化變電站；實用技術；硬件設備；系統結構

中圖分類號 TM7 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2015）09-0073-02

1 數字化變電站概述

1.1 數字化變電站概念

作為目前我國智能電網建設過程中重要組成部分的數字化變電站，就是以變電站系統中的所有設備為參考對象，以高速化的互聯網平臺為基礎，對各類信息實現數字化的過程，促使數據之間的互相操作和資源共享的實現，并在此基礎之上，實現了各類數據信息管理功能的一種新型變電站。數字化的變電站也就是一種具有高度智能化的高壓設備、網絡化的二次設備，同時也是一種電子式電流電壓互感器。從結構內容上，數字化變電站技術分為了三個層面：包括過程層、間隔層和站控層。

1.2 數字化變電站特點

現階段在我國投入運行的變電站中，大部分還都是以傳統的機構為主，在數據信息的采集和處理等方面集中優化程度還不是很高，對變電站系統中各類設備的運行維護還主要是以定期進行年檢。而數字化變電站的應用，對于促使整個電網系統的供電可靠性、穩定性以及運行安全性等多方面內容都有了顯著的提高。

數字化變電站不管是一次設備還是二次設備部分相比于傳統的變電站都有著明顯的區別，其中一系列新型技術的應用給現行的數字化變電站系統也提出了新的要求，使得變電站在很多方面都發生的巨大的變化，其變化具體包括以下幾方面內容。

1）系統分層的改變：數字化變電站最大的特點就是三層結構模型，該特點實現了數字化變電站系統的各個部分的拓展功能以及不同數據之間的有效互通，有效地推動了變電站的拓展工作。2）數據采集工作的改變：因為數字化變電站系統中一次系統和二次系統的分離，促使變電站內的各項數據采集工作的精確度和集成度都有了顯著的提高。3）設備檢修工作的改變：在數字化變電站的檢修工作中，狀態檢修作為一種主要的檢修方式得到了廣泛的應用，其檢修作用也得到了最有效的發揮，不僅僅實現了對一次設備的狀態檢修，同時也囊括了對二次設備的檢修工作。4）系統結構的改變：數字化變電站具有占地小的系統設備，操作極為輕便，也給數字化變電站的一體化設計提供了保障。系統中的各類硬件設備在結構上都具有一定的匹配性，這也給設備的整體安裝和后期運行帶來了極大地便利。5）數據共享的改變：數字化變電站內的各類數據信息首先需要完成的就是數模之間的有效轉換，由此使得系統的所有結構裝置都具有特定的數字化邏輯模型功能，在通過網絡平臺，真正的實現了資源的有效共享。

2 數字化變電站的基本構成

數字化變電站的主要硬件構成包括以下三方面內容。

1）光電互感器。光電互感器的應用通過光電子技術和光纖傳感技術的有效應用，有效的實現了對電力系統內部的電壓和電流測量，同時它綜合了光學電流互感器和光學電壓互感器兩種互感器形式。光電傳感器的工作原理同傳統的電磁式傳感器原理相比具有一定的差異，光電互感器是以光纖傳感原理和電子測量原理為理論基礎，使得光電傳感器具有了比較寬的頻率范圍和良好的線性度，其輸出的也都是一些弱點模擬信號或者數字信號，為數字化保護和測試設備的接口工作提供了極大地方便。從結構上，光電傳感器可以劃分為有源傳感器和無源傳感器兩大類，而從功能上又分為電子式電壓傳感器和電子式電流傳感器兩類。

2）智能化的一次設備。一次設備屬于電網系統中最基本的單元結構，其智能化程度的高低對整個電網智能化水平也有著直接的關系。現階段，我國對于智能化一次設備還沒有一個明確的標準和定義。通常情況下，智能一次設備可以理解成是一次化設備和智能組件的有機組合，具有數字化的測量方式、網絡化的控制形式、可視化的狀態監控、一體化的功能等多項特點的高壓設備。在數字化變電站一次設備完成智能化后，賦予了設備較高的穩定性和安全性，一般所收集到的數據信息都是數字信號，具有良好的自我診斷和自我恢復的功能特點。智能化的一次設備，對于設備的可靠性運行等方面的研究工作中，利用智能化特點能夠掌握到更加準確的數據信息；另外為了更好地將系統的狀態檢修機制進行推進，其中設備的運行評估工作和系統故障的在線分析工作都是十分重要的，它給電站系統的檢修日期的確定提供了依據，同時確保了狀態檢修工作優勢的最好發揮。數字化變電站的硬件設備除了光電互感器和智能一次裝置外，還有合并單元、數字化保護控制裝置以及通訊裝置等，這里不做詳細介紹。

3 數字化變電站實例研究

1）項目概況。某220KV的數字化變電站系統中所采用到的就是光電傳感器、智能一體化單元、數字化計量和智能終端，并利用了符合標準的智能化二次設備和監控系統，其具體項目情況如下表1所示：

2）項目方案的確定和分析。目前，我國數字化變電站的設計方案具體有兩種，其一就是在間隔層和站控層層面上應用IEC61850模式，而在過程層中應用的還是比較常規的設計手段，這一種方案比較適用于220KV等級以上的數字化變電站；其二就是在數字化變電站的三個層面上都應用IEC62850模式，這種模式比較適用于電壓等級在220KV以下的變電站中。

本研究工程項目所利用的就是第二種的設計方案，在數字化變電站的三個層面上都應用IEC61850模式，主要存在3中設計方案，現具體介紹其中兩種。

方案1：在該方案中，采用的是光纖點對點式交流，智能終端完成了成對配置，下層的智能終端安裝在了過程層中，采集到的相關信息通過光纖技術實現由下層終端向上層智能終端的傳輸，并對接收到的上層智能終端的指令完成對一次設備的控制；上層智能終端一般安置在了間隔層，通過電纜裝置與保護裝置進行有效的鏈接。這一種配置方式是最為容易實現的，一般廣泛的存在于傳統的變電站改造過程中，但是因為智能終端的智能化水平低下，所以也就造成了整個智能變電站數字化水平也不是很高。

方案2：本方案與上述方案1顯著的不同就是，取消了在間隔層上存在的上層智能終端，將智能終端全部都安排在了過程層，智能終端、保護以及監控等多方面的內容都是通過交換機來獲取采樣信息，使得GOOSE網得以形成，交流采樣不接入過程層，其采用的也是IEC61850所規定的點對點方式。這種交流采樣和網絡的組合形式具有良好的穩定性和可靠性，在目前的應用中也屬于比較常見，而且也比較實用。

4 結論

目前，隨著我國數字化變電站技術的日趨完善，越來越多的數字化變電站將會被陸續投入運行過程中來，給變數字化電站的前期運行積累了大量的經驗。同時伴隨著我國科技水平和經濟實力的不斷提高，我們也必將會向著更強更大的智能電網邁進，從而發揮出其強大的支柱性作用。

參考文獻

[1]陳兆春.數字化變電站實用技術研究[D].山東大學，2010.

[2]孫衛衛.數字化變電站保護系統配置方案研究與應用[D].華北電力大學，2012.

[3]李先妹，黃家棟，唐寶鋒.數字化變電站繼電保護測試技術的分析研究[J].電力系統保護與控制，2012（03）：105-108.

[4]謝瓊.數字化變電站技術探討及應用[D].天津大學，2012.

[5]李振威.數字化變電站組網技術研究[D].大連理工大學，2012.

[6]辛建波，黃瑤.數字化變電站建設中需要注意的幾個問題[J].江西電力，2007（03）：37-39.