數字化變電站的應用探討

余海波廣西藍川設計有限公司，廣西南寧 530020

數字化變電站的應用探討

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隨著數字化變電站的發展，以及通信標準協議的不斷推廣，數字化變電站的建設已由理論研究階段走向工程實

踐階段，可以說，推廣應用數字化變電站技術具有重大的技術和經濟意義。本文以某城市電網為例，在結合數字化變電站技術的特點和優勢的基礎上，詳細介紹了數字化變電站技術在該城市電網中的應用，以推動數字化變電站技術的發展和實用化。

數字化變電站；優勢；應用效果

0 引言

近年來，數字化變電站的相關技術獲得了更多的關注。數字化變電站是利用數字化技術使變電站的信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部數字化，其基本特征為設備智能化、通信網絡化、模型和通信協議統一化、運行管理自動化等，其技術同常規變電站相比具有諸多優勢，能為數字化電網以及廣域控制技術的發展奠定良好基礎。

1 數字化變電站的特點和優勢

數字化變電站的一次設備和二次設備均采用智能設備，設備間交互的信息均按統一模型數字化。數字化變電站較常規變電站有以下特點和優勢：第一，提升測量精度。數字化變電站采用的是輸出數字信號的電子式互感器，數字化的電流、電壓信號在傳輸到二次設備和二次設備處理的過程中均不會產生附加誤差，能提升保護、測量和計量等系統的系統精度；第二，提高電力系統安全可靠性。數字化變電站二次設備和一次設備之間使用光纖通信，不僅可以實現電氣信號的徹底隔離，還可以從根本上解決傳輸通道的抗干擾問題。同時也不存在難以滿足電力系統節能、環保、安全需求的問題，便于大電網的集中控制和管理，能減少土建規模和占地面積，大大節約建設成本；第三，提高信號傳輸的可靠性。由于數字化變電站的信號傳輸多采用計算機通信技術來實現。通信系統在傳輸有效信息的同時傳輸信息校驗碼和通道自檢信息，可以杜絕誤傳信號和監視通信系統的完好性；第四，有效降低運行維護工作量。由于光電式互感器采用的是絕緣材料來填充設計的，因而不存在補油、補氣，不存在電磁式電壓互感器二次短路或電流互感器二次開路帶來的危險，能使加工、安裝更加方便，從而有效降低運行維護工作量。

2 數字化變電站技術的應用

數字化變電站技術是電力行業領域技術上的一大變革，現如今更是引起了許多相關學者的關注。對于傳統的變電站自動化系統、微機保護裝置以及一次電氣設備具有挑戰性。這里以某城市電網為例，描述了數字化變電站技術在該城市電網中的應用，以此推動該城市電網數字化變電站技術的發展。

2.1 間隔層和變電站層設備之間通信的實現

變電站層和間隔層之間選用的是交換式以太網通信，采用抽象通信服務接口和網絡應用層協議緊密聯系在一起，再映射到TC/IP協議上。間隔層和變電站層不涉及一次電氣設備，只要變電站內自動化系統和保護裝置按照一系列標準要求進行建模，就可實現數字化變電站的變電站層通信。

2.2 電流、電壓量傳輸的數字化

這是過程層網絡實現第一步。隨著數字式互感器技術的逐步成熟，數字式互感器早已進入了實用化階段。現有變電站中，互感器變換出來的二次電流、電壓等電氣量均采用的是模擬方式傳送到間隔層，然后再進行數字化處理。利用數字式電流互感器和數字式電壓互感器組成邏輯設備合并單元，合并單元接收電流、電壓等模擬量，再發送到間隔層裝置，從而實現電流、電壓值的數字化傳輸，使得電流、電壓互感器至間隔層裝置之間的二次回路電纜將被光纖取代，這樣不僅過程層設備和間隔層設備可實現真正的電氣隔離，而且還能節省部分二次電纜。同時也自然實現了一次電氣系統和二次系統之間的電氣隔離。

2.3 跳合閘命令和信號量傳輸的數字化

這是過程層網絡實現第二步。跳合閘命令和信號量實現數字化傳輸之后，將形成真正意義上的過程層網絡。原先變電站內二次電纜溝中連接一次設備和二次裝置的二次電纜將被少量的光纜取代。通常情況下，我們把在斷路器的物理設備上能實現智能開關的稱之為智能斷路器，相應的也把在隔離開關上能實現智能開關的稱之為智能隔離開關。由于智能開關的出現，使得原來由電氣回路實現的跳合閘命令和信號量傳輸可以映射到變電站事件報文實現。可以說，智能開關定義的引入將為變電站的二次回路帶來革命性的變化，并改變變電站的運行和維護習慣。

2.4 過程層網絡和變電站層網絡的合并

由于過程層網絡和變電站層網絡都是采用交換式以太網，通信協議也都遵循通信系列標準，兩層網絡之間不需要網關設備，也不存在協議轉換，因此可以將兩層網絡合并為一層網絡。這樣可使得在通信網絡上的投資降低，而且也可使得變電站內部的通信網絡更加簡捷，十分有利于網絡的配置；同時，功能的配置也更加自由，信息的路由更加靈活。此外，由于間隔層的保護裝置和測控裝置只需配置一個以太網口，也使得二次設備的成本大大降低。

3 應用效果分析

該城市電網通過應用數字化變電站，能體現出設備智能化、通信網絡化、模型和通信協議統一化、運行管理自動化等數字化變電站的特征，效益顯著。數字化變電站技術在該城市電網中成功的應用表明，數字化變電站技術能為該城市電網，甚至整個電力行業帶來明顯的技術經濟效益。通過技術經濟比較，筆者也認為，數字化變電站技術用于變電站能帶來較顯著的技術優勢和經濟優勢，同時對電網安全運行也具有重要意義，更為數字化變電站技術積累運行經驗，并推動數字化變電站技術的發展和實用化。

4 結論

數字化變電站是一個龐大的系統工程，由于同常規變電站相比，它具有一系列的優勢，勢必成為變電站今后發展的主流，更是國家提出智能電網發展的基礎。相信隨著科學技術的不斷進步和發展，數字化變電站技術將會得到更加廣泛的應用。

[1]吳國強.淺談數字化變電站的應用[J].湖州師范學院學報，2010(6).

[2]高翔，張沛超.數字化變電站的主要特征和關鍵技術[J].電網技術，2006(12).

TM4

A

1674-6708（2011）50-0139-02

余海波，職稱：初級，研究方向：數字化變電站的應用探索