數字化變電站綜合自動化系統的發展

孟令卿

摘要：自動化技術在數字化變電站中的應用，為變電站的發展提供了動力，引領了變電站技術的變革。數字化變電站綜合自動化系統可以保證變電站持久穩定運行，解放了勞動力，提高了輸配電效率。綜合自動化系統提高了數字化變電站運行性能和效率，使電網運行更加穩定可靠，得益于自動化技術，電網在響應調度操作時實時性更高，為提高電網整體質量和推動電力產業發展具有重要意義。本文剖析了數字化變電站綜合自動化系統的結構和功能，探討了數字化變電站綜合自動化系統中應用的主要技術。

關鍵詞：數字化;變電站;自動化

1引言

自動化技術在變電站建設和運行中具有廣泛的應用前景。我國城鄉電網改造建設已經全面推廣自動化技術與變電站相結合，自動化技術應用到各種規模的變電站，顯著擴大了電網的適用地區，提高了偏僻區域的輸變電能力，改善了我國電網的供電質量和供電能力。目前，智能開關、光電電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態監測、變電站運行培訓仿真等技術逐漸成熟，計算機高速網絡也取得長足進步，眾多自動化技術被應用于電網建設和運轉中，這對提高變電站自動化水平有積極的推動作用。

2數字化變電站綜合自動化系統的結構

2.1過程層

過程層包含的是智能化程度最高的設備，也是二次設備與一次設備的接口。其主要作用是運行控制、執行、驅動、狀態參數實時檢測和電氣設備電氣檢測。在過程層實現了抗干擾和抗飽和能力，為此采用光電式電壓互感器和光電式電流互感器，有效提高了裝置的性能。新型智能變壓器體積小，使用它可以減小整個裝置的體積，使其安裝布局更加靈活，便攜美觀，安裝方便。過程層執行的設備狀態參數檢測包含機械特性、工作狀態、溫度、絕緣等方面。在線檢測為技術人員提供了便捷的獲取設備運行狀況的渠道，方便技術人員及時發現問題，進行檢修，保證了電網平穩運行。過程層的運行控制、執行和驅動功能包括斷路器的開斷、電抗器的投切和直流電源的放電控制。

2.2間隔層

間隔層的設備主要承擔數據信息統計匯總、操作鎖定、設備保護、其他控制、優先級控制、網絡通信等功能。間隔層功能豐富，對設備的正常運行至關重要。間隔層中網絡通信與控制層協同工作，具體的數據組裝和處理操作由控制層進行，間隔層負責數據的傳輸和轉發，兩者分工進行，既能保證信息的高效傳輸，又保證了信息處理的效率。控制命令的優先級對整個系統的運行效率和穩定性有重要影響，間隔層賦予了不同命令各自的優先級，從而有效地減少命令沖突，保證最佳的控制效率。

2.3站控層

站控層承擔著整個系統最核心的功能，主要包含數據庫操作，收發全站控制指令，監控各部分運行，為管理人員提供在線培訓等，相當于整個自動化系統的指揮中心，其是否正常運行將直接影響變電站的運轉。站控層的全站操作閉鎖控制功能可為應急處理提供保障，在出現非法操作和緊急情況時，可實現全站刀閘的緊急閉鎖功能。站控層的在線維護功能可以在變電站不停機的情況下對變電站的軟硬件進行維護，保證了正常供電的同時，消除了供電中的安全隱患。變電站長期不間斷運行可能導致部分功能模塊發生故障，臨時控制層實現了設備的在線維護和參數的及時修改，大大減少了設備的維護時間和成本。

3數字化變電站綜合自動化系統的發展

3.1光電量測技術

為了實現光電量測技術，需要的裝置主要有互感器、交換器、信息處理設備和連接光纜等。根據轉換器的工作原理，可將其分為半常規變換器和電——光變換器。前者主要由電阻和分壓器實現變壓功能，電流變換主要由帶鐵芯的微型電流互感器實現。后者的電壓轉換主要依靠逆壓電效應，電流轉換主要依靠法拉第效應。光電量測技術主要包括電流和電壓采樣用的電流轉換器和電壓轉換器、光電接口裝置以及連接各器件的光纜。

3.2系統中的網絡通信技術

變電站自動化技術中無時無刻不在進行著頻繁的數據傳遞，這是靠網絡通信技術實現的，它可以有效保證數據傳遞的實時性和準確性。目前，數字變電站中常用的網絡技術包括交換式以太網技術、IEEE 802.1P排隊特性、虛擬化局域網和快速生成樹協議。為了變電站網絡通信傳輸數據格式統一，設計高效，維護便捷，其網絡通信采用了抽象通信服務接口，即將各部分功能模塊可以分開設計，具體設計細節外部不可見，僅提供統一的和外界進行數據交換的接口，這有利于功能間的開發和維護，也利于網絡結構的拓展。在實際的技術應用中，引入抽象通信服務接口網關設備即可方便地管理設備的接入。

3.3系統中智能電子設備的互操作技術

互操作技術可以方便不同數據格式的設備之間進行數據轉換，為設備之間的協作提供保障。智能電子設備的互操作技術為設計異構、數據格式不一致的產品之間的信息傳輸，功能集成，集中管理提供了有力的支持。該技術與光纖通信、二次系統技術相結合，提高了變電站建設、監控、維護的便利性，降低了變電站運行成本。

3.4系統中的信息同步技術

數字化變電站在工作中需要自動對電氣數據進行采集，因此需要保證各設備時間的同步，一方面是保證各設備工作的先后順序不紊亂，另一方面保證設備自身按既定時間節點進行作業。在通信服務器中安裝有全球定位系統接收設備，為采集數據的光電變壓器提供時間同步服務，此外，還可采用網絡時間協議建立一個間隔總線，實現系統中設備的采樣同步。

3.5集成與智能的開關設備

在變電站的實際設計和施工中，需要將一次設備和二次設備相結合。與傳統互感器相比，光電量測系統結構緊湊，易于集成，為優化結構布局和集成開關設備創造了有利條件。光電量測系統可實現變壓器、斷路器等高壓設備的集成技術。

4結束語

數字化變電站綜合自動化系統為電網高效、穩定運行，擴大應用范圍提供了基礎保障。由于其在改善電網質量方面的巨大潛力，已被廣泛應用于各種規模的電網中。隨著科學技術的發展，數字化變電站的綜合自動化技術將不斷發展，并越來越適應當前的電力市場。

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