數字化變電站自動化技術的應用探討

周新潔

摘 要 目前，數字化變電站自動化技術在我國的發展相對歐美國家和日本來說還未發展成熟，有關這方面的理論、實際經驗和技術尚且不甚完備。因此，本文致力于數字化變電站的科學設計。先說明論述數字化變電站的概念，然后根據利用這些理念，設計一個35kV數字化變電站。

【關鍵詞】數字化變電站 IEC61850 自動化技術

數字化變電站自動化技術被大范圍地使用，有利于我過相關技術的進一步發展和創新，這種技術能夠改善實際的操作環境，不拋棄原有的基礎而在此之上進一步發展。這樣一來，原有的相關設備不至于全全拋棄，導致極大的浪費。它與電網的發展息息相關，因此對于它的研究方向也不應偏離電網，在未來，我們將探討出成熟的相關理論和發展新的技術，推動我國電力事業的蓬勃發展。

1 數字化變電站及其自動化技術

數字化變電站系統是一種極具綜合性和只能性的數字化系統。它由三個層次構成。首先來說變電站層，這個層的關鍵設備主要的作用是統計即時的數據信息，充分地利用歷史數據庫，改善原有的數據庫，并將數據傳輸進總控室，同時還能在間隔層和過程層中執行。其次來說一說第二層間隔層，它主要設備的設定主要用于統計及時信息，執行關閉功能。最后介紹過程層，它的主要功能有對設備的運行參數進行統計與在線監測，控制驅動，實施執行命令。隨著技術的改進，信息處理、網絡技術等技術在在變電站的二次設備中應用成熟。數字化變電站的二次設備比起常規變電站來說，它能簡化變電站的二次接線，進一步提高安全度和運行的平穩度，同時又能夠節省運行維護成本。

數字化變電站自動化技術重點在于自動化，它在信息處理方面的全過程都能實現自動化，將信息轉化成數據，計算機再自動處理，用不著人為操作。這樣一來，大大便利了對電力仿真實驗室的建立以及自動化技術的深度研究。

2 實例設計

設計是人們開展實踐的實驗田，在任何方面，設計都是自己同競爭對手拉開差距的關鍵策略，設計作為實踐的參考和對照表，作為活動的方向標，對于實際具有重大的指導作用，當設計完成之后，通過模擬實踐，得出結果，不僅可以節約成本和時間，對于一些比較危險的實驗來說，也避免了風險。在此以一個典型接線的35kV變電站為例，對其進自動化變電站設計。

2.1 配置方案

本設計按照常規的35kV變電站設計，兩臺載調壓變壓器，兩段35kV母聯，兩路進線。其中一條進線帶一臺35kV站變，旨在給所用變作備用電源以防意外，兩段母線有五路出線的10kV母聯，然后再往這兩條10kV的母線上接入兩組電容器。

綜合自動化變電站用組屏安裝，在兩母線上，依次配置一臺多饋線保護裝置，兩段母線利用這種保護裝置即可為各饋線，10kV進線。兩套保護裝置各組一個屏。多饋線保護置于主控室或10kV高壓室，這種保護裝置能夠兼顧5條10kV饋線的監控與保護作用和母聯的保護作用。

2.2 三層結構網絡設計

過程層的主要設備主要是一次設備電子式互感器和智能斷路器。需要這些設備加上智能終端后，能夠新增兩個功能，一是獲得狀態監測功能，第二給是可以進行信號的數字式轉換。智能斷路器的安裝可以實現數字通訊。間隔的劃分，按照斷路器間隔來說主要有設備有數字式測控裝置、計量裝置以及數字式保護裝置。變電站層的主要設備有兩個，一是監控主機，第二個是遠動通信機。

組網原則需要充分考慮到過程層的數據交換問題，應該按照電氣間隔以及面向功能組網。同時在數據傳輸實時性和可靠性得到保障的基礎下使網絡結構達到最簡。實際操作中，根據母線所處的位置，對10kV電壓等級的各間隔設置兩段網絡，分布在相應網絡上的電子式互感器就能夠直接地通過交換機，使用相應片段的母線電壓采樣值，這樣一來，兩段網絡上的數據流量就可以縮減一部分。

35kV母聯及10kV母聯部分網組上各為一間隔，這兩部分的電子式電壓或電流互感器從一次側采集到信號后，合并單元按照標準準確規范地處理采樣值，然后采樣信息通過間隔內的以太網交換機，最后傳輸到過程層環網中。實現有用信息在過程層網絡上的共享，并且還能夠被監控和保護。

2.3 一次設備的選取

同傳統變電站相比，采用的通信標準能夠對數據信息進行轉換和傳遞共享，數據的可靠性、及時性能優良。

電子式互感器是變電站的一個十分重要的組成設備。在電子式互感器的選擇上，35kv進線、母聯合饋線上，統統選取有一個保護級、一個測量級輸出的電流互感器。而對于35kV母線，則有稍許不同，是選取有一個保護級或者一個測量級輸出的、帶有零序開口電壓輸出的電子式電壓互感器而不是電流互感器。

2.4 數字化變電站二次設備的選擇

網絡化二次設備的組成中，主要有變壓器、線路測控保護單元以及備用電源自投裝置等。

在保護單元的選取上，各單元都是通過電子式互感器得以收集并且通過以太網進行信息傳遞。我國有很多的保護裝置都通過了現場運行實驗，保護單元的類似產品比如說PST1200變壓器等。另外還有PWF光數字式保護測試儀，這個保護裝置按照IEC61850標準直接輸出光電信號，能夠滿足新型數字式保護裝置調試要求。

2.5 基于Opnet網絡仿真軟件的仿真實驗

根據以上的數據并加以補充，對35kV變電站的設計進行仿真實驗，所用的仿真軟件Opnet為網絡仿真軟件。在Opnet系統中有Ethernet-kstn-dv節點模型，它帶有節點本身的網絡控制信息。這個軟件的功能十分強大，能夠對間隔層內的各種通信節點進行仿真，并傳遞信息。其他方面，比如說對定時數據通信行為進行仿真模擬實驗時，可以采用Video onforence服務，需要對突發性的數據下傳行為進行仿真模擬實驗時，可以采用FTP服務。

3 結束語

本文通過實例設計，給相應的應用建設從網絡的組建到仿真實驗軟件的選取都提供了一個非常具體方案，因此具有很強的操作性。數字化變電站能夠提供一個更優質的電網運行環境。目前，我國對于這方面的研究已經有了重大成果，在國際上，我國相關方面的研究也占據了一定的席位，但這還遠遠不夠，它的發展是一個長期的過程，我們還需要做更多的努力，在探索中總結數字化變電站自動化技術應用上最優設計方案。在實踐中不斷總結經驗和磨礪技術，為今后建設提供一個更加經濟和優質的方案。

參考文獻

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作者單位

曲阜師范大學日照校區 山東省日照市 276826