綜合自動化變電站向數字化變電站發展淺析

黃燕芳

【摘 ?要】變電站在輸電中發揮著重要的作用，變電站在發展過程中也經歷了幾個階段，一般的變電站是常規的變電站，只能單獨的實現變電站的基礎功能，之后出現了綜合自動化的變電站，這些變電站的自動化程度得到了一定程度的提高，到現在，出現了數字化變電站，這種變電站在控制上都以數字作為基礎，在信息的采集、傳輸過程中都是以數字的形式來進行的，而且對數據進行分析和輸出也是通過數字來完成，這就對變電站的控制和數據分析提供了很多便利。實現了數字變電站之后，下一步就是智能化變電站，利用數字變電站的特征，加上網絡通信技術，將通信統一，這樣在以后的管理中就可以實現智能化的變電站。

【關鍵詞】綜合自動化;變電站;數字化變電站;發展

1變電站發展歷程

1.1變電站階段劃分

第一階段：1990年前傳統二次系統，常規繼電器實現保護測控;第二階段：1990年至2005年綜合自動化變電站推廣，技術發展較快;第三階段：90年代中期至今綜合自動化變電站技術已經比較成熟，向數字化變電站過渡90年代中期IEC提出IEC61850標準2005-2009數字化變電站開始出現;第四階段前景：智能電網的發展加快數字化變電站的發展。

1.2綜合自動化變電站發展過程

綜合自動化變電站的概念是在微機保護在變電站得到廣泛應用的背景下提出來的。由于變電站微機保護裝置普及，微機保護除了具備強大的保護功能外，還具備強大的數據采集功能和通訊功能，因此，如果能夠將微機保護的數據采集功能充分利用起來，不但有助于降低監控系統的造價，而且還有助于提高變電站運行的自動化水平。

綜合自動化變電站的發展經歷了兩個階段：第一階段（上世紀90年代中期）：主要是以110kV及以下電壓等級的變電站為對象開發出了星型結構的綜合自動化系統。

第二階段（本世紀初）：主要是以220kV及以上電壓等級的變電站為對象開發出了總線結構的綜合自動化系統。綜合自動化變電站是借助于通訊技術，將變電站內以微機保護為主體的一系列智能裝置所提供的信息綜合起來所構成的保護監控一體化變電站。目前運行的變電站綜合自動化系統是利用現代電子技術通信技術和信息處理技術等實現對變電站二次設備包括繼電保護、控制、測量、信號、故降錄波、自動裝置及遠動裝置等功能進行重新組合、優化設計，對變電站全部設備的運行情況執行監視、測量、控制和協調的一種綜合性的自動化系統，通過變電站綜合自動化系統內各設備間相互交換信息，數據共享，完成變電站運行監視和控制任務。

2綜合自動化變電站存在的缺陷

第一，監控程序不穩定。綜合自動化系統使用后，變電站的運行大多是依賴監控系統進行操作。對于整個變電站的運行，可以通過監視器一目了然。但是，在日常使用中，受計算機內存大小的限制，會嚴重影響到監控系統的運行，有時甚至會出現死機的現象，存在很大的安全隱患。

第二，設計規范不統一。盡管相關部門對變電站綜合自動化系統以及設備性能等有統一的標準，但是設備生產廠家各異，原材選擇和生產工藝也大不一樣，加上利益的驅動，有著質量遠不達標，導致綜合自動化系統以及設備性能各異。

第三，需要定期維護設備。到目前為止，受多重因素的影響，幾乎所有的變電站綜合自動化系統，都需要定期進行維護，而且設備的處理往往比較麻煩，需要請專業人士維修或是進行返廠處理，無疑大大增加了運行成本。

第四，遙控信號故障。綜合自動化系統通信控制器串口通過調制解調器與調制解調器連接，并發送到主通道。實際工作中，遠程信號時常出現故障，而且很難找到具體的原因。另外，經常出現信息傳輸阻塞，導致通信通道中斷或遠程信息不能及時反饋。

3數字化變電站的產生背景及特征

傳統的綜合自動化變電站存在諸多弊端，比如信息很難共享、設備間沒有互操作性等問題。數字化變電站的出現，很好地解決了這些問題。所謂數字化變電站，是指變電站的信息采集、傳輸、處理和輸出過程都是按照IEC61850通信標準進行數字化和執行的。其結合電子式互感器、光纖網絡通信、站內設備互操作等新技術實現了變電站監控信號、控制命令的數字化采集、傳輸、處理和數據共享，可以輕松實現變電站的兩種功能，即操作程序化和功能智能化，這也將成為變電站未來發展的大方向。

數字化變電站具有以下幾方面特點：一是運營管理自動化?；诂F有系統的自動化程度高的特點，數字化變電站自動化的特點，通過設備的互操作性、信號的光纖傳輸和網絡通信的信息共享完美地體現出來。二是模型與通信協議的統一。傳統變電站信息描述與網絡通信協議標準的不同，導致信號識別困難，設備間互操作性差。數字變電站的通信網絡和系統采用IEC61850標準。標準的完整性、系統性和開放性，保證了數字化變電站設備的互通性。三是通信網絡化。除了傳統的數字設備的特點外，數字化變電站的兩個設備還具有外部光纖網絡通信接口，這不同于傳統的以電纜為介質的變電站信息傳輸。數字化變電站的兩個信號傳輸是基于光纖以太網的。四是設備的智能化。變電站中的傳統電磁變壓器由電子變壓器代替，直接提供數字光纖以太網接口。該站采用智能斷路器、變壓器等數字通信設備，通過向本地設備增加智能終端，實現對信號的數字轉換和狀態監測，實現設備數字化、智能化的要求。

4數字化比傳統綜合自動化變電站的優勢

4.1避免重復建設共享同一信息模型

數字化變電站在信息采集的時候是利用同樣的模型來進行的，有統一的標準，并且在接入通訊網絡的時候也是按照同樣的標準來完成的，這樣對于不同的功能，就可以利用同一套系統來完成信息的采集和傳輸工作，節省了很多的成本。

4.2減少變電站全生命周期成本

變電站的設備之間需要通信，而這種通信是建立在網絡上的，當變電站的功能需要改進或者要再新加入一些設備的時候，只需要在通訊網絡上增加新的設備就可以了，而綜合自動化變電站還要對原有的設備進行一定的改造才可以，這也節約了成本，實現經濟利益的增長。

此外，數字化變電站的各項功能可以在不同的設備上進行共享，比如要增加一些新的功能，如果現有的設備能夠完成這些功能，那么，不需要增加設備，而只需要將其軟件方面進行改動即可，不用再去購置新的硬件設施。

4.3信號傳輸采用計算機通信技術實現

數字化變電站在信號傳輸的過程中，是借助計算機來實現的，利用計算機之間的通信方式，實現信號的傳遞，在傳遞的時候，它有自身的一套規則，可以防止錯誤信號的傳遞，并且在發現設備出現故障的時候，提供報警功能。傳統變電站一次設備和二次設備間直接通過電纜傳輸沒有校驗信息的信號，當信號出錯或電纜斷線、短路時都難以發現。而且傳輸模擬信號難以使用光纖技術，易受干擾。

4.4變電站可實現更復雜自動化功能

傳統變電站由于通信系統傳輸信息的過程中難以保證信息傳輸的質量，在傳遞過程中，可能會出現信息不完整，信息傳遞延時以及信息在傳遞過程中無法保證一定的可靠性等問題，許多自動化技術只能停留在試驗室里，難以在工程項目中得到廣泛的應用。數字化變電站的采用智能一次設備，所有功能均可遙控實現。通信系統傳輸的信息更完整，通信的可靠性和實時性都大幅度提高。變電站因此可實現更多、更復雜的自動化功能，提高自動化水平。

結論

綜上，隨著數字化變電站新技術的應用，將大大改變傳統的變電站運行和維護模式，這無疑也提出了新的更高的要求。創新沒有終點，發展永無止境，數字化變電站優勢明顯，體現了更為先進的發展理念。但是，數字化變電站也存在很多問題，需要在發展中不斷創新，這樣才能更好地實現綜合自動化變電站向數字化變電站轉變。

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