數字化變電站自動化技術的應用研究

卓曉冬

（南京高等職業技術學校，江蘇南京，210019）

1 相關理論定義概述

1.1 數字化變電站

數字化變電站與傳統電站相區別，是通過分層構建智能化一次設備以及網絡化二次設備，并且嚴格遵守IEC61850全國通用電力系統自動化標準，在IEC61850標準平臺完成數據的建模以及交互，最終實現現代化電站智能設備之間的相互作用交流的現代變電站。數字化變電站系統結構主要由一次的智能化設備以及二次的網絡化設備組成。智能化一次設備主要是指的在發電、輸電、配電等過程中在主系統中所需要使用到的設備，包括了電纜、發電機、母線等一系列的基礎設備。二次設備則是對一次設備進行控制保護以及測量、是圍繞著一次設備進行工作的，像是進行操作的開關和按鈕，用于測量的儀表、還有自動控制設備以及計算機、控制電纜等作用于一次設備的設備，被稱為二次設備。

1.2 數字化變電站特點

數字化變電站主要有三個特點，一是智能化的一次設備，二是網絡化的二次設備，三是管理及運行系統自動化。首先是一次設備智能化，在數字化變電站中，一次設備大量采用了微處理技術以及光電技術進行設計處理，使用了現代化的電子式互感器取代了傳統的互感器，通過一次設備的集成智能化來實現了原來通過二次電纜傳輸的信號傳遞，利用高新技術完成一次設備智能化。其次是實現了二次設備的網絡化，在變電站系統中，充分使用標準化、模塊化的微處理機技術以及網絡通信技術實現不同設備之間的連接，真正的實現數據信息資源共享，簡化控制，用具有邏輯的功能模塊取代原有的簡單的、常規的功能模塊，讓二次化設備網絡化。三是管理及運行系統的自動化，在傳統電站中，需要對變電站設備進行定期檢修，從而保證變電站的正常運行，而在數字化變電站中則是采用了無紙化的狀態記錄和統計，管理以及運行系統都自動化檢查分析，并提供故障的分析報告，實現了管理運行系統的自動化。

圖1 變電站綜合自動化

2 數字化變電站自動化技術的應用優點

2.1 建立了統一變電站的信息平臺

數字化變電站基于IEC61850標準進行建模交互的，目的就是通過分層建構智能化的一次設備以及網絡化的二次設備，實現變電站內部的不同智能設備之間的信息共享和交流。傳統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，像是變電站的保護測量系統、監控系統都要分開獨立建設，不便于信息的提取以及管理，浪費了較多的人力物力，而數字化變電站則是使用同一個通信網絡對一次設備以及二次設備的信息實現共享和交互，將變電站的檢測、控制、計量等系統都整合成為一個信息管理系統，真正實現了統一化的變電站信息平臺建設。

2.2 安全可靠性更高

與數字化變電站相比，傳統變電站的二次設備由于采用技術較為老舊，使用的多為傳統的互感器，變電站信息系統并不統一、較為復雜。而且由于技術上不達標，傳統的變電站沒有實時監察設備運行情況的能力，設備問題排查以及監管大多數依靠人員實現，系統設備運行信息時效性低，進行檢修時需要停下大量相關設備以便工作進行。數字化變電站則是采用的綜合自動化系統，通過一次設備智能化以及二次設備的網絡化實現了變電站統一信息平臺的建設，相關智能設備具有自檢功能，并對相關故障排查進行總結報告，當發現設備出現故障時及時自動報警，有效的避免了由于設備故障造成的變電站損失，完全系數以及可靠系數更高。

2.3 設備維護成本降低

圖2 數字化變電站與傳統變電站結構對比圖

傳統的變電站采用的設備質量不足，在高工作強度下容易損壞，當設備發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，除了設備損壞時的檢修，傳統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據進行統計分析，設備維護量大。而數字化變電站則是采用的自動化綜合檢測系統，通過電子設備實現對數據的采集和整理，不再需要大量人力進行校驗和數據統計，省去了人工超標數據整理等步驟，降低了設備維護工作量，設備維護成本降低。

3 數字化變電站自動化技術實踐難點

3.1 技術人員專業程度不足

在數字化變電站的運行中，采用了大量的新型設備以及技術，過去的老舊操作系統被部分淘汰，設備的檢修方式以及相應的故障處理方式也產生了改變。變電站設備的操作更加注重精密設備的操作，減少了人力物力的參與，因此對于技術人員的專業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絡通信方式，學會新設備的操作，正確的使用數字化系統的自我檢修及故障排查功能，這些對于只掌握了老舊設備操作技術的員工來說是一個巨大的挑戰，像是在進行電纜檢查的時候，新的GOOSE技術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，現有的技術人員專業性不能充分滿足數字化變電站運行需要。

3.2 技術人員學習實踐機會較少

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

3.3 沒有標準和系統化的相關資料

當前數字化變電站的相關資料還不夠系統化以及標準化，雖然都是嚴格遵守IEC61850全國通用電力系統自動化標準，通過一次設備智能化以及二次設備網絡化來實現數字化變電站，但是在實際的操作過程中，不同的變電站采用的數字式二次設備資料和通用性知識沒有一個系統性的對應整理。對于數字化變電站的相關設備檢修維護沒有一個統一的標準，現場操作細則也沒有系統化的敘述。現在所使用的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，因此相關的資料還是沒有標準化和系統化的整理，不利于數字化變電站自動化技術的充分應用。