數(shù)字化變電站自動化技術(shù)的應(yīng)用研究

卓曉冬

（南京高等職業(yè)技術(shù)學校，江蘇南京，210019）

1 相關(guān)理論定義概述

1.1 數(shù)字化變電站

數(shù)字化變電站與傳統(tǒng)電站相區(qū)別，是通過分層構(gòu)建智能化一次設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備，并且嚴格遵守IEC61850全國通用電力系統(tǒng)自動化標準，在IEC61850標準平臺完成數(shù)據(jù)的建模以及交互，最終實現(xiàn)現(xiàn)代化電站智能設(shè)備之間的相互作用交流的現(xiàn)代變電站。數(shù)字化變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由一次的智能化設(shè)備以及二次的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備組成。智能化一次設(shè)備主要是指的在發(fā)電、輸電、配電等過程中在主系統(tǒng)中所需要使用到的設(shè)備，包括了電纜、發(fā)電機、母線等一系列的基礎(chǔ)設(shè)備。二次設(shè)備則是對一次設(shè)備進行控制保護以及測量、是圍繞著一次設(shè)備進行工作的，像是進行操作的開關(guān)和按鈕，用于測量的儀表、還有自動控制設(shè)備以及計算機、控制電纜等作用于一次設(shè)備的設(shè)備，被稱為二次設(shè)備。

1.2 數(shù)字化變電站特點

數(shù)字化變電站主要有三個特點，一是智能化的一次設(shè)備，二是網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備，三是管理及運行系統(tǒng)自動化。首先是一次設(shè)備智能化，在數(shù)字化變電站中，一次設(shè)備大量采用了微處理技術(shù)以及光電技術(shù)進行設(shè)計處理，使用了現(xiàn)代化的電子式互感器取代了傳統(tǒng)的互感器，通過一次設(shè)備的集成智能化來實現(xiàn)了原來通過二次電纜傳輸?shù)男盘杺鬟f，利用高新技術(shù)完成一次設(shè)備智能化。其次是實現(xiàn)了二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，在變電站系統(tǒng)中，充分使用標準化、模塊化的微處理機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實現(xiàn)不同設(shè)備之間的連接，真正的實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息資源共享，簡化控制，用具有邏輯的功能模塊取代原有的簡單的、常規(guī)的功能模塊，讓二次化設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化。三是管理及運行系統(tǒng)的自動化，在傳統(tǒng)電站中，需要對變電站設(shè)備進行定期檢修，從而保證變電站的正常運行，而在數(shù)字化變電站中則是采用了無紙化的狀態(tài)記錄和統(tǒng)計，管理以及運行系統(tǒng)都自動化檢查分析，并提供故障的分析報告，實現(xiàn)了管理運行系統(tǒng)的自動化。

圖1 變電站綜合自動化

2 數(shù)字化變電站自動化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)點

2.1 建立了統(tǒng)一變電站的信息平臺

數(shù)字化變電站基于IEC61850標準進行建模交互的，目的就是通過分層建構(gòu)智能化的一次設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備，實現(xiàn)變電站內(nèi)部的不同智能設(shè)備之間的信息共享和交流。傳統(tǒng)的變電站中需要針對不同的功能建立不同的信息管理系統(tǒng)，像是變電站的保護測量系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)都要分開獨立建設(shè)，不便于信息的提取以及管理，浪費了較多的人力物力，而數(shù)字化變電站則是使用同一個通信網(wǎng)絡(luò)對一次設(shè)備以及二次設(shè)備的信息實現(xiàn)共享和交互，將變電站的檢測、控制、計量等系統(tǒng)都整合成為一個信息管理系統(tǒng)，真正實現(xiàn)了統(tǒng)一化的變電站信息平臺建設(shè)。

2.2 安全可靠性更高

與數(shù)字化變電站相比，傳統(tǒng)變電站的二次設(shè)備由于采用技術(shù)較為老舊，使用的多為傳統(tǒng)的互感器，變電站信息系統(tǒng)并不統(tǒng)一、較為復(fù)雜。而且由于技術(shù)上不達標，傳統(tǒng)的變電站沒有實時監(jiān)察設(shè)備運行情況的能力，設(shè)備問題排查以及監(jiān)管大多數(shù)依靠人員實現(xiàn)，系統(tǒng)設(shè)備運行信息時效性低，進行檢修時需要停下大量相關(guān)設(shè)備以便工作進行。數(shù)字化變電站則是采用的綜合自動化系統(tǒng)，通過一次設(shè)備智能化以及二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化實現(xiàn)了變電站統(tǒng)一信息平臺的建設(shè)，相關(guān)智能設(shè)備具有自檢功能，并對相關(guān)故障排查進行總結(jié)報告，當發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)故障時及時自動報警，有效的避免了由于設(shè)備故障造成的變電站損失，完全系數(shù)以及可靠系數(shù)更高。

2.3 設(shè)備維護成本降低

圖2 數(shù)字化變電站與傳統(tǒng)變電站結(jié)構(gòu)對比圖

傳統(tǒng)的變電站采用的設(shè)備質(zhì)量不足，在高工作強度下容易損壞，當設(shè)備發(fā)生損壞時不能及時自檢，需要耗費大量時間以及人力物力進行檢修，檢修工作量大，除了設(shè)備損壞時的檢修，傳統(tǒng)的變電站還需要進行定期的停電校驗，保證繼電保護整定值的正常，每次檢修停電都會影響變電站的正常工作，定期維護的工作量大，維護成本高，需要大量人力物力，在停電校驗之后還需要專人對校驗的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，設(shè)備維護量大。而數(shù)字化變電站則是采用的自動化綜合檢測系統(tǒng)，通過電子設(shè)備實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集和整理，不再需要大量人力進行校驗和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，省去了人工超標數(shù)據(jù)整理等步驟，降低了設(shè)備維護工作量，設(shè)備維護成本降低。

3 數(shù)字化變電站自動化技術(shù)實踐難點

3.1 技術(shù)人員專業(yè)程度不足

在數(shù)字化變電站的運行中，采用了大量的新型設(shè)備以及技術(shù)，過去的老舊操作系統(tǒng)被部分淘汰，設(shè)備的檢修方式以及相應(yīng)的故障處理方式也產(chǎn)生了改變。變電站設(shè)備的操作更加注重精密設(shè)備的操作，減少了人力物力的參與，因此對于技術(shù)人員的專業(yè)程度也提出了新的要求，原來的工作人員需要快速的掌握新的信息傳遞以及網(wǎng)絡(luò)通信方式，學會新設(shè)備的操作，正確的使用數(shù)字化系統(tǒng)的自我檢修及故障排查功能，這些對于只掌握了老舊設(shè)備操作技術(shù)的員工來說是一個巨大的挑戰(zhàn)，像是在進行電纜檢查的時候，新的GOOSE技術(shù)和原有的電纜查線法完全不適用，需要員工進行學習操作，這些設(shè)備的操作以及新的檢修方式都是員工急切需要學習的技巧和知識，現(xiàn)有的技術(shù)人員專業(yè)性不能充分滿足數(shù)字化變電站運行需要。

3.2 技術(shù)人員學習實踐機會較少

數(shù)字化變電站和傳統(tǒng)變電站不同，修建周期較短，從規(guī)劃到最終完成所需時間較少，員工沒有充足的時間進行設(shè)備相關(guān)知識的學習以及實際操作實踐。而且由于數(shù)字化變電站屬于新技術(shù)，專業(yè)人員在通信規(guī)約、信號測試等方面的專業(yè)技能缺失，在新設(shè)備進行檢測、運行出現(xiàn)問題時難以有效應(yīng)對。新設(shè)備的相關(guān)配套軟件在投入運行以后基本沒有測試和操作機會，技術(shù)人員的學習以及實踐機會較少。

3.3 沒有標準和系統(tǒng)化的相關(guān)資料

當前數(shù)字化變電站的相關(guān)資料還不夠系統(tǒng)化以及標準化，雖然都是嚴格遵守IEC61850全國通用電力系統(tǒng)自動化標準，通過一次設(shè)備智能化以及二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化來實現(xiàn)數(shù)字化變電站，但是在實際的操作過程中，不同的變電站采用的數(shù)字式二次設(shè)備資料和通用性知識沒有一個系統(tǒng)性的對應(yīng)整理。對于數(shù)字化變電站的相關(guān)設(shè)備檢修維護沒有一個統(tǒng)一的標準，現(xiàn)場操作細則也沒有系統(tǒng)化的敘述。現(xiàn)在所使用的IEC61850標準也是將歐美的標準作為參照，在實際操作過程中可能存在部分差異，因此相關(guān)的資料還是沒有標準化和系統(tǒng)化的整理，不利于數(shù)字化變電站自動化技術(shù)的充分應(yīng)用。