基于數字化變電站自動化技術的應用研究

王克君　孟憲寧

摘要：數字化變電站技術涉及計算機、通信網絡、繼電保護自動化等多個高端科研領域，隨著智能化電氣的發展，變電站自動化技術即將進入數字化時代。數字化變電站技術是變電站自動化技術發展中具有里程碑意義的一次變革。數字化變電站技術是當今世界最先進的電力自動化技術，引領著電力技術發展方向，其主要特征是“一次設備智能化，二次設備網絡化，符合IEC61850標準”，由電子式互感器、智能化終端、數字化保護測控設備、數字化計量儀表、光纖以太網及IEC61850規約組成的全智能化的分層分布式變電站，即站內信息全部做到數字化，信息傳遞實現網絡化，通信模型達到標準化，使各種設備和功能共享統一的信息平臺。

關鍵詞：數字化;變電站;自動化技術;應用;分析

1導言

隨著現代化科學技術的發展，傳統變電站已經無法滿足電力系統運行需求，而數字化變電站應用大規模集成電路，運用通信網絡、繼電保護自動化、計算機等專業領域的先進技術，逐漸實現了變電站電氣設備的智能化和網絡化，自動化技術在數字化變電站中的應用，實現了信息共享，為變電站管理和維護提供了更加便利的條件。變電站作為我國電力系統的重要組成部分，在電能輸送中發揮著不可替代的重要作用，數字化變電站實現了變電站系統的標準化和網絡化，并且通過應用自動化技術，極大地提高了變電站運行的安全性和穩定性，推動我國電網建設的快速發展。

2數字化變電站建設的基本架構

2.1站控層

站控層是數字化變電站系統中非常關鍵的結構，其主要用于定時登錄數字化變電站系統數據庫，實時刷新數據庫信息，按照數字化變電站運行要求，采集調度中心相關數據信息保存在數據庫中，并且將相關指令和信息向變電站的間隔層和過程層進行反饋。同時，工作人員可在數字化變電站的站控層進行在線編程，實現良好的人機交互，并且可實時監控變電站系統的運行狀態，基于變電站系統網絡在線修理和維護間隔層和過程層出現的運行故障，實現了數字化變電站故障分析、診斷和維護的自動化和智能化。另外，數字化變電站站控層具有觸控、打印、預警、顯示等操作功能，可以很好地保障數字化變電站安全運行。

2.2間隔層

數字化變電站間隔層主要通過實時匯總變電站系統數據信息，有效控制一次設備和系統線路的繼電保護。同時，間隔層實現了數字化變電站間隔操作的控制鎖止，可優先獲得控制命令、運算、整體分析、數據采集等控制權，在數字化變電站系統中發揮著銜接過渡的作用，并且基于變電站通信系統，間隔層中的各種電氣設備實現了相互對話、信息共享的功能。

2.3過程層

數字化變電站過程層通過檢測諧波分量、相位、電流和電壓，根據間隔層電氣設備運行情況，結合這些參數，計算出變電站的電能量、無功功率和有功功率。其次，檢測數字化變電站運行情況，做好壓力、電解液密度、溫度、絕緣等級等數據統計，匯總這些數據信息傳送到數字化變電站系統服務器上，有效控制數字化變電站具體操作，包括開關分合控制、斷路器隔斷控制、升壓器接頭控制、直流電源和交流電源充放電控制、電感電容投切控制等。

3數字化變電站系統的應用現狀

3.1可靠性較低

數字化變電站系統過程層引進了很多電氣設備，需要設置合并器，但是在變電站實際應用中，合并器頻繁地進行數據交換，會嚴重影響數字化變電站運行的穩定性和可靠性。數字化變電站系統采用數字化信息傳輸，容易出現保護動作延時、誤碼等問題。并且，電子式互感器和光電式互感器工作方式和結構特點具有特殊性，使得數字化變電站無法順利對互感器進行比差、角差的現場試驗，也不能順利開展極性試驗，在電氣設備帶電投運后，影響接線檢驗的可靠性和準確性。

3.2保護不足

數字化變電站運行條件下，部分線路的間隔保護和保護校驗比較復雜，操作難度較大，變電站系統所需的電壓量和電流量無法從常規繼電保護裝置中獲得，由于數字化變電站電壓量和電流量要先通過合并器才能流入保護系統，但是試驗過程中需提供標準的電壓量和電流量，并且自帶合并器才能進行模擬試驗，實現數字化變電站的誤差保護，這給電壓量、電流量保護校驗帶來很大麻煩。當前，數字化變電站主要基于IEC61850通信協議，實現二次設備、一次設備的信息通信，但是受到技術方面的限制，數字化接口和通信還存在一些問題，影響了數字化變電站保護的可靠性和穩定性。另外，IEC61850通信協議沒有明確變電站的安全保護設置，由于該協議的標準性和開放性，給數字化變電站系統埋下很多安全隱患。

4數字化變電站自動化技術應用的優點與效益分析

4.1變電站的各種功能可共享統一的信息平臺

國際電工委員會61850對電力系統的相關問題標準化，實現數字化變電站自動化技術的應用，由此，電網的一次設備和二次設備發生了翻天覆地的變化，智能化和網絡化的應用最大程度的提高了變電站在測量、保護、控制和監控等系統的工作效率和準確率。各信息能在整個系統內進行流通，采用統一的信息、數據和功能建立標準化的模型，此舉不僅提高了變電站內部信息共享，也提高了變電站工作的效率和準確性，避免了由于重復建設造成的資金的浪費，換句話說節約了資金也就是降低了總體的成本。

4.2有利于變電站規模的擴大和功能的更新

傳統的變電站要進行信息規模的擴大必須將原有的設備淘汰更新為更大規模的設備，而數字化變電站自動化技術使用后，擴大變電站規模就變得容易很多，不需要像傳統的淘汰設備，只需要在網絡上接入新設備即可，這樣一來不但提高了變電站的功能和整體規模，能最大程度的降低資源浪費，節省投資成本。使得變電站的工作更加便捷快速，從而提高工作的效率。

4.3提高了變電站電氣設備運行的安全可靠性

傳統變電站通信設備大多采用電纜的形式進行接受信息和通信工作，這樣既需要大量人力也需要耗費大量電纜的原資源，且一旦發生故障，由于電纜自身特點，導致檢修十分麻煩。而新型的數字化變電站則就是為了解決原有的缺陷，光纖的使用，完全解決了傳統電纜電磁兼容的問題，電氣隔離高壓和低壓系統，最大程度上降低了檢修的時間、頻率和檢修的難度。數字化變電站還創造性地將二次回路路線取消，取而代之以光纖和網線通信，這樣就可以避免二次回路的一些隱患和故障，既節省了資源又節省了勞動力同時還能更高更快更安全更準確的進行工作和運行。

5結論

從上研究可以看出，傳統的變電站不足以滿足如今的要求，在網絡快速發展的今天，數字化變電站自動化技術應用和發展迫在眉睫，必須將其廣泛應用提上日程，其應用能夠有效提高變電站工作效率的同時保證工作質量，還能節約資源和成本，一舉多得，因此，將數字化變電站進行推廣和發展對未來有深遠的影響。未來智能化數字化還會不斷發展，數字化變電站將向著光電互感器、智能化集成開關和智能變壓器等數字化設備將不斷應用在其中，最終實現信息的完全共享和各層次間的無縫通訊。

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