對數字化變電站運行維護問題的探討

許 奎 董士珍 李錄兵

（中國煤炭科工集團武漢設計研究院 湖北 武漢 430064）

1 數字化變電站的特點

數字化變電站是指采用電子式互感器、智能化開關等智能化一次設備、網絡化二次設備分層構建，建立在先進通信規范基礎上，能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。數字化變電站自動化系統的結構在物理上可分為智能化的一次設備和網絡化的二次設備。在邏輯結構上分為三個層次：“過程層”、“間隔層”、“站控層”。各層次內部和層次之問采用高速網絡通信。過程層設備主要包括電子式互感器、智能一次設備等，主要完成開關量和模擬量的采集以及控制命令的發送等與一次設備相關的功能。間隔層設備由按間隔對象配置的測控裝置、保護裝置、計量裝置以及與接人其他智能設備的規約轉換設備等構成。實施對一次設備保護控制功能，實施本間隔操作閉鎖功能。站控層由傳統意義上的后臺監控系統、工程師站、遠動服務器等構成，通過兩級高速網絡匯總全站的實時數據信息、不斷刷新實時數據庫、按時登錄歷史數據庫、按既定協約將有關數據信息送往調度或控制中心、接收調度或控制中心有關控制命令并轉間隔層、過程層執行。

2 數字化變電站運行時的問題及解決方案

1）數據采集過程中出現不準確的問題。在數字化變電站中進行傳輸的都是數字信號。通過電子互感器采集模擬信號，然后轉化成數字信號，然而，數字信號需要有同步時鐘，模擬信號不需要。如果有一個間隔的信號丟失，那么將會造成整個間隔層的保護都無法動作。由于設備的缺陷，信號丟失也很容易發生，除此之外，如果同種設備之間的數值轉換的計算方法不同，采用的精度不同，也將造成數據傳輸錯誤的發生。解決的辦法是采用精度比較高的設備或者采用放大系統對數據進行處理，減少誤差備用電源的不穩定性。所以說要想順利的建設數字化變電站，應該全面的對能影響到數字化變電站建設的各個因素進行詳細的考察和分析，盡量減小誤差，以提高電氣測量系統的穩定性。我們應該改變思路，綜合全面的去考慮問題。首先在采用設備層面上要有一定的改進。在過程層中應該采用電子式PT／CT，以及智能化的開關設備。數字化變電站中的交流采樣這一部分，應該取消所有測試和保護裝置，讓所有設備的信息和數據得到無暢通的交流和共享。并且嚴格按照IEC61850通信協議規定的內容進行信息和數據的交流和互相傳輸。

2）變電站內部的備用電源不可靠。以前，采用的是站內直流和逆變的方式作為變電站的備用電源，用于故障或者事故情況下對站內的關鍵設備進行供電。但是站內直流不穩定，因此故障時通信設備工作不正常，甚至有時候會造成事故相關狀態信息的丟失。UPS是一種含有儲能裝置，并且以逆變器作為主要組成部分的恒壓恒頻不間斷電源，主要用于計算機及其網絡或者其他電力電子設備的電力供應，其電壓波形精度高，頻率穩定，能夠承受電網的電能波形波動，電能間斷甚至短時的停電，具有低輸出阻抗的特點，因此作為變電站的備用電源，能夠提高變電站在事故之后的通信傳輸效率。

3）由于保護裝置本身的缺陷誤發報文，造成斷路器誤動作。由于電力系統或變電站本身的信號抖動，變電站中的保護裝置可能發出動作信號，斷路器動作，造成供電可靠性降低。可以通過升級全站的保護程序，增加消除抖動的延時，增強抗干擾的能力。

4）數字化變電站中所有電氣設備間可以實現信息互相操作和共享，在各個系統之間信息的采集，數據的計算以及控制命令的形成都是由多部網絡系統的中央處理器控制的。如何更好的控制信息的傳輸，保證其穩定性，做到信息采集同步而又使得保護命令得到快速的輸出，這是一個很難解決的問題。數字化變電站要適應當前的網絡，在適應的基礎上更要提高網絡的通信速度，并且應當制定相應的符合數字化變電站需求的網絡網關的通信協議。如何將當今的網絡形態更好的在數字化變電站中加以利用，同時又該如何更好的把數字化變電站融人當今的網絡形態當中去，這是值得我們思考的一個問題。在不阻礙所有通訊設備實現信息互通共享的同時，也應對信息進行有效的監控，監控層網絡我們應該使用星型獨立雙網，這種網絡監控模式比環形網絡形式相對來講結構更簡單，配置更簡潔，而且更能有效的降低網絡風暴形成的可能性。而監控層和信息數據層所工作的內容和性質是不同的，同時也為了更好的保護信息數據的安全性，解決方案是過程層和監控層的通信網絡從物理設備上分開，進行各自管理。而對于超高壓的變電站，過程層應該推薦按電壓的不同等級分開組網，這樣有效的提高了資源共享的效率，充分保證資源的流通速度。

5）通信協議的不完善

IEC61850通信協議是由IEC制定的，它是關于變電站自動化系統的通信網絡和系統的國際標準協議，它制定的目的是為了使不同廠商的產品具有互操作性。然而IEC61850通信協議卻存在很多問題，并不完善。比如說針對數字化變電站的安全性上，它并沒有做任何明確的規定。同時協議本身所規定標準性和開放性就會對數字化變電站的安全建設帶來潛在的隱患。我們在建設數字化變電站的過程中，就如何完善IEC61850通信協議，如何保證二次系統信息的確定性，可用性，保密性和完整性，這些都是我們所要考慮和解決的問題。因此，在建設數字化變電站的初期應該制定嚴格的工作規程和標準，應該嚴格按照IEC61850通信協議的標準來進行建設，在應用技術框架的基礎上結合數字化變電站的特征，在制定標準不夠完善的情況下及時進行補充。在建設變電站的過程中，結合先進的技術水平和網絡結構，研究全新的檢驗方式和手段，綜合運用新的科學技術，建立扎實，完善并且可靠的保障機制，使得數字化變電站的建設更加順利。比如說我們在建設數字化變電站之前，要充分的考慮到電子式互感器對線路差動的影響，電壓并列和電壓切換等種種情況的出現并想到用什么樣方法解決各自的問題。只有這樣，才能使數字化變電站在建設的過程中做到有備無患。

3 結束語

數字化變電站采用的是高智能化的設備，在它的設計、運行階段都會出現各種各樣的問題。本文通過分析數字化變電站的技術特點，針對數字化變電站在實際運行中的安裝調試和日常維護問題，提出了可行的解決方案。

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