110kV數字化變電站及其建設方案研究

馬梁

摘要：應社會發展的需要，電網覆蓋面逐漸擴大，使其結構設計日趨復雜化。不但電壓的等級提高了，而且還會使運行更為可靠。現在國內的一些地區已經將110kV數字化變電站投入運營，文章著重對110kV數字化變電站及其建設方案進行探討。

關鍵詞：110kV；數字化變電站；建設方案

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）29-0017-02

目前，國家電網設立了一些試點，建成110kV數字化變電站并開始運營。已經建成的110kV數字化變電站，實現了全面的數字化管理的同時，還配置了數字化設備，并實現網絡化運行。

1 110kV數字化變電站

在我國，110kV數字化變電站在電網運行中起到了重要的作用。與傳統的綜合自動化變電站有所不同，數字化變電站不需要通過敷設的電纜來傳輸信號，而是對于信息進行全方位的數字化管理，從信息的采集到信號的傳輸以及對于所接受的信息的處理工作，都具有自我診斷功能。電力通信網絡的構件，所采用的是電力系統無縫通信技術。對于在網絡中的信息傳輸，其所經歷的每一個環節，都是在同一網絡平臺上進行處理的，信息實時共享得以

實現。

110kV數字化變電站具有不可替代的優勢。其在站內設計了智能裝置來實現通信，將數字化變電站的變電層、間隔層和過程層三層結構建立了起來，從而實現了數字化變電站的一次設備智能化。設備的功能性，是在二次設備網絡化的條件下實現的。如果下放過程層的功能，即電氣設備的數字化開關就形成了。由于信號的傳輸使用光纖代替了電纜，所以，110kV數字化變電站的運行，包括變電站的管理以及后期的維護工作，都采用了自動化技術。

2 斷路器數字化的實現

在數字化變電站中，斷路器具有非常重要的作用。實現了數字化的斷路器，可以對于整個電網的運行進行檢測、判斷，并且實施有效的控制，將這些信息通過網絡進行傳輸，整個的過程都是自動完成的。隨著網絡與通信相結合，加之計算機技術的飛速發展，使斷路器的智能化得以完善，其功能性得以極大地擴展。

2.1 數字化斷路器

按照使用范圍來對斷路器進行界定，可以分為高壓斷路器和低壓斷路器兩種，但是在使用的過程中，高低壓的劃分卻不是很明確。低壓斷路器由于具有自動保護功能，還可以手動進行開關操作，所以被稱為“自動開關”。當電路出現短路或者發生過載等故障的時候，低壓斷路器就可以啟動自動切斷功能。所以，低壓斷路器不但可以有效地將電能進行分配，并且對于異步電動機進行不頻繁地啟動，同時還具有保護好電源的作用。

在變電站中，高壓斷路器具有滅弧的特性，是較為重要的電力控制設備。作為一種高壓開關，當系統出現故障的時候，其具有自動切斷電源或者是接通線路的功能。對于故障電流，則可以與繼電保護配合，迅速啟動裝置以避免重大事故的發生。

現在供電系統的數字化程度越來越高，這就要求變電站的斷路器設備也要具備數字化自動識別功能，并可以自動運行，排除各種故障。現在的一些數字化變電站中，斷路器已經使用了數字化接口。具有較高可靠性的機械系統，所實現的是電子操縱。其中的機械運動的部件減少為一個，原來所使用的機械傳動方式現在通過變頻器來執行，將電機的運轉速度改變，并直接驅動。在信息的傳輸方面，關于分合閘的命令以及所處的位置和運行的狀態等等，都是通過網絡傳輸的方式來實現了。

2.2 數字化斷路器的工作原理

數字化斷路器是應電網自動化需要而設計的新型的斷路器二次系統。其是以計算機數字化技術為基礎，采用了微電子技術，并應用了新型的傳感器而建立起來的。數字化斷路器在設計上，將常規的機械結構開關摒棄，取而代之的是數字化控制裝置。

在110kV數字化變電站中所應用的數字化斷路器，主要是由數據采集模塊、數字化識別模塊以及調節裝置所構成。數據采集模塊的作用就是通過新型的傳感器對電網中的數據進行識別，并將其轉變為信號的形式傳輸出去。數字識別模塊會對于所接收的信息進行處理。從其工作原理上來看，數字化斷路器控制的核心，就是其中的數字化識別模塊。這是一個微機控制系統，將采集模塊所收集到的有關信息輸入其中，對于主控室所發出的信號進行自動識別，并執行操作。由于數字化斷路器主要是由微處理器所構成，所以其可以對于電網的工作狀態進行自動識別。斷路器的分合閘動作，是根據斷路器的仿真分析數據結果來進行判斷的。首先，是對所傳出的信息進行分析，并針對結果通過調節裝置進行調節。然后，根據所傳出的調節信息，發出分合閘信號。

斷路器在進行每一次操作的時候，都要對于運動特性進行調整，那么操動機構的參數也要做出相應的改變。由驅動執行器配合接收定量控制信息的部件而組成的執行機構，則可以實現這些功能。為了將數字化斷路器的功能進一步擴大，還可以根據需要將通信、檢測模塊安裝其上，并連接顯示模塊，以使斷路器的運行狀態更為直觀。

2.3 數字斷路器的工作過程

一旦系統出現故障，數字化斷路器的繼電保護裝置就會開啟，傳輸出分閘信號。此時，信號被傳輸到智能識別模塊加以識別后，對于斷路器的工作狀態加以判斷，調節裝置根據分析結果進行調節。操控機構的參數是根據調節裝置所傳輸出來的信息進行自動調整的。不同的定量控制信息，經過調整之后，會出現不同的執行參數，以使斷路器呈現出相應的工作狀態。

3 110kV數字化變電站建設方案

目前來看，雖然已經有一些數字化變電站投入運營，但是并沒有達到較高水準，僅僅實現了局部的數字化特征，而沒有將數字化的優勢完全地發揮出來。根據目前電網需求，對于110kV數字化變電站建設方案的看法如下：

在互感器的選擇上，如果選擇使用電子式的互感器，消耗的成本會很高。以傳統的電磁式互感器代替電子互感器，不但可以降低互感器投入成本，而且還可以獲得較為良好的效果。另外，傳統的保護測控裝置經過技術處理之后，也可以應用。在過程層采用傳統的一次設備，其終端要加裝數字化設備。如果要使變電層、中間層以及過程層都實現自動化管理的方式，則需要整個的控制功能，包括信息的采集、傳輸、調節等等，都實現智能化、網絡化。

4 結語

綜上所述，電網公司在保證110kV數字化變電站正常運營的同時，還建立了一系列與其相關的科研項目，以促進其運行中穩定可靠的性能。在數字化變電站建設的過程當中，為了規范管理，將標準的體系建立起來，同時還要對相應的技術加以規范，以實現數字化變電站的可持續發展。

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