數字化變電站分析與研究

宋　濤　齊英杰

[摘要]隨著智能化開關、光電式互感器等機電一體化設備的出現和應用，變電站自動化的技術進入數字化的新時代。在分析數字化變電站自動化系統的基本特征基礎上，簡要總結數字化變電站的優點，并對它的發展現狀進行分析和研究。

[關鍵詞]智能化光電式互感器變電站自動化數字化變電站

中圖分類號：TM7文獻標識碼：A文章編號：1671-7597(2009)0610042-01

一、引言

變電站自動化系統是在計算機技術和網絡通信技術基礎上發展起來的。它提高了電網建設的現代化水平，增強了輸配電的可靠性，降低了變電站的總造價，因此在電力系統中被廣泛應用。隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態檢測及自診斷、變電站運行操作培訓仿真等技術的日趨成熟，一些基于新物理測量原理的傳感器和控制器的應用為一次設備提高了測量精度，降低了電流電壓動態測量范圍的誤差。隨著這些新技術的應用，數字化變電站將得到大力推廣和使用。

二、數字化變電站的基本特征

1、傳感器數字化。電壓互感器和電流互感器采用基于全數字和光纖的信號采集系統，而不是常規的電磁式互感器；其它各種信號的傳感器也必須數字化并采用光纖傳輸信號。

2、一次設各智能化。采用智能化的一次設備取代常規一次設備，即采用數字化可編程控制回路代替常規繼電器、斷路器、隔離刀閘、接地刀閘等設備，采用了光機電一體化設計，輸入是通信光纖而不是常規的控制電纜。

3、二次設各網絡化。二次設備包括繼電保護、測控、故障錄波、計量裝置及其他自動化裝置都是基于全數字或光纖信號的新型微機裝置，采用光纖以太網傳輸。

4、通信標準統一化。全站所有設備的信息交換與傳遞都采用同一種標準IEC61850。即數字化傳感器、數字化保護測控裝置等二次設備、智能化一次設備與站控層計算機監控系統均統一采用同一個標準，不同廠商生產的各種不同功能的裝置或設備可以執行互操作。

5、傳輸光纖化。傳統的控制電纜、信號電纜等全部被光纖所取代，光纖的數日與設備的數目大致相當，安裝非常簡便。

三、數字化變電站的優點

1、變電站的各種功能可共享統一的信息平臺，避免設備重復。數字化變電站的所有信息采用統一的信息模型，按統一的通信標準接入變電站通信網絡。變電站的保護、測控、計量、監控、遠動、VQC、電能質量分析、設備在線監視等系統均用同一個通信網絡接收電流、電壓和狀態等信息以及發出控制命令，不必為不同功能建立各自的信息采集、傳輸和執行系統。這樣，傳統的二次設備在性能和可靠性方面大大提升，設各配置也進一步簡化，實現小型化或隱形化。

2、變電站總投資減少。光電子互感器的傳感部分體積小重量輕并且采用光纖傳輸，絕緣和支撐易于解決，容易實現光機電一體化隱形設計，全站取消了所有的控制和信號電纜，代之以光纖，大大節省了有色金屬并且便于施工；智能化一次設備由于布置緊湊，并取消了控制室，使變電站減少了占地面積，減小了征地投入；數字化變電站安裝調試簡便，既縮短了建設周期，又節省了建設費用，使數字化變電站的總投資減少。

3、進一步提升了自動化和管理水平。數字化變電站采用智能一次設備，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。變電站可實現更多、更復雜的自動化功能，提高了自動化水平。設備具有互操作性，方便了設備的維護和更新，減少操作時間，提高工作效率。

4、提高信號傳輸的可靠性。數字化變電站一次和二次設備間、二次設備之間均使用抗干擾能力強的光纖連接，從根本上解決抗干擾問題，使保護的可靠性大幅度提高。

5、應用電子式互感器解決傳統互感器固有問題。傳統互感器由于采用電磁原理，TA斷線導致高壓危險、TA飽和影響保護的可靠性、TV短路導致過流燒毀。數字化變電站采用電子式互感器，不怕短路開路，不會飽和。

6、通信網絡取代復雜的控制電纜。數字化變電站一次和二次設備間、二次設備之間均采用計算機通信技術，一條信道可傳輸多個通道的信息。因此數字化變電站的二次接線將大幅度簡化，這也將大大減少土建施工的工作量以及后期電氣試驗的難度。

7、提升了測量精度。數字化變電站采用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，提升了保護系統、測量系統和計量系統的系統精度。

四、數字化變電站的發展現狀

1、2006年11月，我國第一個數字化變電站云南省曲靖市翠峰110千伏數字化變電站，通過國家鑒定后，內蒙古杜爾伯特220KV數字化變電站、無錫圓石110KV數字化變電站等相繼建成，這些數字化變電站的運行經驗將為變電站設備邁進數字化時代提供了寶貴經驗。

2、從國際范圍看，許多發達國家都已有數字化變電站投運。他們主要是從經濟性的角度來考慮是否實施數字化。數字化變電站的各種功能都共用統一的信息平臺，可以避免設備的重復投入，二次接線也較傳統變電站簡單，可以節約安裝和運行維護的成本。

3、國內電力系統的高速發展為數字化變電站的建設提供了市場平臺和發展基礎。數字化變電站在國內能否得到大量快速地推廣，要看數字化技術的被認可程度及相關技術的發展情況。

4、目前制約數字化變電站的核心技術主要存在幾個方面：一是光電子互感器技術還沒有完全過關；二是智能化開關處于概念階段；三是IEC61850標準實施與認證問題。完整的解決以上幾個問題，就掌握了數字化變電站的主動權。