探究數字化變電站技術應用

關蘇賢

(廣東四維電力工程有限公司,廣東 開平 529301)

數字化變電站作為一門還在不斷發展和改善的新興變電站，是近幾年來國內電力行業一直探討和關注的焦點,但到目前為止仍沒有給出嚴格的理論定義。通常來說，數字化變電站是指變電站內數字化一次智能設備和二次網絡設備均根據整個變電站統一的標準來執行數據的構建與溝通,是建立在IEC61850協議標準體系基礎上，能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和相互運行的現代化變電站。數字化變電站的作用主要體現在整個站內信息的網絡化，過程層設備的數字化，以及開關設備實現智能化。

1 數字化變電站技術的主要特征

1.1 一次智能化的設備

在變電站二次回路中可編程監控器取代了其編程回路及常規的繼電器,光電數字和光纖取代了常規的控制電纜和強電模擬信號。也就是說,一次設備被檢測的信號回路和被控制的操作驅動回路,采用微處理器和光電技術設計,簡化了常規機電式繼電器及控制回路的結構,傳統的導線連接被數字公共信號網絡和數字程序控制器所替代。

1.2 二次網絡化的設備

在IEC61850協議標準體系中,數字化變電站的常規框架通常有間隔層、過程層、站控層三個部分,而二次設備處在間隔層,一般為繼電防護設備、監視和測控設備、遠動設備、危險錄制設備、電壓承載、同期運行設備以及一直在改善中的在線監控檢測設備。這一系列的二次設備的改裝生產都是以模式化、標準化的微機為基礎制造的，各設備間的聯系基本上都使用高速的網絡信息系統進行溝通，這樣二次設備中自動化設備的I/O通信接口就不會重復出現了，利用網絡平臺成功達到數據和資源等的共同分享,由普通的功能設備向邏輯的運作模式轉變。

1.3 自動化的操作控制系統

數字化變電站一次設備的信息輸出和控制輸入均被數字化，利用網絡技術傳輸，變電站二次回路中繼電器及邏輯回路被可編程軟件替代，常規信號被數字信號取代。數字化變電站操作控制管理系統中，其信息的統一建模實現了信息共享，數據、紀錄統計的無紙化，數據信息分層，分流交換自動化。變電站在運作過程中，一旦出現錯誤，系統可以馬上呈現錯誤總結報告，分析錯誤原因，并給予糾正錯誤的措施；智能化一次設備能夠客觀的處理裝置訊息，并且在沒有依靠變電站的操作管理系統的指導下獨立操作完成系統功能，而且還具備自我檢查的能力，設備存在故障時能立刻啟動報警器；系統可以自動提供變電站各種裝置的檢查維修報告，也就是通常的變電站裝置由"定期檢查維修"向"狀態檢查維修"改變。

2 數字化變電站中的關鍵技術

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對供電的服務質量、供電的安全性以及電網容量和電壓等級的要求也隨之提高了，與此同時，變電器、電壓電阻、網絡訊息操作等有關功能也在逐漸的完善，由此可見，變電站裝置設備的數字化、自動化、便捷化已經成為現代化進步的必然使命。由目前來看，數字化變電站的關鍵技術主要是智能斷路器、電子式電壓電流互感器、開關柜智能操控設備等設備的發展和應用。

2.1 智能斷路器

智能斷路器，是指具有高功能的開關閉合裝置和操控裝置，擁有開關閉合裝置的基礎性能、監控測量和診斷等附屬功能。智能斷路器將數字化傳感器、智能訊息工具、微處理器等技術很好的運用于電力系統中，比如監督和管理電路的通電性能、開關閉合裝置的啟動、有關氣體溫度、密度、壓力等，以有利于"狀態檢查維修"。在IEC61850標準體系中，智能斷路器歸置于過程層設備，因此斷路器通訊狀態疏導和操控跳合閘命令的遞送的實現必須依據IEC61850標準體系的訊息數據。

2.2 電子式電壓電流互感器

隨著計算機功能和通訊工具的日漸完善，電子式互感器在電力行業的實際操作中得到了普遍的運用，大大的消除了電子式互感器I/U信號輸送至二次設備及操作過程中出現的系統誤差，很大程度的確保了防護、檢測及監控系統的科學性。電子式互感器還具有絕緣性能好、抗電磁磁場干擾能力強、能隔離高低壓、體積小、重量輕、可測量頻帶寬等優點。由此可知，電子式互感器可以很好地滿足電力系統自動化、數字化和便捷化發展的需要，具有很可觀的社會經濟效益。

2.3 開關柜智能操控設備

隨著人們不斷的開發和研究，如今電力行業已經由常規的開關設備向開關柜智能操控設備轉變，開關柜智能操控設備在國內電力行業中得到廣泛的使用。該設備是根據目前中壓系統開關柜而研發制作的一種新型、智能化、自動化、多功能動態模擬演示設備。其對于3-10KV戶內的各手車柜、環網柜、固定柜、中置柜等多種開關柜都適用。當然，隨著社會的發展，智能開關設備的研究也會不斷的創新不斷的完善。因此，智能開關設備的進一步完善將是電力行業未來的一次電氣設備的前進目標。

2.4 通信網絡的安全性和有效性

數字化變電站的"心臟"即為網絡系統，其安全性和有效性直接影響著變電站網絡系統的科學實用性。為了保證通信網絡的安全性，電力部門應該選取具有高安全性的網絡拓撲構造以及采取多重備份的方式。比如說，在一些設計方案中，各IED都攜帶有兩個網卡，可分別插入兩臺交換機，過程和站級的總線可以同時采取環形拓撲結構，這樣該設計方案可有效地提高網絡的安全性。網絡系統的設計比較復雜，過程較為繁瑣，在實際操作中要全面分析其安全性、有效性及科學性等各種情況。

3 建設數字化變電站的意義

數字化變電站的發展關鍵在于提高變電站信息管理系統的自動化、數字化、標準化，提高電力系統與變電站內的協調工作能力。目前，數字化技術正由變電站的二次設備向一次設備拓展，隨著數字化變電站的不斷的創新與完善，這將具有極其重要的社會和經濟意義。

利用光纖取代傳統的二次電級，消除由交流電級引起的傳導性電磁干擾，有效的控制二次系統的受到的影響，一次高壓系統和二次系統從電氣上完全隔離，提高了二次系統的安全可靠性，降低了裝置的退出時間和頻率，增加了裝置的實用性。

數字化變電站各裝置間能采取無縫對接，即智能設備的通信模型和信息借口都依照統一的標準來建立的，簡化了二次接線，從而有效的節省了裝置的臺數和占地面積，提高了變電站自動化系統的安全性。完成了信息數據在操作平臺及其它支持平臺間的共享作用，降低了變電站的初期建設成本和運行維護成本以及裝置重復建設的投資。總之，裝置的相互聯系為裝置性能的更新、維護和創新提供了更大的便利性。

結語

隨著國民經濟的不斷增長，社會對電力的需求也在迅猛增長,人們對供電的質量要求也在不斷的提高。數字化變電站的發展，極大的促進了電網自動化程序的快速完善。數字化變電站自動化技術是一門牽涉多專業、多程序的科學綜合技術,經歷了幾十年的研究,已充分具有了安全、有效、可靠等各方面的特點,可以保證電力網絡安全可靠的操作運轉，這對電網的發展有著極其重要的推動和鼓舞作用。

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