變電站數字化改造技術的探討

摘 要 當前變電站數字化改造是電網改造的一個重點，并且隨著網絡通信技術、智能斷路器、IEC61850標準及電子式互感技術的不斷成熟，為變電站數字化改造提供充足的技術保障。基于此，本文就某變電站數字化改造過程，對其改造技術應用進行分析。

關鍵詞 變電站;數字化;改造技術

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0104-01

變電站數字化改造將是未來變電站建設的重要內容，而加強對變電站數字化改造技術的研究將有助于此類工作經驗的不斷完善，積累并形成一整套標準化的改造方案，最終給予建設人員、電網設計科學的、成熟的指導。

1 數字化變電站的主要架構

數字化變電站根據IEC61850標準及一次設備智能化，二次設備網絡化的整合思路，將其分為過程、間隔及站控三層，在過程層中由輸入、輸出職能單位及模擬量收集合并單元組成;間隔層由測控裝置和保護裝置構成;最后的站控層則主要包括故障信息、運動及監控子系統等部分組成。

2 變電站數字化改造的一些具體技術

1）過程層技術改造。變電站一次設備和保護及測控裝置主要由電纜連接，并實現對刀閘和開關的控制及電氣量的采集。而就一次設備數字化改造終端來說，其主要由變壓器、智能單元、合并單元及智能操作箱等組成，常規一次設備和智能終端兩者由電纜連接，并將其中電信號轉變為光信號，通過光纖網絡為媒介，實現間隔層裝置與一次設備之間的信息交互。

2）間隔層技術改造。對于變電站二次系統，設備與運行狀態及保護裝置模擬量信息均要求使用電纜傳送，此時動作邏輯要求在多個裝置間進行啟動信號或閉鎖信號，而對于各個間隔層設備與過程層設備之間及各間隔層設備之間均要求使用很多電纜連接，這使得二次回路中的接線較為復雜，實際使用過程中可靠性不高。實際數字化技術改造使用變電站IEC61850標準當中的GOOSE輸入、輸出功能測控和保護裝置，整個間隔層各裝置之間利用雙重化以太網直接聯系，并且開關量信息和共享模擬量通過網絡實現共享，其中開關量和模擬量傳輸使用IEC61850中的單播采樣中（SMV）服務及雙向通用對象中的GOOSE服務來實現，如圖1為變電站數字化改造后的GOOSE網絡結構簡圖。

圖1 變電站數字化改造后的GOOSE網絡結構簡圖

3）站控層技術改造。對于站控層網絡其使用網線直接連接，并使用雙重化配置，站控層和間隔層之間根據相關規范MMS并利用網絡做數據信息交互，實現對整個變電站的控制和監視，如圖2為變電站數字化改造中站控層網絡構建簡圖。另外對于MMS來說，其是ISOTC840維護和開發基礎上的IEO或計算機之間監控信息及實時數據交換的一套獨立規范。該技術改造主要包括信號上送、測量上送、控制及故障報告等功能。

圖2 站控層網絡結構簡圖

3 某變電站數字化改造技術具體分析

某常規變電站一次設備使用電磁型設備，自動化及保護系統采用綜合站配置，該變電站間隔層和過程層使用電纜進行連接，站控層使用以太網組網并與間隔層裝置之間做數據交換，整個變電站一共有2臺110kV兩圈變壓器，使用線編組接線，在正常工況下，每個電壓器各有1段10 kV母線，其中主變壓器高壓側開關為101、102，而主變壓器低壓側開關則為701、702，而整個701到702是10 kV饋線小車開關。

根據IEC61850體系，并使用某公司PCS系列智能單元、常規合并單元及保護測控一體化裝置進行該變電站數字化技術改造，改造完成之后建構數字化網絡，對于間隔層和過程層間使用了雙重化連接的光纖網絡，并通過GOOSE與SMV服務形式對開關量和模擬量進行傳遞，整個過程層與間隔層利用雙重化MMS網絡做信息共享。

變電站數字化技術改造結束之后，10 kV側間隔層利用SMV及GOOSE進行網絡信息傳輸，而間隔層設備的相互配合節省了大量的繼電器和電纜使用，整個變電站的五防閉鎖使用了GOOSE網絡開關量傳輸。而因為GOOSE網絡能夠提供網絡實時自檢，因此有效防止了因為繼電器問題而導致的檢測弊端出現，進而有效的增強了整個變電站實際操作的安全性。另外該110kV變壓器使用保護測控一體化，并利用網絡與后臺控制機實現數據共享，這一配置和過去的主變壓器和測控相互獨立、后備保護與主保護分離相比，有效增強了供電可靠性。

母線保護功能通過簡易母差保護合理分散至各間隔保護單元中，與過去相比，不再機械重復對交流信息采集，所有故障信息都通過GOOSE機制傳輸至間隔層設備，并結合一些具體的運行方式，綜合分析具體故障，并發送跳閘命令，保證了繼電保護的速度，并及時切除母線故障，有效保證一次設備的安全。另外通過將母線實際運行信息利用網絡做采集、并集中進行處理、邏輯判斷，然后將減載信息利用GOOSE服務傳輸至各個間隔層設備中并分散執行，和過去的低周低壓減載裝置比較，有效減少了一些信息的重復采集及一些定值的重復定整，使得動作邏輯更加簡潔可靠，最終切實保證了供電的可靠性。

4 結束語

變電站數字化改造技術，其以數字化網絡結構有機結合電網運行發展，對于提高電力系統可靠性及自動化水平等方面意義重大，但是值得注意的是，變電站數字化改造技術仍然處在研發探索階段，其推廣應用仍然需要廣大學者不斷研究，以最終實現整個數字化變電站自動化功能。

參考文獻

[1]劉志秀.淺談綜合自動化變電站的安全管理及運行管理[J].河北煤炭，2009（02）.

[2]洪毅文.220 kV變電站數字化改造的難點與解決方案[J].廣東電力，2010（02）.

[3]杭琳，潘朝賢.110 kV變電站數字化改造實踐[J].江蘇電機工程，2010（02）.

作者簡介

靳啟亮（1981-），男，漢族，吉林省蛟河縣人，本科，助理工程師，2003年畢業于東北農業大學電子及計算機專業后入伍，2008年7月進入國網黑龍江省電力有限公司哈爾濱供電公司賓州220 kV變電站工作，2012年7月調入哈爾濱供電公司哈東運維站，研究方向：電力系統及其自動化，從事的工作：變電運維主值班員。endprint

摘 要 當前變電站數字化改造是電網改造的一個重點，并且隨著網絡通信技術、智能斷路器、IEC61850標準及電子式互感技術的不斷成熟，為變電站數字化改造提供充足的技術保障。基于此，本文就某變電站數字化改造過程，對其改造技術應用進行分析。

關鍵詞 變電站;數字化;改造技術

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0104-01

變電站數字化改造將是未來變電站建設的重要內容，而加強對變電站數字化改造技術的研究將有助于此類工作經驗的不斷完善，積累并形成一整套標準化的改造方案，最終給予建設人員、電網設計科學的、成熟的指導。

1 數字化變電站的主要架構

數字化變電站根據IEC61850標準及一次設備智能化，二次設備網絡化的整合思路，將其分為過程、間隔及站控三層，在過程層中由輸入、輸出職能單位及模擬量收集合并單元組成;間隔層由測控裝置和保護裝置構成;最后的站控層則主要包括故障信息、運動及監控子系統等部分組成。

2 變電站數字化改造的一些具體技術

1）過程層技術改造。變電站一次設備和保護及測控裝置主要由電纜連接，并實現對刀閘和開關的控制及電氣量的采集。而就一次設備數字化改造終端來說，其主要由變壓器、智能單元、合并單元及智能操作箱等組成，常規一次設備和智能終端兩者由電纜連接，并將其中電信號轉變為光信號，通過光纖網絡為媒介，實現間隔層裝置與一次設備之間的信息交互。

2）間隔層技術改造。對于變電站二次系統，設備與運行狀態及保護裝置模擬量信息均要求使用電纜傳送，此時動作邏輯要求在多個裝置間進行啟動信號或閉鎖信號，而對于各個間隔層設備與過程層設備之間及各間隔層設備之間均要求使用很多電纜連接，這使得二次回路中的接線較為復雜，實際使用過程中可靠性不高。實際數字化技術改造使用變電站IEC61850標準當中的GOOSE輸入、輸出功能測控和保護裝置，整個間隔層各裝置之間利用雙重化以太網直接聯系，并且開關量信息和共享模擬量通過網絡實現共享，其中開關量和模擬量傳輸使用IEC61850中的單播采樣中（SMV）服務及雙向通用對象中的GOOSE服務來實現，如圖1為變電站數字化改造后的GOOSE網絡結構簡圖。

圖1 變電站數字化改造后的GOOSE網絡結構簡圖

3）站控層技術改造。對于站控層網絡其使用網線直接連接，并使用雙重化配置，站控層和間隔層之間根據相關規范MMS并利用網絡做數據信息交互，實現對整個變電站的控制和監視，如圖2為變電站數字化改造中站控層網絡構建簡圖。另外對于MMS來說，其是ISOTC840維護和開發基礎上的IEO或計算機之間監控信息及實時數據交換的一套獨立規范。該技術改造主要包括信號上送、測量上送、控制及故障報告等功能。

圖2 站控層網絡結構簡圖

3 某變電站數字化改造技術具體分析

某常規變電站一次設備使用電磁型設備，自動化及保護系統采用綜合站配置，該變電站間隔層和過程層使用電纜進行連接，站控層使用以太網組網并與間隔層裝置之間做數據交換，整個變電站一共有2臺110kV兩圈變壓器，使用線編組接線，在正常工況下，每個電壓器各有1段10 kV母線，其中主變壓器高壓側開關為101、102，而主變壓器低壓側開關則為701、702，而整個701到702是10 kV饋線小車開關。

根據IEC61850體系，并使用某公司PCS系列智能單元、常規合并單元及保護測控一體化裝置進行該變電站數字化技術改造，改造完成之后建構數字化網絡，對于間隔層和過程層間使用了雙重化連接的光纖網絡，并通過GOOSE與SMV服務形式對開關量和模擬量進行傳遞，整個過程層與間隔層利用雙重化MMS網絡做信息共享。

變電站數字化技術改造結束之后，10 kV側間隔層利用SMV及GOOSE進行網絡信息傳輸，而間隔層設備的相互配合節省了大量的繼電器和電纜使用，整個變電站的五防閉鎖使用了GOOSE網絡開關量傳輸。而因為GOOSE網絡能夠提供網絡實時自檢，因此有效防止了因為繼電器問題而導致的檢測弊端出現，進而有效的增強了整個變電站實際操作的安全性。另外該110kV變壓器使用保護測控一體化，并利用網絡與后臺控制機實現數據共享，這一配置和過去的主變壓器和測控相互獨立、后備保護與主保護分離相比，有效增強了供電可靠性。

母線保護功能通過簡易母差保護合理分散至各間隔保護單元中，與過去相比，不再機械重復對交流信息采集，所有故障信息都通過GOOSE機制傳輸至間隔層設備，并結合一些具體的運行方式，綜合分析具體故障，并發送跳閘命令，保證了繼電保護的速度，并及時切除母線故障，有效保證一次設備的安全。另外通過將母線實際運行信息利用網絡做采集、并集中進行處理、邏輯判斷，然后將減載信息利用GOOSE服務傳輸至各個間隔層設備中并分散執行，和過去的低周低壓減載裝置比較，有效減少了一些信息的重復采集及一些定值的重復定整，使得動作邏輯更加簡潔可靠，最終切實保證了供電的可靠性。

4 結束語

變電站數字化改造技術，其以數字化網絡結構有機結合電網運行發展，對于提高電力系統可靠性及自動化水平等方面意義重大，但是值得注意的是，變電站數字化改造技術仍然處在研發探索階段，其推廣應用仍然需要廣大學者不斷研究，以最終實現整個數字化變電站自動化功能。

參考文獻

[1]劉志秀.淺談綜合自動化變電站的安全管理及運行管理[J].河北煤炭，2009（02）.

[2]洪毅文.220 kV變電站數字化改造的難點與解決方案[J].廣東電力，2010（02）.

[3]杭琳，潘朝賢.110 kV變電站數字化改造實踐[J].江蘇電機工程，2010（02）.

作者簡介

靳啟亮（1981-），男，漢族，吉林省蛟河縣人，本科，助理工程師，2003年畢業于東北農業大學電子及計算機專業后入伍，2008年7月進入國網黑龍江省電力有限公司哈爾濱供電公司賓州220 kV變電站工作，2012年7月調入哈爾濱供電公司哈東運維站，研究方向：電力系統及其自動化，從事的工作：變電運維主值班員。endprint

摘 要 當前變電站數字化改造是電網改造的一個重點，并且隨著網絡通信技術、智能斷路器、IEC61850標準及電子式互感技術的不斷成熟，為變電站數字化改造提供充足的技術保障。基于此，本文就某變電站數字化改造過程，對其改造技術應用進行分析。

關鍵詞 變電站;數字化;改造技術

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0104-01

變電站數字化改造將是未來變電站建設的重要內容，而加強對變電站數字化改造技術的研究將有助于此類工作經驗的不斷完善，積累并形成一整套標準化的改造方案，最終給予建設人員、電網設計科學的、成熟的指導。

1 數字化變電站的主要架構

數字化變電站根據IEC61850標準及一次設備智能化，二次設備網絡化的整合思路，將其分為過程、間隔及站控三層，在過程層中由輸入、輸出職能單位及模擬量收集合并單元組成;間隔層由測控裝置和保護裝置構成;最后的站控層則主要包括故障信息、運動及監控子系統等部分組成。

2 變電站數字化改造的一些具體技術

1）過程層技術改造。變電站一次設備和保護及測控裝置主要由電纜連接，并實現對刀閘和開關的控制及電氣量的采集。而就一次設備數字化改造終端來說，其主要由變壓器、智能單元、合并單元及智能操作箱等組成，常規一次設備和智能終端兩者由電纜連接，并將其中電信號轉變為光信號，通過光纖網絡為媒介，實現間隔層裝置與一次設備之間的信息交互。

2）間隔層技術改造。對于變電站二次系統，設備與運行狀態及保護裝置模擬量信息均要求使用電纜傳送，此時動作邏輯要求在多個裝置間進行啟動信號或閉鎖信號，而對于各個間隔層設備與過程層設備之間及各間隔層設備之間均要求使用很多電纜連接，這使得二次回路中的接線較為復雜，實際使用過程中可靠性不高。實際數字化技術改造使用變電站IEC61850標準當中的GOOSE輸入、輸出功能測控和保護裝置，整個間隔層各裝置之間利用雙重化以太網直接聯系，并且開關量信息和共享模擬量通過網絡實現共享，其中開關量和模擬量傳輸使用IEC61850中的單播采樣中（SMV）服務及雙向通用對象中的GOOSE服務來實現，如圖1為變電站數字化改造后的GOOSE網絡結構簡圖。

圖1 變電站數字化改造后的GOOSE網絡結構簡圖

3）站控層技術改造。對于站控層網絡其使用網線直接連接，并使用雙重化配置，站控層和間隔層之間根據相關規范MMS并利用網絡做數據信息交互，實現對整個變電站的控制和監視，如圖2為變電站數字化改造中站控層網絡構建簡圖。另外對于MMS來說，其是ISOTC840維護和開發基礎上的IEO或計算機之間監控信息及實時數據交換的一套獨立規范。該技術改造主要包括信號上送、測量上送、控制及故障報告等功能。

圖2 站控層網絡結構簡圖

3 某變電站數字化改造技術具體分析

某常規變電站一次設備使用電磁型設備，自動化及保護系統采用綜合站配置，該變電站間隔層和過程層使用電纜進行連接，站控層使用以太網組網并與間隔層裝置之間做數據交換，整個變電站一共有2臺110kV兩圈變壓器，使用線編組接線，在正常工況下，每個電壓器各有1段10 kV母線，其中主變壓器高壓側開關為101、102，而主變壓器低壓側開關則為701、702，而整個701到702是10 kV饋線小車開關。

根據IEC61850體系，并使用某公司PCS系列智能單元、常規合并單元及保護測控一體化裝置進行該變電站數字化技術改造，改造完成之后建構數字化網絡，對于間隔層和過程層間使用了雙重化連接的光纖網絡，并通過GOOSE與SMV服務形式對開關量和模擬量進行傳遞，整個過程層與間隔層利用雙重化MMS網絡做信息共享。

變電站數字化技術改造結束之后，10 kV側間隔層利用SMV及GOOSE進行網絡信息傳輸，而間隔層設備的相互配合節省了大量的繼電器和電纜使用，整個變電站的五防閉鎖使用了GOOSE網絡開關量傳輸。而因為GOOSE網絡能夠提供網絡實時自檢，因此有效防止了因為繼電器問題而導致的檢測弊端出現，進而有效的增強了整個變電站實際操作的安全性。另外該110kV變壓器使用保護測控一體化，并利用網絡與后臺控制機實現數據共享，這一配置和過去的主變壓器和測控相互獨立、后備保護與主保護分離相比，有效增強了供電可靠性。

母線保護功能通過簡易母差保護合理分散至各間隔保護單元中，與過去相比，不再機械重復對交流信息采集，所有故障信息都通過GOOSE機制傳輸至間隔層設備，并結合一些具體的運行方式，綜合分析具體故障，并發送跳閘命令，保證了繼電保護的速度，并及時切除母線故障，有效保證一次設備的安全。另外通過將母線實際運行信息利用網絡做采集、并集中進行處理、邏輯判斷，然后將減載信息利用GOOSE服務傳輸至各個間隔層設備中并分散執行，和過去的低周低壓減載裝置比較，有效減少了一些信息的重復采集及一些定值的重復定整，使得動作邏輯更加簡潔可靠，最終切實保證了供電的可靠性。

4 結束語

變電站數字化改造技術，其以數字化網絡結構有機結合電網運行發展，對于提高電力系統可靠性及自動化水平等方面意義重大，但是值得注意的是，變電站數字化改造技術仍然處在研發探索階段，其推廣應用仍然需要廣大學者不斷研究，以最終實現整個數字化變電站自動化功能。

參考文獻

[1]劉志秀.淺談綜合自動化變電站的安全管理及運行管理[J].河北煤炭，2009（02）.

[2]洪毅文.220 kV變電站數字化改造的難點與解決方案[J].廣東電力，2010（02）.

[3]杭琳，潘朝賢.110 kV變電站數字化改造實踐[J].江蘇電機工程，2010（02）.

作者簡介

靳啟亮（1981-），男，漢族，吉林省蛟河縣人，本科，助理工程師，2003年畢業于東北農業大學電子及計算機專業后入伍，2008年7月進入國網黑龍江省電力有限公司哈爾濱供電公司賓州220 kV變電站工作，2012年7月調入哈爾濱供電公司哈東運維站，研究方向：電力系統及其自動化，從事的工作：變電運維主值班員。endprint